CN102077062A - 热式质量流量测量、特别测量供应给内燃机的空气质量的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于热式质量流量测量、特别是用于测量供应给内燃机的空气质量的装置，该装置包括：作为加热元件(RH)的、取决于温度的电热电阻；用于测量质量流量的温度的、作为温度传感器(RT)的、取决于温度的电阻；以及两个固定电阻(R2，R3)，其中加热元件(RH)、温度传感器(RT)和固定电阻(R2，R3)连接在惠斯通电桥中，另外的固定电阻(R1)与温度传感器(RT)串联，加热元件(RH)和温度传感器(RT)与流动介质保持热接触，调节温度传感器(RT)和固定电阻(R1)以匹配加热元件(RH)，并且固定电阻(R1)的温度系数小于温度传感器(RT)的温度系数。

Description

热式质量流量测量、特别测量供应给内燃机的空气质量的装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1所述的、用于热式质量流量测量、特别是用于测量供应给内燃机的空气质量的装置。
背景技术
在热式风速测定中传感器元件被电加热，其电阻取决于温度。通过由流动介质对传感元件的环流，在流动介质中开始取决于流动速度的热传递。通过测量电参数就可以推断出流速。
已知的是，为了测量质量流、特别是在变化的温度下的气体，使用热式风速计，在该风速计中，两个取决于温度的电阻，大多数以薄膜电阻或导线的形式，共同与两个不取决于温度的电阻连接在一个电桥上。一个电调节电路这样来影响电桥的工作电压，即取决于温度的电阻中的一个相对于未加热的取决于温度的电阻或介质温度被电加热到过热。
在已知的热薄膜气流计中，将未加热的取决于温度的电阻进行均衡(调整)，以匹配于已加热的取决于温度的电阻。不取决于温度的电阻具有固定值。如果只是调整温度传感器、也就是未加热的取决于温度的电阻，那么这导致了已加热的电阻的过热的扩散。
此外，温度传感器和加热元件、也就是已加热的电阻的温度系数不允许相互差别过大，以便满足测量电桥的所有均衡条件。加热元件的最大温度受限于所使用的材料。然而期望的是尽可能高的过热。必须相应于取决于热电阻和加热元件与温度传感器的温度系数的过热扩散来较低地选择平均的加热装置过热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有过热扩散较低的加热元件的、用于热质量流量测量、特别是用于测量供给内燃机的空气质量的装置。
该目的通过具有权利要求1所述特征的装置实现。优选的实施方案构成了从属权利要求。
根据本发明的用于热式质量流量测量、特别是用于测量供应给机动车的内燃机的空气质量的装置，具有：作为加热元件的、取决于温度的电热电阻，用于测量质量流量温度的、作为温度传感器的、取决于温度的电阻和两个固定电阻。加热元件、温度传感器和固定电阻相互连接在惠斯通电桥中。温度传感器与另外的固定电阻串联。加热元件和温度传感器与流动介质保持热接触。将温度传感器和固定电阻进行均衡(调整)(getrimmt)，以匹配于加热元件。与温度传感器串联的固定电阻的温度系数小于温度传感器的温度系数。
在设计惠斯通电桥时要考虑加热元件所允许的最大温度，这是因为在温度过高情况下会损坏加热元件的基底。加热元件将承受相对于流动介质温度的过热。由于加热元件的电阻是取决于温度的，损耗功率必定变化，因此能追踪加热元件的过热，所以在不同的环境温度中总是能测量准确的质量流。
加热元件的过热从加热元件扩散到加热元件。通过根据本发明调整温度传感器和与其串联的固定电阻，以匹配于加热元件，可减少过热扩散。较少的扩散允许选择更高的平均过热。
在温度传感器前接入的电阻具有比温度传感器更低的温度系数。该电阻抑制了温度传感器的电阻升高。
不必调整其余的固定电阻。
取决于温度的电阻可由铂、镍、钼或其他具有较高的电阻温度相关性的金属实现，其中这些涂层以传统的方式被涂敷在基体材料上。基体材料和金属层在此能相应地批量生产，其中可以将元件以已知的类型和方法调整成额定电阻。
在优选的实施方案中，温度传感器和与其串联的固定电阻共同制作在同一基底上，因此可成本低廉和简单地进行制造。在此情况下，温度传感器和与其串联的固定电阻可以集成地设计，因此也能将它们共同在一个均衡过程中，例如由激光微调器进行均衡(调整)，以匹配于加热元件。这样明显比在单独的过程中调整固定电阻以匹配于加热元件的方式更加费用低廉。
加热元件和温度传感器可共同制作在基底上。这样简化了制造并且保证了，它们的温度系数紧密地在一起。
温度传感器和加热元件优选地制作在玻璃基底上。玻璃基底具有高温度稳定性且制造费用低廉。
而温度传感器和加热元件也可制作在不同的基底上，这是因为根据本发明的装置允许它们的温度系数相互有较大的偏差。因此获得了在材料选择和制造时更高的灵活性。
在优选的实施方案中温度传感器和加热元件通过溅射在基底上的钼-曲折结构构成。因此实现了紧凑和费用低廉的构件。
温度传感器和加热元件可以具有相同或也可以具有不同的温度系数。相同的温度系数改善了测量精度。因为根据本发明的装置允许差别较大的温度系数，由此提高了在材料选择和制造时的灵活性。
优选的是，与温度传感器串联的固定电阻的温度系数明显低于温度传感器的温度系数。优选的是低5到20倍。与温度传感器串联的固定电阻的温度系数越小，它对温度传感器的控制作用就越好。
附图说明
借助于下面的附图详细说明根据本发明的装置的优选实施方案。
图1示出了根据本发明的装置的电路图。
图2以俯视图示出了根据本发明的具有在前连接的电阻的温度传感器。
图3以俯视图示出了根据本发明的加热元件。
图4示出了多个根据本发明的温度传感器和加热元件的布置方式。
具体实施方式
在图1中所示的桥式电路在测量供应给未示出的内燃机的空气质量时得以应用，并且该桥式电路具有被加热的取决于温度的电阻RH，其受到待测量的流动介质的冷却效果的影响。该电路还具有未加热的取决于温度的电阻，其作为用于测量流动介质的温度的温度传感器RT同样与流动介质热接触。电阻RH是加热元件，其保持在相对于环境温度的过热的情况下。加热元件所需的热功率可作为用于流经的空气质量的标准进行评估。固定电阻R3与加热元件RH串联，而温度传感器RT后接于两个独立的固定电阻R1和R2。运算放大器10得到作为输入信号的、在电阻R1和R2的连接点与电阻RH和R3的连接点之间的差动信号。在输出侧，放大器10与温度传感器RT和加热元件RH的连接位连接。接地11位于电阻R2和R3之间。因此该布局是电阻桥，其在加热元件上所获得的热功率是用于空气物料流量的标准。
在图2中可见的是在温度传感元件上两个可调的具有不同温度系数的电阻的组合。所示的由布置在基底1上的导电路径2形成的布局相应于由温度传感器RT和电阻R1构成的组合。在微调滑动器(Trimmschleifen)3上通过将微调位置4分开来调节电阻。
图3示出了由溅射在基底1上的钼-曲折结构构成的加热元件RH，该钼-曲折机构形成了导电路径2。
图4示出了根据本发明的温度传感器RT和加热元件RH的一种布置方式，其中在一列中每10个温度传感器RT和每10个加热器RH相互交替排列。

Claims (8)

1.一种用于热式质量流量测量、特别是用于测量供应给内燃机的空气质量的装置，包括：
-作为加热元件(RH)的、取决于温度的电热电阻，
-用于测量质量流量的温度的、作为温度传感器(RT)的、取决于温度的电阻，以及
-两个固定电阻(R2，R3)，其中
-所述加热元件(RH)、所述温度传感器(RT)和所述固定电阻(R2，R3)连接在惠斯通电桥中，
-另外的固定电阻(R1)与所述温度传感器(RT)串联，
-所述加热元件(RH)和所述温度传感器(RT)与流动介质保持热接触，
-所述温度传感器(RT)和所述另外的固定电阻(R1)共同制作在同一基底上，以及共同在一个均衡过程中均衡，以匹配于所述加热元件(RH)，并且
-所述另外的固定电阻(R1)的温度系数比所述温度传感器(RT)的温度系数小5到20倍。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加热元件(RH)和所述温度传感器(RT)共同制作在一个基底上。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述温度传感器(RT)和所述加热元件(RH)制作在玻璃基底上。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度传感器(RT)和所述加热元件(RH)制作在不同的基底上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述温度传感器(RT)和所述加热元件(RH)通过溅射在所述基底上的钼-曲折结构构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述温度传感器(RT)和所述加热元件(RH)具有相同的温度系数。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述温度传感器(RT)和所述加热元件(RH)具有不同的温度系数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，每十个所述温度传感器(RT)和每十个所述加热元件(RH)相互交替布置。
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