DE102006041530B4

DE102006041530B4 - Method for air mass measurement and air mass sensor

Info

Publication number: DE102006041530B4
Application number: DE200610041530
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dr. Bierl; Martin Lesser; Andreas Meyer; Frank Dr. Steuber
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2008-10-30
Anticipated expiration: 2026-09-06
Also published as: WO2008028898A2; DE102006041530A1; WO2008028898A3

Abstract

Luftmassensensor mit zwei Ultraschallwandlern (3, 4), die in einem Rohr (2) angeordnet sind, wobei die Ultraschallwandler (3, 4) unter einem geringen Abstand (l, L) und im Wesentlichen parallel zueinander in einem Winkel (α) schräg zur Rohrmittenachse (M) im Bereich der Rohrwand (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein System (6) mit mindestens einem Reflektor (7, 8) so in dem Rohr (2) angeordnet ist, dass die von dem jeweiligen Sendewandler (3, 4) ausgesandte Ultraschallwelle (9) zu dem als Empfangswandler benutzten zweiten Wandler (3, 4) reflektiert wird, wobei im Bereich eines der beiden Schallwandler (3, 4) ein zweites Rohr (11) derart angeordnet ist, dass ein Teil des Übertragungsweges der Ultraschallwelle (9) innerhalb des Rohrs (2) in diesem zweiten Rohr (11) geführt ist.Air mass sensor with two ultrasonic transducers (3, 4) arranged in a tube (2), wherein the ultrasonic transducers (3, 4) at a small distance (L, L) and substantially parallel to each other at an angle (α) obliquely to the tube center axis (M) in the region of the tube wall (5) are arranged, characterized in that a system (6) with at least one reflector (7, 8) so in the tube (2) is arranged that of the respective transmitting transducer (3, 4) emitted ultrasonic wave (9) to the as a receiving transducer used second transducer (3, 4) is reflected, wherein in the area one of the two sound transducers (3, 4) a second tube (11) in such a way is arranged that part of the transmission path of the ultrasonic wave (9) within the tube (2) in this second tube (11) is guided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Luftmassenmessung und einen Luftmassensensor.The The present invention relates to a method of air mass measurement and an air mass sensor.

In bekannter Weise wird in Verbrennungskraftmaschinen ein Luft-Treibstoffgemisch unter Verdichtung zur Verbrennung gebracht. Die Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine hängt vom Verhältnis von Treibstoffmasse zu Luftmasse ab. Die Messung einer jeweiligen Luftmasse wird mit einem Luftmassensensor durchgeführt, der im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine sitzt. Aufgrund der hohen wirtschaftlichen Bedeutung des Kraftfahrzeugbereiches wird nachfolgend ohne Beschränkung der Verwendung erfindungsgemäßer und allgemein einsetzbarer Strömungssensoren nur auf die Anwendung zur Bestimmung einer angesaugten oder in sonstiger Weise einer Verbrennungskraftmaschine zugeführten Luftmasse eingegangen.In known manner in internal combustion engines, an air-fuel mixture brought under compression to combustion. The power output the internal combustion engine hangs from the relationship from fuel mass to air mass. The measurement of a respective Air mass is performed with an air mass sensor, the sitting in the intake of the internal combustion engine. Because of the high economic importance of the automotive sector is below without restriction the use according to the invention and generally applicable flow sensors only to the application for the determination of a sucked or in other Way received an internal combustion engine air mass supplied.

Zahlreiche moderne Verbrennungskraftmaschinen sind heute mit einem Abgas-Turbolader ausgestattet, welcher eine Vorverdichtung der Luftmasse bewirkt. Wurde bereits zu Beginn der Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen der Versuch einer Vorkompression der einer Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft mit dem Ziel einer Erhöhung der Motorleistung durch Erhöhung des Luftmengen- und Kraftstoffdurchsatzes pro Arbeitstakt durchgeführt, so wird heute die Aufladung von Otto-Verbren-nungskraftmaschinen nicht mehr primär unter dem Leistungsaspekt gesehen, sondern als Möglichkeit zur Einsparung von Kraftstoff und zur Minderung von Schadstoffen. Dabei wird in bekannter Weise einem jeweiligen Abgasstrom Energie zur Vorverdichtung des Luftmassenstromes durch eine im Abgasstrom laufende Turbine mit daran mechanisch gekoppeltem Frischluft-Verdichter entzogen, so dass beispielsweise ein Dieselmotor nun nicht mehr als Saugmotor, sondern als aufgeladener Motor mit Ladeluftdrücken von bis zu 1,5 bar oder gar 2,5 bar bei deutlicher Leistungssteigerung und reduziertem Schadstoffausstoß arbeitet. Hierzu ist selbstverständlich einer jeweiligen Treibstoffmasse eine Luftmasse in einem vorgegebenen Verhältnis zuzugeben, so dass einem Luftmassensensor eine wesentliche Bedeutung bei der Wirtschaftlichkeit und Schadstoffreduktion einer Verbrennungskraftmaschine zukommt.numerous Modern internal combustion engines are today with an exhaust turbocharger equipped, which causes a pre-compression of the air mass. Was already at the beginning of the development of internal combustion engines the attempt of precompression of an internal combustion engine supplied Air with the aim of increasing the Engine power by increasing the air volume and fuel flow rate per stroke, so today is not the charge of Otto internal combustion engines more primary seen from the performance aspect, but as a way to save Fuel and to reduce pollutants. It is in known Way a respective exhaust gas flow energy for pre-compression of the Air mass flow through a turbine running in the exhaust stream with deprived of mechanically coupled fresh air compressor, so that, for example, a diesel engine is no longer considered a naturally aspirated engine, but as a supercharged engine with charge air pressures of up to 1.5 bar or even 2.5 bar with significant increase in output and reduced pollutant emissions works. This is of course a respective fuel mass an air mass in a given relationship admit, so that an air mass sensor is essential in the economy and pollutant reduction of an internal combustion engine due.

Da es bei dem chemischen Vorgang der Verbrennung in jedem Betriebszustand einer Verbrennungskraftmaschine auf die Massenverhältnisse von Kraftstoff und Luft ankommt, ist der Massendurchfluss der Ansaug-/Ladeluft auch fortlaufend möglichst genau zu messen. Der maximal zu messende Luftmassenstrom liegt je nach Motorleistung der Verbrennungskraftmaschine im Bereich von 400 bis ca. 1000 kg/h. Aufgrund des niedrigen Leerlaufbedarfes moderner Verbrennungskraftmaschinen beträgt das Verhältnis eines minimalen zu einem maximalen Luftdurchsatz zwischen 1:90 bis etwa 1:100.There it in the chemical process of combustion in any operating condition an internal combustion engine on the mass ratios of fuel and air is the mass flow rate of the intake / charge air also continuously as accurate as possible to eat. The maximum air mass flow to be measured is depending on Engine power of the internal combustion engine in the range of 400 to about 1000 kg / h. Due to the low idle demand modern Internal combustion engines amounts The relationship a minimum to a maximum air flow between 1:90 to about 1: 100.

Ein Luftmassensensor kann als Massenstromsensor nach einem thermischen Prinzip arbeiten, wobei eine Abgabe von Wärmeleistung eines durch den Fluss elektrischen Stroms erhitzten Sensormessdrahtes im Vergleich zu einem thermisch isolierten baugleichen Sensordraht über eine Widerstandbrückenschaltung als Maß für eine jeweilige Durchflussmenge ausgewertet wird.One Air mass sensor can be used as a mass flow sensor after a thermal Working principle, with a release of heat output by the one Flow of electric current heated sensor wire in comparison to a thermally insulated sensor wire over a Resistance bridge circuit as a measure of a particular flow rate is evaluated.

Ein alternativer Ansatz, der gegenüber der elektrothermischen Messung deutlich an elektrischer Energie einspart, ist allgemein in dem Aufsatz "Durchflussmesstechnik – Eine Übersicht", in der Fachzeitschrift "Technisches Messen tm", 1979, Heft 4, Seiten 145–149, beschrieben worden. Dazu ist es bekannt, eine Durchflussmessung auf Basis des sog. Verwehungsprinzips unter Verwendung eines sendenden und eines empfangenden Ultraschallmesskopfs aufzubauen. Die beiden Ultraschallmessköpfe dienen dabei einer als Sender und einer als Empfänger und benötigen vor einer Signalauswertung eine entsprechende Sende-/Empfangseinrichtung.One alternative approach to the opposite the electrothermal measurement clearly in electrical energy savings, is generally in the article "flow measurement - an overview", in the journal "Technical Measurement tm ", 1979, Issue 4, Pages 145-149, been described. For this it is known, a flow measurement on the basis of the so-called drift principle using a sending and a receiving ultrasonic transducer. The two Ultrasonic measuring heads are used one as a sender and one as a receiver and require a signal evaluation, a corresponding transmitting / receiving device.

Ferner ist aus dem Kraftfahrtechnischen Taschenbuch/Bosch, 23., aktualisierte und erweitere Auflage, Verlag Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, Seite 115, ein Verfahren zur Ultraschall-Durchflussmessung bekannt, nach dem sich eine Laufzeit t eines Schallimpulses durch ein Messmedium, wie zum Beispiel Luft, unter dem Schrägungswinkel α mit derselben Messstrecke 1 einmal gegen eine Luftströmung und einmal in Luftströmungsrichtung messen lässt. Eine resultierende Laufzeitdifferenz des Schallimpulses ist dem Volumendurchfluss direkt proportional.Further is from the Automotive Handbook / Bosch, 23rd, updated and extended edition, Verlag Vieweg, 1999, ISBN 3-528-03876-4, page 115, a method for ultrasonic flow measurement, according to which is a transit time t of a sound pulse through a measuring medium, such as air, under the helix angle α with the same Measuring section 1 once against an air flow and once in the air flow direction can measure. A resulting transit time difference of the sound pulse is the Volume flow directly proportional.

Um die Luftströmung möglichst wenig zu beeinflussen und auch den Bauraum gegenüber anderen bekannten Anordnungen zu minimieren, werden die Ultraschallwandler in bekannten Anordnungen koaxial und schräg gegenüberliegend angeordnet, wie z. B. in der DE 33 31 519 C2 offenbart. Dies führt jedoch bei steigendem Anstellwinkel der Wandler zur Horizontalen zu einer Verringerung des Messeffekts. Daraus ergibt sich ein Kompromiss aus einer vom Winkel der Wandler zur Horizontalen abhängigen Einbaulänge und dem Messeffekt der Anordnung. Die schräg ge-genüberliegende Anordnung der Wandler bietet den Vorteil der Mittelung der Verwehung über eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des gesamten Rohrquerschnitts.In order to influence the air flow as little as possible and to minimize the space compared to other known arrangements, the ultrasonic transducers are arranged in known arrangements coaxially and obliquely opposite, such. B. in the DE 33 31 519 C2 disclosed. However, this leads to a reduction in the measuring effect with increasing angle of attack of the transducer to the horizontal. This results in a compromise of an installation length dependent on the angle of the transducers to the horizontal and the measuring effect of the arrangement. The obliquely opposite arrangement of the transducers offers the advantage of averaging the drift over a flow velocity distribution of the entire tube cross section.

Nach dem Stand der Technik wird die Durchflussmessung mittels Ultraschallwandlern realisiert, indem zwei koaxial ausgerichtete Wandler an den Rohrwänden schräg gegenüber angeordnet werden. Da der eine Wandler auf der einen Seite, und der andere Wandler auf der gegenüberliegenden Seite des Rohres angebracht ist, sind unterschiedlich lange Kabel von der Elektronik zu den Wandlern nötig. Die dabei auftretenden Kabellängen zwischen der Ansteuerelektronik und den jeweiligen Ultraschallwandlern führt zu zusätzlichen Laufzeitunterschieden der Empfangssignale. Außerdem besteht in diesen Kabeln die Gefahr von elektrischen bzw. elektromagnetischen Einstreuungen, welche das Messergebnis zusätzlich verfälschen.According to the prior art, the flow measurement is realized by means of ultrasonic transducers by two coaxially oriented transducers are arranged obliquely opposite to the tube walls. Since one transducer is mounted on one side and the other transducer is mounted on the opposite side of the tube, cables of varying lengths are required from the electronics to the transducers. The cable lengths occurring between the control electronics and the respective ultrasonic transducers leads to additional runtime differences of the received signals. In addition, there is the risk of electrical or electromagnetic interference in these cables, which additionally falsify the measurement result.

Rein auf einer Signaldrift aufbauend, die durch die Verwehung des Schalls durch die Fluidströmung auftritt, sind beispielsweise in der DE 103 44 895 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung mittels Ultraschall offenbart worden. Hierbei werden Schallimpulse von einem Ultraschallsender zu einem Ultraschallempfänger übertragen, die gemeinsam als Wandlerarray ausgebildet und parallel ausgerichtet in einer Rohrwandung angeordnet sind. Die Schallwellen durchlaufen den gesamten Rohrquerschnitt bei Reflexion an der gegenüberliegenden Rohrwandung zweimal. Die von einem Senderteil des Wandlerarrays ausgesandte Schallkeule ist zudem so gebündelt, dass sie auf dem Empfängerbereich des Arrays im Wesentlichen in einem Punkt fokussiert wird. In Abhängigkeit von einer jeweiligen typischen mittleren Strömungsgeschwindigkeit ab ca. 0,5 m/s bis etwa 50 m/s treten unterschiedlich weite Verwehungen auf, die durch eine Aufteilung des Empfängerbereichs in einzelne kleine Empfangszellen des Arrays detektiert werden.Reinstating on a signal drift, which occurs due to the drift of sound through the fluid flow, are for example in the DE 103 44 895 A1 a method and apparatus for ultrasonic flow velocity measurement has been disclosed. Here, sound pulses are transmitted from an ultrasonic transmitter to an ultrasonic receiver, which are formed together as a transducer array and arranged in parallel aligned in a pipe wall. The sound waves pass through the entire pipe cross-section twice when reflected on the opposite pipe wall. The sound beam emitted by a transmitter part of the transducer array is also bundled so that it is focused on the receiver region of the array substantially at one point. Dependent on a respective typical average flow velocity from about 0.5 m / s to about 50 m / s occur at different levels of drift, which are detected by a division of the receiver area into individual small receiving cells of the array.

Die US 4,488,428 A offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ultraschallluftmassenmessung unter Verwendung zweier eng benachbarter und unter einem Winkel gegenüber einer Rohrlängsachse angeordneter Ultraschallwandlerpaare. Da die zwei Ultraschallwandler als Paare jeweils gegenüberliegend angeordnet sind, ist kein Reflektor vorhanden.The US 4,488,428 A discloses a method and apparatus for ultrasonic air mass measurement using two closely spaced pairs of ultrasound transducers arranged at an angle to a tube longitudinal axis. Since the two ultrasonic transducers are arranged opposite each other as pairs, no reflector is present.

Die US 6,098,466 A offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ultraschalldurchflussmessung. Hier ist ein Reflektor vorgesehen, der jedoch außerhalb des eigentlichen Rohres angeordnet ist.The US 6,098,466 A discloses an apparatus and method for ultrasonic flow measurement. Here, a reflector is provided, which is arranged outside the actual tube.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein preiswertes sowie zuverlässig arbeitendes Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zur Durchflussmessung zu schaffen.It The object of the present invention is a cheap as well as reliable working method and a corresponding device for flow measurement to accomplish.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.These The object is solved by the features of the independent claims. advantageous Further developments are the subject of the respective subclaims.

In einem erfindungsgemäß aufgebauten Luftmassensensor sind die Ultraschallwandler unter einem geringen Abstand und im Wesentlichen parallel zueinander in einem Winkel schräg zur Rohrmittenachse im Bereich der Rohrwand angeordnet. Die Schallwandler sind dabei vorzugsweise zum paarweise wechselnden Betrieb als Sender und Empfänger ausgebildet. Ein System mit mindestens einem Schallreflektor bzw. Spiegel reflektiert die von dem jeweiligen Sendewandler ausgesandte Ultraschallwelle zu dem als Empfangswandler benutzten zweiten Wandler. Ein Teil des Übertragungsweges der Ultraschallwelle wird dabei in einem Rohr geführt und damit zu einem wesentlichen Teil dem Einfluss des strömenden Mediums entzogen. In einer Laufrichtung im Betrieb der beschriebenen Anordnung ist die Ultraschallwelle von dem Spiegelsystem zu dem Empfangswandler dabei durch ein koaxial zur Achse des Empfangswandlers liegendes Rohr weitgehend von dem fließenden Medium abgeschirmt. In umgekehrter Signalrichtung ist dann die Ultraschallwelle auf ihrem Weg vom Sendewandler zum Spiegelsystem hin durch das Rohr abgeschirmt. Damit ist im Wesentlichen nur ein verbleibender Übertragungsweg der Ultraschallwelle noch dem Einfluss des strömenden Mediums ausgesetzt.In an air mass sensor constructed according to the invention the ultrasonic transducers are at a small distance and in the Substantially parallel to each other at an angle oblique to the tube center axis arranged in the region of the tube wall. The sound transducers are included preferably designed for pairwise changing operation as a transmitter and receiver. A system with at least one sound reflector or mirror reflected the transmitted by the respective transmitter transducer ultrasonic wave to the second transducer used as the receiving transducer. Part of the transmission path the ultrasonic wave is guided in a tube and thus to a substantial extent the influence of the flowing medium withdrawn. In a running direction during operation of the described arrangement is the ultrasonic wave from the mirror system to the receiving transducer while lying by a coaxial with the axis of the receiving transducer Pipe largely from the flowing Medium shielded. In reverse signal direction is then the ultrasonic wave on their way from the transmitter converter to the mirror system through the tube shielded. This is essentially only a remaining transmission path the ultrasonic wave is still exposed to the influence of the flowing medium.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Rohr über einem der beiden Schallwandler angeordnet. Das Rohr erstreckt sich entlang eines Teils des Übertragungsweges der Ultraschallwellen. Bei einer Erstrechung bis zu dem System zur Spiegelung bzw. Reflektion ist damit fast die Hälfte des Schallweges dem Einfluss des fließenden Mediums entzogen.In an embodiment the invention is the tube over one of the two transducers arranged. The tube extends along part of the transmission path the ultrasonic waves. In an initial calculation up to the system for Mirroring or reflection is thus almost half of the sound path the influence of the flowing Withdrawn mediums.

Das System zur Spiegelung bzw. Reflektion umfasst vorzugsweise zwei Reflektoren. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Spiegelsystem in einem mittleren Rohrbereich bzw. in einem Bereich der Rohrmittenachse angeordnet. Durch dieses Spiegelsystem wird der Übertragungsweg der Ultraschallwelle von einem jeweiligen Sender zu einem jeweiligen Empfänger verkürzt. Hierdurch wird eines Verwehung des Ultraschallsignals begrenzt. Zugleich wird jedoch vorteilhafterweise ein Messergebnis durch Verlängerung bzw. Verkürzung einer Signallaufzeit je nach Orientierung zur Strömung des Fluids maximiert. In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Spiegelsystem aus mindestens zwei Spiegeln oder Teil-Reflektoren einstückig zusammengesetzt, wobei beispielsweise durch eine entsprechende Formgebung und Anordnung innerhalb des Ansaugrohres ein Strömungswiderstand gemindert wird.The System for reflection preferably comprises two Reflectors. In one embodiment The invention relates to the mirror system in a central tube region or arranged in a region of the tube center axis. Through this mirror system becomes the transmission path the ultrasonic wave from a respective transmitter to a respective one receiver shortened. As a result, a drift of the ultrasonic signal is limited. At the same time, however, advantageously a measurement result by extension or shortening a signal delay depending on the orientation to the flow of Maximizes fluids. In one embodiment the invention is the mirror system of at least two mirrors or Partial reflectors in one piece composed, for example, by a corresponding shaping and arrangement within the intake pipe, a flow resistance is reduced.

Aufgrund der Geschwindigkeitsverteilung innerhalb des Rohres lassen sich grob zwei Strömungsbereiche unterscheiden: Eine Randströmung, die begrenzt auf dem Bereich der Rohrwand ist, und eine Mittenströmung, die den Bereich eines Rohrquer schnitts füllt. Von der Rohrwand mit der Grenzflächenbedingung v = 0 steigt die Strömungsgeschwindigkeit im Randbereich stark an. Am stärksten und fast überall gleich groß ist die Strömungsgeschwindigkeit in der Mittenströmung. Erfindungsgemäß wird ein Durchlaufen der Randströmung zur Bildung einer Art von Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit genutzt. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung ist eine Mittelung der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Rohrquerschnitt, wie sie nach dem Stand der Technik vorgenommen wird, nur eingeschränkt möglich. Um die Zuverlässigkeit der Messergebnisse zu steigern, wird in einer Ausführungsform der Erfindung eine rechnerische Kompensation über Kennwertfelder und/oder Eichung verwendet.Due to the velocity distribution within the tube can be roughly divided into two flow areas: an edge flow, which is limited to the area of the pipe wall, and a center flow, which fills the area of a pipe cross-section. From the pipe wall with the interface condition v = 0, the flow velocity in the edge region increases sharply. The strongest and almost everywhere the flow velocity in the middle flow is the same. According to the invention, a passage through the edge flow is used to form a kind of mean value of the flow velocity. By the arrangement described above, an average of the flow velocity distribution over the pipe cross-section, as is done in the prior art, only limited possible. In order to increase the reliability of the measurement results, in one embodiment of the invention a computational compensation via characteristic fields and / or calibration is used.

Erfindungsgemäß wird auch ohne Schaffung eines langen, aufwändigen und entsprechend kostspieligen Wandler-Arrays gemäß der Lehre der DE 103 44 895 A1 eine kompakte Sensor-Bauform mit nahezu identisch kurzen Signalleitungen realisiert. Ein Laufzeitunterschied über den Schallausbreitungsweg wird so auch bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten bei im Wesentlichen ortsfester Hauptkeule im Bereich eines jeweiligen Empfängerwandlers bestimmt. Bei bekannten Systemen kann dahingegen gerade bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten die Hauptkeule des Messschalls durch räumlichen Versatz bzw. Verwehung außerhalb eines Empfangswandlers liegen. Je weiter die Hauptkeule außerhalb des Empfangswandlers liegt, desto schwächer und damit störungsanfälliger und unzuverlässiger ist ein jeweiliges Messergebnis.According to the invention, even without creating a long, complex and correspondingly expensive converter array according to the teaching of DE 103 44 895 A1 realized a compact sensor design with almost identically short signal lines. A transit time difference over the sound propagation path is thus determined even at very high flow velocities with a substantially stationary main lobe in the region of a respective receiver transducer. In contrast, in known systems, especially at very high flow velocities, the main lobe of the measuring sound can be due to spatial offset or drift outside of a receiving transducer. The farther the main lobe lies outside of the receiving transducer, the weaker and thus more susceptible to interference and unreliable is a respective measurement result.

Vorzugweise wird eine Größe des Einflusses der Fluidströmung auf das Messsignal über den Winkel der Schrägstellung der Wandlerachsen und den Abstand des Reflektors oder der Spiegel von dem Ende des Schutzrohres eingerichtet. Der Reflektor bzw. die eventuell weiteren Schall-Reflexionsflächen sind an diese durch den Schrägstellungswinkel wesentlich vorgegebene Geometrie nach den grundlegenden Gesetzen der Optik anzupassen. Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden sie daher auch als Spiegel bezeichnet, wenngleich sie im Bereich des sichtbaren Lichtes optisch nicht als Spiegel wirken müssen. Es muss lediglich die Bedingung erfüllt sein, wonach Einfallswinkel und Ausfallswinkel gleich groß sind, wobei jedoch auch eine Korrektur einer Verwehung bei Auslegung eines Reflexionswinkels berücksichtigt werden kann. Weiter sollte eine Bedämpfung des Ultraschallsignals durch den Reflektor möglichst gering sein.preferably, becomes a magnitude of influence of fluid flow to the measurement signal via the angle of inclination the transducer axes and the distance of the reflector or the mirror set up from the end of the protective tube. The reflector or the possibly further sound reflection surfaces are connected to them by the Skew angle essentially given geometry according to the basic laws to adapt to the look. In the context of the present description Therefore, they also referred to as a mirror, although they are in the field Visible light optically does not have to act as a mirror. It just has to fulfill the condition be that the angle of incidence and the angle of reflection are the same, but also a correction of a drift in interpretation of a Considered reflection angle can be. Next should be a damping of the ultrasonic signal through the reflector as possible be low.

Bei einem fortlaufend paarweise durchgeführten Wechsel von Sende- und Empfangsaufgaben der beiden Wandler werden so in einstellbar kurzen zeitlichen Abständen jeweils Vergleiche der Laufzeiten in den beiden Signalrichtungen in einer Elektronik ausgewertet. So werden zwischen den Schallwandlern zu einem Zeitpunkt Schallwellen in Strömungsrichtung und im nächstfolgenden Zeitpunkt Schallwellen in Gegenrichtung ausgetauscht. Durch die besondere Wandleranordnung wird der Effekt der parallel zur Rohrmittenachse gerichteten Verwehung fast vollständig ausgeblendet. Es werden im Wesentlichen nur die Laufzeitunterschiede der Messsignale der Wandler für beide Senderichtungen des Schalls ausgewertet. Insbesondere ist durch diese Anordnung jedes seitliche Auswandern einer Hauptkeule des Empfangssignals aus dem Bereich des Empfängerwandlers unabhängig von einer Strömungsgeschwindigkeit weitestgehend ausgeschlossen.at an ongoing pairwise change of transmit and Receiving tasks of the two converters are thus adjustable in short temporal intervals in each case comparisons of the transit times in the two signal directions evaluated in an electronics. So be between the transducers at one time sound waves in the direction of flow and in the next Time of sound waves exchanged in the opposite direction. By the special transducer arrangement is the effect of parallel to the pipe center axis directed drifting almost completely faded out. It will essentially only the transit time differences of the measuring signals of Converter for evaluated both transmission directions of the sound. In particular by this arrangement, each lateral emigration of a main lobe of the Receive signal from the range of the receiver converter regardless of a flow velocity largely excluded.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind beide Wandler zueinander unter einem Winkel β zu einer Symmetrieachse in einer Querschnittsebene des Ansaugrohres geneigt angeordnet. Durch diese Anordnung ist ein Strahlverlauf zu beeinflussen, wobei sich ein Abstand der beiden Wandler zueinander nur geringfügig vergrößert. Dabei kann ein Spiegel- bzw. Reflektorsystem in Anpassung auf einen neuen Strahlengang verkleinert werden.In an embodiment According to the invention, both converters are at an angle β to one another Symmetry axis inclined in a cross-sectional plane of the intake pipe arranged. This arrangement is to influence a beam path, wherein a distance between the two transducers increases only slightly. there can a mirror or reflector system in adaptation to a new beam path be downsized.

Vorzugsweise finden als Ultraschallwandler kompakte piezoelektrische Wandler Anwendung. Damit ist ein auch insgesamt sehr kompakter Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. Die beiden Wandler werden zusammen in einem Einsteckfinger, welcher eine gewisse Tiefe in das Rohr hinein ragt, parallel zueinander fixiert, in einem vorgegebenen Winkel schräg zur Rohrwand angeordnet. Durch die Anordnung in einem Einsteckfinger kann das System in jedes beliebige Rohr mit einem Durchmesser, der größer als die Einstecktiefe des Fingers ist, eingebaut werden. Das System benötigt durch seine Bauform sehr wenig Einbaulänge im Rohr. Durch die Abschirmung des Schallweges vom Spiegelsystem zum Empfangswandler wird die Verwehung der Ultraschallwelle durch das Medium gegenüber der herkömmlichen Lösung entscheidend verringert, so dass beide Wandler auch sehr eng nebeneinander angeordnet werden können. Dazu können beide Wandler in Längs- wie -Querrichtung des Ansaugrohres eng nebeneinander oder gegeneinander leicht versetzt angeordnet sein. In jedem Fall lässt sich eine kompakte Bauweise des Einsteckfingers als Gesamtanordnung erreichen.Preferably find as ultrasonic transducer compact piezoelectric transducer Application. This is an overall very compact construction of a Device according to the invention possible. The two converters are put together in a Einsteckfinger, which a certain depth into the tube protrudes, parallel to each other fixed, arranged at a predetermined angle obliquely to the pipe wall. The arrangement in a plug-in finger, the system in each any tube with a diameter greater than the insertion depth of the finger is to be installed. The system requires a lot due to its design little installation length in the pipe. By shielding the sound path from the mirror system to the receiving transducer, the drift of the ultrasonic wave through the medium opposite the conventional one solution Decreased significantly, so that both converters are also very close together can be arranged. Can do this both transducers in longitudinal like -Querrichtung the intake manifold close to each other or against each other be arranged slightly offset. In any case, a compact design can be reach the Einsteckfingers as a whole arrangement.

Ein System mit mindestens einem Reflektor bzw. Spiegel lenkt die vom Sendewandler ausgesandte Ultraschallwelle zum Empfangswandler um und ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mechanisch mit dem Rohr des Einsteckfingers verbunden. So ergibt sich nach einer Ausführungsform der Erfindung ein einstückiger Aufbau aller Komponenten. Die gesamte Anordnung kann damit sehr einfach in das Rohr eingebracht und außen an eine Signalverarbeitung elektrisch angeschlossen werden.One System with at least one reflector or mirror directs the from Transmit transducer emitted ultrasonic wave to the receiving transducer to and is in a preferred embodiment the invention mechanically connected to the tube of the Einsteckfingers. Thus, according to one embodiment the invention is a one-piece Construction of all components. The whole arrangement can with it very much simply inserted into the tube and externally to a signal processing be electrically connected.

Die Messsignale der Wandler werden vorzugsweise für beide Senderichtungen des Schalls ausgewertet, wobei eine Elektronik zur Auswertung im Bereich der Wandler angeordnet werden kann. Hierdurch werden Signallaufwege verkürzt und eine Gefahr von Einstreuungen von Störsignalen gemindert. Zudem wird eine sehr kompakte Einheit geschaffen, die gleich ein im Hinblick auf die raue Umgebung einer Verbrennungskraftmaschine oder eines gesamten Fahrzeugs entsprechend geschütztes und/oder verstärktes Endsignal ausgibt.The measuring signals of the transducers are present evaluated for both transmission directions of the sound, with an electronic device for evaluation in the converter can be arranged. As a result, signal propagation paths are shortened and a risk of interference from interfering signals is reduced. In addition, a very compact unit is created, which outputs a correspondingly protected in view of the harsh environment of an internal combustion engine or an entire vehicle and / or amplified end signal.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend unter Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Abbildungen der Zeichnung angegeben. In der Zeichnung zeigen in schematisierter Darstellung:Further Features and advantages of the invention will be described below of exemplary embodiments with reference to the figures of the drawing. In the Drawing show in a schematic representation:

1: einen Längsschnitt durch ein Ansaugrohr mit zwei zueinander parallel angeordneten und über ein System von Reflektoren über einen Schallausbreitungsweg miteinander verbundenen Ultraschallwandlern; 1 a longitudinal section through an intake pipe with two mutually parallel and connected via a system of reflectors via a Schallausbreitungsweg interconnected ultrasonic transducers;

2: den Längsschnitt gemäß 1 bei Umkehrung der Schall-Laufrichtung; 2 : the longitudinal section according to 1 upon reversal of the sound direction;

3: eine alternative Bauform analog der Darstellung von 1 mit spiegelbildlicher Anordnung; 3 : an alternative design analogous to the representation of 1 with a mirror image arrangement;

4a und 4b: eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 1 in einem Längsschnitt und eine Ansicht entlang eines Schnitts C-C in einer Querschnittsebene des Ansaugrohrs und 4a and 4b a modification of the embodiment according to 1 in a longitudinal section and a view along a section CC in a cross-sectional plane of the intake pipe and

5a und 5b: eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 4a, 4b in einem Längsschnitt mit einer Ansicht entlang eines Schnitts D-D in einer Querschnittsebene des Ansaugrohrs. 5a and 5b a modification of the embodiment according to 4a . 4b in a longitudinal section with a view along a section DD in a cross-sectional plane of the intake pipe.

Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden nachfolgend einheitlich gleiche Bezugsziffern und Bezeichnungen für gleiche Funktions- bzw. Baugruppen und Verfahrensschritte verwendet.About the different illustrations will become consistent below same reference numbers and designations for the same functional or assembly groups and method steps used.

Die Abbildung von 1 zeigt einen vereinfachten Längsschnitt durch eine Vorrichtung 1 mit einem Ansaugrohr 2, in dem zwei Ultraschallwandler 3, 4 vorgesehen sind. Die zwei Ultraschallwandler 3, 4 sind sehr eng nebeneinander und hinsichtlich ihrer Sende-/Empfangsachsen parallel zueinander in einem Winkel α schräg zu einer Rohrmittenachse M im Bereich einer Rohrwand 5 angeordnet.The picture of 1 shows a simplified longitudinal section through a device 1 with a suction pipe 2 in which two ultrasonic transducers 3 . 4 are provided. The two ultrasonic transducers 3 . 4 are very close together and with respect to their transmitting / receiving axes parallel to each other at an angle α obliquely to a pipe center axis M in the region of a pipe wall 5 arranged.

Die Ultraschallwandler 3, 4 sind mit einer nicht weiter dargestellten Elektronik zur Ansteuerung und Signalauswertung verbunden. Durch diese Elektronik werden die Ultraschallwandler 3, 4 abwechselnd als Sender und Empfänger betrieben, so dass sich immer paarweise ein Sender und ein Empfänger bei jeweils umgekehrtem Lauf des Schallsignals ausbilden, wie in 2 angedeutet.The ultrasonic transducers 3 . 4 are connected to an electronics not shown for driving and signal evaluation. Through this electronics, the ultrasonic transducers 3 . 4 alternately operated as a transmitter and receiver, so that always pairs formed a transmitter and a receiver at each reversed course of the sound signal, as in 2 indicated.

Ein System 6 mit zwei Schallreflektoren bzw. Spiegeln 7, 8 reflektiert die in 1 von dem Sendewandler 3 ausgesandten Ultraschallwellen 9 zu dem hier als Empfangswandler benutzten zweiten Wandler 4. Damit sind die beiden parallel angeordneten Ultraschallwandler 3, 4 durch das System 6 von Reflektoren 7, 8 über einen Schallausbreitungsweg miteinander verbunden.A system 6 with two sound reflectors or mirrors 7 . 8th reflects the in 1 from the transmitter converter 3 emitted ultrasonic waves 9 to the second converter used here as a receiving transducer 4 , Thus, the two ultrasonic transducers arranged in parallel 3 . 4 through the system 6 of reflectors 7 . 8th connected by a sound propagation path.

Das Spiegelsystem 6 ist in einem mittleren Rohrbereich bzw. in einem Bereich der Rohrmittenachse M angeordnet. Durch diese Anordnung wird ein möglicher freier Ausbreitungsweg des Schalls innerhalb einer Strömung des Ansaugrohrs 2 verkürzt, wodurch auch eine mögliche Verwehung einer Hauptkeule des Empfangssignals relativ zu dem als Empfänger geschalteten Ultraschallwandler 3, 4 nur noch unwesentlich ausgebildet ist. Das dargestellte Ultraschall-Durchflussmesser-Konzept arbeitet damit weiterhin auf Basis des sog. Verwehungsprinzips, wonach Schallwellen 9 in einem strömenden Medium 10 in Abhängigkeit von ihrer Ausbreitungsrichtung relativ zu einer Geschwindigkeit v des Mediums 10 beschleunigt oder verzögert werden. Es werden jedoch im Wesentlichen Laufzeitunterschiede der Schallwellen 9 nach einem Betriebszustand gemäß 1 und 2 und keine Verschiebung einer Hauptkeule des Empfangssignals untersucht.The mirror system 6 is arranged in a central pipe region or in a region of the pipe center axis M. By this arrangement, a possible free propagation path of the sound within a flow of the intake pipe 2 shortened, whereby a possible drift of a main lobe of the received signal relative to the receiver connected as an ultrasonic transducer 3 . 4 only slightly formed. The illustrated ultrasonic flowmeter concept thus continues to work on the basis of the so-called. Drift principle, after which sound waves 9 in a flowing medium 10 depending on its propagation direction relative to a velocity v of the medium 10 accelerated or delayed. However, there are essentially runtime differences of the sound waves 9 according to an operating condition according to 1 and 2 and examines no shift of a main lobe of the received signal.

Während in x-Richtung unter Vernachlässigung von Verwirbelungen oder Turbulenzen eine Strömungsgeschwindigkeit v immer gleich ist, so zeigt sich in y-Richtung eine deutliche Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit v, so dass in der angedeuteten Weise von einer Strömungsgeschwindigkeit v(y) auszugehen ist: An der Rohrwand 5 gilt die Grenzflächenbedingung v = 0, so dass sich zur Mittelachse M hin ein deutlicher Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit v(y) ergibt, der schnell bzw. bereits mit recht geringem Abstand zur Rohrwand 5 einem Maximalwert v(M) erreicht, der über den übrigen Querschnittsbereich des Ansaugrohres 2 im Wesentlichen gleich ist. Im Folgenden wird für den Querschnittsbereich des Ansaugrohres 2 außerhalb einer schmalen Randzone die Strömungsgeschwindigkeit v(M) als maximal und gleich groß angenommen. 1 veranschaulicht das angenommene Profil der Strömungsgeschwindigkeit v(y) durch die Längen der Geschwindigkeitspfeile und die eingezeichnete Punkte-Linie.While a flow velocity v is always the same in the x direction, ignoring turbulences or turbulences, a clear distribution of the flow velocity v is evident in the y direction, so that a flow velocity v (y) can be assumed in the manner indicated pipe wall 5 applies the boundary condition v = 0, so that there is a significant increase in the flow velocity v (y) to the center axis M, the fast or already at a very small distance from the pipe wall 5 reaches a maximum value v (M), which exceeds the remaining cross-sectional area of the intake manifold 2 is essentially the same. The following is for the cross-sectional area of the intake manifold 2 outside a narrow boundary zone, the flow velocity v (M) assumed to be maximal and equal. 1 illustrates the assumed profile of the flow velocity v (y) by the lengths of the velocity arrows and the plotted dot line.

So ergeben sich in dem Ansaugrohr 5 aufgrund des gewählten und vorstehend beschriebenen Aufbaus grob unterteilt zwei Bereiche mit unterschiedlich starker Beeinflussung einer jeweiligen x-Komponente der Schallwellen 9 auf ihrem Weg von dem Sender zum Empfänger: In einer Zone A durchläuft das Ultraschall-Messsignal zu Beginn einen Randbereich mit vergleichsweise geringer Strömungsgeschwindigkeit v(y). Anschließend ist das Messsignal der vollen Strömungsgeschwindigkeit v(M) ausgesetzt, die zu dem erwünschten Messeffekt führt. In einer Zone B hingegen ist das Messsignal zu einem wesentlichen Teil durch das Umlenkungssystem 6 abgeschattet. Der Einfluss der Zone B auf das Messsignal ist daher gering. Die Verweildauer der Schallwellen 9 in der Zone B wird nun gering gehalten, um den Einfluss der Zone A auf die Laufzeit der Schallwellen 9 wenig zu verfälschen und zudem optimal nutzen zu können. An die Zone B schließt sich ein in 1 dem Einfluss der Strömung entzogener Bereich an, um nur unwesentliche Verwehungseffekte mit einer Verschiebung der Hauptkeule im Empfangssignal hinnehmen zu müssen. Konstruktiv wird die Zone B also dadurch beschränkt, dass das System 6 mit den Schallreflektoren 7, 8 eine Schallausbreitung abschattet und schließlich als zusätzlicher Schutz gegen unerwünscht starke Verwehungen des Empfangssignals ein Rohr 11 vorgesehen ist. Das Rohr 11 schirmt den Ausbreitungsweg der Schallwellen 9 bis zum empfangenden Ultraschallwandler 4 ab. Dabei ist das Rohr 11 im Wesentlichen parallel zu der Sende-/Empfangsachse des Ultraschallwandlers 4 ausgerichtet, also auch ungefähr unter dem Winkel α schräg zu der Rohrmittenachse M. Bei dieser gegenseitigen Ausrichtung kann eine auftretende mittlere Verwehung des Messsignals berücksichtigt werden.So arise in the intake manifold 5 Due to the structure chosen and described above, roughly dividing two areas with different degrees of influence on a respective x-component of the sound waves 9 on their way from the transmitter to the receiver: in a zone A through At the beginning, the ultrasonic measuring signal runs at an edge area with comparatively low flow velocity v (y). Subsequently, the measurement signal is exposed to the full flow velocity v (M), which leads to the desired measurement effect. In a zone B, on the other hand, the measuring signal is a substantial part of the deflection system 6 shadowed. The influence of zone B on the measuring signal is therefore low. The residence time of the sound waves 9 in zone B is now kept low to the influence of zone A on the duration of the sound waves 9 little to falsify and also to be able to use optimally. The zone B is followed by a 1 to the influence of the flow withdrawn area in order to accept only insignificant drift effects with a shift of the main lobe in the received signal. Constructively, the zone B is thus limited by the fact that the system 6 with the sound reflectors 7 . 8th shields a sound propagation and finally as an additional protection against unwanted strong drifts of the received signal a tube 11 is provided. The pipe 11 shields the propagation path of the sound waves 9 to the receiving ultrasonic transducer 4 from. Here is the tube 11 essentially parallel to the transmission / reception axis of the ultrasonic transducer 4 aligned, so also approximately at the angle α obliquely to the pipe center axis M. In this mutual alignment, an occurring average drift of the measurement signal can be considered.

In 1 ist der Wandler 3 als aktiver Sender dargestellt, in 2 ist der Wandler 3 dagegen bei sonst weitgehend identischer Anordnung Empfänger. Im praktischen Betrieb wird zwischen diesen beiden Betriebszuständen fortlaufend gewechselt. Es werden also die Messsignale der Wandler 3, 4 für beide Senderichtungen des Schalls aufgenommen und ausgewertet.In 1 is the converter 3 shown as active transmitter, in 2 is the converter 3 however, in otherwise largely identical arrangement receiver. In practical operation, there is a continuous change between these two operating states. So it will be the measurement signals of the converter 3 . 4 recorded and evaluated for both transmission directions of the sound.

In Abwandlung der Darstellung von 1 ist in der Ausführungsform von 2 das System 6 mit den beiden Komponenten 7 und 8 zur Ausführung der beiden in dieser Anordnung erforderlichen Schallreflexionen einstückig ausgeführt. Die Schallwandler 3, 4 sind dabei in Richtung einer Längserstreckung des Ansaugrohres 2 direkt benachbart angeordnet. Dadurch ergibt sich ein insgesamt sehr stabiles und kompaktes System 6, das Störungen im Fluidstrom mindert. Zudem ist der Bereich B auch noch weiter verkleinert worden.In modification of the representation of 1 is in the embodiment of 2 the system 6 with the two components 7 and 8th to perform the two required in this arrangement sound reflections made in one piece. The sound transducer 3 . 4 are in the direction of a longitudinal extent of the intake manifold 2 arranged directly adjacent. This results in an overall very stable and compact system 6 which reduces disturbances in the fluid flow. In addition, the area B has been reduced even further.

In 3 ist als weitere Variation des Aufbaus die Anordnung von 2 gespiegelt worden. Zusätzlich ist eine Eintauchtiefe T der fingerförmigen Anordnung aus den beiden Wandlern 3, 4, dem Rohr 11 und dem System 6 der Reflektoren 7, 8 gegenüber der Ausführungsform nach den 1 und 2 soweit reduziert worden, dass der Umkehrpunkt der Schallwellen in y-Richtung fast auf der Rohrmittenachse M liegt. Damit entspricht der gesamte Schall-Laufweg im Wesentlichen nur noch dem einfachen Durchmesser des Ansaugrohrs 2, wovon noch wesentliche Bereiche durch Abdeckung dem Zugriff des strömenden Fluids 10 entzogen sind. Aufgrund der vorstehend beschriebenen besonderen Anordnung und Abschirmung ist jedes seitliche Auswandern einer Hauptkeule eines beschleunigten oder abgebremsten Empfangssignals aus dem Bereich des Empfängerwandlers 3, 4 ausgeschlossen. Damit wird auch in dieser Ausführungsform der Erfindung ein ausreichend starkes und aussagekräftiges Signal empfangen, wodurch auch eine weitgehend störungsarme Signalauswertung garantiert ist.In 3 is as a further variation of the structure of the arrangement of 2 mirrored. In addition, an immersion depth T of the finger-shaped arrangement of the two transducers 3 . 4 , the pipe 11 and the system 6 the reflectors 7 . 8th compared to the embodiment of the 1 and 2 has been reduced so far that the reversal point of the sound waves in the y-direction is almost on the tube center axis M. Thus, the entire sound path corresponds essentially only to the simple diameter of the intake pipe 2 , of which still essential areas by covering the access of the flowing fluid 10 are withdrawn. Due to the particular arrangement and shielding described above, each lateral migration of a main lobe of an accelerated or decelerated receive signal is from the range of the receiver transducer 3 . 4 locked out. Thus, a sufficiently strong and meaningful signal is received in this embodiment of the invention, whereby a largely low-interference signal evaluation is guaranteed.

Durch die gewählte Anordnung durchläuft nur noch ein unwesentlicher Anteil der jeweils ausgesandten und schließlich auch gemessenen Schallwellen 9 die Bereiche nahe der Rohrinnenwandung 5, die wesentlich geringere Strömungsgeschwindigkeiten v(y) aufweisen. Eine zuverlässige Mittelung der Strömungsgeschwindigkeiten v über den Rohrquerschnitt durch unterschiedlich ausgeprägte Verwehungen ist in den dargestellten Ausführungsbeispielen prinzipiell nicht mehr möglich. Um den Verlust dieses Effekts zu kompensieren und eine tatsächliche Durchflussmenge noch genauer bestimmen zu können, wird eine rechnerische Kompensation über Kennwertfelder und/oder Eichung zur Bildung eines Mittelwerts der Strömungsgeschwindigkeiten v verwendet. Auch diese Signalaufbereitung wird in der Elektronik durchgeführt.Due to the selected arrangement, only an insignificant proportion of the respective emitted and finally also measured sound waves passes through 9 the areas near the pipe inner wall 5 that have significantly lower flow velocities v (y). A reliable averaging of the flow velocities v over the pipe cross section through differently pronounced drifts is in principle no longer possible in the exemplary embodiments shown. In order to compensate for the loss of this effect and to be able to determine an actual flow rate even more accurately, a computational compensation via characteristic fields and / or calibration is used to form an average of the flow velocities v. This signal conditioning is also carried out in the electronics.

Die Schallwandler 3, 4 bauen als piezoelektrische Wandler selber sehr klein. Sie werden daher in nicht weiter dargestellter Weise zusammen in einem Einsteckfinger angeordnet, welcher in einer Einbaulage an bzw. in dem Ansaugrohr 2 unter dem vorgegebenen Winkel α schräg zur Rohrwand 5 eine gewisse Tiefe T in das Ansaugrohr 2 hinein ragt. Das über einem der beiden Schallwandler 3, 4 angeordnete Rohr 11 ist in diesem Aufbau einstückig angebunden. An einem freien und offenen Ende des Rohrs 11 ist zudem das System 6 mit den Reflektoren 7, 8 mechanisch mit dem Einsteckfinger verbunden. Von einer nicht weiter dargestellten Elektronik wird nach Auswertung dann ein Messergebnis an eine nicht weiter dargestellte Mo torsteuerung übermittelt, wobei auch diese Elektronik im Bereich der Schallwandler 3, 4 quasi in einem Fußteil angeordnet ist, der in einer Baulage über einer Ausnehmung des Ansaugrohrs 2 abdichtend fixierbar ist. So ergibt sich eine insgesamt sehr kompakte und bei geringem Raumbedarf sicher an einem Ansaugrohr 2 fixierbare Einheit.The sound transducer 3 . 4 build as a piezoelectric transducer itself very small. They are therefore arranged in a manner not shown together in a Einsteckfinger, which in an installed position on or in the intake manifold 2 at the predetermined angle α obliquely to the pipe wall 5 a certain depth T in the intake pipe 2 protrudes into it. That over one of the two sound transducers 3 . 4 arranged pipe 11 is integrally connected in this structure. At a free and open end of the pipe 11 is also the system 6 with the reflectors 7 . 8th mechanically connected to the insertion finger. From an electronics, not shown, a measurement result is then transmitted to a gate controller not shown Mo evaluation, with this electronics in the field of sound transducer 3 . 4 is arranged quasi in a foot part, which in a building position on a recess of the intake pipe 2 is sealing fixable. This results in an overall very compact and small space safely on an intake manifold 2 fixable unit.

Die Abbildungen der 4a und 4b zeigen eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß 1. 4a stellt einen Längsschnitt durch die abgewandelte Ausführungsform einer Vorrichtung 1 dar, in der die Wandler 3, 4 so eng nebeneinander angeordnet sind, dass sie sich im Längsschnitt bereits überlappen. Die Ansicht entlang eines Schnitts C-C in einer Querschnittsebene des Ansaugrohrs 2 gemäß 4b offenbart, dass die Wandler 3, 4 gegeneinander versetzt angeordnet sind. In der Querschnittsebene des Ansaugrohrs 2 weisen sie nun einen Abstand L zueinander auf.The pictures of the 4a and 4b show a modification of the embodiment according to 1 , 4a makes a longitudinal section through the converted embodiment of a device 1 in which the transducers 3 . 4 are so closely juxtaposed that they overlap in longitudinal section already. The view along a section CC in a cross-sectional plane of the intake pipe 2 according to 4b reveals that the transducers 3 . 4 are offset from each other. In the cross-sectional plane of the intake pipe 2 now have a distance L to each other.

Ein Abwandlung des Aufbaus nach den 4a, 4b sind die Wandler 3, 4 in den 5a, 5b gegenüber einer Symmetrieachse S um einen Winkel β verkippt angeordnet, wie in der Schnittdarstellung der Ebene D-D angedeutet. Hierdurch kann u. a. das System 6 verkleinert werden, ohne dass dazu der Abstand L der Wandler 3, 4 zueinander nennenswert vergrößert werden müsste. Im Ergebnis ist also auch diese Anordnung sehr kompakt und kann vollständig als Einsteckfinger ausgeführt und schnell über eine vergleichsweise kleine Öffnung in einem Ansaugrohr 2 abdichtend angeordnet werden.A modification of the structure after the 4a . 4b are the transducers 3 . 4 in the 5a . 5b arranged tilted relative to a symmetry axis S by an angle β, as indicated in the sectional view of the plane DD. This can include the system 6 be reduced without causing the distance L of the converter 3 . 4 should be increased significantly to each other. As a result, even this arrangement is very compact and can be completely executed as Einsteckfinger and quickly over a relatively small opening in a suction pipe 2 be arranged sealing.

11: Vorrichtungcontraption
22: Ansaugrohrintake
33: Ultraschallwandlerultrasound transducer
44: Ultraschallwandlerultrasound transducer
55: Rohrwandpipe wall
66: Systemsystem
77: Schallreflektor/SpiegelSound reflector / mirror
88th: Schallreflektor/SpiegelSound reflector / mirror
99: Ultraschallwelleultrasonic wave
1010: strömendes Mediumflowing medium
1111: Rohrpipe
αα: Neigungswinkel des Rohrs 11 gegenüber der Querschnittsebene des Ansaugrohrs 2 Tilt angle of the pipe 11 opposite the cross-sectional plane of the intake pipe 2
ββ: Neigungswinkel der Wandler 3, 4 gegenüber der Symmetrieachse S in der RohrquerschnittsebeneTilt angle of the transducer 3 . 4 opposite to the axis of symmetry S in the tube cross-sectional plane
ll: Abstand der Wandler 3, 4 in Rohr-LängsrichtungDistance of the transducers 3 . 4 in tube longitudinal direction
LL: Abstand der Wandler 3, 4 in der Rohr-QuerschnittsebeneDistance of the transducers 3 . 4 in the tube cross-sectional plane
MM: RohrmittenachsePipe center axis
vv: Strömungsgeschwindigkeitflow rate
yy: y-Koordinate, in der Ebene des Rohrquerschnittsy coordinate in the plane of the pipe cross-section
xx: x-Koordinate, in Rohrmittenachse M laufendx-coordinate, in tube center axis M running
AA: Einflusszoneaffected zone
BB: AbschattungszoneAbschattungszone
TT: Eintauchtiefe der fingerförmigen Anordnung in 2 Immersion depth of the finger-shaped arrangement in 2
SS: Symmetrieachseaxis of symmetry

Claims

Air mass sensor with two ultrasonic transducers ( 3 . 4 ) in a pipe ( 2 ), the ultrasonic transducers ( 3 . 4 ) at a small distance (l, L) and substantially parallel to each other at an angle (α) obliquely to the pipe center axis (M) in the region of the pipe wall ( 5 ), characterized in that a system ( 6 ) with at least one reflector ( 7 . 8th ) so in the pipe ( 2 ) is arranged, that of the respective transmit transducer ( 3 . 4 ) transmitted ultrasonic wave ( 9 ) to the second transducer used as a receiving transducer ( 3 . 4 ), wherein in the region of one of the two sound transducers ( 3 . 4 ) a second tube ( 11 ) is arranged such that a part of the transmission path of the ultrasonic wave ( 9 ) inside the tube ( 2 ) in this second tube ( 11 ) is guided.

Air mass sensor according to claim 1, characterized in that the second tube ( 11 ) over one of the two sound transducers ( 3 . 4 ) and along a part of the transmission path of the ultrasonic wave ( 9 ) inside the tube ( 2 ).

Air mass sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the system ( 6 ) two reflectors ( 7 . 8th ).

Air mass sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the system ( 6 ) is arranged in a region of the tube center axis (M).

Air mass sensor according to one of the preceding claims, characterized in that both converters ( 3 . 4 ) are inclined relative to one another at an angle (β) to an axis of symmetry (S) in a pipe cross-sectional plane.

Air mass sensor according to one of the preceding claims, characterized in that both converters ( 3 . 4 ) are formed as a compact piezoelectric ultrasonic transducer, which are arranged together in a Einsteckfinger, which in an installed position at a predetermined angle (α) obliquely to the pipe wall ( 5 ) a certain depth (T) in the intake pipe ( 2 ) protrudes into it.

Air mass sensor according to the preceding claim, characterized in that the system ( 6 ) with at least one reflector ( 7 . 8th ) mechanically with the second tube ( 11 ) is connected to the Einsteckfingers.

Air mass sensor according to one of the preceding claims, characterized in that both converters ( 3 . 4 ) are connected to an electronics for outputting a signal about a current amount of air, wherein the electronics is arranged in a foot part which in a mounting position of the air mass sensor on a recess of the intake pipe ( 2 ) is sealingly fixable.