DE10139529A1 - Schutzeinrichtung für einen Sensor - Google Patents

Abstract

Bekanntlich werden im zu messenden strömenden Medium auch Partikel (6), bedingt durch undichte oder schlechte Luftfiltergehäuse oder dergleichen, durch einen Strömungsdurchbruch (2.1) eines Sensors (2) transportiert. DOLLAR A Es wird nun vorgeschlagen, vor den Strömungsdurchbruch (2.1) eine Schutzeinrichtung (3) anzubringen, an dem sich die Wassertropfen eines zu messenden Gases absetzen, die auf dem normalen Weg den Meßweg (2.1) des Sensors (2) erreichen würden. Diese Schutzeinrichtung (3) besteht aus einem Rundstab, der entweder senkrecht oder schräg zum Sensor (2), jedoch parallel zum Strömungsdurchbruch (2.1) verlaufend, angeordnet ist. Durch die Adhäsionskräfte bleiben die Wassertropfen (7) am Rundstab hängen oder werden wie die Partikel (6) am Meßkanal (2.1) des Sensors (2) vorbei gelenkt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schutzeinrichtung für einen Sensor, insbesondere Luftmassensensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• In der DE 198 08 248 A1 wird eine Meßvorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums offenbart. Insbesondere ist hierbei ein Strömungsdurchbruch beschrieben, der einen Strömungskanal besitzt, welcher im Einlaufquerschnitt eine Verjüngung aufweist, in parallel zueinander führenden Seiten mündet, um sich danach erneut aufzuweiten. Dadurch wird eine Strömungsgeschwindigkeitserhöhung im Meßgebiet, das heißt am Meßelement der Meßvorrichtung erreicht. Bekanntlich werden im Medium auch Partikel, beispielsweise bedingt durch undichte oder schlechte Luftfiltergehäuse, durch den Strömungskanal mit transportiert. Bei größeren Partikeln können diese auf das Meßelement treffen und dieses zerstören.
• Aus der DE 199 53 776 A1 ist eine Schutzeinrichtung für Meßelemente eines Luftmassensensors bekannt, bei der ein Strömungskanal eines Strömungsdurchbruches mit einer Umlenkschikane in einer Zuleitung sowie in einer Ableitung des Strömungskanals versehen ist, so daß die mit dem strömenden Medium transportierten Partikel abgefangen bzw. umgelenkt werden und so diese das Meßelement nicht oder kaum erreichen.
• Aus der DE 31 24 960 C2 ist eine Schutzeinrichtung bekannt, die vor dem Strömungskanal einer Meßeinrichtung einen Ablenkkörper aufweist, der tropfenförmig ausgebildet ist. Dadurch wird der Mediumströmung ein möglichst geringer Widerstand entgegengesetzt und das Eindringen von Partikeln verhindert. Der Ablenkkörper ist in unmittelbarer Nähe zum Meßspalt angebracht.
• Aufgabe der Erfindung ist, eine weitere Schutzeinrichtung für einen Sensor aufzuzeigen, durch die vermieden wird, daß sich auf dem Sensor Schmutzpartikel und/oder Wassertropfen absetzen können.
• Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
• Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, vor einen Sensor zur Messung des Massendurchflusses eines strömenden Mediums einen Rundstab anzubringen, an dem sich zumindest Wassertropfen eines zu messenden Gases absetzen, die auf dem normalen Weg den Meßweg und damit Meßelemente des Sensors erreichen würden. Gleichzeitig werden mitgeführte Partikel aus der Strömung des Gases um den Meßweg geführt. Durch die Adhäsionskräfte bleiben die Wassertropfen am Rundstab hängen oder werden am Meßkanal des Sensors vorbei gelenkt.
• In Weiterführung der Erfindung ist der Rundstab nach einem Sieb angebracht, an dem sich bereits derartige, das Meßergebnis verfälschend oder die Meßelemente zerstörende Teilchen absetzen. Vorteilhaft ist eine schräge Anordnung des Rundstabes im Meßrohr, wobei der Rundstab selbst zum Meßweg in tangentieller Lage ausgerichtet ist. Dadurch können die am Stab hängenbleibenden Wassertröpfchen besser gegen die Innenwand des Meßrohrs abgeleitet werden.
• Eine weitere vorteilhafte Ausführung ergibt den Einbau eines zusätzlichen Innenrohres, welches den eigentlichen Meßweg des Sensors abdeckt und innerhalb des Meßrohres angebracht ist. Dies hat den Vorteil, daß sich am Rundstab sammelnde Wassertropfen eine ungewollte Größe nicht erreichen können, was einen sonst möglichen Abriß der Wassertropfen verhindert.
• Der Rundstab kann voll massiv oder hohl ausgeführt sein. Das Material ist beispielsweise ein PBT-Kunststoff.
• Anhand eines Ausführungsbeispieles mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
• Es zeigt:
• Fig. 1 eine Schutzeinrichtung mit einem Luftmassensensor in einem Meßrohr,
• Fig. 1a eine Darstellung der Strömung eines Meßgases am Luftmassensensor im Schnitt A-A,
• Fig. 2 eine Variante der Anordnung der Schutzeinrichtung.
• In Fig. 1 ist ein hier als Meßrohr bezeichnetes Rohr 1, welches Teil einer Leitung, beispielsweise einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine sein kann, dargestellt, in das ein in bekannter Art und Weise ausgeführter Luftmassensensor 2 hinein ragt. Vor dem Luftmassensensor 2 ist ein Rundstab 3 angeordnet, der in einer besonderen Ausführung innerhalb des Meßrohres 1 zum Strömungskanal 2.1, dem eigentlichen Meßkanal des Luftmassensensors 2, schrägt eingebracht und angeordnet ist. Eine senkrechte Anordnung ist gleichfalls möglich. Das Meßrohr 1 weist am vorderen Abschnitt 1.1 ein eingebautes Sieb 4 auf.
• Bekanntlich strömt ein Meßgas 5 entlang des Luftmassensensors 2, um die Masse des strömenden Gases messen bzw. bestimmen zu können. Der hier aufgezeigte Luftmassensensor 2 besitzt seinen eigenen Meß- bzw. Strömungskanal 2.1, durch den das Meßgas 5 durch den Luftmassensensors 2 geführt wird, der im Strömungskanal 2.1 wenigstens ein Meßelement 2.2, aufweist, an das das Meßgas 5 entlanggeführt wird.
• Mit einströmendem Meßgas 5 bleiben bereits diverse Schmutzpartikel 6 und Wasserstofftröpfchen 7 am Sieb 4 hängen. Die Praxis hat gezeigt, daß jedoch ein noch erheblicher Anteil an derartigen Partikeln 6 und Tröpfchen 7 das Sieb 4 durchqueren und auch Meßverfälschungen am Luftmassensensor 2 hervorrufen können. Die das Sieb 4 passierenden Partikel 6 und Tröpfchen 7 gelangen nun an die Schutzeinrichtung, den Rundstab 3, an dem sie durch Adhäsion entweder aufgehalten oder am Strömungskanal des Luftmassensensors 2 2.1, der hier als ein optimierter Venturi ausgeführt ist, vorbei geführt werden. Dabei werden vorrangig die im direkten Meßweg zum Strömungskanal 2.1 befindlichen Wassertröpfchen 7 am Rundstab 3 hängen bleiben und an diesem ablaufen.
• Dies setzt einen vorgegebenen Abstand des Rundstabes 3 zum Luftmassensensor 2 voraus. Durch die bevorzugte Schräglage des Rundstabes 3 wird zudem das Ablaufen der Wassertröpfchen 7 erleichtert.
• Wie in Fig. 1 erkennbar, ist der Rundstab 3 vorzugsweise mit dem Sieb 4 mechanisch verbunden. Gegenüber dem senkrecht nach unten in das Meßrohr 1 weisenden Luftmassensensor 2 weist der Rundstab 3 in einer vorteilhaften, praxisnahen Ausführung einmal einen ersten oder oberen Abstand a von ca. 10-13,5 mm sowie einen zweiten oder unteren Abstand b von ca. 10-15 mm auf. Dabei wird die bevorzugte schräge Lage des Rundstabes 3 mit einem Winkel α von ca. 5° gegenüber dem Sieb 4 eingestellt. Der Rundstab 3 weist neben dieser Winkellage α von 5° beispielsweise einen Durchmesser von 5 mm auf. Es sind aber auch Winkellagen α von bis zu 45° möglich. Diese bewirken aber eine Verlängerung des Meßrohres 1 in diesem Abschnitt. Auch die Dicke bzw. der Durchmesser des Rundstabes 3 ist variabel.
• In Fig. 1a ist das Prinzip bzw. die Anordnung der Schutzeinrichtung, welche aus dem Rundstab 3 besteht, näher und insbesondere in diesem Bereich vergrößert dargestellt.
• Das Meßgas 5 fließt am Rundstab 3 vorbei und die Wassertröpfchen 7 an diesem ab. Die Schmutzpartikel 6 und nicht aufgefangene Wassertröpfchen 7 fließen am Strömungskanal 2.1 vorbei, in den nur das verbleibende, keine Wassertröpfchen 7 und Schmutzpartikel 6 mehr aufweisende Meßgas 5.1 entlang der Meßelemente 2.2 strömt, die im Meßweg bzw. Strömungskanal 2.1 des Luftmassensensors 2 liegen.
• In Fig. 2 ist eine weitere Maßnahme zum Schutz des Luftmassensensors 2 vorgesehen. Dazu wird in das Meßrohr 1 ein weiteres Innenrohr 9 eingebracht, in dem der Rundstab 3 als auch der Strömungskanal 2.1 des Sensors 2 integriert sind. Der Durchmesser des Innenrohres 9 bestimmt sich vorzugsweise aus der Größe bzw. Länge des Strömungskanals 2.1, d. h. das Innenrohr 9 beträgt zumindest einen Durchmesser, bei dem sichergestellt ist, daß das/die Meßelemente 2.2 das Meßgas 5.1 sicher detektieren können.

Claims (9)

1. Schutzeinrichtung (3) für die Messung eines Massenstromes (5) mit einem Sensor (2), insbesondere mit einem Luftmassensensor, wobei wenigstens ein Meßelement in einem Strömungskanal (2.1) angeordnet ist, an dem das strömende Medium entlanggeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rundstab (3) vor dem Strömungskanal (2.1) angebracht ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (3) senkrecht zum Strömungskanal (2.1) ausgerichtet ist.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (3) einen Abstand zum Sensor (2) zwischen 7 bis 15 mm aufweist.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (3) schräg zum Strömungskanal (2.1) ausgerichtet ist.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (3) gegenüber dem Sensor (2) einen oberen Abstand (a) von 10-15 mm sowie einen unteren Abstand (b) von 7-13 mm aufweist.

6. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (3) eine schräge Lage mit einem Winkel (α) von 1° bis 45° gegenüber dem Sieb (4) einnimmt.

7. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (3) voll massiv ausgebildet ist.

8. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rundstab (3) hohl ausgebildet ist.

9. Schutzeinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Innenrohr (9) in das Meßrohr (1) eingebracht ist, in dem der Rundstab (3) und des Strömungskanal (2.1) des Sensors (2) angeordnet sind.