DE69738009T2

DE69738009T2 - Thermischer Strömungsmengenmesser

Info

Publication number: DE69738009T2
Application number: DE69738009T
Authority: DE
Inventors: Nobukatsu Ushiku-shi Arai; Takehiko Kashiwa-shi Kowatari; Kaoru Naka-gun Uchiyama; Watanabe Hitachinaka-shi Izumi; Shinya Naka-gun Igarashi
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2017-09-20
Also published as: EP0831305A1; JP3283765B2; JPH1090032A; KR100507754B1; US5952571A; KR19980024814A; DE69738009D1; EP0831305B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Durchflussmesser des thermischen Typs und insbesondere auf einen Durchflussmesser des thermischen Typs, der die Menge der Ansaugluft in eine Maschine (etwa eine Brennkraftmaschine) für Kraftfahrzeuge erfassen kann, sowie ein Messelement für den Durchflussmesser.
Eine Maschine für Kraftfahrzeuge muss stabil bei Temperaturen, die in einem äußerst weiten Bereich liegen, betrieben werden. Der Bereich der Temperaturen geht im Allgemeinen von –30 °C bis +80 °C. Bei dem Durchflussmesser des thermischen Typs für eine Maschine ist es demzufolge ebenfalls wichtig, dass er in dem oben erwähnten Temperaturbereich genau messen kann.
Es ist jedoch allgemein bekannt, dass sich die physikalischen Werte von Luft gemäß den Lufttemperaturen ändern. Deswegen tritt in der Hitzdraht-Windmesseinrichtung des Konstanttemperaturtyps ein Fehler in Übereinstimmung mit der Temperaturveränderung der Ansaugluft auf. Da in einem derartigen Durchflussmesser eine Durchflussmenge oder ein Ausgang in einen Wert umgesetzt werden kann, der zu der gemessenen Durchflussgeschwindigkeit proportional ist, kann die Durchflussgeschwindigkeit oder die Windgeschwindigkeit als eine Durchflussmenge oder eine Windgröße erhalten werden.
Die Veränderung der physikalischen Eigenschaften von Luft in Übereinstimmung mit den Temperaturänderungen in dem oben erwähnten Temperaturbereich ist in den 10 und 11 gezeigt. 10 ist eine graphische Darstellung von numerischen Werten, die die Veränderungen der physikalischen Eigenschaften von Luft in Übereinstim mung mit den Temperaturänderungen zeigt. 11 ist eine graphische Darstellung von numerischen Werten, die die Änderung der Durchflussgeschwindigkeit, eine dimensionslose Zahl und die Wärmeleitfähigkeit gemäß der Veränderung von physikalischen Eigenschaften von Luft, die der Temperaturänderung entsprechen, zeigt. Wenn z. B. die physikalischen Eigenschaften bei der Temperatur von 25 °C (letzter Buchstabe 0), die ein mittiger Wert des oben angegebenen Temperaturbereichs ist, als ein Normwert eingestellt ist, ändern sich die Dichte δa von Luft, der Koeffizient υa der kinetischen Viskosität, die Wärmeleitfähigkeit λa und die Prandtl-Zahl Pr in der in 10 gezeigten Weise. Folglich verändern sich die Durchflussgeschwindigkeit ua, die Reynold-Zahl Re, die mittlere Nusselt-Zahl Num und der mittlere Wärmeübertragungskoeffizient αm in der in 11 gezeigten Weise. Der mittlere Wärmeübertragungskoeffizient αm, der schließlich eine Auswirkung hat, wird größer, wenn die Lufttemperatur ansteigt, und wird kleiner, wenn die Lufttemperatur sinkt. Die Veränderung des mittleren Wärmeübertragungskoeffizienten bewirkt grundsätzlich die Veränderung einer Menge der aufgrund der Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme (heat radintake air temperatureion), die von dem Heizwiderstandselement und seinem Unterstützungsorgan gemessen wird, d. h. die Veränderung der Gesamtwärmemenge des Durchflussmessers des thermischen Typs. Dies bewirkt einen Fehler des Durchflussmessers des thermischen Typs infolge der Veränderung der Temperatur der Ansaugluft. Dieser Fehler wird im Allgemeinen kompensiert, indem ein näherungsweise konstanter Heizbereich (über eine Temperatur ΔTe gegenüber der Temperatur der Ansaugluft) geschaffen wird, indem eine Brückenschaltung oder eine elektronische Schaltung mit einer der Brückenschaltung gleichwertigen Funktion mit dem Durchflussmesser verbunden wird, so dass die Temperatur The des Heizwiderstandselements oder der elektrische Widerstand Rh sich gemäß der Temperatur der Ansaugluft ändern kann.
Die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 55-50121 (1980) offenbart die Technik, mit der die Temperatur eines Heizwiderstandselements gemäß der erfassten Temperatur der Ansaugluft geändert wird, um das oben erwähnte Problem zu lösen. Es wird im Einzelnen festgestellt, dass dieser Fehler durch Erfassen der Temperatur der Ansaugluft durch ein Widerstandselement zur Temperaturkompensation und durch Vorsehen einer näherungsweise konstanten Heizung oder der Übertemperatur ΔTe an dem Heizwiderstandselement zum Erfassen der Durchflussgeschwindigkeit unter Verwendung der Brückenschaltung eliminiert werden kann.
Des Weiteren hebt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-312612 (1993) hervor, dass die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 55-50121 die Kompensation den Verlust der durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme und den der Wärmeübertragung an den Unterstützungsabschnitt des Heizelements nicht berücksichtigt. Um hauptsächlich den Verlust der durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme zu kompensieren, ist die in der japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-312612 offenbarte Vorrichtung so aufgebaut, dass ein zweites Messelement zusätzlich zu einem ersten Messelement in dem Fluidkanal angeordnet ist, wobei das zweite Messelement in einem Bereich geringer Durchflussgeschwindigkeit, wenn die Temperatur des Fluids hoch ist, stärker erhitzt werden kann als auf die Temperatur des ersten Messelements.
Des Weiteren offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-52626 (1993) die Technik, bei der die hohe Ansprechfähigkeit und die hohe Klebekraft des Leitungsdrahts erreicht werden können, indem die Leitungsdrähte mit dem Heizwiderstandselement verbunden werden, dessen Körper aus Keramiken des Spulentyps gebildet ist, wobei der Kerndraht aus dem Material gebildet ist, das eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die geringer ist als jene des Platins, das mit einer Legierungsschicht beschichtet ist, deren Hauptkomponente Platin ist, z. B. eine 40Ni-Fe-Legierung oder SUS 430.
Während im Stand der Technik, der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 55-50121 offenbart ist, die Komponente der Veränderung der Größe der Wärmeübertragung infolge eines zwangsläufig vorhandenen Konvektionsstroms in Bezug auf die Temperatur kompensiert wird, wird nicht berücksichtigt, dass die Veränderung der Charakteristiken der Wärmeübertragung des Durchflussmessers, das das Heizwiderstandselement und seine Leitung enthält, kompensiert werden muss. Selbst wenn die Einstellung zum Eliminieren des Fehlers an einer Lufttemperatur an einer Zwischenstelle des Lufteinlasses und einer willkürlichen Durchflussgeschwindigkeit oder Durchflussmenge ausgeführt wird, wird ein Fehler groß in einem Messebereich, der von dem eingestellten Wert entfernt ist (infolge der Schwankung der Charakteristiken der Wärmeübertragung des Heizwiderstandselements gemäß der Durchflussgeschwindigkeit oder Durchflussmenge). Dies ist in 9 konkret dargestellt. 9 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung eines Fehlers eines Ausgangs der Durchflussumsetzung gemäß der Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit bei verschiedenen Temperaturen der Ansaugluft beim herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs. Wie durch eine durchgehende Linie ange geben ist, die das Ergebnis der Messung in 9 angibt, besteht dann, wenn die Temperatur der Ansaugluft sich von 25 °C auf 80 °C ändert, ein Problem, dass auf einer Seite mit geringem Durchfluss ein positiver Fehler auftritt und auf einer Seite mit hohem Durchfluss ein negativer Fehler auftritt.
Des Weiteren besteht bei der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-312612 , die das Problem der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 55-50121 lösen kann, das folgende Problem. Es wird insbesondere schwierig mit der Hardware. Gemäß der Untersuchung der Erfinder beruht die Hauptursache der Änderung des Fehlers infolge der Durchflussgeschwindigkeit oder Durchflussmenge nicht auf der Änderung des Verlusts der durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme, sondern auf der Veränderung des Verlusts der an das Unterstützungsorgan für das Heizelement, das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-312612 gezeigt ist, übertragenen Wärme.
Es ist daher unmöglich, den Ausgangsfehler gegenüber der Änderung der Durchflussgeschwindigkeit infolge der Veränderung der Wärmeübertragung an das Unterstützungsorgan für das Heizelement unter Verwendung der oben erwähnten Konstruktion ausreichend zu kompensieren. Der Grund wird im Folgenden erläutert. 8 zeigt eine Temperaturkompensationsschaltung in dem herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs. In dem herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs zum Kompensieren der Temperatur des Heizwiderstandselements unter Verwendung einer Brückenschaltung, die in 8 gezeigt ist, sind die Veränderung der Temperatur The des Heizwiderstandselements, der Temperatur Th1 der Leitung und der Temperatur Tht des Anschlusses bei einer Norm- Ansauglufttemperatur von 25 °C und bei einer Ansauglufttemperatur von 80 °C in 12 gezeigt. Des Weiteren sind die Veränderung des Verhältnisses der Gesamtwärmemenge Qt (80) bei einer Ansauglufttemperatur von 80 °C, die Menge Qa (80) der durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme zu der Luft in einem Elementkörper und des Verhältnisses der Menge Q1 (80) der an die Leitung übertragenen Wärme zur Gesamtwärmemenge des Durchflussmessers bei einer Norm-Ansauglufttemperatur von 25 °C, die durch die Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit erfolgt, in 13 gezeigt. Wie in 12 gezeigt ist, während die Temperatur The des Heizwiderstandselements bei 25 °C und 80 °C in Bezug auf die Durchflussgeschwindigkeit näherungsweise konstant ist, werden die Temperatur Th1 der Leitung und die Temperatur Tht des Anschlusses hoch, wenn die Durchflussgeschwindigkeit gering wird. Aus 13 kann des Weiteren erkannt werden, dass Qa(80)/Qt(25) größer wird, wenn die Durchflussgeschwindigkeit zunimmt, Q1(80)/Qt(25) jedoch kleiner wird, wenn die Durchflussgeschwindigkeit abnimmt. Die Summe Qt(80)/Qt(25) ist verhältnismäßig groß auf einer Seite der niedrigen Durchflussgeschwindigkeit. Diese geringe Neigung bewirkt schließlich den positiven Fehler bei einem geringen Durchfluss und den negativen Fehler bei einem hohen Durchfluss. Das ist der Fall, da die Neigung der Veränderung Q1(80)/Qt(25) der an den Leitungsdraht übertragenen Wärme geringfügig größer ist als die Neigung der Veränderung Qa(80)/Qt(25) der Menge der von dem Elementkörper durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme.
Die Tatsache ist aus 14 deutlich zu erkennen. 14 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung der Differenz zwischen dem Verhältnis aus der Wärmemenge bei ver schiedenen Ansauglufttemperaturen und der Veränderung der Temperatur des Heizelements in dem herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs zeigt.
In 14 sind die Veränderung der Differenz δδ zwischen dem Verhältnis Q1(80)/Qt(25) der Menge Q1(80) der an die Leitung übertragenen Wärme bei einer Ansauglufttemperatur von 80 °C und die Gesamtwärmemenge Qt(25) bei einer Ansauglufttemperatur von 25 °C bei einer Durchflussgeschwindigkeit von 50 m/s sowie das Verhältnis Q1(80)/Qt(25) bei einer geringen Geschwindigkeit, das durch die Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit bewirkt wird, gezeigt. Die durchgehende Linie bezeichnet ein Beispiel in dem herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs, bei dem der Wert δδ bei der Durchflussgeschwindigkeit von 0,5 m/s größer ist als 50 % des Werts bei der Durchflussgeschwindigkeit von 50 m/s.
Die Funktionsweise der Vorrichtung, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-28581 offenbart ist, ist im Wesentlichen gleich jener der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 55-50121 . Deswegen besteht ein Problem dahingehend, dass die Veränderung der Neigung des Fehlers, der durch die Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Temperaturbedingungen nicht eliminiert ist, selbst wenn die Temperaturkompensation bei einem bestimmten Durchfluss ausgeführt wird. In dieser Hinsicht besteht ein Mittel zum Ändern des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstands unter Verwendung des elektrischen Widerstandselements zur Temperaturkompensation und des Heizwiderstandselements darin, die Dicke eines Metallfilms oder den Zustand der Wärmebehandlung zu ändern. Ein derartiges Mittel berücksichtigt jedoch nicht tatsächlich die Veränderung bei der Herstellung. Des Weiteren wird in der Technik, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-52626 offenbart ist, die Wärmeübertragung von dem Heizwiderstandselement an das Leitungsorgan verringert, indem die Wärmeleitfähigkeit zum Leitungsorgan vermindert wird. Im Einzelnen wird die Verbesserung der Veränderung der Wärmeleitfähigkeit an der Leitung, die die Veränderung der Messfehlerveränderung der Durchflussgeschwindigkeit in dem Durchflussmesser bewirkt, nicht berücksichtigt.
Das Patent JP 07-220777 bezieht sich auf ein Widerstandselement, das aus einem Leitungsdraht mit einer Legierung aufgebaut ist, die Edelmetalle enthält, die eine geringe Wärmeleitfähigkeit sowie eine Korrosionsfestigkeit besitzen. Das Heizwiderstandselement und das wärmeempfindliche Widerstandselement werden aufgebaut, indem ein Widerstandselement durch Befestigen eines Leitungsdrahts an einem zylindrischen Keramikgrundkörper mittels eines Klebstoffs gebildet wird.
Das Patent JP 06-267711 bezieht sich auf ein Widerstandselement, das aus Leitungen aus einem Edelmetall an einem Ende des Leitungsdrahts und einem schwach wärmeleitenden Teil, das mit dem Metall verbunden ist und an dem anderen Ende der Leitung angeordnet ist, aufgebaut wird, wobei das Metall an einem elektrischen Isolator befestigt ist.
In letzter Zeit wird die Forderung immer stärker, die direkte oder indirekte Wirkung der schädlichen Komponenten, die in einem Abgas eines Kraftfahrzeugs enthalten sind, an der Umwelt zu unterdrücken. In den Vereinigten Staaten besteht die Politik darin, dass der maximale Referenzwert der Emissionsmenge von NOx aus den schädli chen Komponenten CO, HC und NOx, die im Abgas enthalten ist, das von einer Maschine für ein Kraftfahrzeug ausgeschieden wird, anfangs auf die Hälfte verringert werden muss, wobei dann ein Drittel bis zum Jahr 2000 ausgeführt wird. Wird in ähnlicher Weise die Zukunft von Erdölquellen berücksichtigt, wird die Politik ausgeführt, bei der der Maximalreferenzwert des Anteils des Kraftstoffverbrauchs nach dem Jahr 2000 auf die Hälfte verringert werden muss. Die oben erwähnten schädlichen Komponenten und der Kraftstoffverbrauch werden durch das Kraftstoff-/Luft-Verhältnis stark beeinflusst, das die Mischung der Luft und der in der Kraftfahrzeugmaschine verbrannten Kraftstoffs ist. Es ist demzufolge erforderlich, das Kraftstoff-/Luft-Verhältnis genauer als bisher zu verwalten und dadurch die Genauigkeit der Durchflussmessung zu verbessern, die die Einstellung des Kraftstoff-/Luft-Verhältnisses direkt festlegt. Insbesondere im Katalysator zum Verringern der oben erwähnten schädlichen Komponenten wird das Kraftstoff-/Luft-Verhältnis in der Umgebung des Werts 1 gesteuert, da das umgekehrte Verhältnis vor und nach dem Wert des Kraftstoff-/Luft-Verhältnisses stark von 100 % abweicht. Um die oben erwähnte Referenz zu erfüllen, ist es demzufolge erforderlich, den Messfehler auf die Hälfte oder ein Drittel in Bezug auf früher zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchflussmesser des thermischen Typs zu schaffen, der bei geringen Kosten realisiert werden kann und bei dem der Ausgangsfehler infolge der Veränderung der Durchflussmenge oder der Durchflussgeschwindigkeit und der Ansauglufttemperatur verringert werden kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Durchflussmesser des thermischen Typs zu schaffen, der die Steuerung einer Maschine auf vorteilhafte Ausgangscharakteristiken gewährleisten kann, um den Kraftstoffverbrauch der Maschine bei hohen Temperaturen und die Anlaufcharakteristiken der Maschine bei niedrigen Temperaturen zu verbessern und die schädlichen Komponenten, die im Abgas enthalten sind, zu verringern.
Die oben erwähnten Probleme wurden durch einen Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß Anspruch 1 gelöst.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Schnittansicht, die die Gesamtkonfiguration einer Ausführungsform eines Durchflussmessers des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Vorderansicht, die die Gesamtkonfiguration der Ausführungsform des Durchflussmessers des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ist ein vertikaler Querschnitt, der den Hauptabschnitt der Ausführungsform des Durchflussmessers des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die den Vergleich von Charakteristiken der Durchflussgeschwindigkeit und das Ausgangs bei dem Durchflussmesser des thermischen Typs der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik zeigt;
5 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die den Vergleich von Charakteristiken der Ansauglufttemperatur und des Umfangs der Heizung in dem Durchflussmesser des thermischen Typs von 1 und im Stand der Technik zeigt;
6 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die den Vergleich von Charakteristiken der Ansauglufttemperatur und des Ausgangs bei dem Durchflussmesser des thermischen Typs von 1 und im Stand der Technik zeigt;
7 zeigt das Konzept der Temperaturkompensation in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik;
8 zeigt eine Temperaturkompensationsschaltung in dem herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs;
9 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung eines Fehlers des Ausgangs des Durchflussumsatzes gemäß der Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit bei verschiedenen Ansauglufttemperaturen in dem herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs;
10 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung der physikalischen Eigenschaften von Luft in Übereinstimmung mit der Veränderung der Temperaturen;
11 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit, einer dimensionslosen Zahl und der Wärmeleitfähigkeit in Übereinstimmung mit der Verän derung der physikalischen Eigenschaften von Luft, die der Veränderung von Temperaturen entsprechen;
12 zeigt die Veränderung der Temperatur The des Heizwiderstandselements, der Temperatur der Leitung und der Temperatur des Anschlusses bei einer Norm-Ansauglufttemperatur von 25 °C und einer Ansauglufttemperatur von 80 °C;
13 zeigt die Veränderung des Verhältnisses der Gesamtwärmemenge bei einer Ansauglufttemperatur von 80 °C, der Menge der durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme, zu der Luft in einem Elementkörper und der an die Leitung übertragene Wärmemenge zur Gesamtwärmemenge des Durchflussmessers bei einer Norm-Ansauglufttemperatur von 25 °C, die Veränderung die Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit auftreten;
14 ist eine ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung der Differenz zwischen dem Verhältnis aus der Wärmemenge bei unterschiedlichen Ansauglufttemperaturen und der Veränderung der Temperatur des Heizelements in dem herkömmlichen Durchflussmesser des thermischen Typs;
15 ist eine ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung des Verhältnisses der Wärmemenge und der Veränderung der Durchflussgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Ansauglufttemperaturen in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung;
16 ist ein vertikaler Querschnitt, der ein Beispiel der Konfiguration des Heizwiderstandselements 1, der in dem in 1 gezeigten Durchflussmesser des thermischen Typs verwendet wird, genau zeigt;
17 ist eine Schnittansicht des Leitungsdrahts des Messelements in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung; und
18 ist eine Tabelle, die die Wärmeleitfähigkeit und den Temperaturkoeffizienten eines Leitungsdrahts oder eines Anschlusses und eines Antioxidationsfilms, der in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik verwendet wird, zeigt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die Formen, in denen die vorliegende Erfindung realisiert wird, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 8, die 14 bis 17 und Tabelle 1 erläutert.
Die 1 und 2 zeigen die Gesamtkonfiguration einer Ausführungsform eines Durchflussmessers des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen Körper, auf dem ein Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist und der einen Abschnitt eines Ansaugluftkanals bildet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Hauptdurchflusskanal, der im Körper 10 vorgesehen ist, durch den die Luftströmung erfolgt, und das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein Organ, das in dem Hauptdurchflusskanal 12 vorgesehen ist, um darin ein Heizwiderstandselement 1 und ein Temperaturkompensations-Widerstandselement 5 zu unterstützen. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet einen Teildurchflusskanal, der in dem Organ 11 vorgesehen ist, wobei die Luftströmung, die sich durch den Teildurchflusskanal 13 bewegt, durch das Heizwiderstandselement 1 und das Temperaturkompensations-Widerstandselement 5 gemessen wird. Das Heizwiderstandselement 1 und das Temperaturkompensations-Widerstandselement 5 sind an einer Kunststoffform, die in einem Kanal parallel zu einer Hauptströmung in dem Teildurchflusskanal 13 vorgesehen ist, über einen Anschluss 3a und einen Leitungsdraht 2a befestigt. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet eine Luftströmung, die zum Teildurchflusskanal 13 abzweigt, und das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Auslassströmung aus dem Teildurchflusskanal.
3 ist ein vertikaler Querschnitt, der den Hauptabschnitt der Ausführungsform des Durchflussmessers des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Pfeile von 3 bezeichnen Strömungsrichtungen von Wärme.
Das Heizwiderstandselement 1 wird im dem Fluid durch die Leitungsdrähte 2a, 2b und die Anschlüsse 3a, 3b, die mit den Leitungsdrähten verbunden sind, unterstützt. Die Anschlüsse 3a, 3b sind mit der Kunststoffform 4 verbunden, die einen elektrischen Leiter zu einem Schaltungsmodul (nicht gezeigt) enthält. Die oben genannten Komponenten bilden einen Hauptabschnitt des Durchflussmessers des thermischen Typs.
Die Konfiguration des Heizwiderstandselements 1 wird unter Bezugnahme auf 16 erläutert. 16 ist ein vertikaler Querschnitt, der ein Beispiel der Konfiguration des Heizwiderstandselements 1, das in dem in 1 gezeigten Durchflussmesser des thermischen Typs verwendet wird, zeigt.
Wie in der Figur gezeigt ist, ist ein Platindraht mit kleinem Radius um die äußere Oberfläche eines spulenförmigen Grundkörpers 101, der unter Verwendung von Aluminium usw. gebildet ist, gewickelt. Die beiden Enden des Platindrahts sind an die Metallleitungen 2a, 2b geschweißt, die in Löcher eingesetzt sind, die in dem Grundkörper 101 ausgebildet sind. Die Leitungen 2a, 2b sind in die Löcher des Grundkörpers 101 eingesetzt und durch einen Klebstoff 30, wie etwa Glasklebstoff, befestigt. Die Leitung ist unter Verwendung von Titan, Tantal, einer Edelstahllegierung oder einer Legierung, die als Komponenten Platin oder Palladium enthält, gebildet, deren Wärmeleitfähigkeit klein ist im Vergleich zu Platin-Iridium, das bisher verwendet wurde. Des Weiteren ist der gesamte Körper mit Glas 31 überzogen.
7 zeigt das Konzept der Temperaturkompensation in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik. In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 5 ein Temperaturkompensations-Widerstandselement zum Messen der Ansauglufttemperatur. Das Bezugszeichen 6a bezeichnet einen Leitungsdraht für das Temperaturkompensations-Widerstandselement und das Bezugszeichen 7a bezeichnet einen Anschluss für das Temperaturkompensations-Widerstandselement. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine elektronische Schaltung, die mit dem Heizwiderstandselement 1 und dem Temperaturkompensations-Widerstandselement 5 verbunden ist, um einen Strom zu bestimmen, um den Messfehler der Durchflussgeschwindigkeit zu kompensieren, die unter Verwendung des Heizwiderstandselements 1 gemeinsam mit diesen Widerstandselementen gemessen wird. Die Temperatur The des Heizwiderstandselements wird durch das Hinzufügen der vorgegebenen Heiztemperatur ΔTe zur Temperatur Tce, die durch das Temperaturkompensations-Widerstandselement erfasst wird, durch die elektronische Schaltung 8 gesteuert. Obwohl die elektronische Schaltung 8 tatsächlich komplizierter ist, ist sie im Wesentlichen aus einer Brückenschaltung aufgebaut, die das Heizwiderstandselement 1 und das Temperaturkompensations-Widerstandselement 5 enthält, wie in 8 gezeigt ist.
Die grundlegende und technische Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Veränderung der von dem Elementkörper an das Unterstützungsorgan, wie etwa der Leitungsdraht und der Anschluss, übertragenen Wärmemenge infolge der Veränderung der Temperatur Th1 des Leitungsdrahts und der Temperatur Tht des Anschlusses, die durch die Strömungsgeschwindigkeit bewirkt wird, auf einem kleinen Wert zu halten, die die Ursache des Fehlers infolge der Strömungsgeschwindigkeit ist, der durch die herkömmliche Kompensation der Ansauglufttemperatur nicht kompensiert werden kann. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Material, das einen kleinen Temperaturkoeffizienten Δλ der Wärmeleitfähigkeit λ aufweist, verwendet. Das Material mit dem kleinen Temperaturkoeffizienten Δλ der Wärmeleitfähigkeit λ kann vorzugsweise ebenfalls beim Anschluss verwendet werden.
Im Einzelnen wird das Material verwendet, dessen Wert von Δλ im Bereich von –0,06 bis 0,06 W/m·K² liegt. Vorzugsweise wird das Material verwendet, dessen Temperaturkoeffizient Δλ im Bereich von –0,03 bis 0,03 W/m·K² liegt. Es ist noch stärker bevorzugt, dass das Material verwendet wird, dessen Temperaturkoeffizient Δλ im Bereich von –0,02 bis 0,02 W/m·K² liegt. Es ist konkret möglich, als Anschluss ein Edelstahlorgan und Titan, dessen Temperaturkoeffizient Δλ –0,0083 W/m·K² beträgt, oder Tantal, dessen Temperaturkoeffizient Δλ +0,004 W/m·K² beträgt, zu verwenden. Es ist des Weiteren außerdem möglich, die Zweistofflegierung zu verwenden, die die Komponenten aus Edelmetallen, wie etwa Platin oder Palladium, enthält.
Durch Verwendung des oben genannten Materials als Unterstützungsorgan, liegt der folgende Wert δ
bei gemessenen Fluidtemperaturen, die im Bereich von –30 °C bis 80 °C liegen, im Bereich von –0,003 bis 0,003. Der Wert δ liegt vorzugsweise im Bereich von –0,0015 bis 0,0015. Es ist noch stärker bevorzugt, dass der Wert δ im Bereich von –0,001 bis 0,001 liegt.
Die Wirkung, die durch die Verwendung dieser Konfiguration erreicht wird, wird unter Verwendung von Bezugszeichen in Bezug auf die 4 bis 6 erläutert. 4 ist eine Darstellung numerischer Werte, die den Vergleich von Charakteristiken der Strömungsgeschwindigkeit und des Ausgangs in dem Durchflussmesser des thermischen Typs der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik zeigt. 5 ist eine Darstellung numerischer Werte, die den Vergleich von Charakteristiken der Ansauglufttemperatur und des Umfangs des Heizens in dem Durchflussmesser des thermischen Typs von 1 und im Stand der Technik zeigt. 6 ist eine Darstellung numerischer Werte, die den Vergleich von Charakteristiken der Ansaugluft temperatur und des Ausgangs in dem Durchflussmesser des thermischen Typs von 1 und im Stand der Technik zeigt.
Wie in 4 gezeigt ist, ist es ebenfalls in dem Bereich der Durchflussgeschwindigkeit von 0,5 m/s bis 50 m/s bei
möglich, den Wert δ trotz des Anstiegs der Ansauglufttemperatur von 55 °C auf 80 °C in den Bereich von ±0,002 zu senken. Dabei besitzt die Wärmemenge, die durch die in 8 gezeigte elektronische Schaltung 8 geliefert wird, eine Schwankung von mehr als ±0,2 %/°C im Bereich der Ansauglufttemperatur von –30 °C bis 80 °C in Bezug auf die Wärmemenge ΔTe0 bei der Norm-Temperatur Ta0 (25 °C), wie durch die gepunktete Linie von 5 gezeigt ist. Wie durch die gepunktete Linie von 4 gezeigt ist, ist es insbesondere möglich, den Wert δ im Bereich der Ansauglufttemperatur von –30 °C bis 80 °C und bei einer geringen Strömung, bei der eine kleine Veränderung des Werts δ einen großen Fehler am Ausgang erzeugt, in den Bereich von ±0,0015 zu senken.
Die Funktionsweise und die Wirkung, die durch Verwendung des in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Durchflussmessers des thermischen Typs erreicht wird, werden erläutert.
Zuerst wird die Funktionsweise der in 8 gezeigten Brückenschaltung erläutert. Die Gesamtwärmemenge Qt des Heizwiderstandselements 1 wird durch die Gleichung Qt = Rh × Ih2 bestimmt, wobei Rh ein elektrisches Widerstandselements ist und Ih ein Strom ist, der durch das elektrisches Widerstandselements fließt. Deswegen wird Ih unter Verwendung der Ausgangsspannung V2 der Brückenschaltung in der folgenden Weise dargestellt:
Ein Ausgang des Durchflussmessers des thermischen Typs wird durch Verstärken von V2 erhalten. Unter der Annahme, dass ein Normausgang V20 ist und ein Strom, der zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, Ih0 ist, kann der Fehler durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
Die obige Gleichung 3 kann unter Verwendung der Wärmemenge Qt und des elektrischen Widerstands Rh in der folgenden Weise dargestellt werden:
Der Wert δ kann anhand von V2 durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
Unter der Annahme, das R1, R7 und R8 jeweils einen konstanten Widerstand haben und Rc der Wert des elektrischen Widerstands des Temperaturkompensations-Widerstandselements ist, gilt:
Es wird des Weiteren angenommen, dass Rc0 der Wert des elektrischen Widerstands des Temperaturkompensations-Widerstandselements bei 0 °C ist. Rc = Rc0 × (1 + κ Tce)wobei κ der Temperaturkoeffizient des elektrischen Widerstandselements ist, wie etwa ein Platinfilm- oder ein Platindraht-Material des Heizwiderstandselements. Tce ist in der Brückenschaltung von 8 die Temperatur des Temperaturkompensations-Widerstandselements und ist gleich der Ansauglufttemperatur Ta oder proportional zu dieser.
Rh wird durch eine derartige Brückenschaltung auf den Wert des elektrischen Widerstands gesetzt, der zur Ansauglufttemperatur proportional ist. Wenn sich die Temperatur der zu messenden Luftströmung ändert, z. B. dann, wenn sich die Lufttemperatur von der Norm-Temperatur erhöht, wird der Wert von Rh/Rh0 ein Wert größer als eins. Zu diesem Zeitpunkt ändert sich das Verhältnis Qt/Qt0 der Gesamtwärmemenge. Wenn der Wert von Rh/Rh0 nicht durch die Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst wird, kann 50 oder δ auf 0 gebracht werden.
Die Gesamtwärmemenge Qt enthält die Menge Qa der durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme in dem Elementkörper und die Menge Q1 der an die Leitung übertragenen Wärme. Die Menge Q1 der an die Leitung übertragenen Wärme, deren Temperaturpegel gemäß der Strömungsgeschwindigkeit geändert wird, und die Menge der durch die Temperatur der Ansaugluft abgestrahlten Wärme an die Luft in dem Elementkörper, dessen Temperaturpegel näherungsweise konstant gehalten wird, haben jeweils unterschiedliche Charakteristiken in Bezug auf die Veränderung infolge der Veränderung der Ansauglufttemperatur. Deswegen ist die Veränderung des Verhältnisses der Gesamtströmungsgeschwindigkeit bei der Norm-Temperatur und der Gesamtwärmemenge Qt bei einer Ansauglufttemperatur, die von der Norm-Temperatur verschieden ist, nicht konstant und beträgt Qt(80)/Qt(25), wie in 13 gezeigt ist.
Deswegen wird es durch Verringern der Veränderung der Menge Q1 der übertragenen Wärme infolge der Veränderung der Temperatur des Leitungsdrahts und der Veränderung ihrer Summe in Bezug auf die Strömungsgeschwindigkeit möglich, Qt(80)/Qt(25) aufrechtzuerhalten oder Qt/Qt0 unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit konstant zu halten. Wie in 4 gezeigt ist, ist es folglich möglich, δ oder δ0 unter Verwendung der in 8 gezeigten Brückenschaltung näherungsweise auf null zu setzen.
Um die Veränderung der Menge Q1 der übertragenen Wärme infolge der Veränderung der Temperatur des Leitungsdrahts zu verringern, ist es wirkungsvoll, einen Leitungsdraht zu verwenden (außer Titandraht oder Tantaldraht), der durch ein Material gebildet ist, bei dem die Veränderung der Wärmeleitfähigkeit infolge der Temperatur verhältnismäßig klein ist. Wie durch die gepunktete Linie von 14 gezeigt ist, kann durch die Verwendung eines derartigen Materials die Differenz δ' zwischen dem Verhältnis Q1(80)/Qt(25) der Menge Q1(80) der an die Leitung übertragenen Wärme und der Gesamtwärmemenge Qt(25) bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit und dem Verhältnis Q1(80)/Qt(25) bei einer geringen Strömungsgeschwindigkeit verringert werden, selbst wenn die Temperatur The des Heizelements stärker ansteigt als im Stand der Technik. Zu diesem Zeitpunkt wird die Anstiegsrate des Umfangs ΔTe der Erwärmung, die an das Heizwiderstandselement bereitgestellt wird, auf einen Wert gesetzt, der größer ist als die Rate der Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich mit dem Stand der Technik, bei dem Platin-Iridium als Leitungsmaterial verwendet wird, wie durch die gepunktete Linie von 5 gezeigt ist. Wie durch die gepunktete Linie von 6 gezeigt ist, wird es möglich, die Veränderung des Werts δ in dem großen Temperaturbereich z. B. von –30 °C bis 80 °C im Vergleich zum Stand der Technik zu verringern.
Die Funktionsweise und die Wirkungen der vorliegenden Erfindung, die oben beschrieben wurde, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die 14 und 15 auf der Grundlage des experimentellen Ergebnisses und des berechneten Ergebnisses an der Leitung unter Verwendung von Titan (Ti) genau erläutert. 14 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung der Differenz zwischen dem Verhältnis der Wärmemenge bei unterschiedlichen Ansauglufttemperaturen und der Veränderung der Temperatur des Heizelements in Bezug auf die Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik zeigt. 15 ist eine graphische Darstellung numerischer Werte, die die Veränderung des Verhältnisses der Wärmemenge und der Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit bei unterschiedlichen Ansauglufttemperaturen in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 14 wird die Differenz δ' zwischen dem Verhältnis der an die Leitung bei 80 °C übertragenen Wärmemenge Q1(80) und der Gesamtwärmemenge Qt(25) beim Normwert 25 °C bei den Strömungsgeschwindigkeiten 50 m/s, 5 m/s und 0,5 m/s betrachtet. Sowohl der Durchflussmesser nach dem Stand der Technik, der durch die durchgehende Linie gezeigt ist und bei dem Platin-Iridium als Leitungsdraht verwendet wird, als auch der Durchflussmesser des thermischen Typs der vorliegenden Erfindung, der durch die gepunktete Linie gezeigt ist und bei dem Titan (Ti) als Leitungsdraht verwendet wird, wird der Wert größer, wenn die Strömungsgeschwindigkeit kleiner ist. Während bei dem Durchflussmesser des thermischen Typs der vorliegenden Erfindung die Temperatur The(80) des Heizwiderstandselements bei 80 °C im Vergleich zum Stand der Technik hoch ist, ist die Differenz δ' gering. Aus der Tatsache ist ersichtlich, dass die Leitung unter Verwendung von Ti gemäß der vorliegenden Erfindung eine kleinere Anstiegsrate der an die Leitung übertragenen Wärmemenge Q1 hat als nach dem Stand der Technik in Bezug auf den Temperaturanstieg der Drahtleitung infolge der Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit.
Wie in 15 gezeigt ist, ist bei dem Durchflussmesser des thermischen Typs der vorliegenden Erfindung das Verhältnis der übertragenen Wärmemenge Qa(80) infolge der zwangsläufigen Konvektion von dem Elementkörper an Luft und der Gesamtwärmemenge Qt(25) bei der Norm-Temperatur von 25 °C näherungsweise symmetrisch zu dem Verhältnis der übertragenen Wärmemenge Q1(80) und der Gesamtwärmemenge Qt(25) mit der Ausnahme, dass die Steigung zueinander umgekehrt ist. Das Verhältnis Qt(80)/Qt(25) ihrer Summe, die Gesamtwärmemenge besitzt keine Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit infolge der Veränderung der Ansauglufttemperatur. Mit anderen Worten, durch Verringern der Veränderung der an die Leitung übertragenen Wärmemenge Q1 infolge der Veränderung der Temperatur der Leitung wird es möglich, den Fehler zu verringern, der von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt, wenn die Ansauglufttemperatur des Durchflussmessers des thermischen Typs verändert wird.
17 ist eine Schnittansicht eines Leitungsdrahts des Messelements in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Titan- und Tantal-Leitungsdraht gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gebildet, indem Glasklebstoff und beschichtetes Glas bei einer niedrigen Temperatur kleiner als 500 °C und kleiner als im Stand der Technik gebacken werden. Das ist der Fall, da diese Metalle oberhalb von diesen Temperaturen oxidieren. Wenn das Backen für den eigentlichen Zweck bei einer höheren Temperatur ausgeführt werden muss, kann ein Organ verwendet werden, dessen Oberfläche im Voraus mit einem Antioxidationsfilm, der in 17 gezeigt ist, beschichtet wurde. Der Temperaturkoeffizient der Wärmeleitfähigkeit des Materials zum Beschichten muss ähnlich jenem von Titan oder Tantal sein. Es kann eine Zweistofflegierung verwendet werden, deren Hauptkomponente ein Edelmetall wie Platin oder Palladium als das Material zum Bilden des Antioxidationsfilms 40 ist.
In einigen Fällen kann die Komponente oder die Legierung aus Edelmetallen neue physikalische Eigenschaften ergeben. Im Einzelnen kann die Legierung aus Edelmetallen, bei denen die Oxidationsgeschwindigkeit gering ist oder keine Oxidation auftritt, zukünftig entwickelt werden. Es ist daher möglich, die Legierung aus Pt-Pd oder Pt-Rh als Leitung zu verwenden, wenn sie entwickelt wird.
Das Material, das als Unterstützungsorgan oder Antioxidationsfilm 40 in dem Durchflussmesser des thermischen Typs der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wird unter Bezugnahme auf 18 erläutert. 18 ist eine Tabelle, die die Wärmeleitfähigkeit und den Temperaturkoeffizient eines Leitungsdrahts oder eines Anschlusses und den Antioxidationsfilm, der in dem Durchflussmesser des thermischen Typs gemäß der vorliegenden Erfindung und im Stand der Technik zeigt.
Die Wärmeleitfähigkeiten λ von Titan und Tantal, die als Beispiel des Leitungsdrahtmaterials gezeigt sind, betragen 21,9 W/m·K bzw. 57,5 W/m·K und die Temperaturkoeffizienten Δλ der Wärmeleitfähigkeiten betragen –0,008 W/m·K² bzw. +0,004 W/m·K². Im Einzelnen unterscheiden sich beide physikalische Eigenschaften um mehr als das Zweifache des Werts der Wärmeleitfähigkeit. Des Weiteren sind die Vorzeichen der Temperaturkoeffizienten der Wärmeleitfähigkeiten zueinander umgekehrt. Deswegen ist die Steigung des Temperaturkoeffizienten umgekehrt zur Veränderung der Temperatur. Die Wirkung, dass die Veränderung des Werts δ verringert wird, ist jedoch die gleiche.
Durch Verwendung des Materials, dessen Temperaturkoeffizient Δλ der Wärmeleitfähigkeit einen negativen Wert hat, als Leitungsdraht, ist es möglich, einen positiven Fehler zu erzeugen, selbst wenn die Temperatur der Luft niedrig (–30 °C) und die Durchflussmenge gering ist. Infolge des Fehlers wird der Kraftstoff übermäßig zugeführt. Bei einem bestimmten Maschinentyp ist dies ein Vorteil z. B. dahingehend, dass die Anlaufcharakteristik einer Maschine bei einer niedrigen Temperatur verbessert werden kann. Da die Anlaufcharakteristik der Maschine andererseits bei einer hohen Temperatur ursprünglich besser ist, kann der Kraftstoff abgemagert und dadurch der Kraftstoffverbrauch verbessert werden oder die schädlichen Komponenten des Abgases können eliminiert werden.
Wie in 18 gezeigt ist, ist es erwünscht, Zirkon (Zr), einen martensitischen Edelstahl und 9 % Cr-Mo-Stahl außer Ti, Ta als Leitungsmaterial zu verwenden. Der austenitische Edelstahl mit Δλ = +0,01 W/m·K² oder ein anderes Material mit Δλ = +0,015 W/m·K² kann vorteilhaft als Leitungsmaterial verwendet werden.
Es ist des Weiteren möglich, das oben erwähnte Organ, dessen Oberfläche mit dem Antioxidationsfilm beschichtet ist, als Unterstützungsorgan zu verwenden. Ein Edelmetall in dem Platinsystem und eine Legierung, deren Hauptkomponente Platin ist, sind für den Antioxidationsfilm geeignet. Des Weiteren sind Palladium und die Legierung, deren Hauptkomponente Palladium ist, ebenfalls geeignet, da die Temperaturkoeffizienten Δλ der Wärmeleitfähigkeit klein sind. Durch Verwendung eines derartigen Organs wird es des Weiteren möglich, die Herstellungskosten zu senken.
Als ein Beispiel einer derartigen Legierung gibt es eine ternäre Legierung, die Pd(70)-Ir(15)-Pt(15) enthält und in 18 gezeigt ist. Der Temperaturkoeffizient Δλ der Wärmeleitfähigkeit beträgt +0,0288 W/m·K², was weniger als die Hälfte im Vergleich mit der Legierung ist, deren Hauptkomponente Platin außer PtIr(10) ist. Durch Verwendung dieser Legierung wird es möglich, die Leitung mit dem Heizwiderstandselement durch Klebstoff zu verbinden und die Verschlechterung der Charakteristiken in Bezug auf den Temperaturkoeffizient Δλ der Wärmeleitfähigkeit des Kerns einer Leitung, die durch Beschichten der Oberfläche der Leitung mit dem Antioxidationsfilm auftritt, zu verhindern.
Das oben erwähnte Material ist außerdem für ein Anschlussorgan vorteilhaft.
Der Leitungsdraht, der durch das Material gebildet ist, dessen Temperaturkoeffizient Δλ der Wärmeleitfähigkeit klein ist, kann des Weiteren außerdem bei einem Leitungsdraht zum Unterstützen des Temperaturkompensations-Widerstandselements 5 verwendet werden. Durch Verwendung einer derartigen Konfiguration wird es möglich, die Veränderung der Wärmemenge, die zu dem Temperaturkompensations-Widerstandselement übertragen wird, wenn die Temperatur des Körpers verändert wird, zu verringern. Es wird folglich möglich, den Fehler einer so genannten Wandtemperatur zu verringern. Es ist deswegen möglich, die Genauigkeit der Temperaturkompensation weiter zu verbessern und dadurch den Fehler des Ausgangs des Durchflussmessers des thermischen Typs zu verringern.
Gemäß der Konfiguration der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nicht nur den Fehler in Bezug auf die Ansauglufttemperatur, sondern außerdem den Fehler in Bezug auf die Veränderung der Temperatur des Körpers des Durchflussmessers des thermischen Typs zu verringern.

Claims

Durchflussmesser des thermischen Typs, der ein erstes elektrisches Widerstandselement (1), das so beschaffen ist, dass es in einem zu messendem Fluid vorgesehen ist, um eine Durchflussmenge zu erfassen, und ein zweites elektrisches Widerstandselement (5), das so beschaffen ist, dass es in dem Fluid, dessen Widerstandswert von einer gemessenen Fluidtemperatur abhängt, vorgesehen ist, umfasst, wobei die Temperaturkompensation, die einer Änderung der gemessenen Fluidtemperatur entspricht, durch Heizen des ersten elektrischen Widerstandselements (1) in Übereinstimmung mit der durch das zweite elektrische Widerstandselement (5) erfassten gemessenen Fluidtemperatur erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der folgende Wert
der durch den Gesamtwärmewert Qto und den Wert Rho des elektrischen Widerstands des ersten elektrischen Widerstandselements (1) bei einer vorgegebenen Temperatur oder Referenztemperatur und durch den Gesamtwärmewert Qt und den Wert Rh des elektrischen Widerstands des ersten elektrischen Widerstandselements (1) bei der gemessenen Fluidtemperatur bestimmt ist, im Bereich von –0,003 bis 0,003 bei gemessenen Fluidtemperaturen im Bereich von –30 °C bis 80 °C liegt, wobei sich ein Unterstützungsteil von einem Teil (4) erstreckt, das einen elektrischen Leiter enthält, der mit einer elektrischen Schaltung (8) verbunden ist, wobei das Unterstützungsteil eine Leitung (2a, 2b) und einen Anschluss (3a, 3b) umfasst, wobei die Leitung aus einem Material gebildet ist, dessen Temperaturkoeffizient Δλ der Wärmeleitfähigkeit im Bereich von –0,06 bis 0,06 W/m·K² liegt.
Durchflussmesser des thermischen Typs nach Anspruch 1, bei dem das Unterstützungsteil aus einer Legierung gebildet ist, die eine Platin- oder Palladium-Komponente enthält.
Durchflussmesser des thermischen Typs nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Unterstützungsteil aus Titan, Tantal oder Zirkon oder aus einer Legierung, die eines von ihnen enthält, oder aus rostfreiem Stahl von Cr-Mo-Stahl gebildet ist.
Durchflussmesser des thermischen Typs nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem wenigstens ein Abschnitt der Oberfläche des Unterstützungsteils mit einem Antioxidationsfilm beschichtet ist.
Durchflussmesser des thermischen Typs nach Anspruch 4, bei dem wenigstens ein Abschnitt der Oberfläche des Unterstützungsteils mit Platin, einer Platinlegierung, Palladium oder einer Palladiumlegierung beschichtet ist.
Durchflussmesser des thermischen Typs nach Anspruch 1, bei dem der Wert δ eine negative Steigung in Bezug auf die Veränderung der gemessenen Fluidtemperatur angibt.
Durchflussmesser des thermischen Typs nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Leitung von elektronischen Schaltungen des Durchflussmessers des thermischen Typs aus einem Material gebildet ist, dessen Temperaturkoeffizient Δλ der Wärmeleitfähigkeit im Bereich von –0,06 bis 0,06 W/m·K² liegt.
Durchflussmesser des thermischen Typs nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Leitung von elektronischen Schaltungen des Durchflussmessers des thermischen Typs durch eine Legierung gebildet ist, die eine Platin- oder Palladium-Komponente enthält.