DE19632198C1

DE19632198C1 - Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums

Info

Publication number: DE19632198C1
Application number: DE19632198A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dr Konzelmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2016-08-10
Also published as: EP0855016A1; KR19990064074A; US6085587A; WO1998007007A1; JPH11514095A; RU2181879C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist schon eine derartige Vorrichtung (DE 35 15 206 A1) bekannt, bei der ein Einfangelement in der Nähe eines Meßelements in einem Meßkanal der Vorrichtung vorgesehen ist, um eine Anlagerung von im Luftstrom befindlichen Schmutzteilchen am Meßelement zu vermeiden. Die vorgesehene Unterbringung des Einfangelements in der Nähe des Meßelements bewirkt einen Windschatten stromabwärts des Einfangelements, der eine Anlagerung der Schmutzteilchen am Meßelement verhindern soll. Dennoch kann es bei im Luftstrom mittransportierten flüssigen Bestandteilen zu einem Niederschlag am Meßelement kommen, der zu einer nachteiligen Veränderung der Kennlinie der Vorrichtung beziehungsweise deren Meßgenauigkeit führt.

Eine Verjüngung des Strömungskanals im Bereich des Einfangelements als strömungsmodellierende Maßnahme in Kombination mit dem Einfangelement ist nicht vorgesehen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums mit den Merkmalen nach Anspruch 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Anlagerung von insbesondere flüssigen Bestandteilen aus dem Luftstrom am Meßelement verhindert wird, so daß sich ein gleichbleibend präzises Meßergebnis einstellen kann.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich. Es hat sich herausgestellt, daß insbesondere bei einer prismatischen Ausbildung eines Störkörpers sich in vorteilhafter Weise eine besonders effektive Ableitung der im Luftstrom mittransportierten flüssigen Bestandteile ergibt. Von besonderem Vorteil ist dabei eine vorgesehene rinnenförmige Vertiefung an der Stirnfläche eines prismatischen Störkörpers, in der sich die flüssigen Bestandteile ansammeln können, um danach ohne die Vorrichtung zu beeinflussen in Richtung einer der Vorrichtung gegenüberliegenden Wandung der Ansaugleitung abzutropfen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ansaugleitung mit darin untergebrachter Vorrichtung und Störkörper,

Fig. 2 einen Längsschnitt entlang einer Linie II-II in Fig. 1 durch die Ansaugleitung mit Vorrichtung und Störkörper,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Ansaugleitung mit Störkörper.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist ein Querschnitt einer mit 1 gekennzeichneten Vorrichtung gezeigt, die zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, dient. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine gemischverdichtende, fremdgezündete oder auch um eine luftverdichtende, selbstzündende handeln. Wie in Fig. 2, einem Längsschnitt entlang einer Linie II-II in Fig. 1, näher dargestellt ist, hat die Vorrichtung 1 vorzugsweise eine schlanke, stabförmige, sich in Richtung einer Steckachse 10 länglich erstreckende, quaderförmige Gestalt und ist in eine aus einer Wandung 5 ausgenommenen Öffnung 6 einer eine Strömungsleitung bildenden Ansaugleitung 7 zum Beispiel steckbar eingeführt. Die schraffiert dargestellte Wandung 5 ist Teil der zum Beispiel zylindrisch ausgebildeten Ansaugleitung 7, durch die hindurch ein Medium, insbesondere die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft, strömt. Die Wandung 5 der Ansaugleitung 7 begrenzt einen Strömungsquerschnitt, der im Fall der zylindrischen Ansaugleitung 7 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, in dessen Mitte sich in Richtung 18 des strömenden Mediums, parallel zur Wandung 5 eine Mittelachse 11 erstreckt, die senkrecht zur Steckachse 10 orientiert ist. Die Richtung des strömenden Mediums ist in den Fig. 1 und 2 durch entsprechende Pfeile 18 gekennzeichnet und verläuft dort von links nach rechts.

Die Vorrichtung 1 ragt mit einem im folgenden als Meßteil 17 bezeichneten Teil in das strömende Medium. In dem Meßteil 17 der Vorrichtung 1 ist ein Meßkanal 20 ausgebildet, in welchem ein Meßelement 21 zur Messung des in der Ansaugleitung 7 strömenden Mediums untergebracht ist. Der Aufbau einer derartigen Vorrichtung 1 ist dem Fachmann zum Beispiel aus der DE 44 07 209 A1 hinreichend bekannt, deren Offenbarung Bestandteil der hier vorliegenden Patentanmeldung sein soll.

Stromaufwärts der Vorrichtung 1 ist ein Störkörper 25 in der Ansaugleitung 7 untergebracht, dessen Form so gestaltet ist, daß in der Strömung 18 des Mediums mittransportierte Bestandteile, insbesondere die in flüssiger Form, von der von der Mittelachse 11 gekennzeichneten Mitte der Ansaugleitung 7 im wesentlichen zu einem in Fig. 2 unten dargestellten, mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichneten unteren Teil der Wandung 5 hin abgelenkt werden. Wie in Fig. 1 näher dargestellt ist, hat der vertikal angeordnete Störkörper 25 hierzu eine prismatische Form, mit einer im wesentlichen dreieckigen Querschnittsfläche, die begrenzt wird von einer der Strömung 18 entgegenstehenden Stirnfläche 26 und zwei Seitenflächen 29. An der der Strömung 18 entgegenstehenden Stirnfläche 26 ist eine leicht konkav gewölbte, rinnenförmige Vertiefung 27 vorgesehen, in welcher sich in der Strömung 18 befindliche flüssige Bestandteile ansammeln können, die dann in der rinnenförmigen Vertiefung 27 zum in Fig. 2 unten dargestellten, der Vorrichtung 1 gegenüberliegenden Teil 8 der Wandung 5 abfließen können, so daß eine Beeinflussung der Strömung im Meßkanal 20 der Vorrichtung 1 durch die flüssigen Bestandteile ausgeschlossen wird. Der Störkörper 25 ist dabei in einem in Strömungsrichtung 18 düsenförmig zulaufenden, den Querschnitt der Ansaugleitung 7 verringernden Abschnitt 30 der Ansaugleitung 7 untergebracht. Vorzugsweise verlaufen die von der Stirnfläche 26 ausgehenden, in Strömungsrichtung 18 aufeinander zulaufenden Seitenflächen 29 in etwa parallel zur gewölbten Wandung 5 des Abschnittes 30 der Ansaugleitung 7 und treffen sich zum Beispiel an der Mittelachse 11. Der in Strömungsrichtung 18 sich verjüngende Abschnitt 30 der Ansaugleitung 7 bildet einen konvergenten Düsenabschnitt, in welchem es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums beziehungsweise einer Beschleunigung kommt. Die Gestaltung des Störkörpers 25 erfolgt derart, daß eine Umströmung des Störkörpers 25 im wesentlichen ohne Strömungsablösungen an diesem erfolgt. Flüssige und feste Partikel können der Umlenkung nicht folgen und es kommt zu einer Ansammlung insbesondere flüssiger Schmutzstoffe in der rinnenförmigen Vertiefung 27, so daß stromabwärts des Störkörpers 25 eine Verschmutzung der Vorrichtung 1 beziehungsweise des Meßelements 21 durch diese Schmutzstoffe ausgeschlossen wird. Die Vorrichtung 1 ist stromabwärts des Abschnitts 30 und stromabwärts eines sich an den Abschnitt 30 anschließenden engsten Querschnitts 33 in der Ansaugleitung 7 untergebracht. Vorzugsweise ist die Vorrichtung 1 dabei in relativer Nähe des Störkörpers 25 untergebracht, wobei ein in Strömungsrichtung 18 gemessener Abstand a der Vorrichtung 1 vom Störkörper 25 in etwa der ein- bis dreifachen in Strömungsrichtung 18 gemessenen Breite b des Störkörpers 25 entspricht.

Der Störkörper 25 erstreckt sich parallel und in Strömungsrichtung 18 fluchtend zur Steckachse 10 und damit quer zur Mittelachse 11 von der oberen Wandung 5 vorzugsweise bis zum unteren Teil 8 der Wandung 5. Wie in Fig. 3, einer Draufsicht auf den in der Ansaugleitung 7 untergebrachten Störkörper 25, näher dargestellt ist, ist im Bereich des unteren Teils 8 der Wandung 5 ein in Strömungsrichtung 18 verlaufender Durchbruch 31 aus dem Störkörper 25 ausgenommen. Der an einem der Öffnung 6 für die Vorrichtung 1 gegenüberliegenden Ende 28 am Störkörper 25 vorgesehene Durchbruch 31 hat beispielsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt, aus welchem die in der rinnenförmigen Vertiefung 27 gesammelten flüssigen Bestandteile wieder abfließen können, die dann von der Strömung abtransportiert werden und dabei durch den Einfluß der Schwerkraft im wesentlichen im Bereich des unteren Teils 5 der Wandung 8 verbleiben. Es ist aber auch möglich, den Störkörper 25 von der oberen Wandung 5 nur bis in die Nähe des unteren Teils 8 der Wandung 5 auszubilden, so daß ein in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie 35 angedeuteter Spalt 32 am Ende 28 des Störkörpers 25 zum unteren Teil 8 der Wandung 5 verbleibt, aus welchem die in der rinnenförmigen Vertiefung 27 gesammelten, flüssigen Bestandteile zum unteren Teil 8 der Wandung 5 hin abtropfen können.

Der stabförmige Störkörper 25 liegt also stromaufwärts der ebenfalls stabförmig ausgebildeten, in die Ansaugleitung 7 ragenden Vorrichtung 1, wobei zumindest der etwa in Höhe der Mittelachse 11 verlaufende Teil des Meßkanals 20 mit dem Meßelement 21 im Windschatten des Störkörpers 25 liegt. Der Störkörper 25 und die Vorrichtung 1 verlaufen dabei beispielsweise parallel zueinander durch die Mittelachse 11 der Ansaugleitung 7. Die Anordnung des Störkörpers 25 im sich in Strömungsrichtung 18 verjüngenden Abschnitt 30 bedingt, daß an dem Störkörper 25 keine durch Grenzschichtablösungen erzeugten Wirbel entstehen, die an der Vorrichtung 1 zu Meßfehlern führen würden. Zur besseren Ableitung der Ablagerungen in der Vertiefung 27 ist der stromabwärts gerichtete Grund der Vertiefung 27 in Richtung der Strömung 18 und zum Ende 28 hin geneigt und der Durchbruch 31 beziehungsweise der Spalt 32 verjüngt sich in Strömungsrichtung 18.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen, die in eine Strömungsleitung ragt und zur Messung der in der Strömungsleitung strömenden Masse ein vom strömenden Medium umströmtes, temperaturempfindliches Meßelement aufweist, wobei stromaufwärts der Vorrichtung ein Störkörper vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) eine der Strömung entgegenstehende Stirnfläche (26) hat, von der ausgehend er sich in Strömungsrichtung (18) des Mediums verjüngt und sich mit seiner in Strömungsrichtung (18) gemessenen Breite b vollständig in einem sich in Strömungsrichtung (18) verjüngenden Abschnitt (30) der Strömungsleitung (7) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) eine prismatische Form aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (26) des Störkörpers (25) eine rinnenförmige Vertiefung (27) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) vertikal angeordnet ist und an seinem unteren Ende (28) einen mit der rinnenförmigen Vertiefung (27) verbundenen Durchbruch (31) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) vertikal angeordnet ist und an seinem unteren Ende (28) ein Spalt (32) zu einem unteren Teil (8) einer Wandung (5) der Strömungsleitung (7) ausgespart ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) in relativer Nähe der Vorrichtung (1) untergebracht ist, wobei ein in Strömungsrichtung (18) gemessener Abstand a der Vorrichtung (1) vom Störkörper (25) in etwa der ein- bis dreifachen in Strömungsrichtung (18) gemessenen Breite b des Störkörpers (25) entspricht.