(57)【要約】【課題】ホットフィルム式エアマスセンサの測定素子における特性曲線ドリフトを完全に排除することができる、ホットフィルム式エアマスセンサのセンサ素子の汚染を浄化する方法を提案することである。【解決手段】制御機器又は測定素子に固有の回路を介して測定素子における少なくとも１つの加熱可能な素子のインターバルごとに行われる周期的な通電が行われるか又は別個の振動励振器又は超音波入力結合部を介してダイヤフラム材料が振動されることによって解決される。【選択図】　　　図１
2004045407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス流（１２）が周囲を流れる測定素子（１）を浄化するための方法であって、前記測定素子（１）は内燃機関の吸気管（３０）において薄いダイヤフラム材料（５）に取り付けられており、少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）を含み、前記ダイヤフラム材料（５）は振動可能に設けられている、ガス流（１２）が周囲を流れる測定素子（１）を浄化するための方法において、
制御機器（２０）又は前記測定素子（１）に固有の回路（２２）を介して前記測定素子（１）における少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）のインターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）が行われるか又は別個の振動励振器又は超音波入力結合部を介して前記ダイヤフラム材料（５）が振動されることを特徴とする、ガス流（１２）が周囲を流れる測定素子（１）を浄化するための方法。
【請求項２】
少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）のインターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）は、制御機器（２０）のシーケンシャルなオン／オフスイッチング（２１）によって行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
測定素子（１）の全ての通電可能な素子（６、７、８；１０、１１）のインターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）は、制御機器（２０）のシーケンシャルなオン／オフスイッチング（２１）によって行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項４】
測定素子（１）の少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）のインターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）は、ダイヤフラム材料（５）の局所的に異なる熱膨張係数を介する内部熱膨張特性に基づいて前記ダイヤフラム材料（５）の加速度（１９）を前記ダイヤフラム材料（５）の表面垂線（４）の方向において惹起することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
センサ固有の回路（２２ａ、２３ｂ）は内燃機関のスイッチオフの後の制御機器アフターランニングにおいて活性化され、この期間にダイヤフラム材料（５）の浄化に使用されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項６】
センサ固有の回路（２２）によって、測定素子（１）の少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）のインターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）の活性化は予め設定可能な時間インターバルで行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
インターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）は制御機器（２０）において電圧モジュレータ（２３）を介して行われることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項８】
インターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）は、測定素子（１）のセンサ固有の回路（２２）に設けられた電圧モジュレータ（２３）を介して発生されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項９】
インターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）は、制御機器（２０）において周波数発生器（２４）を介して発生されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
インターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）は、センサ固有の回路（２２）に統合された周波数発生器（２４）を介して発生されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
測定素子（１）の少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）又は全ての導体線路のインターバルごとに行われる周期的な通電（４１、４２）によって、前記測定素子（１）に取り付けられるダイヤフラム材料（５）の温度ジャンプが発生されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
ほんの少しのミリ秒単位の時間間隔で生じる温度ジャンプは、ダイヤフラム材料（５）の数百ｋＨｚの励振周波数を可能にすることを特徴とする、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
ダイヤフラム材料（５）においてほんの少しのミリ秒単位の時間間隔で生じる温度ジャンプは、２００ｋＨｚの共振周波数において最大振動振幅を発生することを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）の通電インターバル（４０）は、一定の加熱電流レベル（４３）で行われ、さらに第１の持続時間（４１）を有することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１５】
測定素子（１）の少なくとも１つの加熱可能な素子（６、７、８；１０、１１）の通電インターバル（４０）は、遮断インターバルによって中断され、この遮断インターバルの持続時間（４２）は通電インターバル（４０）の持続時間（４１）を上回ることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
測定素子（１）の加熱ゾーン（３６）の内部では、１８０℃の周囲温度を超える前記加熱ゾーン（３６）の過剰温度が発生されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス流が周囲を流れる測定素子を浄化するための方法であって、測定素子は内燃機関の吸気管において薄いダイヤフラム材料に取り付けられており、少なくとも１つの加熱可能な素子を含み、ダイヤフラム材料は振動可能に設けられている、ガス流が周囲を流れる測定素子を浄化するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホットフィルム式エアマスセンサは例えば内燃機関の吸気乃至は過給管におけるように例えば自動車で使用される。燃焼の化学的な過程において燃料と燃焼に必要な空気との質量比が大いに重要となる。従って、内燃機関の吸気管／過給管において吸入空気／過給空気の質量流量が決定される。体積又は動圧測定方法の他に空気流の質量流量を測定する方法も使用される。
【０００３】
内燃機関の吸気管において今日では部分的に熱的原理に従って作動するマイクロメカニカルホットフィルム式エアマスセンサが使用される。これは非常に小さい構造を持ち、ほとんど取り付けスペースをとらない。加熱及び測定抵抗はこの非常に小さい構造の流量センサでは薄いＰｔ層としてチップ上に被着されており、このチップはシリコンから成り、担体として使用される。このチップには、このように形成された流量センサにおいて熱的な減結合のために機械的に薄く引き延ばされた領域が担体ダイヤフラムの形式で被着される。このチップはシリコンウェハを小さく切断することによって製造される。このチップは場合によっては支持面を形成するためにシリコンフレームを有し、さらに測定抵抗及び加熱抵抗を有するダイヤフラムを有する。ダイヤフラムの真ん中の平面領域が測定素子である。
【０００４】
流量センサの加熱抵抗は１つ又は複数のぴったりと隣接して取り付けられた加熱温度センサならびに空気温度センサによって閉ループ制御され、この空気温度センサは比較的大きな材料厚を有するＳＩチップの縁部領域に存在する。このホットフィルム式エアマスセンサでは、加熱電流ではなく、２つの温度センサにより検出された例えば燃焼空気のような測定すべきガス状媒質の温度差が出力信号として利用される。これらの温度センサのうちの１つはすなわち上流に配置され、これらの温度センサのうちの１つは測定すべきガス流のフロー方向から見て加熱抵抗の後方に配置される。加熱電流とは対照的に、これらの出力量は流量をたとえ線形でないやり方であっても正しい正負の符号で再現する。
【０００５】
マイクロメカニカルホットフィルム式エアマスセンサの適用事例では、所定の状況下において水、粉塵粒子又は内燃機関で使用する場合にはエンジンオイルによる測定チップの汚染が発生する。これらの汚染はセンサ素子の測定信号に非常に大きく影響を及ぼし、測定信号は特定のトレランスの領域にはもはや存在せず、測定素子又は機器全部の早めの交換が必要になるかもしれない。吸気管のクランクケースベンチレーションの開口部位置とホットフィルム式エアマスセンサの位置との間の僅少な距離をもたらす内燃機関における狭い取り付けスペース状況において、ホットフィルム式エアマスセンサのセンサ素子の汚染を流入側の除去格子及び流出側のオイル凝縮格子によって達成することが試みられる。これらの手段によってなるほどホットフィルム式エアマスセンサの測定素子のロバスト性の向上は達成されるが、オイル供給による汚染に基づくホットフィルム式エアマスセンサの測定素子における特性曲線ドリフトを完全に排除することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ホットフィルム式エアマスセンサの測定素子における特性曲線ドリフトを完全に排除することができる、ホットフィルム式エアマスセンサのセンサ素子の汚染を浄化する方法を提案することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、制御機器又は測定素子に固有の回路を介して測定素子における少なくとも１つの加熱可能な素子のインターバルごとに行われる周期的な通電が行われるか又は別個の振動励振器又は超音波入力結合部を介してダイヤフラム材料が振動されることによって解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
インターバルごとに行われる周期的なセンサ素子の加熱素子の通電という本発明により提案される解決策によって、例えば誘電ダイヤフラムのような担体として使用されるダイヤフラムが、付着する粉塵粒子、エンジンオイル残滓、水滴などのような汚染について簡単なやり方で浄化され、しかもこの場合別個の浄化装置を必要としない。ダイヤフラム担体上に配置される測定チップは加熱素子の周期的な通電によって励振されて振動し得る。加熱電流の供給により行われる温度増大によって非常に薄いダイヤフラム体の熱膨張が生じる。この非常に薄いダイヤフラム体には測定素子（抵抗）が配置されている。測定チップにおけるダイヤフラムは非常に薄いので、その内部構造と関連する様々な手段によってこのダイヤフラムの短時間持続する湾曲が喚起される。ダイヤフラムの短時間持続する湾曲を引き起こす可能性は、ダイヤフラムが異なる温度膨張係数を有する複数の層から構成されていることに存する。温度変化はこのように構成されたダイヤフラムでは抵抗の加熱によってすぐに局所的な湾曲を引き起こす。ダイヤフラム材料は非常に薄く形成されているので、このダイヤフラム材料は非常に小さい熱容量を有し、この結果、湾曲とその収縮は非常に迅速に、ミリ秒領域の通電の通電インターバル及び通電休止期間に依存して行われる。
【０００９】
その他に、測定領域内の測定素子を有するダイヤフラム材料は、機械的にダイヤフラム材料乃至は測定チップに入力結合され得る超音波によっても励振されて振動し得る。センサ素子乃至はこのセンサ素子の測定チップ及び担体材料への超音波の入力結合によっても浄化効果は得られる。これらの超音波振動はダイヤフラム材料の測定領域に抵抗に加えて取り付けられる別個の構造によっても励振され得る。これには例えば圧電層が適している。
【００１０】
測定チップの上側の加熱素子又は全導体線路のインターバルごとに行われる周期的な通電によって又は超音波の入力結合又は内部発生によって喚起される、測定チップを有するダイヤフラム材料の発生される機械的膨張は、ダイヤフラム材料に取り付けられた測定抵抗を有するこのダイヤフラム材料の加速度を表面垂線の方向において惹起する。この方向における加速度は付着した汚れの測定抵抗の領域のようなダイヤフラム材料からの剥離を惹起する。ダイヤフラム材料に固定された測定抵抗を有するこのダイヤフラム材料の浄化によって、マイクロメカニカルホットフィルム式エアマスセンサの寿命に亘って見れば、測定信号の偏差は明らかに低減される。ダイヤフラム材料の上側の測定チップの汚染速度は大幅に低下し、これによってドリフトすなわち特性曲線シフトに基づくエアマスセンサの早めに実施すべき交換は回避できる。
【００１１】
【実施例】
本発明を次に図面に基づいて詳しく記述する。
【００１２】
図１の図面には測定素子１が図示されており、この測定素子１はマイクロメカニカルホットフィルム式エアマスセンサを表している。この測定素子１は測定チップ２６の表面に被着されているダイヤフラム５の内部領域であり、この測定素子１乃至はこの測定素子１のダイヤフラム材料５の下側とマウント収容部２との間には、振動を可能にする自由空間が形成されている。測定チップ２６はマウント収容部２の内部に配置されている。参照符号４によってダイヤフラム材料５の表面に垂直に設けられた表面垂線が示されている。例えば内燃機関のための吸入空気流のような矢印１２により示されたガス流に面している測定素子１の上側には、加熱抵抗６が存在する。この加熱抵抗６には例えば車両バッテリのような外部に設けられた電圧源と接続されている制御機器２０を介して電圧が供給される。測定素子１内部の加熱抵抗６の両側には第１の加熱温度センサ７ならびに第２の加熱温度センサ８が取り付けられている。達成される加熱温度のできるだけ正確な検出のために、第１の加熱温度センサ７ならびに第２の加熱温度センサ８は測定素子１の加熱抵抗６に対してできるだけ近接して設けられ、加熱温度は流量センサの動作において吸入空気の温度を越える１８０℃以上の温度に加熱され、約３００℃の最大値までは加熱される。従って、達成される加熱温度は加熱抵抗６の位置を基準にして上流において及び測定素子１の加熱抵抗６の位置を基準して下流において測定される。若干より大きく定められた間隔で第１及び第２の加熱温度センサ７乃至は８の両側に温度センサ１０乃至は１１が配置されている。
加熱温度センサ７乃至は８の配置と同じように、これらの温度センサのうちの１つ１０は加熱抵抗６の位置を基準にして上流に存在し、他方でこれらの温度センサのうちのもう１つ１１は加熱抵抗６の下流に配置されている。さらに測定素子１はダイヤフラム材料５の測定すべき空気流１２に面した側面に配置された空気温度センサ９を含む。
【００１３】
加熱抵抗６、第１の加熱温度センサ７ならびに第２の加熱温度センサ８が取り付けられているダイヤフラム材料５は、図１に図示されているように、異なる材料厚で形成される。同時に、このダイヤフラム材料５（図２参照）は一貫した均一な第１の材料厚１５でも形成され得る。
【００１４】
加熱抵抗６ならびにこれに隣接して配置された加熱温度センサ７乃至は８及びこれに対して更に別の間隔で配置された温度センサ１０乃至は１１が比較的大きな第２の材料厚１６で形成されているダイヤフラム材料５の領域に取り付けられている一方で、例えば誘電体原材料から製造されるこのダイヤフラム材料５はマウント収容部２におけるその支持面１７と１８との間に第１の材料厚１５を有し、この第１の材料厚１５は加熱抵抗６、第１及び第２の加熱温度センサ７乃至は８ならびに温度センサ１０乃至は１１の領域における第２の材料厚１６よりも明らかに小さい。これらの温度センサ１０乃至は１１はダイヤフラム材料５の表面において加熱抵抗６を基準にして上流及び下流に配置されている。
【００１５】
マウント収容部２とダイヤフラム材料５の間の自由空間３は、導体線路素子６、７、８乃至は１０、１１のインターバルごとに行われる周期的な通電の際にダイヤフラム材料５の表面垂線４の方向におけるこのダイヤフラム材料５の変位を可能にする。これらの導体線路素子６、７、８乃至は１０、１１はダイヤフラム材料５の第２の材料厚１６を有する領域に設けられている。さらに、ダイヤフラム材料５の上側では測定すべき空気流１２に面した側面においてセンサ固有の回路２２ａ、２２ｂが取り付けられ得る。参照符号２２ａによってダイヤフラム材料５の上側に配置されているセンサ固有の回路が示されているが、センサ固有の回路２２ｂはダイヤフラム材料５から離されて配置され得る。
【００１６】
外部電圧供給部と接続されておりさらにオン／オフスイッチ２１を含む制御機器２０を介して、加熱抵抗６乃至は温度センサ７、８乃至は１０、１１のインターバルごとに行われる周期的な通電が可能である。この場合、加熱素子６だけのインターバルごとに行われる周期的な通電も、ダイヤフラム材料５の表面の導体線路を介して電圧を供給可能な全ての温度センサ７、８乃至は１０及び１１のインターバルごとに行われる周期的な通電も行われ得る。導体線路素子６、７、８乃至は１０及び１１のインターバルごとに行われる周期的な通電は例えば制御機器２０のオン／オフスイッチ２１のシーケンシャルなオン及びオフスイッチングを介して行われる。これによって、ダイヤフラム材料５にその上側において被着された電圧を印加され得る素子、つまり加熱抵抗６乃至は加熱温度センサ７及び８ならびに温度センサ１０及び１１には周期的に変化する電圧が印加される。加熱抵抗６ならびに加熱温度センサ７及び８及び温度センサ１０及び１１のようなダイヤフラム材料５に被着された電圧を印加され得る素子は、例えばスパッタリングプロセスを介して被着される。
【００１７】
制御機器２０のオン／オフスイッチを介してシーケンシャルに行われるオン乃至はオフスイッチングの他に、蒸着された導体線路素子６、７、８乃至は１０及び１１のインターバルごとに行われる周期的な通電は、次のことによって実現され得る。すなわち、制御機器２０に配置された電圧モジュレータを用いてインターバルごとに行われる周期的な通電が実現される。制御機器２０を介してダイヤフラム材料５の上側の導体線路素子６、７、８乃至は１０及び１１には個別に又はグループ毎に電圧を供給することができ、この結果、インターバルごとに行われる周期的な通電は第２の材料厚１６で形成されるダイヤフラム材料５の様々な領域に限定乃至は拡張され得る。電圧モジュレータ２３の代わりに、制御機器２０内に周波数変調器２４を設けることができ、この周波数変調器２４によって同様にダイヤフラム材料５の上側の導体線路素子６、７、８乃至は１０及び１１のインターバルごとに行われる周期的な通電が実現され得る。
【００１８】
図１において制御機器２０内に配置された構成部材、すなわち電圧モジュレータ２３乃至は周波数変調器２４は、第１の支持面乃至は第２の支持面の領域におけるダイヤフラム材料５の上側のセンサ固有の回路２２ａ、２２ｂに統合されて又は離されて取り付けることもできる（図１の位置２２ｂ参照）。本発明により提案される方法の変形実施例では、センサ固有の回路２２は、この回路２２にタイマーが統合され、このタイマーによって測定素子１の構成素子６、７、８乃至は１０及び１１のうちの１つ又は複数の構成素子のインターバルごとに行われる周期的な通電が行われるように構成され得る。従って、ダイヤフラム材料５の振動励振は、測定すべき空気流１２に面したダイヤフラム材料５の側面から、すなわち測定素子１の表面から汚染を除去するために、サイクリックな予め選択された間隔で行われ得る。
【００１９】
第１の加熱温度センサ７ならびに第２の加熱温度センサ８は例えば導体線路として測定素子１内部に形成され、これらの導体線路は温度に依存して変化するオーム抵抗を有する。第１の加熱温度センサ７及び第２の加熱温度センサ８は測定素子１の加熱抵抗６に近接して配置されている。動作中には、つまり測定素子１の加熱抵抗６の電圧供給の際には、この加熱抵抗６は吸入される空気流１２の温度を越える１８０℃の温度に到達する。ピークにおいては、加熱抵抗６において約３００℃の温度に到達する。温度に依存するオーム抵抗を有する導体線路として形成される１つの又は複数の又は全てのコンポーネントのインターバルごとに行われる周期的な通電を介して、測定素子１の両側の領域において第１の非常に薄い材料厚１５で構成されたダイヤフラム材料５の熱膨張が実現される。ダイヤフラム材料５の積層された構造の内部の異なる温度膨張係数によって、ダイヤフラム上側及びそこに配置された通電可能な加熱素子６、７、８、１０、１１とダイヤフラム下側との間の局所的な湾曲変化が可能である。これに従って、ダイヤフラム材料５の湾曲乃至は変位が表面垂線４の方向において生じる。温度に依存するオーム抵抗を有する導体線路として形成された構成素子６、７、８乃至は１０及び１１のうちの１つ又は複数の構成素子に対する電圧供給のスイッオフによって、湾曲は即座に再び元に戻る。非常に薄い材料厚１５を有するダイヤフラム材料５の領域のダイヤフラム材料５の僅少な熱容量のために、表面垂線４の方向におけるこのダイヤフラム材料５の変位は非常に迅速に、すなわちミリ秒の領域において行われる。これによって、ダイヤフラム材料５の上側に設けられた表面垂線４の方向における参照符号１９によって示された加速度が得られる。
【００２０】
加熱抵抗６ならびに温度に依存するオーム抵抗を有する導体線路として形成された構成素子７、８乃至は１０及び１１のうちの１つ又は複数の構成素子のインターバルごとに行われる周期的な通電に基づいて、ダイヤフラム材料５では材料厚１５を有する領域において周期的な振動が生じる。ダイヤフラム材料５の表面垂線４の方向において生じる加速度１９に基づいて、ダイヤフラム材料５の変位は汚れの剥離を惹起する。このダイヤフラム材料５の変位によって、付着している汚れ粒子乃至はエンジンオイル残滓又は水滴は剥離され、測定素子１を通過する空気流１２によって運び去られる。
【００２１】
さらに進んだ変形実施例では、温度に依存するオーム抵抗を有する導体線路として形成された温度センサ７、８乃至は１０及び１１の完全な加熱ならびに加熱抵抗６の電圧供給は、センサ固有の回路２２を介して開始される。センサ固有の回路２２は、制御機器アフターランニングにおいて活性化され、すなわち内燃機関の停止及び吸気管における停止時点から始まる冷却フェーズの後で活性化される。センサ固有の回路２２ａ及び２２ｂは、このエアマスセンサにおいて別個の回路スペース内に収容され、ヒータの動作に使用され、さらに内燃機関の動作中の空気流信号に相応する温度差信号の増幅に使用される。内燃機関のスイッチオフの後でも、結合された中央点火及び噴射制御機器はまだ動作中であり、様々な任務を処理する。このためにさらにこの結合された中央点火及び噴射制御機器はイグニッションキーによるスイッチオフの後の所定の時間まだ動作しつづける。
この時間は数秒から何分にもわたる。エアマスセンサはこの時間に、エンジン制御機器により初期化されて、同様に動作しつづけ、浄化モード内にその内部浄化回路を活性化することができる。
【００２２】
電圧供給の周期性は、既に言及したように、制御機器２０乃至はセンサ固有の回路２２の内部の電圧モジュレータ２３によってもたらされる。電圧供給の周期性は同様に制御機器２０乃至はセンサ固有の回路２２に取り付けられた周波数変調器２４を介しても実現され得る。両方の実装方法に共通するのは次のような状況である。すなわち、導体線路として温度に依存するオーム抵抗を有する材料から製造されている加熱抵抗６乃至は温度検出素子７、８乃至は１０及び１１のインターバルごとに行われる周期的な通電によって、ミリ秒領域における温度ジャンプが可能になるような状況である。ダイヤフラム材料５における、とりわけ薄い第１の材料厚１５で形成されているこのダイヤフラム材料５の領域におけるこのようにして実現される温度ジャンプに基づいて、ダイヤフラム材料５の励振周波数が実現され得る。この励振周波数は数百ヘルツの領域にある。とりわけミリ秒領域の温度ジャンプが達成される。すなわち、ダイヤフラム材料５に設けられた表面垂線４の方向におけるこのダイヤフラム材料５の変位が１秒にみたない時間内に生じ、同様にインターバルごとに行われる周期的な通電のスイッチオフによって薄いダイヤフラム材料５の変位した位置から元の位置への戻り運動も１秒にみたない時間内に生じる。このダイヤフラムに発生する最大振動振幅は、ほぼ２００ｋＨｚのこのダイヤフラム材料５の共振周波数の領域にある。
【００２３】
温度に依存するオーム抵抗を有する導体線路として形成されている加熱素子６乃至は温度センサ７乃至は８及び１０乃至は１１のインターバルごとに行われる周期的な通電を適用した本発明により提案される浄化方法によって、この浄化方法が内燃機関の吸気管において使用される場合に、測定素子１の粉塵粒子、エンジンオイル残滓乃至は水滴からの浄化が行われる。このようにして行われる浄化によって、エアマスセンサの寿命に亘って見れば、測定信号の偏差が明らかに低減される。本発明により提案される方法を使用した場合には汚染速度は大幅に低下するので、エアマスセンサの早めの交換を回避することができる。
【００２４】
図２からは、ホットフィルム式エアマスセンサに統合されて内燃機関の吸気管に取り付けられている通電可能な測定素子の変形実施例が見て取れる。
【００２５】
内燃機関の吸気管３０は図２の図面では概略的に吸気導管の一部分として図示されている。これにはホットフィルム式エアマスセンサ３１が取り付けられており、このホットフィルム式エアマスセンサ３１はセンサ固有の回路２２を有する集積された制御機器２０を含む。この制御機器２０の下側端部にはマウント収容部２が取り付けられており、このマウント収容部２には測定素子１が取り付けられている。測定素子１の周囲を流れる吸入空気フローには参照符号３２が付けられている。
【００２６】
ここで管状に図示された吸気管３０の流入側３４には格子構造３３が取り付けられている。管状に構成された吸気管３０のここには図示されていない流出側の断面３５にも同様に格子構造３３に相応するはめ込み部材が吸気管３０のフロー断面にはめ込まれる。
【００２７】
内燃機関の基本的に管状に形成された吸気管３０の図２に再現された図面の上方には、測定素子１が大きく拡大されたスケールで再現されている。参照符号３６によって加熱ゾーンが示されており、この加熱ゾーンは第１の加熱温度センサ７ともう一つの加熱温度センサ８との間にある。空気流ＱＬＭのフロー方向を基準にすると、有利には導体線路としてセンサ素子に形成されている第１の加熱温度センサ７はフロー方向を基準にして上流にあり、他方で、同様に導体線路として形成されている第２の加熱温度センサ８は加熱ゾーン３６の下流にある。導体線路として形成された第１及び第２の温度センサ７及び８ならびに加熱抵抗が設けられているダイヤフラム材料５はこれらの通電可能なコンポーネントの領域において小さい材料厚で自由空間３を限定するように形成されている。これに対して、第１の支持面１７及び第２の支持面１８においてはダイヤフラム材料５はより大きな材料厚を有する。第１の温度センサ７により検出可能な温度がＴ１で示されている。加熱抵抗６の下流に配置されている第２の加熱温度センサ８により検出可能な温度はＴ２で示されている。
【００２８】
図３には測定素子に形成された１つ又は複数の加熱素子の通電インターバルならびに通電休止期間が図示されている。
【００２９】
通電経過は時間軸において示されている。測定素子１の加熱抵抗６の通電は通電インターバル４０の間に行われ、この通電インターバル４０は持続時間４１を有する。通電フェーズ４０の間の加熱素子６の加熱持続時間は例えば４０ミリ秒である。通電フェーズ４０に続いて通電休止期間があり、この通電休止期間は有利には通電持続時間４１の２倍の持続時間を有する。通電休止期間の持続時間は参照符号４２によって時間軸において示されている。通電フェーズ４０の持続時間４１のほぼ２倍の値に相応する遮断インターバル４２に続いて再び通電インターバル４０があり、この通電インターバル４０の持続時間４１はほぼ４０ミリ秒である。この後で再び通電インターバルの持続時間と比較すると２倍の持続時間４２の遮断インターバルが続く。測定素子１の加熱抵抗６が通電される通電インターバル４０の間にはこの加熱抵抗６に参照符号４３で示された通電レベルが印加される。これは全ての通電フェーズ４０に亘って同じである。
【００３０】
測定素子１の加熱抵抗６のインターバルごとに行われる短時間の通電４１、４２は、ほぼ１８０℃の周囲に比べて加熱ゾーン３６内部の過剰温度を引き起こす。これによって、バイパスチャネルを通過する空気流１２の温度階層化が達成される。これによって、空気中に存在する油滴乃至は空気中に存在する霧状のオイルがインターバルごとに通電される加熱抵抗６から離れるように運ばれ乃至は測定素子１の前で気化される。これによって、これまで通常行われてきた比較的長い連続的な加熱抵抗６の通電の際の空気中に存在するオイル粒子の測定素子１の表面への吸着が回避される。この従来通常行われてきた比較的長い連続的な通電は従来のホットフィルム式エアマスセンサにおいては内燃機関のスイッチオフの際に活性化される１分から３０分の制御機器アフターランニングによって行われてきた。これに対して、比較的長い通電の際には通電可能な加熱抵抗６の横の右側及び左側に生じる対流渦が、インターバルごとに行われる周期的な加熱抵抗６の通電によっては発生しないのである。連続的な比較的長い通電により生じる対流スパイラルのために測定素子１の表面の汚染はむしろ促進されていた。測定素子１の加熱ゾーン３６内部の加熱抵抗６のインターバルごとに行われる通電４１、４２は、内燃機関のスイッチオフの直後から開始して、空気中から油滴を凝縮させつつ完全に取り去るまで１０分間行われる。遮断インターバル４２の長さは、加熱抵抗６の冷却期間から結果的に得られ、従ってその前の通電フェーズ４０が空気中に含まれている油滴をもはや加熱抵抗６乃至は測定素子１の表面から遠ざけておくことができなくなる時点から結果的に得られる。通電フェーズ４０の間の遮断インターバルの持続時間４２はほぼ通電フェーズ４０の持続時間４１の２倍の値に相応する。
【００３１】
本発明により提案された方法によって、僅かなコストで内燃機関の停止フェーズの間にオイル又は吸入空気において運ばれるその他の粒子による測定素子１の表面の汚染が回避される。これによって、空気流１２ＱＬＭに面した測定素子１の表面の汚染すなわち測定素子１の容認できない特性曲線ドリフトが回避される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホットフィルム式エアマスセンサの断面図を示す。
【図２】ホットフィルム式エアマスセンサに統合されかつ内燃機関の吸気管に取り付けられている、インターバルごとに通電される測定素子の変形実施例を示す。
【図３】測定素子における１つ又は複数の通電可能な加熱素子の通電インターバル及び通電休止期間を示す。
【符号の説明】
１　測定素子（中央平面領域ダイヤフラム）
２　測定チップのためのマウント収容部
３　自由空間
４　表面垂線
５　ダイヤフラム材料
６　加熱抵抗
７　第１の加熱温度センサ（導体線路）
８　第２の加熱温度センサ（導体線路）
９　空気温度センサ
１０　上流側の温度センサ
１１　下流側の温度センサ
１２　空気流（ＱＬＭ）
１５　ダイヤフラム材料５の第１の材料厚
１６　ダイヤフラム材料５の付加的な更に別の材料厚
１７　第１の支持面
１８　第２の支持面
１９　加速度
２０　制御機器
２１　オン／オフスイッチ
２２ａ　ダイヤフラム材料におけるセンサ固有の回路
２２ｂ　離れたセンサ固有の回路
２３　電圧モジュレータ
２４　周波数変調器
２５　電圧供給部
２６　測定チップ
３０　吸気管
３１　ホットフィルム式エアマスセンサ
３２　測定素子１の周囲を流れる吸入空気フロー
３３　格子構造
３４　流入側
３５　流出側
３６　加熱ゾーン
４０　通電インターバル
４１　通電インターバル持続時間
４２　遮断インターバル持続時間
４３　加熱電流レベル
ｓ　測定位置
ｔ　温度経過
【図１】
2004045407.tif 000003
【図２】
2004045407.tif 000004
【図３】
2004045407.tif 000005