JPH05126613A

JPH05126613A - 測定素子

Info

Publication number: JPH05126613A
Application number: JP4116020A
Authority: JP
Inventors: Gerhard Hueftle; ヒユフトレゲルハルト; Heinz Rilling; リリングハインツ
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1992-05-08
Publication date: 1993-05-21
Also published as: GB9209525D0; GB2255642B; KR920021973A; GB2255642A; US5271272A; DE4115040A1

Abstract

(57)【要約】【目的】測定素子のフィンガの広がりに対して頑強な
測定素子を提供する。【構成】基板（１１）の表面領域（３８）は、流れ方
向（３７）で前方の流入側エッジ（１２）と測定抵抗
（２３）に対する抵抗路（２０）との間では被覆されて
おらず、測定抵抗（２３）に対する抵抗路（２０）を支
持する基板領域は、流れ方向（３７）に延在し、基板
（１１）の流出エッジ（１３）から発するスリット（３
９）によって別の各抵抗路（２０）から分離されている
ように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動媒体、例えば内燃
機関の吸入空気の質量流量測定装置用測定素子であっ
て、流動媒体に曝される複数の抵抗路と、該抵抗路を支
持する基板とを有し、当該基板上には前記抵抗路が次の
ように分布配置されている、すなわち測定抵抗に対する
抵抗路が流れ方向で基板の後方の流出側エッジの近傍に
あるように分布配置されている測定素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホットフィルム型空気量測定器として公
知の装置では、一方で温度センサおよび補償抵抗の抵抗
路が、他方で測定抵抗の抵抗路が２つの平衡抵抗と共に
ホイートストンブリッジを形成する。このブリッジのブ
リッジ対角電圧は制御増幅器に印加される。制御増幅器
の出力電圧は測定素子の加熱抵抗に対する加熱電圧とし
て用いられる。その際、測定素子の測定抵抗および加熱
抵抗に対する抵抗路は基板の上に、それらの間で良好な
熱接触が存在するように配置されている。それにより、
測定抵抗が媒体温度よりもはるかに高い高温にもたらさ
れる。今、測定素子を通って流動する流量が変化する
と、対流性の熱伝達が変化することに基づいて、測定抵
抗の温度が変化する。そして測定抵抗は零とは異なる温
度計数を有するから、ホイートストンブリッジは離調す
る。これに基づき制御増幅器は加熱抵抗に対する出力電
流を変化する。閉制御ループを介して、出入りする熱量
による測定抵抗の変化は加熱抵抗の加熱能力の変化によ
って補償される。従い制御増幅器の加熱電流ないし出力
電圧は流動媒体の流量に対する尺度である。流動媒体の
温度変動は温度センサおよび補償抵抗の直列回路によっ
て補正される。

【０００３】前記装置（ＤＥ３６３８１３８Ａ１）に対
する冒頭に述べた形式の公知の測定素子では、基板上の
抵抗路の分布配置は、抵抗路が流れ方向で相互に平行に
タンデム配列されるように行われる。その際補償抵抗に
対する抵抗路は、温度センサに対する抵抗路と測定抵抗
に対する抵抗路との間で基板の同じ側上で配置され、ま
た加熱抵抗に対する抵抗路は基板の他方の面上で、測定
抵抗に対する抵抗路に直接対向するよう配置される。個
々の抵抗路は流れ方向に対し垂直に延在するスリットに
より基板内で相互に分離されている。それにより抵抗路
間の温度減結合が良好に行われる。この分離スリットに
より基板は同じ長さの３つのフィンガを有する。これら
のフィンガのうち流れ方向で最初の２つのフィンガがそ
れぞれ１つの抵抗路を支持し、流れ方向で最後のフィン
ガが測定抵抗と加熱抵抗に対する抵抗路を支持する。し
かし念入りに製造し、最適に接着しても、フィンガの広
がりは完全に排除できず、最適の流れからのフィンガの
変位は比較的頻繁であり、特に変位の大きさが異なるこ
とが判明した。流動媒体が測定素子の回りを流れる際、
このフィンガの広がり部は境界層の形状に大きな影響を
与え、測定素子の所要の特性曲線に関して欠陥品を増大
させることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、フィ
ンガの広がりの影響を受けない、簡単な構造の測定素子
を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によ
り、基板の表面領域は、流れ方向で前方の流入側エッジ
と測定抵抗に対する抵抗路との間では被覆されておら
ず、測定抵抗に対する抵抗路を支持する基板領域は、流
れ方向に延在し、基板の流出エッジから発するスリット
によって別の各抵抗路から分離されているように構成し
て解決される。

【０００６】請求項１または請求項４の特徴を有する本
発明の測定素子は、フィンガの広がりと結び付いた欠点
が回避される。

【０００７】請求項１の構成では、流れ方向に対して垂
直に延在するスリットが省略され、小型のレイアウトに
必要な、測定抵抗の抵抗路と他の抵抗路の温度減結合
が、流れ方向に対して平行なスリットにより行われる。
このような構成および被覆しない平坦な流入側面を測定
抵抗の抵抗路の前方に設けることによって、測定素子は
フィンガの広がりに対して頑強になる。有利には測定抵
抗および所要の加熱抵抗の抵抗路を基板のことなる面に
相互に対向して配置する。その際、測定抵抗の抵抗路は
その他の抵抗路と共に基板の同じ側に配置される。

【０００８】別の請求項４による構成では、測定素子の
階段状の段付けにより個々の抵抗路には流動媒体が直接
流れて当る。それにより測定素子はフィンガの広がりに
対して次のような場合でも頑強となる。すなわち、本発
明の別の実施例に従い別の温度減結合のために、スリッ
トが流れ方向に対して垂直に基板に設けられ、スリット
が個々の抵抗路の流入側エッジと共に一列に配置される
構成の場合でも頑強である。

【０００９】本発明の測定素子では、フィンガの広がり
部に対するコストのかかる検査過程が省略される。それ
により製造プロセスがより安価になる。基板の外部輪郭
にレーザを用いて大基板から切り出される。この輪郭は
本発明の第１の実施例では簡単な矩形であり、第２の実
施例では、流れ方向を示す縦エッジに沿って延在する階
段状の輪郭である。

【００１０】本発明の２つの変型実施例でも、測定素子
の周囲流に適合するため、基板の流入側エッジないし個
々の階段の流入側エッジは流れに適するよう形成するこ
とができる。

【００１１】別の実施例の手段により、請求項１ないし
４に記載の測定素子の有利な変型、改良が行われる。

【００１２】

【実施例】図１に示された、一般的な流動媒体の質量流
量測定装置に対する例としてのホットフィルム型空気質
量計は測定素子１０を有している。測定素子１０は流動
媒体、ここでは空気に曝されており、自動車の場合、空
気吸入スリーブへのバイパスに配置される。流動空気の
流れ方向は矢印３７により示されている。測定素子１０
は基板および多数の抵抗路２０からなる。基板にレーザ
を用いて大基板から切り出されたものである。また抵抗
路２０は基板１１の表面に配置されている。基板１１は
矩形形状を有し、流れ方向にある長手側の１つは階段状
に切り取られている。これにより流れ方向で見て流れ方
向の前側の流入側エッジ１２から基板１１の流れ方向で
後ろの流出側エッジ１３までに３つの段１４、１５、１
６が発生している。その際それぞれ後続の段１５、１６
はそれぞれ先行する段１４、１５を越えて突出してい
る。最初の段１４は先頭の流入側エッジにより画定され
ており、また２つの次の段１５、１６は流入側エッジ１
７ないし１８を有している。各段１４〜１６には１つの
抵抗路２０が配置されており、第１の段１４は温度セン
サ２１に対する抵抗路を、第２の段１５は補償抵抗２２
に対する抵抗路２０を、第３の段は一方で測定抵抗２３
に対する抵抗路２０を、他方で加熱抵抗２４に対する抵
抗路２０を支持する。ここで抵抗路２３は基板１１の同
じ側に、ここでは上側に配置されており、温度センサ３
１と補償抵抗２２も同様である。一方、加熱抵抗２４は
基板１１の対向する側、基板下側、第３の段のところに
配置されている。段１４〜１６の幅、すなわち抵抗路２
０の幅は、基板１１の先頭の流入側エッジ１２から流出
側エッジ１３へと減少する。流入側エッジ１７、１８と
共に２つのスリット２５、２６は流れ方向に対し垂直に
配列して設けられており、このスリットは抵抗路２０間
の温度減結合に用いる。

【００１３】測定素子１０の段付けられた長手側に対向
する方の長手側に沿って５つの接触接続面３１〜３５が
配列して被着されている。これらの接続面は相互に間隔
を置いて基板１１の上側に配置される。この上側は温度
センサ２１、補償抵抗２２および測定抵抗２３に対する
抵抗路２０も支持する。接触接続面３１〜３５はプリン
トされた導体路１９を介して個々の抵抗路２０と接続さ
れている。すなわち、接触接続面３１は温度センサ２１
と、接触接続面３２は補償抵抗２２および測定抵抗２３
と、２つの接触接続面３４、３５は加熱抵抗２４と接続
されている。さらに導体路１９は温度センサ２１を補償
抵抗２２と接続する。補償抵抗２２は接触接続面３６に
よってタップ取り出しすることができる。測定素子１０
の接触接続面３１〜３５には、図１に示した回路図によ
る通常のホットフィルム型空気質量計の回路の構成部が
接続される。その際、温度センサと一方では補償抵抗２
２、他方では測定抵抗２３との直列回路は２つの抵抗２
７、２８と共に１つのホイートストンブリッジ回路を形
成し、そのブリッジ対角電圧は差動増幅器として構成さ
れた制御増幅器２９に印加される。ホイートストンブリ
ッジ回路の電流供給には直流電圧源３０が用いられる。
制御増幅器２９の出力電圧ＵAは加熱抵抗２４に印加さ
れる。

【００１４】それ自体公知のホットフィルム空気質量計
の作用を以下簡単に説明する。

【００１５】制御増幅器２９の出力電流により、加熱抵
抗の加熱が行われる。加熱抵抗２４における加熱能力は
実質的に、制御増幅器２９におけるブリッジ対角電圧に
より定められる。これにより測定抵抗２３と良好に熱接
触している加熱抵抗２４は、流動する空気の温度よりも
はるかに高い高温にもたらされる。測定素子１０を流過
する空気量が変化すると対流性の熱伝達の変化に基づき
測定抵抗２３の温度が変化し、ホイートストンブリッジ
回路が離調する。これに基づき制御増幅器２９は、加熱
抵抗２４に対する出力電流を変化する。閉制御ループを
介して、流出入する熱量による測定抵抗２３の変化は、
加熱抵抗２４の加熱能力によって補償される。それによ
って測定抵抗２３は常に所定の温度に保持される。この
ようにして制御増幅器２９の加熱電流ないし出力電圧Ｕ
Aは空気の流通量に対する尺度となる。流動空気の温度
変動は温度センサ２１と補償抵抗２２の直列回路によっ
て補正される。

【００１６】温度センサ２１ないし補償抵抗２２ないし
測定および加熱抵抗２３、２４のそれぞれの抵抗路２０
は、１つの固有の流入側エッジないし１７ないし１８を
有するから、前記の測定素子１０は、個々の段が基板１
１の上側および下側に対して垂直に広がってもセンシテ
ィブでない。広がり部は、スリット２５、２６を設けた
後に発生し得る。というのは、個々の段１４〜１６が広
がった場合でも、個々の抵抗路２０の流入側部分は、先
行する段１４ないし１５からはほとんど影響を受けない
ままとなるからである。周囲の流れに適合するために、
流入側エッジ１７、１８、１９は必要に応じ変型するこ
とができる。

【００１７】図２の測定素子１０’は図１の測定素子１
０と外部輪郭と基板１１の表面上での抵抗路２０の分布
配置が異なる。外部輪郭はここでは矩形状である。図１
の構成部材と同じものには同じ参照番号が付してある。
温度センサ２１に対する抵抗路２０はここでも基板１１
の流入側エッジ１２の近傍に配置されており、測定抵抗
２３と加熱抵抗２４に対する抵抗路２０は基板１の流出
側エッジ１３の近傍に配置されている。補償抵抗２２に
対する抵抗路２０は流れ方向で見て温度センサ２１の抵
抗路２０の後方にある。測定抵抗２３と加熱抵抗２４の
２つの抵抗路２０は（これらはここでも基板１１の上側
ないし下側に被着されている）２つの別の抵抗路２０に
対して横方向にずらして配置されている。そのため、流
れ方向３７で測定抵抗２３の前にある、基板１１の表面
領域３８は覆われていない。さらに加熱抵抗２４および
測定抵抗２３の抵抗路２０により形成される、測定素子
１０’の“ホット領域”はスリット３９により、温度セ
ンサ２１および補償抵抗２２に対する他の２つの抵抗路
２０から分離されている。スリット３９は流れ方向に対
して平行であり、流出側エッジ１３から始まって基板１
１に入り込んで設けられている。これにより温度センサ
と補償抵抗に対する温度減結合が形成される。測定素子
１０’の流入側エッジ１２は流れに有利なように、ここ
では楔型に成型される。個々の抵抗路２０はここでも導
体路１９を介して接触接続面３１〜３５と接続されてい
る。接触接続面には図１と同じ様にそこに示された回路
装置が接続される。

【００１８】測定素子１０’のこの実施例でも、スリッ
ト３９により分離された基板領域の広がりに対して不感
であるという利点が得られる。というのは、スリットの
経過は空気流れ方向３７に対して平行に配設されてお
り、それにより個々の抵抗路２０の流入側は広がりの際
にも影響を受けないままとなるからである。流入側は広
がりの際にも変化しないから温度素子１０’の特性曲線
は変化しない。測定素子１０’は測定素子１０に対して
外部輪郭が簡単であるという利点を有する。この簡単な
外部輪郭は良好に大基板から作成することができる。ま
た図２の構成は図１の測定素子よりも振動および衝撃に
対して頑強である。というのは、振動長さが短く、測定
抵抗と加熱抵抗２３、２４の矩形状の構成が可能だから
である。

【００１９】

【発明の効果】本発明により、フィンガの広がりと結び
付いた欠点が回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の斜視図である。

【図２】本発明の別の実施例の斜視図である。

【符号の説明】

１０測定素子１１基板１２、１７、１８流入側エッジ１３流出側エッジ１４、１５、１６段２０抵抗路２１温度センサ２２補償抵抗２３測定抵抗２４加熱抵抗２９制御増幅器３０直流電圧源３１〜３５接触接続面３７流れ方向３８表面領域３９スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ハインツリリングドイツ連邦共和国エバーデインゲン３イムカイザーフエルト１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流動媒体、例えば内燃機関の吸入空気の
質量流量測定装置用測定素子であって、流動媒体に曝さ
れる複数の抵抗路と、該抵抗路を支持する基板とを有
し、当該基板上には前記抵抗路が次のように分布配置さ
れている、すなわち測定抵抗に対する抵抗路が流れ方向
で基板の後方の流出側エッジの近傍にあるように分布配
置されている測定素子において、基板（１１）の表面領域（３８）は、流れ方向（３７）
で前方の流入側エッジ（１２）と測定抵抗（２３）に対
する抵抗路（２０）との間では被覆されておらず、測定抵抗（２３）に対する抵抗路（２０）を支持する基
板領域は、流れ方向（３７）に延在し、基板（１１）の
流出側エッジ（１３）から発するスリット（３９）によ
って別の各抵抗路（２０）から分離されていることを特
徴とする測定素子。
【請求項２】測定抵抗（２３）および加熱抵抗（２
４）に対する抵抗路（２０）は基板（１１）の上側およ
び下側に配置されており、その際、前記測定抵抗（２３）に対する抵抗路（２０）
はその他の抵抗路（２０）と共に基板（１１）の上側に
配置されている請求項１記載の測定素子。
【請求項３】温度センサ（２１）および補償抵抗（２
２）に対する抵抗路（２０）は流れ方向で相互に連続し
て配置されており、測定抵抗（２３）および加熱抵抗（２４）に対する抵抗
路（２０）は、補償抵抗（２２）に対する抵抗路（２
０）に対してスリット（３９）の向こう側で横方向にず
らされている請求項２記載の測定素子。
【請求項４】流動媒体、例えば内燃機関の吸入空気の
質量流量測定装置用測定素子であって、流動媒体に曝さ
れる複数の抵抗路と、該抵抗路を支持する基板とを有
し、当該基板上には前記抵抗路が次のように分布配置さ
れている、すなわち測定抵抗に対する抵抗路が流れ方向
で基板の後方の流出側エッジの近傍にあるように分布配
置されている測定素子において、抵抗路（２０）は流れ方向（３７）で相互に連続して階
段状に、それぞれ先行する抵抗路（２０）に対して突出
する段（１５、１６）を以て配置されており、前記基板（１１）は抵抗路（２０）の階段形状に相応し
て、抵抗路（２０）の各段（１４〜１６）に沿って１つ
の流入側エッジ（１２、１７、１８）が形成されるよう
に構成されていることを特徴とする測定素子。
【請求項５】流入側エッジ（１７、１８）の延長部に
は、抵抗路（２０）の温度減結合のためのスリット（２
５、２６）が設けられており、当該スリットは相互に平
行に、流れ方向（３７）に対して垂直に延在する請求項
４記載の測定素子。
【請求項６】相互に連続して配列された抵抗路（２
０）の、流れ方向で見た幅は、流れ方向（３７）で前側
の流入側エッジ（１２）から、基板（１１）の後ろ側流
出側エッジ（１３）へと減少し、補償抵抗（２２）に対する抵抗路（２０）は、温度セン
サ（２１）に対する抵抗路（２０）と測定抵抗（２３）
に対する抵抗路(２０)との間で、測定抵抗と共に基板
(１１)の同じ上側に配置されている請求項４または５記
載の測定素子。
【請求項７】加熱抵抗（２４）に対する抵抗路（２
０）は基板（１１）の下側に配置されており、測定抵抗
（２３）に対する抵抗路（２０）は直接対向して配置さ
れている請求項６記載の測定素子。
【請求項８】抵抗路（２０）は、基板（１１）の上側
に配置された接触接続面（３１〜３５）と電気的に接続
されており、当該接触接続面は装置の接続に用いる請求
項１から７までのいずれか１記載の測定素子。
【請求項９】基板（１１）の流入側エッジ（１２；１
２、１７、１８）は流動に適合して、例えば楔状に構成
されている請求項１から８までのいずれか１記載の測定
素子。