(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気質量流量（Ｑ）を検出し、かつ、信号（Ｓ）を生成するセンサ素子（１）と、前記センサ素子（１）からの前記信号（Ｓ）を処理する電子回路（７）とを備え、前記センサ素子（１）は、非線形の信号特性曲線（９）を生成する、空気質量流量計（６）において、
前記電子回路（７）が、
最初に、前記センサ素子（１）からの前記非線形の信号特性曲線（９）を、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線（１０）に変換する線形化素子（２）を有し、前記線形化素子（２）は、当該線形化素子（２）の電子メモリ内に格納された特性マップを用いて、前記変換を電子的に行い、
次に、フィルタ素子（３）を有し、
次に、前記修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線（１０）を非線形の信号特性曲線（９）に変換する変換素子（４）を有し、
次に、前記センサ素子（１）によって検出され、かつ、前記線形化素子（２）と、前記フィルタ素子（３）と、前記変換素子（４）とによって処理された、信号（Ｓ）を転送する転送素子（５）を有しており、
前記修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線（１０）は、前記センサ素子（１）を構成する複数の構成素子間の部品公差及び異なる応答時間特性に起因するエラーを解消するように形成されている、
ことを特徴とする空気質量流量計（６）。
【請求項２】
前記センサ素子（１）及び前記電子回路（７）は、一つの半導体素子の上に形成されている、請求項１に記載の空気質量流量計（６）。
【請求項３】
前記センサ素子（１）及び前記電子回路（７）は、マイクロシステム技術によって製造されている、請求項１または２に記載の空気質量流量計（６）。
【請求項４】
前記センサ素子（１）は、第１の温度センサ素子と第２の温度センサ素子とを含む、請求項１から３いずれか１項に記載の空気質量流量計（６）。
【請求項５】
前記センサ素子（１）は、前記第１及び第２の温度センサ素子（１８，１９）の間に配置された加熱素子（２０）を有する、請求項４に記載の空気質量流量計（６）。
【請求項６】
空気質量流量計（６）の信号（Ｓ）を処理する方法であって、
前記空気質量流量計（６）は、空気質量流量（Ｑ）を検出し、かつ、信号（Ｓ）を生成するセンサ素子（１）と、前記センサ素子（１）からの前記信号（Ｓ）を処理する電子回路（７）とを備え、前記センサ素子（１）は、非線形の信号特性曲線（９）を生成する、方法において、
最初に、前記センサ素子（１）からの前記非線形の信号特性曲線（９）を、修正された、少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線（１０）へ変換し、前記電子回路（７）の線形化素子（２）が、当該線形化素子（２）の電子メモリ内に格納された特性マップを用いて、前記変換を電子的に行い、
次に、前記修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線（１０）をフィルタリングし、
次に、前記フィルタリングされ、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線（１０）を、非線形の信号特性曲線（９）へ変換し、
次に、前記センサ素子（１）によって検出され、かつ、前記線形化素子（２）と、前記フィルタ素子（３）と、前記変換素子（４）とによって処理された、前記信号（Ｓ）を転送する、方法において、
前記修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線（１０）を、前記センサ素子（１）を構成する複数の構成素子間の部品公差及び異なる応答時間特性に起因するエラーを解消するように形成する、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気質量流量を検出して信号を生成するセンサ素子と、前記センサ素子からの信号を処理する電子回路とを備え、前記センサ素子は、非線形信号特性曲線を生成する空気質量流量計に関する。さらに本発明は、空気質量流量を検出して信号を生成するセンサ素子と、前記センサ素子からの信号を処理する電子回路とを備え、前記センサ素子は、非線形信号特性曲線を生成する空気質量流量計の信号処理方法に関している。
【背景技術】
【０００２】
空気質量流量計は、流路内の媒体の質量流量（空気質量流量）を検出するのに適している。そのような流路は、例えば、内燃機関の吸気管であってもよいです。空気質量流量計によって検出された質量流量に依存して例えば内燃機関の動作診断を実施することも、内燃機関の制御を実施することも可能である。これらの目的のために、様々な動作条件の下で信頼性の高い、できるだけ正確な質量流量実際値の検出は重要である。
【０００３】
独国特許出願公開第１９７２４６５９号明細書には、１つのセンサ素子を含んだ質量流量センサ装置が開示されている。このセンサ素子は、固有のチップ上に配置され、集積されている。さらに電子評価回路が開示されており、この電子評価回路は別個に形成されているが、センサユニットと電気的に結合されている。
【０００４】
現代の例えばマイクロ（エレクトロメカニカル）システム（ＭＥＭＳ）技術を用いて製造された空気質量流量計は、非常に高速で、空気質量流量のほぼすべての変化を検出する。さらにそれらは、内燃機関の吸気管に流入する空気と、エンジンから還流された空気との間の区別も可能である。またピストン内燃機関の周期的な動作方式によって生じる吸気管内の脈動も、高速な空気質量流量計によって検出され、センサ素子によって信号に変換される。但しこれらの脈動は、平均空気質量流量を求めるための測定値に著しい改ざんを引き起こす可能性がある。
【０００５】
本発明の基礎となる課題は、信号処理において可及的に少ない誤差しか持たない高速型空気質量流量計を提供することにある。さらに本発明の基礎となる課題は、可及的に少ない処理エラーしか発生させない、空気質量流量計の信号処理方法を提供することにある。
【０００６】
前記課題は、独立請求項の特徴部分に記載の本発明によって解決される。
【０００７】
ここでの電子回路は、まず始めにセンサ素子からの非線形の信号特性曲線を、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線へ変換するためのエレメントを有しているので、空気質量流量に対する平均値形成の際の誤差は、実質的にフィルタ素子において低減可能である。第１および第２の温度センサを有するセンサ素子においてはそれらの間に加熱素子が配置されており、第１の温度センサ素子、第２の温度センサ素子、および加熱素子は、通常は異なる応答特性を有している。例えば、第１の温度センサ素子は、空気質量流量によって冷却されるだけで、加熱素子によって加熱されるのではない。一方第２の温度センサ素子は、まず加熱素子によって加熱された後で、空気質量流量の増加に伴って益々冷却される。この加熱素子は、専ら空気質量流量によって冷却される。さらにこれらの構成部品の全ては製造誤差を有している。これらの観点は、センサ素子による非線形の信号特性曲線が、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線へ変換される際に考慮される。従ってこの修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線は、一連の特定の情報に基づいて、個々の空気質量流量計毎に高精度な適合化を可能にさせる。これらの特定の情報は、空気質量流量計の電子メモリにファイルさせてもよい。これらの特定の情報には、第１の温度センサ、第２の温度センサおよび加熱素子の応答特性、並びにこれらの部品の製造公差が含まれる。フィルタ素子は、信号空間内ではなく空気質量空間内の平均値形成のための積分を行う。非線形の信号特性曲線を、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線に変換する変換素子によって、エラーを含んだ信号処理が効果的に回避される。これは特に少ない質量流量のときに発生しやすい。センサ素子によって検出され、変換するためのエレメントとフィルタ素子と変換素子とによって処理された信号は転送素子から転送される。これによってこの信号は、空気質量流量計において空気質量流量をマッピングした特に正確な信号を示す。この高精度の信号はエンジン制御装置に送信される。これによってこの空気質量流量計が特に正確であり、この空気質量流量計を用いることで、内燃機関のシリンダ内での燃料の燃焼を最適に調整することが可能になることは明らかである。このことは化石燃料資源の最適な利用に寄与し、環境保護にもつながる。また本発明による空気質量流量計の信号処理方法についても上述のことが当て嵌まる。
【０００８】
さらなる改善構成によれば、前記センサ素子と電子回路は、唯一の半導体素子上で構成される。このことは、これらの構成部品が低コストで、特にミスを引き起こしにくい組立てを可能にする利点につながる。この目的のために、前記センサ素子及び電子回路は、マイクロシステム技術を用いた製造が可能である。
【０００９】
好ましくは前記センサ素子は、第１の温度センサ素子および第２の温度センサ素子を有している。これらの第１および第２の温度センサを用いて空気質量流量は、いわゆる差分温度法で容易にかつ正確に検出することが可能になる。それに対しては、さらに加熱要素を含ませ、この加熱要素を前記第１の温度センサ素子と第２の温度センサ素子との間に配置すると有利である。
【００１０】
以下では本発明を、図面に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】内燃機関を示した図
【図２】１つのセンサ素子を備えた本発明による空気質量流量計を示した図
【図３】本発明による空気質量流量計の構成部品を概略的に示した図
【図４Ａ】吸気管内で脈動化された空気質量流量を時間の関数で示した図
【図４Ｂ】センサ素子の非線形の信号特性曲線を示した図
【図４Ｃ】非線形化された時間依存性の信号を示した図
【図５Ａ】吸気管内で脈動化された空気質量流量を時間の関数で示した図
【図５Ｂ】センサ素子の非線形の信号特性曲線を示した図
【図５Ｃ】センサ素子の線形化された信号特性曲線を示した図
【図５Ｄ】線形化された時間依存性の信号を示した図
【図６Ａ】エラーを含んだ信号に対する一例を示した図
【図６Ｂ】センサ素子の変更される信号を実際の空気質量流量に依存して示した図
【図７】空気質量流量計のセンサ素子を示した図
【００１２】
発明を実施するための形態
図１には内燃エンジン１１が示されている。この内燃エンジン１１には、ガソリンで駆動される内燃エンジン１１も、ディーゼル燃料で駆動される内燃エンジン１１も含まれる。またガスで駆動される内燃エンジン１１も考えられる。この内燃エンジン１１においては、エアフィルタ１５に接続されている吸気管１４がみてとれる。このエアフィルタ１５を介して、外気が吸気管１４内に吸引され、内燃エンジン１１に搬送される。燃料の最適な燃焼のためには、吸気管１４内で搬送される空気質量流量Ｑを正確に検出することが必要である。この空気質量流量Ｑの検出は、空気質量流量計６を用いて行われる。この空気質量流量計６は、その信号Ｓをエンジン制御装置８へ転送する。このエンジン制御装置８は、空気質量流量計６から供給された信号Ｓに依存して、例えば噴射ポンプ１３や噴射ノズル１２を制御する。このようにして、内燃エンジン１１の各シリンダ１６に、吸入した空気質量流量Ｑに応じて正確に調量された燃料量が、噴射ノズル１２を介して供給される。シリンダ１６に向かう空気質量流量Ｑの正確な情報は、噴射ポンプ１３と噴射ノズル１２を介して内燃エンジン１１に供給される燃料の最適な燃焼を可能にする。このことは、内燃エンジン１１の最適な燃焼効率を可能にすると共にひいては燃料消費の節約と環境への負担軽減を可能にする。
【００１３】
公知の内燃エンジン１１は、複数のシリンダ１６に新鮮な空気が交互に充填され、その後噴射された燃料が燃焼され、引き続き排気ガスがシリンダ１６から除去される、周期的な内燃機関であるので、内燃エンジンに向けて充填される空気質量流量Ｑは連続的に起こるのではなく、いわゆる脈動として連結的に生じる。この脈動は、特定の離散的な量の新鮮な空気しか供給されないために生じている。新鮮な空気をシリンダ１６内に供給した後は、シリンダ１６の吸気弁が閉じられ、空気質量流量Ｑが突発的に遮断される。この脈動は、最新の高速な空気質量流量計６の信号Ｓにおいては顕著に現れる。現在のエンジン制御装置８では、空気質量流量計６の急速な脈動信号Ｓを処理することはできないが、しかしながら現在のＭＥＭＳ技術で構成された空気質量流量計６は、この脈動をほぼ完全に受け入れ、それを出力信号Ｓに変換する。エンジン制御装置８にとっては平均空気質量流量Ｑのみが重要であり、エンジン制御装置８は、例えば噴射ポンプ１３と噴射ノズル１２を相応に制御するためにこの値だけを処理すればよい。また現在のエンジン制御機器は、個別のデジタルパルスから成る信号を用いて駆動制御され、ここでは個別のデジタルパルス間の時間間隔が、空気質量流量Ｑに対する尺度として評価される。この時間差分測定の場合は、開始信号の信号エッジと停止信号の信号エッジとの間の時間が、所定の分解能で定められる。立ち上がりエッジ若しくは立ち下がりエッジが使用されるか否かは、エンジン制御装置内で使用されている電子機器に依存する。
【００１４】
空気質量流量Ｑにおける脈動も、エンジン制御装置８への時間信号ΔＳの伝送も、電子ノイズ信号からのエラー源だけでなく、現代のＭＥＭＳ型空気質量流量計６固有のものである特性曲線からのエラー源も含んでいる。第１および第２の温度センサを有し、それらの間に加熱素子が配置されているセンサ素子の場合、第１の温度センサ素子、第２の温度センサ素子、および加熱素子は、一般に異なる応答特性を有している。例えば第１の温度センサ素子は、空気質量流によってのみ冷却され、加熱素子からは加熱されない。一方第２の温度センサ素子は、まず加熱素子によって加熱され、その後で、空気質量流量の増加と共に一層冷却される。加熱素子は、専ら空気質量流によって冷却される。これらの構成部材のすべては、製造公差を持っている。これらのエラー源は、例えば、モータ制御装置８への時間信号ΔＳの送信の間の時間差分測定における分解能を劣化させる。
【００１５】
図２には、この問題を克服するための、空気質量流量Ｑを検出し、信号Ｓを生成しているセンサ素子１を備えた空気質量流量計６が示されている。このセンサ素子は、例えばＭＥＭＳ技術で構造化された高速センサ素子であってもよい。この空気質量流量計６は、センサ素子１からの信号を処理する電子回路７を有している。このセンサ素子１は、非線形信号特性曲線を示す。信号特性曲線９は、センサ素子１によって、対応する空気質量流量Ｑで生成することができる全ての信号Ｓに相当する。空気質量流量Ｑとセンサ素子１の信号Ｓとの間の非線形関係は、図３のセンサ素子１のＱＳ線図に示されており、後で説明する。
【００１６】
図２に示す電子回路７は、最初に、センサ素子１からの非線形信号特性曲線９を、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０に変換するためのエレメント２を含んでいる。そのように生成され修正された少なくとも部分的に非線形の信号は、フィルタ素子３に転送される。このフィルタ素子３は、非線形の信号特性曲線９を変換するためのエレメント２から受信した信号Ｓに関して積分を施す。この積分は、時間ｔに関して行われる。したがってフィルタ素子３においては、ｄｔによる関数Ｓ（ｔ）の積分（∫Ｓ（ｔ）ｄｔ）が形成される。この信号Ｓは、この場合空気質量流量Ｑと全く同じ様に、時間ｔに依存する関数である。この積分∫Ｓ（ｔ）ｄｔは、平均空気質量流量Ｑに対応し、ここでは脈動がフィルタ素子３によってフィルタリングされる。そのようにフィルタ素子３によって生成された信号Ｓは、積分され修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０を非線形の信号特性曲線９に変換するための変換素子４に供給される。ここで再び完全な非線形の信号は、センサ素子１によって検出され、変換のためのエレメント２、フィルタ素子３および変換素子４によって処理された信号Ｓを転送するための転送素子５に転送される。この転送素子５からはデジタルの時間信号ΔＳがエンジン制御装置８に送信される。このデジタル時間信号ΔＳの２つの個別パルス間の時間間隔は、空気質量流量計６のセンサ素子１を用いて測定され、さらに電子回路７を用いて後続処理された、特に平均化された、空気質量流量Ｑのための信号値Ｓに相応する。
【００１７】
図２に示される空気質量流量計６は、本発明による信号処理方法を用いて動作させることが可能である。ここでは、空気質量流量計６は、空気質量流量Ｑを検出し、信号Ｓを生成するためのセンサ素子１を有している。さらに空気質量流量計６は、センサ素子１からの信号Ｓを処理する電子回路７を有している。この場合センサ素子１は、非線形の信号特性曲線を生成する。本発明による方法では、最初に、センサ素子１からの非線形信号９を、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０に変換することが行われる。その後で、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０のフィルタリングが、例えば関数∫Ｓ（ｔ）ｄｔを介した積分で行われ、ここでは平均化された空気質量流量Ｑが求められる。その後で、フィルタリングされ修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０が非線形の信号特性曲線９に変換されることが行われ、その後で、前記センサ素子１によって検出され、変換のためのエレメント２、フィルタ素子３および変換素子４によって処理された信号の転送が行われる。
【００１８】
図３には、その機能を有する本発明による空気質量流量計６の構成要素が概略的に示されている。まず始めにセンサ素子１が見て取れる。このセンサ素子１は、一般にＭＥＭＳ技術（マイクロ（エレクトロメカニカル）システム技術）で構成され、空気質量流量Ｑを検出する。このセンサ素子１と電子回路７は、唯一の半導体素子上に構成されている。高速のセンサ素子１は、非線形の信号特性曲線９を生成し、この非線形信号特性曲線９は、それに対応する空気質量流Ｑ−信号Ｓ−線図に示されている。この非線形の信号特性曲線９は、電子的な変換のためのエレメント２によって修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線に変換される。この場合は、センサ素子１によって生成された信号空間を離れ、実際の空気質量流量空間に戻る移行が行われる。変換のためのエレメント２の他に示されている、空気質量流量Ｑと信号Ｓの線図は、修正された少なくとも部分的に非線形の特性曲線を示している。この修正された少なくとも部分的に非線形の特性曲線に対してフィルタ素子３が電子的な積分を施し、積分関数∫Ｓ（ｔ）ｄｔが形成され、それとともに平均化された空気質量流量Ｑが求められ、吸気管１４内に存在する脈動がフィルタリングされてそこから除去される。このことは、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線によってほぼ完全にエラーのない状態で行われる。フィルタ素子３の後方には、非線形の信号特性９を生成するための素子４が見て取れる。この非線形の信号特性曲線９は、電子的に非線形の信号特性曲線９を生成するための素子４によって再び生成される。この非線形の信号特性曲線９に基づいて、転送素子５は、エンジン制御装置８に供給する電子的な時間信号ΔＳを生成する。図では電子的な転送素子５の他に、この転送素子５によって生成される時間信号ΔＳが見て取れる。上方の線図は理想的な信号特性曲線を示し、そのような鮮鋭な時間信号ΔＳが電子制御装置に伝送されるのが望ましいが、現実においては残念ながら下方の時間信号ΔＳに示されているように電子的なノイズを常に伴っている。電子的なノイズにより、時間信号ΔＳには、±ΔΤのエラーが付加されてエンジン制御装置８に転送される。このエラーを最小限に保つために、積分され修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０を、非線形の信号特性曲線９へ変換することが非線形信号特性曲線９を生成する素子４を用いて行われている。個々の信号Ｓと時間信号ΔＳにおけるエラー伝播の問題は、後述する。
【００１９】
図４および図５では、ＭＥＭＳ技術で製造された高速センサ素子１において、吸気管１４内で脈動する空気質量流量Ｑを測定技術を用いて検出した場合に発生する問題を詳細に説明する。
【００２０】
図４Ａには、吸気管１４内で脈動する空気質量流量Ｑが、時間ｔに依存して示されている。ここでは例示的に、理想的な正弦波の脈動を示す。実際の空気質量流量Ｑは、吸気管１４内において、最大値Ｑmaxと、内燃エンジン１１の全ての吸気弁が閉じているときに生じる最小値０との間で変動し、やがて吸気管１４内の空気質量流量Ｑは静止状態となる。ただしエンジン制御装置８にとっては、平均空気質量流量Ｑのみが重要である。空気質流流量Ｑの平均値を形成するために、関数Ｑ（ｔ）に関する積分を消失させる、つまりゼロにする必要がある。このことは、図４Ａにおいて、時点ｔ１とｔ２の間の逆の極性を有する斜線の領域が同じ大きさであることによって表されている。但しこの積分は、空気質量流量の関数Ｑ（ｔ）において直接達成することはできず、唯一、センサ素子１によって生成された信号の関数Ｓ（ｔ）においてのみ行うことができる。ＭＥＭＳ技術で製造された高速センサ素子１の典型的な信号特性曲線は、図４Ｂに示されている。空気質量流量Ｑと信号Ｓの線図においては、非線形の信号特性曲線９がはっきりと見て取れる。図４Ａに示された空気質量流量Ｑ（ｔ）の非線形センサ素子１を用いた図４Ｂに示されている信号特性曲線９に応じた変換の後では、図４Ｃに示す時間依存性の信号Ｓ（ｔ）が得られる。非線形の信号特性曲線９によって関数Ｓ（ｔ）は、ここにおいて理想の正弦波形状から大きく外れている。これは、図４Ｃに示されている。またここでは、周期的な信号に亘って平均値を形成するために、逆の極性を持つ周期的信号の２つの半波の下にある領域が同じ大きさであるべきことも示されている。したがって関数∫Ｓ（ｔ）ｄｔに係る時点ｔ１から時点ｔ２までの積分はゼロである。このことは、図４Ｃの破線の水平線で示されている。さらにこの平均値線は、ここでは非線形の信号特性曲線９による実際の平均値に比べて値δＳだけ引き上げられたことが見て取れる。このδＳは、ＭＥＭＳ技術で製造された高速のセンサ素子１の非直線性から生じる誤差を表す。この誤差は回避されなければならない。そのことのために図５Ａでも理想的な正弦波形状の関数Ｑ（ｔ）が吸気管１４内の時間依存性の空気質量流Ｑのために示されている。空気質量空間における平均値形成に対しては、ここでもｔ１からｔ２の間の積分∫Ｑ（ｔ）ｄｔがゼロに等しいものでなければならないことが当て嵌まる。センサ素子１を用いた実際の空気質量流量Ｑの信号Ｓへの変換に対しては、既に図４Ｂから既知であるように、図５Ｂに示した非線形の特性曲線９が用いられる。従来技法によれば、この非線形の信号特性曲線９は、その後線形の信号特性曲線１０ａへ変換するエレメント２によって変換される。非線形の信号特性９から線形の信号特性曲線１０ａへの移行には、それぞれセンサ素子１の測定領域内に存在する各空気質量流量Ｑと、測定領域内にある各管路断面毎に、空気質量流量計のユーザの要求に応じて、特性マップを用いて適合化させることが可能である。この特性マップは、例えば変換のためのエレメント２の電子メモリ内に格納されていてもよい。ここにおいてフィルタ素子３を用いた非線形信号Ｓの線形化の後で、信号関数Ｓ（ｔ）に関する電子積分∫Ｓ（ｔ）ｄｔを行えば、��際の空気質量流量空間内に存在する空気質量流量Ｑの平均値からの平均値の偏差は何も生じない。センサ素子１の非線形のセンサ特性曲線９によって生じる積分誤差は、変換のためのエレメント２を用いた信号の線形化によって解消される。しかしながらそのように求められた平均空気質量流量Ｑに対する測定値は、時間信号の形態でエンジン制御装置８に転送されなければならない。時間信号中の電子ノイズは空気質量流量Ｑに対する信号値が小さいときに顕著に表れるので、フィルタ素子３による積分実施の後で、非線形の信号特性曲線１０を生成する素子４による図５Ｃによる線形の信号特性曲線の変換は重要である。ここにおけるこの再度の非線形の信号特性曲線は、吸気管１４内の空気質量流量Ｑに比例する時間依存性の信号を、時間信号ΔＳ内で大きな誤差を生じさせることなく、エンジン制御装置８に転送するのに、特に良好に適している。
【００２１】
しかしながら従来技法による信号処理方法は、センサ素子１の構成部品の異なる応答特性は考慮していない。例えば第１の温度センサ素子と第２の温度センサ素子とを有し、それらの間に加熱素子が配置されているセンサ素子１の場合、第１の温度センサ素子、第２の温度センサおよび加熱素子は、一般的に異なる応答特性を有している。例えば第１の温度センサ素子は、空気質量流量のみによって冷却され、加熱素子によって加熱されない。一方第２の温度センサ素子は、まず加熱素子によって加熱され、その後、空気質量流量の増加と共に益々冷却される。この加熱素子は、専ら空気質量流によって冷却される。これらの構成部品のすべては製造公差を有している。これらのエラー源も、エンジン制御装置８に時間信号ΔＳを伝送している間に時間差分測定の分解能を低下させる。
【００２２】
それ故、本発明で重要な考察は、非線形のセンサ特性曲線９を単純に線形化することにあるのではない。それどころかこの非線形のセンサ特性曲線９は、センサ素子１固有の特性に関する情報を備えており、それと共に、そこからは、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０を得ることができ、この信号特性曲線１０は、温度センサ素子と加熱素子の部品公差並びに異なる応答時間特性を考慮するものである。
【００２３】
図６Ａには、温度センサ素子１８、１９と間接素子２０の部品公差および異なる応答時間特性によって生じる可能性のあるエラーを含んだ信号に対する一例が示されている。ここで項Ｑは、図示の線図においては気質量流量を表している。部品公差および異なる応答時間特性に起因して生じるエラーは、パーセンテージで表示される。まず、僅かな空気質量流量Ｑのもとでは正のエラーが生じる。なぜなら専ら第１の温度センサ素子１８が冷却され、第２の温度センサ素子１９は、僅かな空気質量流量Ｑによって僅かな冷却しかされないからである。それにより、不釣り合いに強く加熱素子２０によって加熱される。空気質量流量Ｑの増加のもとではエラーは益々修正され、その際例えば今説明したエラーの相対的単位の値が１００となる空気質量流量Ｑのもとで、完全に修正されている。ただしそこからは、第２の温度センサ素子１９において、より高い空気質量流量Ｑが優勢となり始め、それによって第２の温度センサ素子１９は不釣り合いに強く冷却される。それに続いて直ぐに負のエラーが生じ始め、この負のエラーは空気質量流Ｑのほぼ４００の相対的単位の値の近くまで形成される。その後、空気質量流量計の中で部品公差に起因するエラーと、異なる応答時間特性に起因するエラーとが重なり合い、それによって空気質量流量計にとって最適なエラー解消領域への近似が出現する。
【００２４】
図６Ｂには、センサ素子１の変換された信号が、実際の空気質量流量Ｑに依存して示されている。破線１０ａは、非線形のセンサ特性曲線９をその単純な線形化によって示している。一方、符号１０の付された特性曲線は、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０を表し、この修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０は、非線形のセンサ特性曲線９から、部品公差および異なる応答時間特性を考慮して生成されたものである。第１の領域においては、図６Ａからの正のエラーに相応して修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０が記録されている。この場合質量流量の相対的単位の値が約１００のところで、センサ素子１のエラー解消領域が達成されている。そこでは、修正された少なくとも部分的に非線形の信号特性曲線１０が十分に線形の信号特性曲線に相応し、その後は直ぐに負のエラーの部分が続き、この負のエラーも、修正された非線形の信号特性曲線１０に、線形の信号特性１０ａからの過度に大きな偏差をもたらす。
【００２５】
図７には、空気質量流量計６のセンサ素子１が示されている。このセンサ素子１は、基板１７を含み、この基板１７上には第１の温度センサ素子１８と第２の温度センサ素子１９とが配置されている。第１の温度センサ素子１８と第２の温度センサ素子１９との間には、ヒータ２０が基板１７上に配置されている。空気質量流量Ｑの方向は矢印で示されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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