DE102008000864A1 - Strömungsmessvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Luftströmungsmessvorrichtung hat einen Messabschnitt (4), der in einem Umgehungsdurchgang (6) vorgesehen ist, der einen Teil der Luft aus einem Hauptdurchgang senkrecht ablenkt, um durch diesen hindurch den Teil der Luft umzuleiten. Der Messabschnitt (4) hat einen Heizwiderstand (41), der mit Energie beaufschlagt wird und Wärme zu der Luftströmung abführt. Der Messabschnitt (4) ist gestaltet, um eine Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) auf der Grundlage der Wärmeabfuhr zu messen. Der Messabschnitt (4) hat weiter ein Paar Stützbauteile (7), die in den Umgehungsdurchgang (6) vorragen und den Heizwiderstand (41) stützen. Der Heizwiderstand (41) des Messabschnitts (4) ist in einem ersten Neigungswinkel (Θx) mit Bezug auf eine Richtung geneigt, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung der Luft in dem Umgehungsdurchgang (6) ist. Der Heizwiderstand (41) ist in Richtung einer stromabwärtigen Seite an einer äußeren Stromlinie der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) geneigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmessvorrichtung.
  • Üblicherweise wird eine thermische Strömungsmessvorrichtung zum Messen einer Einlassluftströmung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs verwendet. Eine thermische Strömungsmessvorrichtung hat einen Heizwiderstand und misst eine Luftströmung in Übereinstimmung mit einer Wärmeabfuhr von dem Heizwiderstand zu der Luftströmung. Der Heizwiderstand wird durch Wickeln eines metallischen Widerstandselements um eine Spule in einer zylindrischen Form und durch Verbinden beider Enden des Widerstandselements mit einem Paar Leitungsbauteilen hergestellt. Das metallische Widerstandselement ist zum Beispiel ein dünner Draht aus Platin mit einem großen Temperaturkoeffizienten des Widerstandwerts. Das Heizelement ist mit einem Schutzfilm an der Oberfläche und einem Endabschnitt beschichtet.
  • Wärme, die von dem Heizwiderstand zu der Luftströmung abgegeben wird, ist im Wesentlichen proportional zu der Quadratwurzel der Geschwindigkeit der Luftströmung und einer Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche des Heizwiderstands und der Luftströmung. Der Heizwiderstand und ein temperaturkompensierendes Widerstandselement werden kombiniert, um eine Widerstandsbrückenschaltung zu bilden. Das temperaturkompensierende Widerstandselement ist gestaltet, um eine Temperatur der Luftströmung zu erfassen. Wenn der Heizwiderstand Wärme abführt, verändert sich ein Widerstand des Heizwiderstands. Ein elektrischer Strom wird zu der Widerstandsbrückenschaltung zugeführt und der elektrische Strom wird derart gesteuert, dass eine Temperaturdifferenz zwischen dem Heizwiderstand und dem temperaturkompensierenden Widerstandselement regelmäßig auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird. Die Geschwindigkeit der Luftströmung wird auf der Grundlage des elektrischen Stroms erfasst und die Einlassluftmenge, das heißt eine Luftmassenströmung, wird auf der Grundlage der Strömungsgeschwindigkeit gemessen.
  • In der vorliegenden Struktur kann, wenn sich ein abgeglichener Zustand der Widerstandsbrückenschaltung aufgrund einer Veränderung der Temperatur ändert, die Veränderung der abgeglichenen Zuständen durch das temperaturkompensierende Widerstandselement kompensiert werden. Jedoch sind Schwebstoffe, wie zum Beispiel Staub, in einer Einlassluft der Brennkraftmaschine enthalten und derartige Schwebstoffe können an der Oberfläche des Heizwiderstands und den Leitungsbauteilen anhaften. Eine derartige Anhaftung verändert eine Wärmeabfuhrcharakteristik des Heizwiderstands und eine thermische Eigenschaft des Leitungsbauteils. Als Ergebnis kann eine Ausgabecharakteristik wie zum Beispiel ein Ansprechverhalten der thermische Strömungsmessvorrichtung beeinträchtigt sein.
  • Im Allgemeinen wird der Heizwiderstand bei einer hohen Temperatur zum Beispiel bei 200°C gehalten. Daher kann, selbst wenn Wasser, das in den Schwebstoffen enthalten ist, an dem Heizwiderstand anhaftet, das Wasser verdampfen. Jedoch kann Öl, das in den Schwebstoffen enthalten ist, an dem Heizwiderstand anhaften und dort verbleiben, selbst wenn niedrigsiedende Komponenten des Öls teilweise an dem Heizwiderstand verdampfen. Somit kann die Oberfläche des Heizwiderstands durch die Öl enthaltenden Schwebstoffe verunreinigt sein.
  • Eine übliche Luftströmungsmessvorrichtung hat eine Struktur, die gestaltet ist, um das Leitungsbauteil, den Heizwiderstand und ein Stützbauteil, das den Heizwiderstand stützt, von einer Anhaftung der in der Luftströmung enthaltenen Schwebstoffe als Verunreinigungssubstanz zu schützen.
  • JP-A-59-190623 schlägt eine thermische Luftströmungsmessvorrichtung vor, die Wärmewiderstandselemente zum Messen einer Luftmassenströmung und zur Temperaturkompensierung hat, wobei die Wärmewiderstandselemente entlang einer Luftströmung in einem Umgehungsdurchgang angeordnet sind. Der Umgehungsdurchgang führt einen Teil der Luftströmung aus einem Hauptdurchgang ab. Die Wärmewiderstandselemente sind in Bezug auf die Luftströmung in einem Winkel geneigt, der vorzugsweise kleiner als 90° ist. In der vorliegenden Struktur kann der Heizwiderstand zum Messen einer Luftströmung in Bezug auf die Richtung der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang, dessen Durchmesser begrenzt ist, verlängert sein, wodurch dessen Ansprechverhalten verbessert ist.
  • In der vorliegenden Struktur sind das Wärmewiderstandselement und das Leitungsbauteil mit einigen Grad gegen die Luftströmung geneigt, so dass ein Teil einer laminaren Strömung der Luftströmung an der Oberfläche des Heizwiderstands einfach in eine turbulente Strömung versetzt wird. Daher wird eine Wärmeübertragungscharakteristik als ein Wärmeübertragungskoeffizient verbessert, so dass ein Ausgabeansprechverhalten verbessert werden kann. Jedoch wird der Luftströmung eine senkrechte Komponente hinzugefügt, die auf die Oberfläche des Heizwiderstands gerichtet ist und folglich ist es möglich, dass eine Stagnation in der Luftströmung auftritt. Somit können Schwebstoffe an dem Heizwiderstand, den Leitungsbauteilen und den Stützbauteilen anhaften, die senkrecht zu der Strömungsrichtung angeordnet sind.
  • JP-A-59-190624 schlägt eine thermische Luftströmungsmessvorrichtung vor, die ein Schutzbauteil hat, das stromaufwärtig des Heizwiderstands zum Reduzieren einer Anhaftung der Schwebstoffe vorgesehen ist. In der vorliegenden Struktur kann eine Anhaftung der Schwebstoffe verhindert werden, so dass die Ausgabecharakteristik beibehalten werden kann.
  • Jedoch kann eine Luftströmung aufgrund des Schutzbauteils instabil sein und folglich kann eine Luftströmung nicht genau gemessen werden.
  • JP-A-8-105778 schlägt eine thermische Luftströmungsmessvorrichtung mit einem Heizwiderstand vor, der einen relativ großen Temperaturkoeffizienten des Widerstandswerts hat. Der Heizwiderstand ist in einem Fluiddurchgang angeordnet und ist mit einer Brückenschaltung verbunden. Der Heizwiderstand ist an einer zylindrischen Spule mit einer Mittelachse ausgebildet, die senkrecht zu der Luftströmung ist. Ein Paar von Leitungsbauteilen verbindet beide Enden des Heizwiderstands mit einem Paar von Anschlüssen, die in den Durchgang gerichtet sind. Jedes Leitungsbauteil ragt von jeder Endfläche der Spule parallel zu der Mittelachse der Spule vor. Ein Schutzbauteil ist stromaufwärtig von jedem Leitungsbauteil in Bezug auf Stromlinien des Fluids vorgesehen. Das Schutzbauteil ist parallel zu dem Leitungsbauteil angeordnet, um die Fluidströmung nicht zu stören.
  • Die Größe des Schutzbauteils wird entsprechend der Größe des Leitungsbauteils bestimmt, wodurch eine Anhaftung der Schwebstoffe an dem Leitungsbauteil verhindert werden kann. Folglich können eine Messgenauigkeit und eine Ansprechverhaltenscharakteristik aufrechterhalten werden.
  • In der vorliegenden Struktur kann eine Verunreinigung der Oberfläche des Leitungsbauteils verhindert werden. Jedoch kann eine Verunreinigung des Heizwiderstands als eine wesentliche Komponente nicht effektiv verhindert werden. Die Stoffe, die an der Oberfläche des Heizwiderstands anhaften, können teilweise durch die Wärme des Heizwiderstands verbrannt oder verdampft werden. Jedoch können Schwebstoffe, die Öl enthalten, nicht entfernt werden und sammeln sich an dem Heizwiderstand an.
  • Tatsächlich enthält die Einlassluft verschiedene Arten von Schwebstoffen wie zum Beispiel sehr kleine Stoffe, die außerordentlich leicht und leicht verstreut sind, relativ große und schwere Stoffe, die aufgrund ihrer Massenträgheit gegen die Oberfläche stoßen können, Feuchtigkeit und Öl. Derartige Schwebstoffe als die Verunreinigungssubstanz können bei einer Stagnation vorhanden sein und an dem Heizwiderstand, dem Leitungsbauteil des Heizwiderstands und dem Stützbauteil anhaften. Als Ergebnis verändert sich die Wärmeabfuhrcharakteristik und verschlechtert sich die Ausgabecharakteristik wie zum Beispiel das Ansprechverhalten.
  • Die vorstehenden herkömmlichen Strukturen sind nicht ausreichend, um eine Anhaftung zu verringern. Daher kann sich eine Genauigkeit der Ausgabecharakteristik wie zum Beispiel das Ansprechverhalten der Erfassung der Luftströmung verschlechtern.
  • In Anbetracht der vorstehenden und weiteren Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftströmungsmessvorrichtung mit einem Messabschnitt bereit zu stellen, der eine Luftströmung genau erfassen kann und eine Anhaftung von Stoffen verhindern kann.
  • Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Luftströmungsmessvorrichtung in einem Hauptdurchgang vorgesehen, wobei die Luftströmungsmessvorrichtung einen Umgehungsdurchgang hat, der gestaltet ist, um einen Teil der Luft aus dem Hauptdurchgang senkrecht abzulenken, um den Teil der Luft durch diesen hindurch umzuleiten. Die Luftströmungsmessvorrichtung hat weiter einen Messabschnitt, der in dem Umgehungsdurchgang vorgesehen ist. Der Messabschnitt hat einen Heizwiderstand, der gestaltet ist, um mit Energie beaufschlagt zu werden und um eine Wärme zu einer Luftströmung abzuführen, wobei der Messabschnitt gestaltet ist, um eine Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang auf der Grundlage der Wärmeabfuhr zu messen. Der Messabschnitt hat weiter ein Paar von Stützbauteilen, die in den Umgehungsdurchgang zum Stützen des Heizwiderstands gerichtet sind. Der Heizwiderstand des Messabschnitts ist in einem ersten Neigungswinkel in Bezug auf eine Richtung geneigt, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung der Luft in dem Umgehungsdurchgang ist. Der Heizwiderstand ist in Richtung einer stromabwärtigen Seite an einer äußeren Stromlinie der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang geneigt.
  • Die vorstehende Aufgabe und die weiteren Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen besser ersichtlich.
  • 1A ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die eine Luftströmungsmessvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und 1B ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, die die Luftströmungsmessvorrichtung zeigt;
  • 2A ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Messabschnitt der Luftströmungsmessvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, und 2B ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, die den Messabschnitt zeigt;
  • 3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die die Strömungsmessvorrichtung zeigt, die an einem Lufteinlassrohr montiert ist;
  • 4 ist ein Diagramm, das eine Veränderung der Verunreinigungscharakteristik und eine Veränderung der Haltbarkeitscharakteristik in Bezug auf einen Neigungswinkel eines Heizwiderstands des Messabschnitts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 5 ist ein Diagramm, das eine Veränderung der Verunreinigungscharakteristik und eine Veränderung der Haltbarkeitscharakteristik in Bezug auf eine gesteuerte Temperatur des Messabschnitts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
  • 6A ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Messabschnitt einer Luftströmungsmessvorrichtung gemäß einer Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels zeigt, und 6B ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, die den Messabschnitt zeigt;
  • 7A ist eine teilweise geschnittene Seitenabschnitt, die einen Messabschnitt einer Luftströmungsmessvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, und 7B ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, die den Messabschnitt zeigt; und
  • 8A ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht, die einen Messabschnitt einer Luftströmungsmessvorrichtung gemäß einer Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt, und 8B ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht, die den Messabschnitt zeigt.
  • (Erstes Ausführungsbeispiel)
  • Nachstehend ist eine Konstruktion einer Luftströmungsmessvorrichtung in Bezug auf die 1 bis 3 beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie in 3 gezeigt ist, eine Luftströmungsmessvorrichtung 1 zum Beispiel an einem Lufteinlassrohr 2 einer Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel eines Fahrzeugsmotors, zum Messen einer Menge der Einlassluft vorgesehen, die in den Motor eingebracht wird. Insbesondere ist die Luftströmungsmessvorrichtung 1 abnehmbar an dem Einlassrohr 2 montiert, das einen Lufteinlassdurchgang definiert und mit einem Luftreiniger (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Verbindung zwischen der Luftströmungsmessvorrichtung 1 und dem Einlassrohr 2 bildet ein Stecksystem (eine Steckstruktur).
  • Wie in 1 gezeigt ist, setzt sich die Luftströmungsmessvorrichtung 1 aus einem Sensorkörper 3, einem Messabschnitt 4, einem Schaltungsabschnitt 5 und dergleichen zusammen. Bezogen auf 3 ist der Sensorkörper 3 durch ein Montageloch, das an einem Wandabschnitt des Einlassrohrs 2 vorgesehen ist, in das Einlassrohr 2 eingesetzt. Das Einlassrohr 2 definiert einen Hauptdurchgang 9. Der Sensorkörper 3 ist im Wesentlichen senkrecht zu einer Mittellinie des Einlassrohrs 2 angeordnet. Der Sensorkörper 3 begrenzt in sich einen Umgehungsdurchgang 6 zum Ausbilden einer Umgehungsströmung, die durch einen zweistrichpunktierten Pfeil in 3 gezeigt ist, um einen Teil des Hauptstroms der Luftströmung umzuleiten. Der Hauptstrom der Luftströmung tritt durch den Hauptdurchgang 9 des Einlassrohrs 2 hindurch. In der vorliegenden Struktur wird der Hauptstrom der Luftströmung teilweise im Wesentlichen um 90° abgelenkt, um die Umgehungsströmung auszubilden, und strömt die Umgehungsströmung durch einen Einlass 31 in den Umgehungsdurchgang 6. Dann wird die Strömungsrichtung der Umgehungsströmung um 180° an einer U-Windung in dem Umgehungsdurchgang 6 umgelenkt, und die Umgehungsströmung verlässt den Sensorkörper 3 durch einen Auslass 32.
  • Der Messabschnitt 4 hat einen Heizwiderstand 41 und einen temperaturempfindlichen Widerstand 42. Der Heizwiderstand ist zum Erfassen der Menge der Einlassluft vorgesehen, die durch den Umgehungsdurchgang 6 strömt. Der temperaturempfindliche Widerstand 42 ist zum Erfassen einer Lufttemperatur in dem Umgehungsdurchgang 6 vorgesehen. Wie in 1B gezeigt ist, ist der Messabschnitt 4 stromaufwärts eines U-Windungsabschnitts des Umgehungsdurchgangs 6 und stromabwärts des Einlasses 31 angeordnet, an dem die Umgehungsströmung im Wesentlichen um 90° abgelenkt wird.
  • Wie in 2A und 2B gezeigt ist, setzt sich der Heizwiderstand 41 durch Wickeln eines Platindrahts um einen äußeren Umfang einer Spule 43 zusammen. Der Platindraht hat zum Beispiel einen Durchmesser von 0,02 mm. Beide Enden des Platindrahts sind mit einem Paar von Leitungsbauteilen 44 verbunden, die an beiden Enden der Spule 43 vorgesehen sind. Der Heizwiderstand 41 und das Leitungsbauteil 44 sind zumindest teilweise mit einer Schutzbeschichtung umhüllt. Ähnlich wie der Heizwiderstand 41 setzt sich der temperaturempfindliche Widerstand 42 durch Umwickeln eines Platindrahts um einen äußeren Umfang der Spule 43 zusammen. Beide Enden des Platindrahts sind mit einem Paar von Leitungsbauteilen 44 verbunden, die an beiden Enden der Spule 43 vorgesehen sind. Der Heizwiderstand 41 und die Leitungsbauteile 44 sind mit einer Schutzbeschichtung umhüllt.
  • Jede Spule 43 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, im Wesentlichen in einer zylindrischen Form ausgebildet. Zum Beispiel ist jedes Leitungsbauteil 44 aus Platin im Wesentlichen in einer Drahtform oder einer Stabform ausgeformt. Das Leitungsbauteil 44 hat ein Ende, das in einen Innenumfangsabschnitt der Spule 43 eingesetzt ist und mit Klebstoff wie zum Beispiel Glas mit einem hohen Schmelzpunkt fixiert ist. Das Leitungsbauteil 44 hat das andere Ende, das durch Schweißen oder dergleichen an einem Stützbauteil 7 fixiert ist.
  • Der Schaltungsabschnitt 5 hat eine Basiswand, die an einem Ende des Sensorkörpers 3 angeordnet ist. Das Stützbauteil 7 steht von der Basiswand des Schaltungsabschnitts 5 im Wesentlichen entlang der Richtung der Umgehungsströmung in den Umgehungsdurchgang vor. Das Stützbauteil 7 erstreckt sich in einer Längsrichtung, die im Wesentlichen mit einer Richtung einer Stromlinie der Umgehungsströmung übereinstimmt. Das Stützbauteil 7 dient auch als ein Anschluss zum elektrischen Verbinden einer Schaltungsplatte (nicht gezeigt), die in dem Schaltungsabschnitt 5 untergebracht ist, mit dem Leitungsbauteil 44. Das Stützbauteil 7 ist ein elektrisch leitfähiges Bauteil, das einen kreisförmigen, rechteckigen oder ähnlichen Querschnitt hat. Zum Beispiel wird die Schutzbeschichtung durch Sintern eines Glasbeschichtungsfilms, der ein Bleioxid aufweist, bei ungefähr 800°C ausgeformt.
  • Wie in 2A gezeigt ist, sind der Heizwiderstand 41 und der temperaturempfindliche Widerstand 42 voneinander entfernt. Insbesondere ist der Heizwiderstand 41 in einem vorbestimmten Abstand Lx von dem temperaturempfindlichen Widerstand 42 in Bezug auf die senkrechte Richtung in 2A angeordnet, wobei die Umgehungsströmung im Wesentlichen um 90° aus dem Hauptstrom abgelenkt wird und im Wesentlichen in der senkrechten Richtung in 2A ausgerichtet ist. Ähnlich ist der Heizwiderstand 41 in einem vorbestimmten Abstand Lz von dem temperaturempfindlichen Widerstand 42 in Bezug auf die waagrechte Richtung in 2A angeordnet, wobei die waagrechte Richtung senkrecht zu der Richtung der Umgehungsströmung ist, die aus dem Hauptstrom abgelenkt ist. Der temperaturempfindliche Widerstand 42 ist stromaufwärts des Heizwiderstands 41 angeordnet. Der temperaturempfindliche Widerstand 42 ist elektrisch mit der Schaltungsplatte, die in dem Schaltungsabschnitt 5 untergebracht ist, über die Stützbauteile 7 verbunden, die entsprechend mit den Leitungsbauteilen 44 verbunden sind. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der temperaturempfindliche Widerstand 42 stromaufwärts des Heizwiderstands 41 angeordnet. Jedoch ist die physikalische Beziehung zwischen dem temperaturempfindlichen Widerstand 42 und dem Heizwiderstand 41 nicht auf die in 2A beschränkt. Das heißt, der Heizwiderstand 41 kann stromaufwärts des temperaturempfindlichen Widerstands 42 angeordnet sein.
  • Bezogen auf 3 ist der Schaltungsabschnitt 5 an dem Ende des Sensorkörpers 3 vorgesehen und außerhalb des Montagelochs des Einlassrohrs 2 angeordnet. Der Schaltungsabschnitt 5 hat zum Beispiel eine Widerstandsbrückenschaltung zum Steuern eines Stroms, der zu dem Heizwiderstand 41 zugeführt wird, derart, dass eine Differenz zwischen einer Temperatur des Heizwiderstands 41 und einer Lufttemperatur, die mittels des temperaturempfindlichen Widerstands 42 erfasst wird, regelmäßig auf einem konstanten Wert gehalten wird. Der Schaltungsabschnitt 5 gibt ein elektrisches Signal zu einer externen elektronischen Steuereinheit (ECU) entsprechend des Stroms aus, der zu dem Heizwiderstand 41 zugeführt wird. Die ECU erhält die Einlassmenge in Übereinstimmung mit dem elektrischen Signal, das von dem Schaltungsabschnitt 5 abgegeben wird.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie 2B gezeigt ist, der Heizwiderstand 41 in einem vorbestimmten Winkel θx in Richtung der stromabwärtigen Seite einer äußeren Stromlinie eines Flusses der Umgehungsströmung geneigt, die aus dem Hauptstrom abzweigt und im Wesentlichen um 90° abgelenkt wird, um eine Erfassungsgenauigkeit der Luftströmung zu verbessern und um eine Anhaftung der Stoffe zu verhindern, die in der Luftströmung schweben.
  • Wie in 2A und 2B gezeigt ist, ist der Messabschnitt 4 in dem Umgehungsdurchgang 6 angeordnet. Insbesondere ist der Heizwiderstand 41 um einen Winkel θx in Bezug auf eine Richtung geneigt, die senkrecht zu der Stromlinie der Umgehungsströmung in dem Umgehungsdurchgang 6 ist. Der temperaturempfindliche Widerstand 42 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Stromlinie der Umgehungsströmung in dem Umgehungsdurchgang 6 angeordnet. Das heißt, die Längsrichtung des temperaturempfindlichen Widerstands 42 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Stromlinie der Umgehungsströmung in dem Umgehungsdurchgang 6. Bezogen auf 2A und 2B weist die Umgehungsströmung, die im Wesentlichen um 90° in Bezug auf den Hauptstrom abgelenkt ist, einen abgelenkten Fluss mit einer Geschwindigkeitsverteilung auf. Der abgelenkte Fluss der Umgehungsströmung ist durch Pfeile angezeigt, die sich entsprechend der Geschwindigkeit der Stromlinien in deren Längen voneinander unterscheiden. In 2B weist die äußere Stromlinie, die durch den langen Pfeil in dem abgelenkten Fluss angezeigt ist, eine hohe Geschwindigkeit auf und weist die innere Stromlinie, die durch den kurzen Pfeil angezeigt ist, eine niedrige Geschwindigkeit auf. Das heißt, die Geschwindigkeit der Stromlinien verringert sich, wenn die Position der Stromlinien innerhalb des abgelenkten Flusses der Umgehungsströmung nach innen schreitet. Die Luftströmung vor dem Abzweigen aus dem Hauptstrom und der Ablenkung in die Umgehungsströmung stößt gegen die Basiswand des Sensorkörpers 3, der im Wesentlichen senkrecht zu der Luftströmung angeordnet ist, so dass die Luftströmung mit großer kinetischer Energie abgelenkt wird, um die Strömungsgeschwindigkeit zu erhöhen, um die Geschwindigkeitsverteilung des abgelenkten Flusses der Stromlinien auszubilden. Die Geschwindigkeitsverteilung des abgelenkten Flusses erzeugt einen Massenträgheitstrenneffekt, um schwebende Stoffe in der Luftströmung zu trennen. Insbesondere können Schwebstoffe, deren Masse relativ groß ist und die eine hohe kinetische Energie aufweisen, nicht schnell abgelenkt werden, wodurch diese an einer Wandfläche des Sensorkörpers 3 anhaften. Somit können Schwebstoffe einfach durch den Massenträgheitstrenneffekt gesammelt werden.
  • Die Strömungsgeschwindigkeit der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses ist hoch und der Druck der äußeren Stromlinie ist niedrig. Daher wird eine Geschwindigkeitskomponente Vx, die im Wesentlichen entlang der Längsrichtung des Heizwiderstands 41 gerichtet ist, zu der Umgehungsströmung hinzugefügt. Das heißt, die Umgehungsströmung wird durch die Geschwindigkeitskomponente Vx, die im Wesentlichen entlang des äußeren Umfangs des Heizwiderstands 41 gerichtet ist, mikroskopisch abgelenkt, so dass ein Ablenkungswinkel β, um den die Umgehungsströmung in dem Sensorkörper 3 abgelenkt wird, mikroskopisch größer als 90° ist. Somit kann eine Stagnation der Luftströmung reduziert werden. Daher kann verhindert werden, selbst wenn relativ kleine Schwebstoffe nicht an dem Sensorkörper 3 anhaften und gemeinsam mit der Luftströmung entlang der Stromlinie weiter strömen, dass derartige kleine Schwebstoffe durch Verringern der Stagnation der Luftströmung an der Oberfläche des Heizwiderstands 41 anhaften.
  • Außerdem ist in der vorliegenden Struktur der Heizwiderstand 41 in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses geneigt. Daher ist eine Geschwindigkeit der äußeren Stromlinie durch die Geschwindigkeitskomponente Vx weiter verbessert, die entlang der Längsrichtung des Heizwiderstands 41 gerichtet ist. Somit kann eine Stagnation in der Luftströmung weiter eingeschränkt werden.
  • In der vorliegenden Struktur kann eine Stagnation der Luftströmung weiter reduziert werden, wenn der Heizwiderstand 41 weiter in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses geneigt ist. Jedoch wird, wenn der Heizwiderstand 41 weiter geneigt wird, eine Grenzschicht, die um die Oberfläche des Heizwiderstands 41 entsteht, dick und folglich verschlechtert sich eine Wärmeübertragungseigenschaft auf Grund einer Wärmeabfuhr von dem äußeren Umfang des Heizwiderstands 41. Als Ergebnis verringert sich eine Ausgabecharakteristik einschließlich einer Ansprechverhaltenscharakteristik des Heizwiderstands 41. Wie vorstehend beschrieben ist, ist es erforderlich, einen geeigneten Wert des Winkels (Neigungswinkels) θx des Heizwiderstands 41 festzulegen und zu bestimmen, um eine Anhaftung der Schwebstoffe zu reduzieren, während die Ausgabecharakteristik beibehalten wird.
  • 4 zeigt ein durch die Erfinder erhaltenes Versuchsergebnis. Gemäß dem Ergebnis, das in 4 gezeigt ist, verringert sich die Veränderung der Verunreinigungscharakteristik außerordentlich, wenn sich der Neigungswinkel θx von ungefähr 0° erhöht, um den Heizwiderstand 41 in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie zu neigen. Alternativ erhöht sich die Veränderung der Verunreinigungscharakteristik außerordentlich, wenn sich der Neigungswinkel θx verringert, um den Heizwiderstand 41 in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie zu neigen. Wenn der Neigungswinkel θx in einem Bereich zwischen –5° und –10° liegt, erreicht die Veränderung der Verunreinigungscharakteristik einen Höchstwert. Danach verringert sich die Veränderung der Verunreinigungscharakteristik, wenn der Neigungswinkel θx auf weniger als –10° verringert wird.
  • Das in 4 gezeigte Ergebnis zeigt, dass eine Verunreinigung entsprechend unterdrückt werden kann, um eine Geschwindigkeitskomponente in der Längsrichtung der Oberfläche des Heizwiderstands 41 in der Stromlinie zu erhöhen, so dass eine Stagnation der Luftströmung reduziert werden kann. Somit zeigt das in 4 gezeigte Ergebnis, dass die Geschwindigkeitskomponente Vx in der Längsrichtung, die durch den geringen Neigungswinkel θx wie zum Beispiel durch einen Winkel, der größer als oder gleich wie 10° ist, bewirkt wird, zum Unterdrücken der Stagnation der Luftströmung außerordentlich effektiv ist. Gemäß dem in 4 gezeigten Ergebnis weist die Veränderung der Verunreinigungscharakteristik den Höchstwert in dem Bereich des Neigungswinkels θx zwischen –5° und –10° auf. Der Grund dieses Höchstwerts kann wie folgt erklärt werden. In der aus dem Hauptstrom im Wesentlichen um 90° abgelenkten Umgehungsströmung weist die äußere Stromlinie eine hohe Strömungsgeschwindigkeit in der Geschwindigkeitsverteilung auf. Daher ist die Umgehungsströmung mit der Geschwindigkeitsverteilung äquivalent zu einer scheinbaren Luftströmung, die in einem Ablenkungswinkel β gerichtet ist, der größer als 90° ist. Die Luftströmung mit dem Ablenkungswinkel β ist im Wesentlichen der rechte Winkel in Bezug auf die Längsrichtung des Heizwiderstands 41, der um den Neigungswinkel θx in dem Bereich zwischen –5° und –10° geneigt ist. Das heißt, die Stromlinien der Luftströmung sind im Wesentlichen senkrecht zu der Oberfläche des Heizwiderstands 41 und eine Stagnation kann in der Luftströmung auftreten.
  • Im Gegensatz dazu ändert sich die Veränderung der Ausgabecharakteristik des Heizwiderstands 41 in einem Zustand nicht bemerkenswert, in dem der Neigungswinkel θx kleiner als ungefähr 40° ist. Die Ausgabecharakteristik erhöht sich in einem Zustand außerordentlich, in dem der Neigungswinkel θx größer als ungefähr 40° ist. Im Gegensatz dazu verändert sich die Veränderung der Ausgabecharakteristik des Heizwiderstands 41 nicht bemerkenswert, wenn der Neigungswinkel θx auf ungefähr –10° verringert wird, jedoch erhöht sich die Veränderung der Ausgabecharakteristik, wenn der Neigungswinkel θx kleiner als ungefähr –10° ist. Der Grund ist wie folgt. Wenn der Neigungswinkel θx kleiner als ungefähr –10° ist, ist die Geschwindigkeitskomponente jeder Stromlinie der Umgehungsströmung entlang der Längsrichtung der Oberfläche des Heizwiderstands 41 größer als die Geschwindigkeitskomponente senkrecht zu der Längsrichtung des Heizwiderstands 41. In diesem Zustand sind die Stromlinien dominant, die parallel zu der Längsrichtung der Oberfläche des Heizwiderstands 41 sind, und folglich entsteht die dicke Grenzschicht. Als Ergebnis verschlechtert sich die Wärmeübertragungscharakteristik der Oberfläche des Heizwiderstands 41. Die vorliegende Annahme kann auch bei dem Verhältnis zwischen dem Neigungswinkel θx von ungefähr 40° und dem Ablenkungswinkel β getroffen werden, der größer als 90° ist. In Anbetracht eines Gleichgewichts zwischen der Veränderung der Verunreinigungscharakteristik und der Veränderung der Ausgabecharakteristik ist der Neigungswinkel θx in dem Bereich zwischen 10° und 40° geeignet.
  • Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist ein Anhaftungsmechanismus der Schwebstoffe an der Oberfläche des Heizwiderstands 41 augenscheinlich beschrieben. Die Schwebstoffe, die in der Luft enthalten sind, die durch das Einlassrohr 2 strömt, weisen relativ schwere und große Stoffe wie zum Beispiel Kohlenstoffpartikel auf. Derartig relativ schwere und große Stoffe weisen eine große Massenträgheit auf, wodurch sie durch den Massenträgheitstrenneffekt getrennt werden und an der Basiswand des Sensorkörpers 3 anhaften. Kleine Schwebstoffe können in der Luftströmung verbleiben und strömen entlang der Stromlinien der Umgehungsströmung, nachdem sie mit dem Ablenkungswinkel β abgelenkt wurden, der größer als 90° ist. In der vorliegenden Struktur ist die Längsrichtung des Heizwiderstands 41 um den Neigungswinkel θx in Bezug auf die Stromlinien der Luftströmung geneigt, so dass eine Stagnation in Bezug auf die Längsrichtung des Heizwiderstands 41 in der Luftströmung reduziert wird. Daher kann, selbst wenn derartig kleine Stoffe in der Luftströmung vorhanden sind, verhindert werden, dass diese kleinen Stoffe an der Oberfläche des Heizwiderstands 41 anhaften. Wie vorstehend beschrieben ist, kann ein Anhaftungsmechanismus in Anbetracht einer kinetischen Theorie von Schwebstoffen und einer Luftströmung als viskoses Fluid analysiert werden.
  • Außerdem wird ein mikroskopisches Verhalten jedes kleinen Stoffes, der in den Schwebstoffen um jede Oberfläche des Heizwiderstands 41 in einem Hochtemperaturgebiet herum enthalten ist, in Anbetracht einer kinetischen Theorie betrachtet. In der vorstehenden Analyse des Anhaftungsmechanismus der kleinen Partikel entsteht die Grenzschicht durch Hinzufügen der Längsrichtungskomponente und werden kleine Stoffe aus der Grenzschicht entfernt. Das heißt, die vorstehende Analyse wird in Anbetracht einer Luftströmung als viskoses Fluid durchgeführt. Tatsächlich treten kleine Stoffe in der Grenzschicht auf und können an dem Heizwiderstand 41 anhaften. Der Heizwiderstand 41 wird auf ungefähr 200° erwärmt, so dass die Grenzschicht an einer der Oberflächen des Heizwiderstands 41 ein Hochtemperaturgebiet ausbildet. Die kleinen Stoffe sind dem Hochtemperaturgebiet ausgesetzt und die kleinen Stoffe werden durch die Brown'sche Bewegung erregt, die durch eine Bewegung der Luftmoleküle verursacht wird. Folglich ist die Brown'sche Bewegung der kleinen Partikel effektiv, um eine Anhaftung der kleinen Partikel zu verhindern.
  • Die Erhöhung einer exothermen Temperatur fördert das Temperaturgebiet in der Grenzschicht, wodurch die Brown'sche Bewegung weiter aktiviert wird. Jedoch erhöht die Entstehung des Temperaturgebiets gleichzeitig die Dicke der Grenzschicht. Als Ergebnis verschlechtert sich die Wärmeübertragungscharakteristik des Heizwiderstands 41 und folglich verringert sich die Wärmeabfuhr von dem Heizwiderstand 41. Zusätzlich kann auch die Haltbarkeit des Messabschnitts betroffen sein. Daher muss eine geeignete exotherme Temperatur als gesteuerte Temperatur Ts in Anbetracht einer Reduktion der Anhaftung der kleinen Stoffe und der Beibehaltung der Ausgabecharakteristik und einer Haltbarkeitscharakteristik des Heizwiderstands 41 bestimmt werden. Die gesteuerte Temperatur Ts ist eine Temperaturdifferenz zwischen dem Heizwiderstand 41 und dem temperaturempfindlichen Widerstand 42.
  • 5 zeigt ein durch einen Erfinder erhaltenes Versuchsergebnis. Gemäß dem vorliegenden Versuchsergebnis ist die Veränderung der Verunreinigungscharakteristik mit Bezug auf eine Erhöhung der gesteuerten Temperatur Ts klein. Im Gegensatz dazu erhöht sich die Veränderung der Verunreinigungscharakteristik bemerkenswert in Bezug auf eine Verringerung der gesteuerten Temperatur Ts in einem Bereich, in dem die gesteuerte Temperatur Ts im Wesentlichen kleiner als 180° ist. Das vorliegende Versuchsergebnis zeigt, dass die Brown'sche Bewegung aktiviert wird und kleine Stoffe mit der Erhöhung der Temperatur erregt werden, so dass die Möglichkeit der Anhaftung der kleinen Stoffe an einer der Oberfläche des Heizwiderstands 41 reduziert wird. Zusätzlich können auch kleine Stoffe mit relativ großer Masse erregt werden, so dass die Möglichkeit der Anhaftung weiter reduziert werden kann. Alternativ wird die Brown'sche Bewegung der kleinen Stoffe, deren Masse geringer als die kritische Masse ist, in einem Bereich deaktiviert, in dem die gesteuerte Temperatur Ts im Wesentlichen kleiner als 180° ist, und folglich erhöht sich die Möglichkeit der Anhaftung der kleinen Partikel an der Oberfläche des Heizwiderstands 41.
  • Andererseits erhöht sich die Veränderung der Haltbarkeitscharakteristik mit einer Erhöhung der gesteuerten Temperatur Ts allmählich und wird in einem Bereich bemerkenswert groß, in dem die gesteuerte Temperatur Ts größer als im Wesentlichen 260° ist. Das vorliegende Versuchsergebnis zeigt, dass eine Haltbarkeit des Heizwiderstands 41 in einem Hochtemperaturbereich bemerkenswert reduziert ist. Der Heizwiderstand 41 wird durch Wickeln eines Platindrahts mit einem Durchmesser von zum Beispiel 0,02 mm hergestellt. Das heißt, der Heizwiderstand 41 ist aus einem mikroskopischen Draht hergestellt und kann sich verschlechtern. Insbesondere kann eine sich wiederholende Zufuhr eines Steuerstroms zum Halten der hohen Temperatur des Heizwiderstands 41 eine Ermüdung des Heizwiderstands 41 und eine Rissbildung in einer Schutzschicht des Drahts des Heizwiderstands 41 verursachen. Als Ergebnis verringert sich die Haltbarkeit des Heizwiderstands 41 in dem Hochtemperaturbereich.
  • In Anbetracht eines Gleichgewichts zwischen der Veränderung der Verunreinigungscharakteristik und der Veränderung der Haltbarkeitscharakteristik ist die gesteuerte Temperatur Ts in dem Bereich zwischen 180° und 260° geeignet.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, ist ein Überblick des Mechanismus zur Anhaftungssteuerung durch Aktivieren der Brown'schen Bewegung der kleinen Stoffe in einer mikroskopischen Hinsicht erläutert. Kurz zusammengefasst wird die Brown'sche Bewegung der kleinen Stoffe in der Grenzschicht der Luftströmung um den Heizwiderstand 41 durch Erhöhen der gesteuerten Temperatur Ts aktiviert, wodurch eine Anhaftung der kleinen Stoffe an der Oberfläche des Heizwiderstands 41 verhindert wird. Der geeignete Bereich der gesteuerten Temperatur Ts kann in Anbetracht des Gleichgewichts zwischen der Ausgabecharakteristik und der Haltbarkeitscharakteristik bestimmt werden.
  • (Modifikation)
  • In dem ersten Ausführungsbeispiel ist nur der Heizwiderstand 41 des Messabschnitts 4 um den vorbestimmten Neigungswinkel θx in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses geneigt und ist der temperaturempfindliche Widerstand 42 im Wesentlichen senkrecht zu der senkrechten Richtung als die Strömungsrichtung der Umgehungsströmung angeordnet. Die Struktur des temperaturempfindlichen Widerstands 42 ist nicht auf die des ersten Ausführungsbeispiels beschränkt. Wie in 6A und 6B gezeigt ist, kann der temperaturempfindliche Widerstand 42 um einen vorbestimmten Neigungswinkel θx in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses ähnlich wie der Heizwiderstand 41 geneigt sein. In der vorliegenden Struktur wird eine Geschwindigkeitskomponente entlang der Längsrichtung des temperaturempfindlichen Widerstands 42 hinzugefügt. Folglich entsteht eine Grenzschicht an der Oberfläche des temperaturempfindlichen Widerstands 42, so dass eine Stagnation der Luftströmung reduziert werden kann. Somit kann eine Anhaftung der Schwebstoffe ähnlich wie an dem Heizwiderstand 41 verhindert werden. In der vorliegenden Struktur muss der Neigungswinkel des temperaturempfindlichen Widerstands 42 nicht gleich wie der Neigungswinkel des Heizwiderstands 41 sein. Es reicht aus, dass der Neigungswinkel des temperaturempfindlichen Widerstands 42 im Wesentlichen vergleichbar mit dem des Heizwiderstands 41 ist.
  • Der temperaturempfindliche Widerstand 42 wird ursprünglich auf einer Betriebstemperatur gehalten, die vergleichbar mit einer Umgebungstemperatur ist. Daher ist in der vorliegenden Struktur eine Reduktion der Anhaftung der Schwebstoffe an dem temperaturempfindlichen Widerstand 42 nicht unbedingt effektiv verglichen zu dem Heizwiderstand 41 mit hoher Temperatur. In der vorliegenden Struktur kann selbst eine Genauigkeit der Temperaturerfassung über eine lange Zeitdauer aufrechterhalten werden, so dass eine Veränderung der Ausgabecharakteristik auf einem niedrigen Niveau gehalten werden kann.
  • (Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels)
  • Nachstehend ist ein Betrieb der Luftströmungsmessvorrichtung 1 beschrieben.
  • Wenn der Motor gestartet ist, wird ein Lufthauptstrom in dem Einlassrohr 2 erzeugt. Ein Teil des Hauptstroms als die Umgehungsströmung wird im Wesentlichen um 90° abgelenkt, um durch den Umgehungsdurchgang 6 des Sensorkörpers 3 hindurchzutreten. Schwebstoffe, die in der Luft enthalten sind, die durch das Einlassrohr 2 strömen, weisen relativ schwere und große Stoffe wie zum Beispiel Kohlenstoffpartikel auf. Derartig relativ schwere und große Stoffe weisen eine große Massenträgheit auf, wodurch sie durch den Massenträgheitstrenneffekt getrennt werden können und an der Basiswand des Sensorkörpers 3 anhaften.
  • Der Hauptstrom wird teilweise im Wesentlichen um 90° abgelenkt, um die Umgehungsströmung mit dem abgelenkten Fluss darin auszubilden, der eine Geschwindigkeitsverteilung zwischen der äußeren und der inneren Stromlinie definiert. Die Stromlinien, die die Geschwindigkeitsverteilung definieren, bilden die Geschwindigkeitskomponente in der Längsrichtung des Heizwiderstands 41 aus, der in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses geneigt ist, so dass die Grenzschicht entsteht und eine Stagnation der Luftströmung reduziert wird, wodurch eine Anhaftung der Schwebstoffe verhindert wird. Wenn die Oberfläche des Heizwiderstands 41 Wärme abführt, verringert sich die Temperatur des Heizwiderstands 41, wodurch sich der Widerstand des Heizwiderstands 41 verändert. Der zu dem Heizwiderstand 41 zugeführte elektrische Strom verändert sich, um die Temperaturdifferenz relativ zu der Lufttemperatur, die mittels des temperaturempfindlichen Widerstands 42 erfasst wird, konstant zu halten. Somit wird die Luftmenge, die proportional zu dem elektrischen Strom ist, gemessen.
  • Wenn sich die Motordrehzahl erhöht, erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit des Hauptstroms, so dass sich die Geschwindigkeit der Umgehungsströmung erhöht. Wenn sich die Geschwindigkeit der Umgehungsströmung in dem Messabschnitt 4 erhöht, der in dem Umgehungsdurchgang 6 angeordnet ist, erhöht sich eine Wärmemenge, die von dem Heizwiderstand 41 abgestrahlt wird. In diesem Zustand wird der zu dem Heizwiderstand 41 zugeführte Strom erhöht, um die Differenz zwischen der Temperatur des Heizwiderstands 41 und der Lufttemperatur, die mittels des temperaturempfindlichen Widerstands 42 gemessen wird, konstant zu halten. Im Gegensatz dazu ist, wenn sich die Geschwindigkeit der Umgehungsströmung verringert, eine Wärmemenge, die von dem Heizwiderstand 41 abgeführt wird, klein, so dass sich der zu dem Heizwiderstand 41 zugeführte Strom verringert.
  • Der Schaltungsabschnitt 5 gibt ein elektrisches Signal wie zum Beispiel ein Spannungssignal an die ECU entsprechend des zu dem Heizwiderstand 41 zugeführten Stroms aus. Die ECU misst die Einlassluftströmung in Übereinstimmung mit dem elektrischen Signal.
  • (Effekt des Ausführungsbeispiels)
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang mit 90° in Bezug auf die Luftströmung in dem Hauptdurchgang abgelenkt und senkrecht zu der Richtung gekrümmt, die senkrecht zu der Luftströmung in dem Hauptdurchgang ist. Der Messabschnitt 4 hat den Heizwiderstand 41 und den temperaturempfindlichen Widerstand 42, die über das Paar Leitungsbauteile 44 durch das Paar Stützbauteile 7 verbunden und gestützt sind, welche in den Umgehungsdurchgang 6 vorragen. Der Heizwiderstand 41 und der temperaturempfindliche Widerstand 42 werden über die Stützbauteile 7 mit Energie beaufschlagt. Die Energiebeaufschlagung wird auf der Grundlage der Wärmeabfuhr des Heizwiderstands 41 derart gesteuert, dass die Temperaturdifferenz zwischen dem Heizwiderstand 41 und dem temperaturempfindlichen Widerstand 42 auf die vorbestimmte gesteuerte Temperatur Ts gehalten wird. Der Messabschnitt 4 zum Messen der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang 6 ist um den vorbestimmten Neigungswinkel θx in Bezug auf die Richtung geneigt, die senkrecht zu der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang 6 ist. Der Messabschnitt 4 ist in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang 6 geneigt.
  • Schwebepartikel, die in der Luft enthalten sind, die durch das Einlassrohr 2 strömt, weisen relativ schwere und große Stoffe wie zum Beispiel Kohlenstoffpartikel auf. Derartig relativ schwere und große Stoffe weisen eine große Massenträgheit auf, wodurch diese durch den Massenträgheitstrenneffekt getrennt werden können und an der Basiswand des Sensorkörpers 3 anhaften.
  • Ein Teil von relativ leichten und kleinen luftgetragenen Stoffen kann nicht durch den Massenträgheitstrenneffekt gesammelt werden, und die luftgetragenen Stoffe können entlang der Umgehungsströmung strömen, die um im Wesentlichen 90° aus dem Hauptstrom abgelenkt ist. In diesem Fall strömen die luftgetragenen Stoffe durch den Messabschnitt 4 entlang des Flusses mit der Strömungsverteilung zwischen der äußeren Stromlinie und der inneren Stromlinie. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Messabschnitt 4 in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses geneigt und wird die Geschwindigkeitskomponente Vx entlang der Längsrichtung des Heizwiderstands hinzugefügt, so dass die Grenzschicht an der Oberfläche des Heizwiderstands entsteht, wodurch eine Stagnation der Luftströmung reduziert wird. Somit kann eine Anhaftung der Schwebstoffe verhindert werden. Zusätzlich kann die Anhaftung der kleinen Stoffe auch unter Verwendung der Brown'schen Bewegung in der Grenzschicht reduziert werden.
  • Insbesondere kann die Anhaftung der Schwebstoffe durch Neigen des Heizwiderstands 41 in Richtung der stromabwärtigen Seite der äußeren Stromlinie des abgelenkten Flusses mit dem Neigungswinkel θx in dem Bereich zwischen 10° und 40° in Bezug auf die senkrechte Richtung außerordentlich unterdrückt werden, während die Messgenauigkeit aufrecht erhalten wird.
  • Außerdem kann die Anhaftung der luftgetragenen Stoffe insbesondere in der Grenzschicht außerordentlich unterdrückt werden und kann die Haltbarkeitscharakteristik des Messabschnitts 4 durch Bestimmen der gesteuerten Temperatur Ts, die die Temperaturdifferenz zwischen dem Heizwiderstand 41 und dem temperaturempfindlichen Widerstand 42 ist, in dem Bereich zwischen 180°C und 260°C aufrecht erhalten werden.
  • Weiter ist in der vorliegenden Struktur jedes Stützbauteil 7, das den Heizwiderstand 41 und den temperaturempfindlichen Widerstand 42 des Messabschnitts 4 stützt, im Wesentlichen entlang der Stromlinie der Luftströmung in den Umgehungsdurchgang 6 gerichtet. Daher kann die Stagnation an der Oberfläche in Bezug auf die Längsrichtung unterdrückt werden, so dass die Anhaftung der Schwebstoffe vermieden werden kann.
  • (Zweites Ausführungsbeispiel)
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 7A und 7B gezeigt ist, hat jedes Stützbauteil 7 eine Endfläche in Bezug auf dessen Längsrichtung und ist die Endfläche in einem vorbestimmten Neigungswinkel in Bezug auf die Stromlinie der Umgehungsströmung geneigt. Es reicht aus, dass zumindest eines der Stützbauteile 7 die geneigte Endfläche als eine Flanke hat. In der vorliegenden Struktur kann die Endfläche eine Grenzschicht an ihr erzeugen, um eine Stagnation zu reduzieren, wodurch die Anhaftung von Schwebstoffen verhindert wird. Daher ist die Grenzschicht, die entlang jeder Endfläche des Stützbauteils 7 entsteht, auch effektiv zum Reduzieren der Anhaftung der Schwebstoffe in dem Verbindungsabschnitt, in dem das Stützbauteil 7 mit dem Leitungsbauteil 44 zum Beispiel durch Schweißen verbunden ist. Weiter kann die Anhaftung der Schwebstoffe an der Oberfläche entlang der Längsrichtung jedes Stützbauteils 7 ähnlich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert werden.
  • Der vorbestimmte Neigungswinkel der geneigten Endfläche an der Endfläche des Stützbauteils 7 kann gleich wie der vorbestimmte Neigungswinkel θx des Messabschnitts 4 sein. Die geneigte Endfläche an der Endfläche des Stützbauteils 7 kann in Richtung des Verbindungsabschnitts zwischen dem Stützabschnitt 7 und dem Leitungsbauteil 44 gerichtet sein. Das Stützbauteil 7 kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, so dass es ein im Wesentlichen schräges Ende aufweist. Das Stützbauteil 7 kann einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, so dass es ein im Wesentlichen quadratisches Pyramidenende aufweist. Es reicht aus, dass die Endfläche des Stützbauteils 7, das entlang der Stromlinie der Umgehungsströmung vorragt, die geneigte Endfläche hat, an die die Stromlinie der Umgehungsströmung stößt, wodurch die Stagnation der Umgehungsströmung reduziert wird. Der Winkel und die Richtung können gemäß der Form und der Größe des Endabschnitts des Stützbauteils 7 beliebig bestimmt sein.
  • Wie in 8A und 8B gezeigt ist, kann ein Schutzbauteil 8 als ein Verunreinigungsverhinderungsbauteil stromaufwärtig der Stromlinie der Luftströmung in Bezug auf die Längsrichtung des Paares Stützbauteile 7 vorgesehen sein, die in den Umgehungsdurchgang 6 vorragen. In diesem Fall ist das Schutzbauteil 8 gestaltet, um zumindest teilweise eine projizierte Ebene des Paares Stützbauteile 7 in Bezug auf eine Längsrichtung abzudecken. Das Schutzbauteil 8 kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen, wie in 8A gezeigt ist. Alternativ können, wie in 8B gezeigt ist, zumindest zwei Schutzbauteile 8 vorgesehen sein. Es reicht aus, dass jedes Schutzbauteil 8 den Messabschnitt 4 und die Stützbauteile 7 schützt. Das Schutzbauteil 8 kann eine beliebige Form wie zum Beispiel eine quadratische Säulenform oder eine Plattenform aufweisen.
  • In der vorliegenden Struktur können die Endfläche jedes Stützbauteils 7, der Verbindungsabschnitt zwischen jedem Stützbauteil 7 und jedem Leitungsbauteil 44 und jedes Leitungsbauteil 44 teilweise oder vollständig von einer Anhaftung der Schwebstoffe geschützt werden.
  • Die vorstehenden Strukturen der Ausführungsbeispiele können kombiniert werden, falls es geeignet erscheint. Zum Beispiel kann die Struktur, die in 7A und 7B gezeigt ist, mit der Struktur kombiniert werden, die in 8A und 8B gezeigt ist. Die Struktur, die in 6A und 6B gezeigt ist, kann mit den Strukturen kombiniert werden, die in 7A, 7B, 8A und 8B gezeigt sind.
  • Verschiedene Modifikationen und Abwandlungen können verschiedenartig an den vorstehenden Ausführungsbeispielen angewandt werden, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Eine Luftströmungsmessvorrichtung hat einen Messabschnitt (4), der in einem Umgehungsdurchgang (6) vorgesehen ist, der einen Teil der Luft aus einem Hauptdurchgang senkrecht ablenkt, um durch diesen hindurch den Teil der Luft umzuleiten. Der Messabschnitt (4) hat einen Heizwiderstand (41), der mit Energie beaufschlagt wird und Wärme zu der Luftströmung abführt. Der Messabschnitt (4) ist gestaltet, um eine Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) auf der Grundlage der Wärmeabfuhr zu messen. Der Messabschnitt (4) hat weiter ein Paar Stützbauteile (7), die in den Umgehungsdurchgang (6) vorragen und den Heizwiderstand (41) stützen. Der Heizwiderstand (41) des Messabschnitts (4) ist in einem ersten Neigungswinkel (θx) mit Bezug auf eine Richtung geneigt, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung der Luft in dem Umgehungsdurchgang (6) ist. Der Heizwiderstand (41) ist in Richtung einer stromabwärtigen Seite an einer äußeren Stromlinie der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) geneigt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - JP 59-190623 A [0007]
    • - JP 59-190624 A [0009]
    • - JP 8-105778 A [0011]

Claims (10)

  1. Luftströmungsmessvorrichtung, die in einem Hauptdurchgang vorgesehen ist, wobei die Luftströmungsmessvorrichtung Folgendes aufweist: einen Umgehungsdurchgang (6), der gestaltet ist, um einen Teil der Luft aus dem Hauptdurchgang senkrecht abzulenken, um den Teil der Luft durch diesen umzuleiten; einen Messabschnitt (4), der in dem Umgehungsdurchgang (6) vorgesehen ist, wobei der Messabschnitt (4) einen Heizwiderstand (41) hat, der gestaltet ist, um mit Energie beaufschlagt zu werden und um Wärme an eine Luftströmung abzuführen, wobei der Messabschnitt (4) gestaltet ist, um die Luftströmung in dem Umgehungsumgang (6) auf der Grundlage der Wärmeabfuhr zu messen, der Messabschnitt (4) weiter ein Paar Stützbauteile (7) hat, die in den Umgehungsdurchgang (6) vorragen und den Heizwiderstand (41) stützen, der Heizwiderstand (41) des Messabschnitts (4) in einem ersten Neigungswinkel (θx) in Bezug auf eine Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung der Luft in dem Umgehungsdurchgang (6) ist, und der Heizwiderstand (41) in Richtung einer stromabwärtigen Seite an einer äußeren Stromlinie der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) geneigt ist.
  2. Luftströmungsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei sich das Paar Stützbauteile (7) entlang der Stromlinie der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) erstreckt.
  3. Luftströmungsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Neigungswinkel (θx) in einem Bereich von 10° bis 40° liegt.
  4. Luftströmungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Messabschnitt (4) weiter einen temperaturempfindlichen Widerstand (42) zum Messen einer Temperatur der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) hat, und eine Temperaturdifferenz zwischen dem Heizwiderstand (41) und dem temperaturempfindlichen Widerstand (42) in einem Bereich von 180°C bis 240°C liegt.
  5. Luftströmungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich zumindest ein Bauteil des Paares Stützbauteile (7) in den Umgehungsdurchgang (6) erstreckt und eine Endfläche hat, die eine Schräge definiert, und die Schräge in einem Neigungswinkel in Bezug auf eine Richtung geneigt ist, die senkrecht zu einer Strömungsrichtung der Luft in dem Umgehungsdurchgang (6) ist.
  6. Luftströmungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiter Folgendes aufweist: zumindest ein Schutzbauteil (8), das stromaufwärtig von dem Paar Stützbauteile (7) in dem Umgehungsdurchgang (6) vorgesehen ist, wobei sich das Paar Stützbauteile (7) in den Umgehungsdurchgang (6) erstreckt und eine projizierte Ebene in Bezug auf eine Längsrichtung des Paares Stützbauteile (7) aufweist, und das Schutzbauteil (8) gestaltet ist, um zumindest teilweise die projizierte Ebene abzudecken.
  7. Luftströmungsmessvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das zumindest eine Schutzbauteil (8) im Wesentlichen eine kreisförmige Säulenform, eine rechteckige Säulenform oder eine Plattenform aufweist.
  8. Luftströmungsmessvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das zumindest ein Schutzbauteil (8) an jedem Bauteil des Paares Stützbauteile (7) vorgesehen ist.
  9. Luftströmungsmessvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Messabschnitt (4) weiter einen temperaturempfindlichen Widerstand (42) zum Messen einer Temperatur der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) hat, der temperaturempfindliche Widerstand (42) in einem zweiten Neigungswinkel in Bezug auf die Richtung geneigt ist, die senkrecht zu der Strömungsrichtung der Luft in dem Umgehungsdurchgang (6) ist, der temperaturempfindliche Widerstand (42) in Richtung einer stromabwärtigen Seite an der äußeren Stromlinie der Luftströmung in dem Umgehungsdurchgang (6) geneigt ist.
  10. Luftströmungsmessvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der erste Neigungswinkel (θx) im Wesentlichen gleich wie der zweite Neigungswinkel ist.
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