用于診斷空氣質(zhì)量傳感器的附加加熱功能的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣質(zhì)量傳感器，熱別是熱膜式空氣質(zhì)量傳感器，其帶有用于防止傳感器區(qū)域污染的附加加熱機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還涉及用于檢查空氣質(zhì)量傳感器的附加加熱機(jī)構(gòu)的功能能力的措施。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣質(zhì)量傳感器在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中用于測(cè)量被內(nèi)燃機(jī)吸入的新鮮空氣的質(zhì)量流。對(duì)于引導(dǎo)空氣的內(nèi)燃機(jī)來(lái)說(shuō)，所獲知的空氣質(zhì)量流作為輸入?yún)?shù)供計(jì)算要噴射的燃料量使用。
[0003]被構(gòu)造成熱膜式空氣質(zhì)量傳感器(HFM傳感器)的空氣質(zhì)量傳感器具有設(shè)置在空氣流中的被加熱的傳感器區(qū)域。由空氣流引起的冷卻通過(guò)所提供的加熱功率予以補(bǔ)償，從而把傳感器區(qū)域保持在恒定的溫度。為此所需要的加熱功率于是取決于空氣流的空氣質(zhì)量流。替代地，可以通過(guò)傳感器膜片來(lái)獲知由空氣流引起的冷卻，并提供相應(yīng)的溫度差作為對(duì)于空氣質(zhì)量流的說(shuō)明。
[0004]為了使得污物遠(yuǎn)離傳感器區(qū)域，可以在空氣質(zhì)量傳感器中設(shè)置附加加熱機(jī)構(gòu)。因而由文獻(xiàn)DE 101 11 840 C2已知帶有可加熱的傳感器區(qū)域的這種空氣質(zhì)量傳感器。設(shè)置有附加加熱機(jī)構(gòu)，其可以適當(dāng)?shù)毓ぷ鳎瑥亩诟郊蛹訜釞C(jī)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)形成熱梯度渦旋，這種渦旋導(dǎo)致空氣流中的污物在附加加熱機(jī)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)沉積在傳感器區(qū)域旁邊。在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，在機(jī)油蒸汽被引入到進(jìn)氣系統(tǒng)中的情況下，所述污物例如可以來(lái)自于環(huán)境空氣，或者來(lái)自于曲軸殼體。
[0005]附加加熱機(jī)構(gòu)的失靈導(dǎo)致傳感器區(qū)域受到緩慢的污染，這會(huì)造成測(cè)量持續(xù)惡化，最終導(dǎo)致無(wú)法使用的測(cè)量值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提出根據(jù)權(quán)利要求1的用于對(duì)空氣質(zhì)量傳感器中的附加加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行診斷的方法、根據(jù)并列獨(dú)立權(quán)利要求的裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
[0007]其它設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中給出。
[0008]根據(jù)第一方面，提出用于對(duì)在帶有內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的空氣質(zhì)量傳感器中的附加加熱機(jī)構(gòu)的功能能力進(jìn)行診斷的方法，其中，附加加熱機(jī)構(gòu)用于防止傳感器區(qū)域污染?？諝赓|(zhì)量傳感器被設(shè)計(jì)用來(lái)在傳感器工作方式期間通過(guò)信號(hào)線路對(duì)空氣質(zhì)量說(shuō)明予以通信，且在信號(hào)線路上識(shí)別出確定的狀態(tài)時(shí)激活附加加熱機(jī)構(gòu)，該方法具有如下步驟:
-針對(duì)預(yù)定的時(shí)段在附加加熱工作方式下將信號(hào)線路的狀態(tài)調(diào)節(jié)為確定的狀態(tài)；
-在經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)段之后通過(guò)信號(hào)線路檢測(cè)并傳輸在處于附加加熱工作方式之前的第一種溫度說(shuō)明和第二種溫度說(shuō)明；
-根據(jù)在第一種溫度說(shuō)明和第二種溫度說(shuō)明之間的差來(lái)識(shí)別附加加熱機(jī)構(gòu)的功能能力。
[0009]空氣質(zhì)量傳感器中的附加加熱機(jī)構(gòu)通常利用在信號(hào)線路上的由控制器確定的信號(hào)電平來(lái)激活。為此可以由控制器將信號(hào)線路的電平拉至確定的電平、比如接地電平。
[0010]傳統(tǒng)的診斷方法只能在控制器側(cè)借助在信號(hào)線路上的確定的電平的存在狀態(tài)來(lái)檢查空氣質(zhì)量傳感器中的附加加熱機(jī)構(gòu)實(shí)際上是否被激活。但不能確定是否根據(jù)在信號(hào)線路上的信號(hào)電平實(shí)際上激活了空氣質(zhì)量傳感器中的附加加熱機(jī)構(gòu)。
[0011]相比之下，上述方法能實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制器來(lái)探測(cè)附加加熱機(jī)構(gòu)的功能能力。通過(guò)這種方式可以提前探測(cè)到附加加熱機(jī)構(gòu)的失靈，且在傳感器區(qū)域的污物使得測(cè)量值惡化或者不可用之前，在例行維護(hù)時(shí)就已經(jīng)更換了空氣質(zhì)量傳感器。這樣就可以預(yù)防由于附加加熱機(jī)構(gòu)的缺陷導(dǎo)致的空氣質(zhì)量傳感器失靈，這種失靈需要計(jì)劃之外的維修。
[0012]用于診斷附加加熱機(jī)構(gòu)的上述方法規(guī)定，在預(yù)定的時(shí)段即測(cè)試時(shí)段之前和之后確定空氣質(zhì)量傳感器的內(nèi)部傳感器溫度，在該時(shí)段期間激活附加加熱機(jī)構(gòu)。在附加加熱機(jī)構(gòu)工作情況下可以預(yù)計(jì)到空氣質(zhì)量傳感器的內(nèi)部溫度已提高。如果確定出明顯的溫度提高，則可以推斷出附加加熱機(jī)構(gòu)在工作。否則就可以認(rèn)為附加加熱機(jī)構(gòu)未工作。
[0013]所確定的狀態(tài)還可以相應(yīng)于信號(hào)線路上的所確定的電平。
[0014]可以規(guī)定，如果通過(guò)空氣質(zhì)量傳感器施加到信號(hào)線路上的信號(hào)未改變所確定的電平，則識(shí)別出信號(hào)線路上的所確定的電平。
[0015]根據(jù)一種實(shí)施方式，可以在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)停機(jī)之后處于附加加熱工作方式。
[0016]可以規(guī)定，如果在第一種溫度說(shuō)明與第二種溫度說(shuō)明之間的差超過(guò)了預(yù)定的閾值，則識(shí)別出附加加熱機(jī)構(gòu)的正常的功能能力。
[0017]此外，如果分別在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)停機(jī)之后檢測(cè)到的、在第一種溫度說(shuō)明與第二種溫度說(shuō)明之間的差有一次或多次低于預(yù)定的閾值，則識(shí)別出附加加熱機(jī)構(gòu)有缺陷。
[0018]在經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)段之后，可以至少暫時(shí)地處于傳感器工作方式。在傳感器工作方式期間，可通過(guò)信號(hào)線路傳輸信息，其方式為，在信號(hào)線路上不產(chǎn)生確定的狀態(tài)。
[0019]根據(jù)另一方面，提出用于診斷附加加熱機(jī)構(gòu)的功能能力的控制器，該附加加熱機(jī)構(gòu)用來(lái)在帶有內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的空氣質(zhì)量傳感器中防止污染傳感器區(qū)域?？諝赓|(zhì)量傳感器被設(shè)計(jì)用來(lái)通過(guò)信號(hào)線路對(duì)空氣質(zhì)量說(shuō)明予以通信，且在信號(hào)線路上識(shí)別出確定的狀態(tài)時(shí)激活附加加熱機(jī)構(gòu)，該控制器包括:
-輸入級(jí)，其被設(shè)計(jì)用來(lái)提供輸入阻抗和在信號(hào)線路上產(chǎn)生確定的狀態(tài)；
-控制器邏輯機(jī)構(gòu)，其被設(shè)計(jì)用來(lái)
-控制輸入級(jí)，從而針對(duì)預(yù)定的時(shí)段在附加加熱工作方式下將信號(hào)線路的狀態(tài)調(diào)節(jié)為確定的狀態(tài)；
-在經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)段之后接收在處于附加加熱工作方式之前的第一種溫度說(shuō)明并接收第二種溫度說(shuō)明；
-根據(jù)在第一種溫度說(shuō)明和第二種溫度說(shuō)明之間的差來(lái)識(shí)別附加加熱機(jī)構(gòu)的功能能力。
[0020]控制器邏輯機(jī)構(gòu)還可以被設(shè)計(jì)用來(lái)在告知發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)停機(jī)之后控制輸入級(jí)，從而針對(duì)預(yù)定的時(shí)段在附加加熱工作方式下將信號(hào)線路的電平調(diào)節(jié)為確定的電平。
[0021]根據(jù)另一方面，提出一種帶有內(nèi)燃機(jī)和空氣質(zhì)量傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該空氣質(zhì)量傳感器被設(shè)計(jì)用來(lái)通過(guò)信號(hào)線路將空氣質(zhì)量說(shuō)明發(fā)送至上述控制器。
【附圖說(shuō)明】
[0022]下面參照附圖詳述實(shí)施方式。其中:
圖1為帶有熱膜式空氣質(zhì)量傳感器的傳感器系統(tǒng)的示意圖，并示出了與空氣質(zhì)量傳感器連接的控制器；
圖2示出用于對(duì)空氣質(zhì)量傳感器的附加加熱機(jī)構(gòu)進(jìn)行診斷的方法；
圖3為在從傳感器工作方式向附加加熱工作方式轉(zhuǎn)變時(shí)在信號(hào)線路上的信號(hào)電平的時(shí)間變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1所示為傳感器系統(tǒng)I的示意圖，其帶有通過(guò)信號(hào)線路4特別是(撇開(kāi)獨(dú)立的電源不看)單芯線路相互連接的空氣質(zhì)量傳感器2和控制器3。
[0024]空氣質(zhì)量傳感器2具有傳感器區(qū)域21，該傳感器區(qū)域在空氣引導(dǎo)機(jī)構(gòu)22內(nèi)布置在空氣流中，從而將空氣流引導(dǎo)經(jīng)過(guò)傳感器區(qū)域21。該傳感器區(qū)域21可借助于例如具有電阻層的電加熱機(jī)構(gòu)23加熱，且可借助于溫度感應(yīng)器27測(cè)量傳感器區(qū)域溫度，作為傳感器區(qū)域21的溫度。
[0025]設(shè)置有傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24，其對(duì)空氣流的空氣質(zhì)量流進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。在測(cè)量工作中，設(shè)定流經(jīng)傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24的加熱電流，由此來(lái)控制加熱機(jī)構(gòu)?？諝饬髟诹鬟^(guò)時(shí)對(duì)被加熱機(jī)構(gòu)23加熱的傳感器區(qū)域21予以冷卻。傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24將由溫度感應(yīng)器27檢測(cè)的傳感器區(qū)域溫度控制在預(yù)先設(shè)定的給定溫度，并根據(jù)給定溫度來(lái)調(diào)節(jié)加熱電流。所調(diào)節(jié)的加熱電流于是可以用作流經(jīng)空氣引導(dǎo)機(jī)構(gòu)22的空氣質(zhì)量流的強(qiáng)度說(shuō)明(空氣質(zhì)量流說(shuō)明)。也可以考慮采用其它方法來(lái)獲取對(duì)空氣質(zhì)量流的說(shuō)明。這樣就能例如獲知在加熱區(qū)域中由空氣流引起的溫度差，并用作流經(jīng)空氣引導(dǎo)機(jī)構(gòu)22的空氣質(zhì)量流的強(qiáng)度說(shuō)明。
[0026]空氣質(zhì)量流說(shuō)明以合適的方式在傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24中經(jīng)過(guò)處理，并通過(guò)信號(hào)線路4傳輸至控制器3?？尚械膫鬏敺绞娇梢允潜热缃柚赟ENT協(xié)議進(jìn)行的串行數(shù)字傳輸、以頻率信號(hào)對(duì)溫度說(shuō)明予以傳輸?shù)腇AS傳輸，或者是模擬電參數(shù)的傳輸。
[0027]通過(guò)傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24傳輸至控制器3的另一信息存在于空氣質(zhì)量傳感器2的內(nèi)部溫度中。該信息作為溫度說(shuō)明借助于另一溫度測(cè)量機(jī)構(gòu)25來(lái)獲取，且例如可以是環(huán)境溫度的量度。
[0028]可以設(shè)置可靠電工作的附加加熱機(jī)構(gòu)26，其可通過(guò)傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24來(lái)激活。附加加熱機(jī)構(gòu)26布置在傳感器區(qū)域21的附近，且在其激活情況下引起位于傳感器區(qū)域21上方的空氣的渦流，從而避免在傳感器區(qū)域21上沉積污物比如灰塵顆粒或機(jī)油蒸汽。這樣就能避免因傳感器區(qū)域21的污物引起傳感器特性降低。
[0029]除了空氣質(zhì)量流說(shuō)明外，傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24還