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微硅片热膜式空气流量计的传感器单元结构与安装

       微硅片热膜式空气流量计的传感器单元结构与安装,热式空气流量计应用于汽车燃油喷射系统中约有20年左右,第1代车用热式空气流量计采用一根细铂线在计量管的气道中作为传感器单元;第2代车用热式空气流量计则采用一根铂线缠绕在陶瓷或玻璃圆柱体上作为传感器单元;第3代车用热式空气流量计采用薄膜式传感器,最初是把铂电阻印刷在玻璃或陶瓷基底上,后经进一步改进,把铂电阻印刷在微硅片基底上。基于微硅片的热膜式空气流量计于1996年批量生产以来,得到广泛的推广应用,目前在国内大众系列的车型中装配的较多。

                                  

       对比第1、第2代热线式空气流量计,第2代的可靠性、使用寿命优于第1代,但为避免铂热线上的脏污沉积物影响测量结果,在发动机每次停机时,它们都需要通过专门电路供电几秒,使铂热线产生高温以自沽。第3代热膜式空气流量计采用厚层技术,因其独特的空气流动设计,热膜表面不会产生沉积物,不需要通电自洁,整体可靠性、稳定性强于热线式空气流量计。基于微硅片的与基于玻璃或陶瓷基底的热膜式空气流量计相比,它对气体流量变化的响应很快,在进气过程的脉动气流测量上精度较高,而且可以识别空气流动方向,其控制单元中的故障诊断系统还可以识别某些流量计的故障,智能化有所提高。 

    微硅片热膜式空气流量计的传感器单元结构与安装: 

    空气流量计的微硅片传感器单元是在硅片上将形成隔膜和电阻器的材料叠加在一起,通过蚀刻薄片的反面,硅材料被去除而留下隔膜,隔膜由氧化硅和氮化硅组成,电阻器由铂制成。电阻器布局为一个加热器加热区和一个加热器控制电阻。加热器由加热器控制电路控制,保持其温度高于周围温度 (20 ℃时高出温度约为180 K),而周围温度由外部隔膜硅片上的电阻来测量,这样驱动加热器的电压就可以测量空气流量。附加电阻安装在加热区的上流和下流,无空气流动时上流区和下流区的温度相同,有空气流动时加热器的上流区被气流冷却,则上下流区的温差由电阻探测到并可用作空气流量信号。 

    为了让空气在微硅片传感器单元的隔膜上有一个稳定的流动,必须在传感器单元上流区避免分流。①要求上流区的边缘形成圆角以使空气流过侧壁时得到稳定的流动;②要求在传感器芯片上不产生机械应力,这就像将一根梁安装在芯片的一端一样;③要求电的连接必须在环境中受到保护。将芯片粘在一个金属板的坑中可满足以上几个方面的要求;金属板的形状可以避免在它的导向边缘形成分流,流向的侧壁仅仅是在芯片和金属板之间,芯片上流区和下流区之间存在小槽沟,电连接的保护可以通过分离墙来实现,分离墙将流道与电子腔隔开。  

点击次数:  更新时间:2018-09-17  【打印此页】  【关闭

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