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)量傳感器在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中用于測量被內(nèi)燃機(jī)吸入的新鮮空氣的質(zhì)量流。對于引導(dǎo)空氣的內(nèi)燃機(jī)來說，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，可以通過傳感器膜片來獲知由空氣流引起的冷卻，并提供相應(yīng)的溫度差作為對于空氣質(zhì)量流的說明。
[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自于環(huán)境空氣，或者來自于曲軸殼體。
[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)造成測量持續(xù)惡化，最終導(dǎo)致無法使用的測量值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提出根據(jù)權(quán)利要求1的用于對空氣質(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)用來在傳感器工作方式期間通過信號(hào)線路對空氣質(zhì)量說明予以通信，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)過預(yù)定的時(shí)段之后通過信號(hào)線路檢測并傳輸在處于附加加熱工作方式之前的第一種溫度說明和第二種溫度說明；
-根據(jù)在第一種溫度說明和第二種溫度說明之間的差來識(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)通過控制器來探測附加加熱機(jī)構(gòu)的功能能力。通過這種方式可以提前探測到附加加熱機(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明與第二種溫度說明之間的差超過了預(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)之后檢測到的、在第一種溫度說明與第二種溫度說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)用來通過信號(hào)線路對空氣質(zhì)量說明予以通信，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，其被設(shè)計(jì)用來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
-控制輸入級，從而針對預(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明并接收第二種溫度說明；
-根據(jù)在第一種溫度說明和第二種溫度說明之間的差來識(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)用來在告知發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)停機(jī)之后控制輸入級，從而針對預(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)用來通過信號(hào)線路將空氣質(zhì)量說明發(fā)送至上述控制器。
【附圖說明】
[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，其帶有通過信號(hào)線路4特別是(撇開獨(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，其對空氣流的空氣質(zhì)量流進(jìn)行連續(xù)測量。在測量工作中，設(shè)定流經(jīng)傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24的加熱電流，由此來控制加熱機(jī)構(gòu)?？諝饬髟诹鬟^時(shí)對被加熱機(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)度說明(空氣質(zhì)量流說明)。也可以考慮采用其它方法來獲取對空氣質(zhì)量流的說明。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)度說明。
[0026]空氣質(zhì)量流說明以合適的方式在傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24中經(jīng)過處理，并通過信號(hào)線路4傳輸至控制器3。可行的傳輸方式可以是比如借助于SENT協(xié)議進(jìn)行的串行數(shù)字傳輸、以頻率信號(hào)對溫度說明予以傳輸?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。該信息作為溫度說明借助于另一溫度測量機(jī)構(gòu)25來獲取，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，其可通過傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24來激活。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?；驒C(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)量流說明外，傳感器邏輯機(jī)構(gòu)24還