JP4928042B2 - ガス流を決定するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、ガス流を決定する方法であって、ダイヤフラムと該ダイヤフラムを取り囲んだ枠とを備えたセンサを準備し、ダイヤフラム上の所定の温度プロフィルを提供し、決定したいガス流をダイヤフラム上で所定の流れ方向に案内し、検出された変化に応じてガス流を決定する方法に関する。同様に、本発明は、対応する、ガス流を決定するための装置にも関する。
【０００２】
任意のガス流に対して使用可能であるが、本発明及び本発明が基く問題は、自動車に搭載されたエアマスセンサに関して説明される。
【０００３】
図２は、このエアマスセンサの形式の公知のガス流決定装置を断面図で示している。
【０００４】
このエアマスセンサは、ダイヤフラムＭとこのダイヤフラムを取り囲んだ枠ＥＦとを備えたセンサＳＥを有している。ダイヤフラムＭとこのダイヤフラムを取り囲んだ枠ＥＦとを備えたセンサＳＥは、ケイ素ミクロメカニック技術において一体的に製造されている。Ｔは、支持薄板の形式の支持部材を示している。
【０００５】
さらに、ダイヤフラムＭ上に所定の温度プロフィルを生ぜしめるための温度プロフィル形成装置が設けられている。
【０００６】
加熱装置は、ダイヤフラムＭ上に台形の温度プロフィルを生ぜしめるためのダイヤフラムＭの中央領域Ｈを所定の温度に加熱するために働き、この温度プロフィルは、中央領域において台形を有しており、この台形は縁部領域に向かってほぼ線形に低下している。
【０００７】
上方に示された規格化された温度プロフィルの曲線Ａは、流過していない場合の温度プロフィルの状態を示している。曲線Ｂは、流過している場合の温度プロフィルの状態を示している。つまり、空気の流過によって、流過していない場合に縁部領域に向かってほぼ線形に低下する領域においてダイヤフラムＭ上の温度プロフィルの変化が生じる。この変化は、長手方向Ｓに流過するするガスの伝熱によって生じる。
【０００８】
Pt-抵抗の形式の２つの温度センサから成る検出装置Ｔ１，Ｔ２は、加熱される中央領域Ｈの上流におけるダイヤフラムＭの第１の箇所においてガス流によって生ぜしめられる温度変化と、加熱される中央領域Ｈの下流におけるダイヤフラムＭの第２の箇所においてガス流によって生ぜしめられる温度変化とを検出するように構成されている。
【０００９】
さらに、図示しない決定装置が設けられており、この決定装置は、ΔＴ＝ｄＴ１−ｄＴ２によって与えられる、検出された温度変化の差に依存してガス流を決定する。
【００１０】
図３は、エアマスセンサの形式の公知のガス流決定装置における汚れを概略的に示している。
【００１１】
図２に示したエアマスセンサの場合、ダイヤフラムＭの非対称的な汚れＶ１によって特性曲線逸脱が生じる。流過側における示された汚れＶ１によって、ダイヤフラム縁部とのより良好な熱結合（より小さな熱抵抗）によって、温度が低下される。汚れた領域における流過するガスに、変化した熱結合が加わることができる。
【００１２】
発明の利点
請求項１の特徴を有する本発明によるガス流決定方法及び請求項６に記載の対応するガス流決定装置は、公知の解決の試みに対して、ダイヤフラム上の汚れの影響が効果的に最小化されることができるという利点を有する。
【００１３】
本発明の基礎となる思想は、第１の箇所の上流におけるダイヤフラム上の第３の箇所において、及び選択的に第２の箇所の下流における第４の箇所において、所定の温度プロフィルの局所的な値に対応する値に温度を調整することである。この場合、第３の箇所における調整は第４の箇所における調整よりも重要である。なぜならば、第４の箇所よりも第３の箇所においてより大きな逸脱が予想されるからである。
【００１４】
従属請求項には、発明のそれぞれの対象の有利な発展及び改良が示されている。
【００１５】
有利な発展によれば、ダイヤフラム上に台形の温度プロフィルを提供するためにダイヤフラムの中央領域を所定の温度に加熱し、前記温度プロフィルは中央領域において平坦部を有しており、この平坦部は縁部領域に向かってほぼ線形に低下している。
【００１６】
別の有利な発展によれば、加熱される中央領域の上流におけるダイヤフラム上の第１の箇所と、加熱される中央領域の下流におけるダイヤフラム上の第２の箇所とにおいて、ガス流によって生ぜしめられる温度変化を検出し、検出された温度変化の差に応じてガス流を決定する。
【００１７】
別の有利な発展によれば、検出したいガス流の温度よりも高い所定の温度にダイヤフラムの中央領域を加熱する。
【００１８】
別の有利な発展によれば、第３及び第４の箇所は、ダイヤフラムの縁部領域に位置するように選択される。
【００１９】
図面
以下に本発明の実施態様を図面を参照してさらに詳しく説明する。
【００２０】
図１は、本発明によるガス流決定装置の実施態様を断面図で示す図である。
【００２１】
図２は、公知のガス流決定装置を断面図で示す図である。
【００２２】
図３は、公知のガス流決定装置の汚れを概略的に示す図である。
【００２３】
実施例の説明
図１は、エアマスセンサの形式でもある本発明によるガス流決定装置の実施態様を断面図で示している。
【００２４】
このエアマスセンサは、原則的に、図２に示した公知のエアマスセンサと同様に形成されている。
【００２５】
エアマスセンサは、ケイ素ミクロメカニック技術において一体的に製造されている、ダイヤフラムＭとこのダイヤフラムを取り囲んだ枠ＥＦとを備えたセンサＳＥと、支持薄板Ｔの形式の支持部材とを有している。
【００２６】
同様の加熱装置は、ダイヤフラムＭ上に台形の温度プロフィルを提供するためにダイヤフラムＭの中央領域Ｈを所定の温度に加熱するために働き、前記温度プロフィルは、中央領域に平坦部を有しており、この平坦部は縁部領域に向かってほぼ線形に低下している。
【００２７】
付加的に、第１の箇所の上流におけるダイヤフラムＭ上の第３の箇所と、第２の箇所の下流における第４の箇所とにおいて、所定の温度プロフィルの局所的な値に対応する値に温度を調整するために、２つの調整器を備えた調整装置が設けられている。
【００２８】
上方に示された規格化された温度プロフィルの曲線Ａは、流過していない場合の温度プロフィルの状態を示している。曲線Ｂは、流過している場合の温度プロフィルの状態を示している。つまり、空気の流過によって、流過していない場合に縁部領域に向かってほぼ線形に低下する領域において、ダイヤフラムＭ上の温度プロフィルが変化する。この変化は、流れ方向Ｓに流れるガスの伝熱によって生じる。
【００２９】
２つの温度センサから成る検出装置Ｔ１，Ｔ２は、加熱される中央領域Ｈの上流におけるダイヤフラムＭの第１の箇所においてガス流によって生ぜしめられる温度変化ｄＴ１′と、加熱される中央領域Ｈの下流におけるダイヤフラムＭの第２の箇所においてガス流によって生ぜしめられる温度変化ｄＴ２′を検出するように構成されている。
【００３０】
さらに、図示しない決定装置が設けられており、この決定装置は、ΔＴ′＝ｄＴ１′-ｄＴ２′によって与えられる、検出された温度変化の差に応じてガス流を決定するように構成されている。
【００３１】
図２に示した汚れの影響は、この実施態様の場合、調整装置Ｒ１，Ｒ２によって、もはや特性曲線動作に対して顕著な影響は有さないように減じられる。つまり、
ΔＴ＝ｄＴ１−ｄＴ２ ≒ ΔＴ′＝ｄＴ１′−ｄＴ２′
それぞれ調整されて得られる温度は、加熱される中央領域における温度よりも低いが、枠ＥＦにおける温度よりも高い。
【００３２】
例えば今や図３に示した汚れＶ１が生じたとしても、これによって変化されるダイヤフラム縁部への伝熱は、もはや低下した温度差を生じない。なぜならば、温度調整領域における熱出力が高められることによって、相応の補償が生じるからである。
【００３３】
本発明は、有利な実施例に関して説明されているが、この実施例に限定されず、多様に変更可能である。
【００３４】
特に、本発明は、エアマスセンサに限定されず、任意のガスに対して使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるガス流決定装置の実施態様を断面図で示す図である。
【図２】 公知のガス流決定装置を断面図で示す図である。
【図３】 公知のガス流決定装置の汚れを概略的に示す図である。
【符号の説明】
Ｍ ダイヤフラム、 ＥＦ 枠、 ＳＥ センサ、 Ｈ 中央領域、 Ｔ１，Ｔ２ 検出装置、 Ｒ１，Ｒ２ 調整装置、 Ｖ１ 汚れ

Claims (10)

1. ガス流量を決定する方法であって、
   ダイヤフラム（Ｍ）と該ダイヤフラムを取り囲んだ枠（ＥＦ）とを備えたセンサ（ＳＥ）を準備し、
   ダイヤフラム（Ｍ）の中央領域に配置された加熱装置によってダイヤフラム（Ｍ）上に台形の温度プロフィルを提供し、
   決定したいガス流をダイヤフラム（Ｍ）上で所定の流れ方向（Ｓ）に案内し、
   ガス流によって生ぜしめられる台形の温度プロフィルの変化を検出し、
   検出された変化に応じてガス流量を決定する方法において、
   ダイヤフラム上の、
   加熱装置の上流の第１の箇所と、
   加熱装置の下流の第２の箇所とにおいて、
   ガス流によって生ぜしめられる温度変化（ｄＴ１′，ｄＴ２′）が検出され、
   ΔＴ′＝ｄＴ１′−ｄＴ２′によって与えられる、検出された温度変化の差に応じてガス流量を決定し、
   さらに別のステップにおいて、
   前記第１の箇所の上流におけるダイヤフラム（Ｍ）上の第３の箇所と、
   選択的に第２の箇所の下流の第４の箇所とにおいて、温度調整領域における熱出力が高められることによって、前記台形の温度プロフィルの局所的な値に対応する値への温度の調整が行われることを特徴とする、ガス流量を決定する方法。
2. ダイヤフラム（Ｍ）上に台形の温度プロフィルを提供するために、ダイヤフラム（Ｍ）の中央領域（Ｈ）を加熱装置によって所定の温度に加熱し、前記温度プロフィルが、中央領域に平坦部を有しており、該平坦部が、縁部領域に向かってほぼ直線的に低下している、請求項１記載の方法。
3. 加熱される中央領域（Ｈ）の上流におけるダイヤフラム（Ｍ）上の第１の箇所と、加熱される中央領域（Ｈ）の下流におけるダイヤフラム（Ｍ）上の第２の箇所とにおいて、ガス流によって生ぜしめられる温度変化を検出し、
   検出された温度変化の差に応じてガス流を決定する、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記ダイヤフラム（Ｍ）の中央領域（Ｈ）を、検出したいガス流の温度よりも高い所定の温度に加熱する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記第３及び第４の箇所を、ダイヤフラム（Ｍ）の縁部領域に位置するように選択する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. ガス流量を決定するための装置であって、
   ダイヤフラム（Ｍ）と該ダイヤフラムを取り囲む枠（ＥＦ）とを備えたセンサ（ＳＥ）と、
   ダイヤフラム（Ｍ）上に台形の温度プロフィルを提供するための、ダイヤフラム（Ｍ）の中央領域に配置された加熱装置と、
   所定の流れ方向（Ｓ）でダイヤフラム上に案内されるガス流によって生ぜしめられる台形の温度プロフィルの変化（ｄＴ１′，ｄＴ２′）を検出するための、２つの温度センサから成る検出装置（Ｔ１，Ｔ２）と、
   ΔＴ′＝ｄＴ１′−ｄＴ２′によって与えられる、検出された温度変化の差に応じてガス流量を決定するための決定装置とが設けられている形式のものにおいて、
   ダイヤフラム上に、
   加熱装置の上流の第１の箇所と、
   加熱装置の下流の第２の箇所とが設けられており、
   第１の箇所及び第２の箇所において、ガス流によって生ぜしめられる温度変化が両方の温度センサによって検出され、
   前記第１の箇所の上流におけるダイヤフラム（Ｍ）上の第３の箇所と、
   選択的に第２の箇所の下流の第４の箇所とにおいて、温度調整領域における熱出力が高められることによって、前記台形の温度プロフィルの局所的な値に対応する値へ温度を調整するための調整装置（Ｒ１，Ｒ２）が設けられていることを特徴とする、ガス流量を決定するための装置。
7. ダイヤフラム（Ｍ）上に台形の温度プロフィルを提供するためにダイヤフラム（Ｍ）の中央領域を所定の温度に加熱するための加熱装置が設けられており、前記温度プロフィルが中央領域において平坦部を有しており、該平坦部が縁部領域に向かってほぼ線形に低下している、請求項６記載の装置。
8. 前記検出装置（Ｔ１，Ｔ２）が、加熱される中央領域（Ｈ）の上流におけるダイヤフラム（Ｍ）上の第１の箇所と、加熱される中央領域（Ｈ）の下流におけるダイヤフラム（Ｍ）上の第２の箇所とにおいて、ガス流によって生ぜしめられる温度変化を検出するように構成されており
   前記決定するための装置が、検出された温度変化の差に応じてガス流量を決定するように構成されている、請求項６又は７記載の装置。
9. 前記第３及び第４の箇所がダイヤフラム（Ｍ）の縁部領域に位置している、請求項６から８までのいずれか１項記載の装置。
10. ダイヤフラム（Ｍ）と該ダイヤフラムを取り囲む枠（ＥＦ）とを備えたセンサ（ＳＥ）が一体的にケイ素ミクロメカニック技術において製造されている、請求項６から９までのいずれか１項記載の装置。

Images