DE102007022513A1 - Air mass sensor - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftmassensensor. Um eine preiswerte sowie zuverlässig arbeitende Vorrichtung zur Durchflussmessung auch im Bereich hoher und sehr hoher Volumenströme zu schaffen, wird vorgeschlagen, einen Luftmassensensor mit zwei Ultraschallwandlern 3, 4, die in einem Rohr 2 angeordnet sind, so aufzubauen, dass mindestens zwei Ultraschallwandler 3, 4 mit einer nahe der Ultraschallwandler 3, 4 vorgesehenen Elektronik 5 in dem Rohrquerschnitt zur Erfassung eines repräsentativen Strömungsquerschnitts angeordnet sind und der Luftmassensensor in dem Rohr 2 von mindestens einer Strömungsleitschaufel 8 mindestens teilweise umschlossen ist.The present invention relates to an air mass sensor. In order to provide a low-cost and reliably operating device for flow measurement in the range of high and very high volume flows, it is proposed to construct an air mass sensor with two ultrasonic transducers 3, 4, which are arranged in a tube 2, such that at least two ultrasonic transducers 3, 4 are arranged with a near the ultrasonic transducers 3, 4 provided electronics 5 in the tube cross-section for detecting a representative flow cross-section and the air mass sensor in the tube 2 is at least partially enclosed by at least one Strömungsleitschaufel 8.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftmassensensor.The The present invention relates to 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 depends on the ratio from fuel mass to air mass. The measurement of a respective Air mass is carried out with an air mass sensor, which sits in the intake of the internal combustion engine. by virtue of the high economic importance of the automotive sector is hereinafter without limitation of use according to the invention and generally applicable flow sensors only on the Application for the determination of a sucked or in another way received an internal combustion engine supplied air mass.
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-Verbrennungskraftmotoren 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 performance by increasing air flow and fuel flow per work cycle, so today is the charge Otto internal combustion engines are no longer primarily under seen in terms of performance, but as a way to save of fuel and to reduce pollutants. It will be in known manner 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 now no longer as 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 emissions. This of course is a respective fuel mass to add an air mass in a given ratio, 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 to measure continuously as accurately as possible. The maximum to be measured air mass flow is depending on the engine power of the internal combustion engine in the range from 400 to approx. 1000 kg / h. Due to the low idle demand modern Internal combustion engines is the ratio 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 a compared to the flow of electric current heated sensor wire to a thermally insulated sensor wire over a resistance bridge circuit as a measure of a respective flow rate is evaluated.
Ein
alternativer Ansatz, der gegenüber der elektrothermischen
Messung deutlich an elektrischer Energie einspart, ist allgemein
in dem Aufsatz "Durchflussmesstechnik – Eine Obersicht",
in der Fachzeitschrift
Ferner
ist aus dem
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
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 the one converter on the one hand, and the on The converter is mounted on the opposite side of the tube, different lengths of cable from the electronics to the transducers are needed. 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
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine preiswerte sowie zuverlässig arbeitende Vorrichtung zur Durchflussmessung auch im Bereich hoher und sehr hoher Volumenströme zu schaffen.It The object of the present invention is a low-cost as well as reliable device for flow measurement also in the area of high and very high volume flows.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.These The object is achieved by the features of the independent claim solved. Advantageous developments are the subject of Dependent claims.
Eine Basis der vorliegenden Erfindung bildet die Erkenntnis, dass bekannte Lösungen und insbesondere Ultraschall-Luftmassenmesser mit mindestens einem Reflektor nur zur Verwendung mit bestimmten Rohrdurchmessern geeignet sind. Dies hängt mit der begrenzten Einbautiefe des Gerätes zusammen, welche durch den Abstand des Reflektors vom Gehäuse gegeben ist. Bei Rohrdurchmessern, die die Einbautiefe des Ultraschall-Luftmassenmessers mit Reflektor um etwa das doppelte und mehr überschreiten, ist der Luftmassenmesser nur mehr geringen Strömungsgeschwindigkeiten ausgesetzt. Dadurch kann das Messergebnis negativ beeinflusst werden. Dabei ist bei Einsatz von HF-Ultraschall mit Frequenzen > 250 kHz zusätzlich zu beachten, dass eine jeweilige Signallauflänge bzw. ein Übertragungsweg derartiger Schallwellen u. a. durch Signaldämpfung, zu große Verwehung bei großen Luftmassen und zu großer Auffächerung des Signals stark limitiert ist.A Basis of the present invention is the recognition that known Solutions and in particular ultrasonic air mass meters with at least one reflector only for use with certain Pipe diameters are suitable. This is related to the limited Installation depth of the device together, which by the distance of the reflector is given by the housing. For pipe diameters, the installation depth of the ultrasonic air mass meter with reflector To exceed about twice and more, is the air mass meter only exposed to low flow velocities. This can negatively influence the measurement result. there is additional when using HF-ultrasound with frequencies> 250 kHz to note that a respective signal run length or a transmission path such sound waves u. a. by signal attenuation, too big drift with large air masses and too big Fanning the signal is severely limited.
Eine möglichst genaue und in allen Betriebszuständen einer Verbrennungskraftmaschine zuverlässige Luftmassen-Messung ist jedoch auch für hohe Volumenströme bei Rohrquerschnitten von mehr als ca. 40 mm bis zu etwa 120 mm für Luftmassenströme mit Strömungsgeschwindigkeiten mit 0,5–50 m/s bei Raumtemperatur. Derartige Rohrquerschnitte werden u. a. in Frischluftzuführungen für Nutzfahrzeuge eingesetzt, wie z. B. Line-Trucks oder Schwerlastfahrzeuge. Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe sind in einem erfindungsgemäß aufgebauten Luftmassensensor mindestens zwei Ultraschallwandler mit einer nahe der Ultraschallwandler vorgesehenen Elektronik in dem Rohrquerschnitt zur Erfassung eines repräsentativen Strömungsquerschnitts und von mindestens einer Strömungsleitschaufel mindestens teilweise umschlossen angeordnet. Die Leitschaufel ist derart stromlinienförmig gestaltet, dass sie einen möglichst geringen Druckverlust im Rohr erzeugt und die Strömung möglichst wenig beeinflusst. Weiter wird erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass bei den nun vergleichsweise langen Distanzen in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Kabelverbindungen von den Ultraschallwandlern zu der Elektronik durch die zusätzliche Leitschaufel nicht wesentlich verlängert, sondern gemindert werden. Zu diesem Zweck wird die Elektronik mindestens teilweise in die Leitschaufel integriert, so dass die Entfernung von den Wandlern zur Elektronik möglichst gering gehalten wird.A as accurate and in all operating conditions an internal combustion engine reliable air mass measurement However, it is also suitable for high volume flows in pipe cross sections from more than about 40 mm up to about 120 mm for air mass flows with flow rates of 0.5-50 m / s at room temperature. Such pipe sections are u. a. in fresh air supply used for commercial vehicles, such. As line trucks or heavy trucks. To achieve the above object are constructed in accordance with the invention Air mass sensor at least two ultrasonic transducers with a close the ultrasound transducer provided electronics in the pipe cross-section for detecting a representative flow cross-section and at least one flow vane at least partially enclosed. The vane is designed so streamlined, that they have the lowest possible pressure loss in the pipe generates and influences the flow as little as possible. Furthermore, according to the invention, care is taken that at the now comparatively long distances in an inventive Device the cable connections from the ultrasonic transducers the electronics by the additional vane not significantly extended, but reduced. To this The purpose of the electronics is at least partially in the vane integrated so that the distance from the transducers to the electronics possible is kept low.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei die Schallwandler vorzugsweise zum paarweise wechselnden Betrieb als Sender und Empfänger ausgebildet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung reflektiert ein System mit mindestens einem Schallreflektor bzw. Spiegel die von dem jeweiligen Sendewandler ausgesandte Ultraschallwelle zu dem als Empfangswandler benutzten zweiten Wandler. Diese an sich bekannte Vorrichtung mit einem Reflektor wird erfindungsgemäß um mindestens eine Leitschaufel ergänzt. Die Leitschaufel, an deren Ende der bisherige Aufbau des Luftmassenmessers mit Reflektor befestigt ist, ragt eine gewisse Tiefe in das Rohrinnere. Dadurch wird gewährleistet, dass der bisherige Aufbau des Luftmassenmessers mit Reflektor Strömungen mit der maximalen im Rohr auftretenden Strömungsgeschwindigkeit ausgesetzt ist.following various embodiments of the invention are described, wherein the sound transducers preferably for pairwise alternating operation are designed as transmitter and receiver. In a special preferred embodiment of the invention reflects System with at least one sound reflector or mirror of the respective transmit transducer emitted ultrasonic wave to the used as a receiving transducer second converter. This known Device with a reflector according to the invention by at least a guide vane added. The vane at the end attached the previous structure of the air mass meter with reflector is, projects a certain depth into the pipe interior. This will ensure that the previous construction of the air mass meter with reflector flows exposed to the maximum flow rate occurring in the pipe is.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zur Verbesserung der Strömungsbedingungen mindestens eine Wabenkonstruktion an den Leitschaufeln integriert. Eine derartige Wabenkonstruktion ist vorzugsweise normal zur Strömungsrichtung ausgerichtet.In Another embodiment of the invention is for improvement the flow conditions at least one honeycomb construction integrated on the vanes. Such a honeycomb construction is preferably aligned normal to the flow direction.
Vorzugsweise besteht der Ultraschall-Luftmassenmesser aus zwei parallel gegenüberliegenden Leitschaufeln, zwischen denen zwei Ultraschallwandler angeordnet sind. Die Ultraschallwandler sind schräg gegenüber liegend mit Verstrebungen zwischen den beiden Leitschaufeln angebracht. Die Elektronik wird in den Leitschaufeln integriert. Hierdurch wird die Entfernung zu den elektrischen Anschlüssen der Ultraschallwandler möglichst gering gehalten. In einer Weiterbildung werden zusätzlich zur Verbesserung der Strömungsbedingungen Wabenkonstruktionen an den Leitschaufeln integriert, wiederum vorzugsweise normal zur Strömungsrichtung ausgerichtet.Preferably the ultrasonic air mass meter consists of two parallel opposite Vanes, between which two ultrasonic transducers are arranged are. The ultrasonic transducers are diagonally opposite mounted horizontally with braces between the two vanes. The electronics are integrated in the vanes. This will the distance to the electrical connections of the ultrasonic transducers kept as low as possible. In a continuing education in addition to improving the flow conditions Honeycomb constructions integrated on the vanes, again preferably aligned normal to the flow direction.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird der Aufbau eines Ultraschall-Luftmassenmessers mit Reflektor jedoch zwischen zwei Leitschaufeln angebracht. Die Elektronik wird vorzugsweise wiederum in einer der Leitschaufeln integriert, um die Entfernung zu den elektrischen Anschlüssen der Ultraschallwandler möglichst gering zu halten. Weiterhin kann zur Verbesserung der Strömungsbedingungen mindestens eine Wabenkonstruktion an den Leitschaufeln integriert sein, normal zur Strömungsrichtung.In an embodiment of the invention, the structure of a Ultrasonic air mass meter with reflector, however, between two Guide vanes attached. The electronics will preferably turn integrated in one of the vanes to reduce the distance to the electrical connections of the ultrasonic transducer as possible to keep low. Furthermore, to improve the flow conditions at least one honeycomb construction integrated on the vanes be, normal to the flow direction.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ragen zwei Leitschaufeln schräg zu der Querschnittsfläche und parallel zueinander ausgerichtet in das Frischluftrohr. Die beiden Ultraschallwandler sind zwischen den beiden Leitschaufeln angeordnet. Die Elektronik wird in den Leitschaufeln integriert, um die Entfernung zu den elektrischen Anschlüssen der Ultraschallwandler möglichst gering zu halten. Zusätzlich können zur Verbesserung der Strömungsbedingungen wiederum Wabenkonstruktionen an den Leitschaufeln, normal zur Strömungsrichtung, integriert werden.In In another embodiment of the invention, two protrude Guide vanes obliquely to the cross-sectional area and aligned parallel to each other in the fresh air tube. The Both ultrasonic transducers are between the two vanes arranged. The electronics are integrated in the vanes, by the distance to the electrical connections of the ultrasonic transducers keep as low as possible. In addition, you can To improve the flow conditions turn honeycomb constructions be integrated on the vanes, normal to the flow direction.
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 Send and receive tasks of the two converters are so adjustable short time intervals in each case comparisons of terms evaluated in the two signal directions in an electronics. Thus, between the transducers at a time sound waves in the flow direction and in the next following time Sound waves exchanged in the opposite direction. By the special Transducer assembly becomes the effect of parallel to the tube center axis directed drifting almost completely faded out. It are essentially only the transit time differences of the measuring signals of the Converter evaluated for both transmission directions of sound. In particular, by this arrangement, each lateral emigration a main lobe of the received signal from the range of the receiver transducer independent of a flow velocity largely excluded.
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, at a predetermined angle obliquely to the pipe wall arranged. The arrangement in a Einsteckfinger can System in any pipe with a diameter larger as the insertion depth of the finger is to be installed. The system Due to its design requires very 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 over the conventional solution Decreased significantly, so that both converters are also very close together can be arranged. Both converters can do this in the longitudinal and transverse direction of the intake pipe close together or be slightly offset from each other. In any case leaves a compact design of the Einsteckfingers as an overall arrangement to reach.
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 of the invention mechanically connected to the tube of the Einsteckfingers. So results according to one embodiment of the invention, 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 für beide Senderichtungen des Schalls noch innerhalb des Rohres ausgewertet, wobei eine Elektronik zur Auswertung im Bereich der Wandler und mindestens teilweise geschützt durch eine Strömungsleitschaufel angeordnet ist. 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 elektro-magnetisch geschütztes und/oder verstärktes Endsignal ausgibt.The Measuring signals of the transducers are for both transmission directions the sound is still evaluated within the tube, with electronics for evaluation in the field of transducers and at least partially protected is arranged by a flow vane. hereby Signaling paths are shortened and a risk of interference reduced by interfering signals. In addition, a very compact Unity created equal to one in terms of harsh environment an internal combustion engine or an entire vehicle accordingly electro-magnetically protected and / or reinforced Outputs final 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 embodiments with reference to the figures indicated in the drawing. In the drawing show in schematic Presentation:
Über die verschiedenen Abbildungen hinweg werden nachfolgend einheitlich gleiche Bezugsziffern und Bezeichnungen für gleiche Funktions- bzw. Baugruppen verwendet.about the different illustrations will become consistent below same reference numerals and designations for identical functional or assemblies used.
Die
Abbildung von
Die
Ultraschallwandler
Die Strömung durch ein Rohr weist insbesondere bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten und/oder hohen Volumenströmen über einen Rohrquerschnitt gesehen keinen konstanten Wert auf. Das ist vorstehend durch die Angabe v(y, z) mit den Abhängigkeiten von den zueinander orthogonalen Koordinaten y, z angedeutet. Repräsentative Werte werden dennoch in einem Bereich um die Mittelachse M herum vorgefunden.The Flow through a pipe has in particular at high flow velocities and / or high volume flows over a pipe cross-section do not see a constant value. This is above through the Specify v (y, z) with the dependencies of each other orthogonal coordinates y, z indicated. Representative Values will still be in an area around the central axis M. found.
In
Einsatzbereichen mit sehr hohen Volumenströmen und entsprechend
großen Rohrdurchmessern von ca. 40 bis über 120
mm haben sich bekannte Vorrichtungen zur Volumenstrombestimmung als
unzureichend erwiesen. Gleichwohl werden derartige Messergebnisse
für eine Minderung des Schadstoffausstoßes und
eine Wirkungsgradverbesserung entsprechender Verbrennungskraftmaschinen
dringend benötigt. Unter dem primären Interesse an
einer möglichst zuverlässigen Signalmessung werden
in allen hier vorgestellten Ausführungsformen ein durch
eine Messvorrichtung hervorgerufener Druckverlust und erhöhter
Strömungswiderstand als nachrangig betrachtet. In diesem
Sinne werden nachfolgend Einbauten in den Rohrquerschnitt eingebracht.
Zur Minderung der strömungstechnisch negativen Einflüsse
sowie zum Schutz der Bauteile ist der Luftmassensensor
Weiter
wird durch den dargestellten Aufbau dafür gesorgt, dass
die Kabelverbindungen von den Ultraschallwandlern
Somit
liegen die beiden Ultraschallwandler
Die
Abbildungen der
Drossel
verwendet werden, so dass durch eine entsprechende, in der Elektronik
Eine
weitergehende Abwandlung der Ausführungsform gemäß
Die
Folge der
Die
Eine
Abwandlung der Ausführungsform analog der Darstellungen
der Figurenfolge
Die
Die
Im
Ergebnis sind die vorstehend beschriebenen Anordnungen sehr kompakt.
Sie können vollständig als Einsteckfinger ausgeführt
und schnell über eine vergleichsweise kleine Öffnung
in einem Ansaugrohr
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Rohr/AnsaugrohrPipe / intake
- 33
- Ultraschallwandlerultrasound transducer
- 44
- Ultraschallwandlerultrasound transducer
- 55
- Elektronikelectronics
- 66
- Ultraschallwelleultrasonic wave
- 77
- Reflektorreflector
- 88th
- Leitschaufelvane
- 99
- Wabenstrukturhoneycomb structure
- 1010
- Leitschaufelvane
- 1111
- Leitschaufelvane
- αα
-
Neigungswinkel
der Sendeachsen gegenüber der Mittelachse M des Ansaugrohrs
2 Inclination angle of the transmission axes relative to the center axis M of the intake pipe2 - ββ
-
Neigungswinkel
der Leitschaufeln
10 ,11 gegenüber MTilt angle of the vanes10 .11 opposite M - MM
- RohrmittenachsePipe center axis
- vv
- Strömungsgeschwindigkeitflow rate
- xx
- x-Koordinate Rechtshandsystem, parallel zu M laufendx-coordinate Right-hand system, parallel to M running
- yy
- y-Koordinate, in der Ebene des Rohrquerschnittsy coordinate in the plane of the pipe cross-section
- zz
- z-Koordinate, in der Ebene des Rohrquerschnittsz-coordinate, in the plane of the pipe cross-section
- TT
-
Eintauchtiefe
der fingerförmigen Anordnung in
2 Immersion depth of the finger-shaped arrangement in2
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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