DE3727979A1

DE3727979A1 - Heissfilm-luftdurchflussmesser mit einem temperaturempfindlichen exotherm-widerstand

Info

Publication number: DE3727979A1
Application number: DE19873727979
Authority: DE
Inventors: Kanemasa Sato; Sadayasu Ueno
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1987-08-21
Publication date: 1988-02-25
Also published as: US4793176A; GB2194346B; JPS63233325A; DE3727979C2; GB2194346A; GB8719749D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand und insbesondere einen Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem hochtemperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand zur Messung einer Strömungsgeschwindigkeit der Saugluft in einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung. Der Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem hochtemperaturempfindlichen Widerstand eignet sich zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einem Brennstoffeinspritzer, welcher eine hohe Leistung und einen niedrigen Brennstoffverbrauch aufweist, wobei der Luftdurchflußmesser in der Lage ist, die Abgase mit hoher Genauigkeit zu kontrollieren und ausgesprochen schnelle Ansprechgeschwindigkeits- Charakteristiken besitzt.

Ein herkömmlicher Heißdraht-Luftdurchflußmesser ist so konstruiert, daß ein spulenartiger Heißdraht-Exotherm-Widerstand und ein spulenartiger Kaltdraht-Temperaturausgleichs- Widerstand in einem Bypass-Kanal eingebracht werden, wie in der japanischen Offenlegungsschrift 1 04 513/1984 gezeigt ist.

Wie in Fig. 18 gezeigt, sind ein herkömmlicher Heißdraht- Exotherm-Widerstand 136 und ein herkömmlicher Kaltdraht-Tempe raturausgleichs-Widerstand 142 beide in einem Bypass-Kanal 137 angeordnet. Der Luftstrom variiert empfindlich, denn geeignete Führungsmittel sind im Abschnitt 138 nicht vorgesehen, dort, wo der Luftstrom von dem Hauptkanal 139 in den Bypass-Kanal 137 abzweigt. Der Hauptkanal 139 besteht aus einem metallischen Material wie Spritzguß-Aluminium.

Der Heißdraht-Exotherm-Widerstand 136 weist zwei geradlinige Zuführungen 140 a und 140 b an seinen beiden Enden auf. Bei der bekannten Methode sind die Zuführungen 140 a und 140 b an einem Aluminiumoxid-Rohr miteinander verbunden und mit einem Glasmaterial überzogen. Der Heißdraht-Exotherm-Widerstand 136 ist hergestellt durch das Aufwickeln eines dünnen Platindrahtes auf dem spulenartigen Aluminiumoxid-Rohr und das Überziehen mit dem Glasmaterial.

Die geradlinigen Zuführungen 140 a und 140 b sind entlang der Längsrichtung des Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers angeordnet und sind mit den Tragklemmen 141 a bzw. 141 b verbunden, wie in Fig. 19 gezeigt. Der herkömmliche Heißdraht-Exotherm- Widerstand 136 bezeichnet als Heißdraht-Konstanttemperatur- Endotherm-Widerstand oder spulenartiger hochtemperaturempfindlicher Exotherm-Widerstand wird für einen Heißdraht-Luftdurchflußmesser in einem Brennstoffversorgungssystem ausgebildet, um eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit einem Brennstoff bei einer an die Strömungsgeschwindigkeit der Saugluft angepaßten Strömungsgeschwindikgeit zu versorgen.

Der Durchmesser des Bypass-Kanals 137 ist verhältnismäßig klein verglichen mit den Dimensionen des Exotherm-Widerstands 136, welcher einen Außendurchmesser von 0,5 mm aufweist, so daß der Exotherm-Widerstand 136 dazu neigt, einen Ober flächenablösungseffekt des Luftstromes zu erfahren. Der Exotherm-Widerstand 136 ist eng an den Tragklemmen 141 a und 141 b angeordnet, und die Verwirbelung des Luftstromes pflanzt sich zum Exotherm-Widerstand 136 fort wegen des Einflusses der Luftviskosität, wie in Fig. 20 und 21 gezeigt.

Wie oben erwähnt, ist die Form des herkömmlichen Heißdraht- Exotherm-Widerstands 136 durch die Bedingung festgelegt, daß der Exotherm-Widerstand 136 in den Bypass-Kanal 137 mit einem verhältnismäßig kleinen Durchmesser von 8-10 mm eingeführt wird. Dementsprechend ist das Verhältnis des Außendurchmessers d₀ des Hauptkörpers des Exotherm-Widerstands zu seiner Länge l₀ auf einem verhältnismäßig kleinen Wert von l₀/d₀=4 gesetzt.

Daher wird die momentane Ansprechfähigkeit des Heißfilm-Luftdurchflußmessers (Hitzdraht-Anemometer), welche gemessen wird durch das momentane Beaufschlagen der Strömung durch ausströmende Luft unter Verwendung eines elektromagnetischen Ventils, wie in dem in Fig. 22 gezeigten Beispiel. In Fig. 22, Kurve B₁ zeigt die steigende Ansprechgeschwindigkeit- Charakteristik und die Kurve B₂ die fallende Ansprechgeschwindigkeit- Charakteristik. Die momentane Ansprechzeit für 5 kg/h auf 160 kg/h ist 211 ms bezüglich des momentanen Ansprechens von 95% und 2 s (nicht gezeigt) bezüglich eines 100%-Ansprechens.

Von einem Luftdurchflußmesser wird in den letzten Jahren gefordert, daß er eine hohe Genauigkeit aufweist, anstatt als ein Steuersensor für den Hauptmotor zu dienen. Konkret gesagt, es ist absolut notwendig, daß die 95% Ansprechfähigkeit des Heißdraht-Luftdurchflußmessers und die Beschleuni gungs-Ansprechfähigkeit des Messers während des Motorbetriebs verbessert wird. Zweitens ist es notwendig, daß die Variationen in dem Ausgangspegel mit der Zeit, welche durch Staubablagerungen an den Luftdurchflußmesser auftreten, minimiert werden. Drittens ist es notwendig, das Rauschen in dem Ausgangssignal des Luftdurchflußmessers zu minimieren. Viertes ist es notwendig, die Temperaturabhängigkeit des Luftdurchflußmessers zu minimieren.

Ein herkömmlicher Heißdraht-Luftdurchflußmesser mit einem Heißdraht-Exotherm-Widerstand im Bypass-Kanal ist gekennzeichnet durch das Auftreten eines sog. Binärverhaltens (binary), d. h. ein Abfall des Ausgangspegels des Luftdurchflußmessers, welcher monoton zugenommen hat. Dieser Abfallt tritt auf, wenn ein Drosselventil langsam geöffnet wird, wobei die Drehzahl pro Minute des Motors konstant gehalten wird, und kann allein durch den Luftdurchflußmesser vermieden werden.

Daher ist dieser Luftdurchflußmesser überwiegend in der Praxis für Vier-Zylinder-Motoren verwendet. Es ist möglich geworden, das Auftreten eines Binärverhaltens zu vermeiden durch die Verwendung von in dem Korrekturbereich, wo das Binärverhalten auftritt, gewonnenen Daten, die im voraus in einem Microcomputer gespeichert sind. Es ist dringend gefordert, daß der Heißdraht-Luftdurchflußmesser insbesondere bezüglich seiner Leistung und Herstellungskosten verbessert wird.

Wenn ein Motor mit einem Luftdurchflußmesser durch einen Microcomputer gesteuert wird, beeinflußt eine leichte Ansprechverzögerung des Luftdurchflußmessers den Motorbetrieb in nachteiliger Weise, und viele Beschwerden über das schlechte Betriebsverhalten des Motors, insbesonders im niedrigen Drehzahlbereich, werden geäußert. Unter diesen Umständen wird in letzter Zeit gefordert, daß der hochtemperaturempfindliche Exotherm-Widerstand in dem Luftdurchflußmesser eine ausgezeichnete Hochgeschwindigkeits-Ansprechfähigkeit aufweist.

Luftdurchflußmesser mit unterschiedlichen Ansprechgeschwindigkeiten wurden vorbereitet, und der Grad des Einflusses dieser Ansprechgeschwindigkeiten auf den Motorbetrieb wurden verglichen. Die Ergebnisse des Vergleichs haben ergeben, daß eine 100%-Anstiegs- und -Abfall-Ansprechgeschwindigkeit und eine 95%-Anstiegs- und -Abfall-Ansprechgeschwindigkeit nicht größer waren als 0,5 s bzw. 0,1 s.

Andererseits ist gezeigt worden, daß Variationen des Ausgangspegels mit der Zeit, verursacht durch Staubablagerungen auf dem hochtemperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand, nahe an der Grenze der Stromgeschwindigkeitsveränderung Δ Q/Q ≦±4% der Zielspezifikationen sind.

Ein herkömmlicher Heißdraht-Exotherm-Widerstand wird durch das Umwickeln eines dünnen Platindrahtes um einen Keramikspulenkörper und das Überziehen des daraus resultierenden Produkts mit einem Glasmaterial hergestellt. Daher ist es unmöglich, den abgelagerten Staub abzubrennen, und die Menge bzw. Häufigkeit der Ablagerungen von Schmutz und Imprägnieröl des Luftfilters muß minimiert werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß ein Ausgangssignal des Luftdurchflußmessers ein hohes Rauschen und eine niedrige Genauigkeit aufweist und daß der Rauschpegel auf nicht mehr als die Hälfte des Rauschens in einem Signal von derzeit verfügbaren Luftdurchflußmessern reduziert werden muß. Hinsichtlich der Temperaturabhängigkeit des Luftdurchflußmessers ist berichtet worden, daß Motorstörungen im niedrigen Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbereich auftreten, wenn das Fahrzeug im Winter aus der Garage ausfährt, nachdem der Motor aufgewärmt ist. Dementsprechend ist es notwendig, daß die Temperaturabhängigkeit des Luftdurchflußmessers verbessert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heißfilm- Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand zu schaffen, welcher eine hohe Genauigkeit aufweist.

Ein weiterer Aspekt der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heißfilm-Luftdurchflußmesser zu schaffen mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand mit verbesserten Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken.

Ein weiterer Aspekt der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heißfilm-Luftdurchflußmesser zu schaffen, mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand, wobei die Fähigkeit zur Verschmutzungs-Verhinderung verbessert wird.

Ein weiterer Aspekt der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heißfilm-Luftdurchflußmesser zu schaffen mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand, welcher einen reduzierten Rauschpegel aufweist.

Ein weiterer Aspekt der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist es, einen Heißfilm-Luftdurchflußmesser zu schaffen mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand, welcher eine niedrigere Temperaturabhängigkeit aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Heißfilm-Luftdurchflußmesser bzw. Luftflußmeßgerät mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand für ein Brennstoffversorgungssystem ausgebildet, um eine Brennkraftmaschine mit einem Brennstoff zu versorgen bei einer Strömungsgeschwindigkeit, die angepaßt ist an die Strömungsgeschwindigkeit der Saugluft. Der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstand weist einen spulenartigen temperaturempfindlichen Exotherm-Wider stands-Hauptkörper und Zuführungen, welche sich von beiden Endabschnitten des Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers aus erstrecken, auf. Der Exotherm-Widerstands-Hauptkörper weist einen Keramikkörper mit an seinen beiden Endabschnitten angeordneten Zuführungen, einen metallischen Filmkörper, ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des Keramikkörpers, und ein Glasmaterial, welches den Keramikkörper und den metallischen Filmkörper überzieht.

Der Exotherm-Widerstands-Hauptkörper des hochtemperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands steht auf der Stromaufwärtsseite der Luftströmung vor, so daß das Verhältnis einer Länge l₁ des Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers zu seinem Durchmesser d₁ bei 25< l₁/d₁< 14 liegt, und die Zuführungen sind an beiden Endabschnitten des Exotherm-Widerstands- Hauptkörpers gebogen.

Der Exotherm-Widerstands-Hauptkörper des hochtemperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands umfaßt einen Keramikkörper in Form einer Stange bzw. eines Rohres mit an seinen beiden Endabschnitten angeordneten Zuführungen, einen Platin-Filmkörper, ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des Keramikkörpers, einer spiralförmigen Trimmungsnut, geformt in dem Platin-Filmkörper, und ein Glasmaterial, welches den Platin-Filmkörper und den Keramikkörper überzieht.

Ein Venturi-Körper ist in dem Hauptkanal bzw. Luftweg des Verbrennungsmotors angeordnet, und der Körper aus Kunstharzmaterial zur Befestigung der Tragklemmen des Exotherm-Widerstands ist vorstehend zum Venturi-Körper hin angeordnet. Der Venturi-Körper und der Harzmaterial-Körper zur Befestigung der Tragklemmen sind integral bzw. einstückig aus einem Kunstharzmaterial ausgebildet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei der Heißfilm-Exotherm- Widerstand als eine dünne und gestreckte Struktur ausgebildet ist und zur Stromaufwärtsseite der Luftströmung hin angeordnet ist, können die Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken, die Fähigkeit zur Verschmutzungsverhinderung, die Fähigkeit der Rauschunterdrückung und die Temperaturabhängigkeit des Heißfilm-Luftdurchflußmessers mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand verbessert werden.

Erstens werden die Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken des Luftdurchflußmessers bzw. Luftflußmeßgerätes diskutiert. Im allgemeinen wird eine Zeitkonstante τ für den Fall, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Luft momentan gehindert wird, mit einem unbegrenzt langen Exotherm-Zylinder, in der Luftströmung angeordnet, durch die folgende Gleichung in Abhängigkeit des Durchmessers d des Zylinders, die spezifische Wärme C _{p ρ} und die Wärmeübergangsrate von dem Zylinder zum Luftstrom ausgedrückt.

Dementsprechend ist es notwendig, um die Ansprechgeschwindig keits-Charakteristiken zu verbessern, den äußeren Durchmesser d des Zylinders zu reduzieren, die Wärmeübergangsrate h zu steigern und die spezifische Wärme C _{p ρ} zu reduzieren. Der äußere Durchmesser d=0,5 mm des herkömmlichen Heißdraht- Exotherm-Widerstands ist auf 0,35 mm reduziert, und seine Länge wird von l=2 mm auf 6 mm erhöht mit dem Ziel, den Flächeninhalt und die Wärmeübergangsrate h des Exotherm- Widerstands zu erhöhen.

Da der in der Praxis verwendete Exotherm-Widerstand an seinen beiden Enden Zuführungen mit einer begrenzten Länge aufweist, sind die Außendurchmesser der Zuführungen reduziert, und ihre Länge wird soweit wie möglich vergrößert, um damit die Wärmeübergangsrate von den Zuführungen zu reduzieren.

Die Verwendung eines herkömmlichen Heißdraht-Exotherm- Widerstands, in welchem ein dünner metallischer Draht gewickelt wird, ist wegen seiner niedrigen Produktivität nachteilig, und es wird bevorzugt, eine Struktur einzusetzen, die erhalten wird durch Ausbildung eines metallischen Filmes auf der äußeren Umfangsfläche eines keramischen Spulenkörpers durch Zerstäubung (barrel sputtering) unter Verwendung von Halbleiter-Herstellungstechniken, und dann die Ausbildung einer spiralförmigen Trimmungsnut in dem metallischen Film bzw. Überzug.

Zum Zwecke einer Anhebung der Wärmeübergangsrate h ist der keramische Spulenkörper verlängert, um den Flächeninhalt zu vergrößern, so daß das Verhältnis des Flächeninhalts des keramischen Spulenkörpers zu seiner Wärmekapazitäts-Einheit 1,5mal größer ist. Der Widerstandswert ist soweit wie möglich reduziert, und eine Strömungsrate für einen elektrischen Strom ist angehoben, um die elektrische Heizleistung zu steigern.

Als Resultat kann die Wärmeübergangsrate des Heißfilm-Exotherm- Widerstands um viermal größer werden als bei einem herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstand dieser Art, wie in Fig. 11 gezeigt. Die Kurven in Fig. 11 stellen die Charakteristiken des elektrischen Stroms im Verhältnis zu der Strömungsgeschwindigkeit der Luft dar. In Fig. 11 zeigen die Kurven A₃ und A₄ die Charakteristiken des elektrischen Stroms im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit nach der vorliegenden Erfindung, und die Kurven B₃ und B₄ zeigen die Charakteristiken des elektrischen Stroms im Verhältnis zur Strömungsgeschwindigkeit nach dem Stande der Technik.

Um die Wärmeübertragungsrate zu den Zuführungen zu reduzieren, ist die Länge von 2 mm einer herkömmlichen Zuführung gemäß der vorliegenden Erfindung auf l₂=2,5 mm verlängert. Die herkömmliche Methode, die Zuführungen und den Aluminium oxid-Spulenkörper miteinander mit Glasmaterial zu verbinden, ist geändert in eine Methode, wobei eine Paste, hauptsächlich bestehend aus Platin, an die Verbindungsabschnitte der Zuführungen und des Aluminiumoxid-Spulenkörpers gebracht wird.

Diese Verbesserungen werden praktisch verwendet, so daß die Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken, gezeigt in Fig. 22, des herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstands verbessert werden, wie in Fig. 10 gezeigt, welche die Ansprechge schwindigkeits-Charakteristiken des Heißfilm-Exotherm-Widerstands gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere ist die steigende Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristik für 95% Ansprechen ca. 60 ms bzw. für 100% Ansprechen 280 ms. Folglich können die oben erwähnten Zielspezifikationen erreicht werden.

Zweitens werden die Maßnahmen zur Verbesserung des Widerstandes gegen Verschmutzungen des hochtemperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands diskutiert. Eine mit Staub verschmutzte Probe wird gewaschen, und die Ausgangscharakteristiken der resultierenden Probe werden gemessen. Diese Ausgangscharakteristiken werden mit denen der gemessenen Probe vor dem Waschen verglichen. Die Ergebnisse zeigen, daß der Anteil von Abschnitten, bei welchen der abgelagerte Staub auf dem Keramikspulenkörper eine Veränderung der Charakteristiken verursacht, bei 50% liegt, und der Anteil von Abschnitten, bei welchen der abgelagerte Staub an den Zuführungen eine Veränderung der Charakteristiken verursacht, bei 50% liegt.

Daher sind, um die Verschmutzung des Exotherm-Widerstands zu vermeiden, die Zuführungen an beiden Enden gebogen, und zwar rechtwinklig zu dem keramischen Spulenkörper, und der Exotherm-Widerstand ist gehalten, so daß sich das exothermische Teil nach der Stromaufwärtsseite des Luftstromes erstreckt mit den Zuführungen parallel zur Luftströmung, wobei diese Zuführungen an die Tragklemmen punktgeschweißt sind. Da die Länge des keramischen Spulenkörpers größer ist als die des keramischen Spulenkörpers eines herkömmlichen Exotherm-Widerstands, wird die Temperaturverteilung in der Längsrichtung des keramischen Spulenkörpers anders und niedriger.

Eine optimale Temperatur des hochtemperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands wird dann festgestellt durch das Spritzen von Erde aus der Kanto-Lehmschicht oder Imprägnieröl des Luftfilterelements auf dem Exotherm-Widerstand, wobei eine Ablagerung erfolgt, und das Bestimmen der Fähigkeit zur Verschmutzungsverhinderung auf Basis der Differenz zwischen der Menge des gespritzten Materials, abgelagert auf dem herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstand und die Menge desselben Materials, abgelagert auf dem Heißfilm-Exotherm- Widerstand gemäß der vorliegenden Erfindung.

Ein Exemplar des Heißfilm-Exotherm-Widerstands, verbessert bezüglich der obigen Punkte, und ein Exemplar des herkömmlichen Heißfilm-Exotherm-Widerstands sind in demselben Kanal angeordnet, und eine Mischung aus Erde von der Kanto-Lehmschicht und Imprägnieröl eines Luftfilters wird auf die Exemplare von der Stromaufwärtsseite gespritzt. Die abgelagerten Mengen des Gemisches auf den Exemplaren werden dann verglichen.

Die Variationen der Ausgangscharakteristiken der Exotherm- Widerstände vor und nach den Tests sind ausgedrückt durch die Flußrate konvertierte Werte Δ Q/Q in Fig. 12 und 13. In Fig. 12 zeigen die Kurven A₅, A₆ und A₇ die Raten der Veränderung in den Ausgangscharakteristiken des Heißfilm- Exotherm-Widerstands nach der vorliegenden Erfindung, und die Kurven B₅ und B₆ zeigen die Raten der Veränderung in den Ausgangscharakteristiken des Heißdraht-Exotherm-Widerstands nach dem Stande der Technik. In Fig. 12 hat die Erde aus Kanto-Lehm in Pulverform einen Durchschnittskorndurchmesser von 5 µm.

In Fig. 13 zeigen die Kurven A₈ und A₉ die Raten der Veränderung in den Ausgangscharakteristiken des Heißfilm-Exotherm- Widerstandes nach der vorliegenden Erfindung, und die Kurven B₈ und B₉ zeigen die Raten der Veränderung in den Ausgangscharakteristiken des Heißdraht-Exotherm-Widerstands nach dem Stande der Technik. In Fig. 13 ist die Mischung von Erde aus Kanto-Lehm in Pulverform mit einer Durchschnittskorngröße von 5 µm und Imprägnieröl eines Luftfilters verwendet.

In dem Heißfilm-Exotherm-Widerstand nach der vorliegenden Erfindung führt das Biegen der Zuführungen, um die Ablagerung von Staub darauf zu verhindern, zu positiven Ergebnissen, und die Veränderungsrate kann um 30 bis 50% reduziert werden.

Drittens wird die Rauschreduktion in einem Ausgangssignal des Luftdurchflußmessers diskutiert. Ein herkömmlicher Heißdraht-Exotherm-Widerstand 136 ist in dem Bypass-Kanal 137 angeordnet, wie in Fig. 8 gezeigt. Da kein Führungsmittel in dem Abschnitt 138 vorgesehen ist, wo der Luftstrom aus dem Hauptkanal 139 in den Bypass-Kanal 137 abzweigt, ändert sich die Strömung in bemerkenswerter Weise. Der Durchmesser des Bypass-Kanals 137 ist verhältnismäßig klein, verglichen mit den Dimensionen des Heißdraht-Exotherm-Widerstands 136, und der Exotherm-Widerstand 136 ist geeigneterweise dem Oberflächenablösungseffekt des Luftstromes ausgesetzt. Der Exotherm-Widerstand 136 ist eng an den Tragklemmen positioniert, und die Verwirbelung des Luftstromes pflanzt sich zum Exotherm-Widerstand 136 fort wegen des Einflusses der Luftviskosität.

Daher wird der Bypass-Kanal 137, gezeigt in Fig. 8, der zu dem herkömmlichen Luftdurchflußmesser gehört, abgeschafft, und der Heißfilm-Exotherm-Widerstand nach der vorliegenden Erfindung wird in dem Hauptkanal angeordnet. Wenn der Heißfilm-Exotherm-Widerstand in dem Hauptkanal angeordnet ist, kann das Rauschen in dem Ausgangssignal um 30% verringert werden. Es wird weiter festgestellt, daß das Rauschen in dem Ausgangssignal mit Sicherheit auf die Hälfte reduziert werden kann, wie in Fig. 14 gezeigt, wegen der Verwendung der oben erwähnten Maßnahmen zur Verschmutzungsverhinderung, d. h. die Verwendung einer Struktur, in welcher die Zuführungen rechtwinklig gebogen sind, wobei sich der Exotherm-Wider stands-Hauptkörper zur Stromaufwärtsseite erstreckt.

In Fig. 14 zeigen die Kurven A₁₀ und A₁₁ das Rauschen im Ausgangssignal nach der vorliegenden Erfindung, und die Kurven B₁₀ und B₁₁ zeigen das Rauschen im Ausgangssignal nach dem Stande der Technik. Es ist klar, daß die Fortpflanzung der Verwirbelung des Luftstromes, welcher bei den Tragklemmen auftritt, verhindert werden kann durch die Veränderung der Anordnung des Heißfilm-Exotherm-Widerstands, derart, daß der Heißfilm-Exotherm-Widerstand zur Stromaufwärtsseite um ca. 2,5 mm herausragt.

Viertens wird die Reduzierung der Temperaturabhängigkeit diskutiert. In dem herkömmlichen Heißdraht-Luftdurchflußmesser, in welchem der Heißdraht-Exotherm-Widerstand 136 (Hot Wire; HW) und der Kaltdraht-Exotherm-Widerstand 142 (Cold Wire; CW) in einem Bypass-Kanal 139 angeordnet sind, sind die Wärmemengen, die aus der Kammer zu den Widerständen über die Exotherm-Widerstands-Seitenklemme, und die Temperaturausgleichs-Widerstands-Seitenklemmen übertragen werden, nicht gleich, und zwar insbesondere im niedrigen Strömungsgeschwindigkeitsbereich, wenn die Kammertemperatur hoch ist, z. B. 80°C, wobei die Temperatur des Luftstroms auf einem normalen Niveau liegt.

Zum Beispiel, wenn die Wärmeübertragungsrate auf der Tempera turausgleichs-Widerstands-Seite höher ist als die auf der Exotherm-Widerstands-Seite, wird die Scheintemperatur T _F des Exotherm-Widerstands 136 T _F< Ta+Th, und das Scheinausgangsnivau Vo steigt auf

wobei Ta die Lufttemperatur des Stromes ist, Th eine festgesetzte Temperatur des Exotherm-Widerstands ist, A und B Konstante sind und Q die Strömungsgeschwindigkeit ist. Zum Beispiel ist die Temperatur Ta des Exotherm-Widerstands so eingestellt, daß sie um 180°C höher liegt, verglichen mit der des Temperaturausgleichs-Widerstands.

Dementsprechend nimmt die Strömungsgeschwindigkeits-Veränderungsrate Δ Q/Q des Heißdraht-Luftdurchflußmessers nach dem Stande der Technik auf der positiven Seite zu, wie die Kurven B₁₄ und B₁₅ in Fig. 16 zeigen. Die starke Temperaturabhängigkeit ist durch folgendes verursacht. Da der Heißdraht- Exotherm-Widerstand 136 und der Kaltdraht-Temperaturausgleich- Widerstand 142 in einem Bypass-Kanal 137 mit einem kleinen Durchmesser angeordnet sind, sind die Wärmeübergangsraten der Heißdraht-Exotherm-Widerstands-Tragklemme und der Temperaturausgleichs-Tragklemme im Ungleichgewicht, und der Luftstrom ist erhitzt über die Wand des Bypass-Kanals 137, so daß die Temperatur der Luft steigt. Es wird angenommen, daß diese Phänomene sich überlagern und den Anstieg der Veränderungsrate verursachen.

Daher ist zu bevorzugen, daß der Heißfilm-Exotherm-Widerstand und der Kaltfilm-Temperaturausgleichs-Widerstand der vorliegenden Erfindung in den Hauptkanal über einen kleinen Venturi-Körper angeordnet werden, und nicht in einem Bypass- Kanal. Der Durchmesser des Kanals in dem kleinen Venturi- Körper bzw. Venturi-Rohr kann in dem Bereich 15 bis 25 mm liegen, welcher größer ist als der Durchmesser des Bypass- Kanals, in welchem der herkömmliche Heißdraht-Exotherm-Widerstand angeordnet ist. Die Relais-Klemmen bzw. Anschlüsse zwischen dem elektronischen Schaltkreis und dem Heißfilm-Exo therm-Widerstand und dem Kaltfilm-Temperaturausgleichs-Widerstand nach der vorliegenden Erfindung sind in einem dünnen Kunstharzabschnitt eingebettet, und Teile davon sind in dem Hauptkanal eingeführt mit dem kleinen Venturi-Rohr. Diese Teile werden durch den Luftstrom gekühlt, so daß ihre Temperatur bis nah an das Temperatur-Niveau des Luftstromes reduziert werden kann. Wie die Kurven A₁₄ und A₁₅ in Fig. 16 zeigen, kann die Temperaturabhängigkeit eines Ausgangs nach der vorliegenden Erfindung für den Fall, daß die Temperatur der Kammer von einem normalen Niveau bis auf 80°C variiert, ausgedrückt durch die Strömungsgeschwindigkeits-Veränderungsrate um Δ Q/Q <±4 reduziert werden.

Fünftens wird die Kostenreduzierung des Heißfilm-Luftdurchflußmessers nach der vorliegenden Erfindung diskutiert. Die Kammer ist nach dem Stande der Technik durch das Spritzgießen von Aluminium hergestellt, aber dieses wird nach der vorliegenden Erfindung geändert in eine hauptkanalartige Kammer durch das Abschaffen des Bypass-Kanals. Dies ermöglicht, daß die Kammer in integrierter Weise gegossen werden kann durch Einspritzung eines Harzmaterials. Der zusätzliche Schritt der Ausbildung des Bypass, in welchem ein herkömmlicher Heißdraht-Exotherm-Widerstand angeordnet ist, ist demzufolge nicht notwendig.

Bei der Herstellung des Heißfilm-Exotherm-Widerstands ist der herkömmliche Schritt des Drahtaufwickelns nicht mehr notwendig. Da eine Filmherstellung des Heißfilm-Exotherm- Widerstands durch Zerstäubung (barrel sputtering) durchgeführt werden kann, welche in der Lage ist, einige hunderttausende Exotherm-Widerstände auf einmal zu behandeln, können die Herstellungskosten vermindert werden, so daß die Hauptkosten eines Heißfilm-Luftdurchflußmessers um 10 bis 20% reduziert werden können.

Die Konstruktion eines Luftdurchflußmessers wird, ausgelegt für die Verbesserungen in den oben genannten Punkten, kurz beschrieben. In dem Heißfilm-Exotherm-Widerstand werden Zuführungen mit einem Durchmesser von 0,15 mm an einen Exotherm-Widerstands-Hauptkörper mit einem Außendurchmesser von 0,3 bis 0,4 mm und einer Länge von 4 bis 8 mm gebunden, wobei jede Zuführung dünner und länger gestaltet wird als die Zuführungen eines herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstands dieser Art. Der Heißfilm-Exotherm-Widerstands-Hauptkörper wird mit einem metallischen Film, aufgebracht durch barrel-Zerstäubung, überzogen, eine spiralförmige Nut wird in dem metallischen Film geformt, und das entstandene Produkt wird dann mit Glas überzogen.

Die Zuführungen des Heißfilm-Exotherm-Widerstands werden rechtwinklig gebogen an beiden Enden des spulenartigen Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers, und der Exotherm-Widerstand wird durch Schweißen an den Drahtklemmen befestigt, so daß sich das Exotherm-Teil davon nach der Stromaufwärtsseite hin erstreckt. Der Heißfilm-Exotherm-Widerstand und der Kaltfilm-Temperaturausgleichs-Widerstand werden in einem kleinen Venturi-Rohr mit einem Innendurchmesser von 15 bis 25 mm angeordnet, und die Tragklemmen sind zu einem elektronischen Schaltgehäuseabschnitt über einen Gußstückabschnitt geführt, welcher einstückig mit dem kleinen Venturi-Rohr aus einem Kunstharz gegossen wird.

Aufgrund der oben beschriebenen Konstruktion des Heißfilm- Luftdurchflußmessers gemäß der vorliegenden Erfindung können die Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken, die Fähigkeit, Verschmutzungen zu verhindern, die Fähigkeit, das Rauschen im Ausgangssignal zu unterdrücken, und die Temperaturabhängigkeit verbessert werden.

Ein optimaler Wert der Dimension l₁/d₁ des Heißfilm-Exotherm- Widerstands ist so, daß ein aufsteigendes Ansprechen von nicht mehr als 100 ms ermöglicht wird, wie in Fig. 17 gezeigt. Da die geforderte Leistung bei nicht mehr als 2 W eingestellt wird, der optimale Längenbereich des Heißfilm- Exotherm-Widerstands mit einem Außendurchmesser von 0,35 mm liegt bei 5 <l₁ <7,5, und l₁/d₁ ist 25< l₁/d₁< 14.

Weitere Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1 ein Konstruktionsdiagramm des Heißfilm-Exotherm- Widerstands im vorgesehenen, befestigten Zustand gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht in Richtung des Pfeils Q₁ in Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt des Heißfilm-Exotherm- Widerstands,

Fig. 4 ein Konstruktionsdiagramm im Querschnitt des Kanals, in welchem das kleine Venturi-Rohr den Heißfilm-Luftdurchflußmesser aufweist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 ein Konstruktionsdiagramm des Kanals, in welchem das kleine Venturi-Rohr den Heißfilm-Luftdurchflußmesser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist,

Fig. 6 ein Schaltdiagramm des Heißfilm-Luftdurchflußmessers.

Fig. 7 verdeutlicht das Konstruktionsdiagramm und die Befestigung des Heißfilm-Exotherm-Widerstands der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 verdeutlicht den Zustand der Fortpflanzung der Luftstromverwirbelung um den Heißfilm-Exotherm- Widerstand nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 verdeutlicht den Zustand der Fortpflanzung der Luftstromverwirbelung um den Heißfilm-Exotherm- Widerstand nach der vorliegenden Erfindung aus der Richtung des Pfeils Q₂ in Fig. 8,

Fig. 10 aufgenommene Daten von Tests, welche ein Beispiel der momentanen Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken des Heißfilm-Exotherm-Widerstands nach der vorliegenden Erfindung darstellen,

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Wärmeübertragungs- Charakteristiken nach der vorliegenden Erfindung und nach dem Stande der Technik,

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Fähigkeit zur Verschmutzungsverhinderung des Heißfilm-Exotherm- Widerstands nach der vorliegenden Erfindung und nach dem Stande der Technik wo auch Erde bzw. Schmutz bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten gespritzt wird,

Fig. 13 eine graphische Darstellung der Fähigkeit zur Verschmutzungsverhinderung des Exotherm-Widerstands nach der vorliegenden Erfindung und nach dem Stande der Technik, worauf eine Mischung aus Erde und Öl bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten gespritzt wird,

Fig. 14 eine graphische Darstellung des Rauschpegels der Ausgangssignale des Exotherm-Widerstands nach der vorliegenden Erfindung und nach dem Stande der Technik im Vergleich,

Fig. 15 eine graphische Darstellung der Schwingungsbeschleunigung und der Ansprech-Geschwindigkeit in Abhängigkeit des großen Verhältnisses l₂/d₂ der Zuführungen nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 16 eine graphische Darstellung der Fehler in den Ausgängen bezüglich der Temperaturabhängigkeit des Exotherm-Widerstands nach der vorliegenden Erfindung und nach dem Stande der Technik,

Fig. 17 eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen der Ansprech-Geschwindigkeit und dem Leistungsbedarf in Abhängigkeit des großen Verhältnisses l₁/d₁ des Heißfilm-Exotherm-Widerstands,

Fig. 18 ein Konstruktionsdiagramm des herkömmlichen Luftdurchflußmessers,

Fig. 19 verdeutlicht die Konstruktion und die Befestigung eines herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstands,

Fig. 20 verdeutlicht den Zustand der Fortpflanzung der Luftstromverwirbelung um einen herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstand,

Fig. 21 verdeutlicht den Zustand der Fortpflanzung der Luftstromverwirbelung um einen Heißdraht-Exotherm- Widerstand aus der Richtung des Pfeils Q₃ in Fig. 20, und

Fig. 22 zeigt aufgenommene Daten von Tests, welche beispielhaft die momentane Ansprechgeschwindig keits-Charakteristiken des herkömmlichen Heißdraht- Exotherm-Widerstands darstellen.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird jetzt beschrieben.

Ein Heißband- bzw. Heißfilm-Exotherm-Widerstand (Hot Film; HF) oder ein spulenartiger hochtemperaturempfindlicher Widerstand 1 bildet eine Brücke mit anderen Widerständen 11, 12 um einem Kaltband- bzw. Kaltfilm-Temperaturausgleichs- Widerstand (Cold Film; CF) oder einem spulenartigen Tempera turausgleichs-Widerstand 13, wie in Fig. 6 gezeigt. Eine Differential-Spannung dieses Brückenwiderstands ist differential verstärkt durch einen Verstärker 14, um einen Rückkopplungschaltkreis zum Antrieb eines Transistors 15 zu bilden. Der Heißfilm-Exotherm-Widerstand 1 und der Temperatur ausgleichs-Widerstand 13 sind an den zwei entsprechenden Tragklemmen 17 a, 17 b bzw. 18 a, 18 b geschweißt, und diese Widerstände 1, 13 sind dadurch fest gehalten. Die Temperatur des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 ist derart gesteuert, daß eine Differenz zwischen dieser Temperatur und der Temperatur des Luftstromes, erfaßt durch den Temperatur ausgleichs-Widerstand 13, auf einem konstanten Niveau, z. B. 180°C, liegt. Der Antriebsstromkreis ist in einem Gehäuse 31 untergebracht, kombiniert mit einem Kanal bzw. Hauptluftweg 30, und Zuführungen 5 a, 5 b des Heißfilm-Exotherm- Widerstands 1 und Zuführungen des Temperaturausgleichs-Widerstands 13 sind an den Tragklemmen 17 a, 17 b bzw. 18 a, 18 b punktgeschweißt, welche in einem Kunstharzmaterial eingebettet sind. Die Tragklemmen 17 a, 17 b und 18 a, 18 b stehen in ein kleines Venturi-Rohr bzw. einem kleinen Venturi-Körper 16 vor. Das kleine Venturi-Rohr 16, welches aus einem Kunststoff-Harzmaterial besteht, ist in dem mittleren Abschnitt des Kanals bzw. Luftwegs 30 angeordnet und besteht aus einem Kunststoff-Harzmaterial. Der Heißfilm-Exotherm- Widerstand 1 und der Temperaturausgleichs-Widerstand 13 sind auf der Stromaufwärtsseite bzw. Stromabwärtsseite des Luftstromes angeordnet. Ein Metallgitter 32 zur Einstellung des Stromes ist in dem Stromaufwärtsabschnitt des Kanals 30 angeordnet. Der Heißfilm-Exotherm-Widerstand bzw. der spulenartige hochtemperaturempfindliche Widerstand 1 für einen Konstanttemperatur-Heißfilm-Luftdurchflußmesser in einem Brennstoff-Versorgungssystem ist ausgebildet, um eine Brennkraftmaschine mit einem Brennstoff zu versorgen bei einer an die Strömungsgeschwindigkeit der Saugluft angepaßten Strömungsgeschwindigkeit.

Die Zuführungen 5 a und 5 b zu dem Heißfilm-Exotherm-Widerstand 1 sind an beiden Enden eines Aluminiumoxid-Rohrs bzw. keramischen Spulenkörpers 2 mit einem Außendurchmesser (d₁) von 0,35 mm und einer Länge (l₁) von 6 mm angeordnet und befestigt durch die Verwendung einer Fritte enthaltenden Paste 7 (frit containing paste), bestehend hauptsächlich aus einem Edelmetall, aufgebracht auf den Verbindungsabschnitten, und das anschließende Backen der Paste. Ein dünner Platinfilm 3 ist zu einer Dicke von 1 bis 3 µm durch barrel-Zerstäubung auf der äußeren Umfangsfläche des Aluminiumoxid-Spulenkörpers 2 gebildet, und das entstehende Produkt wird wärmebehandelt und dann mit einem Laserstrahl widerstandsmäßig getrimmt bzw. abgegratet. Eine Trimmungsnut 4 wird gebildet mit einer konstanten Steigung bzw. Abstand von einem Ende des Aluminium oxid-Spulenkörpers 2 zu dem anderen.

Ein Anfangswiderstandswert wird vorab gemessen, und das Verhältnis zwischen diesem Wert und der Anzahl der Trimmungsnuten 4 wird nach der Trimmungsoperation festgestellt. Wenn die Trimmungsoperation, nachdem diese Anzahl von Trimmungsnuten mit einem Computer bestimmt ist, auf der Basis des Anfangswiderstandswerts durchgeführt wird, liegt die Streuung des Widerstandswerts nach der Trimmungsoperation bei <±3%.

Der Exotherm-Abschnitt des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 ist mit einer Schicht aus Glasmaterial mit einer Dicke von 5 bis 10 µm überzogen. Die Zuführungen 5 a und 5 b mit einem Außendurchmesser d₂ an beiden Enden des Heißfilm-Exotherm- Widerstands 1 sind an beiden Enden des Aluminiumoxid-Spulenkörpers 2 gebogen mit einem Radius von 0,3 bis 0,5 mm und stehen rechtwinklig zu der Achse des Aluminiumoxid-Spulenkörpers, wie in Fig. 1 gezeigt. Diese sind an den Teilen in einer Länge l₂ von 2,5 mm von der Achse des Aluminiumoxid- Spulenkörpers 2 zu den Tragklemmen 17 a und 17 b punktgeschweißt in einer Weise, daß sich das Exotherm-Teil des Heißfilm-Exo therm-Widerstands 1 stromaufwärts erstreckt. Die Länge (l₂) von 2,5 mm jeder der Zuführungen 5 a und 5 b des Heißfilm-Exo therm-Widerstands 1 wurde festgestellt, nachdem gesichert war, daß jede Zuführung 5 a und 5 b nicht bricht, wenn diese einem Schwingungs-Widerstandstest unterzogen würde, welcher bei einer Frequenz von 10 bis 3 kHz durchgeführt würde und eine maximale Schwingungsbeschleunigung von 60 g mit einer zeitlichen Wiederholung von 4 min für 4 Std. entlang jeder der X-, Y- und Z-Achsen. Wenn die Länge (l₂) jeder Zuführung 5 a und 5 b reduziert ist, nimmt der Schwingungs-Widerstand ab. Die Ansprech-Geschwindigkeit steigt an, bis l₂/d₂=17, aber bleibt praktisch gleich, wenn l₂/d₂ die 17 übersteigt. In dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Temperaturausgleichs-Widerstand (Cold Film; CF) 13, welcher ein Kaltfilm- bzw. Kaltband-Temperaturausgleichs-Widerstand bzw. ein spulenartiger Niedrigtemperaturausgleichs-Widerstand ist, durch die gleiche Herstellungsmethode des Heißfilm-Exo therm-Widerstands 1 hergestellt und besitzt im wesentlichen den gleichen Temperaturkoeffizient.

Der Temperaturausgleichs-Widerstand 13 umfaßt einen spulenartigen Temperaturausgleichs-Widerstand-Hauptkörper und Zuführungen, welche sich von beiden Endabschnitten des Temperaturausgleichs-Widerstands-Hauptkörpers erstrecken. Der Temperaturausgleichs-Hauptkörper umfaßt einen keramischen Körper mit Zuführungen, welche mit seinen beiden Endabschnitten verbunden sind, eine Platin-Filmkörper, gebildet an der äußeren Umfangsfläche des keramischen Körpers, und ein Glasmaterial, überzogen auf dem keramischen Körper und dem Platin-Filmkörper.

Im allgemeinen ist ein Luftdurchflußmesser, kombiniert mit einem Multipunkt-Brennstoffeinspritzungs-Steuersystem, in vielen Fällen an dem Fahrwerk befestigt, und er ist zuverlässig einzusetzen, wenn eine Schwingungsbeschleunigung von 10 g ertragen wird. Wenn ein Luftdurchflußmesser in Form einer Drosselkörper-Einrichtung, in welcher der Luftdurchflußmesser integriert ist, in dem Drosselkörper, hauptsächlich in einem Einzelpunkt-Einspritzungs-Steuersystem, eingesetzt, ist der Luftdurchflußmesser in den meisten Fällen direkt an dem Ansaug-Verteilrohr befestigt. In solchen Fällen ist es notwendig, daß der Luftdurchflußmesser eine Schwingungsbeschleunigung von höchstens 60 g erträgt.

Dementsprechend liegt, wie in Fig. 15 gezeigt, der Nutzungsbereich bezüglich l₂/d₂ der Zuführungen 5 a und 5 b des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 bei 13 <l₂/d₂ <30. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Außendurchmesser (d₁) des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 reduziert. Die Länge l₁ ist um das dreifache verlängert im Vergleich mit einem herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstand dieser Art. Als Ergebnis kann das Verhältnis des Flächeninhalts des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 zu der spezifischen Wärmekapazität um das 1,5-fache gesteigert werden.

Da der Widerstandswert mit dem Niveau des Wärmestroms steigt, um die elektrische Leistung zur Erwärmung zu erhöhen, können die momentane Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken verbessert werden, d. h. die momentane 95%-Ansprech geschwindigkeits-Charakteristiken und die momentane 100%- Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken können auf 100 ms bzw. 300 ms verbessert werden. Daher können die Beschleunigungs-Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken des Heißfilm-Luftdurchflußmessers in der Praxis während des Betriebs des Fahrzeuges verbessert werden.

Das Vermögen, Verschmutzungen zu verhindern in dem Heißfilm- Exotherm-Widerstand 1 nach der vorliegenden Erfindung, kann ebenfalls verbessert werden. Da die Zuführungen 5 a und 5 b des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 an beiden Enden des Exotherm-Widerstand-Hauptkörpers rechtwinklig gebogen sind und parallel zur Luftstromrichtung angeordnet sind, nimmt die Geschwindigkeit der Staubablagerung auf den Zuführungen 5 a und 5 b stark ab, und die Strömungsgeschwindigkeits- Veränderungsrate vor und nach den Staubablagerungstests kann um 30 bis 50% reduziert werden, verglichen mit dem Fall, daß ein herkömmlicher Heißdraht-Exotherm-Widerstand verwendet wird.

Der Rauschpegel in dem Ausgangssignal des Heißfilm-Luftdurchflußmessers kann ebenfalls reduziert werden durch die Eliminierung der Anordnung des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 in einem Kleindurchmesser-Bypass-Kanal und die Einführung des kleinen Venturi-Rohres 16 mit einem Durchmesser von 15 bis 25 mm in den mittleren Abschnitt auf der Innenseite des Hauptkanals. Dies erlaubt, daß der Luftstrom auf der Stromaufwärtsseite zu dem kleinen Venturi-Rohr 16 korrekt ausgerichtet wird.

Da der Innendurchmesser des kleinen Venturi-Rohres 16 um das zweieinhalbfache vergrößert ist gegenüber dem oben erwähnten Bypass-Kanal, erfährt der Heißfilm-Exotherm-Widerstand 1 im wesentlichen keinen Einfluß des Kanalwand-Oberflächenablösungsstroms. Die Zuführungen 5 a und 5 b des Heißfilm-Exo therm-Widerstands 1 sind gebogen, und das Exotherm-Teil des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 ist stromabwärts erstreckt, so daß sich die Verwirbelung, die um die Tragklemmen 17 a, 17 b und 18 a, 18 b auftritt, selten zu dem Heißfilm-Exotherm- Widerstand 1 fortsetzt. Der Rauschpegel im Ausgangssignal des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 kann auf die Hälfte des Rauschens im Ausgangssignal eines herkömmlichen Heißdraht-Exo therm-Widerstands reduziert werden.

Die Temperaturabhängigkeit des Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 kann auch verbessert werden. Die Anordnung des Exotherm- Widerstands 1 und des Temperaturausgleichs-Widerstands 13 in einem Bypass-Kanal wird eliminiert, und diese werden in den mittleren Abschnitt auf die Innenseite des kleinen Venturi- Rohres 16 angeordnet. Die eingebetteten Teile der Klemmen sind in dem Luftstrom positioniert und werden damit gekühlt, so daß die Temperatur dieser Teile nahe an der des Luftstromes liegt.

Da der Innendurchmesser des kleinen Venturi-Rohres 16, in welchem der Heißfilm-Exotherm-Widerstands 1 und der Temperatur ausgleichs-Widerstand 13 angeordnet sind, 2,5mal so groß wie der Bypass-Kanal in einem herkömmlichen Kanal eines Heißdraht-Luftdurchflußmessers ist, erfährt der Luftstrom im wesentlichen keinen Einfluß bezüglich Temperaturerhöhung durch Wärme von der Wandoberfläche. Dies ermöglicht, daß der Fehler wegen der Temperaturabhängigkeit auf der unteren Seite der Strömungsgeschwindigkeit um ca. die Hälfte von dem in einem herkömmlichen Heißdraht-Exotherm-Widerstand reduziert werden kann. Die Reduzierung der Herstellungskosten des Heißfilm-Luftdurchflußmessers nach der vorliegenden Erfindung kann auch erreicht werden. Eine herkömmliche Kammer ist durch das Spritzgießen von Aluminium gebildet. Jedoch ist die Verwendung eines Bypass-Kanals eliminiert und ein Hauptluftweg-artiger Kanal 30 formiert, so daß es möglich ist, den Kanal 30 einstückig aus einem Kunstharzmaterial zu gießen. Daher ist ein zusätzlicher Verfahrensschritt, wie der Schritt der Ausbildung eines Bypass-Kanals einer herkömmlichen Kammer, unnötig.

In dem Heißfilm-Exotherm-Widerstand 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Schritt des Aufwickelns eines metallischen Drahtes um einen spulenartigen Exotherm-Widerstands-Hauptkörper eliminiert, und die Schritte der Ausbildung eines dünnen metallischen Filmes 3 auf einem spulenartigen Exotherm-Wider stands-Körper durch barrel-Zerstäubung und der Verarbeitung des entstandenen Produkts mit Lasertrimmung werden angewendet. Dies ermöglicht eine Reduzierung der Herstellungskosten. Die Hauptkosten des Heißfilm-Luftdurchflußmessers nach der vorliegenden Erfindung können um 10 bis 20% reduziert werden.

Gemäß einer Ausführungsform des Heißfilm-Luftdurchflußmessers nach der vorliegenden Erfindung, in welcher der Heißfilm- Exotherm-Widerstand verlängert und in dem Hauptkanal so angeordnet und gehalten ist, daß er stromaufwärts vorspringt, können die Ansprechgeschwindigkeits-Charakteristiken, die Fähigkeit, Verschmutzungen zu verhindern, und die Temperaturabhängigkeit des Heißfilm-Exotherm-Widerstands verbessert werden, und der Rauschpegel im Ausgangssignal kann vermindert werden. Insbesondere kann die Leistung des Heißfilm-Exotherm- Widerstands wesentlich verbessert werden.

Claims

1. Heißfilm-Luftdurchflußmesser, welcher einen temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand (1) aufweist für ein Brennstoffversorgungssystem, welches dafür vorgesehen ist, eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit der Durchflußmenge eines Brennstoffes zu versorgen, die der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft angepaßt ist, wobei dieser temperaturempfindliche Exotherm-Widerstand (1) einen spulenartigen, temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands-Hauptkörper aufweist, sowie Zuführungen (5 a, 5 b), die sich von beiden Endabschnitten dieses Exotherm-Widerstands- Hauptkörpers aus erstrecken und wobei dieser Exotherm-Widerstands-Hauptkörper weiterhin einen Keramikkörper (2) aufweist, mit dem diese Zuführungen (5 a, 5 b) an dessen beiden Endabschnitten verbunden sind, sowie einen metallischen Filmkörper (3), der auf der äußeren Umfangsfläche dieses keramischen Körpers (2) ausgebildet ist und ein Glasmaterial (6) mit dem dieser keramische Körper (2) und dieser metallischen Filmkörper (3) überzogen sind, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Exotherm-Widerstands-Hauptkörper auf der strömungsaufwärts gelegenen Seite des Luftstromes vorspringt, daß das Verhältnis der Länge l₁ dieses Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers zu seinem Durchmesser d₁ in etwa zwischen 25< l₁/d₁< 14 liegt, und daß diese Zuführungen (5 a, 5 b) an beiden Endabschnitten dieses Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers gebogen sind.

2. Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Exotherm-Wider stands-Hauptkörper einen Keramikkörper (2), verbunden an beiden Endabschnitten mit den Zuführungen (5 a, 5 b), einen Platin-Filmkörper (3), ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des Keramikkörpers (2), eine spiralförmige Trimmungsnut (4) geformt in dem Platin-Filmkörper (3) und ein Glasmaterial (6), welches des Platin-Filmkörper (3) und den Keramikkörper (2) überzieht, aufweist.

3. Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand (1) und einem Tempera turausgleichs-Widerstand (13) für ein Brennstoffversorgungssystem ausgebildet, um eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit der Durchflußmenge eines Brennstoffs zu versorgen, die der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft angepaßt ist, wobei der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstand (1) auf der Stromaufwärtsseite der Luftströmung angeordnet ist, und der Temperaturausgleichs-Widerstand (13) auf der Stromabwärtsseite der Luftströmung angeordnet ist, und wobei der temperaturempfindliche Exotherm- Widerstand (1) einen ersten spulenartigen temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands-Hauptkörper aufweist und erste Zuführungen (5 a, 5 b), die sich von beiden Endabschnitten des temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers erstrecken, und wobei der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstands- Hauptkörper einen ersten Keramikörper (2), verbunden an beiden Endabschnitten mit den ersten Zuführungen (5 a, 5 b), einen ersten metallischen Filmkörper (3), ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des Keramikkörpers (2), und ein ersten Glasmaterial (6), welches den ersten Keramikkörper (2) und den ersten metallischen Filmkörper (3) überzieht, aufweist, und wobei der Temperaturausgleichs-Widerstand (13) einen zweiten spulenartigen Temperaturausgleichs-Widerstands- Hauptkörper und zweite Zuführungen, die sich von beiden Endabschnitten des Temperaturausgleichs-Wider stands-Hauptkörpers erstrecken, und der Temperaturaus gleichs-Widerstands-Hauptkörper einen zweiten Keramikkörper, verbunden an beiden Endabschnitten mit den zweiten Zuführungen, einen zweiten metallischen Filmkörper, ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des zweiten Keramikkörpers und ein zweites Glasmaterial, welches den zweiten Keramikkörper und den metallischen Filmkörper überzieht, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sich der temperaturempfindliche Exotherm-Wider stands-Hauptkörper nach der Stromaufwärtsseite der Luftströmung erstreckt, derart, daß das Verhältnis der Länge l₁ des temperaturempfindlichen Exotherm- Widerstands-Hauptkörpers zu seinem Durchmesser d₁ bei 25< l₁/d₁< 14 liegt, und wobei die ersten Zuführungen (5 a, 5 b) an beiden Endabschnitten des temperatur empfindlichen Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers gebogen sind.

4. Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand (1) und einem Tempera turausgleichs-Widerstand (13) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstands-Hauptkörper einen ersten Keramikkörper, verbunden an beiden Endabschnitten mit den ersten Zuführungen (5 a, 5 b), einen ersten Platin- Filmkörper (3), ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des ersten Keramikkörpers (2), eine erste spiralförmige Trimmungsnut (4), geformt in dem ersten Platin-Filmkörper (3), und ein erstes Glasmaterial (6), welches den ersten Keramikkörper (2) und den ersten Platin-Filmkörper (3) überzieht, aufweist, und daß der Temperaturausgleichs-Widerstands-Hauptkörper einen zweiten Keramikkörper, verbunden an beiden Endabschnitten mit den zweiten Zuführungen, einen zweiten Platin-Filmkörper, ausgebildet auf der außeren Umfangsfläche des zweiten Keramikkörpers, eine zweite spiralförmige Trimmungsnut, geformt in dem zweiten Platin-Filmkörper, und ein zweites Glasmaterial, welches den zweiten Keramikkörper und den zweiten Platin-Filmkörper überzieht, aufweist.

5. Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand (1) und einen Tempera turausgleichs-Widerstand (13) für ein Brennstoffver sorgungssystem, ausgebildet, um eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit der Durchflußmenge eines Brennstoffs zu versorgen, die der Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft angepaßt ist, wobei der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstand (1) auf der Stromaufwärtsseite und der Temperaturausgleichs- Widerstand (13) auf der Stromabwärtsseite angeordnet ist, und wobei der temperaturempfindliche Exotherm- Widerstand (1) einen spulenartigen temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands-Hauptkörper und erste Zuführungen (5 a, 5 b), die sich von beiden Endabschnitten des temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands- Hauptkörpers erstrecken, aufweist, und der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstands-Hauptkörper einen ersten Keramikkörper (2), verbunden an beiden Endabschnitten mit den ersten Zuführungen (5 a, 5 b), einen ersten metallischen Filmkörper (3), ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des ersten Keramikkörpers (2) und ein erstes Glasmaterial (6), welches den ersten Keramikkörper (2) und den ersten metallischen Filmkörper (3) überzieht, aufweist, und wobei der Temperaturausgleichs-Widerstand (13) einen spulenartigen Temperaturausgleichs-Widerstands-Hauptkörper und zweite Zuführungen, die sich von beiden Endabschnitten des zweiten Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers erstrecken, aufweist, wobei der Temperaturausgleichs- Widerstands-Hauptkörper einen zweiten Keramikkörper, verbunden an beiden Endabschnitten mit den zweiten Zuführungen, einen zweiten metallischen Filmkörper, ausgebildet auf der äußeren Umfangsfläche des zweiten Keramikkörpers, und ein zweites Glasmaterial, welches den zweiten Keramikkörper und den zweiten metallischen Filmkörper überzieht, aufweist, und wobei die ersten Zuführungen (5 a, 5 b) durch eine erste Tragklemme (17 a, 17 b) und die zweiten Zuführungen durch eine zweite Tragklemme (18 a, 18 b) getragen sind, wobei die erste Tragklemme (17 a, 17 b) und die zweite Tragklemme (18 a, 18 b) in einem Körper aus Kunstharzmaterial befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstands-Hauptkörper nach der Stromaufwärtsseite der Luftströmung erstreckt, derart, daß das Verhältnis der Länge l₁ des temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers zu seinem Durchmesser d₁ bei 25< l₁/d₁< 14 liegt, und daß die ersten Zuführungen (5 a, 5 b) an beiden Endabschnitten des temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstands-Hauptkörpers gebogen sind, daß ein Venturi-Körper (16) in einem Hauptluftweg des Innen-Verbrennungsmotors angeordnet ist, und daß der Körper aus Kunstharzmaterial zur Befestigung der Tragklemme vorstreckend in bezug auf den Venturi- Körper (16) angeordnet ist.

6. Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand (1) und einen Tempera turausgleichs-Widerstand (13) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Venturi-Körper (16) und der Körper aus Kunstharzmaterial zur Befestigung der Tragklemme aus einem Kunstharzmaterial einstückig ausgebildet sind.

7. Heißfilm-Luftdurchflußmesser mit einem temperaturempfindlichen Exotherm-Widerstand (1) und einem Tempera turausgleichs-Widerstand (13) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturempfindliche Exotherm-Widerstands-Hauptkörper um einen rechten Winkel zum ersten Keramikkörper (2) gebogen ist und um ca. 2,5 mm nach der Stromaufwärtsseite der Luftströmung hervorsteht.