[发明专利]用于运行热膜空气质量测量计的方法

说明书

本发明涉及一种用于运行热膜空气质量测量计的方法。这种热膜空气质量测量计尤其用于测量内燃机吸气侧中的空气质量。本发明尤其涉及一种方法，借助该方法可避免热膜空气质量测量计的油污染。

现有技术

在许多过程中，例如在化学或机械制造工艺技术领域，必需输入确定的气体质量，尤其是空气质量。尤其是燃烧过程属于此，这些燃烧过程在被调节的条件下进行。在此一个重要的例子是机动车内燃机中的燃料燃烧，尤其是接着进行废气的催化净化的情况下。在此为了测量空气质量流量使用各种不同类型的传感器。

一种由现有技术公知的传感器类型是所谓的热膜空气质量测量计(HFM)，它例如以一种实施方式描述在DE 19601791A1中。在这种热膜空气质量测量计上通常将薄的传感器膜片施加在传感器芯片、例如硅传感器芯片上。在传感器膜片上典型地设有至少一个热电阻，该热电阻被两个或多个温度测量电阻包围。在被引导到膜片上的空气流中温度分布变化，这又可被温度测量电阻检测到。因此根据该温度测量电阻的电阻差可确定空气质量流。从现有技术中也公知了该传感器类型的其它各种变型。

对于此类型传感器，一种例如由DE 10111840C2公知的的问题在于：经常会出现传感器芯片的污染，例如被油污染。该传感器芯片通常或者直接置入内燃机的吸气侧中，或者置入内燃机吸气侧的旁路中。在此情况下在内燃机运行时油就可沉积在传感器芯片上和尤其沉积在传感器膜片上。油的沉积可导致对传感器芯片测量信号的不希望的影响，尤其因为传感器芯片表面上的油膜影响表面的热传导能力，这导致测量信号误差。

油污染尤其出现在内燃机、如柴油发动机关闭时或刚关闭后。在内燃机停机后在曲轴壳体内存在的过压典型地通过曲轴壳体向内燃机吸气侧的排气而降低。在此情况下通常携带油汽或油雾，它们可作为油膜沉积在吸气侧中并由此也沉积在设置在那里(或设置在相应旁路中)的空气质量测量计上。

因此DE 10111840C2提出一种传感器芯片，它具有一个例如用硅制成的框部件，带有设置在其上的膜片。在膜片上设有不同的金属带，它们起电加热器和/或测量电阻的作用，由此膜片的区域构成一个传感器区域。此外在传感器芯片表面上附加设有至少一个附加加热器，它可被电加热，以致在附加加热器的区域中在流动的介质中形成热梯度涡流，这些热梯度涡流导致污物沉积在传感区旁边的附加加热器区域中。

但由该现有技术公知的装置具有多种缺点。主要缺点在于：在DE10111840C2中附加加热器设置在传感器膜片的紧旁边或者甚至在传感器膜片上。这在所公开的装置中尤其由于：硅传感器芯片仅具有小的面积，以致附加加热器和传感器膜片的间距布置在技术上可实现。但附加加热器与传感器膜片的间距布置尤其在油负荷强时可导致：油滴流回传感器膜片上并由此再导致传感器膜片被污染及与此相关的导热改变和从而信号飘移。此外DE 10111840C2中所述装置的一个缺点在于所谓的马朗戈尼效应，它在于在不同的温度时形成不同的表面应力。油膜相对空气在冷状态中比在热状态中具有更高的表面应力。如果在液体中存在热梯度，则该马朗戈尼效应通常导致液体从热区向冷区移动。因此DE 10111840C2中所述的装置甚至可包含这样的缺点：传感器芯片表面上的油滴从附加加热器移到传感器膜片上并由此甚至增加而不是降低传感器膜片的污染。

由该现有技术公知的装置的另一缺点由此引起：如上所述，由油引起的主要污染出现在内燃机关闭时或刚关闭后，因为这时油雾通过吸气侧及旁路扩散向热膜空气质量测量计并污染它。由该现有技术公知的装置未考虑这种特殊情况，因此具有这样的缺点：就在内燃机关闭后热膜空气质量测量计严重被油污染。

本发明的优点

因此，提出一种用于运行用于测量内燃机吸气侧中空气质量流量的热膜空气质量测量计的方法，它很大程度地补偿由现有技术公知的装置的缺点并改善由现有技术公知的方法。本发明方法尤其适合于测量内燃机吸气侧中的空气质量流量，但也可用于运行在其它方面使用的热膜空气质量测量计。

该方法使用了一种热膜空气质量测量计，该热膜空气质量测量计具有一传感器芯片，该传感器芯片具有一传感器框和一传感器膜片，该传感器膜片带有至少一个加热元件和至少两个温度传感器，其中该热膜空气质量测量计还具有一用于保持传感器芯片的芯片架和至少一个附加加热元件。借助所述至少一个附加加热元件应可加热传感器芯片。在本发明方法中就在内燃机关闭后将所述至少一个加热元件转换到低加热功率，最好关断，将所述至少一个附加加热元件接通，用于预给定的后加热阶段。在此最好传感器芯片基本均匀地被加热。