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Die Erfindung bezieht sich auf einen Luftdurchflussmesser, der einen Bypasskanal in einem Luftkanal und einem Fühlerabschnitt hat, der in dem Bypasskanal gelegen ist, um eine Luftdurchflussmenge zu erfassen.
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Als bekannter Stand der Technik offenbart z.B. die Druckschrift
JP 2002-357465 A A einen Luftdurchflussmesser.
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Der Luftdurchflussmesser dient zum Messen einer Einlassluftmenge von z.B. einem Verbrennungsmotor. Wie in 8 gezeigt ist, hat der Luftdurchflussmesser einen Bypasskanal 100, um einen Teil der Einlassluft einzuführen, und einen Fühlerabschnitt 110, der in dem Bypasskanal 100 angeordnet ist, um eine Luftdurchflussmenge zu messen.
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Der Bypasskanal 100 hat einen Beschränkungsabschnitt 120, der einen dreidimensionalen Aufbau hat, um eine Querschnittsfläche des Kanals in eine Luftdurchflussrichtung zu verringern. Durch Vorsehen des Beschränkungsabschnitts 120 ist eine Turbulenz der Luft, die in den Bypasskanal 100 eingeführt wird, begrenzt, so dass es möglich wird, einen stabilen Ausgang zu erhalten.
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Durch Vorsehen des Beschränkungsabschnitts 120 in dem Bypasskanal 100 ist jedoch der Druckverlust in einem kleinen Luftdurchflusszustand erheblich beeinflusst, wenn die Einlassluftmenge klein ist. Die Querschnittsfläche steigt von einem engsten Abschnitt, der die kleinste Querschnittsfläche in dem Beschränkungsabschnitt 120 an einer stromabwärts liegenden Seite hat, was eine Trennung in dem Luftdurchfluss (einen Wirbel) generiert, der von einem Mittelabschnitt zu einer Innenwand in den Kanal fließt. Somit ist in dem kleinen Luftdurchflusszustand eine Luftdurchflussgeschwindigkeit verringert und schwankend, um ein Problem in der Störung einer Messgenauigkeit zu verursachen.
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Gegen dieses Problem ist es möglich, wie in 9 gezeigt ist, einen Einfluss des Druckverlusts durch Formen des Beschränkungsabschnitts 120 auf eine derartige Weise zu verringern, indem seine stromabwärts liegende Seite abgeschnitten wird, und zwar so dass der Beschränkungsabschnitt 120 an dem engsten Punkt endet.
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Durch Formen des Beschränkungsabschnitts 120, wie in 9 gezeigt ist, steigt jedoch die Querschnittsfläche an den abschließenden Enden des Beschränkungsabschnitts 120 stark, um die Trennung des Luftdurchflusses (ein Wirbel) und die Turbulenz der Luft mehr als in einem Aufbau zu generieren, der in 8 gezeigt ist. Somit kann er die Messgenauigkeit durch den Fühlerabschnitt 110, der in dem Beschränkungsabschnitt 120 angeordnet ist, ziemlich stören. Ferner ist in einem Fall, in dem die in den Bypasskanal 100 eingeführte Luft aufwärts fließt, wie in der Figur gezeigt ist, eine stromabwärts liegende Endstirnfläche des Beschränkungsabschnitts 120 (ein flacher Abschnitt 130) aufwärts angeordnet, was ein Problem verursacht, dass sich Staub an dem flachen Abschnitt 130 ablagert.
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Die Erfindung ist angesichts der vorstehend beschriebenen Probleme erfolgt und hat die Aufgabe, einen Luftdurchflussmesser zu schaffen, der einen Druckverlust durch Anordnen eines Beschränkungsabschnitts in dem Bypasskanal verringern und eine Trennung eines Luftdurchflusses und/oder einer Turbulenz der Luft in einer Nähe eines Fühlerabschnitts beschränken kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Luftdurchflussmesser nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung ist ein Luftdurchflussmesser, der einen Bypasskanal, der in einem Luftkanal angeordnet ist, und einen Fühlerabschnitt hat, der in dem Bypasskanal angeordnet ist, um eine Luftdurchflussmenge zu erfassen. Der Bypasskanal ist mit einem Beschränkungsabschnitt versehen, der eine Kanalbreite des Bypasskanals in eine Luftdurchflussrichtung in dem Bypasskanal fortschreitend verringert. Der Beschränkungsabschnitt hat einen ersten Beschränkungsabschnitt und den zweiten Beschränkungsabschnitt, der an einer unmittelbar stromabwärts liegenden Seite eines engsten Abschnitts des ersten Beschränkungsabschnitts angeordnet ist. Der erste Beschränkungsabschnitt verringert fortschreitend die Kanalbreite in der Luftdurchflussrichtung. Der zweite Beschränkungsabschnitt erhöht auf eine gestufte Weise die Kanalbreite auf mehr als die Kanalbreite an dem engsten Abschnitt. Das heißt, dass der zweite Beschränkungsabschnitt über eine vorgegebene Länge in der Bypassdurchflussrichtung die Kanalbreite auf eine konstante Breite begrenzt. Der Fühlerabschnitt ist in einer Begrenzung gelegen, in der der Beschränkungsabschnitt angeordnet ist.
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Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden ebenso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile aus einem Studium der nachstehenden detaillierten Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und der Zeichnungen gewürdigt, die alle einen Teil dieser Anmeldung ausbilden. In den Zeichnungen:
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1 ist eine Querschnittsansicht eines Luftdurchflussmessers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2A ist eine Querschnittsansicht eines Einlasskanals in die Richtung seiner Breite, in dem ein Beschränkungsabschnitt gezeigt ist;
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2B ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals entlang der Linie IIB-IIB in 2A;
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3 ist eine Querschnittsansicht, die einen Luftdurchflussmesser zeigt, der in einer Einlassleitung eingebaut ist;
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4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der eine Form eines Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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5A ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der eine Form eines zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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5B ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der eine weitere Form des zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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5C ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der eine andere Form des zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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5D ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der noch eine andere Form des zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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6A ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der eine weitere Form eines zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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6B ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der noch eine weitere Form des zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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6C ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der noch eine andere Form des zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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6D ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals, in der noch eine andere Form des zweiten Beschränkungsabschnitts gezeigt ist;
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7A ist eine Querschnittsansicht eines Einlasskanals entlang seiner Breitenrichtung, in der ein anderes Beispiel des Beschränkungsabschnitts gezeigt ist, das nicht unter den Bereich der Erfindung fällt;
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7B ist eine Querschnittsansicht des Einlasskanals entlang der Linie VIIB-VIIB in 7A;
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8 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Bypasskanals, die eine Form eines Beschränkungsabschnitts zeigt; und
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9 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen Bypasskanals, die eine Form eines Beschränkungsabschnitts zeigt.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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1 stellt eine Querschnittsansicht eines Luftdurchflussmessers 1 dar.
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Ein Luftdurchflussmesser 1, der in einem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, wird als ein Luftdurchflussmesser 1 zum Erfassen der Einlassluftmenge eines Verbrennungsmotors verwendet. Wie in 1 gezeigt ist, ist der Luftdurchflussmesser 1 in einer Einlassleitung 2 angeordnet, die einen Luftkanal der vorliegenden Erfindung ausbildet, wie in 3 gezeigt ist. Der Luftdurchflussmesser 1 besteht aus einem Messkörper 3, einem Fühlerabschnitt 4, einem Schaltkreismodul 5 usw.
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Der Messkörper 3 ist in die Einlassleitung 2 durch ein Montageloch 2a eingeführt, das in der Einlassleitung 2 ausgebildet ist, um in Luft exponiert zu sein, die in der Einlassleitung 2 fließt.
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Der Messkörper 3 ist in einer flächenförmigen Gestalt vorgesehen, dessen Abmessung in eine Richtung der Dicke kleiner als die in eine Richtung der Breite ist, wie in 1 gezeigt ist, und ist angeordnet, so dass die Richtung der Breite entlang einer Luftdurchflussrichtung in der Einlassleitung 2 verläuft (siehe 3). In der nachstehenden Beschreibung ist die Luft, die in der Einlassleitung 2 fließt, als eine Hauptdurchflussluft bezeichnet und der Luftdurchfluss der Hauptdurchflussluft ist als ein Hauptluftdurchfluss bezeichnet.
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In dem Messkörper 3 ist, wie in 3 gezeigt ist, ein Bypasskanal 6 ausgebildet, in dem ein Teil der Hauptdurchflussluft als eine Messluft fließt. Der Bypasskanal 6 ist in einer U-förmigen Gestalt (eine umgekehrte U-Form in 1) ausgebildet und hat einen Kehrtwendungsabschnitt, in dem eine Luftdurchflussrichtung der Messluft um 180° gedreht wird. Der Bypasskanal 6 ist ausgebildet, so dass ein Kanal an einer stromaufwärts liegenden Seite des Kehrtwendungsabschnitts (als ein Einlasskanal 6a bezeichnet) und ein Kanal an einer stromabwärts liegenden Seite des Kehrtwendungsabschnitts (als ein Auslasskanal 6b bezeichnet) entlang einer radialen Richtung der Einlassleitung 2 angeordnet sind.
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Ferner hat der Messkörper 3 einen Beschränkungsabschnitt 8 an beiden Seiten in die Richtung der Dicke an einer inneren Fläche, die den Einlasskanal 6a ausbildet, um eine Breite des Einlasskanals 6a zu senken (eine Breite in der Richtung der Dicke).
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Wie in 2B gezeigt ist, ist der Beschränkungsabschnitt 8 mit einem ersten Beschränkungsabschnitt 8a und einem zweiten Beschränkungsabschnitt 8b versehen. Der erste Beschränkungsabschnitt 8a verringert eine Kanalbreite des Einlasskanals 6a in eine Luftdurchflussrichtung der Messluft, die in den Einlasskanal 6a fließt (in eine Richtung, die durch einen Pfeil gezeigt ist), fortschreitend verringert. Der zweite Beschränkungsabschnitt 8b erhöht die Kanalbreite auf eine gestufte Weise an einer unmittelbar stromabwärts liegenden Seite des engsten Abschnitts B, in dem die Kanalbreite des ersten Beschränkungsabschnitts 8a minimal ist und die Kanalbreite auf eine vorgegebenes Maß entlang einer vorgegebenen Länge in die Luftdurchflussrichtung beschränkt ist.
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Wie in 2B gezeigt ist, erhöht der erste Beschränkungsabschnitt 8a fortschreitend seine Höhe von der inneren Fläche des Messkörpers 3 und endet an dem engsten Abschnitt B. Der zweite Beschränkungsabschnitt 8b ist auf eine derartige Weise zu dem ersten Beschränkungsabschnitt 8a fortgesetzt angeordnet, so dass der Stufenabschnitt 8c dazwischen angeordnet ist und dass er eine konstante Höhe von der inneren Fläche des Messkörpers 3 entlang der Luftdurchflussrichtung hat.
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Der Stufenabschnitt 8c, der zwischen dem ersten Beschränkungsabschnitt 8a und dem zweiten Beschränkungsabschnitt 8b angeordnet ist, hat eine geneigte innere Fläche, so dass die Kanalbreite von dem engsten Punkt B des ersten Beschränkungskanals 8a zu dem zweiten Beschränkungsabschnitt 8b fortschreitend erhöht ist. Ein stromabwärts liegender Endabschnitt 8d des zweiten Beschränkungsabschnitt 8b ist auf einer schrägen Fläche ausgebildet, die zu der inneren Fläche des Einlasskanals 6a geneigt ist.
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Wie in 2A gezeigt ist, erstrecken sich der erste Beschränkungsabschnitt 8a und der zweite Beschränkungsabschnitt 8b über die gesamte Richtung der Breite (seitliche Richtung in der Figur) des Einlasskanals 6a.
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Der Messkörper 3 hat einen Bypasseinlass 9 zum Fließen der Messluft in den Bypasskanal 6 und einen Bypassauslass zum Fließen der Messluft aus dem Bypasskanal 6.
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Wie in 1 gezeigt ist, hat der Bypasseinlass 1 eine große Öffnung, die sich von der vorderen Fläche des Messkörpers 3 erstreckt, die den Hauptluftdurchfluss zu einer Bodenfläche des Messkörpers 3 leitet. Somit tritt die Messluft in den Bypasseinlass 9 ein, wird annähernd um einen rechten Winkel gedreht und fließt in den Einlasskanal 6a, wie durch einen Pfeil in der Figur gezeigt ist.
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Die Bypassauslässe 10, 11 sind ein Hauptauslass 10, der an einem am meisten stromaufwärts liegenden Ende des Bypasskanals 6 öffnet, und ein Nebenauslass 11, der zwischen dem Kehrtwendungsabschnitt des Bypasskanals 6 und dem Hauptauslass 10 angeordnet ist.
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Der Fühlerabschnitt 4 hat eine Heizvorrichtung 4a zum Messen der Luftdurchflussmenge und eine Temperaturfühlervorrichtung 4b zum Messen der Temperatur, die jeweils über einen Anschluss 12 mit einer Leiterplatte (nicht gezeigt), die in dem Steuerkreismodul 5 beinhaltet ist, verbunden sind.
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Der Fühlerabschnitt 4 ist an einer stromaufwärts liegenden Seite des Kehrtwendungsabschnitts des Bypasskanals 6, und zwar in dem Einlasskanal 6a, angeordnet. Insbesondere ist, wie in 2A gezeigt ist, der Fühlerabschnitt 4 an einer Position angeordnet, in der die Kanalbreite durch den Beschränkungsabschnitt 8 in dem Einlasskanal 6 klein ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, sind die Heizvorrichtung 4a und die Temperaturfühlervorrichtung 4b jeweils an beiden Längsendabschnitten mit dem Anschluss 12 elektrisch verbunden und ihre Längsrichtung ist annähernd parallel zu der Hauptluftdurchflussrichtung in der Einlassleitung 2 angeordnet. In anderen Worten sind die Heizvorrichtung 4a und die Temperaturvorrichtung 4b angeordnet, so dass ihre Längsrichtung parallel zu den beiden Seitenflächen in die Richtung der Dicke des Messkörpers 3 ist.
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Das Steuerkreismodul 3 ist integral mit und an einem oberen Abschnitt des Messkörpers 3 angeordnet. Wie in 3 gezeigt ist, ist das Steuerkreismodul 5 außerhalb der Einlassleitung 3 gebracht. Das Steuerkreismodul 5 Steuert den elektrischen Strom, der in die Heizvorrichtung 4a fließt, um eine Differenz zwischen der Temperatur der Heizvorrichtung 4a und der Erfassungstemperatur durch die Temperaturfühlervorrichtung 4b (eine Temperatur der Einlassluft) auf einen vorgegebenen Wert zu halten. Ferner ist das Steuerkreismodul 5 über einen Kabelbaum (nicht gezeigt) mit einer ECU (elektrische Steuereinheit, nicht gezeigt) verbunden, um Ausgangsspannungssignale in Übereinstimmung mit dem Strom, der in der Heizvorrichtung 4a fließt, zu der ECU auszugeben. Die ECU bestimmt die Einlassluftmenge basierend auf dem Spannungssignal, das durch das Steuerkreismodul 5 ausgegeben wird. Hier ist ein Anschluss 13 (siehe 1) an einem Seitenabschnitt von und integral mit dem Steuerkreismodul 5 ausgebildet, um mit dem Kabelbaum verbunden zu sein.
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Abläufe und Wirkungen des ersten Ausführungsbeispiels
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Der Luftdurchflussmesser 1, der die vorstehend beschriebene Konfiguration hat, kann die Messluft, die durch den Bypasseinlass 9 in den Einlasskanal 6a eintritt, durch Vorsehen des Einlasskanals 6a, der darin den Fühlerabschnitt 4 mit dem Beschränkungsabschnitt 8 vorgesehen hat, beschränken, verwirbelt zu werden. Insbesondere ist ein Druckverlust des Beschränkungsabschnitts 8 durch Anordnen des zweiten Beschränkungsabschnitts 8b an der stromabwärts liegenden Seite des ersten Beschränkungsabschnitts 8a und durch Erhöhen der Kanalbreite an der stromabwärts liegenden Seite des engsten Abschnitts B des ersten Beschränkungsabschnitts 8a auf eine gestufte Weise begrenzt. Somit ist, sogar wenn die Luftdurchflussmenge des in den Einlasskanal 6a eintretenden Luftdurchflusses klein ist, die Luftdurchflussgeschwindigkeit durch den Druckverlust nicht so stark verringert, um die Messgenauigkeit in einem kleinen Luftdurchflussbereich zu verbessern und einen Messbereich zu vergrößern, so dass er sich von dem kleinen Luftdurchflussbereich zu einem großen Luftdurchflussbereich erstreckt.
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Ferner ist der Luftdurchfluss beschränkt durch den zweiten Beschränkungsabschnitt 8b, der an der stromabwärts liegenden Seite des ersten Beschränkungsabschnitts 8a angeordnet ist, um die Kanalbreite auf eine vorgegebene Konstante entlang einer vorgegebenen Länge in die Luftdurchflussrichtung der Messluft zu beschränken, um die Kanalbreite nicht diskontinuierlich zu vergrößern, an einem Abschnitt nahe des Fühlerabschnitts 4 verwirbelt zu werden. Als ein Ergebnis verursacht der Luftdurchfluss, wie durch einen Pfeil in 4 gezeigt ist, eine Trennung des Luftdurchflusses (einen Wirbel), um die Luftdurchflussgeschwindigkeit zu stabilisieren und einen stabilen Ausgang zu erhalten, sogar wenn die Luftdurchflussmenge verhältnismäßig klein ist.
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Ferner haben, wie in 2B und 4 gezeigt ist, der Beschränkungsabschnitt 8, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, den Stufenabschnitt 8c, der zwischen dem ersten und dem zweiten Beschränkungsabschnitt 8a, 8b angeordnet ist, und der stromabwärts liegende Endabschnitt 8d des zweiten Beschränkungsabschnitts 8b jeweils schräge Flächen. Somit kann der Luftdurchflussmesser 1 in diesem Ausführungsbeispiel, in dem die Messluft in den Einlasskanal 6a von einem unteren Abschnitt zu einem Oberen in eine vertikale Richtung fließt, beschränken, dass sich Staub in der Messluft an den schrägen Flächen anhaftet, um die Ablagerung von Staub an den schrägen Flächen zu verringern.
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Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist, wie in 5A gezeigt ist, der zweite Beschränkungsabschnitt 8b so angeordnet, dass er sich über die gesamte Breitenrichtung des Einlasskanals 6a erstreckt. Der zweite Beschränkungsabschnitt kann jedoch so angeordnet sein, dass er sich an einem Abschnitt in die Breitenrichtung des Einlasskanals 6a erstreckt, wie in 5B bis 5D gezeigt ist. In diesen Fällen ist der zweite Beschränkungsabschnitt 8b in Übereinstimmung mit einer Länge des Bypasskanals 6, Positionen der Bypassauslässe 10, 11, einer Gestalt des Bypasskanals 6 usw. gelegen.
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Ferner kann, wenn der zweite Beschränkungsabschnitt 6b angeordnet ist, so dass er sich über die gesamte Breite des Einlasskanals 6a erstreckt, der zweite Beschränkungsabschnitt 6a in anderen Formen ausgebildet sein, wie z.B. in 6A bis 6D gezeigt ist.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel liegt, wie in 2A und 2B gezeigt ist, der Fühlerabschnitt 4 in einer Nähe des engsten Abschnitts B des ersten Beschränkungsabschnitts 8a.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Beschränkungsabschnitt 8a an beiden Seitenflächen in die Richtung der Breite des Einlasskanals 6a angeordnet. Der Beschränkungsabschnitt 8a kann jedoch an mehreren Seitenflächen oder an einer Seitenfläche des Einlasskanals 6a angeordnet sein.
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Ferner kann der Bypasskanal 6a eine Form haben, die die Luftdurchflussrichtung der Messluft nicht dreht, und zwar parallel mit der Einlassleitung 2.
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Diese Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Variationen, die nicht von dem Kern der Erfindung abweichen, liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung. Der Schutzbereich ist durch die anhängenden Ansprüche definiert.
