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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftströmungsmengenmessvorrichtung zum Ausgeben eines Signals in Antwort auf eine Strömungsmenge eines Fluids, und insbesondere auf eine Luftströmungsmengenmessvorrichtung, die zum Messen einer Einlassluftströmungsmenge in einem Verbrennungsmotor geeignet ist.
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1. Beschreibung des Standes der Technik
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In herkömmlichen Luftströmungsmengenmessvorrichtungen sind Verbesserungen bei der Messgenauigkeit in Bereichen geringer Strömungsmengen und Verbesserungen bei der Messgenauigkeit während Übergängen erforderlich, die zum Messen der Strommenge von Einlassluft bei Verbrennungsmotoren werden, und zwar infolge der Vergrößerung von Messbereichen für die Einlassluftströmungsmenge, welche die erhöhte Leistung in Verbrennungsmotoren (Brennkraftmaschinen) mit sich bringt, und ebenso infolge strengerer Emissionsregeln.
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Bei herkömmlichen Luftströmungsmengenmessvorrichtungen ist ein Ablenkungsdurchgang, der eine umgekehrte U-Form besitzt, in welcher zwei benachbarte, parallele Kanäle durch einen gekrümmten Abschnitt verbunden sind, innerhalb eines Luftströmungskanals eingebaut. Hierdurch wird die Gesamtlänge des Ablenkungsdurchgangs erhöht, was Schwankungen in dem Ablenkungsdurchgang vermindert, die aus Schwankungen in der Luftströmung innerhalb des Luftströmungskanals entstehen. Zusätzlich sind der gekrümmte Abschnitt des Ablenkungsdurchgangs und ein stromabwärts gelegener Durchgang des Ablenkungsdurchgangs in einer Form ausgebildet, welche die Entstehung einer zusammengezogenen Strömung stromabwärts des gekrümmten Abschnitts unterdrückt. Daher wird die Strömungsmengenmessgenauigkeit durch Unterdrücken von Abnahmen der Strömungsgeschwindigkeit infolge einer zusammengezogenen Strömung, welche die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Ablenkungsdurchgangs selbst im Bereich geringer Strömungsmengen aufrecht erhält, verbessert (vgl. beispielsweise Patentliteratur 1 und 2).
Patentliteratur 1:
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 9-287991 (Gazette,
2 und Absatz 0008)
Patentliteratur 2:
japaniche Patentoffenlegungsschrift Nr. HEI 11-248504 (Gazette,
2).
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Da allerdings in herkömmlichen Luftströmungsmengenmessvorrichtungen Seitenwände, die einander in einer Richtung senkrecht zu der Richtung der Hauptströmung zugewandt sind, an einer Einströmungsöffnung in den Ablenkungsdurchgang vorhanden sind, wird ein Teil des Stroms, der einen Winkel (eine Neigung) in Bezug auf die Parallelströmung der Hauptströmung besitzt, durch die Seitenwände behindert und wird daran gehindert, in den Ablenkungsdurchgang zu strömen. Daher wird eine erhöhte Strömungsmengenempfindlichkeit infolge der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Ablenkungsdurchgangs minimal. Dementsprechend ist die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Ablenkungsdurchgang gering, was zu einer Abnahme der Strömungsmengenempfindlichkeit führt und eine Ausgabe des Strömungsmengensignals instabil macht.
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Da die einander in der Richtung senkrecht zu der Richtung der Hauptströmung zugewandten Seitenwände eine vorbestimmte Dicke in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Hauptströmung besitzen, wird die Strömung der Hauptströmung, die mit den Seitenwänden unter rechten Winkeln kollidiert, vorübergehend durch die Seitenwände unterbrochen, was eine Verzögerung entstehen lässt, bevor sie in den Ablenkungsdurchgang strömt. Dementsprechend ist der Zustand der Strömung in den Ablenkungsdurchgang instabil, was eine Ausgabe des Strömungsmengensignals instabil macht.
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In Luftströmungsmengenmessvorrichtungen für Verbrennungsmotoren werden in der durch den Luftströmungskanal strömenden Luft enthaltene Fremdkörper, wie Flüssigkeitstropfen (Wasser, Öl etc.), Staub etc. geblasen und in den Ablenkungsdurchgang von dem stromaufwärtsgelegenen Ende eingeführt. Wenn diese Fremdkörper wie Flüssigkeitstropfen, Staub, etc. an der inneren Wandflächen des Ablenkungsdurchgangs oder des Strömungsmengenerfassungselements anhaften, besteht die Gefahr, dass die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung innerhalb des Ablenkungsdurchgangs und der Wärmeübertragungskoeffizient der Oberfläche des Strömungsmengenerfassungselements, etc. sich ändern können, was Veränderungen der Ausgabe des Strömungsmengensignals entstehen lassen kann. Bei herkömmlichen Luftströmungsmengenmessvorrichtungen ist es, da die einander in der Richtung senkrecht zu der Richtung einer Hauptströmung zugewandten Seitenwände an der Einströmungsöffnung in den Ablenkungsdurchgang vorhanden sind und die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Ablenkungsdurchgangs gering ist, unwahrscheinlich, dass Fremdkörper, die in den Ablenkungsdurchgang eingeführt worden sind und an den inneren Wandflächen des Ablenkungsdurchgangs anhaften, wieder durch eine Ausströmungsöffnung durch die Strömung innerhalb des Ablenkungsdurchgangs ausgeblasen werden, und das meiste davon verbleibt innerhalb des Ablenkungsdurchgangs. Dementsprechend werden die Ausgabefluktuationen des Strömungsmengensignals in Abhängigkeit von der Lage und der Menge anhaftender Fremdkörper groß, was eine genaue Erfassung der Strömungsmenge verhindert.
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Aus
EP 1 134 560 A2 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung dient zum Lösen der obigen Probleme, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftströmungsmengenmessvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, die Genauigkeit der Strömungsmengenerfassung zu verbessern und ermöglicht, dass ein stabiles Strömungsmengensignal erhalten wird, selbst wenn eine Strömung von Luft innerhalb einer Einlassluftleitung etwas ungleichmäßig wird, durch Stabilisieren der Luftströmung, und die es ermöglicht, dass mehr Luft nach innerhalb eines Ablenkungsdurchgangs gerichtet wird, und ebenso in der Lage ist, den Einfluss von Flüssigkeitstropfen und Staub zu unterdrücken, die in den Ablenkungsdurchgang eingeführt werden, wodurch eine hohe Messgenauigkeit der Strömungsmenge sichergestellt wird.
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Unter Berücksichtigung der obigen Aufgabe umfasst eine Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Merkmale des Patentanspruchs 1.
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Die Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, die Genauigkeit der Strömungsmengenerfassung zu verbessern und ermöglicht, dass ein stabiles Strömungsmengensignal durch Stabilisieren der Luftströmung erhalten wird, und ermöglicht, dass mehr Luft nach innerhalb des Ablenkungsdurchgangs gerichtet wird, und ebenso in der Lage ist, den Einfluss von Tropfen von Flüssigkeit und Staub zu unterdrücken, welche in den Ablenkungsdurchgang eingeführt werden, wodurch eine hohe Messgenauigkeit der Strömungsmenge sichergestellt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Frontansicht, die einen montierten Zustand einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 (nicht Teil der vorliegenden Erfindung) zeigt;
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2 ist ein Längsschnitt, der den montierten Zustand der Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
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3 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung der Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
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4 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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5 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 zeigt, die ebenfalls eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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6 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 (nicht Teil der vorliegenden Erfindung) zeigt;
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7 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 (nicht Teil der vorliegenden Erfindung) zeigt;
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8 ist eine Längsschnittansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 (nicht Teil der vorliegenden Erfindung) zeigt;
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9 ist eine Frontansicht, die einen eingebauten Zustand einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 7 (nicht Teil der vorliegenden Erfindung) zeigt; und
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10 ist eine Längsschnittansicht, die den eingebauten Zustand der Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 7 zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen von Luftströmungsmengenmessvorrichtung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsformen 2 und 3 gemäß den 4 und 5 sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Frontansicht, die einen eingebauten Zustand einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt, 2 ist eine Längsschnittansicht, die den eingebauten Zustand der Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt, und 3 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung der Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
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In 1 bis 3 umfasst eine Luftströmungsmengenmessvorrichtung 100: ein Erfassungsströmungsrohr 3; ein Schaltungsmodul 16; und einen Verbinderabschnitt 17. Die Luftströmungsmengenmessvorrichtung 100 ist als Stecksystem (plug-in system) in einer Einbauöffnung 2 eingebaut, die in einer vorbestimmten Position an einer Einlassleitung 1 (einem Luftströmungskanal) eines Verbrennungsmotors gebildet ist. Genauer gesagt ist die Luftströmungsmengenmessvorrichtung 100 luftdicht an der Einlassleitung 1 derart eingebaut, dass das Erfassungsströmungsrohr 3 nach innerhalb der Lufteinlassleitung derart hervorsteht, um senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung A der Luft zu sein. Darüber hinaus ist die Hauptströmungsrichtung A der Luft parallel zu einer zentralen Achse der Lufteinlassleitung 1.
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Ein Ablenkungsdurchgang 4, durch welchen ein Teil der innerhalb der Lufteinlassleitung 1 strömenden Luft strömen kann, ist in dem Erfassungsströmungsrohr 3 gebildet. Dieser Ablenkungsdurchgang 4 ist in einer umgekehrten U-Form aufgebaut, in welcher ein stromaufwärtsgelegener und ein stromabwärtsgelegener Ablenkungsdurchgang 5 und 6, die sich in einer radialen Richtung der Lufteinlassleitung 1 erstrecken, durch einen gekrümmten Abschnitt 7 verbunden sind. Darüber hinaus sind der stromaufwärtsgelegene und der stromabwärtsgelegene Ablenkungsdurchgang 5 und 6 nebeneinander in der Richtung der Hauptströmungsrichtung A der Luft vorgesehen, welche innerhalb der Lufteinlassleitung 1 strömt.
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Eine Einströmungsöffnung 8 des Ablenkungsdurchgangs 4 ist durch Beseitigen eines Abschnitts einer Wand des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 gebildet, die auf einer stromaufwärtsgelegenen Seite in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A der Luft positioniert ist, und durch Beseitigen von Abschnitten einer ersten und einer zweiten Seitenwand des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5, die einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A der Luft und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) des Erfassungsströmungsrohrs 3 zugewandt sind, gebildet. Andererseits ist eine Ausstoßöffnung 9 des Ablenkungsdurchgangs 4 durch Beseitigen eines Abschnitts nur eine Wand des stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6, die auf einer stromabwärtsgelegenen Seite in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A der Luft positioniert ist, gebildet.
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In einer Trennwand 10, welche den stromaufwärtsgelegenen und den stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 5 und 6 voneinander trennt, sind Wandflächen, welche dem stromaufwärtsgelegenen und dem stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 5 und 6 zugewandt sind, jeweils mit einer gekrümmten Oberfläche gebildet, die in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A der Luft gekrümmt ist. Genauer gesagt ist die Wandfläche auf der stromabwärtsgelegenen Seite des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 an der Einströmungsöffnung 8 in der Form einer gekrümmten Fläche ausgeformt, die allmählich stromaufwärts in Bezug auf die Richtung des Hervorstehens des Erfassungsströmungsrohrs 3 (wenn man sich dem hervorstehenden Ende nähert) verlagert ist, um eine Lufteinleitfläche 11 zu bilden. Die Wandfläche auf der stromaufwärtsgelegenen Seite des stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6 an der Ausstoßöffnung 9 ist in der Form einer gekrümmten Fläche ausgeformt, die allmählich stromabwärts in Bezug auf die Richtung des Hervorstehens des Erfassungsströmungsrohrs 3 verlagert ist, um eine Luftausstoßfläche zu bilden.
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Zusätzlich ist in einer im gekrümmten Abschnitt 7 gebildeten Region ein Drosselabschnitt 13 gebildet. Somit ist der Ablenkungsdurchgang 4 derart aufgebaut, dass die Querschnittsfläche des Durchgangs sich allmählich von der Einströmungsöffnung 8 des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 zu dem gekrümmten Abschnitt 7 vermindert, in einem zentralen Abschnitt des gekrümmten Abschnitts 7 minimal ist, und sich allmählich von dem gekrümmten Abschnitt 7 zu der Ausstoßöffnung 9 des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6 vergrößert, so dass sich die Strömung nicht teilt. Darüber hinaus ist es hinsichtlich dem Ansprechverhalten und der Erfassungsgenauigkeit wünschenswert, dass ein Verhältnis zwischen der Kanallänge B in der Hauptrichtung der Strömung A der Luft und Kanallänge C des Ablenkungsdurchgangs 4 (Längenverhältnis C/B des Ablenkungsdurchgangs) in einem Bereich von 2 bis 4 liegt.
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Ein Strömungsmengenerfassungselement 14 ist in einer Membrankonstruktion durch Bilden eines Paars eines ersten und eines zweiten wärmeerzeugenden Elements, die aus einem wärmeempfindlichen Resistorfilm aufgebaut sind, beispielsweise auf einer ersten Fläche eines Siliziumsubstrats, um in der Strömungsrichtung aufgereiht zu sein, und Beseitigen eines Abschnitts des Siliziumsubstrats unter der Region, in welcher die wärmeerzeugenden Elemente gebildet sind, von einer zweiten Fläche durch Ätzen etc. aufgebaut. Dieses Strömungsmengenerfassungselement 14 ist an einem Chiphalter 15 eingebaut, der in dem gekrümmten Abschnitt 7 vorgesehen ist. Das Strömungsmengenerfassungselement 14 ist in einem allgemein zentralen Abschnitt des gekrümmten Abschnitts 7 derart vorgesehen, dass die Fläche, an welcher die wärmeerzeugenden Elemente gebildet sind (die Erfassungsfläche) 14a parallel zu der Strömungsrichtung ist oder eine Neigung von wenigen Grad gegenüber derselben besitzt.
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Das Schaltungsmodul 16 ist mit elektronischen Bauteilen ausgestattet, um eine Strömungsmengenerfassungsschaltung zu bilden, und ist in einen Wurzelabschnitt des Erfassungsströmungsrohrs 3 eingebettet. Der Verbinderabschnitt 17 ist integral an einem gegenüberliegenden Ende des Erfassungsströmungsrohrs 3 von dem Ablenkungsdurchgang gebildet. Das Strömungsmengenerfassungselement 14 und das Schaltungsmodul 16 sind elektrisch miteinander durch Verbindungsdrähte etc. verbunden, und das Schaltungsmodul 16 und Anschlüsse 17a des Verbinderabschnitts 17 sind ebenso elektrisch miteinander durch Verbindungsdrähte etc. verbunden.
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Die Luftströmungsmengenmessvorrichtung 100, die auf diese Weise aufgebaut ist, wird in die Lufteinlassleitung 1 derart eingesteckt, dass die Lufteinleitfläche 11 des Erfassungsströmungsrohrs 3 auf der zentralen Achse (Mittelachse) der Lufteinlassleitung 1 positioniert ist. Luft strömt durch die Lufteinlassleitung 1 in der Hauptströmungsrichtung A und strömt durch die Einströmungsöffnung 8 in den Ablenkungsdurchgang 4. Die Luft strömt durch den stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 5, den gekrümmten Abschnitt 7 und den stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 6, und strömt dann durch die Ausstoßöffnung 9 des Ablenkungsdurchgangs 4 in die Lufteinlassleitung 1 aus.
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Gleichzeitig wird das Paar von wärmeerzeugenden Elementen durch Hindurchführen eines elektrischen Stroms erwärmt. Dann wird eine Ausgabe, die auf den Unterschied zwischen der Wärmeübertragungsrate des ersten und des zweiten wärmeerzeugenden Elements an die Luft basiert, von dem Schaltungsmodul 16 als Strömungsmengensignal mittels des Verbinderabschnitts 17 abgerufen.
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In Ausführungsform 1 ist die Einströmungsöffnung 8 des Ablenkungsdurchgangs 4 durch Beseitigen eines Abschnitts einer Wand des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5, die auf einer stromaufwärtsgelegenen Seite in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A der Luft positioniert ist, und durch Beseitigen von Abschnitten einer ersten und einer zweiten Seitenwand des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5, die einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A der Luft und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) des Erfassungsströmungsrohrs 3 gegenüberliegen, gebildet. Da es somit an der Einströmöffnung 8 keine einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A der Luft zugewandte Seitenwände gibt, strömt nicht nur die Luftströmung parallel zu der Hauptströmungsrichtung A, sondern auch die Luftströmung, die einen Winkel in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A besitzt, sanft in den Ablenkungsdurchgang 4, was die Strömungsmenge (die Strömungsgeschwindigkeit) innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 erhöht.
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Die Wandfläche auf der stromaufwärtsgelegenen Seite des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 in der Einströmungsöffnung 8 ist in der Form einer gekrümmten Fläche ausgeformt, die allmählich stromaufwärts in Bezug auf die Richtung des Hervorstehens des Erfassungsströmungsrohrs 3 verlagert ist, um eine Lufteinleitfläche 11 zu bilden. Daher trifft die Luft auf die Lufteinleitfläche 11 und wird dann wirksam durch die Form der gekrümmten Fläche der Lufteinleitfläche 11 nach innerhalb des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 gerichtet, was die Strömungsmenge (die Strömungsgeschwindigkeit) innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 erhöht.
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Daher wird, selbst wenn Fremdkörper wie Flüssigkeitstropfen, Staub, etc. an den Wandflächen des Ablenkungsdurchgangs 4 oder der Erfassungsfläche 14a des Strömungsmengenerfassungselements 14 anhaften, angehaftete Fremdkörper durch die durch den Ablenkungsdurchgang 4 strömende Luft weiter in Richtung stromabwärts geblasen. Daher werden Veränderungen des Wärmeübertragungskoeffizienten, die aus Fremdkörpern wie Flüssigkeitstropfen, Staub, etc., welche an der Erfassungsfläche 14a des Strömungsmengenerfassungselements 14 anhaften, resultieren, und Störungen der Luftströmung, welche aus an den Wandflächen des Ablenkungsdurchgangs 4 anhaftenden Fremdkörpern resultieren, unterdrückt, was das Auftreten von Ausgabevariationen weniger wahrscheinlich macht, wodurch die Zuverlässigkeit der Strömungsmengenerfassung verbessert wird.
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Darüber hinaus, da die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 erhöht wird, wird die Genauigkeit der Strömungsmengenerfassung gesteigert.
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Da es an der Einströmungsöffnung 8 keine Seitenwände, die einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A zugewandt sind, gibt es keine Verzögerung, die daraus resultiert, dass die Luftströmung auf die Seitenwände trifft. Daher ist der Zustand der in den Ablenkungsdurchgang 4 strömenden Luft stabil, was eine stabile Signalausgabe der Strömungsmenge sicherstellt. Selbst wenn Fremdkörper wie Flüssigkeitstropfen, Staub, etc. an der Lufteinleitfläche 11 anhaften, ist es wahrscheinlicher, dass die Fremdkörper durch die entlang der Seitenabschnitte des Erfassungsströmungsrohrs 3 strömende Luftströmung weiter nach stromabwärts geblasen werden.
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Ein Drosselabschnitt 13 ist einer Region des gekrümmten Abschnitts 7 vorgesehen, wobei der Ablenkungsdurchgang 4 derart aufgebaut ist, dass die Querschnittsfläche des Durchgangs allmählich von der Einströmungsöffnung 8 des stromaufwärtsgelegen Ablenkungsdurchgangs 5 zu dem gekrümmten Abschnitt 7 abnimmt, in einem zentralen Abschnitt des gekrümmten Abschnitts 7 minimal ist, und von dem gekrümmten Abschnitt 7 zu der Ausstoßöffnung 9 des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6 allmählich zunimmt, so dass sich die Luftströmung nicht teilt. Hierdurch wird die Strömungsgeschwindigkeit an dem Erfassungsflächenabschnitt des Strömungsmengenerfassungselements 14 erhöht und die Strömung wird stabilisiert. Daher kann die Messgenauigkeit der Strömungsmenge selbst im Bereich geringer Strömungsmengen verbessert werden.
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Da die Ausstoßöffnung 9 des Ablenkungsdurchgangs 4 Wandflächen besitzt, die einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A zugewandt sind, wird Luft, die durch den stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 6 geströmt ist, geglättet, wenn es durch die Ausstoßöffnung 9 passiert und sich mit der Hauptströmung vereint. Daher wird ein Zusammenflussverlust an der Ausstoßöffnung 9 vermindert, während die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 aufrechterhalten wird.
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Die Wandfläche auf der stromaufwärtsgelegenen Seite des stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6 ist in der Ausstoßöffnung 9 in der Form einer gekrümmten Fläche ausgeformt, die allmählich stromabwärts in Bezug auf die Richtung des Hervorstehens des Erfassungsströmungsrohrs 3 verlagert ist, um eine Luftausstoßfläche 12 zu bilden. Somit, da Luft, welche durch den stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 6 geströmt ist, in der Hauptströmungsrichtung A durch die Luftausstoßfläche 12 abgelenkt wird, bevor sie in die Lufteinlassleitung 1 ausgestoßen wird, werden Zusammenströmverluste an der Ausstoßöffnung 9 vermindert.
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Das Erfassungsströmungsrohr 3 ist derart eingebaut, um in die Lufteinlassleitung 1 derart hervorzustehen, dass die Lufteinleitfläche 11 des Erfassungsströmungsrohrs 3 auf der Mittelachse der Lufteinlassleitung 1 positioniert ist. In der Umgebung der Mittelachse der Lufteinlassleitung 1 ist die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung (Verteilung des statischen Drucks) stabil und die Strömungsgeschwindigkeit ist hoch. Daher wird, selbst wenn die Geschwindigkeitsverteilung der Hauptströmung der Luft, welche durch die Lufteinlassleitung 1 strömt, in einem gewissen Ausmaß variiert, wird die Verteilung des statischen Drucks an dem Strömungseinlass 8 nicht signifikant variieren. Daher wird, selbst wenn die Geschwindigkeitsverteilung der Hauptströmung der Luft, welche durch die Lufteinlassleitung 1 strömt, in einem bestimmten Ausmaß variiert, die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Ablenkungsdurchgang 4 strömenden Luft nicht variieren, wodurch ein genaues Strömungsmengensignal bereitgestellt wird.
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Ausführungsform 2
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4 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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In 4 ist eine Wandfläche einer Trennwand 10A, die einem stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 5 zugewandt ist, in anderen Worten eine Lufteinleitfläche 11A, in Form einer konkaven Fläche ausgeformt, die allmählich stromaufwärts von einem zentralen Abschnitt zu einer ersten und einer zweiten Seite in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) eines Erfassungsströmungsrohrs 3A verlagert ist.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform in ähnlicher Weise wie die obige Ausführungsform 1 aufgebaut.
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In Ausführungsform 2 trifft Luft, welche durch die Lufteinlassleitung 1 in der Hauptströmungsrichtung A strömt, auf die Lufteinleitfläche 11A. Die Luft, die auf die Lufteinleitfläche 11A trifft, wird in ähnlicher Weise zu der obigen Ausführungsform 1 nach innerhalb des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 durch die gekrümmte Flächenform gerichtet, die allmählich stromaufwärts in Bezug auf die Axialrichtung des Erfassungsströmungsrohrs 3A verlagert ist. Hierdurch wird, da die Strömungsrichtung von Luft, welche auf die Lufteinleitfläche 11A trifft und nach innerhalb des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs gerichtet wird, zu einer Mittelachse des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 durch die konkave Flächenform gerichtet wird, welche allmählich stromaufwärts von einem zentralen Abschnitt zu einer ersten und einer zweiten Seite in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A und der Axialrichtung des Erfassungsströmungsrohrs verlagert ist, die Strömungsgeschwindigkeit in einem zentralen Abschnitt des Ablenkungsdurchgangs 4 erhöht.
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Dementsprechend werden Störungen der Luftströmung an der Einströmungsöffnung 8 des Ablenkungsdurchgangs 4 vermindert, was die Luftströmung in der Region stabilisiert, in welcher das Strömungsmengenerfassungselement 14 vorgesehen ist, wodurch Ausgabestörungen in der Luftströmungsmengenmessvorrichtung vermindert werden.
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Ausführungsform 3
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5 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 zeigt, die ebenfalls gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist.
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In 5 ist eine Lufteinleitfläche 11B, in ähnlicher Weise wie die Lufteinleitfläche 11A in der obigen Ausführungsform 2, in der Form einer konkaven Fläche ausgeformt, die allmählich stromaufwärts von einem zentralen Abschnitt zu einer ersten und einer zweiten Seite in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) eines Erfassungsströmungsrohrs 3B verlagert ist. Ein Vertiefungsabschnitt 20 ist in einem Spitzenabschnitt einer Trennwand 10B ausgeformt, und eine Durchdringungsöffnung 21 ist durch die Trennwand 10B hindurch derart vorgesehen, um eine Verbindung zwischen der Einströmungsöffnung 8 und dem Vertiefungsabschnitt 20 in einer Position eines zentralen Abschnitts der Lufteinleitfläche 11B herzustellen.
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Darüber hinaus ist der Rest der Ausführungsform in ähnlicher Weise wie die obige Ausführungsform 2 aufgebaut.
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Wenn in Ausführungsform 3 Fremdkörper wie Flüssigkeitstropfen, Staub, etc., die in der Luft enthalten sind, an der Lufteinleitfläche 11B anhaften, werden die Fremdkörper zu dem zentralen Abschnitt durch die konkave Flächenform der Lufteinleitfläche 11B bewegt, strömen durch die Durchdringungsöffnung 21 in den Vertiefungsabschnitt 20 und werden durch die hinter die Spitze des Erfassungsströmungsrohrs 3B strömende Luft weggeblasen.
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Da die Luft hinter die Spitze des Erfassungsströmungsrohrs 3B strömt, werden innerhalb des Vertiefungsabschnitts 20 Strudel erzeugt, was den Druck innerhalb des Vertiefungsabschnitts 20 vermindert. Daher wird ein Druckunterschied zwischen der Einströmungsöffnung 8 und dem Inneren des Vertiefungsabschnitts 20 erzeugt, was die Strömung von Fremdkörpern, die an der Lufteinleitfläche 11B angehaftet sind, durch die Durchdringungsöffnung 21 des Vertiefungsabschnitts 20 fördert.
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Dementsprechend werden Fremdkörper, die an der Lufteinleitfläche 11B angehaftet sind, mit größerer Wahrscheinlichkeit durch die Luft, welche durch die Lufteinlassleitung 1 strömt mittels der Durchdringungsöffnung 21 weggeblasen, was das Eindringen der in der Luft enthaltenen Fremdkörper in den Ablenkungsdurchgang 4 unterdrückt.
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Somit kann gemäß Ausführungsform 3, zusätzlich zu den Wirkungen der obigen Ausführungsform 2, der Einfluss von Fremdkörpern wie Flüssigkeitstropfen oder Staub, etc., welche in der Luft enthalten sind, vermindert werden.
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Ausführungsform 4
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6 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 zeigt.
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In 6 ist eine Wandfläche einer Trennwand 10C, die einem stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 5 zugewandt ist, in anderen Worten eine Lufteinleitfläche 110, in der Form einer konvexen Fläche ausgeformt, die allmählich stromabwärts von einem zentralen Abschnitt zu einer ersten und einer zweiten Seite in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) eines Erfassungsströmungsrohrs 3C verlagert ist.
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Darüber hinaus ist der Rest der Ausführungsform in ähnlicher Weise wie bei der obigen Ausführungsform 1 aufgebaut. In Ausführungsform 4 trifft Luft, die durch die Lufteinlassleitung 1 in der Hauptströmungsrichtung A strömt, auf die Lufteinleitfläche 110. Die auf die Lufteinleitfläche 110 treffende Luft wird, in ähnlicher Weise zu der obigen Ausführungsform 1, nach innerhalb des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 durch die gekrümmte Flächenform gerichtet, die allmählich stromaufwärts in Bezug auf die Axialrichtung des Erfassungsströmungsrohrs 3C verlagert ist. Hierdurch werden, wenn Fremdkörper wie Flüssigkeitstropfen oder Staub, etc., die in der Luft enthalten sind, an der Lufteinleitfläche 11C anhaften, die an der Lufteinleitfläche 11C anhaftenden Fremdkörper zu dem ersten und dem zweiten Seitenabschnitt der Lufteinleitfläche 110 durch die konvexe Flächenform bewegt, die allmählich stromabwärts zu der ersten und der zweiten Seite von dem zentralen Abschnitt in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A und der Axialrichtung des Erfassungsströmungsrohrs 3C verlagert ist, vereint sich mit der hinter die Seitenabschnitte des Erfassungsströmungsrohrs 3C strömenden Luft und wird weggeblasen.
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Dementsprechend ist es wahrscheinlicher, dass Fremdkörper wie Flüssigkeitstropfen oder Staub, etc., die an der Wandfläche angehaftet sind, durch die hinter die Seitenabschnitte des Erfassungsströmungsrohrs 3C strömende Luft weggeblasen werden, was das Eintreten der in der Luft enthaltenen Fremdkörper in den Ablenkungsdurchgang 4 unterdrückt.
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Daher kann gemäß Ausführungsform 4 zusätzlich zu den Wirkungen der obigen Ausführungsform 1 der Einfluss von Fremdkörpern wie Flüssigkeitstropfen oder Staub, etc., die in der Luft enthalten sind, vermindert werden. Ausführungsform 5
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7 ist eine Perspektivansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 zeigt.
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In 7 ist eine Wandfläche einer dem stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 5 zugewandten Trennwand 10D, in anderen Worten eine Lufteinleitfläche 11D, in ähnlicher Weise zu der Lufteinleitfläche 11C in Ausführungsform 4 in einer konvexen Flächenform ausgeformt, die allmählich stromabwärts von einem zentralen Abschnitt zu einer ersten und einer zweiten Seite in Bezug auf eine Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) eines Erfassungsströmungsrohrs 3D verlagert ist. Eine Mehrzahl konkaver Ausstoßspuren 22 ist in der Lufteinleitfläche 11D derart gebildet, um sich von einen zentralen Abschnitt zu einem ersten und einem zweiten seitlichen Rand zu erstrecken.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform in ähnlicher Weise zu der obigen Ausführungsform 4 aufgebaut.
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Wenn in Ausführungsform 5 Fremdkörper wie in der Luft enthaltene Flüssigkeitstropfen oder Staub, etc. an der Lufteinleitfläche 11D anhaften, bewegen sich die Fremdkörper entlang der Lufteinleitfläche 11D und werden in den Ausstoßspuren 22 aufgefangen, werden entlang der Ausstoßspuren 22 zu dem ersten und dem zweiten seitlichen Abschnitt der Lufteinleitfläche 11D bewegt, vereinen sich mit hinter die seitlichen Abschnitte des Erfassungsströmungsrohrs 3D strömende Luft und werden weggeblasen.
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Somit kann gemäß Ausführungsform 5, da Fremdkörper, die an der Lufteinleitfläche 11D angehaftet sind, in den Ausstoßspuren 22 aufgefangen und wirksam weggeblasen werden, der Einfluss von in der Luft enthaltenen Fremdkörpern vermindert werden.
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Darüber hinaus sind in der obigen Ausführungsform 5 die Ausstoßspuren 22 in einer konkaven Form ausgeformt, jedoch sind die Ausstoßspuren 22 nicht auf eine konkave begrenzt und können ebenso beispielsweise in einer konvexen Form ausgeformt sein.
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Ausführungsform 6
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8 ist eine Längsschnittansicht, die eine Umgebung einer Einströmungsöffnung einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 zeigt.
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In 8 ist eine Einströmungsöffnung 8A eines Ablenkungsdurchgangs 4 durch Beseitigen eines Abschnitts einer Wand eines stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5, der auf einer stromaufwärtsgelegenen Seite in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A der Luft positioniert ist, und durch Beseitigen annähernd der gesamten ersten und zweiten Seitenwand des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs, die einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A der Luft und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) eines Erfassungsströmungsrohrs 3E zugewandt sind, gebildet. In ähnliche Weise ist eine Ausstoßöffnung 9A des Ablenkungsdurchgangs 4 durch Beseitigen eines Abschnitts einer Wand eines stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6, der auf einer stromabwärtsgelegenen Seite in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A der Luft positioniert ist, und durch Beseitigen annähernd der gesamten ersten und zweiten Seitenwand des stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6, die einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A der Luft und der Axialrichtung (der Richtung des Hervorstehens) eines Erfassungsströmungsrohrs 3E zugewandt sind, gebildet. In anderen Worten sind die erste und die zweite Seitenwand des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 und des stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6 derart beseitigt, dass eine Öffnungsfläche 8a der Einströmungsöffnung 8A und eine Öffnungsfläche 9a der Ausströmungsöffnung 9A des Ablenkungsdurchgangs 4 geneigte Flächen in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A bilden.
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Das Erfassungsströmungsrohr 3E ist derart aufgebaut, um symmetrisch zu einer Ebene zu sein, die senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A ist und durch die Mittelachse X des Erfassungsströmungsrohrs 3E verläuft. Genauer gesagt sind der Ablenkungsdurchgang 4, die Einströmungsöffnung 8A, die Ausstoßöffnung 9A, die Lufteinleitfläche 11 und die Luftausstoßfläche 12 derart aufgebaut, um symmetrisch in Bezug zu der Ebene zu sein, die senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A ist und durch die Mittelachse X des Erfassungsströmungsrohrs 3E verläuft.
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Darüber hinaus ist der Rest der Ausführungsform in ähnlicher Weise zu der obigen Ausführungsform 1 aufgebaut.
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In der derart aufgebauten Luftströmungsmengenmessvorrichtung 101, da die Einströmungsöffnung 8A keine einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A und der Axialrichtung des Erfassungsströmungsrohrs 3E zugewandten Seitenwände besitzt, in ähnlicher Weise zu der obigen Ausführungsform 1, strömt nicht nur der Luftstrom parallel zu der Hauptströmungsrichtung A, sondern auch der Luftstrom, der einen Winkel in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A besitzt, sanft in den Ablenkungsdurchgang 4, was die Strömungsmenge (die Strömungsgeschwindigkeit) innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 erhöht.
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Die Wandfläche auf der stromabwärtsgelegenen Seite des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 in der Einströmungsöffnung 8A ist in der Form einer gekrümmten Fläche ausgeformt, die allmählich stromabwärts in Bezug auf die Richtung des Hervorstehens des Erfassungsströmungsrohrs 3 verlagert ist, um eine Lufteinleitfläche zu bilden. Daher trifft die Luft auf die Lufteinleitfläche 11 und wird dann nach innerhalb des stromaufwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 5 wirksam durch die gekrümmte Flächenform der Lufteinleitfläche 11 gerichtet, was die Strömungsmenge (die Strömungsgeschwindigkeit) innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 erhöht.
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Da an der Einströmungsöffnung 8A keine einander in einer Richtung senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A zugewandten Seitenwände vorhanden sind, gibt es keine Verzögerung, die aus einem Auftreffend der Luftströmung auf die Seitenwände resultiert.
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Dementsprechend können ähnliche Wirkungen wie bei der obigen Ausführungsform 1 auch bei der Ausführungsform 6 erzielt werden.
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In Ausführungsform 6 sind der Ablenkungsdurchgang 4, die Einströmungsöffnung 8A, die Ausstoßöffnung 9A, die Lufteinleitfläche 11 und die Luftausstoßfläche 12 derart aufgebaut, um zu einer Ebene symmetrisch zu sein, die senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung A ist und durch die Mittelachse X des Erfassungsströmungsrohrs 3E verläuft. Selbst wenn Luft durch die Lufteinlassleitung 1 in einer umgekehrten Richtung zu der Hauptströmungsrichtung A strömt, da Luft mit einem Winkel in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A sanft durch die Ausstoßöffnung 9A in den stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgang 6 strömt, und auf die Luftausstoßfläche 12 auftreffende Luft innerhalb des stromabwärtsgelegenen Ablenkungsdurchgangs 6 wirksam durch die gekrümmte Flächenform der Luftausstoßfläche 12 gerichtet wird, und es zusätzlich keine Verzögerung gibt, die aus einem Auftreffen von Luft auf Seitenwände resultiert, kann die Strömungsmenge der Luft mit hoher Genauigkeit erfasst werden. Dementsprechend kann diese Luftströmungsmengenmessvorrichtung 101 stabile Ausgabeeigenschaften für eine bidirektionale Strömung innerhalb der Lufteinlassleitung 1 bereitstellen.
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Die Öffnungsfläche 8a der Einströmungsöffnung 8A und die Öffnungsfläche 9a der Ausströmungsöffnung 9A bilden geneigte Flächen in Bezug auf die Hauptströmungsrichtung A. Daher kann die in den Ablenkungsdurchgang 4 strömende Luftströmungsmenge durch Einstellen des Neigungswinkels der Öffnungsfläche 8a und der Öffnungsfläche 9a geeignet verändert werden, um die Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 einzustellen.
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Ausführungsform 7
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9 ist eine Frontansicht, die einen eingebauten Zustand einer Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 7 zeigt, und 10 ist eine Längsschnittansicht, die den eingebauten Zustand der Luftströmungsmengenmessvorrichtung gemäß Ausführungsform 7 zeigt.
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In 9 und 10 ist ein Strömungsmengenerfassungselement 14 in einer zentralen Position eines gekrümmten Abschnitts 7 eines Ablenkungsdurchgangs 4 derart vorgesehen, dass die Erfassungsfläche davon in einer gemeinsamen Ebene mit einer Wandfläche des gekrümmten Abschnitts 7 positioniert ist. Ein Schaltungsgehäuse 23 ist integral an einem gegenüberliegenden Ende eines Erfassungsströmungsrohrs 3F von einem Ablenkungsdurchgang gebildet, wobei ein Schaltungsmodul 16 innerhalb des Schaltungsgehäuses 23 vorgesehen ist. Zusätzlich ist ein Verbinderabschnitt 17 integral mit dem Schaltungsgehäuse 23 ausgeformt.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform in ähnlicher Weise zu der obigen Ausführungsform 6 aufgebaut.
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In der derart aufgebauten Luftströmungsmengenmessvorrichtung 102, da das Strömungsmengenerfassungselement 14 derart vorgesehen ist, das die Erfassungsfläche davon in einer gemeinsamen Ebene mit einer Wandfläche des gekrümmten Abschnitts 7 positioniert ist, kann der Belüftungswiderstand innerhalb des Ablenkungsdurchgangs 4 im Vergleich zu der obigen Ausführungsform 6 vermindert werden, in welcher das Strömungsmengenerfassungselement 14 in einem zentralen Abschnitt des Kanals des gekrümmten Abschnitts 7 vorgesehen ist, wodurch ermöglicht wird, dass die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Ablenkungsdurchgang 4 strömenden Luft erhöht wird.
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Darüber hinaus wird in jeder der obigen Ausführungsformen eine Ausgabe basierend auf dem Unterschied zwischen der Wärmeübertragungsrate von einem Paar von wärmeerzeugenden Elementen an die Luft als Strömungsmengensignal abgerufen werden, jedoch kann ebenso ein Paar thermosensitiver Resistoren stromaufwärts und stromabwärts von einem wärmeerzeugenden Element vorgesehen sein, wobei das wärmeerzeugende Element auf eine konstante Temperatur erwärmt wird, und die Ausgabe wird basierend auf den Temperaturunterschied zwischen dem Paar thermosensitiver Resistoren als Strömungsmengensignal abgerufen.
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In der obigen Ausführungsformen ist die Lufteinleitfläche derart erläutert, dass sie auf der Mittelachse der Lufteinlassleitung 1 positioniert ist, wo die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung am stabilsten ist, jedoch ist es selbstverständlich, dass die Wirkungen infolge der Konstruktion der Einströmungsöffnung und der Lufteinleitfläche ebenso erhalten werden können, falls die Lufteinleitfläche nicht auf der Mittelachse der Lufteinlassleitung 1 positioniert ist.
