A study on the development of constant temperature hot wire type air flow meter for automobiles

자동차용 정온도 열선식 공기유량계의 개발에 관한 연구

Constant temperature hot wire air flow meter for automobiles requires temperature compensation system because hot wire output signal is sensitive to ambient temperature variations as well as fluid velocity. The objectives of the present study are to design an air flow meter circuit which is capable of compensating the hot wire output signal for ambient temperature variations and to investigate the mechanism of such temperature compensation. This circuit is composed of platinum hot wire, platinum resistor, two variable resistors, a constant resistor and a DC-amplifier. In particular, by simply replacing a constant resistor in one of the bridge arms of the conventional circuit with platinum resistor and a variable resistor for the purpose of temperature compensation, the deviation of output signal with respect to ambient temperature variations between 27deg. C 70deg. C could be reduced to less than 2.5% for mass flow rate and to less than 5% for velocity respectively. The mechanism of temperature compensation against ambient temperature variations was explained by means of measuring the heat transfer coefficient with hot wire temperature variations and analyzing and analyzing conventional empirical equations qualitatively.

본 연구에서는 정온도 열선식 공기유량계의 전체적인 회로를 구성한 다음, 여 기에 간단한 온도보상시스템을 첨가함으로써 유동온도의 변화에 관계없이 일정한 출력 이 나오도록 하고, 이에 관련된 온도보상시스템의 메카니즘을 규명하고자 한다. 온 도보상시스템은 여러 가지가 알려져 있으나, Drubka(1977)가 열선브릿지에 단지 온도 센서(thermistor)를 삽입하고, 과열비(overheat ratio), 열선의 냉저항과 작동 중의 저항차, 열선의 브릿지상단에서의 출력 중 한 가지를 일정하게 유지시켜 온도보상을 수행하는 방법을 제안하였다. Takagi(1985)는 위의 방법 중 과열비를 일정하게 유지 시키는 방법을 택하고, 출력으로 브릿지상단의 전압이 아닌 열선에 흐르는 전류를 감 지함으로써 더욱 더 간단한 온도보상시스템을 제안하였다. 본 연구는 바로 이 방법 을 채용하여 온도보상을 수행한다.