DE19620435C1

DE19620435C1 - Negative measurement error compensation method

Info

Publication number: DE19620435C1
Application number: DE1996120435
Authority: DE
Inventors: Harald Leiderer; Ludwig Schifferl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2016-05-22

Abstract

The sensor device includes a device which generates a measurement signal which represents air mass flow. The sensor also includes a correction circuit and a matching circuit. The measurement signal has a negative measurement error caused by pulses of the air mass flow. A correction signal is generated by the correction circuit depending on the amplitude of an oscillation circuit depending on the amplitude of an oscillation of the measurement signal. The oscillation is caused by pulsating of the air mass flow. An output signal is generated by the matching circuit due to the measurement signal influenced by the correction signal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation eines Meßfehlers eines einen Luftmassenstrom repräsentierenden Meß signals.The invention relates to a method for compensating a Measurement error of a measurement representing an air mass flow signals.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet eines derartigen Verfahrens ist das Messen eines Luftmassenstroms in dem Ansaugtrakt ei ner Brennkraftmaschine. Diese Messung ist insbesondere wich tig, um den Verbrennungsvorgang einer Brennkraftmaschine so steuern zu können, daß der Schadstoffausstoß möglichst gering ist.An important area of application of such a method is the measurement of an air mass flow in the intake tract ner internal combustion engine. This measurement is particularly important tig to the combustion process of an internal combustion engine so to be able to control that the pollutant emissions as low as possible is.

Die Erfindung basiert auf einer bekannten Sensoreinrichtung (DE 43 42 481 A1) die einen Aufnehmer aufweist, der in einer Brückenschaltung angeordnet ist. Von dem Aufnehmer wird ein Meßsignal erzeugt, das den Luftmassenstrom repräsentiert. Das Meßsignal ist beispielsweise eine Spannung, die an einem Wi derstand abfällt, der in demselben Brückenzweig wie der Auf nehmer angeordnet ist. Der Aufnehmer ist beispielsweise als Heißfilmwiderstand ausgebildet und auf einem Substrat ange ordnet. In einem zweiten Brückenzweig ist ein temperaturab hängiger hochohmiger Widerstand angeordnet, wodurch das Meß signal von der Umgebungstemperatur unabhängig wird.The invention is based on a known sensor device (DE 43 42 481 A1) which has a transducer which is in a Bridge circuit is arranged. The transducer becomes a Generated measurement signal that represents the air mass flow. The Measurement signal is, for example, a voltage that is applied to a Wi the state that falls in the same bridge branch as the Auf is arranged. The sensor is, for example, as Hot film resistor formed and on a substrate arranges. In a second bridge branch there is a temperature lower pending high-impedance resistor arranged, whereby the measuring signal is independent of the ambient temperature.

In der bekannten Sensoreinrichtung ist ein Heizwiderstand stromabwärts einer Hauptströmungsrichtung der Luft in einem Saugstutzen angeordnet. Der Heizwiderstand wird aufgeheizt, wenn Rückströmungen der Luft in dem Saugstutzen auftreten. Die rückströmende Luft wird erhitzt, so daß sie keine Wärme an dem Aufnehmer aufnimmt und damit das Meßsignal nicht ver fälscht. In the known sensor device there is a heating resistor downstream of a main flow direction of air in one Suction nozzle arranged. The heating resistor is heated up when reverse flows of air occur in the suction port. The return air is heated so that it has no heat picks up on the transducer and thus does not ver ver fakes.

Es ist bekannt für das Substrat des Heißfilmwiderstandes Glas zu verwenden. Dies hat den Vorteil, daß Glas ein Wärmeisola tor ist und demnach keine Wärmekopplung zu einem Träger bzw. zu einer Masse mit einer großen Wärmekapazität vorhanden ist. So wirken sich Änderungen des Luftmassenstroms mit einer äu ßerst geringen Verzögerung auf das Meßsignal aus. Desweiteren können die Kontakte zu dem Heißfilmwiderstand durch einfaches Löten statt durch Bonden hergestellt werden. Die mechanische Beanspruchung des Glases ist auch geringer als z. B. die von Keramik.It is known for the substrate of the hot film resistor glass to use. This has the advantage that glass is a thermal insulation gate and therefore no heat coupling to a carrier or to a mass with a large heat capacity. So changes in the air mass flow have an external effect very little delay on the measurement signal. Furthermore can the contacts to the hot film resistor by simple Soldering instead of being made by bonding. The mechanical Stress on the glass is also less than z. B. from Ceramics.

Im Saugstutzen treten Pulsationen auf, die bedingt sind durch die Geometrie des Ansaugtraktes einer Brennkraftmaschine und abhängen von der Anzahl der Zylinder. Pulsationen sind peri odische Schwankungen der Luftströmung, die nicht notwendiger weise zu einer Umkehr der Strömungsrichtung führen müssen. Pulsationen sind besonders ausgeprägt bei Brennkraftmaschinen mit bis zu vier Zylindern.Pulsations occur in the suction port, which are caused by the geometry of the intake tract of an internal combustion engine and depend on the number of cylinders. Pulsations are peri odd fluctuations in air flow that are not necessary must lead to a reversal of the flow direction. Pulsations are particularly pronounced in internal combustion engines with up to four cylinders.

Der Nachteil der Arbeitsweise der bekannten Sensoreinrichtung ist, daß das Meßsignal einen Meßfehler aufweist, der durch die Schwankungen der Luftströmungen - also durch Pulsationen - verursacht wird. Dieser Fehler ist besonders ausgeprägt, wenn für das Substrat Glas verwendet wird. Er kann dann bis zu 20% des korrekten Wertes des Meßsignals betragen.The disadvantage of the operation of the known sensor device is that the measurement signal has a measurement error caused by the fluctuations in the air flow - i.e. due to pulsations - is caused. This mistake is particularly pronounced if glass is used for the substrate. Then he can up amount to 20% of the correct value of the measurement signal.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, durch das ein Meßfehler eines Meßsignals bei Pulsationen des Luftmassenstroms kompensiert wird.It is the object of the invention to specify a method through which a measurement error of a measurement signal in the event of pulsations of the Air mass flow is compensated.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst.The object is achieved by a method with the Features solved according to claim 1.

Der Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Pulsationen ei nes Luftmassenstroms zu einem Meßfehler führen und daß der Betrag dieses Meßfehlers abhängt von der Amplitude der Pulsation des Luftmassenstroms. Diese ist proportional zu der Amplitude einer Schwingung des Meßsignals oder eines Aus gangssignals.The solution is based on the knowledge that pulsations ei nes air mass flow lead to a measurement error and that the The amount of this measurement error depends on the amplitude the pulsation of the air mass flow. This is proportional to the amplitude of an oscillation of the measurement signal or an off output signal.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen gekennzeichnet.Advantageous embodiments of the invention are in the Un marked claims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is below Reference to the schematic drawings explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine Sensoreinrichtung zum Durchführen des erfin dungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 a sensor device for performing the method OF INVENTION to the invention,

Fig. 2 eine Brennkraftmaschine mit der Sensoreinrichtung gemäß Fig. 1, Fig. 2 is an internal combustion engine with the sensor device according to Fig. 1,

Fig. 3 einen Aufnehmer und eine Steuerschaltung gemäß Fig. 1, Fig. 3 shows a transducer and a control circuit according to FIG. 1,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Korrekturschaltung gemäß Fig. 1, Fig. 4 is a block diagram of a correction circuit of FIG. 1,

Fig. 5a einen Signalverlauf einer Meßspannung U_M und einer Soll-Meßspannung U_SOllM aufgetragen über die Zeit t, FIG. 5a is a waveform applied to a measurement voltage U _M and a target voltage U _SOllM over time t,

Fig. 5b einen Signalverlauf einer Spannung U_A1 aufgetragen über die Zeit t, Fig applied. 5b shows a waveform of a voltage U _A1 over time t,

Fig. 5c einen Signalverlauf einer Spannung U_A2 aufgetragen über die Zeit t, Fig. 5c applied a waveform of a voltage U _A2 over the time t,

Fig. 5d einen Signalverlauf einer Spannung U_A3 aufgetragen über die Zeit t, Fig. 5d applied a waveform of a voltage U _A3 over the time t,

Fig. 6 ein Schaltbild der Anpassungsschaltung, Fig. 6 is a circuit diagram of the matching circuit,

Fig. 7 ein Schaltbild der Korrekturschaltung. Fig. 7 is a circuit diagram of the correction circuit.

Gleiche Elemente werden figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same elements become the same across all figures Provide reference numerals.

Eine Sensoreinrichtung 1 weist einen Aufnehmer 11 auf, der mit einer Steuerschaltung 12 elektrisch leitend verbunden ist. Der Aufnehmer 11 ist beispielsweise als Heißfilm- Widerstand ausgebildet, der auf einem Substrat aus Glas ange ordnet ist. Von dem Aufnehmer 11 wird ein Meßsignal S_M er zeugt, das einen Luftmassenstrom repräsentiert, der an dem Aufnehmer vorbei strömt.A sensor device 1 has a sensor 11 , which is connected to a control circuit 12 in an electrically conductive manner. The sensor 11 is formed, for example, as a hot film resistor, which is arranged on a glass substrate. From the transducer 11 , a measurement signal S _M is generated, which represents an air mass flow that flows past the transducer.

Der Aufnehmer 11 ist mit einer Anpassungsschaltung 14 derart elektrisch leitend verbunden, daß dieser das Meßsignal S_M als Eingangsgröße zugeführt wird. In der Korrekturschaltung 13 wird ein Korrektursignal S_K erzeugt, das abhängig ist von der Amplitude einer Schwingung des Ausgangssignals S_A, die verur sacht wird durch die Pulsationen des Luftmassenstroms.The transducer 11 is electrically conductively connected to an adaptation circuit 14 in such a way that the measurement signal S _M is fed to it as an input variable. In the correction circuit 13 , a correction signal S _{K is} generated, which is dependent on the amplitude of an oscillation of the output signal S _A , which is caused by the pulsations of the air mass flow.

Die Korrekturschaltung 13 ist elektrisch leitend mit der An passungsschaltung 14 verbunden, so daß das Korrektursignal S_K der Anpassungsschaltung 14 als Eingangsgröße zugeführt wird. Von der Anpassungsschaltung 14 wird ein Ausgangssignal S_A er zeugt. Dazu sind geeignete Schaltungsmittel vorgesehen, durch die das Ausgangssignal S_A durch ein Beeinflussen des Meßsi gnals S_M durch das Korrektursignal S_K erzeugt wird. So kann das Korrektursignal S_K in vorteilhafter Weise additiv dem Meßsignal S_M überlagert und das mit dem Korrektursignal S_K überlagerte Meßsignal S_M verstärkt werden, wodurch das Aus gangssignal S_A erzeugt wird.The correction circuit 13 is electrically conductively connected to the adaptation circuit 14 , so that the correction signal S _{K is} supplied to the adaptation circuit 14 as an input variable. From the matching circuit 14 , an output signal S _A is generated. For this purpose, suitable circuit means are provided by which the output signal S _{A is} generated by influencing the measuring signal S _M by the correction signal S _K. Thus, the correction signal S _K can advantageously additively superimposed on the measurement signal S _M and the superimposed with the correction signal S _K S _M are amplified measurement signal, thereby generating the input signal from S _A.

Die Amplitude der Schwingung des Meßsignals S_M und die Ampli tude der Schwingung des Ausgangssignals S_A stehen in einem durch die Verstärkung in der Anpassungsschaltung vorgegebenen Verhältnis. Der Vorteil des Ausgangssignals S_A als Eingangs größe für die Korrekturschaltung 13 ist, daß die Amplitude der Schwingung des Ausgangssignals S_A groß ist. Dadurch kann das Korrektursignal S_K genauer ermittelt werden.The amplitude of the vibration of the measurement signal S _M and the amplitude of the vibration of the output signal S _A are in a ratio predetermined by the gain in the matching circuit. The advantage of the output signal S _A as an input variable for the correction circuit 13 is that the amplitude of the oscillation of the output signal S _{A is} large. This enables the correction signal S _{K to} be determined more precisely.

Fig. 2 zeigt eine Brennkraftmaschine mit der Sensoreinrich tung 1, die in einem Saugstutzen 2 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Drosselklappe 3 stromabwärts der Sensoreinrichtung 1 in dem Saugstutzen angeordnet. Demnach wird die Brennkraftmaschine nach dem Otto-Prinzip betrieben. Für die Erfindung ist es jedoch unwesentlich, ob es sich um eine Brennkraftmaschine nach dem Otto-Prinzip oder dem Die sel-Prinzip handelt. Fig. 2 shows an internal combustion engine with the Sensoreinrich device 1 , which is arranged in a suction port 2 . In this exemplary embodiment, a throttle valve 3 is arranged downstream of the sensor device 1 in the intake port. Accordingly, the internal combustion engine is operated according to the Otto principle. For the invention, however, it is immaterial whether it is an internal combustion engine based on the Otto principle or the diesel principle.

Der Saugstutzen 2 mündet in einen Sammler 4 von dem je ein Saugrohr 5 zu einem Zylinder 6 abgeht. Das Ausgangssignal der Sensoreinrichtung 1 ist eine Eingangsgröße für eine Motor steuerung 7. Das Ausgangssignal S_A dient in der Motorsteue rung als Lastgröße und wird zum Berechnen der Einspritzzeit und Einspritzdauer für ein Einspritzventil verwendet. Zur ge nauen Berechnung der Luft, die in den Zylinder 6 strömt, kann desweiteren ein Strömungsmodell des Sammlers und des Saugroh es in der Motorsteuerung gespeichert sein. Ein derartiges Strömungsmodell ist an sich bekannt und für die Erfindung nicht wesentlich. In Abhängigkeit von dem Ausgangssignal S_A wird mit Hilfe eines derartigen Strömungsmodells der tatsäch liche Luftmassenstrom in dem Zylinder 6 ermittelt. Insbeson dere bei instationären Betriebszuständen der Brennkraftma schine - also bei Lastwechselvorgängen - muß dazu ein verläß liches Ausgangssignal S_A vorliegen. Das Ausgangssignal S_A kann aber ebenso anderen Steuereinrichtungen zugeführt wer den.The suction nozzle 2 opens into a collector 4, from each of which a suction pipe 5 leads to a cylinder 6 . The output signal of the sensor device 1 is an input variable for a motor control 7 . The output signal S _A serves as a load variable in engine control and is used to calculate the injection time and injection duration for an injection valve. For ge accurate calculation of the air flowing into the cylinder 6 , a flow model of the collector and the suction pipe can also be stored in the engine control. Such a flow model is known per se and is not essential for the invention. Depending on the output signal S _A , the actual air mass flow in the cylinder 6 is determined with the aid of such a flow model. In particular, in the case of transient operating states of the internal combustion engine - that is to say during load change processes - there must be a reliable output signal S _{A for} this. The output signal S _A can also be supplied to other control devices.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung mit dem Aufnehmer 11 und der Steuerschaltung 12. Die Schaltungsanordnung umfaßt eine Meßbrücke mit einem ersten und einem zweiten Brücken zweig sowie einen ersten Differenzverstärker 122 und einen Regler 123. In dem ersten Brückenzweig ist der Aufnehmer 11 und ein mit diesem in Reihe liegender Widerstand R3 angeord net. Der Aufnehmer 11 ist beispielsweise als Heißfilmwider stand ausgebildet und auf einen Substrat aus Glas angeordnet. In dem zweiten Brückenzweig ist ein Temperaturfühler 121 an geordnet, der als temperaturabhängiger hochohmiger Widerstand ausgebildet ist. In Reihe mit dem Temperaturfühler 121 sind Widerstände R1 und R2 angeordnet. Der Aufnehmer 11 und der Temperaturfühler 121 sind in dem Saugstutzen 2 angeordnet. Fig. 3 shows a circuit arrangement with the transducer 11 and the control circuit 12. The circuit arrangement comprises a measuring bridge with a first and a second bridge branch as well as a first differential amplifier 122 and a controller 123 . In the first bridge branch, the transducer 11 and a resistor R3 arranged in series therewith are arranged. The pickup 11 is formed, for example, as a hot film resistor and arranged on a glass substrate. In the second bridge branch, a temperature sensor 121 is arranged, which is designed as a temperature-dependent high-resistance. Resistors R1 and R2 are arranged in series with the temperature sensor 121 . The sensor 11 and the temperature sensor 121 are arranged in the suction nozzle 2 .

Die Meßbrücke wird von dem Regler 123 am Punkt A mit Spannung versorgt. Der Punkt B der Meßbrücke ist an Masse gelegt. Der Operationsverstärker 122 ist an seinem nicht invertierenden Ausgang mit einem Abgriffspunkt c verbunden, der zwischen dem Aufnehmer 11 und dem Widerstand R3 angeordnet ist. Der erste Operationsverstärker ist an seinem invertierenden Eingang mit einem Abgriffspunkt D der Meßbrücke verbunden, der zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R2 angeordnet ist. In dem ersten Differenzverstärker 122 wird demnach die Poten tialdifferenz zwischen den Abgriffspunkten C und D verstärkt und dem Regler 123 als Regelgröße zugeführt. Von dem Regler 123 wird im Punkt A der Meßbrücke ein derartiger Strom einge prägt, so daß die Potentialdifferenz zwischen den Abgriffs punkten C und D gegen Null geht. Der Temperaturfühler 121 und die Widerstände R1 und R2 sind 50 dimensioniert, daß die Ver lustleistung des Temperaturfühlers 121 so gering ist, daß sich die Temperatur des Temperaturfühlers 121 praktisch nicht mit den Änderungen des Stroms im Punkt A verändert, sondern stets der Temperatur des Luftmassenstroms entspricht. Verän dert sich infolge von Mengenänderungen der Luftmassenströmung die Temperatur des Aufnehmers 11, so verändert sich die Po tentialdifferenz zwischen den Punkten C und D und der Regler 123 regelt den Strom Punkt A entsprechend, bis er einen Wert erreicht, an dem die Potentialdifferenz zwischen den Ab griffspunkten C und D wieder gegen Null geht. Eine Meßspan nung U_M am Abgriffspunkt C ist das Meßsignal S_M, das den Luftmassenstrom repräsentiert.The measuring bridge is supplied with voltage by the controller 123 at point A. Point B of the measuring bridge is grounded. The operational amplifier 122 is connected at its non-inverting output to a tap point c, which is arranged between the pickup 11 and the resistor R3. The first operational amplifier is connected at its inverting input to a tap point D of the measuring bridge, which is arranged between the resistor R1 and the resistor R2. In the first differential amplifier 122 , the potential difference between the tapping points C and D is accordingly amplified and fed to the controller 123 as a controlled variable. Such a current is embossed by the controller 123 at point A of the measuring bridge, so that the potential difference between the tapping points C and D approaches zero. The temperature sensor 121 and the resistors R1 and R2 are dimensioned 50 so that the power loss of the temperature sensor 121 is so low that the temperature of the temperature sensor 121 practically does not change with the changes in the current at point A, but always corresponds to the temperature of the air mass flow . Changes due to changes in the amount of air mass flow, the temperature of the sensor 11 , so the potential difference between points C and D changes and the controller 123 regulates the current point A accordingly until it reaches a value at which the potential difference between the Ab handle points C and D goes back to zero. A measuring voltage U _M at the tap point C is the measuring signal S _M , which represents the air mass flow.

In Fig. 4 ist ein Blockschaltbild der Korrekturschaltung 13 dargestellt. Die Funktion der einzelnen Elemente der Korrek turschaltung 13 wird anhand der Fig. 5a bis d erläutert, in denen Signalverläufe über die Zeit t aufgetragen sind, wo bei zur Erläuterung ihr Eingangssignal U zunächst dem Aus gangssignal der Anpassungsschaltung 14 ohne Einwirkung der Korrekturschaltung 13 entsprechen soll.In FIG. 4 is a block diagram of the correction circuit 13 is shown. The function of the individual elements of the correction circuit 13 will be explained with reference to FIGS . 5a to d, in which waveforms are plotted over time t, where their input signal U should initially correspond to the output signal of the adaptation circuit 14 without the correction circuit 13 acting .

Die Korrekturschaltung 13 weist eine Filtereinheit auf, die als Hochpaß 131 ausgebildet ist, dem als Eingangsgröße die Spannung U zugeführt wird.The correction circuit 13 has a filter unit which is designed as a high-pass filter 131 , to which the voltage U is supplied as an input variable.

In Fig. 5a ist ein Signalverlauf der Spannung U dargestellt, wenn Pulsationen des Luftmassenstroms auftreten. Ebenso ist in der Fig. 5a der Signalverlauf einer Soll-Spannung U_SOLL aufgetragen, die statt U zu erwarten wäre, wenn keine Meßfeh ler aufträten. Von einem Zeitpunkt t1 bis zu einem Zeitpunkt t2 steigt die Last und demnach der Luftmassenstrom an. Die Amplitude der Schwingung der Spannung U nimmt zu. Aus der Fig. 5a ist klar ersichtlich, daß die Spannung U einen Meßfeh ler im Vergleich zu der Soll-Spannung U_Soll aufweist. Der Meß fehler ist annähernd proportional zu der Amplitude der Schwingung der Spannung U.In Fig. 5a shows a waveform of the voltage U is shown, when the air mass flow pulsations occur. Likewise, the signal curve of a target voltage U _{SOLL is} plotted in FIG. 5 a, which would be expected instead of U if no measuring errors occurred. From a point in time t1 to a point in time t2, the load and accordingly the air mass flow increase. The amplitude of the oscillation of the voltage U increases. From Fig. 5a can be clearly seen that the voltage U has a Meßfeh ler compared to the target voltage U _target. The measurement error is approximately proportional to the amplitude of the oscillation of the voltage U.

Der Hochpaß 131 ist so dimensioniert, daß Schwingungen der Spannung U mit Frequenzen durchgelassen werden, die in dem Frequenzbereich von Pulsationen des Luftmassenstroms liegen. Bei einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern ist dieser Frequenzbereich in etwa 23 bis 100 Hz.The high-pass filter 131 is dimensioned in such a way that oscillations of the voltage U are passed at frequencies which lie in the frequency range of pulsations of the air mass flow. In an internal combustion engine with four cylinders, this frequency range is approximately 23 to 100 Hz.

Die Spannung U_A1 am Ausgang des Hochpasses 131 weist dann nur noch die Schwingung der Spannung U auf, die durch die Pulsa tion verursacht ist (vgl. Fig. 5b).The voltage U _A1 at the output of the high pass 131 then only has the oscillation of the voltage U, which is caused by the pulsation (cf. FIG. 5b).

Die Spannung U_A1 wird dann einem Gleichrichter 132 zugeführt, der entweder als Einweggleichrichter oder als Zweiweggleich richter ausgebildet ist. In Fig. 5c ist der Signalverlauf der Spannung U_A2 am Ausgang des Gleichrichters über die Zeit dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Gleich richter als Einweggleichrichter ausgebildet, somit weist die Spannung U_A2 nur je eine Halbwelle der Spannung U_A1 auf - hier die positive Halbwelle. Die Spannung U_A2 ist an den Eingang eines Tiefpasses 133 geführt, durch den die Spannung U_A2 ge glättet wird. Am Ausgang des Tiefpasses 133 liegt dann die Spannung U_A3 an, die die geglättete Spannung U_A2 ist. Die Spannung U_A3 ist demnach direkt proportional zu der Amplitude der Schwingung der Spannung U, die durch Pulsationen des Luftmassenstroms hervorgerufen wird. Die Korrekturschaltung 13 umfaßt des weiteren eine Anpassungseinheit, die als span nungsgesteuerte Stromquelle 134 ausgebildet ist, in der ein Korrekturstrom I_K erzeugt wird, der direkt proportional zu der Spannung U_A3 ist.The voltage U _A1 is then fed to a rectifier 132 , which is designed either as a one-way rectifier or as a two-way rectifier. In Fig. 5c, the waveform of the voltage U _A2 is shown at the output of the rectifier on the time. In this embodiment, the rectifier is designed as a one-way rectifier, so the voltage U _{A2 has} only one half-wave of the voltage U _A1 - here the positive half-wave. The voltage U _A2 is _fed to the input of a low pass 133 , through which the voltage U _{A2 is} smoothed. The voltage U _A3 , which is the smoothed voltage U _A2 , is then present at the output of the low pass 133 . The voltage U _A3 is therefore directly proportional to the amplitude of the oscillation of the voltage U, which is caused by pulsations in the air mass flow. The correction circuit 13 further comprises an adaptation unit, which is designed as a voltage-controlled current source 134 , in which a correction current I _{K is} generated, which is directly proportional to the voltage U _A3 .

Die Stromsteilheit S der spannungsgesteuerten Stromquelle 134 ist so vorgegeben, daß die Ausgangsspannung U_A der Sensorein richtung durch den Korrekturstrom I_K bei Einwirkung der Kor rektur auf die Anpassungsschaltung derart angehoben wird, daß sie der entsprechend der Verstärkung der Anpassungsschaltung 14 verstärkten Soll-Spannung U_SOLL entspricht.The current steepness S of the voltage-controlled current source 134 is predetermined such that the output voltage U _{A of} the Sensorein direction is raised by the correction current I _K under the action of the correction on the adaptation circuit in such a way that it increases the desired voltage U according to the amplification of the adaptation circuit 14 _SHOULD correspond.

In Fig. 6 ist ein Schaltbild der Anpassungsschaltung 14 dar gestellt. Die Schaltung weist einen nicht-invertierenden Ver stärker auf, der aus einem zweiten Differenzverstärker 141 einem Widerstand R4 und einem Widerstand R5 besteht. Parallel zu seinem Rückkopplungszweig ist die Korrekturschaltung 13 angeordnet. Durch die Korrekturschaltung 13 wird ein Korrek turstrom I_K in der eingezeichneten Richtung eingeprägt. Die ser Korrekturstrom führt zu einem zusätzlichen Spannungsab fall an dem Widerstand R4, so daß die Spannung U_A angehoben wird. Die Spannung U_A ergibt sich aus der folgenden Beziehung in Abhängigkeit von der Meßspannung U_M und dem Korrekturstrom I_K:In Fig. 6 is a circuit diagram of the matching circuit 14 is provided. The circuit has a non-inverting amplifier which consists of a second differential amplifier 141, a resistor R4 and a resistor R5. The correction circuit 13 is arranged parallel to its feedback branch. A correction current I _{K is} impressed in the direction shown by the correction circuit 13 . The water correction current leads to an additional drop in voltage across the resistor R4, so that the voltage U _{A is} raised. The voltage U _A results from the following relationship as a function of the measuring voltage U _M and the correction current I _K :

Wie aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird der Korrekturschaltung 13 die Ausgangsspannung U_A als Eingangsgröße zugeführt. Wird die Ausgangsspannung U_A als Eingangsgröße in die Korrektur schaltung verwendet, so hat dies den Vorteil, daß die Schwin gung eine große Amplitude hat und demnach einfachere Bauele mente für die Korrekturschaltung verwendet werden können.As can be seen from FIG. 6, the correction circuit 13 is supplied with the output voltage U _A as an input variable. If the output voltage U _{A is used} as an input variable in the correction circuit, this has the advantage that the vibration has a large amplitude and therefore simpler components can be used for the correction circuit.

In Fig. 7 ist ein detailliertes Ausführungsbeispiel der Kor rekturschaltung gemäß Fig. 4 dargestellt. Die Widerstände R6 und R7 und der Kondensator C1 bilden den Hochpaß 131. Die Wi derstände R8 und R9, ein dritter Differenzverstärker 1321 und der Tiefpaß 131 bilden den Gleichrichter 132. Ein Widerstand R10 und ein Kondensator C2 bilden den Tiefpaß 133. Ein vier ter Operationsverstärker, ein Transistor 1342 und ein Wider stand R11 bilden die spannungsgesteuerte Stromquelle 134.In Fig. 7 a detailed embodiment, the Cor rekturschaltung shown in FIG. 4. Resistors R6 and R7 and capacitor C1 form high pass 131 . The resistors R8 and R9, a third differential amplifier 1321 and the low-pass filter 131 form the rectifier 132 . A resistor R10 and a capacitor C2 form the low pass 133 . A fourth operational amplifier, a transistor 1342 and an opposing stand R11 form the voltage controlled current source 134 .

Der Transistor 1342 und der Widerstand R11 sind derart dimen sioniert, daß der Spannung U_A3 derartige Werte des Korrektur stroms I_K zugeordnet sind, daß der Korrekturstrom I_K jeweils die Ausgangsspannung U_A so anhebt, daß der Fehler der Meß spannung U_M kompensiert wird.The transistor 1342 and the resistor R11 are sioned dimen such that the voltage U _A3 such values of the correction current I _K associated with that of the correction current I _C, respectively, the output voltage U _A so raising that the error of the measurement voltage U _M is compensated .

Die Widerstände R9 und R10 weisen in etwa gleiche Wider standswerte auf (z. B. 300 K Ohm). Der Widerstand R6 weist einen geringfügig höheren Widerstandswert auf als der Wider stand R8 (z. B. R6=102 K Ohm und R8 100 K Ohm). So wirkt sich ein Rauschen der Meßspannung U_M nicht auf die Spannung U_A2 aus.The resistors R9 and R10 have approximately the same resistance values (e.g. 300 K ohms). The resistor R6 has a slightly higher resistance than the resistor R8 (e.g. R6 = 102 K Ohm and R8 100 K Ohm). Noise in the measuring voltage U _M does not affect the voltage U _A2 .

Die Ausführungsformen der Erfindung beschränken sich nicht auf die hier dargestellten Schaltungsbeispiele. Sie eignen sich beispielsweise auch für die Realisierung auf einem an wenderspezifischen IC (ASIC).The embodiments of the invention are not limited to the circuit examples shown here. You are suitable for example, also for the realization on one user-specific IC (ASIC).

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Sensoreinrichtung eine Verarbeitungseinheit 14A auf, in der die Ausgangsspannung U_A jeweils über eine Pulsationsperiode gemittelt wird. Die so gemittelte Ausgangsspannung U_A ist dann ein Maß für den mittleren Luftmassenstrom pro Pulsation speriode.In a further embodiment of the invention, the sensor device has a processing unit 14 A, in which the output voltage U _A is averaged in each case over a pulsation period. The output voltage U _A thus averaged is then a measure of the mean air mass flow per pulsation period.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Fil tereinheit als Bandpaß ausgebildet. Das hat den Vorteil, daß ein hochfrequentes Rauschen des Meßsignals S_M sich nicht auf das Korrektursignal S_K auswirkt.In a further embodiment of the invention, the filter unit is designed as a bandpass. This has the advantage that high-frequency noise of the measurement signal S _M does not affect the correction signal S _K.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Fil tereinheit derart ausgebildet, daß eine Lastwechselsfrequenz z. B. 1-5 Hz), die das Meßsignal (S_M) oder das Ausgangs signal (S_A) bei einem Lastwechselvorgang in einer Brennkraft maschine aufweist, in ihrem Durchlaßbereich liegt. Ein Last wechselvorgang findet statt, wenn der Öffnungswinkel einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine verändert wird (vgl. Fig. 5a-5d Zeitpunkt t1 bis t2). Bei einem Vergrößern des Öffnungswinkels muß zuerst der Luftdruckunterschied stromauf wärts und stromabwärts der Drosselklappe ausgeglichen werden. Dabei weist der Luftmassenstrom ein periodisches Einschwing verhalten auf. Wird das Ausgangssignal S_A als Eingangsgröße für ein oben genanntes Strömungsmodell verwendet, so ist es von Vorteil, wenn die Signalanteile des Meßsignals S_M die im Bereich der Lastwechselfrequenz liegen das Korrektursignal beeinflussen. Durch die Wahl der Grenzfrequenz des Tiefpasses 133 kann das Ausgangssignal S_A aperiodisches bis hin zu peri odisches Einschwingverhalten bei einem Lastwechselvorgang aufweisen.In a further embodiment of the invention, the Fil tereinheit is designed such that a load change frequency z. B. 1-5 Hz), the measurement signal (S _M ) or the output signal (S _A ) in a load change process in an internal combustion engine, is in its passband. A load change process takes place when the opening angle of a throttle valve of an internal combustion engine is changed (see FIGS. 5a-5d, time t1 to t2). When increasing the opening angle, the air pressure difference upstream and downstream of the throttle valve must first be compensated for. The air mass flow has a periodic settling behavior. If the output signal S _{A is used} as an input variable for an above-mentioned flow model, it is advantageous if the signal components of the measurement signal S _M which are in the range of the load change frequency influence the correction signal. By choosing the cut-off frequency of the low-pass filter 133 , the output signal S _{A can have} aperiodic to periodic transient response during a load change process.

Claims

1. A method for compensating for a measurement error of a measurement signal representing a mass air flow of a sensor in the event of a pulsation of the mass air flow, in which

- The measurement signal (S _M ) is influenced by a correction signal (S _K ) and thus an output signal (S _A ) is generated, and
- The correction signal (S _K ) is generated depending on the amplitude of a vibration of the output signal (S _A ) with a frequency in the frequency range of the pulsation.

2. The method according to claim 1, wherein the correction signal S _K ) by rectifying an alternating component of the output signal (S _A ). is produced.

3. The method according to claim 1 or 2, in which the correction signal (S _K ) is smoothed and amplified.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the output signal (S _A ) results from the addition of the correction signal (S _K ) and the measurement signal (S _M ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the output signal (S _A ) is averaged over a pulsation period.