-
Technisches Gebiet
-
Die Erfindung betrifft einen Strömungskanal insbesondere eines Luftfilters einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer Aufnahmeöffnung für einen Luftmassenmesser, die in einem Kanalgehäuseabschnitt des Strömungskanals angeordnet und von einer Montagefläche umgeben ist, und mit einem Luftmassenmesser, der ein Sensorgehäuse und einen Sockel mit einer der Montagefläche zugewandten Anlagefläche aufweist und der an dem Kanalgehäuseabschnitt fixiert ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Anordnung eines Luftmassenmessers in einem Strömungskanal insbesondere einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei dem der Luftmassenmesser in einer Aufnahmeöffnung in einem Kanalgehäuseabschnitt des Strömungskanals angeordnet wird, wobei eine Anlagefläche eines Sockels des Luftmassenmessers an eine Montagefläche gelegt wird, welche die Aufnahmeöffnung umgibt, und der Sockel am Kanalgehäuseabschnitt fixiert wird.
-
Stand der Technik
-
Luftmassenmesser werden insbesondere im Zusammenhang mit der Motorsteuerung von Fahrzeugmotoren eingesetzt. Ein Luftmassenmesser dient dabei als Sensor zur Erfassung der vom Motor angesaugten Luftmasse. Das Messergebnis des Luftmassenmessers kann jedoch von mehreren Faktoren beeinflusst sein. So haben Abweichungen der Position des Luftmassenmessers von seiner optimalen Einbaulage bezogen auf die Richtung des Luftstroms einen spürbaren Einfluss auf das Messergebnis und somit auf das gelieferte Sensorsignal.
-
Aus der
WO 2007/101570 A1 ist eine Anordnung eines Luftmassenmessers in einem Strömungskanal bekannt. Der Luftmassenmesser umfasst einen Sockel mit einer Anlagefläche, die bei montiertem Luftmassenmesser auf einem Flansch an einem Gehäuseabschnitt des Strömungskanals liegt. Die Befestigung erfolgt durch Schrauben, die durch Bohrungen im Sockel gesteckt und seitlich des Flansches eingeschraubt werden. Um etwaigen Abweichungen der Position des Luftmassenmessers von der gewünschten Einbaulage entgegenzuwirken, sind an dem Sockel und dem Gehäuseabschnitt Mittel zur spielfreien Positionierung des Luftmassenmessers bezogen auf die Strömungsrichtung des im Strömungskanal geführten Luftstroms vorgesehen.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strömungskanal und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu gestalten, bei dem die Position des Luftmassenmessers bezüglich der Fluidströmungsrichtung im Strömungskanal einfach mit einem möglichst geringen Bauteilaufwand präzise festgelegt und damit die Qualität des Sensorsignals erheblich verbessert wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Sensorgehäuse, der Sockel, die Anlagefläche, die Aufnahmeöffnung und die Montagefläche geometrisch so aneinander angepasst sind, dass der Luftmassenmesser vor der Fixierung bezogen auf die Strömungsrichtung des im Strömungskanal geführten Fluidstroms in der Aufnahmeöffnung frei positioniert werden kann, und der Sockel mittels einem positionsneutralen Verfahren an dem Kanalgehäuseabschnitt fixiert ist.
-
Erfindungsgemäß sind also die geometrischen Abmessungen des Luftmassenmessers und der Aufnahmeöffnung so ausgestaltet, dass der Luftmassenmesser in der Aufnahmeöffnung zur Positionierung zunächst frei bewegt werden kann. Um den Luftmassenmesser optimal im Strömungskanal zu positionieren, ist, anders als bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung, der Luftmassenmesser zunächst bewusst unter Beibehaltung eines Spiels in der Aufnahmeöffnung angeordnet. Zur Positionierung und Ausrichtung des Luftmassenmessers im Fluidstrom wird das vom Luftmassenmesser generierte Signal erfasst. Um das Signal zu optimieren, wird der Luftmassenmesser frei in der Aufnahmeöffnung bewegt. In der optimalen Position, die durch einen maximalen Signalwert charakterisiert ist, wird der Sockel mittels des positionsneutralen Verfahrens an den Kanalgehäuseabschnitt fixiert. Das im Sinne der Erfindung positionsneutrale Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass beim Fixiervorgang die Position des Sockels gegenüber dem Kanalgehäuseabschnitt nicht verändert wird. Herkömmliche Schraubverbindungen sind nicht positionsneutral, da beim Einschrauben der Schrauben die Position des Sockels am Flansch beeinflusst wird. Bei Fixierverfahren, die nicht positionsneutral sind, kann die Position des Luftmassenmessers am Kanalgehäuseabschnitt und damit die Qualität des Signals stark beeinflusst werden. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Sockel mittels des positionsneutralen Verfahrens dicht an dem Kanalgehäuseabschnitt fixiert sein. Vorteilhafterweise geschieht diese dichte Fixierung mittels einer die Aufnahmeöffnung geschlossen umgebenden insbesondere nahtförmigen Fixierverbindung. Dies hat den Vorteil, dass in einem Arbeitsgang der Sockel fixiert und eine dichte Verbindung realisiert werden kann. Auf eine separate Dichtung kann hier verzichtet werden.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Sockel mittels einer Laserschweißnaht, insbesondere einer Laserdurchstrahlschweißnaht, an dem Kanalgehäuseabschnitt fixiert sein. Mittels Laserschweißen kann der Sockel einfach und positionsneutral an dem Kanalgehäuseabschnitt fixiert werden. Eine die Aufnahmeöffnung geschlossen umgebende Laserschweißnaht kann zugleich als Fixierung und als Dichtung dienen. Mittels Laserschweißverfahren kann der Luftmassenmesser werkseitig dauerhaft optimal am Kanalgehäuseabschnitt positioniert und fixiert werden. Eine nachträgliche Manipulation, welche zu Qualitätsverlusten führen kann, ist nicht mehr möglich. Ferner kann beim Laserschweißverfahren auf separate Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben, Nieten oder dergleichen, verzichtet werden. Mit einem Laserdurchstrahlschweißverfahren kann durch den Sockel oder den Kanalgehäuseabschnitt hindurch die Montagefläche unmittelbar stabil, präzise und flächig mit der Anlagefläche verschweißt werden. So kann einfach eine flächige Schweißnaht realisiert werden.
-
Vorteilhafterweise kann der Luftmassenmesser vor der Fixierung in der Aufnahmeöffnung drehbar und/oder schiebbar sein. Auf diese Weise kann der Luftmassenmesser einfach zur Optimierung des Signals in der Aufnahmeöffnung ausgerichtet werden.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die Montagefläche und die Anlagefläche parallele Ebenen oder sphärische Flächen sein. Dies hat den Vorteil, dass die Anlagefläche auf der Montagefläche einem Schieben und/oder Drehen des Luftmassenmessers in der Aufnahmeöffnung stets flächig aneinander anliegen und so eine Führung für den Luftmassenmesser in einer Dimension bilden, wobei die Bewegung des Luftmassenmessers in den beiden anderen Dimensionen nicht beeinträchtigt wird. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Positionierung des Luftmassenmessers zur Einstellung des Sensorsignals zur Optimierung des Sensorsignals verbessert. Vorteilhafterweise kann ein Distanzkörper, insbesondere eine entsprechend geformte Unterlegscheibe zwischen der Montagefläche und der Anlagefläche eingelegt werden, um die dritte Dimension, zur Vorgabe der Einstecktiefe des Luftmassenmessers im Strömungskanal zu variieren.
-
Ferner kann vorteilhafterweise die Aufnahmeöffnung des Strömungskanals von einem Flansch umgeben sein, der die Montagefläche aufweist. An dem Flansch, der insbesondere die Form eines Hohlzylinders hat, ist eine stabile Befestigung des Luftmassenmessers möglich. Der Flansch kann vorteilhaft als Verstärkung des Kanalgehäuseabschnitts dienen. So kann Verformungen des Kanalgehäuseabschnitts entgegengewirkt werden, die insbesondere von betriebsbedingten Einflüssen und/oder Umgebungseinflüssen herrühren können und Veränderungen der Position des Luftmassenmessers im Bezug auf den Fluidstrom und Qualitätsverluste beim Signal zur Folge haben können.
-
Des Weiteren kann vorteilhafterweise ein die Montagefläche oder die Anlagefläche aufweisender Bauteilabschnitt, insbesondere der Flansch und/oder der Sockel, wenigstens bereichsweise aus einem lasertransparenten Material sein. Dies hat den Vorteil, dass beim Laserdurchstrahlschweißverfahren der Laserstrahl einfach durch das lasertransparente Material hindurch geleitet werden kann zur Verschweißung der Auflagefläche mit der Montagefläche.
-
Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Luftmassenmesser in der Aufnahmeöffnung bezogen auf die Strömungsrichtung des im Strömungskanal geführten Fluidstroms frei positioniert wird, derart, dass mit dem Luftmassenmesser ein optimales Signal generiert wird, und der Sockel mittels einem positionsneutralen Verfahren in der Position mit dem optimalen Signal an dem Kanalgehäuseabschnitt fixiert wird. Erfindungsgemäß wird also der Luftmassenmesser bezüglich dem Fluidstrom frei in der Aufnahmeöffnung in eine Position bewegt, in der das mit dem Luftmassenmesser generierte Signal einen maximalen Wert annimmt. Anschließend wird der Luftmassenmesser am Kanalgehäuseabschnitt fixiert, ohne dass diese Position verändert wird. Alle weiteren oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Strömungskanal aufgezeigten Vorteile und Merkmale gelten für das erfindungsgemäße Verfahren und dessen vorteilhafte Ausgestaltungen entsprechend.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der Sockel mittels Laserschweißverfahrens, insbesondere Laserdurchstrahlschweißverfahren, an dem Kanalgehäuseabschnitt fixiert werden. Beim Laserschweißverfahren werden die Positionen der miteinander zu verschweißenden Körper relativ zueinander nicht verändert. Laserschweißverfahren sind somit positionsneutral. Aus dem Stand der Technik bekannte Vibrationsschweißverfahren hingegen sind nicht positionsneutral, da beim Schweißvorgang die zu verschweißenden Körper relativ zueinander bewegt werden müssen. Vorteilhafterweise kann eine Laserschweißnaht von außen um den Sockel herum gezogen werden. Eine umfänglich geschlossene Laserschweißnaht kann gleichzeitig zur Abdichtung des Sockels gegen den Kanalgehäuseabschnitt dienen. Mit dem Laserdurchstrahlschweißverfahren kann die Montagefläche stabil, präzise und flächig mit der Anlagefläche verschweißt werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. Der Fachmann wird die in der Zeichnung, der Beschreibung und den Ansprüchen in Kombination offenbarten Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
-
1 schematisch einen Ausschnitt eines Strömungskanals eines Luftfilters, in dem ein Luftmassenmesser in einem Flansch angeordnet und mittels einer Laserdurchstrahlschweißnaht fixiert ist;
-
2 schematisch einen Schnitt durch den Flansch und den Luftmassenmesser aus 1 entlang der dortigen Schnittlinie II-II;
-
3 schematisch den Luftmassenmesser aus den 1 und 2 in der Seitenansicht;
-
4 schematisch den Luftmassenmesser aus 3 in der Draufsicht.
-
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Auführungsform(en) der Erfindung
-
In den 1 und 2 ist ein Ausschnitt eines Strömungskanals 10 eines ansonsten nicht gezeigten Luftfilters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Innenraum 12 des Strömungskanals 10 befindet sich in der 1 oben.
-
Ein Kanalgehäuseabschnitt 14 des Strömungskanals 10 verfügt über eine Aufnahmeöffnung 16 für einen Luftmassenmesser 18. Die Aufnahmeöffnung 16 ist zu einer gedachten Achse 15 koaxial. Die Aufnahmeöffnung 16 ist auch in der 2 gezeigt.
-
Der Luftmassenmesser 18 ist in einem kreiszylindrischen Flansch 20 aus einem laserabsorbierenden Material angeordnet der die Aufnahmeöffnung 16 umgibt. Der Flansch 20 erstreckt sich koaxial zur Achse 15 an der Außenseite des Kanalgehäuseabschnitts 14. Die freie Stirnseite des Flansches 20 ist planar und bildet eine Montagefläche 22 für den Luftmassenmesser 18.
-
In 3 ist der Luftmassenmesser 18 in der Seitenansicht gezeigt. Der Luftmassenmesser 18 umfasst ein Sensorgehäuse 24 und einen Sockel 26. Der Sockel 26 ist aus einem lasertransparenten Material. An dem Sockel 26 ist auf einer dem Sensorgehäuse 24 benachbarten Seite eine planare Anlagefläche 28 ausgebildet. In montiertem Zustand des Luftmassenmessers 18 liegen die Anlagefläche 28 und die Montagefläche 22 flächig aneinander an, wie dies in der 1 gezeigt ist. Sie bilden zueinander parallele Ebenen.
-
4 zeigt eine Draufsicht des Luftmassenmessers 18 in Richtung des Pfeils IV in 3. Der Luftmassenmesser 18 ist mit Blick auf die Anlagefläche 28 dargestellt. Das Sensorgehäuse 24 ist insgesamt etwa quaderförmig. Der Sockel 26 hat die Form einer zur Achse 15 koaxialen Kreisscheibe. Er ist an einer Stirnseite des Sensorgehäuses 24 befestigt, so dass sich das Sensorgehäuse 24 im Zentrum der dortigen Grundfläche des Sockels 26 befindet. In radialer Richtung überragt der Sockel 26 das Sensorgehäuse 24. Die Anlagefläche 28 erstreckt sich zwischen dem Rand des Sockels 26 und dem Sensorgehäuse 24. Der Außenradius der Anlagefläche 28 entspricht dem Außenradius der Montagefläche 22. Die größte Ausdehnung des Sensorgehäuses 24 in radialer Richtung, ist deutlich kleiner als der Innenradius des Flansches 20. Der Luftmassenmesser 18 ist, wie in der 2 dargestellt, unter Beibehaltung eines radialen Spiels zwischen dem Sensorgehäuse 24 und der radial inneren Wand des Flansches 20 eingebaut. Der Luftmassenmesser 18 kann so vor einer Fixierung am Flansch 20 in diesem relativ zur Aufnahmeöffnung 16 parallel zu der Montagefläche 22 geschoben und gedreht werden. Der Luftmassenmesser 18 kann auf diese Weise in der Aufnahmeöffnung 16 bezogen auf eine Strömungsrichtung 30 des im Strömungskanal 10 geführten Luftstroms frei positioniert werden.
-
Die Anlagefläche 28 ist mittels einer in 1 gezeigten Laserdurchstrahlschweißnaht 32 flächig mit Montagefläche 22 fest verbunden, so dass Sockel 26 und somit der Luftmassenmesser 18 über den Flansch 20 am Kanalgehäuseabschnitt 14 fixiert ist. Die Laserdurchstrahlschweißnaht 32 ist mittels eines positionsneutralen Laserdurchstrahlschweißverfahrens realisiert. Die Laserdurchstrahlschweißnaht 32 umgibt die Aufnahmeöffnung 16 geschlossen, so dass sie gleichzeitig die Anlagefläche 28 gegen die Montagefläche 22 abdichtet.
-
Zur Montage des Luftmassenmessers 18 wird dieser mit dem Sensorgehäuse 24 voran in den Flansch 20 gesteckt, so dass die Anlagefläche 28 flächig an der Montagefläche 22 anliegt. Der Luftmassenmesser 18 wird über eine in der 1 gezeigte Signalleitung 34 mit einer Erfassung- und Anzeigeeinrichtung 36 verbunden. Der Strömungskanal 10 wird mit einer Luftströmung in Strömungsrichtung 30 beaufschlagt, wie sie beim Betrieb der Brennkraftmaschine üblich ist.
-
Der Luftmassenmesser 18 und die Erfassungs-/Anzeigeeinrichtung 36 werden in Betrieb gesetzt. Mit dem Luftmassenmesser 18 wird ein Signal erzeugt, welches den Luftstrom im Strömungskanal 10 charakterisiert. Das Signal wird über die Signalleitung 34 an die Erfassungs-/Anzeigeeinrichtung 36 übermittelt und dort angezeigt.
-
Der Luftmassenmesser 18 wird abhängig von dem Signal in der Aufnahmeöffnung 16 bezogen auf die Strömungsrichtung 30 des Luftstroms frei positioniert. Hierzu wird der Luftmassenmesser 18 in dem Flansch 20 in der Aufnahmeöffnung 16 parallel zu der Anlageflächen 28 und der Montagefläche 22 gedreht und geschoben, bis die Erfassungs-/Anzeigeeinheit 36 ein optimales, vorzugsweise maximales, Signal ausgibt.
-
Der Sockel 26 wird in der in der optimalen Position des Luftmassenmessers 18 mittels Laserdurchstrahlschweißung positionsneutral am Flansch 20 und damit am Kanalgehäuseabschnitt 14 fixiert. Dazu wird ein Laserstrahl in hier nicht weiter interessierender Weise durch den lasertransparenten Sockel 26 auf die Montagefläche 22 gerichtet, dort fokussiert und um den Sockel 26 herum geführt. Auf diese Weise wird dort die Laserdurchstrahlschweißnaht 32 realisiert, welche die Montagefläche 22 und der Anlagefläche 28 dicht verbindet und die Aufnahmeöffnung 16 geschlossen umgibt.
-
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eines Strömungskanals 10 und eines Verfahrens zur Anordnung eines Luftmassenmessers 18 in dem Strömungskanal 10 sind unter anderem folgende Modifikationen möglich:
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf einen Strömungskanal 10 eines Luftfilters einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Vielmehr kann sie auch bei andersartigen Strömungskanälen beispielsweise von Industriemotoren eingesetzt werden.
-
Die Anlagefläche 28 und Montagefläche 22 können statt als parallele Ebenen auch als sphärische Flächen, beispielsweise Abschnitte von Kugeloberflächen mit gleichen Radien, realisiert sein, welche bei eingestecktem Luftmassenmesser 18 einander flächig berührend relativ zueinander geschoben und/oder gedreht werden können.
-
Die Strömungsrichtung 30 ist in der 1 lediglich beispielhaft angedeutet. Die Luft kann auch in eine andere Richtung strömen. Anstelle des Sockels 26 kann auch der Flansch 20 aus einem lasertransparenten Material und der Sockel 26 kann aus einem laserabsorbierenden Material sein. In diesem Fall kann der Laserstrahl zur Laserdurchstrahlschweißung durch den Flansch 20 gerichtet werden.
-
Anstelle des Laserdurchstrahlschweißverfahrens kann auch ein anderes positionsneutrales Verfahren zur Fixierung des Sockels 26 am Flansch 20 eingesetzt werden, bei dem die optimale Position des Luftmassenmessers 18 in der Aufnahmeöffnung 16 nicht verändert wird. Beispielsweise kann auch mittels eines andersartigen Laserschweißverfahrens eine Laserschweißnaht radial außen entlang der Berührungslinie des Sockels 26 mit den Flansch 20 gezogen werden.
-
Das Sensorgehäuse 24 kann statt quaderförmig auch andersförmig, beispielsweise würfelförmig oder zylindrisch, sein.
-
Die Abmessungen des Sensorgehäuses 24 radial zur Achse 15 können auch so gewählt sein, dass das Sensorgehäuse 24 an der radial inneren Wand des Flansches 20 anliegt. In diesem Fall ist eine Verschiebung des Sensorgehäuses 24 im Flansch 20 nicht mehr möglich. Die Positionierung erfolgt dann alleine durch Drehung des Luftmassenmessers 18 im Flansch 20 um die Achse 15.
-
Bei entsprechender Ausgestaltung des Kanalgehäuseabschnitts 14 kann auch auf den Flansch 20 verzichtet werden. Die Montagefläche 22 wird dann direkt am Kanalgehäuseabschnitt 14 realisiert. In diesem Fall ist der Kanalgehäuseabschnitt 14 aus einem laserabsorbierenden beziehungsweise aus einem lasertransparenten Material.
-
Der Strömungskanal 10 kann statt für Luft auch für ein andersartiges Fluid, beispielsweise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, vorgesehen sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
