具有感應(yīng)元件的空氣質(zhì)量流量計(jì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種具有感應(yīng)元件的空氣質(zhì)量流量計(jì)，其中要測量的空氣質(zhì)量流運(yùn)動(dòng)經(jīng)過感應(yīng)元件，并且該感應(yīng)元件由具有薄膜的微機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成，在薄膜上設(shè)計(jì)有加熱元件，其中在空氣質(zhì)量流方向上在加熱元件的上游和下游分別設(shè)置一個(gè)電測量電阻和至少兩個(gè)電比較電阻，其中由各自一個(gè)測量電阻與至少兩個(gè)比較電阻的電連接形成第一感溫元件和第二感溫元件。
【背景技術(shù)】
[0002]這種空氣質(zhì)量流量計(jì)例如在機(jī)動(dòng)車中用于確定由內(nèi)燃機(jī)抽吸的空氣質(zhì)量流量。以關(guān)于抽吸的空氣質(zhì)量流量的盡可能可靠的信息為基礎(chǔ)可以通過內(nèi)燃機(jī)的電子控制器這樣優(yōu)化燃燒，使得正好與空氣質(zhì)量流量相協(xié)調(diào)的燃料量輸送到各燃燒室。由此以減少的有害物排放得到改善的能量利用效果。
[0003]由DE 44 07 209 Al已知一種空氣質(zhì)量流量計(jì)，它為了確定空氣質(zhì)量流量而插入到進(jìn)氣通道中，其中總流量的一定分量流經(jīng)該空氣質(zhì)量流量傳感器。為此這個(gè)空氣質(zhì)量流量計(jì)由插入通道式空氣質(zhì)量流量計(jì)構(gòu)成。該空氣質(zhì)量流量計(jì)包括設(shè)置在測量通道中的感應(yīng)元件、設(shè)置在外殼中的、用于評價(jià)和/或檢測感應(yīng)元件測量值的電子件、以及在感應(yīng)元件另一側(cè)的出口通道。為了節(jié)省空間的布置，上述通道或空氣導(dǎo)引路徑U形、S形或C形地構(gòu)成，由此形成總體上緊湊的、由插入元件構(gòu)成的裝置。
[0004]US 2008/0282791 Al公開了一種具有感應(yīng)元件的空氣質(zhì)量流量計(jì)，其中在薄膜上構(gòu)成的加熱元件的上游和下游分別設(shè)置感溫元件。這樣設(shè)置感溫元件，使得抑制由于污物沉積引起的特征曲線改變。
[0005]US 2003/0010110 Al公開了一種雙向工作的質(zhì)量流傳感器，具有與電壓電位連接的橋式電路，其中橋式電路含有與溫度有關(guān)的第一和第二傳感器，它們串聯(lián)并且設(shè)置在隔熱的襯底上。
[0006]DE 42 08 135 Al公開了一種用于測量氣體或液體流量的裝置。在這里兩個(gè)溫敏電阻裝置形成第一傳感器，另兩個(gè)溫敏電阻裝置形成第二傳感器。兩個(gè)傳感器這樣設(shè)置，使它們不相互熱影響。
[0007]按照WO 03/089884 Al的理論構(gòu)成的空氣質(zhì)量流量計(jì)在原理上已經(jīng)證實(shí)是可靠的，它由熱膜風(fēng)速計(jì)構(gòu)成。
[0008]在對基于感應(yīng)元件工作的由微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)構(gòu)成的現(xiàn)代空氣質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行研發(fā)時(shí)，已經(jīng)證實(shí)，感應(yīng)元件的測量結(jié)果尤其受臟污的不利影響。由于例如由空氣質(zhì)量流中的油滴引起的臟污，通過一段時(shí)間在感應(yīng)元件中產(chǎn)生信號漂移，它可能導(dǎo)致空氣質(zhì)量流的測量值有誤。但是由微機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成的感應(yīng)元件具有不能放棄的許多優(yōu)點(diǎn)，因此本發(fā)明的目的是，消除由于感應(yīng)元件臟污引起的測量結(jié)果失真或至少將其限制在低限度內(nèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]這個(gè)目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。有利的實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
[0010]按照本發(fā)明，所述第一感溫元件由相對于空氣質(zhì)量流設(shè)置在加熱元件上游的測量電阻和相對于空氣質(zhì)量流設(shè)置在加熱元件下游的兩個(gè)比較電阻構(gòu)成為感應(yīng)元件上的電阻的串聯(lián)電路，并且所述第二感應(yīng)元件由相對于空氣質(zhì)量流設(shè)置在加熱元件下游的測量電阻和相對于空氣質(zhì)量流設(shè)置在加熱元件上游的兩個(gè)比較電阻構(gòu)成為感應(yīng)元件上的電阻的串聯(lián)電路。通過設(shè)置在感應(yīng)元件上的電阻的這種連接，補(bǔ)償了由于單面淀積的污物顆粒、例如油滴引起的信號失真，并且空氣質(zhì)量流量計(jì)的信號不會(huì)由于感應(yīng)元件的臟污而失真。由此使空氣質(zhì)量流量計(jì)的測量結(jié)果長時(shí)間地保持穩(wěn)定，并且可以取消對空氣質(zhì)量流量計(jì)的定期重新校準(zhǔn)。有利的是，具有薄膜的感應(yīng)元件由微機(jī)電系統(tǒng)構(gòu)成。這種感應(yīng)元件提供非常好的測量結(jié)果，因?yàn)楸∧缀醪粚?dǎo)熱并因此只由流過的空氣質(zhì)量流的導(dǎo)熱性決定測量結(jié)果。
[0011]在一種實(shí)施方案中，各個(gè)測量電阻的阻值明顯大于各個(gè)比較電阻的阻值。尤其有利的是，所述各個(gè)測量電阻的阻值至少以系數(shù)10大于各個(gè)比較電阻的阻值。阻值的這種選擇導(dǎo)致對于空氣質(zhì)量流非常好的且尤其可重復(fù)的測量結(jié)果。
[0012]在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，所述比較電阻設(shè)置在薄膜的邊緣區(qū)域中。由此在薄膜邊緣區(qū)域中的特別厚的污物淀積幾乎不影響空氣質(zhì)量流量計(jì)的測量結(jié)果。
[0013]在本發(fā)明的下一改進(jìn)方案中，所述測量電阻設(shè)置在薄膜的內(nèi)部區(qū)域中。由此使測量電阻不受主要在薄膜邊緣區(qū)域出現(xiàn)的測量部件臟污的影響，這同樣有助于測量結(jié)果的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0014]下面借助于參照附圖的實(shí)施例描述給出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。在各不同的附圖中，相同的術(shù)語和附圖標(biāo)記用于相同的零部件。在此示出:
[0015]圖1空氣質(zhì)量流量計(jì)，
[0016]圖2由微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)構(gòu)成的感應(yīng)元件，
[0017]圖3由微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)構(gòu)成的感應(yīng)元件，該感應(yīng)元件設(shè)置在空氣質(zhì)量流量計(jì)的輔助管中，
[0018]圖4空氣質(zhì)量流通過入口流入到空氣質(zhì)量流量計(jì)的輔助管中的情況，
[0019]圖5在空氣質(zhì)量流量計(jì)中的由微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)構(gòu)成的感應(yīng)元件，該空氣質(zhì)量流量計(jì)作為插入銷集成到進(jìn)氣管中，
[0020]圖6具有第一感溫元件和第二感溫元件的感應(yīng)元件，
[0021]圖7電阻的可能的電連接，
[0022]圖8由圖7已知的感應(yīng)元件與電阻的另一電連接。
【具體實(shí)施方式】
[0023]圖1示出空氣質(zhì)量流量計(jì)2。空氣質(zhì)量流量計(jì)2在這個(gè)實(shí)施例中由插入銷構(gòu)成，它插入到進(jìn)氣管I中并且與進(jìn)氣管I固定連接。進(jìn)氣管I向著內(nèi)燃機(jī)氣缸導(dǎo)引空氣質(zhì)量流
10。為了使燃料在內(nèi)燃機(jī)的氣缸中有效燃燒，必需獲得關(guān)于供使用的空氣質(zhì)量流量的準(zhǔn)確信息。利用供使用的空氣質(zhì)量流量可以推斷可供使用的氧氣一一它對于噴入到氣缸中的燃料的燃燒是必需的。此外在圖1中空氣質(zhì)量流量計(jì)2示出第一感溫元件7和第二感溫元件8。第一感溫元件7和第二感溫元件8設(shè)置在不同的位置。感溫元件7、8通常由電阻構(gòu)成，這些電阻對應(yīng)于在各感溫元件上存在的溫度具有不同的電阻值。在第一感溫元件7與第二感溫元件8之間構(gòu)成加熱元件12。通過入口 4進(jìn)入到空氣質(zhì)量流量計(jì)2的外殼3中的空氣質(zhì)量流10首先流過第一感溫元件7，然后流過加熱元件12，然后空氣質(zhì)量流10到達(dá)第二感溫元件8并且沿著輔助管5導(dǎo)引到空氣質(zhì)量流量計(jì)2的出口 6?？諝赓|(zhì)量流10達(dá)到具有確定溫度的第一感溫元件7。這個(gè)溫度被第一感溫元件7檢測。然后空氣質(zhì)量流10流過加熱元件12，其中空氣質(zhì)量流10根據(jù)流過的質(zhì)量流量或多或少地被加熱。當(dāng)加熱的空氣質(zhì)量流10達(dá)到第二感溫元件8時(shí)，通過第二感溫元件8確定空氣質(zhì)量流10這時(shí)具有的溫度。由第一感溫元件7測得的溫度與由第二感溫元件8測得的溫度的差值可以確定流過的空氣質(zhì)量流量。為此空氣質(zhì)量流量計(jì)2本身可以含有評價(jià)電子件13，它評價(jià)第一感溫元件7和第二感溫元件8的測量信號。由此獲得的關(guān)于空氣質(zhì)量流10的信息繼續(xù)傳導(dǎo)到在這里未示出的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
[0024]圖2示出用于空氣質(zhì)量流量計(jì)2的感應(yīng)元件15。感應(yīng)元件15由微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)在唯一的娃芯片上構(gòu)成。感應(yīng)元件15按照溫差原理工作，由此確定流過的空氣流10的質(zhì)量流量。為此在薄膜17上構(gòu)成第一感溫元件7和第二感溫元件8。第一和第二感溫元件
7、8位于薄膜17表面16上的不同位置。在第一感溫元件7與第二感溫元件8之間設(shè)置加熱元件12。在構(gòu)造為微機(jī)電系統(tǒng)的感應(yīng)元件15上還集成評價(jià)電子件13，該評價(jià)電子件能夠立刻評價(jià)感溫元件7、8的測量信號并將其轉(zhuǎn)換成與空氣質(zhì)量流10成比例的信號。但是評價(jià)電子件13還可以集成到下游連接的電子儀器中。關(guān)于空氣質(zhì)量流10的信息然后通過連接墊19和連接導(dǎo)線18傳導(dǎo)到在這里未示出的下游的電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。
[0025]在圖3中示出由微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)構(gòu)成的用于空氣質(zhì)量流量計(jì)2的感應(yīng)元件15，它在唯一的襯底上構(gòu)成，其中襯底設(shè)置在空氣質(zhì)量流量計(jì)2的輔助管5中。在圖3中沒有空氣質(zhì)量流10通過入口 4，這例如在內(nèi)燃機(jī)熄火時(shí)是這種情況。如果給在感應(yīng)元件15上的加熱元件12供電，加熱元件12周圍會(huì)產(chǎn)生在這里示出的對稱的溫度分布20。由此第一感溫元件7和第二感溫元件8測量相同的溫度并且在形成感溫元件7、8的測溫信號差以后，評價(jià)電子件13識別出在空氣質(zhì)量流量計(jì)2的輔助管5中沒有空氣質(zhì)量流10。
[0026]圖4示出空氣質(zhì)量流10穿過入口 4流入到空氣質(zhì)量流量計(jì)2的輔助管5中的情況?，F(xiàn)在可明顯看到，加熱元件12周圍的溫度分布20在第二感溫元件8的方向上偏移。由此第二感溫