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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strömungsmessvorrichtung.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Jedoch
kann eine Luftströmung aufgrund des Schutzbauteils instabil
sein und folglich kann eine Luftströmung nicht genau gemessen
werden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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;
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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;
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3 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht, die die Strömungsmessvorrichtung
zeigt, die an einem Lufteinlassrohr montiert ist;
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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;
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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;
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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;
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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
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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.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Modifikation)
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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.
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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.
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(Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels)
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Nachstehend
ist ein Betrieb der Luftströmungsmessvorrichtung 1 beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Effekt des Ausführungsbeispiels)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Verschiedene
Modifikationen und Abwandlungen können verschiedenartig
an den vorstehenden Ausführungsbeispielen angewandt werden, ohne
von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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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.
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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]