JPS644606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体の流れの中に少くとも１つの感
温抵抗が設けられており、該感温抵抗の温度およ
び／または抵抗が流体の流量に依存して制御され
るようにし、調整量が流体の量に対する基準とさ
れている流体、たとえば内燃機関の吸入空気の流
量測定装置に関する。感温抵抗として熱線を使用
し、この熱線がゾンデ収容リング体中で複数個の
取付個所を介して張るようにされている流体の流
量測定装置は既に公知である。例えば自動車にお
いて使用する場合頻繁な温度変化および汚染と熱
線の独特の作動状態により、熱線が短時間で破損
される危険が生ずる。さらに前記取付個所を介し
ての不規則な熱伝導のため、測定精度が不所望に
低下する欠点が生ずる。

これに対して本発明による装置は、特許請求の
範囲第１項に示されている技術構成を有する。即
ち感温抵抗が所謂熱バンドとして帯状に形成され
ており、該熱バンドは、ゾンデ収容リング体の中
に支承されている少くとも３つの支持個所を介し
て、一方の熱バンド端部から他方の端部に至るま
で設けられており、かつ熱バンドの端部を保持す
る端部支持個所の間に設けられている支持個所に
おいては少くとも、熱バンドのループを介して設
けられるようにし、支持個所から伸びている両熱
バンド部分は接触領域において電気的に導通する
ように互いに接続されており、さらに熱バンドは
流体の流れの中に設けられ、この場合熱バンドの
流れに向い合う衝突面として一方の狭幅面が用い
られるようにし、他方広幅面は流れ方向に実質的
に平行に走行するようにしたのである。これによ
り次の利点が得られる。即ち例えば自動車におい
て使用した場合、熱バンドの作動により定められ
る温度変化が、測定誤差ないし測定精度低を生ぜ
させないことである。熱バンドの端部支持個所間
に設けた少くとも１つの支持個所において、熱バ
ンドをループ状に設けることおよび、熱バンドの
接触部を電気接続することにより、この支持個所
においては熱バンドに電流が流れなくなる。さら
に次の利点が得られる、即ち２つの端部支持個所
の間に設けた支持個所において、温度により定め
られる伸びのために熱バンドが上へ持ち上げられ
たり位置ずれしても、障害とはならない。何故な
らばこのことが熱バンドの実効長さに全く影響を
及ばさないからである。さらに熱バンドの作動長
さ全体が、ゾンデ収容リング体の壁面近傍の領域
から離れた位置におかれている。その結果壁面近
傍の領域における検出困難な流れ状態にもとづく
測定確度の低下が、回避される。そのため自由加
熱過程の間の熱バンドにおける沈着物の完全燃焼
除去に対しても、一層有利な条件が形成される。
さらに感温抵抗を熱バンドとして形成することに
より、汚染が低減されゾンデの測定特性が長期に
わたり安定化する利点が得られる。

本発明の有利な実施態様が特許請求の範囲第２
項以下に示されている。

次に本発明の実施例につき図面を用いて説明す
る。

第１図に示されている、流体たとえば内燃機関
の吸入空気の測定装置には、温度に依存する抵抗
ないし感温抵抗１０、感温抵抗１１、抵抗１２，
１３，１４から成るブリツジ回路が設けられてい
る。ブリツジ対角線には制御装置１６の制御増幅
器１５が接続されている。この場合制御増幅器１
５の反転入力側は入力抵抗１７を介して、抵抗１
１および１２の接続点と接続されている。他方制
御増幅器１５の非反転入力側は入力抵抗１８を介
して、抵抗１３と１４の接続点と接続されてい
る。制御増幅器１５は２つの給電線１９および２
０を介して、直流電源２１と接続されている。こ
の直流電源２１には平滑コンデンサ２２が並列に
接続されている。制御増幅器１５の出力側は、２
つの抵抗２３および２４の直列接続体と接続され
ている。この場合抵抗２４は共通の給電線１９と
接続されている。これらの両抵抗２３および２４
は、ダーリントン段２５に対する分圧器を形成し
ている。さらにこのダーリントン段は、抵抗２６
と共に、抵抗１０，１１，１２，１３および１４
から成るブリツジ回路の給電用の、電圧により制
御される電流源を構成する。共通の給電線１９お
よび２０との間に、抵抗２７および２８から成る
分圧器が接続されている。抵抗２７と２８との接
続点にはダイオード３７の陽極が接続されてい
る。このダイオードの陰極は、制御増幅器１５の
反転入力側と接続されている。制御増幅器１５の
反転入力側と共通の給電線２０との間に、抵抗２
９とコンデンサ３０との直列接続体が接続されて
いる。この場合この抵抗−コンデンサ−組み合わ
せ体は、制御回路の周波数をこれらの感温抵抗の
時間特性に適合させるために、用いられる。

抵抗１３と１４との接続点には抵抗３１が接続
されている。この抵抗３１は、スイツチングトラ
ンジスタ３２のスイツチング区間を介して、共通
の給電線２０と接続可能にされている。スイツチ
ングトランジスタ３２のベースは単安定マルチバ
イブレータ３３の出力側と接続されている。この
単安定マルチバイブレータは微分素子３４を介し
て、内燃機関の点火装置用の点火スイツチ３５か
ら供給されるパルス、または他の部材から供給さ
れるパルスによりトリガされる。

次に上述の装置の動作を説明する。ブリツジ回
路の感温抵抗１１を介して所定の電流が流れる
と、この電流はこの抵抗を通常の作動温度に加熱
する。他方のブリツジ分岐においては感温抵抗１
０は、流体の温度たとえば内燃機関の吸入空気の
温度を特徴づける抵抗値をとる。これにより達成
されることは、空気量測定装置の加熱電流制御に
対する基準信号として、常に内燃機関の吸入空気
の温度が用いられることである。通過する空気量
に応じて、感温抵抗１１が多かれ少なかれ冷却さ
れる。そのためブリツジ回路に不平衝が生ずる。
このブリツジ回路の不平衝は次のようにして平衝
状態へ戻される、即ち制御増幅器が電圧により制
御される電流源２３，２４，２５および２６を介
してブリツジ回路により高い給電電流を供給し、
その結果感温抵抗１１の温度が即ちその抵抗値が
少くなくともほぼ一定の値に保たれるようにし
て、達成される。ブリツジ回路に流れる電流が、
感温抵抗１１を矢印方向５６に通過して流れる空
気量に対する尺度となる。相応の電気信号は、端
子３６と端子３９との間から取り出すことができ
る。

制御装置の始動を容易にするために、ダイオー
ド３７を有する分圧器２７，２９が用いられる。
制御装置を投入接続する場合、制御増幅器１５の
反転入力側に、制御装置の確実な始動を行なわせ
る約0.5Vの電圧が加えられる。反対に通常の作
動においては、制御増幅器１５の反転入力側の電
圧は、この初期電圧よりも著しく高くされる。そ
の結果ダイオード３７が遮断されそのため分圧器
２７，２８を介しての制御過程に対する影響が与
えられなくなる。

後述するように熱バンドないし熱テープとして
形成される感温抵抗１１は、時々その表面の沈着
物が除去されるようにするため、所定の測定サイ
クルの後に、増加された電流がこの感温抵抗１１
を流れるようにされる。この場合測定サイクルと
して例えば、その都度内燃機関の所定の作動持続
時間を用いることができる。そのため沈着物の燃
焼除去過程も、内燃機関の点火装置の遮断毎にト
リガできるようになる。このことは点火スイツチ
３５の遮断の際に行なわれる。相応の信号は微分
されてから単安定マルチバイブレータ３３を非安
定状態へ切替制御する。この単安定マルチバイブ
レータの非安定切替状態の間は、スイツチングト
ランジスタ３２が導通し抵抗３１をブリツジ回路
の抵抗１４と並列に接続する。これにより抵抗１
０，１１，１２，１３および１４から成るブリツ
ジ回路が著しく不平衝となる。この場合制御増幅
器１５はこの不平衝を補償するために、高められ
た電流をこのブリツジ回路に供給する。この高め
られた電流は感温抵抗１１を、単安定マルチバイ
ブレータの非安定切替状態の持続時間の間中、通
常の作動温度よりも高い温度になるように加熱す
る。その結果感温抵抗の表面における残存物が燃
焼除去される。

感温抵抗１１の材料を、安定構造を有する白金
バンドないし帯状体から形成すると、著しく好適
であることが示されている。何故ならばこの材料
は高温に加熱されるのに特に適しているからであ
る。このことは燃焼除去過程に対して特に重要で
ある。

基準抵抗１２も、破線３８で示されている流体
の流れの断面たとえば内燃機関の吸い込み管の中
に取り付けると、好適である。何故ならばこのよ
うにすると基準抵抗１２の損失熱が、矢印方法に
流れる空気により冷却できるからである。抵抗１
３および１４は、制御回路の温度特性を調整でき
るように、可変抵抗として形成すると好適であ
る。

第２図には、互いに平行に走行する３つの支持
個所４１，４２および４３を有するゾンデの収容
リング体４０が示されている。このゾンデリング
体はもちろん別の好適な形状を有することもでき
る。支持個所４１，４２および４３を用いて、所
謂熱バンドないし帯状体１１として形成される感
温抵抗１１がＶ字形に緊張して張られる。この場
合熱バンド１１はその両端により、２つの端部支
持個所４１および４２だけに例えば硬ろうまたは
溶接により取り付けられ、他方支持個所４３を介
しては固定はされずに案内されている。端部支持
部材４１，４２における取り付けは、例えば支持
個所に平行に線状に行なわれる。その結果熱バン
ド１１には、熱伝導の変化すなわち熱特性を変化
させることのあるねじれが生じなくなる。

ゾンデリング体４０はその熱膨張係数が熱バン
ド１１のそれに相応するようにされる。その結果
熱膨張により定められる熱バンド１１ないしゾン
デリング体４０の長さの変化が、熱バンド１１に
引つ張り−または圧縮応力をほとんど生ぜさせる
ことなく、支持個所４１，４２，４３の間の間隔
変化により広い範囲にわたり相殺されるようにな
る。

熱バンドが例えば内燃機関の吸い込み管におけ
る空気量測定器として用いられるときは、熱バン
ド１１を引つ張り−および圧縮応力の加わらない
ように張ることは重要である。この場合考慮され
る温度範囲は、−30℃から＋120℃である。さらに
熱バンド１１の作動により定められるもう１つの
温度変化がある。熱バンド１１はさらに前述のよ
うに、その表面に沈着する残存物質を燃焼除去で
きるように、自由燃焼の目的で高温に加熱され
る。この短時間の温度も、熱バンドを固定して張
つた場合に引つ張り−または圧縮応力を生ぜさせ
る熱バンドの長さ変化を発生させる。熱バンド１
１をＶ字形に張ることおよびゾンデリング体４０
の熱膨張係数を熱バンド１１のそれに適合させる
ことにより、熱バンド１１に引つ張り−または圧
縮応力が加わることが著しく低減される。ゾンデ
リング体４０は、熱バンド１１が白金から形成さ
れている場合は、ニツケル−鉄−合金から製造す
ると好適である、何故ならば後者の熱膨張係数は
白金のそれにほぼ相応しているからである。ゾン
デリング体をガラスたとえば所謂プラチナ−ガラ
スから製造することもできる。このガラスの熱膨
張係数もプラチナのそれに広い範囲にわたり相応
している。その結果熱バンド１１の温度変化の場
合、引つ張り−または圧縮応力が著しく低減され
る。

第２図に示されているように、互いに平行に走
行する支持個所４１，４２，４３はかぎ形に折り
曲げることが出来る。

電流案内のために用いられる端部支持個所は、
少くともゾンデリング体４０から電気的に絶縁さ
れるように取り付けられる。支持個所４３を囲む
ように案内されている熱バンド１１の中央部は、
この場合リング４４を形成している。この場合熱
バンド１１の支持個所４３から走行する部分は、
接触領域４５において、電気的に導通するよう
に、例えば溶接または硬ろうにより互いに接続さ
れる。これによりリング４４には電流が流れない
ため電流により加熱されることがない。支持個所
４３における熱バンド１１の長さ変化ないし位置
ずれの場合の、熱バンド１１から支持個所４３へ
の不規則な熱伝導の問題が、もはや現われなくな
る。支持個所４３における独特の懸架により、熱
膨張のため熱バンド１１が支持個所４３から僅か
上方に持ち上げられた場合熱バンドの変化または
回転も、問題なくなる。熱バンド１１の取付用の
リング４４を第３図に示されている形に形成する
と著しく好適である。第３図に示されているよう
にリング４４の巻付角は180゜以下にされている。
さらにリング４４の形は次のように選定されてい
る、即ち支持個所４３におけるリング４４の接触
点４６，４７と、リング４４のテープ部が接触領
域４５へまとめられるようにされる２つの起点４
８，４９との間に、十分大きい間隔が形成される
ようにする。この場合前記の間隔により、リング
４４ないし熱バンド１１の膨張の場合に機械的な
応力が熱バンド１１に加わることなく、支持個所
４３での間隔ａに相応するリング４４の自由な変
位が保証されるようになる。

感温抵抗１１の空気流に対向している衝突面に
は、作動の間に、空気中に浮遊する粒子が沈着さ
れてたい積物を形成する。このたい積物は、短時
間の作動の後、この測定ゾンデの特性を変化して
誤測定やさらには感温抵抗の損傷を生ぜさせる。
それ故感温抵抗１１は、第４図に別の縮尺で示さ
れているようにバンド状に形成され、この場合こ
の抵抗はみぞ孔状の断面を有するようにし、この
断面の狭幅面５０，５１は半円状に形成される。
狭幅面５０，５１は例えばテーパ状に形成するこ
ともできる。この場合狭幅面５０，５１の厚さｄ
は、熱バンド１１の広幅面５２の幅ｂよりも小さ
くされる。特別な場合は比の値ｄ：ｂは例えば
１：10にされ0.02mm：0.2mmに選定される。熱バ
ンドの汚染のされやすさをできるだけ小さく保つ
ために、熱バンドはゾンデリング体４０の中で支
持個所４１，４２，４３を介して次のように案内
される。即ち狭幅面５０，５１の一方すなわちこ
の場合は狭幅面５０を、流体衝突面として空気流
５６に対向するように設け、他方広幅面５２はほ
ぼ流れ方向に走行するようにする。これによりゾ
ンデの汚染の可能性が著しく低減され、測定ゾン
デの測定信号の長時間にわたる一定保持が保証さ
れ、熱バンドの破損を回避することが出来るよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は流体たとえば内燃機関の吸入空気量の
測定装置のブロツク図、第２図は３つの支持個所
によりＶ字形に案内される熱バンド、第３図は中
央の支持個所の領域における熱バンドのリング状
の形成、第４図は熱バンドの断面を、それぞれ示
す。 １０，１１……感温抵抗、１２……基準抵抗、
３４……微分回路、３５……点火スイツチ、３６
……単安定マルチバイブレータ、４０……ゾンデ
リング体、４１，４２，４３……支持個所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体の流れの中に少くとも１つの感温抵抗が
   設けられており、該感温抵抗の温度および／また
   は抵抗が流体の流量に依存して制御されるように
   し、調整量が流体の量に対する基準とされている
   流体の流量測定装置において、感温抵抗１１が所
   謂熱バンド１１として帯状に形成されており、該
   熱バンドは、ゾンデ収容リング体４０の中に支承
   されている少くとも３つの支持個所４１，４２，
   ４３を介して、一方の熱バンド端部から他方の端
   部に至るまで設けられており、かつ熱バンドの端
   部を保持する端部支持個所４１，４２の間に設け
   られている支持個所４３においては少くとも、熱
   バンド１１のループ４４を介して設けられるよう
   にし、支持個所４３から伸びている両熱バンド部
   分は接触領域４５において電気的に導通するよう
   に互いに接続されており、さらに熱バンド１１は
   流体の流れの中に設けられ、この場合熱バンド１
   １の流れに向い合う衝突面として一方の狭幅面５
   ０が用いられるようにし、他方広幅面５２は流れ
   方向に実質的に平行に走行するようにしたことを
   特徴とする流体の流量測定装置。 ２ リング４４の接触領域４５におけるバンド部
   分の導電接続が、溶接または硬ろうにより行なわ
   れるようにした特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ３ 所属の支持個所４３におけるリング４４の巻
   付角が180゜以下であるようにし、支持個所４３に
   おけるリング４４の接触点４６，４７と、リング
   ４４の両バンド部分がまとめられるように走行す
   る起点４８，４９との間に、応力の加わらないな
   いで伸長の行なえる間隔が形成されるようにした
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 熱バンド１１の流体の流れにする対向する衝
   突面５０が半円形またはテーパ状に形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。