带自检的汽车发动机空气流量测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种带自检的汽车发动机空气流量测量装置及方法，包括设置在内燃机进气主管道中的测量装置与测量和自检电路，测量装置呈直通连接体形状，传感器固定在工业陶瓷基片上设置在插片的通孔壁上，裸露在空气中，测量和自检电路包括独立的中央处理器和设置其上的输入装置、显示装置和输出装置及与传感器相连的运算处理模块；通过测量的零点数据与输入的零点数据相比得出零点的漂移并修正，测量空气流动时电压的变化，再通过运算与电压信号输出和气体流量关系得出空气的流量。结构简单，制造方便，制造成本与维护成本低，采用微电子机械系统技术提高测量精度，缩短响应时间，大幅降低芯片的热惯性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种车辆的空气流量测量装置及方法，尤其是涉及一种能自动检测并显示的。
技术介绍
热式气体质量流量测量是利用传热原理，即流动中的流体与热源流体中加热的物体或测量管外加热体之间热量交换关系来测量流量的技术。传统测热式原理中，通常采用热流体传感器包括加热器和温度传感器两部分，在加热丝上下游对称分布一对或数对铂质温度敏感丝，且为了提高单元器件之间的隔热性，加热丝与温度敏感丝之间采用微桥式悬空结构。流量计用来测量机动车吸入空气流量，进而用于发动机控制系统确定燃烧条件、控制空然比、起动和点火等，发动机控制系统则根据空气流量计测出的进气量及当时的引擎转速来和预先设定的供油程序比较后，算出所需的供油量和相对的喷射时间，通常这种空气流量计有一组不带外套的热线，悬挂在内燃机吸入气流经过的旁路之中，以测量空气流量。虽然不带外套的热线具有响应速度高的优点，但有缺陷，因为空气旁路中的逆火，容易使它们受到损坏。为了克服这一缺陷，已提出过几种方案，例如日本专利公布号16259/82中所述，采用一种具有文氏管的热线式空气流量计，文氏管装在内燃机吸入气流经过的主气道的，旁路与主气道相通，使得通过住气道的一部分空气能分流，利用文氏管主气道上流部分与靠近文氏管最窄部位的主气道之间压力差，使经过的气流形成一股旁流。此外，还有一个装在旁路内的热线式空气流量传感器，来监测旁路气流，根据空气流量传感器获得的流速，确定吸入内燃室全部空气的流量。采用有旁路的热线式空气流量计有一个问题当被测气流为脉动流时，热线的响应延迟，使测得结果小于实际平均空气流量。为了解决这一问题，日本专利公布号135916/83中曾提出一个方案，使得旁路中进气口与出气口之间的距离，与测量主气道轴向距离得到的距离相比，有所增加，以补偿测量中的误差。在这种热线式空气流量计中，进入空气流量计的气流在旁路的进气口或联接口分成两股，有一股气流继续通过主气道，另一股气流通过旁路，最后这两股气流在旁路的出气口或汇流口相汇合，流出空气流量计。但是，这种热线式空气流量计也存在缺点。当空气流量计的管壁受热时经过旁路的空气流量将小于经过主气道的空气流量，从而使旁路中的空气温度高于主气道中的空气温度。其结果是，旁路中的空气膨胀，旁路对气流的阻力增加，最后使经过旁路的空气流量小于经过主气道的空气流量。因此，上述结构的热线式空气流量计有这样一个缺陷空气流量计通道壁的冷热使空气流量计测得的空气流量的数值精度降低。为克服上述原来设计的缺陷，专利技术专利公布号CN 85 1 06537A提出的空气流量计有一支装在主气道内的空气流量测定管，此空气流量测定管有一个进气口与出气口，用作旁路；此外，还有一个装在空气流量测定管内的热线或空气流量传感器，这个空气流量传感器实际上装在主气道断面的中心部分，用以检测经过旁路的空气流速。这样，就有可能使经过旁路的空气流量与经过主气道的空气流量之比值实际上保持不变，不论吸气管是否受热，消除了发生测量误差的危险。根据现有的技术及使用情况，还没有实现传感器测量精度下降时的有效自检。
技术实现思路
本专利技术主要目的是克服上述现有技术无法在传感器测量空气流量前进行有效自检的不足，提供一种通过对比检测零点位置的。本专利技术还解决了现有技术中由于传感器被污染或是有异物附着在传感器上而导致传感器采集的数据产生误差或数据无法处理的不足，提供一种能有效解决传感器测得的数据的准确性，无需考虑是否传感器被污染而导致问题的。本专利技术还解决了现有技术对空气流通造成阻碍降低流速，可能产生紊流的问题，提供一种有效解决紊流，减小空气流通的阻力的。本专利技术的再一目的解决了现有技术中热丝式测量在低速测量中，测量性能不稳定的不足，提供一种采用热分布原理、测量稳定的。本专利技术还解决了现有技术中制造不方便，结构复杂的问题，提供一种结构简单，制造方便，生产成本及维护成本较低的。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种，该测量装置设置在内燃机进气主管道中，装置内部设有传感器，其特征是所述的传感器由若干个加温元件和若干个电热堆元件排列而成；传感器与内燃机控制系统和车载微处理器控制单元(简称MCU)之间连接有测量和自检电路，所述的测量和自检电路带独立的中央处理器，中央处理器上设有信号输入装置、信号输出装置和自检显示装置。当气体流过时，沿气体流动方向位于加温元件上游的电热堆元件的温度变化随流量的变大而增大，在上游阵列分布的N个电热堆分别测定气体流动通过其所在区域表面所产生的温度变化并且把温度分布变化转换为电压信号，N个电热堆产生的电压信号串联后综合输出和气体流量为单值非线性曲线关系的电压信号，测量空气流量；如果MCU允许，自检显示装置可以设置在汽车仪表盘上，如果不允许则可以自行在合适的位置设置自检显示装置，装置的形式可以采用多种形式，如屏幕字幕显示或与车辆水温表显示方式相同的标注显示或直接就是采用信号灯显示。作为优选，所述的传感器为基于热分布测量原理采用微电子机械系统技术(简称MEMS)制造的全硅集成微结构器件，其中，设置在岛形单晶硅一侧的加温元件为电热丝，设置在另一侧与电热丝平行的为电热堆，在电热丝和电热堆的两端各设有一个触角。只在一侧设置电热堆，在温度变化时只需测量一侧的温度变化模拟信号，在后续的模数转换和信号差动运算及比较运算时，只需运算少量的数据，出错几率小，电路简单，运算的速度提高；MEMS技术的最大特点是通过将器件或系统的尺度微型化来提高其灵敏度与频响特性，并大幅度降低器件质量与惯量，实现大批量低成本制造，将MEMS工艺引入到热式流量传感器的设计中，可以轻易实现温度敏感器件的微型化并精确控制电热丝与电热堆之间的微米级间距，与此同时，MEMS器件的微型化特征可大幅度降低芯片的热惯性，实现低功耗、高频响要求。或者采用另一种方案，所述的传感器为基于热分布测量原理采用MEMS制造的全硅集成微结构器件，其中，设置在岛形单晶硅中间的加温元件为电热丝，电热堆设置在加温元件的两侧并与电热丝平行，在电热丝和电热堆的两端各设有一个触角。采用对称布置电热堆，在空气流量为零时传感器测得的零点数据信号，通过两側电热堆的电压信号绝对值的和运算与原始零点数据比较，测量空气流量时可以提高流量测量范围。其中，所述的测量装置为呈圆柱形的直通连接体，连接体上设有端部带接头的插盘，设置在插盘上的传感器直接裸露在空气通道中。直通的目的是使空气流通顺畅，不会产生紊流的现象，传感器放置在通道上可以第一时间作出反应，减少响应时间，提高响应精度，而且直通结构简单，制作方便，成本低；传感器测得的数据经过处理需通过传输线传递到MCU和发动机控制系统，在插盘的端部设置街头，结构简单，使用和维护方便。作为优选，所述的连接体中间设有滑道，插盘呈长条形，中间设有与连接体同轴的通孔。滑道结构可以方便传感器因失灵或损坏及时更换；通孔与连接体同轴不会扰乱空气的流动，传感器在测量时测得的数据与实际相符，滞后时间短；与连接体同轴的通孔使空气流通顺畅。所述的插盘上设有与传感器相连的测量和自检电路的线路板。测量和自检电路与传感器距离短，减小了信号在电路中传输的衰减。其中，所述的测量和自检电路包括与传感器连接的电热堆信号运算处理模块，内部设有信号运算电路和信号预处理放大电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带自检的汽车发动机空气流量测量装置，该测量装置设置在内燃机进气主管道中，装置内部设有传感器，其特征是：所述的传感器由若干个加温元件和若干个电热堆元件排列而成；传感器与内燃机控制系统和车载单片机之间连接有测量和自检电路（４），所述的测量和自检电路带独立的中央处理器（Ｅ），中央处理器上设有信号输入装置（Ｉ）、信号输出装置（Ｏ）和自检显示装置（Ｇ）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛巨林，
申请(专利权)人：浙江麦姆龙仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]