DE10118415B4

DE10118415B4 - Luftdurchsatzmessvorrichtung mit einem Turbulenzenreduzierungselement

Info

Publication number: DE10118415B4
Application number: DE10118415A
Authority: DE
Inventors: Shinichi Kariya Kamiya
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2021-04-13
Also published as: JP2002005713A; US6612167B2; DE10118415A1; US20010037678A1

Abstract

Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) zum Messen einer Durchsatzgröße einer in einem Luftkanal (11) strömenden Luft mit:
einem U-förmigen Umgehungskanal (18), in den ein Teil der Luft einführbar ist und der in dem Luftkanal (11) vorgesehen ist, wobei der Umgehungskanal (18) senkrecht zu einer Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal (11) angeordnet ist und einen Lufteinlaß (19) definiert; und
einem Durchsatzmesselement (29), das in dem Umgehungskanal (18) angeordnet ist;
gekennzeichnet durch
eine Turbulenzenreduzierungsplatte (23, 24), die bei dem Lufteinlass (19) des Umgehungskanals (18) vorgesehen ist, wobei
die Turbulenzenreduzierungsplatte (23, 24) parallel zu der Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal (11) und senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung in dem Umgehungskanal (18) angeordnet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftdurchsatzmessvorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5, die für den Gebrauch in einem Einlassrohr eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs geeignet ist.
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik:
Eine Luftdurchsatzmessvorrichtung wird zum Messen einer Einlassluftdurchsatzgröße eines Verbrennungsmotors verwendet. Die Luftdurchsatzmessvorrichtung ist in einem Umgehungskanal innerhalb eines Motoreinlassrohrs angeordnet. Die Luftdurchsatzmessvorrichtung hat ein Durchsatzmesselement und ein Wärmefühlerelement und mißt die Einlassluftdurchsatzgröße auf der Grundlage eines Wertes eines elektrischen Stroms, der in das Durchsatzmesselement eingespeist wird.
Wenn der Motor läuft, schwankt die Einlassluftdurchsatzgröße relativ stark, so dass eine pulsierende Strömung in dem Einlassluftstrom auftritt. Die pulsierende Strömung stört einen in den Umgehungskanal eingeleiteten Luftstrom, wodurch ein Messfehler der Einlassluftdurchsatzgröße verursacht wird.
Die Druckschrift JP-A-8-285659 offenbart eine Luftdurchsatzmessvorrichtung, bei der zwei Turbulenzenreduzierungsgitter vorgesehen sind. Die Turbulenzenreduzierungsgitter sind an einem Einlaß eines Haupt-Luftkanals parallel zueinander angeordnet. Gitterrichtungen dieser Turbulenzenreduzierungsgitter sind um 45° versetzt, um Turbulenzen der in dem Haupt-Luftkanal strömenden Einlassluft zu reduzieren, wodurch die in dem Umgehungskanal strömende Luft stabilisiert wird.
Da jedoch zwei Turbulenzenreduzierungsgitter an dem Einlaß des Haupt-Luftstromkanals vorgesehen sind, erhöht sich ein Druckverlust in dem Haupt-Luftkanal, wodurch sich das Verhalten des Motors verschlechtert. Des Weiteren sind die Kosten zum Ausbilden der zwei Turbulenzenreduzierungsgitter und zum Einpressen oder Einfügen der Turbulenzenreduzierungsgitter an den Einlaß des Haupt-Luftstromkanals erhöht.
Ferner beschreiben DE 197 38 337 A1 und US 5 631 415 A Luftdurchsatzmessvorrichtungen zum Messen einer Durchsatzgröße einer in einem Luftkanal strömenden Luft. Diese Messvorrichtung hat einen U-förmigen Umgehungskanal, in den ein Teil der Luft einführbar ist und der in dem Luftkanal vorgesehen ist, wobei der Umgehungskanal im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal angeordnet ist und einen Lufteinlass definiert. Auch hat die Messvorrichtung ein Durchsatzmesselement, das in dem Umgehungskanal angeordnet ist.
EP 0 940 657 A2 und US 5 537 870 A beschreiben weitere Durchsatzratenmessvorrichtungen. DE 197 35 373 C1 und DE 197 55 905 C1 beschreiben verschiedene Vorrichtungen zur Strömungsbeeinflussung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Einfluß einer pulsierenden Strömung ohne eine Erhöhung eines Druckverlustes durch einen einfachen Aufbau zu reduzieren, wodurch die Messgenauigkeit verbessert ist und wobei die Herstellungskosten und der Druckverlust reduziert sind.
Diese Aufgabe wird mit einer Luftdurchsatzratenmessvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein U-förmiger Umgehungskanal in einem Luftkanal vorgesehen. Der Umgehungskanal ist im Wesentlichen senkrecht zu einer Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal angeordnet und definiert einen Lufteinlaß. Eine Turbulenzenreduzierungsplatte ist bei einem Lufteinlaß des Umgehungskanals vorgesehen, und die Turbulenzenreduzierungsplatte ist im Wesentlichen parallel zu der Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal und im Wesentlichen senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung in dem Umgehungskanal angeordnet.
Selbst wenn eine Neben-Luftströmung bei dem Lufteinlaß des Umgehungskanals auftritt, deren Richtung parallel zu einer Luftströmungsrichtung in dem Umgehungskanal ist, sperrt die Turbulenzenreduzierungsplatte die Neben-Luftströmung, wodurch ein Einfluß der Neben-Luftströmung reduziert ist. Somit ist die in den Umgehungskanal eingeleitete Luftströmung stabilisiert, wodurch die Messgenauigkeit bezüglich der Luftdurchsatzgröße verbessert ist. Hierbei ist die Turbulenzenreduzierungsplatte im Wesentlichen parallel zu einer Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal angeordnet, so dass ein durch die Turbulenzenreduzierungsplatte hervorgerufener Druckverlust hinreichend klein ist, wodurch kein Einfluß auf eine Motorfunktion ausgeübt wird. Des Weiteren ist die Turbulenzenreduzierungsplatte auf einfache Weise aufgebaut und geschaffen, wodurch die Herstellungskosten reduziert sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung hat der Umgehungskanal zwei nebeneinanderliegende und zueinander parallele Fluidkanäle und einen gekrümmten Abschnitt, der die zwei Fluidkanäle verbindet. Eine Trennwand teilt die zwei Fluidkanäle, und ein Lufttrichter ist an der Lufteinlassseite der Trennwand ausgebildet. Die Turbulenzenreduzierungsplatte ist an einer Position angeordnet, die ungefähr einer Mitte des Lufttrichters gegenüberliegt.
Somit wird eine Störung der Haupt-Luftströmung in dem Lufttrichter verhindert, während die Turbulenzenreduzierungsplatte den Einfluß der Neben-Strömung wirksam reduziert, so dass eine stabile Wirkung des Lufttrichters erzielt werden kann. Die durch den Lufttrichter hindurchgeströmte Luft bewirkt einen Unterdruck, der an einem Luftauslaß des Umgehungskanals wirkt, so dass die Luftströmungsgeschwindigkeit in dem Umgehungskanal erhöht ist, wodurch die Messgenauigkeit bezüglich der Luftdurchsatzgröße verbessert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zusätzliche Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit den beigefügten Zeichnungen klarer verständlich.
1 zeigt eine seitliche Querschnittansicht einer Luftdurchsatzmessvorrichtung im montierten Zustand;
2 zeigt eine Vorderansicht der Luftdurchsatzmessvorrichtung im montierten Zustand;
3 zeigt eine seitliche Querschnittansicht eines gekrümmten Einlaßrohrs und einer Montageposition der Luftdurchsatzmessvorrichtung;
4A zeigt eine schematische Ansicht einer stationären Neben-Luftströmung in dem Einlassrohr;
4B zeigt eine schematische Ansicht einer pulsierenden Neben-Luftströmung in dem Einlassrohr;
5 zeigt eine grafische Darstellung von experimentellen Daten von Messfehlern der vorliegenden Luftdurchsatzmessvorrichtung und einer herkömmlichen Luftdurchsatzmessvorrichtung;
6 zeigt eine Vorderansicht eines Turbulenzenreduzierungselements (erste Abwandlung);
7 zeigt eine Vorderansicht eines Turbulenzenreduzierungselementes (zweite Abwandlung), und
8 zeigt eine Vorderansicht eines Turbulenzenreduzierungselementes (dritte Abwandlung).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Wie dies in den 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Luftdurchsatzmessvorrichtung 13 an einem Montageloch 12 eines Einlassrohrs 11 eines Verbrennungsmotors angebracht. Die Luftdurchsatzmessvorrichtung 13 hat ein Schaltmodul 14 und eine Durchsatzmesseinheit 15. Die Durchsatzmesseinheit 15 ist rechtwinklig oder zylindrisch ausgebildet und erstreckt sich von dem Montageloch 12 zu der Mittelachse des Einlassrohrs 11. Die Durchsatzmesseinheit 15 hat einen stromaufwärtigen Fluidkanal 18a und einen stromabwärtigen Fluidkanal 18c. Der stromaufwärtige Fluidkanal 18a und der stromabwärtige Fluidkanal 18c erstrecken sich in der radialen Richtung des Einlassrohrs 11, und zwischen ihnen ist eine Trennwand 17 vorgesehen. Der stromaufwärtige Fluidkanal 18a erstreckt sich parallel zu dem stromabwärtigen Fluidkanal 18c und ist mit dem stromabwärtigen Fluidkanal 18c durch einen gekrümmten Abschnitt 18b in Verbindung. Auf diese Weise ist ein U-förmiger Umgehungskanal 18 in der Durchsatzmesseinheit 15 ausgebildet. Die Querschnittsfläche A1 des stromaufwärtigen Fluidkanals 18a ist kleiner als die Querschnittsfläche A2 des stromabwärtigen Fluidkanals 18c.
Die Durchsatzmesseinheit 15 hat einen Lufteinlaß 19 an ihrer stromaufwärtigen Seite. Ein Teil der Haupt-Luftströmung in dem Einlassrohr 11 wird in den stromaufwärtigen Fluidkanal 18a durch den Lufteinlaß 19 hindurch eingeleitet. Ein Lufttrichter 16 ist an dem unteren Ende der Trennwand 17 einstückig ausgebildet. Der Lufttrichter 16 ist parallel zu einer Haupt-Luftströmungsrichtung. Ein Luftauslaß 22 des Umgehungskanals 18 ist über den Lufttrichter 16 hinweg ausgebildet. Durch den Umgehungskanal 18 hindurchgeströmte Luft trifft auf die durch den Lufttrichter 16 hindurchgeströmte Luft an der stromabwärtigen Seite des Lufttrichters 16.
Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sind an der oberen Seite bzw. an der unteren Seite des Lufteinlasses 19 einstückig aus einem Harz ausgebildet. Die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sind parallel zu der Haupt-Luftströmungsrichtung und senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung in dem Umgehungskanal 18 angeordnet. Die untere Turbulenzenreduzierungsplatte 24 ist so angeordnet, dass sie einem mittleren Abschnitt des Lufttrichters 16 gegenüberliegt. Wie dies in der 2 gezeigt ist, ist eine Breite von jeder Turbulenzenreduzierungsplatte 23, 24 in der Breitenrichtung annähernd gleich oder geringfügig größer als die Breite des Umgehungskanals 18 in der Breitenrichtung. Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist eine axial vorstehende Länge von jeder Turbulenzenreduzierungsplatte 23, 24 innerhalb eines größtmöglichen Bereiches festgelegt, so dass das Einfügen der Durchsatzmesseinheit 15 in das Montageloch 12 des Einlassrohrs 11 nicht behindert wird. Die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sind so ausgebildet, dass sie zu der stromaufwärtigen Seite des Einlassrohrs 11 vorstehen.
Das Schaltmodul 14 bedeckt die obere Öffnung der Durchsatzmesseinheit 15. Ein Durchsatzmesselement (Wärmeerzeugungselement) 29 und ein Wärmefühlerelement 30 sind jeweils unter dem Schaltmodul 14 durch Stützelemente 31, 32 angebracht, wobei zwischen ihnen ein vorbestimmter Abstand vorgesehen ist. Das Durchsatzmesselement 29 und das Wärmefühlerelement 30 sind an einem oberen Bereich des stromaufwärtigen Fluidkanals 18a angeordnet. Hierbei ist eine Luftströmungsgeschwindigkeit in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a größer als in dem stromabwärtigen Fluidkanal 18c, da die Querschnittsfläche A1 des stromaufwärtigen Fluidkanals 18a kleiner ist als die Querschnittsfläche A2 des stromabwärtigen Fluidkanals 18c. Da die Luftströmungsgeschwindigkeit größer ist, ist die Messgenauigkeit bezüglich des Durchsatzes weiter verbessert. Deshalb ist das Durchsatzmesselement 29 in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a angeordnet. Da das Wärmefühlerelement 30 eine Temperatur der Luft erfasst, die das Durchsatzmesselement 29 berührt, muss das Wärmefühlerelement 30 nahe an dem Durchsatzmesselement 29 innerhalb eines Bereichs angeordnet sein, in dem eine Abstrahlung des Durchsatzmesselements 29 zu dem Wärmefühlerelement 30 nicht beeinflusst ist.
Eine Schalttafel (nicht dargestellt), die eine Stromzufuhr in das Durchsatzmesselement 29 und das Wärmefühlerelement 30 steuert, ist in dem Schaltmodul 14 angebracht. Ein Stecker 34 zum Verbinden eines Kabelbündels (nicht dargestellt) ist an der Seitenwand des Schaltmoduls 14 eingefügt. Ein Einlasslufttemperatursensor 35 (siehe 2) ist unter dem Schaltmodul 14 angeordnet und steht nach unten vor. Der Einlasslufttemperatursensor 35 ist neben der Durchsatzmesseinheit 15 angeordnet, um eine Temperatur der durch das Einlassrohr 11 hindurchströmenden Luft zu erfassen.
Das Schaltmodul 14 hat einen Passvorsprung 36 an seiner Bodenfläche, und ein Flansch 20 der Durchsatzmesseinheit 15 ist mit dem Passvorsprung 36 verschmolzen oder daran geklebt. Ein O-Ring 37 ist an der äußeren Umfangsfläche des Passvorsprungs 36 vorgesehen und dichtet die innere Fläche des Montagelochs 12 ab. Die Luftdurchsatzmessvorrichtung 13 ist durch ein Schraub-Steckverfahren an dem Montageloch 12 angebracht, wobei die Bodenfläche des Schaltmoduls 14 mit der oberen Kante des Montagelochs 12 in Kontakt ist.
In der Luftdurchsatzmessvorrichtung 13 wird ein Teil der durch das Einlassrohr 11 hindurchströmenden Haupt-Luftströmung zu dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a und dem Lufttrichter 16 verteilt. Die in den stromaufwärtigen Fluidkanal 18a eingeleitete Luft ändert ihre Strömungsrichtung im Wesentlichen zu einer senkrechten Richtung zu der Haupt-Luftströmungsrichtung und strömt durch den Umgehungskanal 18, d. h. durch den stromaufwärtigen Fluidkanal 18a, den gekrümmten Abschnitt 18b und den stromabwärtigen Fluidkanal 18c hindurch. Die durch den Umgehungskanal 18 hindurchgeströmte Luft trifft auf die durch den Lufttrichter 16 hindurchgeströmte Luft an der stromabwärtigen Seite des Lufttrichters 16. An dem Auftreffabschnitt bewirkt die durch den Lufttrichter 16 hindurchgeströmte Luft einen Unterdruck, der an dem Luftauslaß 22 des Umgehungskanals 18 wirkt, so dass die Luftströmungsgeschwindigkeit in dem Umgehungskanal 18 erhöht wird. Das Schaltmodul 14 steuert einen dem Durchsatzmesselement 29 zugeführten elektrischen Strom derart, dass ein Temperaturunterschied zwischen einer durch die Wärme des Durchsatzmesselements 29 bewirkten Temperatur und einer Temperatur konstant ist, die durch das Wärmefühlerelement 30 erfasst wird. Eine Umgehungsluftdurchsatzgröße wird auf der Grundlage eines Wertes eines elektrischen Stroms in dem Durchsatzmesselement 29 gemessen, und die Einlassluftdurchsatzgröße wird erhalten.
Als Nächstes werden die Funktionen der Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 erläutert. In dem Einlassrohr 11 tritt gemäß den 4A und 4B eine Neben-Luftströmung zusätzlich zu der Haupt-Luftströmung auf, deren Richtung parallel zu der Mittelachse C des Einlassrohrs 11 ist. Die Neben-Luftströmung wirbelt in dem Einlassrohr 11. Wenn das Einlassrohr gekrümmt ist, wie dies in der 3 gezeigt ist, tritt eine starke Neben-Luftströmung auf, wie dies in den 4A und 4B gezeigt ist. Die Neben-Luftströmung tritt aufgrund einer Übertragung einer Motoreinlassluftschwankung auf. Wie dies in der 4A gezeigt ist, treten zwei Neben-Strömungen symmetrisch in dem Einlassrohr 11 auf, selbst wenn die Luftströmung stationär ist. Wenn sich die Einlassluftschwankung erhöht und die Luftströmung in dem Einlassrohr 11 zu einer pulsierenden Strömung wird, wird die stationäre Neben-Strömung nach außen versetzt, wie dies in der 4B gezeigt ist. Dadurch entsteht eine pulsierende Neben-Strömung in dem mittleren Bereich des Einlassrohrs 11, die in der entgegengesetzten Wirbelrichtung der stationären Neben-Strömung wirbelt.
Wie dies in der 4A gezeigt ist, ist hierbei eine Richtung der stationären Neben-Strömung bei dem Lufteinlaß 19 etwa gleich wie bei der stationären Neben-Strömung in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a. Wie dies in der 4B gezeigt ist, ist jedoch eine Richtung der pulsierenden Neben-Strömung bei dem Lufteinlaß 19 etwa entgegengesetzt zu der Richtung der pulsierenden Neben-Strömung in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a.
Bei der herkömmlichen Luftdurchsatzmessvorrichtung sind die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 nicht bei dem Lufteinlaß 19 des Umgehungskanals 18 vorgesehen. Wenn die Richtung der Neben-Strömung bei dem Lufteinlaß 19 etwa gleich ist wie bei der Neben-Strömung in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a, dann ist die in den Umgehungskanal 18 eingeleitete Luftmenge aufgrund der Neben-Strömung somit erhöht. Wenn die Richtung der Neben-Strömung bei dem Lufteinlaß 19 etwa entgegengesetzt zu der Richtung der Neben-Strömung in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a ist, wird ein Strömen der Luft in den Umgehungskanal 18 verhindert, wodurch die Luftdurchsatzgröße in dem Umgehungskanal 18 reduziert ist. Somit bewirkt eine Schwankung der Neben-Strömungsrichtung eine Schwankung der Luftdurchsatzgröße in dem Umgehungskanal 18, wodurch ein Messfehler bewirkt wird.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind jedoch die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 an der oberen Seite bzw. an der unteren Seite des Lufteinlasses 19 ausgebildet. Die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sind im Wesentlichen parallel zu der Haupt-Luftströmungsrichtung und senkrecht zu der Luftströmung in dem Umgehungskanal 18 ausgebildet. Somit sperren die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sowohl eine stationäre Neben-Strömung als auch eine pulsierende Neben-Strömung vor dem Lufteinlaß 19, wodurch der Einfluß der Neben-Strömungen reduziert ist. Demgemäß ist die in den Umgehungskanal 18 eingeleitete Luftströmung stabilisiert, so dass die Einlassluftdurchsatzgröße genau gemessen wird.
Da des Weiteren die untere Turbulenzenreduzierungsplatte 24 an der Position angeordnet ist, die der Mitte des Lufttrichters 16 gegenüberliegt, verhindert die Turbulenzenreduzierungsplatte 24 eine Störung der Haupt-Luftströmung in dem Lufttrichter 16.
Somit kann eine stabile Wirkung des Lufttrichters erzielt werden. Der Lufttrichter 16 bewirkt einen Unterdruck bei dem Luftauslaß 22 des Umgehungskanals 18, und der Unterdruck saugt die Luft im Inneren des Umgehungskanals 18 an, so dass die Luftströmungsgeschwindigkeit in dem Umgehungskanal 18 erhöht ist.
Wie dies in der 5 gezeigt ist, ist zum Beispiel bei der herkömmlichen Luftdurchsatzmessvorrichtung ein Messfehler bezüglich der Einlassluftdurchsatzgröße relativ groß bei einem normalen Motordrehzahlbereich von 1200–2500 U/min (Umdrehung/Minute). Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel stabilisieren die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 die Luftströmung in dem Umgehungskanal 18, so dass der Messfehler bezüglich der Einlassluftdurchsatzgröße reduziert ist.
Wenn die Motordrehzahl niedriger ist als ungefähr 1100 U/min, dann ist hier der Messfehler bezüglich der Einlassluftdurchsatzgröße abrupt erhöht, da eine Luftrückströmung auftritt, wenn die Motordrehzahl niedrig ist. Da die Rückströmung nicht von der normalen Strömung unterschieden wird, wird bei einer Hitzdraht-Luftdurchsatzmessvorrichtung 13 die Rückströmung als die normale Strömung gemessen, so dass die gemessene Einlassluftdurchsatzgröße durch die Rückströmungsdurchsatzgröße größer wird als die wirkliche Durchsatzgröße.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist ein Druckverlust aufgrund der Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 hinreichend klein, da die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 parallel zu der Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Einlassrohr 11 angeordnet sind, wodurch kein Einfluß auf das Motorverhalten ausgeübt wird. Die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sind auf einfache Weise geschaffen, so dass die Herstellungskosten reduziert sind.
(Abwandlungen)
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 an der oberen Seite bzw. an der unteren Seite des Lufteinlasses 19 ausgebildet. Alternativ kann nur eine Turbulenzenreduzierungsplatte 23 oder 24 vorgesehen sein. Der Messfehler bezüglich der Einlassluftdurchsatzgröße wird durch die zwei Neben-Strömungen hervorgerufen, deren Richtung gleich ist wie die Luftströmungsrichtung in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a, und deren Richtung zu der Luftströmungsrichtung in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a entgegengesetzt ist. Der Einfluß der Erstgenannten ist größer als jener der Letztgenannten. Wenn nur eine Turbulenzenreduzierungsplatte vorgesehen ist, dann ist die Turbulenzenreduzierungsplatte somit vorzugsweise an der unteren Seite des Lufteinlasses 19 anzuordnen, d. h. die Turbulenzenreduzierungsplatte ist vorzugsweise an einer dem Durchsatzmesselement 29 entgegengesetzten Seite anzuordnen. Dadurch sperrt die Turbulenzenreduzierungsplatte diejenige Neben-Strömung, deren Richtung gleich ist wie die Luftströmungsrichtung in dem stromaufwärtigen Fluidkanal 18a, was vor dem Lufteinlaß 19 den Einfluß auf die Luftdurchsatzgrößenmessung beseitigt, wodurch der Einfluß der Neben-Strömung wirksam reduziert ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 bei dem Lufteinlaß 19 des Umgehungskanals 18 einstückig ausgebildet, ohne dass die Herstellungskosten erhöht sind. Alternativ kann eine separate Turbulenzenreduzierungsplatte geklebt, geschraubt oder mechanisch an dem Umgehungskanal befestigt sein.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 senkrecht zu der Luftströmung in dem Umgehungskanal 18 zum Reduzieren des Einflusses der Neben-Strömung angeordnet. Alternativ können andere Turbulenzenreduzierungselemente verwendet werden, sofern der Einfluß der Neben-Strömung reduziert ist.
Wie dies in der 6 gezeigt ist, können zum Beispiel bogenartig gekrümmte Turbulenzenreduzierungselemente 41, 42 vorgesehen sein. Wie dies in der 7 gezeigt ist, können Turbulenzenreduzierungselemente 43, 44 mit dreieckigem Querschnitt vorgesehen sein. Wie dies in der 8 gezeigt ist, kann ein gitterartiges Turbulenzenreduzierungselement 45 vorgesehen sein. Und zwar können bei dem Lufteinlaß 19 die Turbulenzenreduzierungselemente 41 bis 45 mit einer Fläche vorgesehen sein, die etwa senkrecht zu der Luftströmungsrichtung in dem Umgehungskanal 18 ist. Dadurch sperren die Turbulenzenreduzierungselemente 41 bis 45 die Neben-Strömung bei dem Lufteinlaß 19, wodurch der Einfluß der Neben-Strömung reduziert ist. Somit ist die in den Umgehungskanal 18 eingeleitete Luftströmung stabilisiert, so dass die Einlassluftdurchsatzgröße genau gemessen wird.
In diesem Fall stehen die Turbulenzenreduzierungselemente 41 bis 45 bei dem Lufteinlaß 19 vorzugsweise zu der stromaufwärtigen Seite des Einlassrohrs 11 vor.
Wie dies in den 6 bis 8 gezeigt ist, sind die Turbulenzenreduzierungselemente 41 bis 45 des Weiteren vorzugsweise vollständig über den Lufteinlaß 19 hinweg ausgebildet. Dadurch sperren die Turbulenzenreduzierungselemente 41 bis 45 weiter in wirksamer Weise die Neben-Strömung.
Hierbei können die Turbulenzenreduzierungselemente 41 bis 45 an dem Umgehungskanal 18 geschraubt, geklebt oder mechanisch befestigt sein. Jedoch ist es wünschenswert, dass die Turbulenzenreduzierungselemente 41 bis 45 einstückig mit dem Umgehungskanal 18 aus einem Harz ausgebildet sind, um die Herstellungskosten zu reduzieren.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung der Luftdurchsatzmessvorrichtung zum Messen einer Einlassluftdurchsatzgröße in einem Verbrennungsmotor beschränkt, sondern sie kann zum Messen einer Luftdurchsatzgröße in verschiedenen Luftkanälen verwendet werden.
Der U-förmige Umgehungskanal 18 ist in dem Einlassrohr 11 vorgesehen. Ein Teil der in dem Einlassrohr 11 strömenden Luft wird in den Umgehungskanal 18 eingeleitet. Der Umgehungskanal 18 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Einlassrohr 11 angeordnet. Das Durchsatzmesselement 29 ist in dem Umgehungskanal 18 zum Messen der Luftdurchsatzgröße angeordnet. Die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sind einstückig mit dem Umgehungskanal 18 an der oberen Seite und an der unteren Seite von dessen Lufteinlaß 19 ausgebildet. Die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 sind im Wesentlichen parallel zu der Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Einlassrohr 11 und im Wesentlichen senkrecht zu der Luftströmungsrichtung in dem Umgehungskanal 18 angeordnet. Selbst wenn bei dem Lufteinlaß 19 des Umgehungskanals 18 die Neben-Luftströmung auftritt, sperren die Turbulenzenreduzierungsplatten 23, 24 die Neben-Luftströmung, wodurch der Einfluß der Neben-Luftströmung reduziert ist.

Claims

Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) zum Messen einer Durchsatzgröße einer in einem Luftkanal (11) strömenden Luft mit: einem U-förmigen Umgehungskanal (18), in den ein Teil der Luft einführbar ist und der in dem Luftkanal (11) vorgesehen ist, wobei der Umgehungskanal (18) senkrecht zu einer Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal (11) angeordnet ist und einen Lufteinlaß (19) definiert; und einem Durchsatzmesselement (29), das in dem Umgehungskanal (18) angeordnet ist; gekennzeichnet durch eine Turbulenzenreduzierungsplatte (23, 24), die bei dem Lufteinlass (19) des Umgehungskanals (18) vorgesehen ist, wobei die Turbulenzenreduzierungsplatte (23, 24) parallel zu der Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal (11) und senkrecht zu einer Luftströmungsrichtung in dem Umgehungskanal (18) angeordnet ist.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 1, wobei die Turbulenzenreduzierungsplatte (23, 24) einstückig mit dem Umgehungskanal (18) ausgebildet ist.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 1, wobei die Turbulenzenreduzierungsplatte (23, 24) an einer dem Durchsatzmesselement (29) entgegengesetzten Position des Lufteinlasses (19) angeordnet ist.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 3, wobei der Umgehungskanal (18) zwei nebeneinanderliegende und zueinander parallele Fluidkanäle (18a, 18c) und einen gekrümmten Abschnitt (18b) hat, der die zwei Fluidkanäle (18a, 18c) verbindet, die zwei Fluidkanäle (18c, 18c) durch eine Trennwand (17) getrennt sind, ein Lufttrichter (16) in der Trennwand (17), an deren Seite zum Lufteinlass (19) ausgebildet ist, und die Turbulenzenreduzierungsplatte (23, 24) an einer Position angeordnet ist, die ungefähr einer Mitte des Lufttrichters (16) gegenüberliegt.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) zum Messen einer Durchsatzgröße einer in einem Luftkanal (11) strömenden Luft mit: einem U-förmigen Umgehungskanal (18), in den ein Teil der Luft einführbar ist und der in dem Luftkanal (11) vorgesehen ist, wobei der Umgehungskanal (18) senkrecht zu einer Haupt-Luftströmungsrichtung in dem Luftkanal (11) angeordnet ist und einen Lufteinlass (19) definiert; und einem Durchsatzmesselement (29), das in dem Umgehungskanal (18) angeordnet ist; gekennzeichnet durch ein Turbulenzenreduzierungselement (23, 24, 41 bis 45), das bei dem Lufteinlass (19) des Umgehungskanals (18) vorgesehen ist, wobei das Turbulenzenreduzierungselement (23, 24, 41 bis 45) ein Bauteil aufweist, das eine Luftströmung in dem Umgehungskanal (18) senkrecht kreuzt.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 5, wobei das Turbulenzenreduzierungselement (23, 24, 41 bis 45) bei dem Lufteinlass (19) zu einer stromaufwärtigen Seite des Luftkanals (11) vorsteht.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 5, wobei das Turbulenzenreduzierungselement (23, 24, 41 bis 45) vollständig über den Lufteinlaß (19) hinweg ausgebildet ist.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 5, wobei das Turbulenzenreduzierungselement (23, 24, 41 bis 45) einstückig mit dem Umgehungskanal (18) ausgebildet ist.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 5, wobei das Turbulenzenreduzierungselement (23, 24, 41 bis 45) an einer dem Durchsatzmesselement (29) entgegengesetzten Position des Lufteinlasses (19) angeordnet ist.
Luftdurchsatzmessvorrichtung (13) gemäß Anspruch 9, wobei der Umgehungskanal (18) zwei nebeneinanderliegende und zueinander parallele Fluidkanäle (18a, 18c) und einen gekrümmten Abschnitt (18b) aufweist, der die zwei Fluidkanäle (18a, 18c) verbindet, die zwei Fluidkanäle (18a, 18c) durch eine Trennwand (17) getrennt sind, ein Lufttrichter (16) in der Trennwand (17) an deren Seite zum Lufteinlass (19) ausgebildet ist, und das Turbulenzenreduzierungselement (23, 24, 41 bis 45) an einer Position angeordnet ist, die ungefähr einer Mitte des Lufttrichters (16) gegenüberliegt.