CN1380971A - 测定在一个管道中流动的介质的至少一个参数的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测定在一个管道中流动的一种介质、特别是内燃机吸入空气体积的至少一个参数的装置,在管道中含有的液体颗粒对测量元件作用并且影响用于测定流动介质的参数的测量元件的特性曲线特性。测量元件的特性曲线特性可以被固体颗粒有害地改变。本发明为了减少测量元件(23)被固体颗粒作用,建议了一种防护栅格(15),其中,防护栅格(15)的通道(43)的侧壁(36)与流动方向(6,12)构成不同的夹角。由此,使得固体颗粒被偏转到围绕测量元件的运动轨迹上。
Description
技术背景
本发明涉及权利要求1所述类型的测定在一个管道中流动的介质的至少一个参数的装置。
从DE19735891A1中可以了解一种可被用于内燃机进气道的洁净通道中的用于测定吸入空气质量的测量体，它具有一个通流一及测量通道，它基本上倾斜于一个管道的纵向轴线并且被分到一个与其相连的S-形转向通道。一个测量元件被安置在该测量通道中。所述测量元件可以象在DE4338891A1或US-PS5452610中公开的那样作为具有一个介电薄膜的微结构传感部件构成。由于进入进气道中的水分(例如由于下雨潮湿的行车道而造成的)会造成测量元件被沾染。在这种喷射水中含有的自然的溶解盐成分会由于在所述传感部件薄膜上形成盐结晶壳而造成特性曲线漂移。通过倾斜测量体虽然形成一个遮蔽的区域，但是尽管如此脏污或液体颗粒仍然到达测量通道中。
由DE 19735664A1公开了一种装置，其中，测量元件被安置在一个由介质穿流过的管体内部，在此，管体的一个上游端部延伸至一个过滤腔内并且在那里在一个外壳面上具有入口，以避免测量元件被脏污颗粒或水滴作用。特别是在空气被很强地污染以及在内燃机吸入空气中水分高时存在着这样的危险，即，空气过滤器吸足水，而水穿过过滤垫并且在此携带脏污颗粒。在空气过滤器的下游侧、即真正的洁净侧，现在存在这样的危险，即吸入空气又将脏污颗粒和水滴从过滤器表面一同带走，它们然后以不希望的方式积聚在测量元件上并且导致测量元件的测量误差或故障。现有技术的管体通过在外壳表面上配置入口阻止了在测量元件上积聚的危险，然而由于管体被构造得相应长会产生所不希望的压力降，该压力降会导致测量灵敏度下降。此外，在汽车运行中液体带入量为20升/小时时，所述液体/固体颗粒对测量元件的作用的减小太小。
由DE19652753A1公开了一种带有测量元件的装置，它具有一个流体整流器和一个用于稳定测量信号的栅格。然而，没有使用其它的栅格或元件，来保护测量元件免受液体或固体颗粒的作用。
另外已建议，在一个管道中使用一个转向栅格，以便由流动的空气或一种气体中分出液体颗粒。这样的一个接在一个内管前或在管道中的转向栅格这样影响流向测量元件的空气/水混合物，使得液体颗粒被导送到管壁上或一个管道壁上，而空气在内管的中心。
在管道中流通过空气与灰尘的混合物时表现出另外的特性。灰尘由于其惯性大于液体在由于侧壁偏置而强迫流动方向改变时仅仅通过在侧壁上的反射而改变其路径，其中入射角等于出射角的原理适用。由此，根据侧壁的定向以及击中点获得确定的颗粒转向，即击中在转向栅格上的确定的颗粒部分通过反射被向着壁方向偏转。其余的部分在经过两次在侧壁上的反射后重新具有主流动方向，并且可以这样不受阻碍地击中到接在转向栅格之后的测量元件上。
本发明的优点
相比而言，具有权利要求1所述特征的本发明装置的优点为，用简单的方法方式获得了固体颗粒以及液体颗粒偏转的改善，方法是，侧壁相对于主流动方向的定向在侧壁于主流动方向上的延伸上被改变。
通过从属权利要求中列举的措施可以对权利要求1所述装置进行有利的进一步改进和构造。
有利的是，通过侧壁的构型这样影响流动介质的固体颗粒运动轨迹，使得它们在测量元件旁流过，因为这样不污染测量元件。
侧壁与主流动方向可以有正的或负的夹角，这样的优点是，在设计上允许有多种变型。
通道的不断弯曲的优点是，减小了可能出现的流体分离的危险，否则会由它导致信号噪音提高。
通道的一种特别有利的构型在从属权利要求7中给出。
在所述装置的管道中使用一个管体的优点是，获得了对于测量元件的附加的保护。
附图
本发明的实施例在附图中简要示出，并在下面的说明中描述，其中，
图1是在一个管件中的本发明装置的实施例，
图2是沿图1中纵向方向的轴向横截面，
图3是现有技术中的一个直流通道(Gleichstromkanal)，
图4a和图4b是通过按照本发明构型的直流通道的轴向横截面，
图5a和图5b以部分视图示出了本发明装置的其它实施例。
具体实施方式
图1示出了用于测定在一个管道2中流动的介质、特别是内燃机吸入空气的至少一个参数、特别是空气体积流量的装置1。一个流动介质的参数例如是用于求出空气质量的空气体积流量、温度、压力或流动速度，它们被借助于合适的传感器确定。也可以使用装置1来测量其它参数。它可以这样实现，即使用两个或多个传感器，其中，一个传感器也可以测量出两个或多个参数。管道2具有一个管壁3。所述介质在管道2中沿主流动方向6流动，它用箭头示出。管道2具有内壁7。在管道2中例如具有一个与管道2径向间隔一定距离分布的、被所述介质环绕流过的管体8。所述管体8具有一个通流通道11，并且在其上游端部区域中安置有一个防护栅格15。可以使用塑料、金属、陶瓷或玻璃作为防护栅格15的材料。塑料制成的片状防护格栅15例如可以通过注塑制成或通过材料剥除方法加工上栅格开口44来制造。在通流通道11中，在下游距离防护栅格15稍远处存在着一个流动方向12。该流动方向12大致平行于主流动方向6延伸。管道2具有一个中心线27，它例如也是管体8的中心线。
一个测量体19例如伸展到管体8中。所述测量体19部分地例如插入穿过在管壁3上的一个插入口31以及在管体8的壁上的一个插入口22，并且以一个自由端伸入通流通道11中。本领域技术人员可由DE19735891A1了解到这种测量体19，这篇文献的公开内容应该是本专利申请的组成部分。由内燃机吸入的空气体积可通过一安装在该内燃机进气管中、在该管体8下游的未示出的节气阀任意改变。
为了确定该内燃机的吸入空气质量，设置了测量体19，它基本上为稍长形的和长方六面体形的结构，并沿一纵轴线21延伸。该纵轴线21基本垂直于中心线27并因此垂直于主流动方向6。该测量体19的一个容纳例如插头簧片形式的电接头的插头端部在此例如保留在该管道2之外。在该测量体19中以已知方式设置了一个测量元件23，它与流过通流通道11的空气接触，并借助于它测量出该内燃机吸入的空气体积流量。该测量元件23可以例如是一个温度传感器，如在DE4228484C2中公开的那样，或者是一个压力传感器，如在DE3135794A1中所使用的那种，或者是一个空气体积(流量)传感器(Luftvolumenstrom)，它测定出相应的参数。作为各种传感器的例子，在这里示范性地选择了一个空气体积传感器，它例如被安置在例如具有一个入口20的测量体19中，介质流入该入口。测量元件23可以以已知方式例如以至少一个与温度相关的电阻形式构成。特别是可以如在DE4338891A1或US-PS 5452610中所示出的，该测量元件23作为微机械结构构件构成，它具有一介电薄膜，其上构造了电阻元件。也可以设想，将测量元件23在没有测量体19的情况下安置到管道2中或管体8中。在管体8上有例如至少两个支撑件33，它们用于将管体8固定在管道2中。除了把管体8固定在管道2与管体8之间的空气流中以外，支撑件33还造成压差加大，从而增加了流过通流通道11的空气量，另一方面，支撑件33以希望的方式起到吸入空气流的整流作用。也可以没有支撑件33地将管体8安装在管道2中，例如，它被固定在测量体19上。
防护栅格15的结构在下面的图2，4和5说明中详细描述。在此仅仅简短地说明。
小液滴积聚在防护栅格15上，并且被导送到管道2的内壁7上或者管体8的内壁上，并且由此在测量体19的入口20旁边或在测量元件23旁边运动经过。
在防护栅格15的进一步的下游，在通流通道11主要存在着流动方向12，它几乎平行于管体8的中心线。
图2示出了沿图1中纵向方向的轴向截面图。对于相同的部件或相同作用的部件来说，采用了与图1中一样的参考标号。可看出，防护栅格15带有侧壁36，它们相对于中心线27倾斜一个确定的偏转角地伸展。这些侧壁36例如平行于插入轴线21并且垂直于插入轴线21或相互垂直并且围绕中心线任意定向地被安置，其中，这些侧壁36形成了通道开口44，它们至少在垂直于流动方向6，12上是三角形的，或者是圆形、椭圆形或者如该实施例中所示出的那样为四边形。介质通过通道开44流入，并且在防护栅格之后的下游看，偏转到另一个用箭头示出的方向45上离开防护栅格15。
例如也可以没有管体8，这样，防护栅格15例如在管道2的整个横截面上伸展。测量体19具有一个前面48，介质首先涌流向它并且环绕流过它。由测量体19的径向自由端部构成了一个底面55。
由两个侧壁36构成的通道43例如具有一个第一段49，在该段中，侧壁36与流动方向12构成一个夹角α。在一个第二段50中，通道43的侧壁36与流动方向12构成一个夹角β，它大于夹角α。
图3示出了现有技术中防护栅格15的一个通道43。介质以主流动方向6流入通道43的通道开口44。在通道开口44的横截面上均匀分布地画有20条线53，它们分别表示通道43中一个颗粒的运动轨迹。颗粒的一部分仅在一个侧壁36上一次反射，并且之后又在下游在方向45上离开通道43。方向45与流动方向12成一个夹角δ。该夹角δ不等于零。一个确定数量的线53示出了在通道43中有两次反射的运动轨迹，每一次反射在一个侧壁36上，这样这些部分又在下游大致平行于流动方向12离开通道出口，并且可以这样不被阻碍地撞击到在下游的测量元件23上。
在图4a和4b中示出了装置1的防护栅格15的本发明构型的两个例子。图4a示出了防护栅格15的一个通道43，它具有例如一个第一段49和一个在下游的第二段50。围成第一段49的侧壁段与流动方向12形成一个夹角α，它在此大约为25℃。围成第二段50的侧壁段与流动方向12形成一个夹角β，它例如为35℃。在由通道43出来时在通道43的下游平行于流动方向6，12分布的各个线53的运动轨迹数量与图3中的现有技术相比被减少。由此保证了对测量元件23防止颗粒击中保护的改善。
图4b示出了一个带有夹角β的通道43的实施例，在此该夹角β为45°。这些夹角可以是正的或者是负的，即，可以所有的为负的或仅仅它们的一部分是负的。
图5a和5b示出了通道43的另外的实施例。在图5a中示出了一个通道43，其上侧壁56与流动方向12在所有段中形成相同的夹角。与上侧壁56相对的下侧壁57例如具有两个段。第一段49与流动方向12形成一个夹角α，第二段与流动方向12形成一个与夹角α不同的夹角β。与图4a中的通道结构不同的是，在上侧壁56区域中在第二段50中被反射的线53以相同的夹角α被反射。
在图5b中示出了一个通道43，其侧壁36被持续地弯曲，这样在侧壁的每个部位上形成与流动方向12不同的夹角α、β、γ，这样减少了可能出现的流体分离(Abloesung)的危险。
Claims (8)
1.一种测定在一个管道(2)中流动的一种气—液—固体颗粒混合物、特别是内燃机吸入空气形式的介质的至少一个参数、尤其是体积流量参数的装置(1)，它具有一个在管道(2)中设置的、被该流动的介质环绕流过的测量元件(23)，其特征在于，
装置(1)具有至少一个至少部分地在测量元件(23)的上游在管道(2)内安置的防护栅格(15)，它具有至少一个通道(43)，该通道至少部分地将在主流动方向(6)流动的介质在下游在防护栅格(15)之后偏转并且具有至少一个侧壁(36)，该侧壁带有至少两个段(49，59)，它们与流动方向(6，12)形成至少一个相互不同的夹角(α，β)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，流动介质中的固体颗粒的运动轨迹(53)通过在侧壁(36)上的至少一次反射在由通道(43)出来后在流动方向(6，12)上看在防护栅格(15)之后这样延伸，即它与流动方向(6，12)构成一个夹角(γ)，并且固体颗粒在安置于进一步下游的测量元件(23)旁边导送走。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，夹角(α，β)是正的或负的。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，保护格栅(15)的至少一个通道(43)在流动方向(6，12)上持续地被弯曲。
5.如权利要求1，2或4之一或多个所述的装置，其特征在于，该至少一个通道(43)具有一个通道开口(44)，介质穿过它到达通道(43)中，通道开口(44)在横向于流动方向(6，12)上的横截面至少是三角形的。
6.如权利要求1，2，4或5之一或多个所述的装置，其特征在于，通道开口(44)在横向于流动方向(6，12)上的横截面是圆形的或椭圆形的。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，通道(43)具有两个段(49，50)，第一段(49)与主流动方向(6，12)形成一个大致25°的夹角，第二段(50)与主流动方向(6，12)形成一个大致35°的夹角。
8.如前述权利要求之一或多个所述的装置，其特征在于，一个被所述介质沿主流动方向(6)穿流过的管体(8)在管道(2)中伸展，该管体具有一个通流通道(11)，测量元件(23)位于管体(8)中。
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