CN102844645A - 空气质量流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空气质量流量计，其由管道和安装在管道中的传感器模块组成，该传感器模块用于测量管道中以一个流速在主流动方向上流动的气体量，传感器模块在管道中沿主流动方向延伸，并且传感器模块的始端限定了垂直于主流动方向的第一平面，而传感器模块的末端定义了垂直于主流动方向的第二平面，并且其中传感器模块具有流动通道，该流动通道容纳一部分在管道中流动的气体量并引导气体量通过测量元件。为了提供一种生产成本低而且对空气质量流量测量精度高的空气质量流量计，在管道中布置了多个展开的导流元件，它们平行于主流动方向指向，使得气体量冲向导流元件的端面，并且使气体量沿着导流元件的壁区域流过，其中导流元件的壁区域至少部分地在第一和第二平面之间延伸，在管道中的流速较小时，导流元件能够相对于管道中的流速而提高传感器模块的区域内的气体量的流速，并且在管道中的气体量流速较大时，在传感器模块的区域相对于流速而更低程度地增加。

Description

空气质量流量计
技术领域
本发明涉及一种空气质量流量计，其由管道和安装在管道中的传感器模块组成，该传感器模块用于测量管道中以一个流速在主流动方向上流动的气体量，其中传感器模块在管道中沿主流动方向延伸，并且传感器模块的始端限定了垂直于主流动方向的第一平面，而传感器模块的末端限定了垂直于主流动方向的第二平面，并且其中传感器模块具有流动通道，该流动通道容纳一部分在管道中流动的气体量并引导气体量通过测量元件。
联系到本申请的上下文，空气这一概念例如可以使用作为一种其质量流量可被确定的气体或混合气体。基本上可以通过本发明所述的空气质量流量计来确定每种气体或混合气体的质量流量。
背景技术
这种空气质量流量计是已知的，并且大量用于例如汽车制造业中，作用是探测流向内燃机的空气质量。根据空气质量流量计测得的空气质量流量，既能够对例如内燃机的运行情况进行诊断，又能够控制内燃机。出于这一目的，在不同的运行条件下都能够可靠并且尽可能精确地测得实际空气质量流量是非常重要的。
EP 0 458 998 A1公开了一种具有外壳的空气质量流量计，其中设有流动通道，并且在该流动通道中插入了在传感器元件上游的整流器。这个整流器包括蜂窝体和在流动方向伸出超过蜂窝体伸出的环，并且其中植入了与蜂窝体分隔开的、可以生成微涡流的格栅。另外，这种格栅有一个缺点，它会在空气质量流量计长时间运行时，因为（例如经常出现在机动车技术领域中的）振动荷载过高而疲劳，并且可能出现机械故障。除此之外，将格栅引入蜂窝体的环中花费巨大，因而价格高昂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生产成本低而且能够准确测出空气质量流量的空气质量流量计。
这一目的通过独立权利要求中的特征来实现。
通过在管道中布置展开的导流元件，该导流元件平行于主流动方向指向，使得气体量冲向导流元件的端面，并且使气体量沿着导流元件的壁区域流过，其中导流元件的壁区域至少部分地在第一和第二平面之间延伸，在管道中的流速较小时，导流元件能够相对于管道中的流速增加在传感器模块的区域内的气体量的流速，并且在管道中的气体量流速较大时，在传感器模块的区域内相对于流速而更低程度地增加，通过这种方法，可以实现对管道中流动的气体质量的准确测量。
在一个改进方案中，导流元件设计成气体动力学的，能够通过涡流克制气流的扰动并保证精确测量。将导流元件制成水滴状或翼状也可以实现这些优点。
在本发明的另外的改进方案中，导流元件可以使管道横截面减小10%至50%。这可以使传感器模块处的压力增大，从而能够特别稳定并且准确地测出空气质量流量。
在一个设计方案中，管道和导流元件设计为一体构件。这种方式使空气质量流量计成本低廉、坚固耐用而且使用寿命长。
附图说明
以下借助附图1至9对本发明作进一步说明。
图1示出根据背景技术的空气质量流量计，
图2示出了一个格栅，
图3a示出了根据本发明的空气质量流量计的进气口侧，
图3b示出了图3a所示空气质量流量计的出气口侧，
图4a示出了根据本发明的空气质量流量计的另外的实施方式的进气口侧，
图4b示出了图4a所示的空气质量流量计的出气口侧，
图5a示出了本发明的空气质量流量计的第三种实施方式的进气口侧，
图5b示出了图5a所示的空气质量流量计的出气口侧，
图6a示出了根据本发明的空气质量流量计的第四种实施方式的进气口侧，
图6b示出了图6a所示的空气质量流量计的出气口侧。
具体实施方式
图1示出背景技术中的空气质量流量计1。该空气质量流量计1包括管道2和传感器模块3。参考管道2中空气质量的主流动方向，传感器模块3具有始端5和末端6。为了能够准确无误地测量管道2中空气质量的所有流速，在传感器模块3前方、与传感器模块3的始端5间隔一定距离的位置设立一个导流元件8。根据背景技术，这个导流元件8由格栅11构成。
图2以正面视图示出了这个格栅11。
图3至6中示出的根据本发明的空气质量传感器完全放弃了格栅11形式的导流元件8。
图3a示出了根据本发明的空气质量流量计1的进气口侧。图中可以看到管道2，传感器模块3位于其中。传感器模块3用于测量管道2中以一个流速在主流动方向4上流动的气体量。传感器模块3在管道2中沿主流动方向4延伸。在传感器模块3处可以看到一个始端5，其限定了垂直于主流动方向4的第一平面。
图3b在空气质量流量计的出气口侧示出了垂直于主流动方向4的第二平面。传感器模块3具有流动通道7，该流动通道容纳一部分在管道2中流动的气体量并引导该气体量通过测量元件。在空气质量流量计1的管道2中布置了多个展开的（ausgedehnte）导流元件8，它们平行于主流动方向4指向。气体量冲向导流元件8的端面9，然后沿着导流元件的壁区域流过。通过导流元件8的端面9可以使管道2的横截面减小。从而使传感器模块3范围内的压力增大，进而使气体量的流速上升。气体量流过的导流元件8的壁区域10与之相对布置。根据占主导地位的流速，在这些壁区域10处形成气体量的一股层流或一股涡流。导流元件8的壁区域10至少部分地在第一和第二平面之间延伸，在管道中的流速较小时，导流元件能够相对于管道中的流速增加在传感器模块的区域内的气体量的流速。在管道中的气体量流速较大时，在传感器模块3的区域内相对于流速而更低程度地增加，原因是流速较大时在导流元件8的壁区域10内加入了涡流。流速较小时，在导流元件8的壁区域10处形成气体量的一股层流，从而在管道2中的流速较小时，在传感器模块3的区域的气体量的流速相对于管道中的流速而增加。
图3b示出了图3a所示空气质量流量计1的出气口侧。图中再次示出带有传感器模块3的管道2。传感器模块3示出其与主流动方向4相关的末端6。传感器模块3的末端6形成垂直于主流动方向4的第二平面。除此之外，图中还示出了导流元件8及其壁区域10。
图3a和3b中的导流元件8为平台状。可以将导流元件8与管道2设计为一体，并采用注塑成型工艺生产。
图4a示出了根据本发明的空气质量流量计1的进气口侧。管道2中再次示出传感器模块3。传感器模块3示出其与主流动方向4相关的始端5。另外，在传感器模块3处示出流动通道7的始端。各个导流元件8设计为在管道2中平行的连接板。图中可以看到导流元件8的端面9，以及导流元件8的壁区域10。
图4b示出了图4a所示的空气质量流量计1的出气口侧。此处的传感器模块3示出其与主流动方向4相关的末端6。图中再次示出导流元件8的形状。
图5a也示出了根据本发明的空气质量流量计1。再次在管道2中示出传感器模块3，示出其与主流动方向4相关的始端5。在传感器模块3处形成流动通道7。导流元件8在管道2中是部分中断的同心圆，并且与平行于传感器模块3的平台状导流元件8组合。
图5b示出了图5a所示的空气质量流量计1的出气口侧。此处也可以看出导流元件8的形状。与管道2同心的中断的圆构成导流元件8的一部分。图中与之组合的是与传感器模块3平行的两个平台状导流元件。
图6a示出了根据本发明的空气质量流量计1另一种实施方式。还是在管道2中布置传感器模块3。与传感器模块3平行的是两个构成导流元件8的连接片。通过与管道同心、构成另外的导流元件8的圆对这些连接片进行补充。
图6b示出了图6a所示的空气质量流量计的出气口侧。此处也示出了导流元件8的形状。在根据本发明的空气质量流量计1的每一种实施方式中，都可以例如通过注塑成型工艺将导流元件8与管道2制成为一体构件。

Claims (6)

1.一种空气质量流量计（1），所述空气质量流量计由管道（2）和安装在所述管道（2）中的传感器模块（3）组成，所述传感器模块用于测量在所述管道（2）中以一个流速在主流动方向（4）上流动的气体量，其中所述传感器模块（3）在所述管道（2）中沿主流动方向（4）延伸，并且所述传感器模块（3）的始端（5）限定了垂直于所述主流动方向（4）的第一平面，而所述传感器模块（3）的末端6）限定了垂直于所述主流动方向（4）的第二平面，并且其中所述传感器模块（3）具有流动通道（7），所述流动通道容纳一部分在所述管道（2）中流动的气体量并引导所述气体量通过测量元件，其特征在于，在所述管道（2）中布置有展开的导流元件（8），所述导流元件平行于所述主流动方向（4）指向，使得所述气体量冲向所述导流元件（8）的端面（9），并且使得所述气体量沿着所述导流元件（8）的壁区域（10）流过，其中所述导流元件（8）的所述壁区域（10）至少部分地在所述第一平面和所述第二平面之间延伸，在所述管道（2）中的流速较小时，所述导流元件（8）能够相对于所述管道（2）中的流速增加在传感器模块（3）区域内的所述气体量的流速，并且在管道（2）中的气体量的流速较大时，在所述传感器模块（3）的区域内的气体量的流速相对于所述流速而更低程度地增加。
2.根据权利要求1所述的空气质量流量计（1），其特征在于，所述导流元件（8）气体动力学地设计。
3.根据权利要求2所述的空气质量流量计（1），其特征在于，所述导流元件（8）设计为水滴状。
4.根据权利要求2所述的空气质量流量计（1），其特征在于，所述导流元件（8）设计为翼形。
5.根据权利要求1所述的空气质量流量计（1），其特征在于，所述导流元件（8）将管道横截面减小10%至50%。
6.根据前述权利要求中任一项所述的空气质量流量计（1），其特征在于，所述管道（2）和所述导流元件（8）设计为一体构件。
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