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Hintergrund der Erfindung
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1. Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flussraten-Messvorrichtung und betrifft beispielsweise eine Vorrichtung zum Messen der Massenflussrate von Luft in einem Verbrennungsmotor.
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2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Herkömmliche Flussraten-Messvorrichtungen umfassen einen Umgehungskanal bzw. Umgehungsdurchlass, der zwischen einer Einflussöffnung und einer Ausflussöffnung mehrere Male gebogen ist, und ein die Flussrate detektierendes Element (im Folgenden kurz Flussraten-Detektionselement genannt), an dem ein thermosensitiver Widerstand, der aus einem Material wie beispielsweise Platin etc. besteht, ist intern angeordnet, und Fremdkörper wie beispielsweise Staub etc., die in dem gemessenen Fluid enthalten sind, werden dadurch, dass der Umgehungsdurchlass mehrmals gebogen ist, abgebremst, und es wird verhindert, dass sie das die Flussraten-Detektionselement mit hoher Geschwindigkeit treffen. Die Ausflussöffnung des Umgehungsdurchlasses ist an einer Position angeordnet, die von einem Schaltkreisaufnahmeabschnitt weiter entfernt ist, als die Einflussöffnung (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
- Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 3602762 (Gazette).
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Da bei Automobil-Verbrennungsmotoren die Zyklen Ansaugen, Kompression, Explosion und Ausstoß wiederholt durchgeführt werden, und solche Motoren aus einer Mehrzahl von Zylindern aufgebaut sind, ist die Flussgeschwindigkeit der Einlassluft im Allgemeinen ein pulsierender Fluss, der in der Zeit variiert. Somit pulsiert der Hauptfluss, der in einem Hauptdurchlass des Verbrennungsmotors fließt, mit Frequenzen, die mit den Drehfrequenzen des Motors synchronisiert sind, und je niedriger die Frequenz ist, desto stärker konvex ist die radiale Flussgeschwindigkeitsverteilung, die um die Mittelachse des Hauptdurchlasses zentriert ist, und je höher die Frequenz ist, desto flacher ist die Flussgeschwindigkeitsverteilung.
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Bei herkömmlichen Flussraten-Messvorrichtungen sind die Einflussöffnung und die Ausflussöffnung des Umgehungsdurchlasses so positioniert, dass sie in radialer Richtung des Hauptdurchlasses voneinander getrennt sind. Wenn herkömmliche Flussraten-Messvorrichtungen bei Automobil-Verbrennungsmotoren verwendet werden, treten Unterschiede zwischen der Flussgeschwindigkeit in der Nähe der Einflussöffnung und der Ausflussöffnung des Umgehungs-Durchlasses aufgrund von Veränderungen in der Drehfrequenz auf, obwohl die Menge von Einlassluft gleich ist, da die radiale Flussgeschwindigkeitsverteilung im Hauptdurchlass in Abhängigkeit von der Drehfrequenz des Verbrennungsmotors variiert, selbst wenn die Flussrate der Einlassluft, die durch den Hauptdurchlass fließt, gleich ist, wodurch Unterschiede in der Flussgeschwindigkeit des Flusses, der in dem Umgehungs-Durchlass verursacht wird, auftreten, wodurch Fehler in der detektierten Flussrate in der Flussraten-Messvorrichtung erzeugt werden.
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Wenn herkömmliche Flussraten-Messvorrichtungen bei Automobil-Verbrennungsmotoren verwendet werden, ist es ferner nötig, dass zumindest die Einflussöffnung und die Ausflussöffnung in den Hauptdurchlass vorstehen, wodurch die Vorstehlänge in radialer Richtung des Hauptdurchlasses erhöht wird, wodurch der Druckverlust erhöht wird, der dadurch auftritt, dass die Flussraten-Messvorrichtung in den Hauptdurchlass gesteckt ist.
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Aus
DE 100 65 362 A1 ist eine Flussratenmessvorrichtung bekannt, die in einem Gasdurchlass verwendet werden kann. Diese Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, einen Durchlass in dem Gehäuse, wobei durch den Durchlass Gas strömen kann, ein Flussratenerfassungselement, das in dem Durchlass angeordnet ist, und zumindest eine Aufprallwand in dem Durchlass stromaufwärts des Flussratenerfassungselements, gegen die ein Teil des Gases prallt, wobei der Durchlass an dieser Aufprallwand gebogen ist, um diesen Teil des Gases umzulenken.
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DE 101 35 142 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Bestimmung zumindest eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums mit einer Hauptströmungsrichtung. Die Vorrichtung umfasst ein vom strömenden Medium umströmtes Messelement mit einem Bypasskanal, wobei der Bypasskanal zumindest eine mit der Leitung verbundene Eintrittsöffnung und eine in die Leitung mündende Austrittsöffnung und einen Messkanal mit dem Messelement aufweist. Der Bypasskanal weist hinter der Eintrittsöffnung einen Eingangsbereich auf, in dem sich das Medium vollständig in zwei Teilströme aufteilt, von denen einer in den Messkanal strömt und der andere durch eine Ausscheidungsöffnung strömt.
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In
US 6 526 822 B1 ist eine Strömungsmessvorrichtung offenbart, die eine Ansammlung von Verschmutzung auf einem Detektionselement vermeidet und zwei in entgegengesetzte Richtungen strömende Strömungen vergleichbar messen kann. Die Vorrichtung umfasst eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung sowie einen „Omega”-förmigen Röhrendurchgang einer geteilten Röhre zwischen der Einlass- und Auslassöffnung. Ferner ist ein Vorsprung jeweils zwischen Einlass und Röhrendurchgang bzw. Röhrendurchgang und Auslass vorgesehen.
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Aus
DE 197 24 659 A1 ist eine Vorrichtung zum Messen einer Gasflussrate mit einem Rohrkörper zum Führen eines zu messenden Gases und einem Gehäuse im Innenraum des Rohrkörpers, das diametral zur Mittelachse des Rohrkörpers vorsteht, bekannt. Das Gehäuse umfasst ferner einen Umgehungsdurchgang und darin einen Durchgangsbeschränkungsabschnitt, um eine Durchgangsquerschnittsfläche des Umgehungsdurchgangs zu verringern. Schließlich umfasst die Vorrichtung ein Flussratenerfassungselement, das in dem Umgehungsdurchgang stromaufwärts des Durchgangsbeschränkungsabschnitts angeordnet ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die obigen Aufgaben im verwandten Stand der Technik zu lösen, und gibt eine Flussraten-Messvorrichtung an, die eine genaue Flussratenmessung gestattet, und die es außerdem gestattet, den Druckverlust, der durch das Einstecken in einen Hauptdurchlass auftritt, zu verringern, insbesondere wenn sie zum Messen einer Einlassluft-Flussrate bei einem Automobil-Verbrennungsmotor verwendet wird, indem sie Änderungen in der Flussgeschwindigkeit in einem Messdurchlass unterdrückt, selbst wenn sich die Frequenzen des pulsierenden Flusses, die mit der Drehfrequenz des Verbrennungsmotors synchronisiert sind, unterscheiden und sich die Flussgeschwindigkeitsverteilung in dem Hauptdurchlass unterscheidet, wobei sie außerdem verhindert, dass Fremdkörper, wie beispielsweise Staub etc., die in der Einlassluft in den Verbrennungsmotor enthalten sind, ein Flussraten-Detektionselement mit hoher Geschwindigkeit treffen, und außerdem Effekte sicherstellt, die es gestatten, dass die Lebensdauer und die Nutzungsdauer verbessert werden.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Flussraten-Messvorrichtung angegeben, die Folgendes umfasst: einen Hauptkörperabschnitt, der in einen Hauptdurchlass vorsteht, wobei der Hauptkörperabschnitt einen intern angeordneten Schaltkreisaufnahmeabschnitt aufweist, einen Messdurchlass, der an dem Hauptkörperabschnitt an einem vorstehenden Ende des Schaltkreisaufnahmeabschnitts ausgebildet ist, wobei veranlasst wird, dass ein Teil des gemessenen Fluids, welches durch den Hauptdurchlass fließt, durch den Messdurchlass fließt, ein Flussraten-Detektionselement, welches in dem Messdurchlass angeordnet ist, und einen Steuerungsschaltkreis, der in dem Schaltkreisaufnahmeabschnitt aufgenommen ist, wobei der Steuerungsschaltkreis das Flussraten-Detektionselement treibt und ein Signal von diesem verarbeitet. Der Messdurchlass umfasst Folgendes: eine Einflussöffnung, die in einer Umgebung eines Endabschnitts des Hauptkörperabschnitts in Vorstehrichtung angeordnet ist und sich auf eine Fläche des Hauptkörperabschnitts öffnet, und die senkrecht zur Flussrichtung des Hauptflusses des gemessenen Fluids so angeordnet ist, dass sie bezogen auf die Flussrichtung des Hauptflusses stromaufwärts weist, eine Ausflussöffnung, die in einer Umgebung eines Endabschnitts des Hauptkörperabschnitts in Vorstehrichtung angeordnet ist und sich auf eine Fläche des Hauptkörperabschnitts öffnet, die parallel zur Flussrichtung des Hauptflusses ist, wobei sich ein erster Durchlass von der Einflussöffnung in Flussrichtung des Hauptflusses zu einem ersten Biegeabschnitt erstreckt, ein zweiter Durchlass sich von dem ersten Biegeabschnitt in einer zur Flussrichtung des Hauptflusses senkrechten Richtung in Richtung auf den Schaltkreisaufnahmeabschnitt zu einem zweiten Biegeabschnitt erstreckt, ein dritter Durchlass sich von dem zweiten Biegeabschnitt in Flussrichtung des Hauptflusses zu einem dritten Biegeabschnitt erstreckt, und ein vierter Durchlass sich von dem dritten Biegeabschnitt in einer zur Flussrichtung des Hauptflusses senkrechten Richtung von dem Schaltkreisaufnahmeabschnitt fort erstreckt. Das Flussraten-Detektionselement ist in dem dritten Durchlass angeordnet.
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Da gemäß der vorliegenden Erfindung der erste Biegeabschnitt und der zweite Biegeabschnitt, die den Flusskanal um ungefähr 90° umbiegen, in dem Durchlass angeordnet sind, der sich von der Einflussöffnung zum dritten Durchlass erstreckt, in welchem das Flussraten-Detektionselement angeordnet ist, treffen Fremdstoffe oder Fremdkörper wie beispielsweise Staub etc. in dem gemessenen Fluid auf den ersten Biegeabschnitt und den zweiten Biegeabschnitt und werden abgebremst. Selbst wenn die Fremdkörper auf das Flussraten-Detektionselement auftreffen, ist deren Kollisionsenergie somit gering, wodurch die Langlebigkeit und die Nutzungsdauer des Flussraten-Detektionselementes verbessert werden.
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Da die Einflussöffnung und die Ausflussöffnung des Messdurchlasses in einer radialen Richtung des Hauptdurchlasses nahe beieinander angeordnet sind, besteht eine geringere Neigung dafür, dass Unterschiede in der Flussgeschwindigkeit in der Umgebung der Einflussöffnung und der Ausflussöffnung des Messdurchlasses auftreten, selbst wenn sich die Drehfrequenz ändert und sich die Flussgeschwindigkeitsverteilung in dem Hauptdurchlass ändert, obwohl die Menge von Einlassluft gleich ist. Somit ist es weniger wahrscheinlich, dass Unterschiede in der Flussgeschwindigkeit des Flusses des gemessenen Fluids, der in dem Messdurchlass hervorgerufen wird, auftreten, wodurch gestattet wird, dass Flussraten-Messfehler verringert werden.
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Da darüber hinaus die Einflussöffnung und die Ausflussöffnung des Messdurchlasses in Radialrichtung des Hauptdurchlasses betrachtet nahe beieinander angeordnet sind, kann die Vorstehlänge der Flussraten-Messvorrichtung in radialer Richtung des Hauptdurchlasses verkürzt werden, wodurch ermöglicht wird, dass der Druckverlust in dem Hauptdurchlass, der durch das Einstecken auftritt, verringert wird.
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Die Vorrichtung ist ferner dadurch bestimmt, dass sich der vierte Durchlass von dem dritten Biegeabschnitt in einer zur Flussrichtung des Hauptflusses senkrechten Richtung in einer Richtung vom Schaltkreisaufnahmeabschnitt fort erstreckt und sich auf eine Endfläche des Hauptkörperabschnitts in der Vorstehrichtung öffnet, um die Ausflussöffnung zu bilden.
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Weiter ist ein Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitt, der in einer Ebene, welche die Flussrichtung des Hauptflusses und die Vorstehrichtung des Hauptkörperabschnitts enthält, eine kreisförmige Querschnittsform aufweist, auf einer stromaufwärtigen Seite des vierten Durchlasses so ausgebildet, dass er den vierten Durchlass und die Ausflussöffnung verbindet.
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Alternativ ist die Vorrichtung dadurch bestimmt, dass der Messdurchlass so ausgebildet ist, dass er einen rechteckigen Durchlass-Querschnitt aufweist, wobei das die Flussrate detektierende Element eine flache Form hat und so installiert ist, dass es im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene mit einer Wandfläche angeordnet ist, die den Messdurchlass bildet. Dabei wird ein Fluss-Kontraktionsabschnitt zum kontinuierlichen Verengen einer Durchlass-Querschnittsfläche gebildet, indem eine Höhe des Messdurchlasses in Dickenrichtung des die Flussrate detektierenden Elementes vom zweiten Durchlass über den zweiten Biegeabschnitt bis zu einem stromaufwärtigen Eingang des dritten Durchlasses graduell geändert wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Lateralquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung nach einer nicht beanspruchten Ausführungsform 1 an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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2 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil des Zustands zeigt, in dem die Flussraten-Messvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 an dem Hauptdurchlass montiert ist,
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3 ist eine Teilvergrößerung, die die Umgebung des Flussraten-Detektionselementes von 1 zeigt,
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4 ist eine Teilvergrößerung, die die Umgebung des Flussraten-Detektionselementes von 2 zeigt,
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5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V von 2, betrachtet in Richtung der Pfeile,
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6 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 2 an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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7 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 3 an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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8 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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9 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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10 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 6 an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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11 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 7 an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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12 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 8 an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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13 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 9 an einem Hauptdurchlass montiert ist,
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14 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 10 an einem Hauptdurchlass montiert ist, und
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15 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 11 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Flussraten-Messvorrichtungen gemäß der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Lateralquerschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 1 an einem Hauptdurchlass montiert ist, 2 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil des Zustands zeigt, in dem die Flussraten-Messvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 an dem Hauptdurchlass montiert ist, 3 ist eine Teilvergrößerung, die die Umgebung eines Flussraten-Detektionselementes von 1 zeigt, 4 ist eine Teilvergrößerung, die eine Umgebung des Flussraten-Detektionselementes von 2 zeigt, und 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V in 2, betrachtet in Richtung der Pfeile.
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Der Begriff ”Lateralquerschnitt” bezeichnet hier einen Querschnitt in einer Eben, die senkrecht zu einer Mittelachse des Hauptdurchlasses ist. In 2 fließt der Hauptfluss des gemessenen Fluids in einer Richtung, die durch den Pfeil A in der Figur angezeigt ist.
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In 1 bis 4 ist ein Hauptdurchlass 1 ein zylindrischer Rohrkörper, durch den ein gemessenes Fluid fließt, und im Falle eines Automobil-Verbrennungsmotors ist ein Lufteinlass-Durchlass normalerweise aus einem Kunstharz hergestellt und integral mit einer Einlassluft-Filtervorrichtung (nicht gezeigt) ausgebildet. Hier ist das gemessene Fluid Luft. Eine Einführöffnung 2 zum Einstecken einer Flussraten-Messvorrichtung 4 ist in dem Hauptdurchlass 1 angeordnet.
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Die Flussraten-Messvorrichtung 4 umfasst Folgendes: einen Messdurchlass 5, der in dem Hauptdurchlass 1 angeordnet ist, wobei veranlasst wird, dass ein Teil des gemessenen Fluids durch den Messdurchlass 5 fließt, ein Flussraten-Detektionselement 6 zum Detektieren einer Flussrate des gemessenen Fluids, welches durch den Messdurchlass 5 fließt, eine Leiterplatte 7, auf der ein Steuerungsschaltkreis zum Treiben des Flussraten-Detektionselementes 6 und zum Verarbeiten eines Flussraten-Detektionssignals von diesem ausgebildet ist, eine Metallplatte 8 zum Halten des Flussraten-Detektionselementes 6 und der Leiterplatte 7, ein Grundteil 9 zum Tragen der Metallplatte 8 und einen den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13, der dicht bei dem Grundteil 9 angeordnet ist und mit der Metallplatte 8 zusammenwirkt, um den Messdurchlass 5 zu bilden.
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Das Flussraten-Detektionselement 6 wird gestaltet, indem ein Sensorabschnitt, welcher durch einen die Flussrate detektierenden Widerstand 6b und einen die Temperatur kompensierenden Widerstand 6c gebildet wird, auf einer Vorderfläche eines ebenen rechteckigen Substrats 6a ausgebildet wird, und indem Eingabe- und Ausgabeanschlüsse 6d ausgebildet werden, die elektrisch mit dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b und dem die Temperatur kompensierenden Widerstand 6c an einem ersten Ende der Vorderfläche des Substrats 6a verbunden sind. Hier werden der die Flussrate detektierende Widerstand 6b, der die Temperatur kompensierende Widerstand 6c und die Eingabe- und Ausgabeanschlüsse 6d ausgebildet, indem ein thermosensitiver Widerstandsfilm aus Platin, Nickel, einer Eisen-Nickel-Legierung etc. gemustert wird, der auf der Vorderfläche des Substrats 6a ausgebildet wurde. Ferner wird ein Bereich für das Ausbilden des die Flussrate detektierenden Widerstands 6b in einem Scheidewand- oder Diaphragma-Aufbau ausgebildet, indem das Substrat 6a von einer rückwärtigen Fläche entfernt wird, um einen Hohlraum 6e zu bilden. Ferner werden Wärmeisolationsmittel (nicht gezeigt) für das Flussraten-Detektionselement 6 verwendet, um die Wahrscheinlichkeit zu senken, dass Wärme von dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b auf den die Temperatur kompensierenden Widerstand 6c übertragen wird. Ferner kann ein elektrisch isolierendes Material, wie beispielsweise Silizium oder eine Keramik etc. für das Material des Substrats 6a verwendet werden.
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Die Metallplatte 8 wird hergestellt, indem ein Metallmaterial, wie beispielsweise Aluminium oder eine rostfreie Legierung etc. in eine flache rechteckige Form geformt wird und ein die Leiterplatte aufnehmender Ausnehmungsabschnitt 8a und ein das Flussraten-Detektionselement aufnehmender Ausnehmungsabschnitt 8b nahe beieinander auf einer Vorderfläche derselben ausgenommen werden. Die Leiterplatte 7 ist in dem die Leiterplatte aufnehmenden Ausnehmungsabschnitt 8a aufgenommen und unter Verwendung eines Haftmittels fixiert. Das Flussraten-Detektionselement 6 ist in dem das Flussraten-Detektionselement aufnehmenden Ausnehmungsabschnitt 8b aufgenommen, wobei die Eingabe- und Ausgabeanschlüsse 6d in der Nähe der Leiterplatte 7 angeordnet sind, und unter Verwendung eines Haftmittels fixiert. Darüber hinaus sind die Leiterplatte 7 und das Flussraten-Detektionselement 6 in einer gemeinsamen Ebene mit der Vorderfläche der Metallplatte 8 angeordnet.
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Das Grundteil 9 umfasst Folgendes: einen Verbindungsabschnitt 10, um Luftdichtheit sicherzustellen, wenn das Grundteil 9 in den Hauptdurchlass 1 eingeführt ist, einen Verbinderabschnitt 11, der auf einer ersten Seite des Verbindungsabschnitts 10 angeordnet ist, wobei der Verbinderabschnitt 11 Signale zwischen der Leiterplatte 7 und einem externen Abschnitt sendet und empfängt, und einen Schaltkreisaufnahmeabschnitt 12, der auf einer zweiten Seite des Verbindungsabschnitts 10 angeordnet ist, wobei der Schaltkreisaufnahmeabschnitt 12 den die Leiterplatte aufnehmenden Ausnehmungsabschnitt 8a und ein Ende des das Flussraten-Detektionselement 6 aufnehmenden Ausnehmungsabschnitts 8b in der Nähe des die Leiterplatte aufnehmenden Ausnehmungsabschnitts 8a ummantelt, und das Grundteil 9 ist integral geformt, beispielsweise unter Verwendung eines Kunstharzes, wie Polybutylenterephthalat etc.
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Die Metallplatte 8 ist mit der montierten Leiterplatte 7 und dem montierten Flussraten-Detektionselement 6 unter Verwendung eines Haftmittels so an dem Grundteil 9 befestigt, dass die Leiterplatte 7 und das Ende des Flussraten-Detektionselementes 6, welches die Eingabe- und Ausgabeanschlüsse 6d hat, in dem Schaltkreisaufnahmeabschnitt 12 bloßliegen. Eine rückwärtige Fläche der Metallplatte 8 ist durch das Grundteil 9 entblößt.
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Der den Messdurchlass bildende Abschnitt 13 ist unter Verwendung eines Kunstharzes, wie beispielsweise Polybutylenterephthalat geformt. Eine erste Fläche des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 ist unter Verwendung eines Haftmittels etc. an einem Abschnitt der Metallplatte 8 befestigt, der von dem Grundteil 9 nach außen vorsteht. Die Rille bzw. Nut 5a ist in der ersten Fläche des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 ausgenommen und wirkt mit der Metallplatte 8 zusammen, um den Messdurchlass 5 zu bilden, der einen rechteckigen Durchlass-Querschnitt hat. Darüber hinaus kann der den Messdurchlass bildende Abschnitt 13 auch unter Verwendung eines Kunstharzes integral mit dem Grundteil 9 ausgebildet sein.
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Wie in 2 gezeigt ist, umfasst der Messdurchlass 5 Folgendes: eine Einflussöffnung 21, einen ersten Durchlass 22, einen ersten Biegeabschnitt 23, einen zweiten Durchlass 24, einen zweiten Biegeabschnitt 25, einen dritten Durchlass 26, einen dritten Biegeabschnitt 27, einen vierten Durchlass 28, einen vierten Biegeabschnitt 29, einen fünften Durchlass 30 und eine Ausflussöffnung 31. Die Einflussöffnung 21 öffnet sich in der Umgebung eines Endabschnitts der Flussraten-Messvorrichtung 4 an einem dem Verbinderabschnitt 11 entgegengesetzten Ende, wobei sie relativ zur Flussrichtung A des Hauptflusses stromaufwärts gewandt ist, um zu veranlassen, dass das gemessene Fluid in den Messdurchlass 5 fließt. Die Ausflussöffnung 31 öffnet sich auf eine Endfläche der Flussraten-Messvorrichtung 4 an dem dem Verbinderabschnitt 11 entgegengesetzten Ende, um zu bewirken, dass das gemessene Fluid aus dem Messdurchlass 5 herausfließt. Die Endfläche der Flussraten-Messvorrichtung 4 an dem dem Verbinderabschnitt 11 entgegengesetzten Ende ist eine Fläche, die im Wesentlichen parallel zur Flussrichtung A des Hauptflusses ist.
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Der erste Durchlass 22 ist so angeordnet, dass er sich von der Einflussöffnung 21 in der Flussrichtung A des Hauptflusses bis zum ersten Biegeabschnitt 23 erstreckt. Der zweite Durchlass 24 ist so angeordnet, dass er sich von dem ersten Biegeabschnitt 23 in einer zur Flussrichtung A des Hauptflusses im Wesentlichen senkrechten Richtung in Richtung auf die Leiterplatte 7 zum zweiten Biegeabschnitt 25 erstreckt. Der dritte Durchlass 26 ist in der Nähe des Schaltkreisaufnahmenabschnitts 12 so angeordnet, dass er sich von dem zweiten Biegeabschnitt 25 in Flussrichtung A des Hauptflusses zum dritten Biegeabschnitt 27 erstreckt. Der vierte Durchlass 28 ist so angeordnet, dass er sich von dem dritten Biegeabschnitt 27 in einer zur Flussrichtung A des Hauptflusses im Wesentlichen senkrechten Richtung von der Leiterplatte 7 fort zum vierten Biegeabschnitt 29 erstreckt. Der fünfte Durchlass 30 ist so angeordnet, dass er sich von dem vierten Biegeabschnitt 29 in einer der Flussrichtung A des Hauptflusses entgegengesetzten Richtung zur Ausflussöffnung 31 erstreckt. Der erste Biegeabschnitt 23, der zweite Biegeabschnitt 25, der dritte Biegeabschnitt 27 und der vierte Biegeabschnitt 29 sind Abschnitte, die die Richtung des Flusses des gemessenen Fluids um ungefähr 90° umlenken, und ihre jeweiligen inneren Umfangswandflächen und äußeren Umfangswandflächen sind in Bogenformen mit vorbestimmten Krümmungsradien ausgebildet.
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Eine bogenförmige Unterdrückungsplatte 32 ist an dem zweiten Biegeabschnitt 25, der den zweiten Durchlass 24 und den dritten Durchlass 26 verbindet, ausgebildet und unterdrückt Sekundärflüsse, die an dem ersten Biegeabschnitt 23 auftreten und an dem zweiten Biegeabschnitt 25 auftreten. Eine erste kommunizierende Öffnung 33 ist durch die Metallplatte 8 hindurch an einer Position stromabwärts des Flussraten-Detektionselementes 6 so angeordnet, dass sie zwischen dem dritten Durchlass 26 und dem Hauptdurchlass 1 kommuniziert. Darüber hinaus ist eine Abflussrinne 34 neben einer Wandfläche des dritten Durchlasses 26 auf einer der Leiterplatte 7 gegenüberliegenden Seite so ausgenommen, dass sie sich von dem zweiten Biegeabschnitt 25 zum dritten Biegeabschnitt 27 erstreckt.
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Der Bereich zum Ausbilden des die Flussrate detektierenden Widerstands 6b und des die Temperatur kompensierenden Widerstands 6c auf dem Flussraten-Detektionselement 6 liegt in dem dritten Durchlass 26 des Messdurchlasses 5 frei. Das Flussraten-Detektionselement 6 ist so angeordnet, dass der die Flussrate detektierende Widerstand 6b, der den Flussraten-Detektorabschnitt bildet, in einer Richtung versetzt ist, die senkrecht zur Flussrichtung A des Hauptflusses steht und die mit der Leiterplatte 7 ausgerichtet ist, und liegt bezogen auf die Mitte des dritten Durchlasses 26 näher an der Leiterplatte 7.
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Eine Mehrzahl von Einlegeleitern 20 ist als Inserts oder Einlegeteile so in das Grundteil 9 gegossen, dass ein erstes Ende 20a eines jeden in dem Schaltkreisaufnahmeabschnitt 12 freiliegt, und ein zweites Ende 20b eines jeden in dem Verbinderabschnitt 11 freiliegt. Die Eingangs- und Ausgangsanschlüsse 6d des Flussraten-Detektionselementes 6 und die Elektrodenanschlüsse 7a der Leiterplatte 7 sind unter Verwendung von Drähten 14 drahtgebondet. Das Drahtbonden wurde als ein Beispiel einer elektrischen Verbindung genannt, aber es können auch elektrische Verbindungsverfahren, wie beispielsweise Schweißen, Löten etc. verwendet werden.
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Darüber hinaus ist eine Kunstharzabdeckung 15 unter Verwendung eines Haftmittels 19, welches auf äußere Umfangsrinnen 18 des Schaltkreisaufnahmeabschnitts 12 aufgetragen ist, so befestigt, dass sie den Schaltkreisaufnahmeabschnitt 12 bedeckt. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist hier der Schaltkreisaufnahmeabschnitt 12 mit einem Abdichtgel beaufschlagt bzw. gefüllt.
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Bei einer auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4 ist ein Hauptkörper, der auf der zweiten Seite des Verbindungsabschnitts 10 angeordnet ist und der durch einen vorstehenden Abschnitt des Grundteils 9, die Metallplatte 8, den den Messdurchgang bildenden Abschnitt 13 und die Abdeckung 15 gebildet ist, in Form eines rechtwinkligen Parallelepipeds ausgebildet und hat einen rechteckigen Querschnitt senkrecht zu der Richtung, in der er vorsteht (Vorstehrichtung). Der Hauptkörperabschnitt ist aus der Vorstehrichtung betrachtet in dem Umriss des Verbindungsabschnitts 10 enthalten. Die erste und die zweite Wandfläche, die durch lange Seiten des zur Vorstehrichtung senkrechten Querschnitts gebildet sind, werden durch eine rückwärtige Fläche der Metallplatte 8 und durch eine zweite Fläche des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 bzw. eine Vorderfläche der Abdeckung 15 gebildet. Darüber hinaus ist die Einflussöffnung 21 des Messdurchlasses 5 in der Nähe eines zweiten Endabschnitts einer ersten von zwei Wandflächen ausgebildet, die durch kurze Seiten des zur Vorstehrichtung senkrechten Querschnitts des Hauptkörperabschnitts gebildet sind, mit anderen Worten, in der Nähe eines führenden Endabschnitts des Hauptkörperabschnitts in Vorstehrichtung, und die Ausflussöffnung 31 des Messdurchlasses 5 ist an einer Endfläche des Hauptkörperabschnitts in Vorstehrichtung ausgebildet.
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Diese Flussraten-Messvorrichtung 4 wird montiert, indem der Hauptkörperabschnitt in die Einführöffnung 2 eingeführt wird, so dass sie in den Hauptdurchlass 1 vorsteht, und indem ein Flanschabschnitt des Verbindungsabschnitts 10 an dem Flanschabschnitt 3 des Hauptdurchlasses 1 unter Verwendung von Schrauben 16 sicher befestigt wird. Diese Flussraten-Messvorrichtung 4 wird so in den Hauptdurchlass 1 gesteckt, dass die Wandflächen, die durch die langen Seiten des zur Vorstehrichtung senkrechten Querschnitts des Hauptkörpers gebildet sind, im Wesentlichen parallel zur Flussrichtung A des Hauptflusses des gemessenen Flusses sind, der durch den Hauptdurchlass 1 fließt, und außerdem so, dass die erste Wandfläche, die durch die kurze Seite des rechteckigen Querschnitts des Hauptkörperabschnitts gebildet ist, derart gegen den Strom gerichtet ist, dass sie senkrecht zur Richtung des Stroms A steht. Ein O-Ring 17 ist zwischen den Verbindungsabschnitt 10 und die Einführöffnung 2 gesetzt, um Luftdichtheit sicherzustellen. Hier öffnet sich die Einflussöffnung 21 des Messdurchlasses 5 auf einer Fläche, die senkrecht zur Flussrichtung A des Hauptflusses in der Nähe eines Endabschnitts ist, der in den Hauptdurchlass 1 vorsteht, und die Ausflussöffnung 31 öffnet sich auf einer Endfläche, die in den Hauptdurchlass 1 vorsteht und eine Fläche ist, die parallel zur Flussrichtung A des Hauptflusses ist.
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Das gemessene Fluid, welches durch den Hauptdurchlass 1 fließt, fließt durch die Einflussöffnung 21 in den Messdurchlass 5, fließt durch den ersten Durchlass 22 in Flussrichtung A des Hauptflusses, wird in seiner Flussrichtung durch den ersten Biegeabschnitt 23 um ungefähr 90° abgelenkt, und fließt durch den zweiten Durchlass 24 in eine Richtung senkrecht zur Flussrichtung A des Hauptflusses. Als nächstes wird das gemessene Fluid in seiner Flussrichtung durch den zweiten Biegeabschnitt 25 um ungefähr 90° abgelenkt, fließt es durch den dritten Durchlass 26 in Flussrichtung A des Hauptflusses und fließt es über die Oberfläche des Flussraten-Detektionselementes 6. Dann wird das gemessene Fluid durch den dritten Biegeabschnitt 27 in seiner Flussrichtung um ungefähr 90° abgelenkt und fließt es durch den vierten Durchlass 28 in eine Richtung senkrecht zur Flussrichtung A des Hauptflusses. Schließlich wird das gemessene Fluid in seiner Flussrichtung durch den vierten Biegeabschnitt 29 um ungefähr 90° abgelenkt, fließt es durch den fünften Durchlass 30 in eine der Flussrichtung A des Hauptflusses entgegengesetzte Richtung und wird es durch die Ausflussöffnung 31 in den Hauptdurchlass 1 entlassen.
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Dem Steuerungsschaltkreis, der auf der Leiterplatte 7 ausgebildet ist, wird von dem Verbinderabschnitt 11 durch die Einlegeleiter 20 elektrischer Strom zugeführt. Dieser Steuerungsschaltkreis steuert einen Anregungsstrom, der zum die Flussrate detektierenden Widerstand 6b fließt, beispielsweise so, dass sich der die Flussrate detektierende Widerstand 6b auf einer um einen vorbestimmten Temperaturunterschied höheren Temperatur befindet, als die Temperatur des gemessenen Fluids, die an dem die Temperatur kompensierenden Widerstand 6c detektiert wird.
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Wenn zu diesem Zeitpunkt die Flussrate des gemessenen Fluids groß ist, steigt die Wärmemenge, die von dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b auf das gemessene Fluid übertragen wird, an, wodurch die Temperatur des die Flussrate detektierenden Widerstands 6b verringert wird. Dann erhöht der Steuerungsschaltkreis die Menge elektrischen Stroms, der durch den die Flussrate detektierenden Widerstand 6b geleitet wird, um die Wärmemenge zu kontrollieren, die auf das gemessene Fluid übertragen wird, um die Temperatur des die Flussrate detektierenden Widerstands 6b auf dem vorbestimmten Temperaturunterschied zu halten. Wenn anders herum die Flussrate des gemessenen Fluids abnimmt, wird die Menge von Wärme, die von dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b auf das gemessene Fluid übertragen wird, verringert, und die Temperatur des die Flussrate detektierenden Widerstands 6b steigt an. Dann verringert der Steuerungsschaltkreis die Menge elektrischen Stroms, die durch den die Flussrate detektierenden Widerstand 6b geleitet wird, um die Temperatur des die Flussrate detektierenden Widerstands 6b auf dem vorbestimmten Temperaturunterschied zu halten.
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Somit wird die Flussrate des gemessenen Fluids, welches durch den Messdurchlass 5 fließt, der eine vorbestimmte Durchlass-Querschnittsfläche aufweist, detektiert, indem der Wert des Anregungsstroms detektiert wird, der zum die Flussrate detektierenden Widerstand 6b fließt, und dieser als Flussratensignal für das gemessene Fluid ausgegeben wird. Die Flussgeschwindigkeit des gemessenen Fluids kann ebenfalls auf ähnliche Weise gemessen werden.
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Da gemäß Ausführungsform 1 der erste Biegeabschnitt 23 und der zweite Biegeabschnitt 25 in einem Durchlass angeordnet sind, der sich von der Einflussöffnung 21 zum dritten Durchlass 26 erstreckt, in welchem das Flussraten-Detektionselement 6 angeordnet ist, wird das gemessene Fluid in seiner Flussrichtung an dem ersten Biegeabschnitt 23 und am zweiten Biegeabschnitt 25 um ungefähr 90° abgelenkt. Wenn hier Fremdkörper, wie beispielsweise Staub etc. in dem gemessenen Fluid enthalten sind, treffen die Fremdkörper auf den ersten Biegeabschnitt 23 und den zweiten Biegeabschnitt 25 auf und werden abgebremst, da ihre trägen Massen groß sind. Somit haben Fremdkörper, die den dritten Durchlass 26 erreichen, eine ausreichend verringerte Geschwindigkeit, und selbst wenn es geschieht, dass die Fremdkörper auf das Flussraten-Detektionselement 6 auftreffen, ist die Kollisionsenergie gering, wodurch die Langlebigkeit und die Nutzungsdauer des Flussraten-Detektionselementes 6 verbessert werden.
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Der Hauptfluss, der durch den Hauptdurchlass 1 eines Verbrennungsmotors fließt, ist ein pulsierender Fluss, der das Öffnen und Schließen des Einlassventils des Verbrennungsmotors begleitet. Die Größe dieser Pulsierung ist relativ gering, wenn der Öffnungsgrad des Motor-Drosselventils gering ist, steigt an, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils ansteigt, und steigt außerdem zusammen mit einem Anstieg der Flussrate im Hauptfluss an. Wenn diese Pulsierung bis zu einem gewissen Grad ansteigt, werden negative Fehler (”lean error”, Magerfehler) in einer Flussraten-Messvorrichtung erzeugt, die nicht mit einem Messdurchlass zum Umgehen des Hauptflusses ausgestattet ist, aufgrund der nicht-linearen Charakteristika in der Flussratenmessung durch den die Flussrate detektierenden Widerstand 6b und die Antwort-Verzögerungs-Charakteristika in dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b selbst. Somit wird herkömmlicherweise durch das Bereitstellen eines Messdurchlasses zum Umgehen des Hauptflusses die Pulsierung in dem Messdurchlass durch den Trägheitseffekt verringert, um die oben beschriebenen negativen Fehler zu verringern.
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Weil bei dieser Flussraten-Messvorrichtung 4 der Messdurchlass 5 so konfiguriert ist, dass er sich von der Einflussöffnung 21 zur Ausflussöffnung 31 erstreckt und sich innerhalb einer Ebene, die die Flussrichtung A des Hauptflusses und die Vorstehrichtung des Hauptkörperabschnitts enthält, biegt, kann die Durchlasslänge von der Einflussöffnung 21 zur Ausflussöffnung 31 innerhalb des begrenzten Raums des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 am führenden Rand in Vorstehrichtung des Hauptkörperabschnitts so weit wie möglich verlängert werden. Somit kann effektiv ein größerer Trägheitseffekt erhalten werden, wodurch die oben beschriebenen negativen Fehler weiter verringert werden. Insbesondere werden von dem Flussraten-Detektionselement 6 ausgegebene Werte, die infolge der nicht-linearen Charakteristika bei der Flussraten-Messung durch den die Flussrate detektierenden Widerstand 6b und die Antwort-Verzögerungs-Charakteristika in dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b selbst mager gemacht werden, durch die Durchlassform des Messdurchlasses 5 so kompensiert, dass sie reichhaltiger bzw. satter („richer”) werden, wodurch die Flussraten-Messfehler verringert werden.
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Der Hauptfluss, der durch den Hauptdurchlass 1 des Verbrennungsmotors fließt, pulsiert mit Frequenzen, die mit der Drehfrequenz des Verbrennungsmotors synchronisiert sind, und je geringer die Frequenz ist, desto stärker konvex ist die radiale Flussgeschwindigkeitsverteilung, die auf der Mittelachse des Hauptdurchlasses 1 zentriert ist, und je höher die Frequenz ist, desto flacher ist die Flussgeschwindigkeitsverteilung. Mit anderen Worten variiert die radiale Flussgeschwindigkeitsverteilung in dem Hauptdurchlass 1 in Abhängigkeit von der Drehfrequenz des Verbrennungsmotors, selbst wenn die Flussrate des gemessenen Fluids, welches durch den Hauptdurchlass 1 fließt, gleich ist. Selbst wenn die Drehfrequenz sich ändert und die Flussgeschwindigkeitsverteilung in dem Hauptdurchlass 1 sich auf diese Weise ändert, obwohl die Menge der Einlassluft gleich ist, treten Unterschiede in der Flussgeschwindigkeit in der Nähe der Einflussöffnung 21 und der Ausflussöffnung 31 des Messdurchlasses 5 bei dieser Flussraten-Messvorrichtung 4 weniger leicht auf, da die Einflussöffnung 21 und die Ausflussöffnung 31 des Messdurchlasses 5 in radialer Richtung des Hauptdurchlasses 1 betrachtet nahe beieinander angeordnet sind. Somit treten Unterschiede in der Flussgeschwindigkeit des Flusses des gemessenen Fluids, der in dem Messdurchlass hervorgerufen wird, mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf, wodurch gestattet wird, dass die Flussraten-Messfehler bei der Flussraten-Messvorrichtung 4 weiter verringert werden.
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Da die Einflussöffnung 21 und die Ausflussöffnung 31 des Messdurchlasses 5 dieser Flussraten-Messvorrichtung 4 in radialer Richtung des Hauptdurchlasses 1 nahe beieinander angeordnet sind, können die Einflussöffnung 21 und die Ausflussöffnung 31 beide in der Nähe der Mittelachse des Hauptdurchlasses 1 angeordnet werden, selbst wenn der Innendurchmesser des Hauptdurchlasses 1 gering ist. Selbst wenn sich die radiale Flussgeschwindigkeitsverteilung des Hauptdurchlasses 1 infolge von Änderungen in der Drehfrequenz des Verbrennungsmotors ändern, ist diese Ausführungsform somit vorteilhaft, weil die Unterschiede in der Flussgeschwindigkeit in dem Messdurchlass 5 auf einem Minimum gehalten werden, wodurch Flussraten-Messfehler verringert werden können.
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Darüber hinaus ist eine Flussratenmessung möglich, indem zumindest die Umgebung des Endabschnitts der Flussraten-Messvorrichtung 4, an dem die Einflussöffnung 21 und die Ausflussöffnung 31 angeordnet sind, in den Hauptdurchlass 1 vorstehen gelassen wird, wenn diese Flussraten-Messvorrichtung 4 in dem Hauptdurchlass 1 angeordnet ist. Die Vorstehlänge der Flussraten-Messvorrichtung 4 kann dadurch in radialer Richtung des Hauptdurchlasses 1 minimiert werden. Somit kann ein Druckverlust, der durch das Vorstehen der Flussraten-Messvorrichtung 4 in den Hauptdurchlass 1 auftritt, auf ein Minimum verringert werden.
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Durch das Umlenken der Vektoren des Flusses in dem Messdurchlass 5 um ungefähr 90° am zweiten Biegeabschnitt 25 stromaufwärts des dritten Durchlasses 26, in dem das Flussraten-Detektionselement 6 installiert ist, wird die Flussgeschwindigkeitsverteilung an einer äußeren Umfangsseite des zweiten Biegeabschnitts 25, d. h. auf einer Seite in der Nähe der Leiterplatte 7, schnell, und langsam an einer inneren Umfangsseite.
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Da hier der die Flussrate detektierende Widerstand 6b, der auf dem Flussraten-Detektionselement 6 ausgebildet ist, so angeordnet ist, dass er von der Mitte des dritten Durchlasses 26 in Richtung auf die Leiterplatte 7 versetzt ist, besteht eine geringere Neigung, dass die Flussratenmessung durch die langsame Flussgeschwindigkeit auf der inneren Umfangsseite des zweiten Biegeabschnitts 25 beeinflusst wird, die einen instabilen verwirbelten Fluss darstellt. Mit anderen Worten ist die Empfindlichkeit des Flussraten-Detektionselementes 6 bezüglich der Flussrate verbessert, weil der die Flussrate detektierende Widerstand 6b an einer Position mit vergleichsweise hoher Flussgeschwindigkeit angeordnet ist. Somit kann das Signal-Rausch-Verhältnis der Ausgabe aus der Flussraten-Messvorrichtung 4 erhöht werden.
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Da die erste kommunizierende Öffnung 33 durch die Metallplatte 8 an einer Position stromabwärts des Flussraten-Detektionselementes 6 angeordnet ist, um zwischen dem dritten Durchlass 26 und dem Hauptdurchlass 1 zu kommunizieren, wird ein Teil des gemessenen Fluids, welches durch den dritten Durchlass 26 fließt, durch die erste Kommunizierungsöffnung 33 nach außen in den Hauptdurchlass 1 gesaugt. Eine Wand-Grenz-Schicht oberhalb der Vorderfläche des Flussraten-Detektionselementes 6 wird dadurch in ihrer Dicke reduziert, wodurch effektiv gestattet wird, dass die Flussgeschwindigkeit des gemessenen Fluids, welches durch den dritten Durchlass 26 fließt, erhöht wird, wodurch die Empfindlichkeit des Flussraten-Detektionselementes 6 gegenüber der Flussrate verbessert wird. Somit kann das Signal-Rausch-Verhältnis der Ausgabe aus der Flussraten-Messvorrichtung 4 gesteigert werden.
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Darüber hinaus wird durch das Ablenken der Vektoren des Flusses in dem Messdurchlass 5 um ungefähr 90° in dem ersten Biegeabschnitt 23 und dem zweiten Biegeabschnitt 25 die Flussgeschwindigkeitsverteilung auf den äußeren Umfangsseiten des ersten und des zweiten Biegeabschnitts 23 und 25 schnell und an den inneren Umfangsseiten langsam. Als Resultat aus dieser Art von Flussgeschwindigkeitsverteilung fließt das gemessene Fluid im ersten Biegeabschnitt 23 von der inneren Umfangsseite, auf der die Flussgeschwindigkeit langsam ist, zur äußeren Umfangsseite, wo die Flussgeschwindigkeit hoch ist. Dadurch werden Flussgeschwindigkeitskomponenten, d. h. Sekundärflüsse, in dem zweiten Durchlass 24 erzeugt, die sich im Durchlass-Querschnitt des zweiten Durchlasses 24 kreisförmig bewegen, wie durch die Pfeile B in 5 angezeigt ist. Auf ähnliche Weise fließt das gemessene Fluid am zweiten Biegeabschnitt 25 von der inneren Umfangsseite, wo die Flussgeschwindigkeit langsam ist, zur äußeren Umfangsseite, wo die Flussgeschwindigkeit hoch ist, wodurch Sekundärflüsse in dem dritten Durchlass 26 erzeugt werden. Wenn Flüsse dieser Art das Flussraten-Detektionselement 6 erreichen, kreuzen sie den Fluss im dritten Durchlass 26, der im Wesentlichen parallel zur Flussrichtung A des Hauptflusses ist und den ursprünglichen Gegenstand der Messung darstellt, und sie führen zu Rauschen. Da in Ausführungsform 1 die bogenförmige Unterdrückungsplatte (Schiene) 32 in dem zweiten Biegeabschnitt 25 angeordnet ist, um die innere Umfangsseite und die äußere Umfangsseite voneinander zu trennen, wird der Fluss des gemessenen Fluids von der inneren Umfangsseite zur äußeren Umfangsseite durch die Unterdrückungsplatte 32 verhindert, wodurch verhindert wird, dass Sekundärflüsse das Flussraten-Detektionselement 6 erreichen. Somit kann das Signal-Rausch-Verhältnis der Ausgabe aus der Flussraten-Messvorrichtung 4 gesteigert werden.
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Die Einlassluft des Automobil-Verbrennungsmotors kann außerdem Wassertröpfchen enthalten, und wenn diese an dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b der Flussraten-Messvorrichtung 4 anhaften, nehmen Ausgabefluktuationen in der Flussraten-Messvorrichtung 4 zu, wodurch eine genaue Flussratenmessung verhindert wird. Bei Ausführungsform 1 haften die Wassertröpfchen dieser Art an Wandoberflächen des ersten Biegeabschnitts 23 und des zweiten Biegeabschnitts 25 an und sammeln sich insbesondere an Positionen, in denen die Flussgeschwindigkeit gering ist und der Fluss Wirbel an den inneren Umfangsseiten des ersten und des zweiten Biegeabschnitts 23 und 25 bildet. Diese Wassertröpfchen werden in die Abflussrinne 34 gesammelt, die neben der Wandfläche des dritten Durchlasses 26 auf der der Leiterplatte 7 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, durch die Abflussrinne 34 geführt und von dem dritten Biegeabschnitt 25 stromabwärts geblasen. Somit besteht eine geringere Neigung, dass die Wassertröpfchen an dem die Flussrate detektierenden Widerstand 6b des Flussraten-Detektionselementes 6 anhaften, wodurch Ausgabefluktuationen in der Flussraten-Messvorrichtung 4 unterdrückt werden.
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Da das Flussraten-Detektionselement 6 so angeordnet ist, dass es sich in einer gemeinsamen Ebene mit der Metallplatte 8 befindet, werden keine Störungen in dem gemessenen Fluid an Grenzen zwischen der Metallplatte 8 und dem Flussraten-Detektionselement 6 erzeugt, wodurch eine genaue Messung der Flussrate ermöglicht wird.
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Bei Automobil-Verbrennungsmotoren kann das Einlassventil außerdem beginnen, sich zu öffnen, bevor sich das Ausstoßventil am Ende eines Ausstoßtakts geschlossen hat, um die Trägheitscharakteristika der Einlassluft auszunutzen, um die Effizienz der Einlassluft zu steigern. Wenn in diesem Fall die Drehfrequenz des Verbrennungsmotors und der Öffnungsgrad des Drosselventils etc. bestimmten Bedingungen gehorchen, werden Schwankungen (so genannte ”surges”) erzeugt, darunter solche, die als ”Rückfluss” bekannt sind, bei denen die Einlassluft stromaufwärts zurückgeblasen wird. Wenn die Flussraten-Messvorrichtung keine Funktion zum Bestimmen der Flussrichtung des gemessenen Fluids hat, können dadurch, dass der Rückfluss als Vorwärtsfluss detektiert wird, Sättigungsfehler (so genannte „rich errors”) auftreten.
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Da hier jedoch die Ausflussöffnung 31 sich auf die Endfläche der Flussraten-Messvorrichtung 4 an dem dem Verbinderabschnitt 11 entgegengesetzten Ende öffnet, die eine zur Flussrichtung A des Hauptflusses im Wesentlichen parallele Fläche ist, öffnet sich die Ausflussöffnung 31 in eine Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Rückflussrichtung des Hauptflusses ist. Selbst wenn Schwankungen, die Rückflüsse umfassen, erzeugt werden, wird verhindert, dass das gemessene Fluid durch die Ausflussöffnung 31 in den Messdurchlass 5 fließt. Da ferner der fünfte Durchlass 30 so angeordnet ist, dass er sich von dem vierten Biegeabschnitt 29 in einer der Flussrichtung A des Hauptflusses entgegengesetzten Richtung zur Ausflussöffnung 31 erstreckt, fließt das gemessene Fluid, selbst wenn es passieren sollte, dass es ein wenig durch die Ausflussöffnung 31 hineinfließt, durch die Ausflussöffnung 31 durch den fünften Durchlass 30 in einer der Rückflussrichtung entgegengesetzten Richtung und wird gedämpft. Somit wird der Rückfluss nicht als ein Vorwärtsfluss detektiert werden und keine Sättigungsfehler hervorrufen.
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Darüber hinaus ist in der obigen Ausführungsform 1 die Abflussrinne 34 auf der Metallplatte 8 neben der Wandfläche des dritten Durchlasses 26 auf der der Leiterplatte 7 entgegengesetzten Seite so angeordnet, dass sie sich von dem zweiten Biegeabschnitt 25 zum dritten Biegeabschnitt 27 erstreckt, aber eine Abflussrinne kann auch auf der Wandfläche des dritten Durchlasses 26 auf der der Leiterplatte 7 gegenüberliegenden Seite so ausgebildet sein, dass sie sich von dem zweiten Biegeabschnitt 25 zum dritten Biegeabschnitt 27 erstreckt.
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In der obigen Ausführungsform 1 ist die erste Kommunizierungsöffnung 33 durch die Metallplatte 8 hindurch an einer Position stromabwärts von dem Flussraten-Detektionselement 6 so angeordnet, dass sie zwischen dem dritten Durchlass 26 und dem Hauptdurchlass 1 kommuniziert, aber eine erste Kommunizierungsöffnung kann auch durch den den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 hindurch an einer Position stromabwärts von dem Flussraten-Detektionselement 6 so angeordnet sein, dass sie zwischen dem dritten Durchlass 26 und dem Hauptdurchlass 1 kommuniziert.
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In der obigen Ausführungsform 1 öffnet sich die Ausflussöffnung 31 auf die Endfläche der Flussraten-Messvorrichtung 4 an dem dem Verbinderabschnitt 11 entgegengesetzten Ende, aber es ist bei der Ausflussöffnung lediglich notwendig, dass sie sich bezogen auf die radiale Richtung des Hauptdurchlasses 1 in unmittelbarer Nähe der Einflussöffnung 21 befindet und sich auf einer Fläche öffnet, die im Wesentlichen parallel zur Flussrichtung A des Hauptflusses ist, und sie kann beispielsweise auch durch die Metallplatte 8 hindurch oder den den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 hindurch in der Nähe des Endabschnitts an dem dem Verbinderabschnitt 11 entgegengesetzten Ende so angeordnet sein, dass sie zwischen dem fünften Durchlass 30 und dem Hauptdurchlass 1 kommuniziert.
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Ausführungsform 2
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6 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 2 an einem Hauptdurchlass montiert ist. Da darüber hinaus die Lateralquerschnitte in einer jeden der Ausführungsformen ähnlich zu demjenigen von 1 in Ausführungsform 1 sind, werden sie fortgelassen.
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In 6 umfasst ein Messdurchlass 5A Folgendes: eine Einflussöffnung 21, einen ersten Durchlass 22, einen ersten Biegeabschnitt 23, einen zweiten Durchlass 24, einen zweiten Biegeabschnitt 25, einen dritten Durchlass 26A, einen dritten Biegeabschnitt 27A, einen vierten Durchlass 28A, einen vierten Biegeabschnitt 29A, einen fünften Durchlass 30 und eine Ausflussöffnung 31.
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Die äußeren Umfangswandflächen des zweiten Biegeabschnitts 25A, des dritten Durchlasses 26A, des dritten Biegeabschnitts 27A, des vierten Durchlasses 28A und des vierten Biegeabschnitts 29A sind in einer kontinuierlichen bogenförmigen Fläche ausgebildet, indem der Krümmungsradius der äußeren Umfangswandflächen des zweiten Biegeabschnitts 25A, des dritten Biegeabschnitts 27A und des vierten Biegeabschnitts 29A erhöht wird.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform in ähnlicher Weise aufgebaut, wie bei der. obigen Ausführungsform 1.
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Da bei der auf diese Weise aufgebauten Flussraten-Messvorrichtung 4A die äußeren Umfangswandflächen des zweiten Biegeabschnitts 25A, des dritten Durchlasses 26A, des dritten Biegeabschnitts 27A, des vierten Durchlasses 28A und des vierten Biegeabschnitts 29A in einer kontinuierlichen glatten bogenförmigen Fläche ausgebildet sind, wird das gemessene Fluid, welches durch den Messdurchlass 5A fließt, entlang der kontinuierlichen glatten bogenförmigen äußeren Umfangswandfläche umgelenkt, wodurch Störungen im Fluss des gemessenen Fluids, der in dem Messdurchlass 5A erzeugt wird, verringert werden. Da Störungen in dem Fluss des gemessenen Fluids oberhalb des Flussraten-Detektionselementes 6 ebenfalls verringert werden und ein Druckverlust in dem Messdurchlass 5A ebenfalls verringert wird, wird die Flussgeschwindigkeit des gemessenen Fluids, welches durch den Messdurchlass 5A fließt, erhöht. Dadurch wird das Signal-Rausch-Verhältnis der Ausgabe aus der Flussraten-Messvorrichtung 4A verbessert.
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Ausführungsform 3
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7 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 3 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 7 umfasst ein Messdurchlass 5B Folgendes: eine Einflussöffnung 21, einen ersten Durchlass 22, einen ersten Biegeabschnitt 23B, einen zweiten Durchlass 24, einen zweiten Biegeabschnitt 25B, einen dritten Durchlass 26, einen dritten Biegeabschnitt 27B, einen vierten Durchlass 28, einen vierten Biegeabschnitt 29, einen fünften Durchlass 30 und eine Ausflussöffnung 31.
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Die äußeren Umfangswände des ersten Biegeabschnitts 23B, des zweiten Biegeabschnitts 25B und des dritten Biegeabschnitts 27B sind so ausgebildet, dass sie geneigte Flächen aufweisen, in denen eine ebene Fläche so geneigt ist, dass sie das gemessene Fluid um ungefähr 90° umlenkt.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konfiguriert wie die obige Ausführungsform 1.
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Wenn bei der Flussraten-Messvorrichtung 4 gemäß der obigen Ausführungsform 1 der Krümmungsradius des ersten Biegeabschnitts 23 gering ist, wird die Flussgeschwindigkeit auf der inneren Umfangsseite des erste Biegeabschnitts 23 langsam, wodurch ein instabiler Wirbel erzeugt wird. Darüber hinaus können instabile Wirbel außerdem auf ähnliche Weise an den inneren Umfangsseiten des zweiten Biegeabschnitts 25 und des dritten Biegeabschnitts 27 erzeugt werden.
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Da bei einer Flussraten-Messvorrichtung 4B gemäß Ausführungsform 3 die äußeren Umfangswände des ersten bis dritten Biegeabschnitts 23B, 25B und 26B, d. h. die Flächen, die den oben beschriebenen Wirbeln gegenüberliegen, als geneigte Flächen ausgebildet sind, wird die Durchlass-Querschnittsfläche des Messdurchlasses 5B verringert. Da die Wand-Grenzschichten in Breitenrichtung des Messdurchlasses 5B an dem ersten bis dritten Biegeabschnitt 23B, 25B und 27B komprimiert sind und die Flussgeschwindigkeitsverteilung dadurch korrigiert wird, werden die oben beschriebenen Wirbel verringert. Als Resultat daraus werden Störungen des Flusses des gemessenen Fluids, der in dem Messdurchlass 5B hervorgerufen wird, verringert, Störungen im Fluss oberhalb des Flussraten-Detektionselementes 6 werden ebenfalls verringert und ein Druckverlust in dem Messdurchlass 5B wird ebenfalls verringert, wodurch die Flussgeschwindigkeit erhöht wird. Somit wird das Signal-Rausch-Verhältnis der Ausgabe aus der Flussraten-Messvorrichtung 4B verbessert.
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Der Begriff ”Breitenrichtung” des Messdurchlasses 5B bezeichnet eine Dickenrichtung des Flussraten-Detektionselementes 6, mit anderen Worten, eine Richtung, die zur Zeichenebene von 7 senkrecht ist.
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Ausführungsform 4
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8 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 8 umfasst ein Messdurchlass 5C Folgendes: eine Einflussöffnung 21, einen ersten Durchlass 22, einen erster Biegeabschnitt 23B, einen zweiten Durchlass 24C, einen zweiten Biegeabschnitt 25C, einen dritten Durchlass 26C, einen dritten Biegeabschnitt 27C, einen vierten Durchlass 28C, einen vierten Biegeabschnitt 29, einen fünften Durchlass 30 und eine Ausflussöffnung 31.
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Die äußeren Umfangswandflächen des ersten Biegeabschnitts 23B, des zweiten Biegeabschnitts 25C und des dritten Biegeabschnitts 27C sind so ausgebildet, dass sie geneigte Flächen aufweisen, in denen eine ebene Fläche so geneigt ist, dass sie das gemessene Fluid um ungefähr 90° ablenkt. Ein Abschnitt einer Messdurchlass-Nut 5a eines den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13, der den zweiten Durchlass 24C und den zweiten Biegeabschnitt 25C bildet, ist so ausgebildet, dass er eine Tiefe hat, die kontinuierlich von dem zweiten Durchlass 24C über den zweiten Biegeabschnitt 25C bis zum Eingang des dritten Durchlasses 26C nach und nach flacher wird, um Flusskontraktionsabschnitte 35 und 36 zu bilden, in denen die Durchlass-Querschnittsfläche kontinuierlich verengt wird. Ein Abschnitt der Messdurchlass-Nut 5a, der den dritten Durchlass 26C und den dritten Biegeabschnitt 27C bildet, ist so ausgebildet, dass er eine Tiefe hat, die gleich der Tiefe der Messdurchlass-Nut 5a am Eingang des dritten Durchlasses 26C ist. Darüber hinaus ist ein Abschnitt der Messdurchlass-Nut 5A, der den vierten Durchlass 28C bildet, so ausgebildet, dass er eine Tiefe hat, die von einem Durchlasseingang des vierten Durchlasses 28C zu einem Teilstück entlang des vierten Durchlasses 28C kontinuierlich nach und nach tiefer wird, um einen sich ausdehnenden Abschnitt 37 zu bilden, in dem sich die Durchlass-Querschnittsfläche kontinuierlich ausdehnt.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konfiguriert wie die obige Ausführungsform 3.
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Bei einer auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4C ist das Flussraten-Detektionselement 6 in einem Teilstück des dritten Durchlasses 26C so angeordnet, dass es in einer gemeinsamen Ebene mit einer Wandfläche positioniert ist, die den Messdurchlass 5C bildet (der Vorderfläche der Metallplatte 8), und der Fluss des gemessenen Fluids oberhalb dieser Wandfläche wird gemessen, Dementsprechend wird durch das Verengen der Durchlass-Querschnittsfläche in der Dickenrichtung des Flussraten-Detektionselementes 6 an den Flusskontraktionsabschnitten 35 und 36 eine Wand-Grenzschicht in Dickenrichtung des Flussraten-Detektionselementes 6 komprimiert, wodurch Flussgeschwindigkeitsverteilungen korrigiert werden. Somit steigt die Flussgeschwindigkeit unmittelbar stromaufwärts von dem Flussraten-Detektionselement 6 an, wodurch ebenfalls Störungen des Flusses oberhalb des Flussraten-Detektionselementes 6 verringert werden.
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Da der dynamische Druck, der in den Fluss-Kontraktionsabschnitten 35 und 36 gewonnen wird, nach und nach in statischen Druck umgewandelt wird, wenn der Fluss, der das Flussraten-Detektionselement 6 überstrichen hat, durch den Expansionsabschnitt 37 gelangt, wird der statische Druck gleichförmig wiederhergestellt. Eine Fluidtrennung oberhalb der Wandfläche wird daher unterdrückt, wodurch gestattet wird, dass ein Druckverlust in dem Messdurchlass 5C verringert wird und die Flussgeschwindigkeit in dem Messdurchlass 5C ansteigt. Somit wird das Signal-Rausch-Verhältnis der Ausgabe aus der Flussraten-Messvorrichtung 4C verbessert.
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Ausführungsform 5
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9 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 9 umfasst ein Messdurchlass 5D Folgendes: eine Einflussöffnung 21, einen ersten Durchlass 22, einen ersten Biegeabschnitt 23, einen zweiten Durchlass 24, einen zweiten Biegeabschnitt 25, einen dritten Durchlass 26, einen dritten Biegeabschnitt 27, einen vierten Durchlass 28D, einen Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitt 38 und eine Ausflussöffnung 31. Der vierte Durchlass 28D des Messdurchlasses 5D ist so angeordnet, dass er sich von dem dritten Biegeabschnitt 27 in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Flussrichtung A des Hauptflusses ist, von der Leiterplatte 7 fort zum vierten Biegeabschnitt 29 erstreckt, und er ist direkt mit der Ausflussöffnung 31 verbunden. Der Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitt 38 hat in einer Ebene, die die Flussrichtung A des Hauptflusses und die Vorstehrichtung der Flussraten-Messvorrichtung 4D in den Hauptdurchlass 1 enthält, eine kreisförmige Querschnittsform, und er ist an einem stromaufwärtigen Ende des vierten Durchlasses 28D so angeordnet, dass er den vierten Durchlass 28D mit der Ausflussöffnung 31 verbindet.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konfiguriert, wie die obige Ausführungsform 1.
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Bei der auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4D ist der Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitt 38 mit dem vierten Durchlass 28 und der Ausflussöffnung 31 an einem stromaufwärtigen Ende des vierten Durchlasses 28D verbunden.
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Wenn Schwankungen, die Rückflüsse umfassen, erzeugt werden und das gemessene Fluid ein wenig durch die Ausflussöffnung 31 einfließt, wird es somit zuerst in den Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitt 38 eintreten. Dann bewegt sich das gemessene Fluid, welches in den Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitt 38 eingetreten ist, aufgrund der kreisförmigen Querschnittsform des Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitts 38 kreisförmig in der Richtung, die in 9 durch den Pfeil C angezeigt ist. Dieser Fluss von gemessenem Fluid, welcher in dem Durchlass-Querschnittsflächen-Erweiterungsabschnitt 38 kreist, wirkt derart, dass er das gemessene Fluid in dem vierten Durchlass 28D in einer Richtung beschleunigt, in der es aus der Ausflussöffnung 31 ausgestoßen wird. Es besteht daher eine geringere Neigung, dass das gemessene Fluid durch die Ausflussöffnung 31 zurückfließt. Somit wird ein Rückfluss nicht als Vorwärtsfluss detektiert werden und keine Sättigungsfehler hervorrufen.
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Ausführungsform 6
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10 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 6 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 10 umfasst ein Messdurchlass 5E Folgendes: eine Einflussöffnung 21, einen ersten Durchlass 22, einen ersten Biegeabschnitt 23, einen zweiten Durchlass 24, einen zweiten Biegeabschnitt 25, einen dritten Durchlass 26, einen dritten Biegeabschnitt 27, einen vierten Durchlass 28, einen vierten Biegeabschnitt 29, einen fünften Durchlass 30, eine zweite Kommunizierungsöffnung 39 und eine Ausflussöffnung 31. Die zweite Kommunizierungsöffnung 39 ist durch den den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 hindurch so angeordnet, dass sie relativ zur Flussrichtung A des Hauptflusses so geneigt ist, dass eine Öffnungsrichtung in Richtung auf das stromaufwärtige Ende nach und nach von dem Schaltkreisaufnahmeabschnitt 12 entfernt wird, und so, dass sie zwischen dem vierten Biegeabschnitt 29 und dem Hauptdurchlass 1 stromabwärts von dem den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 kommuniziert.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konfiguriert wie die obige Ausführungsform 1.
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Wenn bei einer auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4E Schwankungen erzeugt werden, die Rückflüsse enthalten, fließt ein Teil des gemessenen Fluids (Rückfluss) durch die zweite Kommunizierungsöffnung 39 in den vierten Biegeabschnitt 29 und wirkt so, dass er das gemessene Fluid in dem vierten Biegeabschnitt 29 durch den fünften Durchlass 30 in eine Richtung beschleunigt, in der es aus der Ausflussöffnung 31 ausgestoßen wird. Es besteht dadurch eine geringere Neigung dafür, dass das gemessene Fluid durch die Ausflussöffnung 31 zurückfließt. Somit wird ein Rückfluss nicht als ein Vorwärtsfluss detektiert werden und keine Sättigungsfehler hervorrufen.
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Ausführungsform 7
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11 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 7 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 11 umfasst ein Messdurchlass 5F eine zweite Kommunizierungsöffnung 39a, die so durch einen den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 hindurch angeordnet ist, dass sie mit der Flussrichtung A des Hauptflusses ausgerichtet ist, und so, dass sie zwischen einem vierten Biegeabschnitt 29 und einem Hauptdurchlass 1 stromabwärts von dem den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 kommuniziert.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konstruiert wie die obige Ausführungsform 6, außer dass die zweite Kommunizierungsöffnung 39a anstelle der zweiten Kommunizierungsöffnung 39 verwendet wird.
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Wenn bei einer Flussraten-Messvorrichtung 4F, die auf diese Weise konfiguriert ist, Schwankungen erzeugt werden, die Rückflüsse umfassen, fließt ebenfalls ein Teil des gemessenen Fluids (Rückfluss) durch die zweite Kommunizierungsöffnung 39a in den vierten Biegeabschnitt 29 und wirkt so, dass er das gemessene Fluid in dem vierten Biegeabschnitt 29 durch den fünften Durchlass 30 in eine Richtung beschleunigt, in der es aus der Ausflussöffnung 31 ausgestoßen wird. Es besteht dadurch eine geringere Neigung dazu, dass das gemessene Fluid durch die Ausflussöffnung 31 zurückfließt, wodurch ähnliche Effekte erzielt werden, wie in der obigen Ausführungsform 6.
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Ausführungsform 8
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12 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 8 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 12 ist eine Trennwand 40 integral an dem den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 integral ausgebildet, und zwar über den gesamten den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 hinweg in Flussrichtung A des Hauptflusses, so dass ein vorbestimmter Zwischenraum bezüglich der vorstehenden Endfläche des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 erhalten wird. Mit anderen Worten ist die Trennwand 40 der Ausflussöffnung 31 des Messdurchlasses 5 gegenüberliegend so angeordnet, dass ein vorbestimmter Zwischenraum erhalten wird.
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Darüber hinaus ist der Rest der Ausführungsform in ähnlicher Weise konfiguriert wie die obige Ausführungsform 1.
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Bei Automobil-Verbrennungsmotoren kann der Innendurchmesser des Hauptdurchlasses 1, durch welchen der Hauptfluss fließt, in Abhängigkeit von der Größe des vom Verbrennungsmotor benötigten Einlass-Luftflusses groß oder klein sein. Wenn die Flussraten-Messvorrichtung 4 gemäß Ausführungsform 1 in den Hauptdurchlass 1 gesteckt ist, kann der Abstand zwischen der Ausflussöffnung 31 und einer Innenwandfläche des Hauptdurchlasses 1 in Abhängigkeit von dem Innendurchmesser des Hauptdurchlasses 1 variieren. Der Grad des Einflusses des Flusses des gemessenen Fluids auf die Form und auf den statischen Druck in der Nähe der Ausflussöffnung 31 variiert in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen der Ausflussöffnung 31 und der Innenwandfläche des Hauptdurchlasses 1. Demzufolge variieren die Flussraten-Messeigenschaften der Flussraten-Messvorrichtung 4, mit anderen Worten, das Verhältnis der Ausgabe relativ zur Flussrate, in Abhängigkeit von dem Innendurchmesser des Hauptdurchlasses 1, und es gibt Fälle, in denen die Stärken einer Einsteck-Form, die die Flussraten-Messeigenschaften vereinheitlichen, nicht vorteilhaft verwendet werden können, wenn der Innendurchmesser des Hauptdurchlasses 1 variiert.
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Da bei einer auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4G die Trennwand 40, welche der Ausflussöffnung 31 gegenüberliegt, so ausgebildet ist, dass sie einen vorbestimmten Abstand bzw. Zwischenraum hat, wird der Abstand zwischen der Ausflussöffnung 31 und der gegenüberliegenden bzw. zugewandten Trennwand 40 stets konstant gehalten. Der Einfluss der Trennwand 40 auf den Fluss kann dadurch stets konstant gehalten werden, um den statischen Druck in der Nähe der Ausflussöffnung 31 zu stabilisieren. Selbst wenn der Innendurchmesser des Hauptdurchlasses 1 variiert, können die Flussraten-Messeigenschaften vereinheitlicht werden, und die Stärken der Einsteck-Form können zum Vorteil verwendet werden.
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Ausführungsform 9
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13 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 9 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 13 ist eine Trennwand 40a integral an einem den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 so ausgebildet, dass sie an einem Bereich des den Messdurchlass bildenden Abschnitt 13 angeordnet ist, der der Ausflussöffnung 31 gegenüberliegt, dergestalt, dass sie einen vorbestimmten Abstand zu bzw. Zwischenraum mit der vorstehenden Endfläche des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 aufweist.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konstruiert wie die obige Ausführungsform 8, mit Ausnahme der Tatsache, dass die Trennwand 40a anstelle der Trennwand 40 verwendet wird.
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Da bei einer auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4H die Trennwand 40a, welche der Ausflussöffnung 31 zugewandt ist, ausgebildet ist, können ähnliche Effekte wie diejenigen von der obigen Ausführungsform 8 ebenfalls erhalten werden.
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Ausführungsform 10
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14 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 10 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 14 ist eine geneigte Fläche 41 an einem stromabwärtigen Endabschnitt des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 so ausgebildet, dass sie sich von der Leiterplatte 7 fort zu einem Ort unmittelbar stromabwärts der Ausflussöffnung 31 erstreckt.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konfiguriert wie die obige Ausführungsform 1.
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Wenn bei einer auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4I Schwankungen, die Rückflüsse umfassen, erzeugt werden, fließt ein Teil des gemessenen Fluids (Rückfluss) entlang der geneigten Fläche 4I und direkt unterhalb der Ausflussöffnung 31, wodurch er das gemessene Fluid in der Nähe der Ausflussöffnung 31 stromaufwärts beschleunigt. Es besteht daher eine geringere Neigung dafür, dass das gemessene Fluid durch die Ausflussöffnung 31 zurück in den Messdurchlass 5 fließt. Somit wird ein Rückfluss nicht als Vorwärtsfluss detektiert werden und keine Sättigungsfehler hervorrufen.
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Ausführungsform 11
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15 ist eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht, die einen Teil eines Zustands zeigt, in dem eine Flussraten-Messvorrichtung gemäß einer nicht beanspruchten Ausführungsform 11 an einem Hauptdurchlass montiert ist.
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In 15 ist ein vorstehender Abschnitt 42 so angeordnet, dass er am Endabschnitt des den Messdurchlass bildenden Abschnitts 13 in einem stromaufwärts gelegenen Bereich in der Nähe der Ausflussöffnung 31 vorsteht.
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Darüber hinaus ist der Rest dieser Ausführungsform auf ähnliche Weise konfiguriert wie die Ausführungsform 1 oben.
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Da bei einer auf diese Weise konfigurierten Flussraten-Messvorrichtung 4J die Ausflussöffnung 31 durch den vorstehenden Abschnitt 42 unmittelbar stromaufwärts abgeschirmt ist, besteht eine geringere Neigung dafür, dass eine Umgebung des Ausgangs der Ausflussöffnung 31 durch den Fluss aus stromaufwärtiger Richtung beeinflusst wird, wodurch der statische Druck in der Nähe des Ausgangs der Ausflussöffnung 31 stabilisiert wird.
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Selbst wenn der Hauptfluss des gemessenen Fluids gestört wird, wird demzufolge der dynamische Druck stabilisiert, weil der statische Druck in der Nähe des Ausgangs der Ausflussöffnung 31 stabil ist, wodurch die Störungen gegenüber dem Messdurchlass 5 verringert werden und der Fluss innerhalb des Messdurchlasses 5 stabilisiert wird. Dadurch wird das Signal-Rausch-Verhältnis der Ausgabe aus der Flussraten-Messvorrichtung 4J verbessert.
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Wenn Schwankungen, die Rückflüsse umfassen, erzeugt werden, trifft das gemessene Fluid (der Rückfluss) auf den vorstehenden Abschnitt 42, wodurch die Flussgeschwindigkeit des Rückflusses gedämpft wird und die Neigung des gemessenen Fluids, durch die Ausflussöffnung 31 zurück in den Messdurchlass 5 zu fließen, verringert wird. Somit wird ein Rückfluss nicht als ein Vorwärtsfluss detektiert werden und keine Sättigungsfehler hervorrufen.
