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DE102005028140B4 - Method for cleaning the measuring range of a hot-film air mass meter - Google Patents

Method for cleaning the measuring range of a hot-film air mass meter Download PDF

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DE102005028140B4
DE102005028140B4 DE102005028140.0A DE102005028140A DE102005028140B4 DE 102005028140 B4 DE102005028140 B4 DE 102005028140B4 DE 102005028140 A DE102005028140 A DE 102005028140A DE 102005028140 B4 DE102005028140 B4 DE 102005028140B4
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Abstract

Verfahren zur Messung eines mit einer Hauptströmungsrichtung (120) strömenden Luftmassenstroms (142) mittels eines Heißfilmluftmassenmessers (110), insbesondere im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Heißfilmluftmassenmesser (110) einen Sensorchip (130) mit einer Messoberfläche (132) aufweist, wobei die Messoberfläche (132) mit mindestens einem Heizelement (144, 146, 148) beheizbar ist und während einer Startphase des Heißfilmluftmassenmessers (110) die Messoberfläche (132) asymmetrisch beheizt wird, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Betriebsphase, wobei die Betriebsphase der Startphase zeitlich nachgeordnet ist und wobei die Messoberfläche (132) in der Betriebsphase im Wesentlichen symmetrisch beheizt wird.Method for measuring an air mass flow (142) flowing with a main flow direction (120) by means of a hot film air mass meter (110), in particular in the intake tract of an internal combustion engine, wherein the hot film air mass meter (110) has a sensor chip (130) with a measurement surface (132), wherein the measurement surface (132) with at least one heating element (144, 146, 148) is heated and during a start phase of the Heißfileinuftmassenmessers (110), the measuring surface (132) is heated asymmetrically, characterized by an additional phase of operation, wherein the operating phase of the starting phase is temporally downstream and wherein the measuring surface (132) is heated substantially symmetrically in the operating phase.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung eines Luftmassenstroms, insbesondere im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Heißfilmluftmassenmessers, welcher einen Sensorchip mit einer Messoberfläche aufweist.The invention relates to a method for measuring an air mass flow, in particular in the intake tract of an internal combustion engine. In particular, the invention relates to a method for operating a Heißfileinuftmassenmessers having a sensor chip with a measuring surface.

Stand der TechnikState of the art

Bei vielen Prozessen, beispielsweise auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik, der Chemie oder des Maschinenbaus, muss definiert eine Gasmasse, insbesondere eine Luftmasse, zugeführt werden. Hierzu zählen insbesondere Verbrennungsprozesse, welche unter geregelten Bedingungen ablaufen. Ein wichtiges Beispiel ist dabei die Verbrennung von Kraftstoff in Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, insbesondere mit anschließender katalytischer Abgasreinigung. Zur Messung des Luftmassendurchsatzes werden dabei verschiedene Typen von Sensoren eingesetzt.In many processes, for example in the field of process engineering, chemistry or mechanical engineering, defined gas mass, in particular an air mass, must be supplied. These include, in particular, combustion processes which take place under controlled conditions. An important example is the combustion of fuel in internal combustion engines of motor vehicles, in particular with subsequent catalytic emission control. Various types of sensors are used to measure the air mass flow rate.

Ein aus dem Stand der Technik bekannter Sensortyp ist der so genannte Heißfilmluftmassenmesser (HFM), welcher beispielsweise in DE 196 01 791 A1 in einer Ausführungsform beschrieben ist. Bei derartigen Heißfilmluftmassenmessern wird üblicherweise ein Sensorchip eingesetzt, welcher eine dünne Sensormembran aufweist, beispielsweise ein Silicium-Sensorchip. Auf der Sensormembran ist typischerweise mindestens ein Heizwiderstand angeordnet, welcher von zwei oder mehr Temperaturmesswiderständen (Temperaturfühlern) umgeben ist. In einem Luftstrom, welcher über die Membran geführt wird, ändert sich die Temperaturverteilung, was wiederum von den Temperaturmesswiderständen erfasst werden kann. Somit kann, z. B. aus der Widerstandsdifferenz der Temperaturmesswiderstände, ein Luftmassenstrom bestimmt werden. Verschiedene andere Variationen dieses Sensortyps sind aus dem Stand der Technik bekannt.One type of sensor known from the prior art is the so-called hot film air mass meter (HFM), which is used, for example, in US Pat DE 196 01 791 A1 in one embodiment. Such a hot-film air mass meter usually uses a sensor chip which has a thin sensor membrane, for example a silicon sensor chip. On the sensor membrane is typically arranged at least one heating resistor, which is surrounded by two or more temperature measuring resistors (temperature sensors). In an air flow, which is passed over the membrane, the temperature distribution changes, which in turn can be detected by the temperature measuring resistors. Thus, z. B. from the resistance difference of the temperature measuring resistors, an air mass flow can be determined. Various other variations of this type of sensor are known in the art.

Eine beispielsweise aus DE 101 11 840 C2 bekannte Problematik dieses Typs von Sensor besteht darin, dass häufig Kontaminationen des Sensorchips auftreten können, beispielsweise Kontaminationen durch Öl, andere Flüssigkeiten oder andere Arten von Verunreinigungen. Der Sensorchip wird üblicherweise direkt im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine oder in einem Bypass zum Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Dabei kann sich bereits im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine Öl auf dem Sensorchip und dabei insbesondere auf der Sensormembran niederschlagen. Dieser Ölniederschlag kann zu einer unerwünschten Messsignalbeeinflussung des Sensorchips führen, insbesondere da ein Ölfilm auf der Oberfläche des Sensorchips auf die Wärmeleitfähigkeit der Oberfläche einwirkt, was zu Verfälschungen der Messsignale führt.An example from DE 101 11 840 C2 Known problem of this type of sensor is that often contaminations of the sensor chip may occur, for example, contamination by oil, other liquids or other types of contaminants. The sensor chip is usually used directly in the intake tract of the internal combustion engine or in a bypass to the intake tract of the internal combustion engine. In this case, oil may already precipitate on the sensor chip and in particular on the sensor membrane during operation of the internal combustion engine. This oil precipitate can lead to an unwanted measurement signal influencing of the sensor chip, in particular since an oil film acts on the surface of the sensor chip on the thermal conductivity of the surface, which leads to distortions of the measurement signals.

Diese Ölkontamination tritt insbesondere beim oder kurz nach dem Abschalten der Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors, auf. Nach Abstellen der Verbrennungskraftmaschine baut sich ein in einem Kurbelgehäuse vorhandener Überdruck typischerweise über eine Kurbelgehäuseentlüftung in den Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine ab. Dabei wird häufig öldampf bzw. Ölnebel mitgeführt, welcher sich im Ansaugtrakt und damit auch am dort angeordneten (oder in einem entsprechenden Bypass angeordneten) Luftmassenmesser als Ölfilm niederschlagen kann.This oil contamination occurs in particular during or shortly after switching off the internal combustion engine, for example a diesel engine. After switching off the internal combustion engine, an overpressure present in a crankcase typically builds up in the intake tract of the internal combustion engine via a crankcase ventilation. In this case, oil vapor or oil mist is often entrained, which can be reflected in the intake tract and thus also arranged there (or arranged in a corresponding bypass) air mass meter as an oil film.

Die Problematik der Verschmutzung der Membran bzw. der Sensoroberfläche wird weiterhin durch thermodynamische Effekte verschärft. So ist es bekannt, dass Flüssigkeitstropfen, welche einen Gradienten in ihrer Oberflächenspannung aufweisen, eine Kraft in Richtung der höheren Oberflächenspannung erfahren. Dies führt zu einer Bewegung des Tropfens von niedriger zu hoher Oberflächenspannung. Insbesondere kann dieser Gradient durch einen Temperaturgradienten auf einer Oberfläche, auf welche der Flüssigkeitstropfen aufgebracht ist, hervorgerufen werden. Der Tropfen wird durch den Temperaturgradienten und die daraus resultierende Kraft üblicherweise von einem wärmeren Bereich der Oberfläche in einen kälteren Bereich der Oberfläche bewegt. Dieser Effekt ist beispielsweise in V.G. Levich, „Physicochemical Hydrodynamics“, Prentice-Hall, N.J., 1962, S. 384, beschrieben. Dieser Temperaturgradienteneffekt macht sich auch beim Einschalten eines Heißfilmluftmassenmessers negativ bemerkbar. Im ausgeschalteten Zustand des Heißfilmluftmassenmessers sammelt sich üblicherweise ein Flüssigkeitsfilm, beispielsweise ein Ölfilm, auf der Oberfläche des Sensorchips, insbesondere auf der Sensormembran, an. Wird der Heißfilmluftmassenmesser eingeschaltet, so wird das üblicherweise mittig auf der Sensormembran angeordnete Heizelement beheizt, wodurch aufgrund des oben beschriebenen Effekts der auf der Membran angesammelte Ölfilm stromaufwärts und stromabwärts von der Sensormembran verdrängt wird. Dadurch bildet sich häufig an der Grenzlinie zwischen Membran und umgebendem Festland des Sensorchips eine Ansammlung eines Ölfilms (Flüssigkeitswall). Dieser Flüssigkeitswall kann vom Luftmassenstrom wiederum auf die Oberfläche der Sensormembran transportiert werden und diese im Betrieb erneut verunreinigen. Dadurch wird eine Drift des Messsignals des Heißfilmluftmassenmessers im Betrieb hervorgerufen.The problem of contamination of the membrane or the sensor surface is further exacerbated by thermodynamic effects. Thus, it is known that drops of liquid which have a gradient in their surface tension experience a force in the direction of the higher surface tension. This leads to a movement of the drop from low to high surface tension. In particular, this gradient may be caused by a temperature gradient on a surface to which the liquid droplet is applied. The drop is usually moved by the temperature gradient and the resulting force from a warmer area of the surface to a colder area of the surface. This effect is for example in V.G. Levich, "Physicochemical Hydrodynamics", Prentice-Hall, N.J., 1962, p. 384. This temperature gradient effect is also negatively noticeable when switching on a hot-film air mass meter. In the switched-off state of the hot-film air-mass meter, a liquid film, for example an oil film, usually collects on the surface of the sensor chip, in particular on the sensor membrane. When the hot-film air mass meter is turned on, the heating element usually arranged centrally on the sensor membrane is heated, whereby due to the effect described above, the oil film accumulated on the membrane is displaced upstream and downstream from the sensor membrane. As a result, an accumulation of an oil film (liquid wall) often forms on the boundary line between the membrane and the surrounding mainland of the sensor chip. This liquid wall can in turn be transported by the air mass flow to the surface of the sensor membrane and contaminate it again during operation. As a result, a drift of the measurement signal of the Heißfileinuftmassenmessers is caused during operation.

Aus der JP S60-13 1469 A ist ein Verfahren zur Messung eines mit einer Hauptströmungsrichtung strömenden Luftmassenstroms mittels eines Heißfilmluftmassenmessers bekannt, bei dem der Heißfilmluftmassenmesser einen Sensorchip mit einer Messoberfläche aufweist, wobei die Messoberfläche mit mindestens einem Heizelement beheizbar ist und die Messoberfläche bedingt durch ihre außermittige Lage auf dem Sensorchip grundsätzlich asymmetrisch beheizt wird.From the JP S60-13 1469 A is a method of measuring an air mass flow flowing with a main flow direction by means of a Heißfileinuftmassenmessers known in which the Heißfileinuftmassenmesser having a sensor chip with a measuring surface, wherein the measuring surface is heated with at least one heating element and the measuring surface is due to their eccentric position on the sensor chip is basically asymmetrically heated.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Es wird dementsprechend ein Verfahren zur Messung eines mit einer Hauptströmungsrichtung strömenden Luftmassenstroms mittels eines Heißfilmluftmassenmessers, insbesondere zum Einsatz im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine, vorgeschlagen, welches die Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren vermeidet. Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht in der Erkenntnis, dass der oben beschriebene Flüssigkeitswall an der stromabwärts gelegenen Grenzlinie und somit am stromabwärts gelegenen Übergang zwischen heißer und kalter Oberfläche, vom Luftmassenstrom mitgeführt und abtransportiert wird. Dieser Flüssigkeitswall beeinflusst daher das Messsignal nicht mehr dauerhaft. Der stromaufwärts an der Grenzlinie gelegene Flüssigkeitswall hingegen beeinflusst das Messsignal aufgrund einer veränderten thermischen Masse und eventuell veränderter Strömung. Weiterhin kann dieser Flüssigkeitswall durch den Luftmassenstrom, insbesondere beim Ausschalten des Heißfilmluftmassenmessers, zurück auf die Messoberfläche des Sensorchips gelangen und somit zu einer Drift des Messsignals führen.Accordingly, a method is proposed for measuring an air mass flow flowing with a main flow direction by means of a hot film air mass meter, in particular for use in the intake tract of an internal combustion engine, which avoids the disadvantages of the methods known from the prior art. A basic idea of the present invention is the recognition that the above-described liquid wall at the downstream boundary line and thus at the downstream transition between hot and cold surface, is carried along by the air mass flow and transported away. This liquid wall therefore no longer influences the measuring signal permanently. The liquid wall located upstream on the boundary line, on the other hand, influences the measuring signal due to a changed thermal mass and possibly changed flow. Furthermore, due to the air mass flow, in particular when switching off the hot film air mass meter, this liquid wall can reach the measuring surface of the sensor chip and thus lead to a drift of the measuring signal.

Somit besteht eine Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, während des Einschaltens des Heißfilmluftmassenmessers die Beheizung des Luftmassenmessers gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zu verändern, so dass angesammelte Flüssigkeit nahezu vollständig stromabwärts transportiert werden kann. Somit wird der stromaufwärts gelegene Flüssigkeitswall in einer Startphase des Heißfilmluftmassenmessers abgebaut. Die Drift des Sensorsignals des Heißfilmluftmassenmessers wird dadurch deutlich verringert, und die Zuverlässigkeit des Messsignals des Heißfilmluftmassenmessers erheblich erhöht. Ein Kerngedanke besteht darin, in einer Betriebsphase, welche einer Startphase des Heißfilmluftmassenmessers, in der die Messoberlfäche asymmetrisch beheizt wird, nachgelagert ist, die Messoberfläche im Wesentlichen symmetrisch zu beheizen.Thus, a basic idea of the method according to the invention is to change the heating of the air mass meter during the switching on of the hot film air mass meter in relation to methods known from the prior art, so that accumulated liquid can be transported almost completely downstream. Thus, the upstream liquid wall is degraded in a startup phase of the hot film air mass meter. The drift of the sensor signal of the Heißfileinuftmassenmessers is thereby significantly reduced, and significantly increases the reliability of the measurement signal of the Heißfileinuftmassenmessers. A key idea is to heat the measuring surface substantially symmetrically in an operating phase, which is downstream of a start phase of the hot-film air mass meter, in which the measuring surface is heated asymmetrically.

Der Heißfilmluftmassenmesser soll, wie oben erwähnt, einen Sensorchip mit einer Messoberfläche aufweisen. Die Messoberfläche kann beispielsweise die Oberfläche einer Sensormembran sein, wobei der Luftmassenstrom im Wesentlichen parallel über diese Oberfläche strömt. Neben der Ausgestaltung als Sensormembran sind jedoch auch andere Ausgestaltungen möglich. Ein wesentlicher Punkt besteht dabei darin, dass der Sensorchip im Bereich der Messoberfläche eine erheblich verringerte transversale thermische Leitfähigkeit aufweist als im die Messoberfläche umgebenden Festland des Sensorchips. Beispielsweise kann die transversale thermische Leitfähigkeit im Bereich der Messoberfläche um mindestens eine Größenordnung geringer sein als im umgebenden Festland. Neben der Ausgestaltung als Sensormembran, beispielsweise einer Siliciummembran, welche in DE 196 01 791 A1 beschrieben ist, sind auch andere Ausgestaltungen möglich, beispielsweise eine Ausgestaltung in Form eines porösen Materials mit einer geringen thermischen Leitfähigkeit. Auf der Messoberfläche ist mindestens ein Heizelement angeordnet, welches die Messoberfläche beheizen kann. Unter „auf der Oberfläche“ ist dabei auch zu verstehen, wenn dieses mindestens eine Heizelement leicht unterhalb dieser Oberfläche angeordnet ist, beispielsweise durch zusätzliche Schutzschichten bedeckt ist.As mentioned above, the hot-film air mass meter should have a sensor chip with a measuring surface. The measurement surface may be, for example, the surface of a sensor membrane, wherein the air mass flow flows substantially parallel over this surface. In addition to the design as a sensor membrane, however, other configurations are possible. An essential point here is that the sensor chip in the region of the measurement surface has a significantly reduced transverse thermal conductivity than in the main surface of the sensor chip surrounding the measurement surface. For example, the transverse thermal conductivity in the region of the measurement surface may be at least an order of magnitude lower than in the surrounding mainland. In addition to the design as a sensor membrane, such as a silicon membrane, which in DE 196 01 791 A1 described, other embodiments are possible, for example, an embodiment in the form of a porous material having a low thermal conductivity. At least one heating element, which can heat the measuring surface, is arranged on the measuring surface. By "on the surface" is also to be understood when this at least one heating element is arranged slightly below this surface, for example, is covered by additional protective layers.

Durch die geringe thermische Leitfähigkeit der Messoberfläche wird bewirkt, dass sich beim Aufheizen des mindestens einen Heizelements an einer Grenzlinie zwischen der Messobertläche und dem umgebenden Festland ein starker Temperaturgradient ausbildet. Erfindungsgemäß wird durch das mindestens eine Heizelement die Messoberfläche asymmetrisch beheizt. Diese asymmetrische Beheizung findet vorteilhafterweise ausschließlich in einer Startphase des Heißfilmluftmassenmessers, also beispielsweise unmittelbar nach Einschalten der Verbrennungskraftmaschine, statt. Zusätzlich kann jedoch auch in einer späteren Phase, beispielsweise einer Betriebsphase, eine asymmetrische Heizung der Messoberfläche erfolgen.Due to the low thermal conductivity of the measuring surface causes a strong temperature gradient forms when heating the at least one heating element at a boundary line between the Meßobertläche and the surrounding mainland. According to the invention, the measuring surface is heated asymmetrically by the at least one heating element. This asymmetric heating advantageously takes place exclusively in a starting phase of the hot-film air mass meter, that is, for example, immediately after switching on the internal combustion engine. In addition, however, an asymmetrical heating of the measuring surface can also take place in a later phase, for example an operating phase.

Vorteilhafterweise ist das asymmetrische Beheizen der Messoberfläche während der Startphase so ausgestaltet, dass bezüglich der Hauptströmungsrichtung des Luftmassenstroms stromaufwärts gelegene Bereiche der Messoberfläche stärker beheizt werden als stromabwärts gelegene Bereiche der Messoberfläche. Beispielsweise kann die Messoberfläche eine Anströmseite und eine Abströmseite aufweisen, wobei die Messoberfläche derart beheizt wird, dass ein Temperaturmaximum der Temperatur der Messoberfläche näher zur Anströmseite als zur Abströmseite angeordnet ist. Es sind jedoch auch andere Temperaturverteilungen denkbar, beispielsweise Temperaturverteilungen, bei denen anstelle eines Maximums in der Temperaturverteilung ein Schwerpunkt der Temperaturverteilung (beispielsweise ein Integral) näher zur Anströmseite angeordnet ist als zur Abströmseite.Advantageously, the asymmetrical heating of the measurement surface during the start-up phase is configured in such a way that regions of the measurement surface upstream of the main flow direction of the air mass flow are heated to a greater extent than regions of the measurement surface located downstream. For example, the measurement surface may have an inflow side and an outflow side, wherein the measurement surface is heated such that a temperature maximum of the temperature of the measurement surface is arranged closer to the inflow side than to the outflow side. However, other temperature distributions are conceivable, for example temperature distributions, in which, instead of a maximum in the temperature distribution, a center of gravity of the temperature distribution (for example an integral) is arranged closer to the inflow side than to the outflow side.

Durch diese erfindungsgemäße asymmetrische Ausgestaltung der Beheizung der Messoberfläche wird eine thermokapillar induzierte Flüssigkeitsverdrängung von heiß nach kalt so gesteuert, dass Flüssigkeit größtenteils in für die Funktion des Heißfilmluftmassenmessers unkritische Bereiche abgedrängt wird. Dies steht im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren, bei welchen üblicherweise Flüssigkeit zu annähernd gleichen Teilen in kritische und unkritische Bereiche gedrängt wird. Erfindungsgemäß erfolgt hingegen nahe des stromaufwärts gelegenen Bereichs der Grenzlinie in der Startphase eine erhöhte Aufheizung. Der dabei entstehende Temperaturgradient verdrängt den Flüssigkeitsfilm über die stromabwärts gerichtete Grenzlinie. Nach diesem Verdrängungsvorgang in der Startphase kann der Sensor anschließend normal weiterbetrieben werden, beispielsweise symmetrisch, wie aus dem Stand der Technik bekannt Alternativ kann durch eine weitere örtliche und zeitliche Staffelung von Aufheizvorgängen ein schnellerer und gezielterer Transportmechanismus weg von der Messoberfläche realisiert werden. Dieses Prinzip wird z. B. im Bereich der Mikroreaktorik eingesetzt, wie beispielsweise in A.A. Darhuber et al., „Microfluidic actuation by modulation of surface stresses“, Applied Physics Letters, 82 (4), January 2003 , beschrieben.This inventive asymmetric embodiment of the heating of the measurement surface is a thermokapillar induced Fluid displacement is controlled from hot to cold so that fluid is largely forced into non-critical areas for the function of the hot film air mass meter. This is in contrast to methods known in the art in which liquid is usually forced to approximately equal parts into critical and non-critical areas. According to the invention, on the other hand, an increased heating takes place near the upstream region of the boundary line in the starting phase. The resulting temperature gradient displaces the liquid film over the downstream boundary line. After this displacement process in the start phase, the sensor can then continue to be operated normally, for example symmetrically, as known from the prior art. Alternatively, a faster and more targeted transport mechanism away from the measuring surface can be realized by a further local and temporal staggering of heating. This principle is z. B. used in the field of microreactors, such as in AA Darhuber et al., "Microfluidic actuation by modulation of surface stresses", Applied Physics Letters, 82 (4), January 2003 , described.

Die Messoberfläche kann beispielsweise mindestens zwei Temperaturfühler aufweisen, wobei die mindestens zwei Temperaturfühler auch als zusätzliche Heizelemente zusätzlich zu einem Hauptheizelement eingesetzt werden können. Dies entspricht dem üblichen Aufbau eines Sensorchips, bei welchem ein Hauptheizelement symmetrisch zur Strömungsrichtung von zwei derartigen Temperaturfühlern umgeben ist. Üblicherweise sind sowohl Hauptheizelement als auch Temperaturfühler als Leiterbahnen auf einer Oberfläche des Sensorchips ausgestaltet. Erfindungsgemäß können auch diese Temperaturfühler als zusätzliche Heizelemente eingesetzt werden. Dabei kann beispielsweise in der Startphase ein erster Temperaturfühler, welcher stromaufwärts angeordnet ist, stärker beheizt werden als mindestens ein zweiter Temperaturfühler, welcher stromabwärts angeordnet ist. Insbesondere kann der stromabwärts gelegene mindestens eine zweite Temperaturfühler während der Startphase unbeheizt bleiben.The measuring surface may, for example, have at least two temperature sensors, wherein the at least two temperature sensors may also be used as additional heating elements in addition to a main heating element. This corresponds to the usual structure of a sensor chip, in which a main heating element is surrounded symmetrically to the flow direction of two such temperature sensors. Usually, both the main heating element and the temperature sensor are designed as strip conductors on a surface of the sensor chip. According to the invention, these temperature sensors can also be used as additional heating elements. In this case, for example, in the starting phase, a first temperature sensor, which is arranged upstream, are heated more strongly than at least one second temperature sensor, which is arranged downstream. In particular, the downstream at least one second temperature sensor may remain unheated during the starting phase.

Wie oben beschrieben, kann die Startphase auch in mehrere Einzelphasen unterteilt werden, in welchen die Messoberfläche des Sensorchips unterschiedlich beheizt wird. So können beispielsweise die Heizleistung und die Temperaturverteilung auf der Messoberfläche während der Startphase zeitlich gestaffelt werden. Beispielsweise kann die Heizleistung in den mindestens zwei Einzelphasen zeitlich gestaffelt verringert werden. Somit kann beispielsweise auch ein gezielt einstellbares zeitliches und räumliches „Wandern“ eines Temperaturmaximums auf der Messoberfläche realisiert werden.As described above, the starting phase can also be subdivided into a plurality of individual phases, in which the measuring surface of the sensor chip is heated differently. For example, the heating power and the temperature distribution on the measuring surface can be staggered during the starting phase. For example, the heating power in the at least two individual phases can be reduced in stages over time. Thus, for example, a specifically adjustable temporal and spatial "walking" of a temperature maximum on the measuring surface can be realized.

Neben einer zeitlichen Staffelung kann auch eine räumliche Staffelung vorgenommen werden. Vorteilhafterweise findet diese räumliche Staffelung derart statt, dass in Hauptströmungsrichtung die Messoberfläche mit abnehmender Heizleistung beheizt wird. Zu diesem Zweck kann die Messoberfläche beispielsweise mindestens drei Heizelemente aufweisen, welche gestaffelt in Richtung der Hauptströmungsrichtung mit jeweils verringerter Heizleistung beheizt werden.In addition to a temporal graduation, a spatial graduation can be made. Advantageously, this spatial staggering takes place such that in the main flow direction, the measuring surface is heated with decreasing heating power. For this purpose, the measuring surface can have, for example, at least three heating elements, which are heated in a staggered manner in the direction of the main flow direction, each with reduced heating power.

Insgesamt führt das erfindungsgemäße Verfahren dazu, dass eine Signaldrift der Signale des Heißfilmluftmassenmessers durch Verunreinigungen mit Öl, anderen Flüssigkeiten oder durch Schmutzablagerungen, welche insbesondere durch Öl als Haftvermittler gefördert werden, stark vermindert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise an handelsüblichen, dem Stand der Technik entsprechenden Heißfilmluftmassenmessern umgesetzt werden. Bauliche Veränderungen sind somit nicht notwendigerweise erforderlich, was das Verfahren unmittelbar einsetzbar macht Somit kann die Zuverlässigkeit bereits im Einsatz befindlicher Heißfilmluftmassenmesser deutlich verbessert werden.Overall, the inventive method leads to a signal drift of the signals of the Heißfileinuftmassenmessers by impurities with oil, other liquids or by dirt deposits, which are promoted in particular by oil as a primer, is greatly reduced. The method according to the invention can be implemented, for example, on commercially available hot-film air-mass meters corresponding to the state of the art. Structural changes are thus not necessarily required, which makes the method directly usable Thus, the reliability of already in use hot-film air mass meter can be significantly improved.

Figurenlistelist of figures

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.Reference to the drawings, the invention will be explained in more detail below.

Es zeigt:

  • 1 eine perspektivische Teildarstellung eines Heißfilmluftmassenmessers zum Einsatz im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine;
  • 2A einen Ausschnitt eines bekannten Sensorchips mit einer Sensormembran, welche von Öltröpfchen benetzt ist;
  • 2B die Sensormembran des Sensorchips gemäß 2A bei herkömmlichem Betrieb; und
  • 3 die Sensormembran des Sensorchips gemäß 2A bei Betrieb mit einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
It shows:
  • 1 a partial perspective view of a hot film air mass meter for use in the intake of an internal combustion engine;
  • 2A a section of a known sensor chip with a sensor membrane, which is wetted by oil droplets;
  • 2 B the sensor membrane of the sensor chip according to 2A in conventional operation; and
  • 3 the sensor membrane of the sensor chip according to 2A when operating with an embodiment of the method according to the invention.

In 1 ist in perspektivischer Detaildarstellung ein Heißfilmluftmassenmesser 110 dargestellt. Der Heißfilmluftmassenmesser weist ein Gehäuse 112 aus Kunststoff aus, welches als Steckfühler ausgebildet ist. Das Gehäuse 112 ist unterteilt in einen Elektronikbereich 114 und einen Bypassbereich 116 mit einem Bypasskanal 118. Der Heißfilmluftmassenmesser 110 wird üblicherweise so in einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, dass der Bypassbereich 116 in den Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine hineinragt. Beispielsweise kann ein Heißfilmluftmassenmesser 110 zwischen eine Drosselklappe und einen Luftfilter eines Ansaugstutzens eingesetzt werden. Der Luftmassenstrom wird dabei nicht unmittelbar im Ansaugtrakt gemessen, sondern im Bypasskanal 118. Die Luft strömt mit einer Hauptströmungsrichtung 120 (wobei jedoch auch eine Stromumkehr möglich ist) durch den Bypasskanal 118. In dem Elektronikbereich 114 ist ein Trägerelement 122 aufgenommen, welches eine Sensornase 124 aufweist. Die Sensornase 124 ragt durch eine Öffnung 126 aus dem Elektronikbereich 114 in den Bypasskanal 118. Die Sensornase 124 weist eine Vertiefung 128 auf, in welche ein Sensorchip 130 eingesetzt ist. Der Sensorchip 130, bei welchem es sich beispielsweise um einen Sensorchip gemäß der in DE 196 0 1791 A1 beschriebenen Ausführung handeln kann, weist einen aktiven Bereich in Form einer rechteckigen Messoberfläche 132 auf. Die längere Seite dieses Rechteckes ist senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 120 im Bypasskanal 118 angeordnet. Die Sensornase 124 weist außerdem eine Anströmkante 134 auf, welche auf der der Hauptströmungsrichtung 120 entgegenweisenden Seite der Sensornase 124 angeordnet ist. In 1 is a perspective view of a Heißfileinuftmassenmesser 110 shown. The hot film air mass meter has a housing 112 made of plastic, which is designed as a plug-in sensor. The housing 112 is divided into an electronics area 114 and a bypass area 116 with a bypass channel 118 , The hot film air mass meter 110 is usually used in an intake tract of an internal combustion engine that the bypass area 116 protrudes into the intake of the internal combustion engine. For example, a hot film air mass meter 110 be used between a throttle and an air filter of a suction. Of the Air mass flow is not measured directly in the intake, but in the bypass channel 118 , The air flows in a main flow direction 120 (However, a current reversal is possible) through the bypass channel 118 , In the electronics area 114 is a carrier element 122 recorded, which is a sensor nose 124 having. The sensor nose 124 protrudes through an opening 126 from the electronics sector 114 in the bypass channel 118 , The sensor nose 124 has a recess 128 into which a sensor chip 130 is used. The sensor chip 130 , which is, for example, a sensor chip according to the in DE 196 0 1791 A1 described embodiment, has an active area in the form of a rectangular measuring surface 132 on. The longer side of this rectangle is perpendicular to the main flow direction 120 in the bypass channel 118 arranged. The sensor nose 124 also has a leading edge 134 on, which in the mainstream direction 120 opposite side of the sensor nose 124 is arranged.

Nicht dargestellt in 1 sind auf dem Trägerelement 122 angeordnete elektronische Komponenten zur Ansteuerung und Auswertung des Sensorchips 130 sowie entsprechende Verbindungen zwischen dieser elektronischen Ansteuerung und dem Sensorchip 130.Not shown in 1 are on the carrier element 122 arranged electronic components for driving and evaluation of the sensor chip 130 as well as corresponding connections between this electronic control and the sensor chip 130 ,

In 2A ist ein Sensorchip 130 für den Einsatz in einem Heißfilmluftmassenmesser 110 gemäß der Darstellung in 1 dargestellt. Bei diesem Sensorchip 130 handelt es sich beispielsweise um einen Sensorchip gemäß der in DE 196 01 791 A1 beschriebenen Ausführungsform mit einer Sensormembran, welche eine Messoberfläche 132 in Form einer Membranoberfläche aufweist. Die Messoberfläche ist von einer rechteckigen Gestalt und weist eine Grenzlinie 136 auf. Wie oben beschrieben, trennt diese Grenzlinie 136 somit die innerhalb der Grenzlinie 136 liegende Messoberfläche 132, welche eine geringe thermische Leitfähigkeit aufweist, vom umgebenden Festland 138 ab. Auf der Messoberfläche 132 sind drei Leiterbahnschleifen 140 angeordnet, welche sich im Wesentlichen senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung 120 des Luftmassenstroms 142 erstrecken. Der Luftmassenstrom 142 überströmt die Oberfläche des Sensorchips 130 im Wesentlichen parallel. Die Leiterbahnen 140 sind vorzugsweise gleichartig ausgestaltet, werden jedoch im Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 unterschiedlich genutzt. So wird die mittlere der Leiterbahnschleifen 140 im Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 als Hauptheizelement 144 eingesetzt, wohingegen die stromaufwärts gelegene Leiterbahnschleife 146 und die stromabwärts gelegene Leiterbahnschleife 148 wahlweise als Temperaturfühler oder als Zusatzheizelemente genutzt werden können. Beim Einsatz als Temperaturfühler werden die Leiterbahnschleifen 146 und 148 als Temperaturmesswiderstände eingesetzt.In 2A is a sensor chip 130 for use in a hot film air mass meter 110 as shown in 1 shown. With this sensor chip 130 For example, it is a sensor chip according to the in DE 196 01 791 A1 described embodiment with a sensor membrane, which has a measuring surface 132 in the form of a membrane surface. The measuring surface is of a rectangular shape and has a boundary line 136 on. As described above, this boundary line separates 136 thus those within the boundary line 136 lying measuring surface 132 , which has a low thermal conductivity, from the surrounding mainland 138 from. On the measurement surface 132 are three trace loops 140 arranged, which is substantially perpendicular to the main flow direction 120 of the air mass flow 142 extend. The air mass flow 142 overflows the surface of the sensor chip 130 essentially parallel. The tracks 140 are preferably configured similar, but are in operation of the Heißfileinuftmassenmessers 110 used differently. This is how the middle of the conductor loop loops 140 during operation of the hot film air mass meter 110 as the main heating element 144 whereas the upstream trace loop 146 and the downstream trace loop 148 can be used either as a temperature sensor or as additional heating elements. When used as a temperature sensor, the conductor track loops 146 and 148 used as temperature measuring resistors.

Der Zustand in 2A zeigt den Sensorchip 130 bei ausgeschaltetem Heißfilmluftmassenmesser 110. Dabei ist dargestellt, dass die gesamte Messoberfläche 132 von Öltröpfchen 150 oder sogar von einer durchgehenden Flüssigkeitsschicht (beispielsweise einer Ölschicht) bedeckt ist. Natürlich ist auch das umgebende Festland 138 ganz oder teilweise von einer entsprechenden Ölkontamination belastet, was in 2A jedoch nicht dargestellt ist.The state in 2A shows the sensor chip 130 when the hot film air mass meter is switched off 110 , It is shown that the entire measuring surface 132 of oil droplets 150 or even covered by a continuous liquid layer (for example, an oil layer). Of course, the surrounding mainland is also 138 wholly or partially burdened by a corresponding oil contamination, which in 2A but not shown.

In 2B ist die Messoberfläche 132 des Sensorchips 130 gemäß der Darstellung in 2A nach Inbetriebnahme des Heißfilmluftmassenmessers 110 dargestellt. Auf das umgebende Festland 138 wurde in dieser Darstellung verzichtet. Dafür ist über der Messoberfläche 132 schematisch das Profil des Temperaturverlaufs der Temperatur T entlang der Hauptströmungsrichtung 120 auf der Messoberfläche 132 dargestellt.In 2 B is the measurement surface 132 of the sensor chip 130 as shown in 2A after putting the hot film air mass meter into operation 110 shown. To the surrounding mainland 138 was omitted in this presentation. This is above the measurement surface 132 schematically the profile of the temperature profile of the temperature T along the main flow direction 120 on the measuring surface 132 shown.

Bei diesem in 2B dargestellten herkömmlichen Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 wird das Hauptheizelement 144 beheizt, wohingegen die Leiterbahnschleifen 146 und 148 nicht beheizt werden. Die Leiterbahnschleifen 146 und 148 werden vielmehr bei diesem Betrieb lediglich als Temperaturfühler eingesetzt.In this in 2 B illustrated conventional operation of the Heißfileinuftmassenmessers 110 becomes the main heating element 144 heated, whereas the conductor loops 146 and 148 not heated. The conductor loops 146 and 148 are used in this operation only as a temperature sensor.

Wie im oberen Bereich der 2B dargestellt ist, stellt sich bei diesem Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 eine bezüglich der Hauptströmungsrichtung 120 im Wesentlichen symmetrische Temperaturverteilung über der Messoberfläche 132 ein. Unter „im Wesentlichen“ ist dabei zu verstehen, dass leichte Asymmetrien in der Temperaturverteilung auftreten können, welche durch den Luftmassenstrom 142 bedingt sind. Dieser leichte Asymmetrieeffekt, welcher hier in 2B vernachlässigt wird, ist gerade der Effekt, auf welchem die Messung des Luftmassenstroms 142 im Heißfilmluftmassenmesser 110 beruht.As in the upper area of the 2 B is shown in this operation of the Heißfileinuftmassenmessers 110 one with respect to the main flow direction 120 essentially symmetrical temperature distribution over the measuring surface 132 one. By "substantially" is to be understood that slight asymmetries in the temperature distribution can occur, which by the air mass flow 142 are conditional. This slight asymmetry effect, which here in 2 B is neglected, is just the effect on which the measurement of the air mass flow 142 in hot film air mass meter 110 based.

Mit der Temperatur T0 ist in der Darstellung gemäß 2B die Umgebungstemperatur des Festlands 138 bezeichnet. Diese Umgebungstemperatur liegt typischerweise im Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 bei ca. 20°C. Das Hauptheizelement 144 wird dabei derart aufgeheizt, dass die Spitzentemperatur Tmax im Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 bei ca. 120° bis 180° über der Umgebungstemperatur T0 liegt. Auch andere Temperatureinstellungen sind möglich. Weiterhin ist der in 2B im oberen Teil dargestellte Temperaturverlauf idealisiert abgebildet. In der Praxis werden exakt lineare Temperaturverläufe und scharfe Kanten nur vergleichsweise selten auftreten.With the temperature T 0 is in the illustration according to 2 B the ambient temperature of the mainland 138 designated. This ambient temperature is typically in the operation of the hot film air mass meter 110 at about 20 ° C. The main heating element 144 is heated in such a way that the peak temperature T max in the operation of the Heißfileinuftmassenmessers 110 is at about 120 ° to 180 ° above the ambient temperature T 0 . Other temperature settings are possible. Furthermore, the in 2 B Idealized illustrated in the upper part of the temperature profile. In practice, exactly linear temperature profiles and sharp edges will only occur comparatively seldom.

Weiterhin ist in 2B dargestellt, wie die Öltröpfchen 150 bei dem in 2B dargestellten symmetrischen Temperaturbetrieb des Sensorchips 130 gleichmäßig von der Messoberfläche 132 verdrängt werden. Dadurch bildet sich sowohl entlang der stromaufwärts gelegenen vorderen Grenzlinie 152 als auch entlang der stromabwärts gelegenen hinteren Grenzlinie 154, welche beide Abschnitte der Grenzlinie 136 bilden, ein Flüssigkeitswall 156 bzw. 158 aus. Dabei besteht insbesondere für den stromaufwärts gelegenen Flüssigkeitswall 156 die Gefahr, dass dieser durch den Luftmassenstrom 142 auf die Messoberfläche 132 getragen wird. Der stromabwärts gelegene Flüssigkeitswall 158 hingegen wird vom Luftmassenstrom 142 von der Oberfläche des Sensorchips 130 entfernt. Dadurch unterscheiden sich die vordere Grenzlinie 152 und die hintere Grenzlinie 154 in ihren Eigenschaften, da jeder Flüssigkeitswall 156, 158 eine Änderung der thermischen Leitfähigkeit und der Wärmekapazität verursacht. Furthermore, in 2 B represented as the oil droplets 150 at the in 2 B shown symmetrical temperature operation of the sensor chip 130 evenly from the measuring surface 132 be displaced. This forms both along the upstream front boundary line 152 as well as along the downstream rear boundary line 154 which are both sections of the boundary line 136 form, a liquid wall 156 respectively. 158 out. In this case, there is in particular the upstream liquid wall 156 the danger of this by the air mass flow 142 on the measuring surface 132 will be carried. The downstream liquid wall 158 however, the air mass flow 142 from the surface of the sensor chip 130 away. This differentiates the front boundary line 152 and the rear boundary line 154 in their properties, since every liquid wall 156 . 158 causes a change in thermal conductivity and heat capacity.

In 3 ist hingegen der erfindungsgemäße Betrieb eines Heißfilmluftmassenmessers 110 analog zur Darstellung in 2B dargestellt. Wiederum ist lediglich die Messoberfläche 132 dargestellt sowie im oberen Teil der 3 die Temperaturverteilung über dieser Messoberfläche. Dabei zeigt 3 den Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 in einer anfänglichen Startphase. Beispielsweise kann diese Startphase eine zeitliche Dauer von 0,2 bis 10 Sekunden aufweisen, vorzugsweise zwischen 1 Sekunde und 6 Sekunden und besonders bevorzugt von ca. 3 Sekunden. Anschließend an diese in 3 dargestellte Startphase kann der Heißfilmluftmassenmesser 110 in einer Betriebsphase betrieben werden, beispielsweise gemäß dem in 2B dargestellten Betrieb.In 3 however, is the operation according to the invention of a hot-film air mass meter 110 analogous to the representation in 2 B shown. Again, only the measurement surface is 132 shown as well as in the upper part of the 3 the temperature distribution over this measuring surface. It shows 3 the operation of the hot film air mass meter 110 in an initial starting phase. For example, this starting phase may have a duration of from 0.2 to 10 seconds, preferably between 1 second and 6 seconds and particularly preferably of about 3 seconds. After this in 3 The starting phase shown can be the Heißfileinuftmassenmesser 110 be operated in an operating phase, for example according to the in 2 B illustrated operation.

Wie in 3 dargestellt, wird bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens die stromaufwärts gelegene Leiterbahnschleife 146 nicht als Temperaturfühler benutzt, sondern wird durch Beaufschlagung mit einem entsprechenden Strom beheizt und somit als Zusatzheizelement genutzt. Das Hauptheizelement 144 und die stromabwärts gelegene Leiterbahnschleife 148 werden hingegen in dieser bevorzugten erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Verfahrens nicht mit einem Strom beaufschlagt. Wie im oberen Teil der 3 dargestellt, bildet sich somit ein asymmetrisches Temperaturprofil aus, dessen Maximum Tmax zur vorderen Grenzlinie 152 hin verschoben ist. Vorteilhafterweise wird dieses Temperaturmaximum so nahe wie möglich an die vordere Grenzlinie 152 herangeführt. Dabei kann die in 3 darstellte maximale Temperatur Tmax der in 2B dargestellten maximalen Temperatur Tmax entsprechen. Es kann jedoch auch für diese Startphase eine gegenüber der in 2B verwendeten Maximaltemperatur Tmax erhöhte Maximaltemperatur oder erniedrigte Maximaltemperatur verwendet werden. Besonders bevorzugt liegt die Maximaltemperatur in der Startphase über der Maximaltemperatur in der in 2B dargestellten Betriebsphase.As in 3 is shown in this inventive embodiment of the method, the upstream track loop 146 not used as a temperature sensor, but is heated by applying a corresponding current and thus used as an additional heating element. The main heating element 144 and the downstream trace loop 148 In contrast, in this preferred embodiment of the method according to the invention, no current is applied. As in the upper part of the 3 Thus, an asymmetric temperature profile is formed, whose maximum T max to the front boundary line 152 is postponed. Advantageously, this temperature maximum becomes as close as possible to the front boundary line 152 introduced. The in 3 represented maximum temperature T max of in 2 B correspond to maximum temperature T max . However, it can also be for this starting phase compared to in 2 B used maximum temperature T max increased maximum temperature or decreased maximum temperature can be used. Particularly preferably, the maximum temperature in the starting phase is above the maximum temperature in the 2 B shown operating phase.

Die in 3 dargestellte erfindungsgemäße asymmetrische Temperaturverteilung auf der Messoberfläche 132 bewirkt, dass sich im Bereich der vorderen Grenzlinie 152 ein erheblich stärkerer Temperaturgradient (in dieser Darstellung nach links gerichtet) ausbildet als im Vergleich zur hinteren Grenzlinie 154 (dort nach rechts gerichtet). Dementsprechend ist die thermokapillar induzierte Flüssigkeitsverdrängung an der vorderen Grenzlinie 152 erheblich stärker ausgebildet als an der hinteren Grenzlinie 154. Dies in Zusammenwirkung mit dem Luftmassenstrom 142 bewirkt, dass der stromaufwärts gelegene Flüssigkeitswall 156 bei diesem Betrieb des Heißfilmluftmassenmessers 110 erheblich geringer ausgestaltet ist als der stromabwärts gelegene Flüssigkeitswall 158. Dabei ist anzumerken, dass unter „Flüssigkeitswall“ nicht notwendigerweise eine durchgehende Flüssigkeitslinie verstanden werden muss, sondern dass durchaus auch einzelne Tröpfchen unter diesen Begriff fallen können.In the 3 illustrated inventive asymmetric temperature distribution on the measuring surface 132 causes in the area of the front boundary line 152 a significantly stronger temperature gradient (in this illustration directed to the left) forms than in comparison to the rear boundary line 154 (pointing to the right there). Accordingly, the thermo capillary induced fluid displacement is at the front boundary 152 considerably more trained than at the rear boundary line 154 , This in conjunction with the air mass flow 142 causes the upstream liquid wall 156 in this operation of the hot film air mass meter 110 is designed considerably smaller than the downstream liquid wall 158 , It should be noted that "liquid bulk" does not necessarily mean a continuous liquid line, but that individual droplets may well fall under this term.

Diese erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens gemäß 3 bewirkt also, dass Öltröpfchen 150 durch gezielte Ausnutzung von thermokapillar induzierten Flüssigkeitsverdrängungen von der kritischen vorderen Grenzlinie 152 hin zur unkritischeren hinteren Grenzlinie 154 verdrängt worden sind. Von dieser hinteren Grenzlinie 154 aus können die Öltröpfchen 150 dann vom Luftmassenstrom 142 vom Sensorchip 130 entfernt werden. Insgesamt wird die Ölkontamination der Messoberfläche 132 durch diesen erfindungsgemäßen Betrieb des Verfahrens stark verringert. Wie oben beschrieben, kann anschließend an die in 3 dargestellte Startphase eine Betriebsphase folgen, welche beispielsweise ausgestaltet sein kann wie in 2B dargestellt.This inventive embodiment of the method according to 3 So, that causes oil droplets 150 by targeted utilization of thermocapillar-induced fluid displacements from the critical front boundary line 152 towards the less critical rear boundary line 154 have been displaced. From this back border line 154 out can the oil droplets 150 then from the air mass flow 142 from the sensor chip 130 be removed. Overall, the oil contamination of the measuring surface 132 greatly reduced by this operation of the method according to the invention. As described above, following the in 3 shown start phase follow an operating phase, which may be configured, for example, as in 2 B shown.

Alternativ oder zusätzlich können auch weitere Heizelemente auf der Messoberfläche 132 oder sogar dem umgebenden Festland 138 eingesetzt werden, welche wiederum in einer Startphase asymmetrisch beheizt betrieben werden. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise eine gestaffelte Temperaturverteilung einstellen. Insgesamt lässt sich dadurch die Reinigungswirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verbessern.Alternatively or additionally, other heating elements on the measuring surface 132 or even the surrounding mainland 138 are used, which in turn are operated asymmetrically heated in a startup phase. In this way, for example, a staggered temperature distribution can be set. Overall, this makes it possible to further improve the cleaning effect of the method according to the invention.

Weiterhin kann das Verfahren auch zeitlich gestaffelt ausgestaltet sein, beispielsweise indem die in 3 dargestellte Startphase in mehrere Einzelphasen unterteilt wird. Beispielsweise können die Einzelphasen gemäß dem in 3 dargestellten Verfahren ausgestaltet sein, sich jedoch in der Maximaltemperatur Tmax unterscheiden. So kann beispielsweise zu Anfang der Startphase eine hohe Maximaltemperatur Tmax eingesetzt werden, welche in nachfolgenden Einzelphasen schrittweise reduziert wird, bis schließlich in die Betriebsphase, z. B. gemäß der Darstellung in 2B, übergeleitet wird. Auf diese Weise lässt sich auch durch eine zeitliche Staffelung das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich optimieren.Furthermore, the method can also be designed staggered in time, for example by the in 3 shown starting phase is divided into several individual phases. For example, the individual phases according to the in 3 be configured illustrated method, but differ in the maximum temperature T max . Thus, for example, at the beginning of the starting phase, a high maximum temperature T max can be used, which is gradually reduced in subsequent individual phases, until finally in the operating phase, z. B. as shown in FIG 2 B , is redirected. In this way, the method according to the invention can be additionally optimized by time staggering.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

110110
HeißfilmluftmassenmesserHot film air mass meter
112112
Gehäusecasing
114114
Elektronikbereichelectronics sector
116116
Bypassbereichbypass area
118118
Bypasskanalbypass channel
120120
HauptströmungsrichtungMain flow direction
122122
Trägerelementsupport element
124124
Sensornasesensor nose
126126
Öffnungopening
128128
Vertiefungdeepening
130130
Sensorchipsensor chip
132132
Messoberflächemeasuring surface
134134
Anströmkanteleading edge
136136
Grenzlinieboundary line
138138
FestlandMainland
140140
Leiterbahnenconductor tracks
142142
LuftmassenstromAir mass flow
144144
Hauptheizelementmain heating
146146
stromaufwärts gelegene Leiterbahnschleifeupstream track loop
148148
stromabwärts gelegene Leiterbahnschleifedownstream trace loop
150150
Öltröpfchenoil droplets
152152
vordere Grenzliniefront boundary line
154154
hintere Grenzlinierear boundary line
156156
Flüssigkeitswall, stromaufwärtsFluid wall, upstream
158158
Flüssigkeitswall, stromabwärtsFluid wall, downstream

Claims (7)

Verfahren zur Messung eines mit einer Hauptströmungsrichtung (120) strömenden Luftmassenstroms (142) mittels eines Heißfilmluftmassenmessers (110), insbesondere im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Heißfilmluftmassenmesser (110) einen Sensorchip (130) mit einer Messoberfläche (132) aufweist, wobei die Messoberfläche (132) mit mindestens einem Heizelement (144, 146, 148) beheizbar ist und während einer Startphase des Heißfilmluftmassenmessers (110) die Messoberfläche (132) asymmetrisch beheizt wird, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Betriebsphase, wobei die Betriebsphase der Startphase zeitlich nachgeordnet ist und wobei die Messoberfläche (132) in der Betriebsphase im Wesentlichen symmetrisch beheizt wird.Method for measuring an air mass flow (142) flowing with a main flow direction (120) by means of a hot film air mass meter (110), in particular in the intake tract of an internal combustion engine, wherein the hot film air mass meter (110) has a sensor chip (130) with a measurement surface (132), wherein the measurement surface (132) with at least one heating element (144, 146, 148) is heated and during a start phase of the Heißfileinuftmassenmessers (110), the measuring surface (132) is heated asymmetrically, characterized by an additional phase of operation, wherein the operating phase of the starting phase is temporally downstream and wherein the measuring surface (132) is heated substantially symmetrically in the operating phase. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Messoberfläche (132) eine bezüglich der Hauptströmungsrichtung stromaufwärts gelegene Anströmseite (152) und eine stromabwärts gelegene Abströmseite (154) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Messoberfläche (132) in der Startphase derart beheizt wird, dass ein Temperaturmaximum der Temperatur der Messoberfläche (132) näher zur Anströmseite (152) als zur Abströmseite (154) angeordnet ist.Method according to the preceding claim, wherein the measuring surface (132) has an upstream side (152) and a downstream downstream side (154) with respect to the main flow direction, characterized in that the measuring surface (132) is heated in the starting phase such that a Temperature maximum of the temperature of the measuring surface (132) closer to the inflow side (152) than to the downstream side (154) is arranged. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messoberfläche (132) mindestens ein Hauptheizelement (144) und mindestens zwei Temperaturfühler (146, 148) aufweist, wobei die mindestens zwei Temperaturfühler (146, 148) auch als zusätzliche Heizelemente (146, 148) nutzbar sind, wobei mindestens ein erster Temperaturfühler (146) bezüglich der Hauptströmungsrichtung (120) relativ zu mindestens einem zweiten Temperaturfühler (148) stromaufwärts angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass während der Startphase der mindestens eine erste Temperaturfühler (146) stärker beheizt wird als der mindestens eine zweite Temperaturfühler (148).Method according to one of the preceding claims, wherein the measuring surface (132) has at least one main heating element (144) and at least two temperature sensors (146, 148), wherein the at least two temperature sensors (146, 148) can also be used as additional heating elements (146, 148) are, wherein at least one first temperature sensor (146) with respect to the main flow direction (120) relative to at least one second temperature sensor (148) disposed upstream, characterized in that during the starting phase, the at least one first temperature sensor (146) is heated more than the at least a second temperature sensor (148). Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine zweite Temperaturfühler (148) nicht beheizt wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the at least one second temperature sensor (148) is not heated. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Startphase mindestens zwei Einzelphasen aufweist, wobei die Messoberfläche (132) in den mindestens zwei Einzelphasen unterschiedlich beheizt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the starting phase has at least two individual phases, wherein the measuring surface (132) is heated differently in the at least two individual phases. Verfahren gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Heizleistungen der Heizelemente (144, 146, 148) in den mindestens zwei Einzelphasen zeitlich gestaffelt verringert werden.Method according to the preceding claim, wherein the heating powers of the heating elements (144, 146, 148) are reduced in a staggered manner in the at least two individual phases. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Messoberfläche (132) mindestens drei Heizelemente (144, 146, 148) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens drei Heizelemente (144, 146, 148) in der Startphase bezüglich der Hauptströmungsrichtung (120) räumlich gestaffelt mit in Hauptströmungsrichtung (120) abnehmender Heizleistung beheizt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the measuring surface (132) has at least three heating elements (144, 146, 148), characterized in that the at least three heating elements (144, 146, 148) in the starting phase with respect to the main flow direction (120) spatially staggered with in the main flow direction (120) decreasing heating power to be heated.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60131469A (en) 1983-12-20 1985-07-13 Toshiba Corp Semiconductor flow rate detecting element
DE19601791A1 (en) 1996-01-19 1997-07-24 Bosch Gmbh Robert Membrane-type sensor especially mass flow sensor
DE10111840C2 (en) 2001-03-13 2003-06-05 Bosch Gmbh Robert Process for avoiding contamination on a sensor chip and use of an additional heater on a sensor chip
US20040168513A1 (en) * 2002-12-27 2004-09-02 Yamatake Corporation Flowmeter and smoking device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60131469A (en) 1983-12-20 1985-07-13 Toshiba Corp Semiconductor flow rate detecting element
DE19601791A1 (en) 1996-01-19 1997-07-24 Bosch Gmbh Robert Membrane-type sensor especially mass flow sensor
DE10111840C2 (en) 2001-03-13 2003-06-05 Bosch Gmbh Robert Process for avoiding contamination on a sensor chip and use of an additional heater on a sensor chip
US20040168513A1 (en) * 2002-12-27 2004-09-02 Yamatake Corporation Flowmeter and smoking device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.A. Darhuber et al., „Microfluidic actuation by modulation of surface stresses", Applied Physics Letters, 82 (4), January 2003

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