DE10016642A1

DE10016642A1 - Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums

Info

Publication number: DE10016642A1
Application number: DE10016642A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lenzing
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-04-04
Filing date: 2000-04-04
Publication date: 2001-10-18
Also published as: CN1366602A; US6705159B2; PL351077A1; KR20020023226A; BR0105569A; US20020170363A1; JP2003529757A; WO2001075402A1; EP1272821A1; CN1217159C

Abstract

Bekannte Vorrichtungen zur Messung der Masse eines strömenden Mediums können durch im Medium mittransportierte flüssige Bestandteile in ihrer Messgenauigkeit beeinträchtigt werden. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) besitzt einen Prallkörper (25), der stromaufwärts des Messelements (21) untergebracht ist, der zumindest teilweise durch einen Außenring (30) umringt ist, wobei der Außenring (30) einen in Strömungsrichtung (18) verjüngend zulaufenden Abschnitt innerhalb des Außenrings (30) bildet, um in der Strömung (18) mittransportierte flüssige Bestandteile mittels des Prallkörpers (25) von dem Messelement (21) abzulenken. DOLLAR A Die Erfindung ist zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, vorgesehen.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums nach der Gattung des Anspruchs 1.

Es ist schon eine Vorrichtung (DE-OS 35 15 206) bekannt, bei der ein Einfangelement in der Nähe eines Messelements in einem Messkanal der Vorrichtung vorgesehen ist, um eine Anlagerung von im Luftstrom befindlichen Schmutzteilchen am Messelement zu vermeiden. Die vorgesehene Unterbringung des Einfangelements in der Nähe des Messelements bewirkt einen Windschatten stromabwärts des Einfangelements, der eine Anlagerung der Schmutzteilchen am Messelement verhindern soll. Dennoch kann es bei im Luftstrom mittransportierten flüssigen Bestandteilen zu einem Niederschlag am Messelement kommen, der zu einer nachteiligen Veränderung der Kennlinie der Vorrichtung beziehungsweise deren Messgenauigkeit führt.

Aus der EP 0 967 466 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, in der ein Staukörper dazu verwendet wird, um Wirbel zu erzeugen. Dies führt jedoch zu einem erhöhten Messsignalrauschen am Messelement.

Aus der DE 196 32 198 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der stromaufwärts der Vorrichtung ein Prallkörper in einem sich in Strömungsrichtung des Mediums verjüngenden Abschnitt der Strömungsleitung untergebracht ist.

Hier muss die Form der Leitung speziell angepasst werden, um den verjüngenden Abschnitt zu bilden. Dies führt wegen der Abweichung von der Standardgeometrie zu erhöhten Kosten.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Anlagerung von insbesondere flüssigen Bestandteilen aus dem Luftstrom am Messelement verhindert wird, so dass sich ein gleichbleibend präzises Messergebnis einstellen kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Massnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere bei einer prismatischen Ausbildung eines Prallkörpers sich in vorteilhafter Weise eine besonders effektive Ableitung der im Luftstrom mittransportierten flüssigen Bestandteile ergibt.

Wenn sich der Aussenring vom Prallkörper bis zum Messgehäuse erstreckt, kann auf vorteilhafte Weise das Messelement vor Kontaminationen aus der Leitung geschützt werden.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung mit Prallkörper und Aussenring,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang einer Linie II-II in Fig. 1 durch die Ansaugleitung mit Vorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer mit 1 gekennzeichneten Vorrichtung gezeigt, die zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen, dient. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine gemischverdichtende, fremdgezündete oder auch um eine luftverdichtende, selbstzündende handeln. Wie in Fig. 2, einem Längsschnitt entlang einer Linie II-II in Fig. 1, näher dargestellt ist, hat ein Messkörper 17 vorzugsweise eine schlanke, stabförmige, sich in Richtung einer Steckachse 10 länglich erstreckende, quaderförmige Gestalt und ist in eine aus einer Wandung 5 ausgenommenen Öffnung 6 einer eine Strömungsleitung bildenden Ansaugleitung 7 z. B. steckbar eingeführt. Die schraffiert dargestellte Wandung 5 ist beispielsweise Teil der z. B. zylindrisch ausgebildeten Ansaugleitung 7, durch die hindurch ein Medium, insbesondere die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft, strömt. Die Wandung 5 der Ansaugleitung 7 begrenzt einen Strömungsquerschnitt, der im Fall der zylindrischen Ansaugleitung 7 beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, in dessen Mitte sich in Richtung des strömenden Mediums, parallel zur Wandung 5 eine Mittelachse 11 erstreckt, die senkrecht zur Steckachse 10 orientiert ist. Die Richtung des strömenden Mediums ist in den Fig. 1 und 2 durch entsprechende Pfeile 18 gekennzeichnet und verläuft dort von links nach rechts.

Der Messkörper 17 ragt in das strömende Medium hinein und hat einen Messkanal 20, in welchem zumindest ein Messelement 21 zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines in der Ansaugleitung 7 strömenden Mediums untergebracht ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Messelement verwendet, das beispielsweise den Volumenstrom des strömenden Mediums bestimmt. Weitere Parameter, die gemessen werden können, sind bspw. Druck, Temperatur, eine Konzentration eines Mediumbestandteils oder eine Strömungsgeschwindigkeit, die mittels geeigneter Sensoren bestimmt werden.

Der Aufbau des Messkörpers 17 zur Bestimmung eines Parameters eines strömenden Mediums ist dem Fachmann z. B. aus der DE-OS 44 07 209 hinreichend bekannt, deren Offenbarung Bestandteil der hier vorliegenden Patentanmeldung sein soll. Der Messkörper 17 ist jedoch auf dieses Ausführungsbeispiel nicht beschränkt.

Strömungaufwärts des Messelements 21 ist ein Prallkörper 25 in der Ansaugleitung 7 untergebracht, dessen Form so gestaltet ist, dass in der Strömung 18 des Mediums mittransportierte Bestandteile, insbesondere die in flüssiger Form, von der von der Mittelachse 11 gekennzeichneten Mitte der Ansaugleitung 7 im Wesentlichen zu einem in Fig. 2 unten dargestellten, mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichneten unteren Teil der Wandung 5 hin abgelenkt werden.

Wie in Fig. 1 näher dargestellt ist, hat der vertikal angeordnete Prallkörper 25 hierzu beispielsweise eine prismatische Form, mit einer im Wesentlichen dreieckigen Querschnittsfläche und einer der Strömung 18 entgegengerichteten Spitze. Der Prallkörper 25 kann auch aerodynamisch geformt sein.

Bspw. von einem strömungsabwärtigen Ende 45 des Prallkörpers 25 bis bspw. zu einem strömungsaufwärtigen Anfang 46 des Messkörpers 17 ist ein Aussenring 30 angeordnet. Der Aussenring 30 kann durch Stege (nicht gezeigt) mit der Leitung 7 und/oder mit dem Prallkörper 25 und/oder mit dem Messkörper 17 verbunden sein. Der Aussenring 30 bildet in Strömungsrichtung 18 innerhalb des Aussenrings 30 einen sich verjüngenden Abschnitt 31, in welchem es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums bzw. einer Beschleunigung kommt.

Der Aussenring 30 ist bspw. so angeordnet, dass er eine der Strömungsrichtung 18 zugewandten Seitenfläche 26 des Prallkörpers 25 teilweise mit einem Abstand umschliesst, und danach im Innendurchmesser in Strömungsrichtung 18 gesehen bspw. zuerst breiter wird, damit die Strömung, die vom Prallkörper 25 nach aussen umgelenkt wird, nicht frontal oder unter einem spitzen Winkel auf eine Innenwandung 34 des Aussenrings 30 trifft. Danach verjüngt sich die Innenwandung 34 des Aussenrings 30, wodurch das Gas beschleunigt wird. Das Medium kann durch einen ersten Spalt 38 zwischen Prallkörper 25 und Aussenring 30 und durch einen zweiten Spalt 39 zwischen Messgehäuse 17 und Aussenring strömen.

Durch die Umströmung des Prallkörpers 25 kommt es immer wieder zu Strömungsablösungen und zu Wirbeln 32 im Bereich strömungsabwärts des strömungsabwärtigen Ende 45 des Prallkörpers 25. Die Wirbel 32 werden durch den sich in Hauptströmungsrichtung verengenden Abschnitt des Aussenrings 30 und der damit einhergehenden Beschleunigung des Gases abgebaut, so dass es zu keinem erhöhten Messsignalrauschen am Messelement 21 kommt.

Von dem Gas mitgerissene Flüssigkeits- oder Festkörperpartikel in der Leitung 7 treffen infolge im Vergleich zu dem Gas deutlich höheren Trägheit auf den Prallkörper und werden an diesem radial nach aussen in Richtung der Wandung 5 abgelenkt. Nur selten können Festkörperpartikel in den Spalt 38 und damit in den durch den Aussenring 30 gebildeten verjüngenden 31 Abschnitt gelangen, da sich der Aussenring 30 vom Prallkörper 25 bis zum Messgehäuse 17 erstreckt.

Für diese Festkörperpartikel gilt jedoch, dass sie durch Reflektion an der Innenwandung 34 des Aussenrings 30 am Messkanal 20 vorbeigelenkt werden.

Die Flüssigkeit, die auf den Prallkörper 25 trifft, bildet dann infolge der vielfach grösseren dynamischen Viskosität einen Wandfilm auf dem Prallkörper, wobei sich der Wandfilm auf die Innen- 34 und Aussenseite 35 des Aussenrings 30 verteilt und deshalb nicht in den Kanal 20 gelangt.

Der Aussenring 30 ist stromlinienförmig ausgeführt und hat beispielsweise eine S-Form.

Claims

1. Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums in Form eines Gas-Flüssigkeitsgemischs, insbesondere der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen,
mit einem in der Leitung vorgesehenen Messgehäuse,
und mit zumindest einem sich in dem Messgehäuse befindlichen und von strömendem Medium umströmten Messelement, das zur Bestimmung von Parametern des in der Leitung strömenden Mediums dient,
wobei stromaufwärts des Messelements ein Prallkörper angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Aussenring (30) zumindest teilweise zwischen dem Prallkörper (25) und dem Messgehäuse (17) angeordnet ist, dass ein verjüngender Abschnitt 31 durch den Aussenring (30) innerhalb des Aussenrings (30) gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkörper (25) eine prismatische Form aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkörper (25) aerodynamisch geformt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenring (30) stromlinienförmig ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenring (30) S-förmig ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehrerem der vorherigen Ansprüche 1, 4, 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenring (30) den Prallkörper (25) mit einem Abstand (38) zumindest teilweise umschliesst.

7. Vorrichtung nach einem oder mehrerem der vorherigen Ansprüche 1, 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenring (30) das Messgehäuse (17) mit einem Abstand zumindest teilweise umschliesst.