專利名稱:熱電阻線空氣流量計的制作方法
本發(fā)明涉及熱電阻線空氣流量計，更具體地說，涉及檢測內(nèi)燃機進氣口空氣流量所用的熱電阻線空氣流量計的加熱電阻的結(jié)構(gòu)。
圖2表示傳統(tǒng)的熱電阻線空氣流量計的整體截面圖。參考圖2，加熱電阻1以及與加熱電阻具有相同結(jié)構(gòu)的進氣口氣溫檢測電阻2排列在主體5的支路4中，主體5中有主通路3和支路4，進氣口空氣的大部分從主通路3中通過，分流出的那部分空氣在支路4中通過。
圖3表示熱電阻線空氣流量計的驅(qū)動電路6。驅(qū)動電路包括加熱電阻1，進氣口氣溫檢測電阻2，運算放大器7和8，功率晶體管9，電容10，電阻11-15。功率晶體管9的集電極端16連到電源的正極，電阻11的接地端17連接到電源的負極，電阻11和加熱電阻1的連接點連接到微型計算機的輸入端18，該微型計算機利用熱電阻線空氣流量計的輸出信號實現(xiàn)對發(fā)動機的控制。
在這種結(jié)構(gòu)中，通過給加熱電阻1提供一個電流，控制該電阻的溫度比進氣口氣溫檢測電阻2的溫度高一個恒定的溫度值。同時，進氣口氣溫檢測電阻2用來校正進氣口的氣溫，其工作方式是進氣口氣溫檢測電阻本身所產(chǎn)生的熱量被忽略不計，並且進氣口氣溫能被檢測到。當空氣吹向加熱電阻1時，加熱電阻1和進氣口氣溫檢測電阻2之間的溫差在上述的驅(qū)動電路6的控制下為恒定值。通過下述方式的反饋來實現(xiàn)控制，即電阻12和13對加熱電阻1兩端壓差的分壓電壓，和由流過加熱電阻1的電流在電阻11上產(chǎn)生的壓降被運算放大器7放大后的電壓，總是互相相等的。因此，當空氣流量變化時，流過加熱電阻1的電流也變化，結(jié)果氣流的變化能由該電流在電阻11上相應(yīng)的壓降變化測量出來。通過輸入端18將汽車發(fā)動機進氣口空氣流量測量信號輸入給微型計算機，微型計算機決定為了維持汽車的最佳燃燒所需要的燃料體積，以便能夠使用由噴嘴噴射燃料的電子燃料噴射系統(tǒng)。
圖4表示一個用于這樣的熱電阻線空氣流量計的加熱電阻的傳統(tǒng)實例。加熱電阻插入氧化鋁制成的繞線管21中，兩端有鉑依(10%)合金制成的引線22，並將鉑線繞在氧化鋁管上面。引線22的兩端通過焊接點24固定在支承導體25上。
在另一個現(xiàn)有技術(shù)中有一個實例，如已公布的日本專利NO.58-95265的圖2所示，電阻元件不用引線22而直接釬焊在支承導體25上。
但是這些現(xiàn)有技術(shù)有缺點，其測量裝置的響應(yīng)曲線不好，如圖5中虛線所示;並且當在恒定時間內(nèi)空氣流量由Q1變到Q2時，輸出電壓(V)的值不是陡然上升而是畫出一條坡度平緩的曲線。當這種熱電阻線空氣流計用于如汽車發(fā)動機這樣的內(nèi)燃機的電子控制燃料噴射裝置時，這種缺點引起大問題。
本發(fā)明的目的是提供一種具有高響應(yīng)曲線的熱電阻線空氣流量計。
根據(jù)本發(fā)明的熱電阻線空氣流量計，加熱電阻的繞線管用二氧化鋯或玻璃纖維制成。因為二氧化鋯或玻璃纖維的熱傳導率小，在加熱電阻上產(chǎn)生的熱不致通過支承導體跑掉，所以其響應(yīng)特性得到改善。
圖1表示本發(fā)明的一個實施例的加熱電阻的結(jié)構(gòu);
圖2表示傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的熱電阻線空氣流量計的整體截面圖;
圖3表示圖2中的驅(qū)動電路圖;
圖4表示傳統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的加熱電阻的截面圖;
圖5表示本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)的響應(yīng)時間特性曲線;
圖6表示本發(fā)明另一實施例的加熱電阻的結(jié)構(gòu);
圖7表示本發(fā)明又一個實施例的加熱電阻的結(jié)構(gòu);
圖8表示圖7所示的加熱電阻的加工示意圖;
圖9表示本發(fā)明再一個實施例的加熱電阻的結(jié)構(gòu)。
參考圖1，加熱電阻1的繞線管21的材料包括加入了一定量摩爾百分比的三氧化二釔(Y2O3)的穩(wěn)定化的二氧化鋯。用滾筒式濺射法在繞線管表面淀積一層鉑膜31之后，用激光在其上精刻出線槽32，以調(diào)整加熱電阻的電阻值。然后，加熱電阻1被釬焊24連接到一對具有小直徑端部的支承導體25上。加熱電阻的整個表面涂保護玻璃33后，在低溫下使加熱電阻干燥。
在圖5中，使用本發(fā)明加熱電阻1的熱電阻線空氣流量計的響應(yīng)時間特性用實線表示。參考圖5，可以理解本發(fā)明的響應(yīng)特性是改進了的。這是基于傳到支承導體25的熱量減少了，因為二氧化鋯的熱傳導率比用作加熱電阻的主要材料的氧化鋁的熱傳導率的1/3還小。
由于本發(fā)明的加熱電阻的繞線管材料是用穩(wěn)定化的二氧化鋯制成的，因此其繞線管在柔性方面勝過已公布的日本專利NO.58-95262中公開的熱電阻線空氣流量傳感器，該傳感器使用氧化鋁繞線管，在結(jié)構(gòu)上與本發(fā)明相同，即繞線管不用引線而直接連接到支承導體上。然則本發(fā)明的繞線管能夠吸收在測量時產(chǎn)生的熱應(yīng)力，增加機械的和熱的強度，可以防止繞線管的破裂。換句話說，穩(wěn)定化的二氧化鋯的高剛度機理是封在燒結(jié)體內(nèi)的正方晶系二氧化鋯晶粒由于應(yīng)力集中而使馬氏體轉(zhuǎn)變成單斜結(jié)晶結(jié)構(gòu)，同時其斷裂能量被吸收。由于繞線管兩端固定在它們的(支承)結(jié)構(gòu)內(nèi)，所以當其中產(chǎn)生熱應(yīng)力時，一般說來繞線管不破裂。
因為二氧化鋯繞線管的熱傳導率小，能降低對支承部件的熱傳導，同時，因為本發(fā)明中不用引線並且與圖4所示現(xiàn)有技術(shù)相比繞線管的長度l能夠延長，所以繞線管長度l與繞線管直徑d的比l/d可以較大，以使其響應(yīng)增加。換句話說，當考慮加熱電阻1所產(chǎn)生的熱量的散發(fā)時，如果加熱電阻1的整體結(jié)構(gòu)做成變化為近似園柱形的模型，則通過空氣散發(fā)的熱量與表面積πDl成正比，而來自加熱電阻兩端並通過支承導體25散發(fā)的熱量與截面積 1/4 πD2成正比。因為當后者比前者的熱量散發(fā)小時，測量裝置的響應(yīng)較好，所以當前者的表面積值除以后者的表面積值，即l/d值較大時響應(yīng)較好，或進一步說因為通過橫向面積的熱傳導減少，所以響應(yīng)增加。
因為本發(fā)明的熱電阻線空氣流量計是以繞線管直接連接到支承體上這樣的方式制成的，所以在工作中表現(xiàn)出明顯的改進。因為與如圖4所示的現(xiàn)有技術(shù)相比，沒有將引線22插到繞線管21的操作，也沒有引線22和繞線管21之間直徑的不同引起的問題，所以本發(fā)明的熱電阻線空氣流量計能夠很容易地生產(chǎn)。
雖然圖1所示的實施例揭示出二氧化鋯繞線管的形狀是直型的，但是可以如圖6所示以螺線型做繞線管21來制成加熱電阻，因為二氧化鋯在柔性上是優(yōu)良的。在這種情況下，因為l/d能夠做得較大，所以響應(yīng)特性能更加改進，並且因為繞線管本身在兩個支承導體24之間具有彈簧功能，所以繞線管的機械強度進一步增加。
繞線管不總是限于用二氧化鋯制成的一種，也能用和二氧化鋯具有一樣小的熱傳導率的玻璃纖維制成。
因為圖1和6所示的熱電阻線空氣流量計使用由具有小的熱傳導率的二氧化鋯或玻璃纖維制成的繞線管，所以能夠提供具有高響應(yīng)特性的熱電阻線氣流計。
參考圖7，在繞線管37表面繞著鉑線。該線在繞線管的兩端細密地纏繞。在細密繞線的部分36，繞線管37由一對支承導體25支承。並且繞好線的整個繞線管37覆蓋著玻璃33。
參考圖8，用玻璃纖維制成的繞線管37預(yù)先被卷繞在一繞線架(沒有畫出)上，于是可以連續(xù)不斷地提供該繞線管。因為所提供的繞線管37沒有在現(xiàn)有技術(shù)中所具有的沿其軸向的直徑變化，所以能容易地連續(xù)不斷地纏繞鉑線23。以預(yù)定間隔在繞線管上纏繞成密圈和疏圈，即如后面解釋的那樣，在切斷繞線管之后，繞線管有預(yù)定的長度。在繞線結(jié)束后，繞線管37被繞到另一個繞線架上(沒有畫出)以存放已繞好線的繞線管。由繞線架所提供纏好線的繞線管37被切割成繞線管31。當在密圈部分切斷時，能夠得到在兩端細密繞線的預(yù)定長度的繞線管，如圖8(3)所示。繞線管31被焊到支承導體25的小直徑部分34上，于是在此被固定。然后，在繞線管上涂上玻璃層33。
由上面說明的結(jié)構(gòu)，加熱電阻被制成沒有引線的這樣一種結(jié)構(gòu)，以致能避免在纏繞中繞線折斷和線圈間距的散亂，能夠做到連續(xù)不斷高速纏繞，並且能提高其生產(chǎn)率。
圖9所示的加熱電阻包括具有高熔點的鉑線和玻璃。因為玻璃纖維繞線管有柔性，所以它具有熱電阻和機械強度。
雖然圖7所示的實施例將鉑線23的細密繞線部分焊到支承導體25上實行加熱電阻的機械支承，同時細密繞線部分作為電極;但是可以通過預(yù)先電鍍、淀積或印制在玻璃纖維繞線管的兩端上形成金屬電極板35之后，連續(xù)不斷地纏繞鉑線23。在這種情況下，通過增厚電極板35的膜厚度，能更加增加熱電阻的機械強度。
圖7和9中所示的實施例能夠達到提供一種熱電阻線空氣流量計的作用，該熱電阻線空氣流量計具有機械強度，高效發(fā)熱電阻和高生產(chǎn)率。由于裝備有細密繞線部分或電極表面，能確保實現(xiàn)鉑線和支承導體之間的電氣連接。
權(quán)利要求
1.一種熱電阻線空氣流量計，包括一個設(shè)置在氣道(4)中的用以測量電子控制燃料噴射裝置進氣口的空氣流量的加熱電阻(1)，和一個控制流過該加熱電阻的電流及引出上述加熱電阻的輸出電壓作為對應(yīng)于該空氣流量的信號的驅(qū)動電路(6)，其特征在于，通過在二氧化鋯或玻璃纖維制成的繞線管(21)上淀積一層鉑膜(31)加工制成所說的加熱電阻，並且為了獲得預(yù)先確定的電阻值用激光對該鉑膜精細刻槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的一種熱電阻線空氣流量計，其特征在于所說的加熱電阻在所說的繞線管的兩端直接連到支承導體(25)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2的一種熱電阻線空氣流量計，其特征在于所說的加熱電阻釬焊到每個支承導體(25)的小直徑部分上，使所說的加熱電阻連接到該部分上。
4.一種熱電阻線空氣流量計，包括一個設(shè)置在氣道(4)中用以測量電子控制燃料噴射裝置進氣口的空氣流量的加熱電阻(1)，和一個控制流過該加熱電阻的電流及引出所說的加熱電阻的輸出電壓作為對應(yīng)于該空氣流量的信號的驅(qū)動電路(6)，其特征在于，通過在玻璃纖維或二氧化鋯制成的繞線管(31)的表面以這樣一種方式纏繞鉑線(23)加工制成所說的加熱電阻，即在該繞線管的兩端細密地纏繞上鉑線，並且由支承導體(25)在繞線管的細密繞線部分支承所說的繞線管。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的一種熱電阻線空氣流量計，其特征在于所說的加熱電阻在所說的繞線管兩端直接連接到支承導體(25)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5的一種熱電阻線空氣流量計，其特征在于所說的加熱電阻釬焊到每個支承導體(25)的小直部分上，使所說的加熱電阻連接到該部分上。
7.一種熱電阻線空氣流量計，包括一個設(shè)置在氣道(4)中用于測量電子控制燃料噴射裝置進氣口的空氣流量的加熱電阻(1)，和一個控制流過該加熱電阻的電流及引出所說的加熱電阻的輸出電壓作為對應(yīng)于該空氣流量的信號的驅(qū)動電路(6)，其特征在于，通過在玻璃纖維或二氧化鋯制成的繞線管(37)的兩端形成金屬電極板(35)，在所說的繞線管表面纏繞鉑線(23)，以及由支承導體(25)在所說的電極板處支承所說的繞線管，于是制成所說的加熱電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7的一種熱電阻線空氣流量計，其特征在于所說的加熱電阻在繞線管的兩端直接連接到所說的支承導體上。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的一種熱電阻線空氣流量計，其特征在于所說的加熱電阻釬焊到每個支承導體的小直徑部分上，使所說的熱電阻連接到該部分上。
專利摘要
公開一種熱電阻線空氣流量計。加熱電阻(1)的繞線管(21)是用二氧化鋯或玻璃纖維制成的，在繞線管的表面形成鉑膜(31)或纏繞鉑線(23)。由一對支承導體(25)在加熱電阻的兩端支承該加熱電阻。
文檔編號G01P5/12GK87106770SQ87106770
公開日1988年4月20日 申請日期1987年10月7日
發(fā)明者高橋?qū)? 德田博厚, 渡邊泉, 四村豐 申請人:株式會社日立制作所, 株式會社日立自動工程導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan