JPH04500269A - 流通空気量の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流通空気　の測定装置 従来の技術 本発明は、主請求項の上位概念に記載の流通空気量の測定装置に関する。

ＳＡＥ技術ベーパーシリーズ８８０５６０、】０５頁から１０９頁から既に、主 請求項の上位概念による流通空気量の測定装置が公知である。この装置では、ホ ットフィルム抵抗が絶縁基体の片倒に、またホットフィルム抵抗の温度を検出す るのに用いるセンサ膜抵抗が絶縁基体の他方の側でホットフィルム抵抗に対向す るように配置されている。その際この２つの抵抗は絶縁基体の平面に面状に被着 されている。しかし絶縁基体は安定性の理山がら所定の最小厚を下回ることはで きないから、この種の構成では、その間のある絶縁基体を介した前記２つの抵抗 間の熱結合が十分ではないこともある。一方では絶縁基体を通る熱伝導が十分に は迅速に行われず、他方ではホットフィルム抵抗に発生する損失熱の一部が絶縁 基体内で基体表面に対し平行に横方向で排熱され、その結果センサ膜抵抗による 温度検出が不正確で緩慢なものになる。

さらにＵＳ−ＰＳ４３８２２４７号明細書から、圧力測定ボックスが公知である 。この圧力測定ボックスはガラスセラミック製のバブルを有しており、これが絶 縁基体に厚膜技術で作製される。

発明の利点 請求項１の特徴を有する本発明の装！は冒頭に述べた公知の流通空気量測定装置 に対し、センサ膜抵抗およびホットフィルム抵抗が絶縁基体および場合によりそ の上に被着された別の素子と熱的に非常に減結合されており、センサ膜抵抗とホ ットフィルム抵抗との間の相互の熱結合が非常に改善されるという利点を有する 。それにより短時間の応答時間が達成される。請求項３により、絶縁基体と別の センサ膜抵抗との非常に良好な熱的減結合および、このセンサ膜抵抗と流通する 空気との非常に良好な熱結合が得られる。この流通する空気の温度をセンサ膜抵 抗により測定するものである。その他の利点は請求項２および４から８に記載さ れている。

図面 本発明を図面に基づき以下詳細に説明する。

図１は公知および本発明の空気量フローメータの電気回路図、図２は本発明の空 気量フローメータの一部回路図および厚膜技術で作製されたセンサ素子の一部正 面図、図３は線Ｉ　Ｉ　Ｉ−Ｉ　Ｉ　Ｉによる図２の断面図、図４は線Ｉ　Ｖ− Ｔ　Ｖによる図２の断面図、図５は自動車の吸気管に吸気される空気量を測定す るための本発明による空気量フローメータの模式図である。

発明の説明 図１に回路図として示された本発明による空気量フローメータはブリッジ回路を をする。このブリッジ回路は公知のようにホットフィルム抵抗ＲＨと共働する。

このホットフィルム抵抗は外部に配置されており、ブリッジ抵抗と熱的に結合し ている。ブリッジ回路とホットフィルム抵抗とはホットフィルム抵抗を流れる加 熱電流が流通する空気量の尺度となるように共働する自動車バッテリーの電圧Ｕ 　ｍ　Ａ　Ｔには抵抗Ｒ０とゼナーダイオードとからなる分圧器が接続されてい る。バッテリーのマイナス極およびゼナーダイオードのアノードは同時にアース に接続される１分圧器Ｒ０，Ｚの端子Ｔとアースとの間にはほぼ一定の電圧ＵＫ が形成される。電圧ＵＫには、ブリッジ回路の抵抗Ｒ２，ＲＴ。

Ｒ１からなる第１のブリッジ分岐路が接続される。第１のブリッジ分岐路には抵 抗Ｒ３とＲＳからなる第２のブリッジ分岐路が並列に接続される。抵抗Ｒ２とＲ Ｔとの間の接続点は演算増幅器ＯＰの反転入力側に、抵抗Ｒ３とＲ３の接続点は 非反転入力側に接続される。

演算増幅器の出力側は電力トランジスタＬＴのベースに接続されている。電力ト ランジスタＬＴのエミッタはバッテリーのプラス端子に接続されている。電力ト ランジスタＬＴのコレクタはホットフィルム抵抗ＲＨを介してアースに接続され ている。ホットフィルム抵抗ＲＨはセンサ膜抵抗Ｒ３と熱的に結合している。セ ンサ膜抵抗はブリッジ回路の構成部材である。電力トランジスタＬＴのコレクタ はさらに抵抗Ｒ４を介して空気量フローメータの出力端子Ａと接続されている。

端子Ａとアースとの間で取り出される空気量フローメータの出力電工ＵＡは流通 する空気の測定すべき量のＰ！麿である８ 図１の回路装置の作用は次のとおりである。

定常状態では、抵抗ブリッジＲ１，ＲＴ、Ｒ２，Ｒ３、Ｒ３は、演算増幅器ＯＰ に非常に小さな差電圧ＵＤしか印加されないように調整されている。この差電圧 は演算増幅器ＯＰを介して電力トランジスタエ、Ｔを制御し、電力トランジスタ はホットフィルム抵抗ＲＨに対する電流を静止状態で制限する。ホラＩ・フィル ム抵抗ＲＨおよびセンサ膜抵抗Ｒ８は各動作状態（任意の流通量）で近似的に同 じ温度を有し、従い所定の抵抗値を有する。

流通する空気の流通量が変化する際、ホットフィルム抵抗およびセンサ膜抵抗に 対する冷却関係が変化する１例えば空気量が上昇すると、２つの抵抗ＲＨとＲ８ はより強く冷却される。それにより抵抗Ｒ５は比較的に高い抵抗値を有するよう になり、ブリッジは離調する。それにより高まった差電圧ＵＤは演算増幅器ＯＰ および電力トランジスタＬＴを介して比較的に高い電流をホットフィルム抵抗Ｒ Ｈに流す。ホットフィルム抵抗は２つの抵抗ＲＨとＲ３が再び出発温度に達する まで加熱され、ブリッジは再びほぼ平衡状態となる。

図２に示された本発明の空気量フローメータの実施例では、図１の抵抗Ｒ１，Ｒ Ｈ，Ｒ３，ＲＴがセラミック基体１０（図３）に厚膜技術で集積化されており、 基体１０と共に流通する空気に曝されるセシサ素子を形成する。

抵抗Ｒ１は通常の厚膜技術で面状にセラミック基体１０に被着されている。

これに対し、同様にＷ−膜技術で作製された抵抗ＲＨとＲＳは熱の良伝導体であ るが、しかし電気的に相互に絶縁されて厚膜バブル１１に収容されている。厚膜 バブルはセラミック基体１０上で、この上に配置された台１７（図３）の上部で アーチ状の構造となっており、これは斜線で示されている。

流通する空気量の温度を検出するために用いる別のセンサ膜抵抗ＲＴは、２つの 抵抗ＲＨとＲ８と同様に別の厚膜バブル１２に収容されているにれは図２に同様 に斜線で示されている。

図３は、図２の線ｉ　Ｉ　Ｉ　−Ｉ　Ｉ　Ｔの横断面を示す。

図３かられかるように、厚膜バブル１１の中では２つの膜抵抗ＲＨとＲ３がガラ ス製の中間層１３により相互に分離されている。中間層１３は２つの膜抵抗ＲＨ とＲ５を電気的に相互に絶縁する。しかし他方では良く熱を伝導するように構成 されており、そのため抵抗ＲＨで発生した損失熱は容品にセンサ膜抵抗Ｒ３に入 す込むことができる。

バブル１１のダイヤフラム１４は厚膜技術で作製され、ガラスの包含により補強 されている。ダイヤフラム１４にはホットフィルム抵抗ＲＨ，中間層１３および センサ膜抵抗Ｒ３からなる層構造体が配置されている。その際、センサ膜抵抗Ｒ ３はダイヤフラム１４とホットフィルム抵抗ＲＨの間にある。ホットフィルム抵 抗ＲＨの上には保護膜１５が被着されている。センサ層抵抗Ｒ３とダイヤフラム １４との間にはガラス製の中間層１６が配置されている。

図３に示されている装置構成とは別に、２つの膜抵抗ＲＨとＲ３の位置を逆にす ることもできる。すなわち、ホットフィルム抵抗ＲＨがダイヤフラム１４とセン サ膜抵抗Ｒ３との間に配置される。

図４は（！１１２の線Ｉ　Ｖ−Ｉ　Ｖによる横断面を示す。図４からバブル１２ の別の構成がわかる。このバブルには別のセンサ膜抵抗ＲＴが収容されており、 このセンサ膜抵抗はバブル１１のセンサ膜抵抗にほぼ相応する。

バブル１２の台１７０はバブル１１の台１７に相応し、ダイヤフラム１４０はダ イヤフラム１４に、保護膜１５０は保護Ｉ！１１１５に、中間層１６０は中間層 １６に相応する。バブル１２の保護膜１５０に対しては熱良伝導体材料が使用さ れる。

以下、図３に示した２つの膜抵抗ＲＨとＲ３を収容する厚膜バブル１１に関連し て製造工程を説明する。

別のセンサ膜抵抗ＲＴを収容する別の厚膜バブル１２の製造も相応して行われる 。

工程は、バブル１１を被着すべき個所のセラミック基体上に厚膜ペーストからな る台１７をプリントし、引き続き乾燥させ、空気中で燃焼させることから始まる 。続いて台１７に、図３には図示しな＆ＮＮ炭素ベーストの膜をプリントし、引 き続きこれを乾燥させ、窒素中で燃焼させる。窒素中での炭素ペーストの燃焼の 際に、実質的に揮発性の構成元素のみがなくなり、炭素は含まれたまま残る６次 に炭素層およびこれを取り巻く縁領域に、セラミック厚膜ペーストからなる層を プリントし、この構造体を窒素中で、次に空気中で燃焼する。構造体の空気中で の燃焼の際に、炭素層は完全に燃え尽き、炭素層に被着された層はアーチ状に湾 曲してダイヤフラムとなる８この状態ではダイヤフラムはまだ多孔性で薄すぎる ので、ダイヤフラムは引き続きガラスの包含により補強され、肉厚とされる。こ のようにして図３に示したダイヤフラム１４が生じる次いで、ダイヤフラム１４ にガラス層１６がプリントされる。このガラス層は、その上に被着され、膜抵抗 Ｒ３とＲＨを含む層構造体に対する土台として用ｔ）、この層構造体の付着性お よび均一性を改善する。し力１しダイヤフラム１４に対する材料を適切に選択す れば、ガラス層１６は省略できる。

セシサ膜抵抗Ｒ３の製造のためにプラチナ含有べ一合を、他方では２つの層ＲＨ とＲ３との間の電気的絶縁を保証する。ホットフィルム抵抗ＲＨをプリントすを 使用することもできる。

図５は本発明による空気量フローメータの実施例をの吸気管に吸い込まれる空気 量を測定する。吸気管は踏部材は吸気管１９内に組み込まれたケーシング２１例 えば液体においても使用可能である。

ける温度測定にも使用できる。この場合、共通の基体１０上の膜抵抗ＲＨ，Ｒ８ ，Ｒ１との集積化は省略される。

ＦＩＧ、　１ ＦＩｏ、５ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．流通空気量、例えば自動車の吸気管（１９）に吸い込まれる空気量の測定装 置であって、流通空気に曝され、厚膜技術で構成されたセンサ素子（２０）を有 し、該センサ素子は絶縁基体（１０）に配置され、電流の流れるホットフィルム 抵抗（ＲＨ）と、同様に絶縁基体（１０）に配置され、ホットフィルム抵抗（Ｒ Ｈ）の温度を検出するのに用いるセンサ膜抵抗（ＲＳ）を有し、該センサ膜抵抗 はブリッジ回路の構成素子である空気量測定装置において、 ホットフィルム抵抗（ＲＨ）とセンサ膜抵抗（ＲＳ）とが、熱の良伝導体である が電気的絶縁性である中間層（１３）によって、相互に分離されており、かつセ ラミック材料，例えばガラスセラミックからなるバブル（１１）に収容されてお り、該バブルは絶縁基体（１０）上にアーチ状に構成されていることを特徴とす る空気量測定装置。（図３）
2. ２．中間層（１３）はガラスからなる請求項１記載の装置。（図３）
3. ３．流通する空気の温度を測定するのに用いる別のセンサ膜抵抗（ＲＴ）を有す る請求項１または２に記載された装置であって、該別のセンサ膜抵抗（ＲＴ）は 前記空気と熱的に結合しており、同様にブリッジ回路の構成素子である装置にお いて、 別のセンサ膜抵抗（ＲＴ）は、セラミック材料、例えばガラスセラミックからな る別のバブル（１２）に収容されており、該バブルも同様に絶縁基体（１０）上 にアーチ状に構成されていることを特徴とする空気量測定装置。（図４）
4. ４．バブル（１１）ないし別のバブル（１２）は、厚膜技術で作製され、ガラス の包含により補強されたダイヤフラム（１４）ないし別のダイヤフラム（１４０ ）を有し、該ダイヤフラム上にホットフィルム抵抗（ＲＴ）、中間層（１３）お よびセンサ膜抵抗（ＲＳ）からなる層構造体ないし別のセンサ膜抵抗（ＲＴ）が 配置されている請求項１および２または３記載の装置。 （図３ないし図４）
5. ５．ホットフィルム抵抗（ＲＨ）の温度を検出するのに用いるセンサ膜抵抗（Ｒ Ｓ）は、所属のダイヤフラム（１４）とホットフィルム抵抗（ＲＨ）との間に配 置されている請求項４記載の装置。
6. ６．ホットフィルム抵抗（ＲＨ）は、所属のダイヤフラム（１４）とホットフィ ルム抵抗（ＲＨ）の温度を検出するのに用いるセンサ膜抵抗（ＲＳ）との間に配 置されている請求項４記載の装置。
7. ７．ホットフィルム抵抗（ＲＨ），中間層（１３）およびセンサ膜抵抗（ＲＳ） からなる層構造体ないし別のセンサ膜抵抗（ＲＴ）は保護膜（１５ないし１５０ ）により覆われている請求項３から６までのいずれか１項記載の装置。（図３な いし図４）
8. ８．ホットフィルム抵抗（ＲＨ），中間層（１３）およびセンサ膜抵抗（ＲＳ） とからなる層構造体とダイヤフラム（１４）との間、ないし別のダイヤフラム（ １４０）と別のセンサ膜抵抗（ＲＴ）との間に、有利にはガラス製の中間層（１ ６ないし１６０）が配置されている請求項３から７までのいずれか１項記載の装 置。（図３ないし図４）