CN1606686A - 用于确定在导管中流动的介质的至少一个参数的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于确定在导管(3)中在一个主流动方向(18)上流动的介质的至少一个参数的装置，该参数尤其是内燃机的吸入空气质量。该装置具有一个部分(6)，该部分可相对主流动方向(18)以预定的定向这样地被装入导管(3)中，使得在导管中在主流动方向(18)上流动的介质的部分流流过至少一个设在该部分(6)中的测量通道(40)，即在从该测量通道的一个入口(41)到该测量通道的一个出口(49)的一个第一方向(a)上，及具有至少一个设在该测量通道(40)中的、用于确定至少一个参数的测量元件(9)。测量通道(40)在其入口(41)及其出口(49)之间具有至少一个通道区段(45)，在该通道区段中设有装置(46，55)，这些装置在该通道区段中引起涡流，由此有利地使小液滴及固体颗粒在可能到达测量单元前被沉积在通道内壁上。
Description
现有技术
本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的用于确定在导管中流动的介质的至少一个参数的装置。
由DE 196 23 334 A1公知了一种用于确定在导管中流动的介质的质量的装置，它具有一个装入在导管中的部分，在该部分中设有一个带有测量元件的测量通道。这种装置例如用于内燃机进气道上的空气质量测量器。在进气道内可能进入喷射的水及灰尘，它们由介质传输。此外当内燃机停机时油蒸汽将通过曲轴排气管道到达进气道。随着介质输送的液体颗粒或固体颗粒在公知的装置中可进入测量通道及污染测量元件。由此产生的传感器特性的变化将导致测量结果对实际存在值的不利偏差。
本发明的优点
相比之下，根据本发明的具有权利要求1的特征部分的特征的、用于确定在导管中流动的介质的至少一个参数的装置具有其优点，即测量元件被小液滴或固体颗粒污染的危险性显著地减小及可靠地避免特性的偏移。通过在测量通道的一个通道区段中设置的装置，在该通道区段中引起涡流。在涡流中小液滴及固体颗粒不是相同定向地在该通道纵向上运动，而是接近螺线或螺旋状的。由此可有利地通过以液体及固体颗粒为一方及介质为另一方的不同密度及由此产生出的不同离心力来达到：进入测量通道的液体及固体颗粒在可能到达测量元件前沉积在测量通道中。
本发明的有利的实施例及进一步构成将通过从属权利要求中给出的特征来实现。
已经公知，当内燃机工作时空气在一个主流动方向上流入进气道的导管，其中该空气的一个部分流到达该装置的测量通道中及在自入口到出口的预定方向上流过它。如果现在导管中在逆着原来的主流动方向上出现介质的一个短时回流，-例如当内燃机关机时，则通过机动车的曲轴箱-通风管道到达进气道导管及通过回流逆着主流动方向被输送的小油滴及类似污物可能通过测量通道的出口进入测量通道。因此特别有利的是根据本发明装置的一个实施例，其中从第一方向上看，设有引起涡流的装置的通道区段被设置在测量元件与测量通道的出口之间，由此在该通道区段中在回流中形成涡流，该涡流导致在可能到达测量元件前小油滴的沉积。
该装置能以简单的方式由通道区段的内壁的结构化形成，该内壁可具有阶台、边棱(Kanten)、突起或类似几何结构，在其上形成在测量通道中流动的介质的涡流。特别有利的是，通道区段的内壁具有至少一个阶台及最好设有多个一个接着一个地设置的阶台。还可通过在通道区段的相互面对着的内壁上构造至少一个阶台来使涡流增强。
在一个优选的实施例中，测量通道具有一个第一区段，该区段的内横截面在第一方向上持续地逐渐减小。在第一区段上间接或直接地连接着另一区段，该另一区段在该第一方向上其内横截面阶台形增大。其内横截面在第一方向上持续地逐渐减小的区段最好作为在第一方向上介质部分流的加速斜坡，介质在从入口到出口的向前方向上流过测量通道。第二区段最好在测量通道中介质回流的情况下起作用，其中有利地在多个阶台上形成一个接着一个的涡流，及液体小滴及固体颗粒可沉积在该测量通道区段的内壁上。
有利地，在该通道区段中设有的阶台具有相对测量通道中的介质流动方向至少部分倾斜和/或至少部分垂直地延伸的边棱。由此可达到：通过边棱流过的介质流形成螺线形或螺旋状的涡流，这些涡流绕假想的、相对流动方向倾斜和/或垂直地延伸的轴线转动。
通过至少一个的阶台具有相对测量通道中的介质流动方向基本垂直地延伸的边棱；及该阶台具有一个向着该阶台的边棱张开的槽口，该槽口的边棱相对测量通道中的介质流动方向至少部分倾斜或平行地延伸，可形成螺线形或螺旋状的涡流，这些涡流绕假想的、大致沿流动方向延伸的轴线转动。后者可特别有利地用于将小油滴及污物分离在测量通道的该通道区段的内壁上。
为了形成大致沿流动方向延伸的涡流，也可以是，通道区段的内壁设有结构，这些结构的边棱大致沿测量通道中的流动方向延伸。最好这些结构由沿测量通道中的流动方向延伸的、向内突起的纵向肋构成，它们最好在该通道区段中分布地被布置在内壁的整个内圆周上。
附图
本发明的实施例被表示在附图中及在以下的说明中进行描述。附图为：
图1：置入导管中的一个位置上的、根据本发明的装置设有测量通道的部分第一实施例的一个剖面，
图2至4：引起涡流的通道区段的内壁结构的不同实施例，
图5：置入导管中的一个位置上的、根据本发明的装置设有测量通道的部分另一实施例的一个剖面。
实施例的描述
图1表示一个导管3的一个区段，在该管中一种介质在主流动方向18上流动。该导管例如可为一个内燃机的吸气管。该介质例如涉及在吸气管周围流动的空气，它在主流动方向18上被导入内燃机。根据本发明的装置1被这样地安装在导管3上，即该装置的一部分伸入到导管3中，及以预定的定向暴露于那里流动的介质中。该用于确定介质的至少一个参数的装置1除放置在导管中的部分6外还包括一个未详细示出的带有电端子的支承部分，在该支承部分中例如设有电子求值单元。该装置1例如可用其部分6通过导管3的壁15中的插入孔16插入，该壁15限定了导管3的流动横截面。该电子求值单元可被设在导管3的流动横截面的内部和/或外部。
该装置1例如使用一个设在测量元件支架10上的测量单元9，该测量单元与电子求值单元电连接。借助测量单元9例如可确定作为参数的流动介质的体积流量或质量流量。其它可测量的参数例如为压力，温度，介质组成部分的浓度，它们可借助适合的传感器元件来确定。
装置1例如具有一个在轴向上的纵向轴线12，它例如延伸在装置1装入导管3的装入方向上及它也可为中心轴线。流动介质的方向在以下称为主流动方向18，它在图1中通过相应的箭头18表示及在那里自右指向左。在将部分6装入导管3中时应保证：部分6相对介质的主流动方向18具有预定的定向。
部分6具有一个例如长方六面体形状结构的壳体，该壳体设有在装入位置中向着介质主流动方向18的前壁13及一个与此相背的后壁14，一个第一侧壁及一个第二侧壁以及一个例如平行于主流动方向延伸的第三壁19。此外，该部分6具有一个设置在其中的通道结构，该结构具有一个输入区域27及一个从输入区域27分支出的测量通道40。通过装置1相对导管3的布置可保证：在主流动方向18上流动的介质在预定方向上遇到部分6及该介质的一个部分流在该方向上通过前壁13上的一个孔21到达输入区域27中。该孔21例如可垂直于主流动方向18地定向，但也可以设想，孔21相对主流动方向18为另一定向。介质从输入区域27通过一个入口41部分地到达设有测量元件9的、从输入区域分支出的测量通道40。它还部分地流动到位于测量通道入口后面的分离区域28，该分离区域通过至少一个设在第一侧壁和/或第二侧壁和/或壁19中的分离孔33与导管3相连接。在流动介质中例如存在液体颗粒和/或固体颗粒，如油或水颗粒，它们可能污染或损坏测量元件9。通过分离孔33液体颗粒和/或固体颗粒可再流回到导管3中。在图1所示的实施例中主流动方向18延伸在一个平面中，在平面中也设有分离孔33。但设置分离孔33的平面也可相对主流动方向18以不同于零度的角度布置。
在部分6的前壁13上的孔21在轴线方向12上具有一个上边棱36，它在轴线方向12上最靠近测量元件9。一个想象的上平面39通过上边棱36延伸及垂直于图1中的图平面并平行于主流动方向18。分离孔33在轴线方向12上被设置在该上平面39的下面。输入区域27在孔21区域中具有倾斜的或弯曲的面22及具有一个隔板51，该隔板是这样构型的，即使得流入输入区域中的介质偏离上平面39。因为这些液体微粒和/或固体微粒较大及具有比气态流动介质高的密度，它们在轴线方向12上离开上平面39。因为分离孔33设置在上平面39的下面，液体颗粒及固体颗粒聚集在分离区域28中及被在分离孔33旁边流过的空气吸出到导管3中。
从输入区域27出发测量通道40的一个第一区段从入口41首先大致向插入孔16延伸。通过入口41在一个第一方向a上流到测量通道40的部分流流向测量单元9。在该第一区段后连接着另一区段44，在此区段中部分流被偏转及从测量单元9旁边流过。大致从图1中所示的测量元件前面的线42直到测量元件9后面的线43，从流动方向a上看该另一区段44的横截面逐渐减小。这通过两个彼此相对着的加速斜坡来实现，其中在图1的视图中观察者垂直地看在该第一斜坡上。通过横截面的逐渐缩小或通过测量通道40的侧面整个地或部分地变窄的形式的加速斜坡，介质被急速地在第一方向a上通过测量通道传输及由此从输入区域27到来的空气被吸取。介质从区段44出来继续流动及转弯到测量通道的一个通道区段45，该区段大致在轴线方向12上离开插入孔16地延伸。介质从该区段转弯到另一区段48，该区段48例如逆着主流动方向18延伸，及通过一个测量通道40的出口49到达导管3，该出口49例如垂直于主流动方向18或相对主流动方向18以不同于零度的角度布置。这里测量通道40例如构造成大致C形。
如果介质在导管3中在逆着原来主流动方向18上流动，例如当关闭内燃机时，则可能有小油滴及类似污物通过机动车曲轴箱-通风管道到达进气道的导管中及逆着主流动方向18被输送，并通过测量通道40的出口49进入测量通道中。该介质流在一个与第一方向a相反的第二方向b(回流)上流入测量通道，如图1中所示。如图1中还可看到的，在通道区段45中在回流方向b上，在出口49的后面及测量元件9的前面设有装置46，它们使该通道区段中在回流的情况下形成涡流及在小油滴可到达测量元件前导致它们的下沉。这些装置原则上可用不同方式构成。例如可以设想，在该通道区段中装入隔板、接片或类似装置，它们引起涡流的形成。在这里所示的优选实施例中，这些装置通过该通道区段内壁的结构化来构成。通道区段45在第一方向a上在其内横截面中阶台形地增大，其中至少设有一个阶台及这些阶台46具有一个至少部分地倾斜和/或至少部分地垂直于介质在测量通道40中的流动方向b上延伸的边棱57。在图1中，这些阶台被构造在图1中可看到的该通道区段45的内壁上及被构造在位于该内壁对面的、在该横截面图中不可见的该通道区段45的另外的内壁上。
图2表示一个放大的细节图。该至少一个阶台46具有一个基本垂直于测量通道40中介质流动方向的、延伸在x方向上的边棱57。如还可看到的，该阶台46还具有一个向着边棱57张开的槽口47，它的边棱47a至少部分地倾斜或与测量通道40中介质流动方向(方向b)平行地延伸。当一个回流在方向b上流动的情况下介质流将流到阶台46上。在此情况下，在与方向b垂直延伸的边棱57上形成了螺线形或螺旋形的涡流，该涡流的轴线延伸在X方向上。此外在边棱47a上也形成了螺线形或螺旋形的涡流，该涡流的轴延伸在方向b上。这些形成在阶台上的涡流为宏涡流(Makrowirbel)，它们的轴向及径向延伸距离在毫米范围中。通过该涡流达到；小液滴及污物颗粒在其到达测量元件9以前沉积到通道区段45的内壁上。为了清楚起见这里还应指出，对于本申请文件中的“流动方向a”或“流动方向b”应理解为从测量通道的入口到出口的流动方向或从出口到入口的相反流动方向，而不是在构成的涡流中的环流的流动方向。
一个变型的实施例表示在图3中。这里槽口47的边棱47a相对回流的流动方向b倾斜地延伸，由此在槽口47上也形成涡流，这些涡流的轴线相对流动方向b倾斜地延伸。
另一实施例表示在图4中。这里阶台46构造有一个相对回流的流动方向b倾斜地延伸的边棱57，以使得形成的涡流具有一个相对流动方向b以一个角度α倾斜延伸的轴线。
在图1至4的实施例中，从流动方向a上看，阶台46被设置在测量元件的后面，以便在介质回流的情况下在方向b上引起涡流。但也可以，在入口41及测量元件之间设置阶台或其它结构，以便在从测量通道入口到出口地定向的流动方向a上在介质流中也产生涡流，由此使通过入口到达测量通道中的湿气及固体颗粒在测量元件的前面沉积到内壁上。
图5中表示出另一实施例。在该实施例中设置有该结构部分的通道区段45设置在出口49的附近。通道区段45的内壁45a设有结构，这些结构的边棱大致沿着流动方向b延伸在测量通道40中。这些结构可用特别有利的方式通过沿流动方向延伸在测量通道中向内突起的纵向肋55构成，它们最好在该通道区段中分布地布置在内壁的整个内圆周上。当在通道区段45中回流的情况下通过肋55形成沿流动方向b的涡流。由于小油滴与空气的不同密度及由此产生的不同大小的离心力，存在在空气中的油被分离到测量通道内壁的表面上。
Claims (11)
1.用于确定在导管(3)中在一个主流动方向(18)上流动的介质的至少一个参数的装置，该参数尤其是内燃机的吸入空气质量，该装置具有一个部分(6)，该部分可相对主流动方向(18)以预定的定向这样地被装入导管(3)中，使得在导管中在主流动方向(18)上流动的介质的部分流流过至少一个设在该部分(6)中的测量通道(40)，即在从该测量通道的一个入口(41)到该测量通道的一个出口(49)的一个第一方向(a)上，及具有至少一个设在该测量通道(40)中的、用于确定至少一个参数的测量元件(9)，其特征在于：该测量通道(40)在其入(41)及其出口(49)之间具有至少一个通道区段(45)，在其中设有装置(46，55)，这些装置在该通道区段中引起涡流。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于：从该第一方向(a)上看设置有这些装置(46，55)的通道区段(45)被设置在测量元件(9)与测量通道(40)的出口(41)之间；及尤其在从测量通道的出口(49)到入口(41)、在一个与第一方向(a)相反的第二方向(b)上流动的介质回流的情况下，这些装置(46，55)在该通道区段(45)中引起涡流。
3.根据权利要求1或2之一的装置，其特征在于：这些装置(46，55)由通道区段(45)的内壁(45a)的结构化形成。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于：该内壁(45a)具有阶台、边棱、突起或类似几何结构，它们适合产生涡流。
5.根据权利要求3或4的装置，其特征在于：该通道区段(45)的该内壁(45a)具有至少一个阶台(46)及最好有多个一个接着一个地设置的阶台(46)。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于：在该通道区段(45)的相互面对着的内壁上被构造有至少一个阶台(46)。
7.根据权利要求5的装置，其特征在于：该测量通道(40)具有一个第一区段(44)，该区段的内横截面在该第一方向(a)上持续地逐渐减小；及在该第一区段(44)上间接或直接地连接着另一区段(45)，该另一区段在该第一方向(a)上其内横截面阶台形增大。
8.根据权利要求3至7中一项的装置，其特征在于：该至少一个阶台(46)具有一个相对测量通道(40)中的介质流动方向至少部分倾斜和/或至少部分垂直地延伸的边棱(57)。
9.根据权利要求3至8中一项的装置，其特征在于：该至少一个阶台(46)具有一个相对测量通道(40)中的介质流动方向基本垂直地延伸的边棱(57)；及该阶台(46)具有一个向着该阶台的边棱(57)张开的槽口(47)，该槽口的边棱(47a)相对该测量通道(40)中的介质流动方向至少部分倾斜或平行地延伸。
10.根据权利要求3或4的装置，其特征在于：该通道区段(45)的内壁(45a)设有结构，这些结构的边棱大致沿测量通道(40)中的流动方向延伸。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于：这些结构由沿测量通道(40)中的流动方向延伸的、向内突起的纵向肋(55)构成，它们最好在该通道区段(45)中分布地被布置在内壁(45a)的整个内圆周上。
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