专利名称:热线式空气流量计的制作方法
本发明涉及一种热线式空气流量计，更具体地说，涉及一种用来测定内燃机中进入之空气量的热线式流量计。
业已提出过用一种带一绕线管的热线式空气流量计，来测定引入内燃机进气口中之空气量(日本特许公开No.31412/1984)。
这种有一绕线管的热线式空气流量计包括一由陶瓷材料等制成的绕线管，而用作放热电阻体的铂丝则以线圈形式盘在此绕线管上。在绕成圈的铂丝上套有玻璃材料件，此成圈的铂丝连接到导线上。有支持件支承此绕线管和此玻璃外层。
用来加热此热线式空气流量计的绕线管本身的热量，同时也经过该绕线管和导线传至支持件上，这是不能忽视的。由于存在以上这些热量，相对于空气流量波动的瞬变响应特征就有延迟的趋向。由于这种瞬变响应特征的延迟性，就会带来问题当汽车处在急剧加速和/或急剧减速条件下，在汽车中发生起伏现象。
热线式空气流量计一般安装在一旁路空气通道中，后者迂回经过内燃机的主空气通道。这种安置在旁路空气通道中的热线式空气流量计，具有一种优越的抗脉动特性或能精确地检测出平均脉动流，同时具有一种抗回火的特性或对回火现象的高度抗震性。
除此，业已知道将一种空气流量计的铂丝铺绕在一主要空气通道内。作为感温电阻体的这种铂丝是由一些环圈形式的垫片保持在这种环形件中。(美国专利No.3，824，966)。
但是，假如将具有上述美国专利中所示一类平直型环圈式铂丝的流量计，用于这种热线式空气流量计的旁路空气通道中，就会出现以下问题。由于这种旁路空气通道的空间小于主空气通道的空间，环圈形式的铂丝长度将短于预定长度的限度。由于这种环圈式铂丝的缩短，空气流量计的电阻值可能很小，而此空气流量计的输出特征就可能有很大变化。
本发明之一个目的在于提供这样一种热线式空气流量计，其中在空气流量突变下的瞬变响应特性可以改进。
本发明之另一个目的在于提供这样一种热线式空气流量计，其中的最终值之延迟时间可以改进。
本发明又一目的在于提供这样一种热线式空气流量计，其中的起伏现象可以减少。
本发明还有一个目的在于提供这样一种热线式空气流量计，其中传递过支持件的热量可以降低。
在根据本发明的一种热线式空气流量计中，放热的电阻体包括一种线圈式的金属丝以及套在此线圈式金属丝上除两端部之外的外表面上的玻璃材料件，而且这种放热电阻体不用绕线管。
这种放热电阻体的构成步骤如下放置好一心线，将一种金属丝依线圈形式绕到此心线上，在此心线与金属丝上套上一玻璃材料件，烘烤此玻璃材料件，然后用酸去掉此心线。
本发明的这种放热电阻体规定为这样一种电阻元件或电阻传感器，它的电阻值具有依从于温度的性质。
在这种热线式空气流量计中，上述那种放热式电阻体是用作为一种空气流速流量元件和一种空气温度测量元件。这种空气流速测量元件一称作热线元件或热线传感器，而这种空气温度测量元件一般称作冷线元件或冷线传感器。
通过采用本发明的这种无绕线管的热线式空气流量计，在此线圈形金属丝放热电阻体上发生的热量就很难传过支持件或导线，而几乎完全通过空气带走。因此，例如当空气流量突变时产生的瞬变响应特性就能显著改进。
由于这种线圈形金属丝的外表面套有玻璃材料件，本发明的热线式空气流量计就能实现优越的抗侵蚀性。此线圈形金属丝的两端部是按叠绕法绕成，因而本发明这种无绕线管的热线式空气流量计能有优越的机械强度。
图1是本发明一实施例的放热电阻体的结构图;
图2a、2b、2c、2d和2e分别是依照制作工序秩序的这种放热电阻体的制造图;
图3是装有本发明之热线式空气流量计的内燃机机体的剖面图;
图4表明此种热线式空气流量计用的电力驱动电路;而图5表明本发明和既有工艺在两种方式下的响应特性。
下面将详细说明依据本发明一实施例的热线式空气流量计。图1表明用于一种热线式空气流量计的放热电阻体的结构图。
用来测定进口空气流量的放热电阻体1具有线圈形的铂丝2，其中没有绕线管。这种线圈形的铂丝2之外径约20微米，长约5毫米。此线圈形铂丝2的两端部分别焊接到两个支持件3。线圈形铂丝2的外表面套有大致呈圆筒形的无机玻璃材料件4，用来增强抗侵蚀性与提高机械强度。放热电阻体1的两端部则没有用这种玻璃材料件4套上，保留成不加套的形式，然后形成叠绕状态，这是为了考虑与支持件2的焊接工作。
无绕线管的放热电阻体1的制造方法之一个例子，将按照制造工序的秩序依据图2a、2b、2c、2d与2e解释于下。
图2a表明一心线18的结构图。此心线18由直的钼丝形成，具有约0.5毫米的外径。此钼心线18被用作为将钼丝2绕到它外表面上的一种心子线。
图2b表明与心线18组合的铂丝2。此铂丝2由绕丝机以多根形式连续绕到此钼心线的外表面上。铂丝2按照约5毫米的间隔以紧邻的盘绕状态同时也以叠绕的状态缠绕。
图2c表明正绕在钼心线外表面上的一根线圈形的铂丝2。这种与钼心线18组合的单根线圈形铂丝2是在两侧切开叠绕部分的中心形成，且制成约5毫米长。
图2d表明钼心线18与线圈形铂丝2正套上无机玻璃材料件4并被烘烤。此线圈形铂丝2除其两端部外都套在玻璃材料件4内。
图2e表明此种无绕线管的放热电阻体。此放热电阻体1是从图2d所示的复合结构中，用硝酸与硫酸组成的混合酸去掉钼心线18后制成。因而，这样的放热电阻体1中没有绕线管。
这种无绕线管的放热电阻体1以其两端部焊接到支持件3上。放热电阻体1可以焊接到导线，然后可将此导线连接到支持件3。
具有上述的无绕线管之放热电阻体1的热线式空气流量计，是配置在内燃机的旁路空气通道中。上述的无线线管之放热电阻体1用作一种空气流速测量元件1A，并以此相同的结构件用作一种空气温度测量元件1B。此空气温度测量元件构成了热线式空气流量计中的部件之一。
如图3所示，这种具有以空气流速测量元件1A作为一热线元件和以空气温度测量元件作为一冷线元件的热线式空气流量计，是设置在内燃机的旁路空气通道102中。此内燃机的机体103有一主空气通道101，以及从此主空气通道101分叉出的旁路空气通道102。绝大部分进口空气通过此主空气通道101，而只有部分进口空气是遇回过此旁路空气通道102的。
此种热线式空气流量计的电力驱动电路由图4说明。该电力驱动电路包括空气流速测量元件1A、空气温度测量元件1B、运算放大器6与7、功率晶体管8、电容器9与电阻11、12、13、与14。此功率晶体管8的集电集引线端与电阻10的接地端子，则分别连接到一电池的正极与负极。此电阻10与空气流速测量元件1A之间的连接点连到一微处理机的输入端。此微处理机利用该热线式空气流量计的输出信号控制内燃机。
在上述的电力驱动电路中，该功率晶体管8将电流输给空气流速测量元件1A，加热此空气流速测量元件。此空气流速测量元件1A温度始终控制在高于空气温度测量元件1B的温度值。此时，空气温度测量元件1B上只有微弱电流通过，其中的放热量小到可以忽略。这样一种空气温度测量元件用作为进口空气温度的补偿件。
当此空气流触及上述空气流速测量元件1A，通过这一电力驱动电路的工作，就能将空气流速测量元件1A与空气温度测量元件1B间的温差始终控制在一预定值。
上述电力驱动电路中的这种工作产生一反馈作用，得以在所有时间内均衡以下两种电压，其中的一种电压是空气流速测量元件1A的一端与其另一端为电阻11与12所分压的电压差，而另一种电压乃是电阻10的电压降，已为运算放大器7所放大。电阻10上的电压降是由流过空气流速测量元件1A的电流引起的。
当此空气流量变化，流到空气流速测量元件1A的电流也变化。这样，这一空气流量使可根据电阻10随变化着的电流而引起的电压降来测量。
通过采用本发明的无绕线管之热线式空气流量计的结构，在这种空气流速测量元件1A与空气温度测量元件1B的线圈形铂丝2上产生的热量，就很难通过支持件3或导线传递，而几乎全部经空气带走。
在本发明的上述实施例中，对于那种如同在一有绕线管的空气流量计所见到的情形，已使用于加热此绕线管和经由此绕线管从支持件或导线带走的热量，大大地降低了。因而，例如在空气流量突变时产生的瞬变响应特性能够有极其明显的改进。
本发明这一实施例的无绕线管之热线式空气流量计的响应特性由图5说明。有关实验是用一种标准的声学测试设备进行的。此热线式空气流量计的输出电压在空气流量变化的条件下转变为流量。
在图5中，曲线A1表示本发明的无绕线管的热线式空气流量计，而曲线B1表示有绕线管的热线式空气流量计，此时的空气流量是从低流量(约20公斤/小时)变到高流量(约200公斤/小时)。曲线A2表示本发明的无绕线管的热线式空气流量计，而曲线B2表示有绕线管的热线式空气流量计，此时的空气流量则是从高流量(约200公斤/小时)变到低流量(约20公斤/小时)。本发明的无绕线管之热线式空气流量计与既有工艺中具有绕线管的热线式空气流量计相比，能对最终值改进延迟时间。
由于上述的在结构上的改进，即使在急剧加速和/或急剧减速的条件下，本发明的这种无绕线管的热线式空气流量计也能使一输出信号响应空气流量的实际变化。于是，能对喷射器所喷入的适当空气量加以测定，而可以解决起伏现象的问题。
此外，由于用作为空气流速测量元件和用作为空气温度测量元件的放热电阻体，由于没有绕线管而具简单的结构形式，就可提高放热电阻体的生产率并能以低的价格来提供这种放热电阻体。
由于这种线圈形铂丝的外表面套有无机玻璃材料件，本发明的热线式空气流量计能够获得优越的抗腐蚀性。而由于这种线圈形铂丝的两端部是按叠绕形式缠绕，就能使本发明的热线式空气流量计之机械强度得到显著的改进。
在本发明的上述实施例中，此种铂丝被解释为一种金属丝，然而亦可采用钨丝，并可以指望后者能显示出铂丝中所描述过的相同效应。
权利要求
1.一种热线式空气流量计，包括有置放于一机体(103)之旁路空气通气通道(102)内用来测量空气流量的放热电阻体(1；1A、1B)；且包括一电力驱动电路，用来控制通至上述放热电阻体(1；1A，1B)的电流，并取出一信号作为所述放热电阻体(1；1A，1B)与一定空气流量相对应的输出电压，其特征为所说的放热电阻体(1；1A，1B)包括一种线圈形的金属丝2和套在此线圈形金属丝除其两端外之外表面上的玻璃材料件(4)，且所说的放热电阻体(1；1A，1B)没有绕线管。
2.权利要求
1的一种热线式空气流量计，其特征为所说放热电阻体(1;1A，1B)的线圈形金属丝(2)在其两端取叠绕形式，而此叠绕部分焊接到支持件(3)或导线上。
3.权利要求
1或2的一种热线式空气流量计，其特征为所述金属丝(2)为铂丝(2)或钨丝。
4.权利要求
1或2的一种热线式空气流量计，其特征为所述的放热电阻体(1;1A，1B)为一种空气流速测量元件(1A)和一种空气温度测量元件(1B)。
5.一种热线式空气流量计，包括有置放于一机体(103)之旁路空气通道(102)内用来测量空气流量的放热电阻体(1;1A，1B);且包括一电力驱动电路，用来控制通至上述放热电阻体(1;1A，1B)的电流，并取出一信号作为所述放热电阻体(1;1A，1B)的电流，并取出一信号作为所述放热电阻体(1;1A，1B)与一定空气流量相对应的输出电压，其特征为所说的放热电阻体(1;1A，1B)的形成过程为放置一心线(18)，将一玻璃材料件(4)套在心线(18)与金属丝(2)上。烘焙此玻璃材料件，然后用酸去掉此心线(18)。
专利摘要
绕成线圈形的一种铂丝(2)。此线圈形丝(2)上套有一玻璃件(4)。线圈形丝(2)焊到支架件(3)上，放热电阻体(1；1A，1B)包括此线圈形丝(2)、玻璃件(4)和支持件(3)，其中不含绕线管。此种无绕线管的放热电阻体(1；1A，1B)用作为热线式空气流量中的热线元件(1A)与冷线元件(1B)。线圈形丝(2)上产生的热量很难通过支持件(3)并几乎全通过空气带走。在空气流量突变下的瞬变响应特征能加以改进。
文档编号G01P5/10GK86107072SQ86107072
公开日1987年4月29日 申请日期1986年10月8日
发明者高桥夫, 德田博厚, 铃木忠雄, 高田真澄, 郡山勉 申请人:株式会社日立制作所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan