CN101156050B - 被加热的热膜空气质量测量计 - Google Patents
被加热的热膜空气质量测量计 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101156050B CN101156050B CN200680011814.9A CN200680011814A CN101156050B CN 101156050 B CN101156050 B CN 101156050B CN 200680011814 A CN200680011814 A CN 200680011814A CN 101156050 B CN101156050 B CN 101156050B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sensor
- hot
- chip
- film air
- heating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 87
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 3
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 25
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
- F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/69—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element of resistive type
- G01F1/692—Thin-film arrangements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
- G01F1/698—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters
- G01F1/6983—Feedback or rebalancing circuits, e.g. self heated constant temperature flowmeters adapted for burning-off deposits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
- Y10T29/49124—On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
- Y10T29/4913—Assembling to base an electrical component, e.g., capacitor, etc.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
尤其对于内燃机的控制，在许多情况下要求确定空气质量流量。因此提出一种热膜空气质量测量计(110)，它尤其可用于测量内燃机吸气侧中的空气质量流量。该热膜空气质量测量计(110)具有带传感器框(138)和传感器膜片(124)的传感器芯片(122)，该传感器膜片具有至少一个加热元件(126)和至少两个温度传感器(128)。该热膜空气质量测量计(110)还具有用于保持传感器芯片(122)的芯片架(118)和至少一个附加加热元件(150)。借助置入芯片架(118)中的所述至少一个附加加热元件可加热该传感器芯片(122)。本发明热膜空气质量测量计(110)与传统装置相比具有对污染、尤其是油膜污染的较低敏感性。
Description
本发明涉及一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流量。本发明尤其涉及一种具有至少一个用于加热传感器芯片的附加加热元件的热膜空气质量测量计。此外本发明涉及一种用于借助本发明热膜空气质量测量计测量内燃机吸气侧中的空气质量的方法以及一种用于制造热膜空气质量测量计的方法。
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 196 01 791 A1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 101 11 840 C2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 101 11 840 C2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DE101 11 840 C2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 101 11 840 C2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 101 11 840 C2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就具有这样的缺点：就在内燃机关闭后热膜空气质量测量计严重被油污染。
发明优点
因此，根据本发明提出一种热膜空气质量测量计，它可避免由现有技术中已知的热膜空气质量测量计的缺点。此外提出一种用于测量内燃机中吸气侧中的空气质量的方法，它尤其可借助本发明热膜空气质量测量计实施。最后，提出一种用于制造热膜空气质量测量计、尤其是本发明热膜空气质量测量计的方法。
本发明的核心构思在于，使用一种传感器芯片和附加加热元件。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，该传感器芯例如可按照如DE196 01 791 A1中所描述的现有技术来构造。该传感器芯片置入一个用于该传感器芯片的保持和触点接触的芯片架中。该芯片架尤其可具有传感器凸块，例如一个具有塑料构件并直接伸入内燃机吸气侧中或内燃机吸气侧旁路中的传感器凸块。该传感器凸块例如可作为塑料构件成型到传感器壳体上，例如用钢板制成的传感器壳体。所述至少一个附加加热元件在此这样置入芯片架中、例如传感器凸块中，使得借助所述至少一个附加加热元件可加热传感器芯片。该加热尤其应能这样进行，即传感器芯片通过所述至少一个附加加热元件被完全和均匀地加热。
在本发明的一个方案中，芯片架具有凹槽，其中，传感器芯片这样置入该凹槽中，以致传感器芯片与芯片架基本齐平地终止。以此方式可避免表面上成阶梯，该阶梯会导致涡流并导致污物的附加沉积。所述至少一个附加加热元件可作为单独的元件嵌入芯片架中，例如嵌入芯片架的与芯片侧相反的背面中。替换地或附加地，所述至少一个附加加热元件也可直接是芯片架的组成部分。例如可在芯片架上直接施加至少一个电阻带，例如在上述用于容纳传感器芯片的凹槽中。如果如上所述芯片架具有塑料构件，则热电阻可通过所述至少一个电阻带、例如作为MID构件(Molded Interconnect Device，压力注塑电路载体)实现。在此可使用由MID技术领域中已知的各种不同方法，例如多组份压力注塑，其中芯片架由至少一种可金属化的塑料组份和至少一种不可金属化的塑料组份组成。也可使用热压方法，其中电阻带借助热压模和金属热压箔被压到塑料表面上。此外还可使用激光结构化方法，例如所谓激光直接结构化方法(LDS)。在此，塑料表面选择性地借助激光被活化，使得在后面的金属化步骤中例如仅这些被活化的表面区域被金属化。所述的这些方法也可部分地组合。 其它方法特征以及其它MID方法是专业人员已知的。例如可以首先将传感器架成型到传感器壳体上，例如借助相应的压力注塑方法。接着按照上述方法将至少一个附加的热电阻金属化到传感器架上，例如借助所述MID方法之一。接着将传感器芯片施加到所述至少一个附加的热电阻上，在此可涉及所述类型的传感器芯片。最后将至少一个用于控制热膜空气质量测量计和附加加热元件的电路载体施加到传感器壳体上，其中所述至少一个电路载体的至少一个电触头与所述至少一个附加的热电阻的至少一个电触头连接。
该热膜空气质量测量计的本发明解决方案的优点是，整个传感器芯片可被加热。由此有利地在传感器芯片与芯片架之间的过渡部上才出现被加热区与冷区之间的过渡。因此，由于所谓的马朗戈尼效应，小油滴被从传感器芯片排挤并被导出到周围的芯片架上。在此也可使用具有专门适配的温度曲线的加热元件，以保证最佳的排挤过程和均匀地将油滴输送至传感器芯片的边缘上。
此外通过加热整个传感器芯片，被加热表面与周围流动介质中冷表面之间过渡部上的所谓热梯度涡流被从传感器芯片的表面向传感器芯片的边缘排挤。由于尤其通过旁路中扩散的油蒸汽或油雾引起的油污染主要在热梯度涡流区域中出现，通过热膜空气质量测量计的本发明方案将热梯度涡流区并从而将最大污染区从芯片表面向芯片架排挤。由此也减小了传感器芯片表面的污染。传感器膜片几乎不再并小油滴碰到并由此保持清洁，由此很大程度避免了传感器漂移。
本发明热膜空气质量测量计可如下运行：所述至少一个附加加热元件在热膜空气质量测量计运行期间对传感器芯片基本连续地加热。也可想到该加热与内燃机的不同运行状态相适配，其中例如在预计油污染较强的运行状态中对传感器芯片进行较强的加热。替换地或附加地，也可使通过所述至少一个附加加热元件的附加加热在内燃机关闭后继续运行用于预定的后加热周期。尤其可这样确定后加热周期的尺度，使得在曲轴箱体排气时出现的上述油蒸汽或油雾扩散终止。优选使用长度为10秒至5分钟的后加热周期，尤其优选约1分钟。后加热周期尤其可优选这样构造，使得传感器芯片的传感器膜片上的所述至少一个加热元件在此时间期间关闭，而所述至少一个附加加热元件在运行中。所述至少一个附加加热元件有利地在内燃机运行期间不被加热，随着内燃机的关闭或在内燃机关闭以后才保留被加热并且然后为了所谓后加热周期被加热。也可想到所述至少一个附加加热元件在后加热周期期间时间上分级或温度变化。
附图
下面借助附图来详细解释本发明。附图示出：
图1 热膜空气质量测量计的俯视图，具有一个传感器壳体、一个传感器架，带有一个传感器芯片及一个旁路通道；
图1A 图1所示实施例中使用的芯片的细节图，具有置入的传感器芯片；
图2 传统传感器芯片上方流动介质的流动走向的示意图；
图3 本发明传感器芯片上方的流动介质的流动走向；
图4 传感器架的一个实施例的一个剖视图，具有一个传感器芯片和一个单独的、在背面嵌入传感器架中的附加加热元件；
图5A 热膜空气质量测量计的一个从上面看的立体部分视图，具有以MID构件成型出的传感器架；
图5B 按照图5A的装置从下面看的立体图，附加具有一个电路载体；
图5C 按照图5A和5B的装置从上面看的立体图，具有安置上的电路载体和置入的传感器芯片；
图6 用于加热附加加热元件的电路的电路框图；和
图7 用于在内燃机关闭后的附加加热元件后加热的电路的电路图。
图1中以从上方看的视图表示热膜空气质量测量计110。该热膜空气质量测量计110具有一个壳体112，它例如可构造为压铸件。该壳体112具有一个电子区域114及一个通道区域116。该电子区域114主要具有用于容纳传感器壳体的开口，但该传感器壳体在图1中为简化起见没有示出。在传感器壳体上成型有作为传感器凸块118成形出的芯片架118，它伸入到一个进入壳体112的通道区域116中的旁路通道120内。整个热膜空气质量测量计110被这样装入内燃机的吸气侧中，以致空气可由吸气侧通过旁路通道120流到芯片架118。
在芯片架118中嵌入传感器芯片122，该传感器芯片具有一膜片124形式的有效区域。传感器芯片122例如按照上述的由现有技术公知的装置构成并且在膜片124上具有至少一个加热元件126和至少两个温度传感器128(见图1A中的芯片架118的细节图)。图1及图1A所示类型的热膜空气质量测量计110的运行方式由现有技术中已知。
但如上所述，传统的热膜空气质量测量计110按照图1所示结构具有污染问题。这些污染问题还与热梯度涡流的形成相关。这要借助图2及图3来说明。这两个图表示芯片架118的剖面图。芯片架118具有一个凹陷部130，它开设在芯片架118的面对流动介质132的表面134中。在此，传感器芯片122这样嵌入到凹陷部130中，以致传感器表面136基本与芯片架118的表面134齐平地终止。传感器芯片122具有传感器框138，该传感器框例如可构成为硅构件。传感器膜片124绷紧在该传感器框138上。传感器框138具有一个孔口140，传感器膜片124在该孔口中基本上构成为悬臂式的薄膜。在孔口140的该区域中在传感器表面136上构成传感器芯片122的有效区域142，其中在该有效区域142内部在传感器表面136上安置有加热元件126及温度传感器128(它们在图2及3中未示出)。
热膜空气质量测量计110通常如下运行：加热元件126被加热到约200℃的温度。因此在运行中在传感器芯片122的有效区域142中具有该数量级的温度。传感器框在运行中通常具有约20℃的温度，由此在有效区域142与传感器框138之间的边界上形成强烈的温度梯度。与此相应地，在该过渡区域中在流动介质132中形成热梯度涡流146。因此在该热梯度涡流146的区域中在传感器表面136上构成油沉积区域144，在该区域中从流动介质132中优选沉积小油滴或油雾。
在图2中所示的与现有技术相应的实施例中传感器芯片122不被附加地加热。与此不同，在图3中示出一个本发明实施例，其中传感器芯片122通过在图3中象征性表示的加热区148在芯片架118中被加热。下面详细描述通过集成的或内置的附加加热元件构成的加热区148。根据本发明，在按照图3的方案中加热区148这样构造，使得它基本一直延伸到芯片架118中的凹槽130的边缘，以致借助该加热区148可将传感器芯片122基本均匀地加热。在此在试验中证实传感器芯片122加热到40至180℃的温度，优选60至100℃并且特别优选约80℃。如图3中所示，对传感器芯片122的该加热使得传感器芯片122的有效区域142被加热到约260℃至280℃的温度，而传感器框138具有约80℃的温度。由此热梯度涡流146被从有效面142向传感器芯片的边缘排挤。相反，如果如在优选方案中在内燃机关闭后所进行的那样，加热元件126被完全关断，则传感器芯片借助加热区148被均匀加热到约80℃。由此油沉积区域144也离开有效面142向传感器芯片122的边缘并向传感器芯片122与芯片架118之间的过渡区域移动。如上所述，传感器芯片122通过加热区148的该加热可在内燃机运行期间进行和/或在内燃机关闭后进行，它们通过旁路通道120向传感器芯片122扩散，作为小油滴沉积在传感器芯片122的有效面142上。
在图4，5A，5B和5C中示出不同的实施例，它们实现了通过附加加热元件加热传感器芯片122的本发明构思。在图4中又示出一个热膜空气质量测量计110的芯片架118的一个剖面，与图2和3中的描述类似。在图4的实施例中在芯片架118中嵌入一个单独的附加加热元件150。该附加加热元件150在图4的实施例中构造为单独的构件，它嵌入开设在背面152上的开口154中。在图4的实施例中附加加热元件150在其横向尺寸方面被这样确定尺寸，使得附加加热元件150不是完全延伸到凹槽130的边缘。但附加加热元件150的尺寸这样确定，以致借助该附加加热元件150可均匀地加热基本整个传感器芯片122。
附加加热元件150例如可构造为市场上可得到的热电阻。该热电阻可被通电流并从而对传感器芯片122输出热。与传感器芯片的热连接可以或者通过辐射(其中不需要与传感器芯片122物理接触)实现，或者通过直接的传热连接(导热)实现，例如通过附加加热元件150与传感器芯片122之间的导热膏的支持。
在可与图4的方案相替换的、按照图5A至5C的优选实施例中附加加热元件150不是如在图4的实施例中那样实施为单独的构件，而是芯片架118的集成构件。在此附加加热元件150以热电阻156的形式构成，它作为金属电阻带施加到芯片架118上。在此如上所述优选使用MID方法，例如激光结构化。例如热电阻156可构造为芯片架118上的铜带、镍带或金带，以及构造为所所述金属和/或其它金属的复合物的带，优选以多层结构复合。如在图5A中可看到的，这些热电阻156主要安置在芯片架118中的凹槽130的区域中。芯片架118在该实施例中通过压力注塑方法成型到传感器壳体158上，该传感器壳体例如作为板弯曲件成型出。在此从凹槽130的区域向热电阻156引出馈电线，引到两个触头部位162。在图5A的描述中传感器芯片122没有被置入凹槽130中，以致在该立体图中可看到热电阻156。
图5B示出壳体158连同成型上的芯片架118从下面看的立体视图，在该图的描述中示出，如何将电路载体164安置到传感器壳体158上。电路载体164可以例如构造为陶瓷电路板并且承载为控制热膜空气质量测量计110所需的主要元件。电路载体164可以是混合式电路载体或印制电路板。所述元件在图5B和5C中未示出。典型地，电路载体164以装备好的状态安装到传感器壳体158上。电路载体164在其下侧面具有两个触头部位166，它们借助两个通透接触装置168与两个安置在电路载体164上侧面上的、作为热电阻156的馈电线的印制导线170连接。如在图5B和图5C中所示，电路载体164这样安装到传感器壳体158上，使得电路载体164的触头部位166与芯片架168上的触头部位162重合。触头部位162和166之间的电接触例如可通过导电胶建立。以此方式可使热电阻156的馈电线160通过电路载体164上的馈电线170通电流并从而加热热电阻156。图5C示出从上面看的立体图，在该图中示出，如何将传感器芯片122最终置入芯片架118的凹槽130中。传感器芯片122上所需的电触头与电路载体164上的相应接头的触点接触例如可借助线键合实现。附加地或替换地，一个或多个元件，尤其是用于控制热电阻156的元件，也可以完全地或部分地构造为ASIC元件(application specific integrated circuit，专用集成电路)。
最后在图6和7示出一个电路实施例，借助它可控制带有附加加热元件150的热膜空气质量测量计110，其中，附加加热元件150可以相应地接通和关断。在此如上所述附加加热元件150也可在内燃机关闭后的后加热周期中继续运行。在此图6示出一个简单的电路框图，它表示出传感器芯片122如何与安置在电路载体164上的芯片控制模块172连接。同时示出可如何借助174来控制或转换附加加热元件150，该转换模块基本在引向芯片控制模块172的两个馈电线176中(例如Ubat und GND)被转换。
在图7中示出图6所示电路的一种实施方式的详细电路图。除在图6中示出的模块172和174外，图7所示装置还具有带有微控制器180的发动机控制器178的元件。例如在此可使用EDC16或EDC17。替换地或附加地，图7中所示电路可以完全地或部分地构造为ASIC。
安置在电路载体164上的芯片控制模块172例如可以类似于例如在DE 100 65 038 A1中公开的用于热膜空气质量测量计110的控制电路来构造。附加地在图7的实施例中转换模块174安置在电路载体164上。该转换模块174主要具有晶体管TzI和热电阻Rz，其中热电阻Rz象征附加加热元件150的热电阻156，该附加加热元件实际上不安置在电路载体164上。电阻Rq是转换模块174的可选组成部分。
在发动机控制器178中与传统发动机控制器相比附加置入开关装置182。该开关装置182主要具有可通过微控制器180开关的开关Sz以及一个第二晶体管Tz2。对于晶体管TzI和Tz2例如可使用BC846B型的200mA晶体管，它成本特别有利。
图7所示电路可如下利用，以便当同时关闭热膜空气质量测量计110的其余功能时接通附加加热元件150。在正常运行中开关Sz通过微控制器控制导线184保持闭合。由此晶体管Tz2截止，从而晶体管TzI也截止，使得没有加热电流可从接头Ubat向地流过热电阻Rz。为了例如在关闭内燃机时关断热膜空气质量测量计110，通过微控制器180将开关Sz打开。由此将芯片控制模块172关断。同时在这样打开开关Sz时通过微控制器控制导线184也转换晶体管Tz2，使得电流可流过热电阻Rz并且附加加热元件150被加热。
参考标记
110热膜空气质量测量计 148加热区
112壳体 150附加加热元件
114电子区域 152芯片架的背面
116通道区域 154开口
118芯片架 156热电阻
120旁路通道 158传感器壳体
122传感器芯片 160馈电线
124膜片 162触头部位
126加热元件 164电路载体
128温度传感器 166触头部位
130凹槽 168通透接触装置
132流动介质 170馈电线
134面对流动介质的表面 172芯片控制模块
136传感器表面 174转换模块
138传感器框 176馈电线
140孔口 178发动机控制器
142有效区域 180微控制器
144油沉积区域 182开关装置
146热梯度涡流 184微控制器控制导线
Claims (17)
1.热膜空气质量测量计(110)，具有：
a)具有传感器框(138)和传感器膜片(124)的传感器芯片(122)，该传感器膜片具有至少一个加热元件(126)和至少两个温度传感器(128)；
b)用于保持传感器芯片(122)的芯片架(118)；和
c)至少一个附加加热元件(150)，其中，所述至少一个附加加热元件(150)这样置入芯片架(118)中，使得借助所述至少一个附加加热元件(150)可加热该传感器芯片(122)。
2.根据权利要求1的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，芯片架(118)具有一凹槽(130)，其中，传感器芯片(122)这样置入该凹槽(130)中，使得传感器芯片(122)与芯片架(118)基本齐平地终止。
3.根据权利要求1或2的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，所述至少一个附加加热元件(150)具有至少一个施加到芯片架(118)上的热电阻(156)。
4.根据权利要求3的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，芯片架(118)构造为压力注塑的印制电路板构件。
5.根据权利要求1或2的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，芯片架(118)具有至少一个正面(134)和一个背面(152)，其中传感器芯片(122)嵌入芯片架(118)的正面(134)中并且所述至少一个附加加热元件(150)具有至少一个嵌入芯片架(118)背面(152)中的附加加热元件(150)。
6.根据权利要求1或2的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，借助所述至少一个附加加热元件(150)可基本均匀地加热传感器芯片(122)。
7.根据权利要求1的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，所述热膜空气质量测量计(110)用于测量内燃机吸气侧中的空气质量流量。
8.根据权利要求3的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，所述至少一个热电阻(156)具有至少一个施加到芯片架(118)上的电阻带。
9.根据权利要求4的热膜空气质量测量计(110)，其特征在于，所述芯片架(118)构造为可激光结构化的塑料构件和/或构造为多组份压力注塑构件和/或构造为热压构件。
10.用于借助根据前述权利要求之一的热膜空气质量测量计(110)在内燃机吸气侧中测量空气质量的方法，其特征在于，在内燃机运行时基本连续地借助所述至少一个附加加热元件(150)对传感器芯片(122)加热。
11.根据权利要求10的方法，其特征在于，在关闭内燃机后所述至少一个附加加热元件(150)继续运行一预定的后加热周期。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，后加热周期具有10秒至5分钟的持续时间。
13.根据权利要求11或12的方法，其特征在于，所述至少一个附加加热元件(150)与内燃机关闭同时地或者在内燃机关闭之后被加热。
14.用于制造热膜空气质量测量计(110)的方法，其特征在于，具有以下步骤：
a)将芯片架(118)成型到传感器壳体(158)上；
b)将至少一个附加的热电阻(156)金属化到芯片架(118)上；
c)将具有传感器框(138)和传感器膜片(124)的传感器芯片(122)施加到所述至少一个附加的热电阻(156)上，该传感器膜片具有至少一个加热元件(126)和至少两个温度传感器(128)；并且，
d)将至少一个电路载体(164)施加到传感器壳体(158)上，其中将所述至少一个电路载体(164)的至少一个电触头(166)与所述至少一个附加的热电阻(156)的至少一个电触头(162)连接。
15.根据权利要求14的用于制造热膜空气质量测量计(110)的方法，其特征在于，所述热膜空气质量测量计(110)用于测量内燃机吸气侧中的空气质量流量。
16.根据权利要求14的用于制造热膜空气质量测量计(110)的方法，其特征在于，将所述芯片架(118)借助压力注塑方法成型到传感器壳体(158)上。
17.根据权利要求14的用于制造热膜空气质量测量计(110)的方法，其特征在于，将所述至少一个附加的热电阻(156)借助以下方法之一金属化到芯片架(118)上：激光结构化，热压，多组份压力注塑。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005016449.8 | 2005-04-11 | ||
| DE102005016449A DE102005016449A1 (de) | 2005-04-11 | 2005-04-11 | Beheizter Heißfilmluftmassenmesser |
| PCT/EP2006/060218 WO2006108734A1 (de) | 2005-04-11 | 2006-02-23 | BEHEIZTER HEIßFILMLUFTMASSENMESSER |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101156050A CN101156050A (zh) | 2008-04-02 |
| CN101156050B true CN101156050B (zh) | 2010-10-13 |
Family
ID=36282719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200680011814.9A Active CN101156050B (zh) | 2005-04-11 | 2006-02-23 | 被加热的热膜空气质量测量计 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7966877B2 (zh) |
| EP (1) | EP1872093B1 (zh) |
| CN (1) | CN101156050B (zh) |
| DE (1) | DE102005016449A1 (zh) |
| WO (1) | WO2006108734A1 (zh) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005016447A1 (de) * | 2005-04-11 | 2006-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb von Heißfilmluftmassenmessern |
| US20100089146A1 (en) * | 2007-02-28 | 2010-04-15 | Yamatake Corporation | Flow sensor |
| WO2008105144A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Yamatake Corporation | センサ、センサの温度制御方法及び異常回復方法 |
| DE102007019282A1 (de) * | 2007-04-24 | 2008-11-06 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Messung strömender Medien |
| DE102007024865A1 (de) | 2007-05-29 | 2008-12-04 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines fluiden Mediums |
| DE102008036837A1 (de) * | 2008-08-07 | 2010-02-18 | Epcos Ag | Sensorvorrichtung und Verfahren zur Herstellung |
| DE102008042166A1 (de) * | 2008-09-17 | 2010-03-18 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung eines Parameters eines fluiden Mediums |
| DE102010028267A1 (de) * | 2010-04-27 | 2011-10-27 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Erfassung einer Eigenschaft eines strömenden fluiden Mediums |
| DE102010020264A1 (de) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | Continental Automotive Gmbh | Luftmassenmesser |
| JP5256264B2 (ja) * | 2010-09-03 | 2013-08-07 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式空気流量センサ |
| WO2012049742A1 (ja) * | 2010-10-13 | 2012-04-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量センサおよびその製造方法並びに流量センサモジュールおよびその製造方法 |
| DE102011089898A1 (de) | 2011-12-23 | 2013-06-27 | Continental Automotive Gmbh | Verfahren zum Betreiben eines Luftmassensensors |
| DE102012200121A1 (de) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Strömungseigenschaft eines fluiden Mediums |
| US9772208B2 (en) | 2012-01-18 | 2017-09-26 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Thermal type flowmeter with particle guide member |
| JP5932508B2 (ja) * | 2012-06-15 | 2016-06-08 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計およびその製造方法 |
| JP5645880B2 (ja) * | 2012-06-15 | 2014-12-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計 |
| DE102013215522A1 (de) * | 2013-08-07 | 2015-02-12 | Robert Bosch Gmbh | Sensorvorrichtung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums |
| DE102013220908B4 (de) | 2013-10-15 | 2015-09-24 | Continental Automotive Gmbh | Sensorelement |
| DE102014202853A1 (de) * | 2014-02-17 | 2015-08-20 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums |
| JP6438707B2 (ja) * | 2014-08-22 | 2018-12-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計 |
| CN105806433B (zh) * | 2014-12-29 | 2019-04-30 | 深圳万讯自控股份有限公司 | 一种气体介质流量测量中探头除液除冰的方法及装置 |
| JP6453790B2 (ja) * | 2016-02-24 | 2019-01-16 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 物理量検出装置 |
| DE112018003394B4 (de) * | 2017-09-29 | 2024-09-05 | Hitachi Astemo, Ltd. | Detektionsvorrichtung für physikalische Größen |
| DE102017218893A1 (de) * | 2017-10-23 | 2019-04-25 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Messkanal strömenden fluiden Mediums |
| JPWO2020110742A1 (ja) * | 2018-11-29 | 2021-09-27 | 日立Astemo株式会社 | 物理量測定装置 |
| CN114594277B (zh) * | 2022-03-23 | 2023-04-14 | 北京航空航天大学 | 一种基于旋转热膜设备的测试方法及其应用 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1459020A (zh) * | 2001-03-13 | 2003-11-26 | 罗伯特·博施有限公司 | 具有附设加热器的传感器芯片及避免传感器芯片污染的方法以及附设加热器在传感器芯片上的应用 |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2900210A1 (de) * | 1979-01-04 | 1980-07-17 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums |
| JPS5945944B2 (ja) * | 1980-03-27 | 1984-11-09 | 本田技研工業株式会社 | ガスレ−トセンサ |
| JPS60216047A (ja) * | 1984-04-11 | 1985-10-29 | Nippon Denso Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| DE3515206A1 (de) * | 1984-04-26 | 1985-10-31 | Nippon Soken, Inc., Nishio, Aichi | Direkt-beheizte gasstroemungs-messvorrichtung |
| JPS63177023A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Nippon Soken Inc | 流量センサ |
| DE4039599C2 (de) * | 1990-12-12 | 2002-01-24 | Bosch Gmbh Robert | Nachlaufverfahren und -Vorrichtungen für Steuergeräte von Brennkraftmaschinen |
| DE19601791A1 (de) | 1996-01-19 | 1997-07-24 | Bosch Gmbh Robert | Sensor mit einer Membran und Verfahren zur Herstellung eines Sensors mit einer Membran |
| DE19743409A1 (de) * | 1997-10-01 | 1999-04-08 | Bosch Gmbh Robert | Meßvorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums |
| DE10036290A1 (de) * | 2000-07-26 | 2002-02-07 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums |
| KR100511049B1 (ko) * | 2000-07-27 | 2005-08-31 | 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 | 열식 공기유량계 |
| DE10232072B4 (de) * | 2002-07-15 | 2005-03-24 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Reinigung eines von einem Gasstrom umströmten Messelementes |
| US7082825B2 (en) * | 2002-12-27 | 2006-08-01 | Yamatake Corporation | Smoking device including a flowmeter |
| JP4292026B2 (ja) * | 2003-05-30 | 2009-07-08 | 株式会社日立製作所 | 熱式流量センサ |
| DE102005016447A1 (de) * | 2005-04-11 | 2006-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betrieb von Heißfilmluftmassenmessern |
| JP5623015B2 (ja) * | 2005-10-24 | 2014-11-12 | ヘレーウス ゼンゾール テクノロジー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＨｅｒａｅｕｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＧｍｂＨ | 流量センサ素子および流量センサ素子の自浄作用 |
-
2005
- 2005-04-11 DE DE102005016449A patent/DE102005016449A1/de not_active Withdrawn
-
2006
- 2006-02-23 EP EP06724872A patent/EP1872093B1/de active Active
- 2006-02-23 US US11/887,718 patent/US7966877B2/en active Active
- 2006-02-23 CN CN200680011814.9A patent/CN101156050B/zh active Active
- 2006-02-23 WO PCT/EP2006/060218 patent/WO2006108734A1/de active Application Filing
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1459020A (zh) * | 2001-03-13 | 2003-11-26 | 罗伯特·博施有限公司 | 具有附设加热器的传感器芯片及避免传感器芯片污染的方法以及附设加热器在传感器芯片上的应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102005016449A1 (de) | 2006-10-12 |
| CN101156050A (zh) | 2008-04-02 |
| WO2006108734A1 (de) | 2006-10-19 |
| EP1872093A1 (de) | 2008-01-02 |
| EP1872093B1 (de) | 2012-12-19 |
| US20090211355A1 (en) | 2009-08-27 |
| US7966877B2 (en) | 2011-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101156050B (zh) | 被加热的热膜空气质量测量计 | |
| CN100580387C (zh) | 用于运行热膜空气质量测量计的方法 | |
| US8448508B2 (en) | Hot film air mass meter and method for its manufacture | |
| JP3583773B2 (ja) | 熱式空気流量計 | |
| US6845660B2 (en) | Sensor chip with additional heating element, method for preventing a sensor chip from being soiled, and use of an additional heating element on a sensor chip | |
| CN104395708B (zh) | 热式空气流量传感器 | |
| CN202757246U (zh) | 厚膜加热器 | |
| US20040055376A1 (en) | Fluid flow device having reduced fluid ingress | |
| JP6635886B2 (ja) | ガスセンサ | |
| US9952080B2 (en) | Flow sensor and manufacturing method for the same | |
| US9945706B2 (en) | Thermal-type air flow meter | |
| JP2008175780A (ja) | 熱式流量センサ | |
| WO2008000494A2 (de) | Schichtwiderstand im abgasrohr | |
| JP2564415B2 (ja) | 空気流量検出器 | |
| US20150108117A1 (en) | Heater | |
| DE102009053013A1 (de) | Steuereinheit mit integriertem Temperatursensor | |
| WO2007067607A3 (en) | Thermal isolation between heating and sensing for flow sensors | |
| CN106537058A (zh) | 用于电加热设备的控制装置以及用于制造这种控制装置的方法 | |
| WO2017056700A1 (ja) | 物理量検出装置 | |
| US6552441B1 (en) | Electronic control unit for a motor vehicle | |
| JP2003243105A (ja) | コンデンサ、レジスタ兼用機能コネクタ | |
| CN105683721A (zh) | 空气流量测量装置 | |
| JP6602744B2 (ja) | センサ装置及びその製造方法 | |
| JP2020038083A (ja) | エアフロセンサユニット | |
| RU2171970C2 (ru) | Устройство для измерения массового расхода потока текучей среды |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |