专利名称：热式气体流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及使电阻发热测量气体流量的流量计，尤其是涉及计量汽车 用发动机系统中流动的排气流量的气体流量计。
背景技术：
作为表示以往众所周知的例子，专利文献l公开了，设置配置在流体中的至少2个温度依存性电阻体和连接它们的2个桥式电路，使上述温度 依存性电阻体分别发热，达到规定的不同温度，计量内燃机中需要的空气 量的机构。尤其是，表示了流量检测用电阻体，在流量检测用发热电阻体 的两端配置保护加热器的构造例，两个电阻体的温度被设定为相同温度而 使用。由此，由于防止了从流量检测用发热电阻体向基板的热传递，尽管 电阻体的质量大，但是能够加快测量用电阻的响应性。专利文献1:日本专利特开昭59—136620号公报。以往例认为是适应各问题、目的的最合适的机构。本发明，适用范围 不只是以往例子的内燃机吸气环境，还对在应用于严格的排气环境时所引 起的问题提出最合适的机构。尤其是在排气中使用的情况中，以排气中包含的油烟为主体的不挥发 成分，向对气体流量计的发热电阻体进行支撑的支撑体堆积。支撑体，由 于来自发热电阻体的传热，处于比流体温度高的温度，如果支撑体和流体 间的热传递与堆积前相比产生变化，对输出带来坏的影响。作为用于防止 该问题的传感器元件的构造，由于问题的根源是从发热电阻体向支撑体的 热传递而产生的，目的不同，但是，通过在以往例所示的流量检测用发热 电阻体的两端配置用于抑制传热的保护加热器的构造，可以处理。问题的 本质不在这里。油烟的堆积使支撑体的物理体积、表面积增加。为了完全 防止由油烟的堆积产生坏的影响，优选总是将保护加热器的温度设定比流 量检测用发热电阻体的温度高。其理由，为了将由于油烟的堆积而产生的向流体的热传递的变化全部由来自保护加热器的传热而吸收。换而言之， 如果流量检测用发热电阻体和保护加热器处于相同温度，或者流量检测用 发热体的温度比保护加热器温度高，必然变为由油烟的堆积产生的向流体 的热传递变化的一部分由来自流量检测用加热器的传热补偿的情况。该热 传递成为输出误差。但是，追加不论设定温度的保护加热器的构造，与没 有保护加热器构造的量热计相比，对降低污损带来的坏的影响，能够得到 一定效果。在以往例子中，由于流量检测用的发热电阻体和保护加热器的 温度总是控制以使其变为相同温度，不能防止该输出误差。另外，为了保持该理想的温度关系，在构造上又产生新的制约。使用以往例进行说明。在专利文献1第5图所示的传感器元件构造中，在1个绝缘基板上配置流量检测用发热电阻体和保护加热器。这样通过在1个基 板上同时配置流量检测用发热电阻体和保护加热器的构造，并且流量检测 用发热体在两端被保护加热器夹持的构造的传感器元件的情况，难以保持 流量检测用发热体温度小于保护加热器温度的关系。从制约对驱动传感器 模块供给的电源电压等观点看，也需要将传感器元件的热容量抑制到最小 限度，因此不得不接近两端的保护加热器而配置。于是，由来自设定温度 高的保护加热器的传热自动加热设定温度低的流量检测用发热电阻体，尤 其是在流体流量少的状态中，陷于电流完全不能流向流量检测用发热电阻 体这样的状态。因此，在流体为小流量范围中，产生不能计量这样的问题。 由于在最初1个传感器元件上配置多个电阻体时，必然导致传感器构造变 复杂，也会带来生产变困难这样的问题。发明内容^本发明的目的在于，提供一种热式气体流量计的构成及其控制方法， 其包含即使在耐污损、耐热的严酷排气环境中，也能够实现长时间确保初 始检测精度的传感器元件构造。为了解决上述问题，至少具有l个以上检测流体流量的发热电阻体(第l发热电阻体)，并且在流体中至少配置2个以上电阻体，在具有上述第l 发热电阻体的传感器元件中，在支撑第1发热电阻体和传感器元件的框体 间，配置用于隔断从第1发热电阻体向框体传热的第2发热电阻体，在具有这样的传感器元件的气体流量计中，在第1发热电阻体和第2发热电阻 体之间配置温度检测机构。作为具体的实施方式，根据由设置在第1发热电阻体和第2发热电阻 体之间的温度检测机构测量的温度，控制第1发热电阻体或者第2发热电 阻体的温度。优选，对第1发热电阻体或者第2发热电阻体的发热温度，设定固 定或者可变的目标值，控制以使变为目标值。优选，控制以使第2电阻体的发热温度比第1发热电阻体的发热温度高。优选，在测量期间或者未测量期间，控制以使第1发热电阻体或者第 2发热电阻体温度低的一方的温度变为35(TC以上。优选，第1和第2发热电阻体两方，或者某一方具有过加热防止机构， 无论是第1和第2哪个发热电阻体，实测值或者由计算求出的推测发热温 度达到事先设定的目标上限温度，并且在变为此目标上限温度以下之前的 期间，控制以使实际温度变为目标上限温度并一定，或者抑制到其以下的 温度。为了实现本发明，作为适用的传感器元件构造，是l个传感器元件中 具有第l发热电阻体、测温电阻体和第2发热电阻体，并且支撑每个电阻 体的导体从发热部向一个方向突出，或者集中到一处配置的构成，导线最 好被多次缠绕配置在作为基体的圆柱状绝缘体上，并且在其表层形成绝缘 保护导体的绝缘层的构造和层叠的绝缘层间，形成多个电阻体的构造。另外，在本发明中，具有第1或者第2发热电阻体的故障判定机构， 使其在通过上述判定机构判断故障时，具有表示警告的功能或内燃机具有 失火检测机构，发生失火时，切断向发热电阻体的通电，或者将目标设定 温度变更为低的温度等，使其具备防爆于未然的功能。通过本发明，在用于耐污损、耐热的严酷排气环境中的气体流量计中， 能够长时间确保初始检测精度。
图1是吸气流量计的概略构成图。图2是吸气流量计的桥式控制电路构成。图3是发热体温度和发动机燃油蒸发速度的关系。图4是发热体加热时产生污损原因的说明图。图5是应用吸气流量计用传感器元件时的实测结果。图6是具有第2发热电阻体的热式流量计的概略构成图。图7是应用具有第2发热电阻体的传感器元件时的实测结果。图8是具有以吸气用线圈式传感器元件为基础的第2发热电阻体的传 感器元件构造的例子。图9是具有以吸气用线圈式传感器元件为基础的第2发热电阻体的传 感器元件构造的例子。图10是应用具有第2发热电阻体的传感器元件时的问题。图11是表示本发明实施方式的构成例1。图12是表示本发明实施方式的控制流程1。图13是表示本发明实施方式的构成例2。图14是表示本发明实施方式的控制流程2。图15是防止第2发热电阻体破损的控制流程。图16是表示本发明实施方式的构成例3。图17是吸气流量计发热体使用温度和保护玻璃耐热温度的关系。 图18是排气计量时发热体使用温度和保护玻璃耐热温度的关系。 图19是本发明传感器模块概略构成。图20是用于实现本发明实施方式的传感器元件的概略构成。 图21是用于实现本发明实施方式的具体的传感器元件构造1。 图22是用于本发明的传感器元件形成的氧化铝管外观形状例子。 图23是用于实现本发明实施方式的具体的传感器元件构造2。 图中l一流量检测用发热电阻体(第1发热电阻体)，2 —微粒子状 物质，3—气流，4一支撑体，5、 7—氧化铝管，6 —第2发热电阻体，8 — 绝缘用保护膜(玻璃)，9一测温电阻体，IO—连接部，ll一支撑体插入沟， 12 —绝缘(氧化铝)基板，13 —通孔，14一焊盘部。
具体实施方式
首先，使用图1和图2，对作为主流吸气用流量计的热式流量计的原 理进行简单的说明。图1表示热式流量计的构成。热式计量方式是通过在 流体中配置至少2个电阻体， 一个作为检测流体温度的测温电阻体，另一 个作为检测流量的发热电阻体使用，通过使各自的温度差(ATh)总是保 持为一定，实现流体质量流量的计量的。另外，吸气用流量计的ATh，根 据计量精度、响应性、防止由尘埃等产生的污损、使用材料的耐久性或者 耐热性等综合判断， 一般将ATh设定为20(TC程度。图2表示桥式控制电路的构成。发热电阻体和测温电阻体作为桥式电 路电阻被配置。如果将发热电阻体的电阻值设为Rh，流经发热电阻体的 电流设为Ih，发热电阻体的全发热量Ph和流向发热电阻体的流体的质量 流量Q和ATh由(1)表示。A为从发热电阻体向支撑体的热传导量(漏热)，另外B为被流体夺 去的热传递量，统一作为热常数。由该(1)式知，发热电阻体Rh和固定 电阻Rl中点的电压Vs由(2)表示，是依赖于流体的质量流量的电压。 传感器输出Vout，放大该Vs，作为模拟电压值输出。Vs==R1-《h==R1、/ : (A+B V5T ) ATh …(2)但是，在用于排气环境的装置中，污损是重大的问题。根据装置的使 用目的或原理不同，其大小不同，在热式流量计中，对传感器元件的污损 会对维持计量精度带来致命的影响。在内燃机的排气环境中，从内燃机排出的油烟(Dry Soot)或灰分(Ash)等微粒子状物质(PM)中所包含的不挥发成分为污损的对象。油烟是由 于被吸入内燃机燃烧室内的空气和喷射到燃烧室内的燃料混合不足，即氧 化不足而发生的。污损，是由于PM中包含的SOF (可溶性有机成分)或(式1)Ph=Ih2Rh = (A+B^)厶Th式2
HC (炭化氢气)等挥发成分具有粘着力而产生， 一方面，由于该挥发成 分的含有物是由内燃机的燃烧决定的，能够依赖于对象物的温度，而影响 污损的产生。图3表示发热电阻体的发热温度和发动机燃油的蒸发速度的关系。加 热温度越高蒸发速度越快。另外根据实际机器验证知，关于对流量检测用 发热电阻体的污损，依赖于发热温度，具体的说，能够得到通过将发热电 阻体的温度设定为约35(TC以上能够避免污损的结果。根据这些实际机器 验证和基础研讨的结果，认为污损的有无是根据下面的现象而产生的。如图4所示，首先如果PM2—1碰撞到被加热到高温的发热电阻体1， 由来自发热电阻体的传热，瞬时进行挥发成分的蒸发，降低了PM2 — 1具 有的粘着力。以污损物质的油烟为主体的不挥发成分，通过粘着力的降低 和流经周围的气流3，在下一个PM碰撞期间从发热电阻体表面脱离。另 一方面，温度低的支撑体4，认为是PM2 — 1粘着后的挥发成分缓慢的蒸 发，也就是说，由于达到与脱离相关连的粘着力降低的时间延迟，其后碰 撞到先碰撞粘着的PM2 — 1上的PM2—2重叠，而进行堆积的。使用没有保护加热器的以往(吸气用)传感器元件时，随着时间流逝 的同时，在短时间内，对于气体流量的传感器的输出变化变大。图5表示 表现其程度的实测结果。结果表明，在空转运行状态下持续保持时的误差， 在低流量区域，导致负的误差，在高流量区域有导致正的误差的倾向。表 明尤其是在从试验开始到75hr后，在试验范围的最大流量附近，导致近 50%的大的误差。因此，接下来对用于克服该问题的想法进行叙述。图6表示其基本构成。如果与图l对比就一目了然，是在图l中的流 量检测用发热电阻体(图6中为第1发热电阻体)和连接框体的支撑体之 间配置了第2发热电阻体(保护加热器)的构成。这样由介于其间的第2 发热电阻体隔绝从第1发热电阻体向支撑体的构造变为基本构成。以下， 对具体的传感器元件的构造进行了说明，但是，本发明中所示的传感器元 件构造只是其中一个例子，只要是满足上述绝热的构造就可以，没有特别 的限制。其中对通过配置第2发热电阻体，能够期待的效果的理由进行描述。 在表示发热电阻体的全发热量Ph和流向发热电阻体的流体的质量流量Q 和ATh的关系的(1)式中，由于意味从发热电阻体流向支撑体的热传导 量(漏热)的热常数A在污损前后产生变化而导致误差。通过配置第2发 热电阻体，能够保证第1发热电阻体需要的发热量和切断向支撑体的传热 量。S卩，通过能够任意控制第1发热电阻体和第2发热电阻体间的传热量 的构成，可以使气体流量的检测与支撑体的污损无关系。图7表示使用配置了第2发热电阻体的传感器元件时的实测结果。表 明即使从试验开始经过100hr后，输出特性相对于初始特性的误算被抑制 在约5%以内。这里，与图5的结果比较明确了，与使用以往的传感器元 件的情况相比，能够得到大幅的改善效果。下面，图8和图9表示考虑以现行的吸气用流量计的传感器元件构造 为基础配置第2发热电阻体的传感器元件的构造例。在形成传感器元件发 热电阻体的绝缘体上使用氧化铝管5，由耐热性高的玻璃等，连接氧化铝 管5和支撑其的支撑体4。成为流量检测用第1发热电阻体的Pt线(线圈) 1被螺旋地缠绕在氧化铝管5的中央部。并且在其两端部形成氧化铝管7， 与第l发热电阻体一样，螺旋状缠绕Pt线(第2发热电阻体)6，包括传 感器元件整体的方式，用绝缘保护膜(玻璃)8涂层处理的构造而构成。 图8是表示氧化铝管为分体的情况，图9表示一体情况的例子。接着，使用图IO对这样的构造中的问题进行说明。图10表示，在向 图8、图9所示的传感器元件通电，将第1发热电阻体和第2发热电阻体 保持为高温的状态，流体流过时各部位的温度分布变化。尤其是各发热电 阻体的设定温度假设设定了第1发热电阻体1为400°C，第2发热电阻体 8为比40(TC高的温度的情况。这样，对于第1发热电阻体和第2发热电 阻体的设置温度的关系，优选为第1发热电阻体小于第2发热电阻体的关 系。其理由，是由于如先前所述的，由于油烟的堆积而产生的向流体的热 传递的变化完全被来自第2发热电阻体的传热补偿，能够抑制由污损产生 的对流量计量的坏的影响。但是，第1发热电阻体和第2发热电阻体的连 接部的温度，根据流经传感器元件的流体的流量(流速)而变化。尤其是 气流在停止状态或低流量时，如果各发热电阻体调整到能够保持目标温度 的状态，在高流量区域，连接部的温度降低，如果最坏的避免污损温度(约 350°C)的状况持续时，在连接部有可能产生污损。从原理上看，如果在 连接部产生污损，就失去了配置第2发热电阻体的意义。因此，需要用于 避免连接部温度显著降低的对策。另外，相当于图中A的第1发热电阻体 端部中的热授受状态，根据流量变化。理想的状态是指第l发热电阻体端 部中的温度梯度为零的状态。如果是该状态，由于没有从第2发热电阻体 向第l发热电阻体的热流入，相反向连接部的热流逝，因此能够可靠地克 服由传热产生的问题。以下，对本发明的实施方式进行说明。图11表示本发明一个实施方 式。采取在接近第1发热电阻体的位置配置温度检测机构为基础的构成。 作为上述温度检测机构，考虑与发热电阻体一样，简单使用Pt线的线圈等， 但是，其他的只要是能够检测温度的机构什么都可以。是将设定温度假设 为第1发热电阻体小于第2发热电阻体，根据由温度检测机构检测的温度 控制第2发热电阻体的发热温度的方法。图12表示其具体的控制流程。 首先，读入第l发热电阻体和温度检测机构(以下，测温电阻体)的电阻 值Rmain和Rsen (S101)，分别计算温度Tmain和Tsen (S102)。接着， 在S103中，判断计算出的Tmain和Tsen的温度关系是否为Tmain^Tsen， 关系不是时，进入S104，增大流向第2发热电阻体的电流Isub后，返回 SlOl。由此第2发热电阻体的温度上升，受其影响，Tsen上升。重复该过 程。另一方面，如果关系正确进入S105，在S105中，判断Tsen和事先设 定的Tsen的上限目标温度Thtag的关系是否为TseiK:Thtag。接着，关系 不是时，进入S106，减少Isab，降低Tsen后返回SlOl。如果在S105中 判断关系正确，就结束控制循环。通过在短时间内重复进行该循环，总是 能够保持Tmain^Tsen〈Thtag的关系，可以将第1发热电阻体端部的温度 梯度控制在规定范围内。作为第1发热电阻体和第2发热电阻体的设定温度的关系以第1发热 电阻体小于第2发热电阻体为前提时的上述以外的控制方法，如图13所 示，考虑设定Tsen的下限目标温度Tltag，保持Tltag<Tsen^Tmain的关 系。使用图14，通过与图13的对比对其控制流程进行说明。即使在这种 控制方式情况下，与图13的S101和S102—样，首先，进行第l发热电 阻体和温度电阻元件的电阻值Rmain和Rsen的读入，分别进行温度Tmain 和Tsen的计算。接着，在S109中，判断计算出的Tmain和Tsen的温度 关系是否为Tmain^Tsen，关系不同时，进入S110，流向第2发热电阻体 的电流Isub减小后，返回S101。由此第2发热电阻体的温度降低，受其 影响，Tsen降低。另一方面，如果关系正确就进入Slll，在S111中，判 断Tsen和事先设定的Tsen的下限目标温度Tltag的关系是否为Tsen> Tltag。关系不同时，进入S112增加Isab，使Tsen上升后，返回S101。如 果S112中判断关系正确，就结束控制循环。在其他方面，也考虑设置对 于Tsen的上下限目标，以Tltag〈Tsen〈Thtag进行控制。在全部这些情况 中，Thtag和Tltag，需要设定在第1发热电阻体端部的温度梯度变为允许 范围的温度水平。可是，在通过图11 图14中说明的第2发热电阻体的温度的升降控 制第l发热电阻体端部温度的方式中，在高流量区域，第2发热电阻体的 温度上升过高，有可能损坏第2发热电阻体。因此，对第2发热电阻体的温度设定上限也是有效的。例如，如果以 图15的控制流程为基础进行说明，追加S101和S102，进行第2发热电 阻体的电阻值的读取和温度的计算。并且在S102和S103之间追加S107， 比较第2发热电阻体的温度Tsub和事先设定的第2发热电阻体的目标上 限温度Thsub。此时，由于如果是Tsub〉Thsub，马上将Tsub变为固定温 度，在S108中，保持流向第2发热电阻体的电流保持一定。除此之外， 例如事先存储使第2发热电阻体的温度变为Thsub的电流值，如果判断 Tsub〉Thsub，向第2发热电阻体通此存储值的电流，或者，也可以输出 指令，使其降低到规定温度。不管怎样，通过追加这些控制，防止第2发 热电阻体的破损于未然。另外，作为本发明的其他实施方式，如图16所示，也考虑根据温度 检测机构检测的温度控制第1发热电阻体的发热温度的方法。但是，此时， 由于流量检测用第1发热电阻体的温度依赖于流量而变化，担忧控制逻辑 变得复杂。另外，高流量区域，第1发热电阻体的温度过于降低，也有可 能达到产生污损的温度水平。希望以最大流量为基准确定第2发热电阻体 的设定温度。以上，所有的实施方式是用于极力保持第1发热电阻体端部中的温度 梯度接近零状态的控制方法，根据第1和第2发热电阻体的目标设定温度
的大小关系，或第1发热电阻体端部的温度检测成为温度控制对象的发热 体也可以是第1和第2中的任意一个。在这里，对在传感器元件表面形成的绝缘保护用玻璃的耐热性进行描述。图17表示在吸气用流量计中使用的传感器元件表面形成的绝缘保护玻璃的耐热温度和使用温度的关系。 一般来说，根据安装容易和需要的耐热温度关系，采用Pb系玻璃。流量检测用发热电阻体和检测流体温度的 测温电阻体的温度之差ATh为20(TC时，如果吸入空气的温度变化范围为 IO(TC，发热电阻体温度即使最大也只达到30(TC。 Pb系玻璃的Tg点，即 玻璃的性质开始变化的温度为450'C程度，没有特别问题。可是，成为本 发明对象大部分在排气环境中使用时，按照此前叙述的，从污损的观点看， 发热电阻体温度即使最低也需要设置在350°C以上。尤其是以A Th方式为 前提时，如图18所示，在流体温度为IOO'C时，即使设定使第1发热电阻 体的温度变为350'C (a点的)，即使在玻璃的Tg点(a'点)判断，流体温 度只能保证在约20(TC的范围。另外，与第2发热电阻体的保护玻璃相同， 适用Pb系玻璃时，如果考虑第2发热电阻体温度比第1发热电阻体温度 高时，实际上，被限制在更低温度的使用范围。尤其是计量从内燃机排出 的气体时，需要50(TC 60(TC这样的温度非常高的流体的计量。另外，即 使假设在使用耐热高的Si系玻璃时，从与绝缘体氧化铝的热膨胀观点看， 不能使用Tg点约70(TC的玻璃。因此，即使使用Si系玻璃，由于使用温 度高的第2发热电阻体的温度，最多只不过到小于400'C。由此看，作为成为本发明对象的流量计的控制方式，优选与流体温度 没有关系，发热电阻体温度总是保持一定的方式(以下称为Th方式)，或 者根据流体温度，在规定温度向ATh方式和Th方式切换的方式等。尤其 是，切换方式，在低温度范围以ATh方式控制，在高温度范围以Th方式 控制。下面，对用于实现这些控制方式的传感器模块的基本的构成，使用 图19说明概略。大致由具有传感器元件的传感器探针部和控制电路部2 部分构成。这样，通过分离为探针部和控制电路部的构成，即使在计量内 燃机排气这样的高温气体时，也能够确保耐热性。在对象的流体温度低时， 即使统一为1个也没有问题。作为传感器元件，第1发热电阻体、第2发 热电阻体以及流体温度检测用的测温电阻体等，与控制电路部相连接。在
控制电路部配置以第1发热电阻体的模拟控制电路为主的各传感器元件的 模拟控制电路，来自各模拟控制电路的输出值被输入到数字部。在数字部对输入的模拟信号进行A/D变换，在以各种信号为基础进行处理后，再次 由传感器模块输出D / A变换的信号。Th方式时，更是需要修正流体温度 变化。在作为例子表示的图17的构成中，以来自流体温度检测电路的信 号为基础，在数字信号处理装置内修正流体温度变化。这是控制方式的基 本构成。可是，在使第l发热电阻体为中心两端被支撑的构造时，即使最低也 需要2个发热电阻体。并且在第1发热电阻体端部配置测温电阻体时，进 一步使构造变复杂，生产变得困难。因此，接着对用于实现本发明实施方式的传感器元件的具体的构造进 行说明。图20表示流量检测用的传感器元件的概略构成。流量检测用传 感器元件构成为支撑各电阻体的支撑体(导体)以从第2发热电阻体向 一方向集中，突出或者配置的形状。即支撑第l发热电阻体的支撑体经由 测温电阻体或第2发热电阻体的内部或者表面连接到框体上。这样，通过 由单侧支撑传感器元件的构成，可以将测温电阻体和第2发热电阻体集成 为1个，提高生产性。图21表示，以吸气用流量计中使用的线圈式元件为基础的单边支撑 构造传感器元件构成。从元件的顶端开始，按第l发热电阻体l、测温电 阻体9和第2发热电阻体6的顺序配置，导线被多次缠绕在氧化铝管5上 配置，并且，绝缘保护导体的玻璃8涂敷在其表层。图22表示合适的氧 化铝管5形状的例子。在氧化铝管5外周形成多个配置支撑体4的沟11。 图22表示6个沟的例子，此时，采用对于一个电阻体利用2个沟的形状。 对于各沟ll，从侧面插入支撑体4后，缠绕成为各电阻体的导体。因此， 支撑体插入沟的深度X，与支撑体的外形相比，需要取充分大。图21的 參表示各电阻体和支撑体的连接点10，由焊接等连接固定。另外作为测温 电阻体的配置方法，如果考虑生产性，认为使第l发热电阻体l和测温电 阻体9接近由玻璃8构成一块的构成有效，也可以在不发生污损的程度保 持距离，由玻璃覆盖上每个部分。作为不同的技术，也考虑了层叠基板技术的应用。图22表示层叠基
板式传感器元件的构造例。是在被层叠的绝缘基板12之间形成多个电阻体(导体)的构造。图22表示了 4层的例子，也可以根据各电阻体必要 的电阻值，增减叠层数。跨叠层间形成电阻体时，利用基板12上形成的 通孔13迸行电连接。特别是作为注意点，有可能由于来自被加热到高温 的发热部(第2发热电阻体6)的传热，使作为与框体的连接点的焊盘部 14恶化。需要想办法充分确保发热部6和焊盘部14的距离。另外，在具有包含发热电阻体的多个电阻体的本发明的热式气体流量 计中，即使只有一部分电阻体破损，也会导致输出特性产生大的变化这样 的风险。因此，对于这些故障，具备如下功能是最合适的。如先前所述， 由于热式流量计，是利用发热体向流体夺取热量，所谓放热特性的，使其 具备判断发热的第1发热电阻体和第2发热电阻体故障的故障判定机构， 由上述判定机构迅速地读取故障。另外同时具备将故障由警告灯等显示在 外部的功能。并且，如果假设在内燃机失火时等，未燃燃料大量向排气管 排出情况，计量时，具有即使最低也被加热到35(TC以上的发热部的本发 明的流量计的使用，有可能成为起火的原因，非常危险。因此，是具备在 传感器模块内部，或者控制内燃机整体的电子控制装置内，设置检测内燃 机失火的机构，发生失火时，切断向发热电阻体的通电，或者将目标设定 温度变更为低的温度等，防止二次灾害于未然的功能的流量计。
权利要求
1、一种热式气体流量计，具备第1发热电阻体，其设置在测量气体流动的环境中；和电子电路，其电连接上述第1发热电阻体，根据通电使上述第1发热电阻体发热，测量上述气体流量，在该热式气体流量计中，具备支撑部，其支撑上述第1发热电阻体；第2发热电阻体，其设置在上述第1发热电阻体和上述第1发热电阻体的支撑部之间，根据通电而发热；和温度检测机构，其检测上述第1发热电阻体和上述第2发热电阻体之间部分的温度，控制向上述第2发热电阻体的通电，以使上述之间部分的温度接近上述第1发热电阻体的温度。
2、 根据权利要求l所述的热式气体流量计，其特征在于， 上述气体是发动机的EGR气体，控制向上述第1发热电阻体的通电或者向上述第2发热电阻体的通 电，以使上述第1发热电阻体的温度和上述第2发热电阻体的温度变为规 定温度以上。
3、 根据权利要求2所述的热式气体流量计，其特征在于，上述温度 是比350。C高的温度。
4、 根据权利要求1所述的热式气体流量计，其特征在于，控制向上 述第1发热电阻体的通电或者向上述第2发热电阻体的通电，以使上述第 1发热电阻体的温度和上述第2发热电阻体的温度变为规定温度以下。
5、 一种热式气体流量计，至少具有1个以上用于检测流体流量的发 热电阻体(第1发热电阻体)，并且在流体中至少配置2个以上的电阻体， 具有上述第1发热电阻体的传感器元件中，在第1发热电阻体和支撑传感 器元件的框体间，配置了用于隔断从第1发热电阻体向框体的传热的第2 发热电阻体，该气体流量计的特征在于，在第1发热电阻体和第2发热电阻体之间设置温度检测机构。
6、 根据权利要求5所述的热式气体流量计，其特征在于，根据由设置在第1发热电阻体和第2发热电阻体之间的温度检测机构 测量的温度，控制第1发热电阻体或者第2发热电阻体的温度。
7、 根据权利要求5或6所述的热式气体流量计，其特征在于， 对于第1发热电阻体或者第2发热电阻体的发热温度，设定为固定或者可变的目标值，控制上述第1发热电阻体或者第2发热电阻体的发热温 度成为目标值。
8、 根据权利要求5或者6所述的热式气体流量计，其特征在于， 以第2电阻体的发热温度比第1发热电阻体的发热温度高的方式进行控制。
9、 根据权利要求5或者6所述的热式气体流量计，其特征在于， 在测量期间或者未测量期间，以第1发热电阻体或者第2发热电阻体温度低的一方的温度成为35(TC以上的方式进行控制。
10、 根据权利要求9所述的热式气体流量计，其特征在于，第1和第2发热电阻体两者或者其中任一方具有过加热防止机构，第 1和第2任一个发热电阻体，实测值或者由计算求出的推测发热温度，达 到事先设定的目标上限温度，并且在变为此目标上限温度以下之前的期 间，以实际温度变为与目标上限温度并一定，或者抑制到其以下的温度的 方式进行控制。
11、 根据权利要求5或6的热式气体流量计，其特征在于，1个传感器元件具有第1发热电阻体、测温电阻体和第2发热电阻体， 并且支撑每个电阻体的导体从发热部向一个方向突出，或者集中到一处配 置。
12、 根据权利要求ll所述的热式气体流量计，其特征在于， 将导线多次缠绕配置在作为基体的圆柱状绝缘体上，并且在其表层形成用于绝缘保护导体的绝缘层。
13、 根据权利要求11所述的热式气体流量计，其特征在于， 在层叠的绝缘层间形成多个电阻体。
14、 根据权利要求5 13中任一个所述的热式气体流量计，其特征在于，具有第1或者第2发热电阻体故障判定机构，在通过上述判定机构判 断故障时，显示警告。
15、根据权利要求5 13中的任一个所述的热式气体流量计，其特征 在于，具有内燃机的失火检测机构，在发生失火时，切断向发热电阻体的通 电，或者将目标设定温度改变为低的温度。
全文摘要
一种热式气体流量计，至少具有1个以上第1发热电阻体，在流体中至少配置2个以上电阻体，在支撑第1发热电阻体和传感器元件的框体间，配置与第1发热电阻体在电气上不同系统的第2发热电阻体，在具有这样的传感器元件的气体流量计中，在第1发热电阻体和第2发热电阻体之间设置温度检测机构，根据由上述温度检测机构测量的温度，控制第1发热电阻体或者第2发热电阻体的温度。从而解决在内燃机的排气用热式气体流量计中，由于以排气中包含的油烟为主体的污损物质的堆积，导致计量精度短时间恶化。
文档编号G01F1/69GK101113917SQ20071013640
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月16日 优先权日2006年7月28日
发明者助川义宽, 大槻利树, 德安升, 星加浩昭, 樫尾香织, 逢阪光晴 申请人:株式会社日立制作所