AT519854A1

AT519854A1 - Durchflusssensor

Info

Publication number: AT519854A1
Application number: ATA50293/2017A
Authority: AT
Inventors: Ing Gerbert Orasche Dipl
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2017-04-10
Filing date: 2017-04-10
Publication date: 2018-10-15
Also published as: AT519854B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine und einen Durchflusssensor zur Erfassung einer Durchflussmessgröße eines in eine Strömungsrichtung (1) strömenden, gegebenenfalls pulsierenden, gasförmigen Mediums, umfassend einen vom gasförmigen Medium im Messbetrieb durchströmten Messquerschnitt, in dem eine erste Durchflusssonde (2) zur Erfassung einer Strömungsmessgröße angeordnet ist, wobei eine Stellanordnung (3) zur Veränderung des Messquerschnitts vorgesehen ist.

Description

Durchflusssensor

Die Erfindung betrifft einen Durchflusssensor gemäß Oberbegriff des unabhängigen

Patentanspruchs.

Durchflusssensoren zur Erfassung einer Durchflussmessgröße eines in eine

Strömungsrichtung strömenden, gegebenenfalls pulsierenden, gasförmigen Mediums sind in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und publiziert.

Zur Erfassung der in eine Verbrennungskraftmaschine eingebrachten Luftmenge sind beispielsweise thermische Luftmassenmesser wie Heizdrahtanemometer bekannt. Bei derartigen Sensoren wird ein beheiztes Widerstandselement durch die vorbeiströmende Gasströmung gekühlt, woraus Rückschlüsse auf die vorbeigeführte Luftmasse gezogen werden können. Nachteilig an herkömmlichen thermischen Luftmassenmessern ist, dass die Kühlung des beheizten Elements unabhängig von der Strömungsrichtung des Gases erfolgt. Bei pulsierenden Strömungen werden dadurch sowohl die Strömungen in Strömungsrichtung als auch die durch die

Pulsation bewirkten Rückströmungen berücksichtigt, wodurch das Messergebnis verfälscht wird.

Ferner sind andere Durchflussmesser, wie beispielsweise Flügelrad

Durchflussmesser, Venturirohr-Durchflussmesser oder Staudruck- Durchflussmesser wie Pitotrohr-Durchflussmesser bekannt. Nachteilig an diesen Durchflussmesssensoren ist, dass sie einen verhältnismäßig stark eingeschränkten Messbereich bzw. eine eingeschränkte Messgenauigkeit aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, die Nachteile des Standes der

Technik zu überwinden und insbesondere einen Durchflusssensor zu schaffen, der einfach und robust aufgebaut ist und dennoch über einen großen Messbereich eine ausreichende Messgenauigkeit aufweist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Durchflusssensor zur Erfassung einer

Durchflussmessgröße eines in eine Strömungsrichtung strömenden, gegebenenfalls pulsierenden, gasförmigen Mediums, umfassend einen vom gasförmigen Medium im

Messbetrieb durchströmten Messquerschnitt, in dem eine erste Durchflusssonde zur Erfassung einer Strömungsmessgröße angeordnet ist.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Stellanordnung zur Veränderung des

Messquerschnitts vorgesehen ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Stellanordnung zur Veränderung des

Messquerschnitts mindestens ein bewegbar angeordnetes Stellelement umfasst, wobei das Stellelement eine verstellbare Blende, eine verstellbare Klappe oder einen verstellbaren Schieber umfasst.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Stellanordnung eine erste Stellung aufweist, in der ein erster Messquerschnitt freigehalten ist und dass die

Stellanordnung eine zweite Stellung aufweist, in der ein zweiter Messquerschnitt freigehalten ist, und dass der erste Messquerschnitt kleiner ist als der zweite

Messquerschnitt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die Stellanordnung eine Steuerungsanordnung umfasst, wobei die Steuerungsanordnung derart eingerichtet ist, dass sich die Stellanordnung in der ersten Stellung befindet wenn die Durchflussmessgröße oder die Strömungsmessgröße kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellwert und dass sich die Stellanordnung in der zweiten Stellung befindet wenn die Durchflussmessgröße oder die Strömungsmessgröße größer ist als der oder ein Schwellwert.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass im zweiten Messquerschnitt und beabstandet vom ersten Messquerschnitt eine zweite Durchflusssonde zur Erfassung einer

Strömungsmessgröße vorgesehen ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die zweite Durchflusssonde in der ersten

Stellung der Stellanordnung von dem Stellelement abgedeckt ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass jener Bereich des Messquerschnitts, in dem die zweite Durchflusssonde angeordnet ist, in der ersten Stellung der Stellanordnung von dem Stellelement verschlossen ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der erste Messquerschnitt ein Teilbereich des zweiten Messquerschnitts ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der erste Messquerschnitt durch einen ersten rohrförmigen Kanal gebildet ist und dass der zweite Messquerschnitt durch einen zweiten rohrförmigen Kanal gebildet ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der freie Querschnitt des ersten rohrförmigen

Kanals dem ersten Messquerschnitt entspricht.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der freie Querschnitt des zweiten rohrförmigen Kanals dem zweiten Messquerschnitt entspricht.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der freie Querschnitt des zweiten rohrförmigen Kanals dem zweiten Messquerschnitt abzüglich des ersten Messquerschnitts entspricht.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der freie Querschnitt des zweiten rohrförmigen Kanals dem zweiten Messquerschnitt abzüglich der durch den ersten rohrförmigen Kanal eingenommenen Fläche entspricht.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der erste rohrförmige Kanal innerhalb des zweiten rohrförmigen Kanals angeordnet ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass in der ersten Stellung der Stellanordnung nur der erste rohrförmige Kanal freigehalten und im Messbetrieb von dem gasförmigen

Medium durchströmt ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass in der zweiten Stellung der Stellanordnung der erste rohrförmige Kanal und der zweite rohrförmige Kanal freigehalten und im Messbetrieb von dem gasförmigen Medium durchströmt sind.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der erste rohrförmige Kanal neben dem zweiten rohrförmigen Kanal angeordnet ist.

Medium durchströmt ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass in der zweiten Stellung der Stellanordnung nur der zweite rohrförmige Kanal freigehalten und im Messbetrieb von dem gasförmigen Medium durchströmt ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die erste Durchflusssonde in den ersten rohrförmigen Kanal ragt und dass die zweite Durchflusssonde in den zweiten rohrförmigen Kanal ragt.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die erste Durchflusssonde eine zweiseitig messende Durchflusssonde ist, die Strömungen in Strömungsrichtung und gegen die Strömungsrichtung (1) voneinander unterscheidbar und/oder den Differenzdruck erfasst.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die zweite Durchflusssonde eine zweiseitig messende Durchflusssonde ist, die Strömungen in Strömungsrichtung und gegen die Strömungsrichtung (1) voneinander unterscheidbar und/oder den Differenzdruck erfasst.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass die erste Durchflusssonde und/oder die zweite Durchflusssonde als Staudrucksonde oder als Pitot-Sonde, und/oder als zweiseitig messende Staudrucksonde oder Pitot-Sonde, und/oder als Differenzdrucksensor ausgebildet ist oder sind.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, - dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts (6) mehr als doppelt so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts (5), - oder dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts (6) mehr als drei Mal so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts (5), - oder dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts (6) mehr als vier Mal so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts (5), - oder dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts zwischen vier und sechs Mal so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der zweite rohrförmige Kanal in der ersten

Stellung der Stellanordnung von dem Stellelement abgedeckt ist.

Gegebenenfalls ist vorgesehen, dass der zweite rohrförmige Kanal in der ersten

Stellung der Stellanordnung von dem Stellelement verschlossen ist.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine mit einem

Luftmengenmesser zur Bestimmung der in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachten Luftmenge, wobei der Luftmengenmesser einen erfindungsgemäßen

Durchflusssensor umfasst.

Der Durchflusssensor ist bevorzugt zur Erfassung einer Durchflussmessgröße eines in Strömungsrichtung strömenden, pulsierenden, gasförmigen Mediums geeignet. Eine derartige Bestimmung oder Messung eines Gasvolumenstroms ist beispielsweise bei der Luftmassenbestimmung oder der Luftmengenbestimmung einer Verbrennungskraftmaschine notwendig. Die Durchflussmessgröße ist bevorzugt eine Messgröße die eine Berechnung oder Bestimmung des vorbeiströmenden Gasvolumenstroms und/oder Gasmassenstroms erlaubt. Zur

Kompensation der Pulsationen des gasförmigen Mediums ist die Durchflusssonde bevorzugt als zweiseitig messende Durchflusssonde ausgebildet, die Strömungen in Strömungsrichtung und gegen die Strömungsrichtung voneinander unterscheidbar erfassen kann und/oder den Differenzdruck bestimmt.

Insbesondere kann die Durchflusssonde in allen Ausführungsformen eine

Strömungsmessgröße erfassen, die dann Rückschlüsse auf die

Durchflussmessgröße erlaubt. Die Strömungsmessgröße kann beispielsweise der gemessene Druck einer Staudrucksonde sein. Dies bedeutet insbesondere, dass die gegen die Strömungsrichtung strömenden Volumenströme von den in Strömungsrichtung strömenden Volumenströmen abgezogen werden können, um den tatsächlich geförderten Volumenstrom oder Massenstrom bestimmen zu können. Hierzu ist die Durchflusssonde beispielsweise als zweiseitig messende Staudrucksonde ausgebildet, die sowohl an ihrer der Strömungsrichtung des Gases zugewandten Seite als auch an ihrer der Strömungsrichtung des Gases abgewandten Seite eine Messeinrichtung aufweist. Beispielsweise sind auf beiden Seiten der Sonde Öffnungen zur Bestimmung des Staudrucks vorgesehen.

Zur Verbesserung der Messgenauigkeit über einen größeren Messbereich ist eine bevorzugt Stellanordnung zur Veränderung des Messquerschnitts vorgesehen. Bei gleichbleibendem Volumen- oder Massenstrom des gasförmigen Mediums kann die

Strömungsgeschwindigkeit dadurch erhöht werden, dass der Messquerschnitt verringert wird. Umgekehrt kann die Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen

Mediums verringert werden, wenn der Messquerschnitt vergrößert wird. Dieser einfache physikalische Effekt wird bei der vorliegenden Erfindung dazu verwendet, für unterschiedliche Volumenströme bzw. Massenströme des gasförmigen Mediums eine optimale Strömungsgeschwindigkeit im Messquerschnitt zu erhalten, sodass durch die Durchflusssonde bzw. durch die Durchflusssonden eine ausreichend genaue Messung erfolgen kann.

So kann bei niedrigen Volumenströmen oder Massenströmen die Stellanordnung in eine erste Stellung bewegt werden, in der ein erster Messquerschnitt freigehalten ist, der kleiner ist als ein weiterer Messquerschnitt. Insbesondere kann die Stellanordnung in eine zweite Stellung bewegt werden, in der ein zweiter Messquerschnitt freigehalten ist, wobei der zweite Messquerschnitt größer ist als der erste Messquerschnitt. Bei konstantem Volumen- bzw. Massenstrom des gasförmigen Mediums weist somit das Medium in der ersten Stellung der Stellanordnung eine höhere Strömungsgeschwindigkeit im ersten Messquerschnitt auf als er in der zweiten Stellung der Stellanordnung im zweiten Messquerschnitt aufweisen würde.

Zur Steuerung der Stellanordnung ist eine Steuerungsanordnung vorgesehen. Die

Stellanordnung kann von dieser Steuerungsanordnung derart gesteuert werden, dass sich die Stellanordnung bei verhältnismäßig niedrigem Volumen- oder

Massenstrom des gasförmigen Mediums in ihre erste Stellung und bei verhältnismäßig hohen oder höheren Volumenströmen oder Massenströmen des gasförmigen Mediums in die zweite Stellung bewegt. Dadurch befindet sich die

Stellanordnung bevorzugt in der ersten Stellung, wenn die Durchflussmessgröße kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellwert, und in der zweiten Stellung, wenn die

Durchflussmessgröße größer ist als der Schwellwert.

Bevorzugt sind zwei Durchflusssonden, insbesondere zwei beidseitig messende

Staudrucksonden vorgesehen, wobei die erste Durchflusssonde in den ersten

Messquerschnitt ragt oder im ersten Messquerschnitt angeordnet ist und die zweite

Durchflusssonde in den zweiten Messquerschnitt ragt oder im zweiten

Messquerschnitt angeordnet ist.

Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, dass der Durchflusssensor lediglich eine einzige Durchflusssonde umfasst. Je nach Stellung der Stellanordnung ist ein erster Messquerschnitt oder ein zweiter Messquerschnitt freigehalten. Die Durchflusssonde ragt je nach Stellung der Stellanordnung in den ersten oder in den zweiten

Messquerschnitt. Die Messquerschnitte sind bevorzugt unterschiedlich groß, womit es je nach Stellung der Stellanordnung zu einer Veränderung der

Strömungsgeschwindigkeit in dem Messquerschnitt kommt wodurch die

Durchflusssonde in ihrem optimalen Messbereich betrieben werden kann.

In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass entlang der Längserstreckung der Durchflusssonde mehrere Messöffnungen vorgesehen sind, die in eine Messzelle münden, wobei die Messzelle bevorzugt die Messöffnungen miteinander verbindet. Dadurch kommt es zu einer Mittelung des Drucks innerhalb einer Messzelle.

Bevorzug ist vorgesehen, dass sich die Durchflusssonde durch den gesamten

Messquerschnitt bzw. durch den gesamten rohrförmigen Kanal erstreckt, sodass die unterschiedlichen Durchflussmessgrößen des Strömungsprofils erfasst werden können.

In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Durchflusssensor einen kreisrunden Eintrittsquerschnitt und/oder einen kreisrunden Austrittsquerschnitt umfasst. Insbesondere kann der Durchflusssensor bzw. dessen Eintritts- und

Austrittsabschnitte als Verbindungsstutzen oder Verbindungsflansch ausgebildet sein, sodass Rohrleitungen angeschlossen werden können. Insbesondere kann der Durchflusssensor als Luftmassenmesser in den Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine eingebaut werden. Bevorzugt ist dem Durchflusssensor ein Luftfilter vorgeschalten. Als Durchflusssonde, insbesondere als Staudrucksonde können herkömmliche Pitot-Rohr-Sonden bzw. Pitot-Rohr-Sensoren eingesetzt werden.

In weiterer Folge wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels näher beschrieben; darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines

Durchflusssensors;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Ausführungsform der Fig. 1;

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Durchflusssensors in einer schematischen Schnittdarstellung;

Fig. 4 eine weitere schematische Schnittdarstellung der Ausführungsform der Fig. 3; und

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform eines Durchflusssensors.

Wenn nicht anders angegeben, so entsprechen die Bezugszeichen folgenden

Komponenten: Strömungsrichtung 1, Durchflusssonde 2, Stellanordnung 3,

Stellelement 4, erster Messquerschnitt 5, zweiter Messquerschnitt 6, zweite

Durchflusssonde 7, erster rohrförmiger Kanal 8, zweiter rohrförmiger Kanal 9, vordere Messzelle 10, hintere Messzelle 11, Strömungsgleichrichterelement 12, Öffnung 13.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Durchflusssensors, wobei die Strömungsrichtung des Gases im Wesentlichen projizierend verläuft. Der Durchflusssensor umfasst eine erste Durchflusssonde 2 und eine zweite Durchflusssonde 7. Die erste Durchflusssonde 2 ist in einem ersten Messquerschnitt 5 angeordnet. Der erste Messquerschnitt 5 ist schematisch durch eine Schraffierung von links unten nach rechts oben markiert. Die zweite Durchflusssonde 7 ist im zweiten Messquerschnitt 6 angeordnet. Der zweite Messquerschnitt 6 ist durch eine Schraffur von rechts unten nach links oben gekennzeichnet. Insbesondere sind die beiden Messquerschnitte 5, 6 durch einen ersten rohrförmigen Kanal 8 und einen zweiten rohrförmigen Kanal 9 gebildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Messquerschnitt 5 durch den freien Querschnitt des ersten rohrförmigen Kanals 8 gebildet. Der zweite Messquerschnitt 6 ist durch den zweiten rohrförmigen Kanal 9 gebildet. Der zweite Messquerschnitt 6 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform auch den freien Querschnitt des ersten rohrförmigen Kanals 8. Strömt das gasförmige Medium durch den zweiten Messquerschnitt 6, so werden in der vorliegenden Ausführungsform sowohl der erste rohrförmige Kanal 8 als auch der zweite rohrförmige Kanal 9 durchströmt. Wird lediglich der erste Messquerschnitt 5 vom gasförmigen Medium durchströmt, so wird ausschließlich der erste rohrförmige Kanal 8 durchströmt. Der erste Messquerschnitt 5 weist eine kleinere Fläche auf als der zweite Messquerschnitt 6. In allen Ausführungsformen sind die Durchflusssonden 2, 7 bevorzugt als Staudrucksonden ausgebildet.

Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Ausführungsform der Figur 1, wobei die Schnittebene im Wesentlichen entlang der Strömungsrichtung 1 des gasförmigen Mediums verläuft. Der Durchflusssensor umfasst eine erste

Durchflusssonde 2 und eine zweite Durchflusssonde 7. Beide Durchflusssonden sind in der vorliegenden Ausführungsform als beidseitig messende Durchflusssonden ausgebildet. Sie weisen jeweils eine vordere Messzelle 10 und eine hintere

Messzelle 11 auf. Die vordere Messzelle 10 ist zur Detektion der Strömung entlang der Strömungsrichtung 1 eingerichtet. Die hintere Messzelle 11 ist zur Detektion von Strömungen eingerichtet, die gegen die Strömungsrichtung 1 verlaufen.

Insbesondere können Strömungen in Strömungsrichtung und Strömungen gegen die Strömungsrichtung 1 unabhängig voneinander detektiert werden, sodass eine Berechnung des tatsächlich geförderten gasförmigen Mediums erfolgen kann.

Ferner umfasst der Durchflusssensor eine Stellanordnung 3 mit einem Stellelement 4. Das Stellelement 4 ist in der vorliegenden Ausführungsform als Klappe ausgebildet, die fallweise den ersten Messquerschnitt 5 oder den zweiten

Messquerschnitt 6 freigibt. Das Stellelement 4 ist entlang der Strömungsrichtung 1 gesehen nach den Durchflusssonden 2, 7 angeordnet.

Insbesondere weist das als Klappe ausgebildete Stellelement 4 eine beispielsweise als Ausschnitt oder Ausnehmung ausgebildete Öffnung 13 auf, die dem Profil des ersten rohrförmigen Kanals 8 entspricht. Ist das Stellelement 4, insbesondere die

Klappe, geschlossen, so wird der zweite Messquerschnitt 6 mit Ausnahme des ersten Messquerschnitts 5 geschlossen. In dieser Stellung befindet sich die Öffnung 13 im Bereich des ersten rohrförmigen Kanals 8, der dadurch trotz geschlossenem

Stellelement freigehalten wird. Ist das Stellelement 4 geöffnet, so ist der gesamte zweite Messquerschnitt 6 freigegeben.

Bevorzugt befindet sich das Stellelement 4 in einem geschlossenen Gehäuse, sodass es zu einer dichten Durchführung des gasförmigen Mediums kommen kann.

Durch Öffnen des Stellelements 4 wird der zweite Messquerschnitt 6 freigegeben, der eine größere Fläche aufweist als der erste Messquerschnitt 5, wodurch sich die

Strömungsgeschwindigkeit verringert. Wird das Stellelement 4 geschlossen, so ist lediglich der erste Messquerschnitt 5 freigegeben, der eine kleinere Fläche als der zweite Messquerschnitt 6 aufweist, womit die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.

Der Durchflusssensor umfasst in der vorliegenden Ausführungsform ein

Strömungsgleichrichterelement 12, das beispielsweise als gitterförmiges Element ausgebildet sein kann. Durch dieses Strömungsgleichrichterelement 12 wird die

Strömung normalisiert, oder homogenisiert oder derart verwirbelt, dass sich ein im

Wesentlichen gleichmäßiges Strömungsprofil ausbilden kann. Um

Geschwindigkeitsunterschiede entlang des Strömungsprofils in den Rohrleitungen zu berücksichtigen, weist die mindestens eine Durchflusssonde Vorkehrungen zur Mittelung oder Anpassung der aufgenommenen Durchflussmessgrößen auf.

Beispielsweise weist eine als Staudruckrohr oder Pitot-Rohr ausgebildete

Durchflusssonde mehrere Öffnungen entlang ihrer Erstreckungsrichtung auf, sodass es zu einer Mittelung der unterschiedlichen Staudrücke innerhalb des Rohres kommen kann. Gegebenenfalls können entlang des Messquerschnitts auch mehrere Druckwerte bzw. Durchflussmessgrößen erfasst werden, die dann rechnerisch gemittelt oder angepasst werden.

Fig. 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform eines Durchflusssensors in einer schematischen Schnittdarstellung, wobei die Strömungsrichtung des gasförmigen Mediums im Wesentlichen projizierend verläuft. Der Durchflusssensor umfasst eine erste Durchflusssonde 2 und eine zweite Durchflusssonde 7. Die erste

Durchflusssonde 2 ist im ersten Messquerschnitt 5 angeordnet. Die zweite

Durchflusssonde 7 ist im zweiten Messquerschnitt 6 angeordnet. Der erste

Messquerschnitt 5 ist durch einen ersten rohrförmigen Kanal 8 gebildet, der in der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die Form eines Kreissegments aufweist. Der zweite Messquerschnitt 6 ist durch einen zweiten rohrförmigen Kanal 9 gebildet, der durch den restlichen Querschnitt gebildet ist. Der erste rohrförmige Kanal 8 und der zweite rohrförmige Kanal 9 liegen in der vorliegenden

Ausführungsform nebeneinander. Wird der erste Messquerschnitt 5 durchströmt, so wird ausschließlich der erste rohrförmige Kanal 8 durchströmt. Wird der zweite

Messquerschnitt 6 durchströmt, so wird ausschließlich der zweite rohrförmige Kanal 9 und nicht der erste rohrförmige Kanal 8 durchströmt.

Fig. 4 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung der Ausführungsform der

Fig. 3, wobei die Schnittebene im Wesentlichen entlang der Strömungsrichtung 1 des gasförmigen Mediums verläuft. Die Stellanordnung 3 umfasst in dieser Ausführungsform zwei Stellelement 4, die als Schieber ausgebildet sind. Die beiden Schieber können bevorzugt unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden, sodass wahlweise der erste Messquerschnitt 5, der zweite Messquerschnitt 6 und/oder beide Messquerschnitte 5, 6 freigegeben werden können. In Figur 4 ist das Stellelement 4 bzw. sind die Stellelemente 4 in Strömungsrichtung 1 gesehen vor den Durchflusssonden 2, 7 angeordnet.

Ist lediglich der erste Messquerschnitt 5 freigegeben, so wird die zweite

Durchflusssonde 7 vom Stellelement 4 abgedeckt. Die Durchflusssonden 2, 7 sind in der vorliegenden Form als zweiseitig messende Durchflusssonden bzw. als Differenzdrucksonde ausgebildet, die jeweils eine vordere Messzelle 10 und eine hintere Messzelle 11 umfassen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Durchflusssensors in einer schematischen Ansicht, wobei die Stellanordnung 3 zwei als Blenden ausgeführte

Stellelemente 4 umfasst. Die Funktionsweise dieser Ausführungsform entspricht mit

Ausnahme der Ausbildung der Stellelemente 4 der Funktionsweise der

Ausführungsform der Figuren 1 und 2.

In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Stellanordnung 3 eine

Steuerungsanordnung umfasst, wobei die Steuerungsanordnung dazu geeignet und/oder eingerichtet ist, das oder die Stellelemente 4 zu betätigen, sodass wahlweise der erste Messquerschnitt 5 und/oder der zweite Messquerschnitt 6 freigegeben oder geschlossen werden. Die Betätigung der Stellelemente 4 kann über herkömmliche Betätigungsvorrichtungen wie beispielsweise Servomotoren sowie pneumatische oder hydraulische Antriebe erfolgen.

In allen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die erste Durchflusssonde und/oder die zweite Durchflusssonde als Staudrucksonde oder Pitot-Sonde ausgebildet ist, die dazu eingerichtet und/oder geeignet ist, den Differenzdruck an unterschiedlichen Seiten der Durchflusssonde zu bestimmen oder eine Bestimmung dieses Differenzdrucks zu ermöglichen.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die

Strömungsgleichrichterelemente als Schieber ausgebildet sind, die dazu eingerichtet und/oder geeignet sind, einen Messquerschnitt freizugeben oder zu verschließen. Hierzu können beispielsweise zwei beispielsweise gitterförmige, rasterförmige, oder rechenförmige Elemente vorgesehen sein, wobei durch Verschieben des einen

Elements gegenüber dem anderen Element der gewünschte Messquerschnitt zumindest teilweise abgedeckt oder verschlossen werden kann. Insbesondere sind diese Elemente derart ausgebildet, dass in dieser Ausführungsform somit durch die

Strömungsgleichrichterelemente ein verstellbarer Schieber gebildet ist, der analog zu den vorangegangenen Ausführungsformen zur gezielten Veränderung des Messquerschnitts eingerichtet ist.

Claims

Patentansprüche

1. Durchflusssensor zur Erfassung einer Durchflussmessgröße eines in eine Strömungsrichtung (1) strömenden, gegebenenfalls pulsierenden, gasförmigen Mediums, umfassend einen vom gasförmigen Medium im Messbetrieb durchströmten Messquerschnitt, in dem eine erste Durchflusssonde (2) zur Erfassung einer Strömungsmessgröße angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stellanordnung (3) zur Veränderung des Messquerschnitts vorgesehen ist.
2. Durchflusssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellanordnung (3) zur Veränderung des Messquerschnitts mindestens ein bewegbar angeordnetes Stellelement (4) umfasst, wobei das Stellelement (4) eine verstellbare Blende, eine verstellbare Klappe oder einen verstellbaren Schieber umfasst.
3. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellanordnung (3) eine erste Stellung aufweist, in der ein erster Messquerschnitt (5) freigehalten ist und dass die Stellanordnung (3) eine zweite Stellung aufweist, in der ein zweiter Messquerschnitt (6) freigehalten ist, und dass der erste Messquerschnitt (5) kleiner ist als der zweite Messquerschnitt (6).
4. Durchflusssensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellanordnung (3) eine Steuerungsanordnung umfasst, wobei die Steuerungsanordnung derart eingerichtet ist, dass sich die Stellanordnung (3) in der ersten Stellung befindet wenn die Durchflussmessgröße oder die Strömungsmessgröße kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellwert und dass sich die Stellanordnung (3) in der zweiten Stellung befindet wenn die Durchflussmessgröße oder die Strömungsmessgröße größer ist als der oder ein Schwellwert.
5. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Messquerschnitt (6) und beabstandet vom ersten Messquerschnitt (5) eine zweite Durchflusssonde (7) zur Erfassung einer Strömungsmessgröße vorgesehen ist.
6. Durchflusssensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die zweite Durchflusssonde (7) in der ersten Stellung der Stellanordnung (3) von dem Stellelement (4) abgedeckt ist, - und/oder dass jener Bereich des Messquerschnitts, in dem die zweite Durchflusssonde (7) angeordnet ist, in der ersten Stellung der Stellanordnung (3) von dem Stellelement (4) verschlossen ist.
7. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messquerschnitt (5) ein Teilbereich des zweiten Messquerschnitts (6) ist.
8. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Messquerschnitt (5) durch einen ersten rohrförmigen Kanal (8) gebildet ist und dass der zweite Messquerschnitt (6) durch einen zweiten rohrförmigen Kanal (9) gebildet ist.
9. Durchflusssensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt des ersten rohrförmigen Kanals (8) dem ersten Messquerschnitt (5) entspricht.
10. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, - dass der freie Querschnitt des zweiten rohrförmigen Kanals (9) dem zweiten Messquerschnitt (6) entspricht, - oder dass der freie Querschnitt des zweiten rohrförmigen Kanals (9) dem zweiten Messquerschnitt (6) abzüglich des ersten Messquerschnitts (5) entspricht, - oder dass der freie Querschnitt des zweiten rohrförmigen Kanals (9) dem zweiten Messquerschnitt (6) abzüglich der durch den ersten rohrförmigen Kanal (8) eingenommenen Fläche entspricht.
11. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste rohrförmige Kanal (8) innerhalb des zweiten rohrförmigen Kanals (9) angeordnet ist, - dass in der ersten Stellung der Stellanordnung (3) nur der erste rohrförmige Kanal (8) freigehalten und im Messbetrieb von dem gasförmigen Medium durchströmt ist, - und dass in der zweiten Stellung der Stellanordnung (3) der erste rohrförmige Kanal (8) und der zweite rohrförmige Kanal (9) freigehalten und im Messbetrieb von dem gasförmigen Medium durchströmt sind.
12. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste rohrförmige Kanal (8) neben dem zweiten rohrförmigen Kanal (9) angeordnet ist, - dass in der ersten Stellung der Stellanordnung (3) nur der erste rohrförmige Kanal (8) freigehalten und im Messbetrieb von dem gasförmigen Medium durchströmt ist, - und dass in der zweiten Stellung der Stellanordnung (3) nur der zweite rohrförmige Kanal (9) freigehalten und im Messbetrieb von dem gasförmigen Medium durchströmt ist.
13. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchflusssonde (2) in den ersten rohrförmigen Kanal (8) ragt und dass die zweite Durchflusssonde (7) in den zweiten rohrförmigen Kanal (9) ragt.
14. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, - dass die erste Durchflusssonde (2) eine zweiseitig messende Durchflusssonde ist, die Strömungen in Strömungsrichtung (1) und gegen die Strömungsrichtung (1) voneinander unterscheidbar und/oder den Differenzdruck erfasst, - und/oder dass die zweite Durchflusssonde (7) eine zweiseitig messende Durchflusssonde ist, die Strömungen in Strömungsrichtung (1) und gegen die Strömungsrichtung (1) voneinander unterscheidbar und/oder den Differenzdruck erfasst.
15. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Durchflusssonde (2) und/oder die zweite Durchflusssonde (7) - als Staudrucksonde oder als Pitot-Sonde, - und/oder als zweiseitig messende Staudrucksonde oder Pitot-Sonde, - und/oder als Differenzdrucksensor ausgebildet ist oder sind.
16. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, - dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts (6) mehr als doppelt so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts (5), - oder dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts (6) mehr als drei Mal so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts (5), - oder dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts (6) mehr als vier Mal so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts (5), - oder dass die Fläche des zweiten Messquerschnitts zwischen vier und sechs Mal so groß ist wie die Fläche des ersten Messquerschnitts.
17. Durchflusssensor nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, - dass der zweite rohrförmige Kanal (9) in der ersten Stellung der Stellanordnung (3) von dem Stellelement (4) abgedeckt ist, - oder dass der zweite rohrförmige Kanal (9) in der ersten Stellung der Stellanordnung (3) von dem Stellelement (4) verschlossen ist.
18. Verbrennungskraftmaschine mit einem Luftmengenmesser zur Bestimmung der in die Verbrennungskraftmaschine eingebrachten Luftmenge, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmengenmesser einen Durchflusssensor nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst.