DE19647086A1

DE19647086A1 - Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums

Info

Publication number: DE19647086A1
Application number: DE19647086A
Authority: DE
Inventors: Heinz Rilling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-28
Also published as: WO1998021554A1; EP0880680A1; US6142014A; JP2000503408A

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 bereits eine Vorrichtung bekannt (EP-PS 0 458 998), die ein in einem Meßstutzen untergebrachtes Meßelement besitzt, wobei stromaufwärts des Meßelements ein Strömungsgleichrichter mit einem Gitter untergebracht ist. Der Strömungsgleichrichter ist zur Erzeugung einer über den gesamten Innenquerschnitt möglichst gleichmäßigen Strömung vorgesehen. Das am Strömungsgleichrichter dauerhaft befestigte Gitter soll in der Strömung feinste Wirbel bewirken, um stromabwärts des Gitters möglichst gleichbleibende Strömungsverhältnisse zur Stabilisierung des Meßsignals zu erhalten. Um eine Kennlinienstreuung des vom Meßelement abgegebenen Meßsignals zu vermeiden, ist es besonders wichtig, das Gitter in präziser Ausrichtung zum Strömungsgleichrichter anzuordnen. Dies erfolgt bei der bekannten Vorrichtung durch Einbetten des Gitters in erhitztem Zustand in einen Ring des Strömungsgleichrichters. Bei dem Gitter handelt es sich um ein Drahtgitter, das einzelne Drähte aufweist, die in einer Gitterstruktur miteinander verwoben sind. Dabei bleibt eine gewisse Verschiebbarkeit der Drähte untereinander vorhanden. Durch die Einbettung des Drahtgitters in den Kunststoff ergibt sich der Nachteil, daß es bei einer Temperaturänderung sowie beim Altern des Kunststoffes des Strömungsgleichrichters durch Kriechvorgänge zu einem Durchbeulen des Drahtgitters kommen kann. Das Durchbeulen des Gitters führt jedoch zu einer Verschiebung der einzelnen Drähte des Gitters, mit der Folge, daß es zu einer nachteiligen Veränderung der Kennlinie des Meßelements kommt. Durch die dauerhafte Befestigung des Gitters am Strömungsgleichrichter ergibt sich des weiteren der Nachteil, daß nur relativ aufwendig Strömungsgleichrichter mit Gittern unterschiedlicher Maschenweite miteinander kombiniert werden können. Außerdem besteht die Gefahr, daß beim Einbetten des Gitters in erhitztem Zustand in den Ring des Strömungsgleichrichters ausgetriebener Kunststoff im Strömungsgleichrichter verbleibt, so daß sich Hindernisse in der Strömung ergeben, die zu einer Signalstreuung, insbesondere bei einer Massenherstellung, führen können. Ferner ist die vorgesehene Ausbildung eines Ringes, der von einer senkrecht zur Strömungsrichtung angeordneten Oberfläche des Strömungsgleichrichters herausragt, fertigungstechnisch relativ aufwendig.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß in besonders einfacher Art und Weise Strömungsgleichrichter mit einem Gitter unterschiedlicher Maschenweite beziehungsweise mit unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten herstellbar sind. Von besonderem Vorteil ist dabei eine einfache Herstellungsweise und Montage der Vorrichtung. Besonders vorteilhaft ist, daß ein Durchbeulen des Gitters verhindert werden kann, wodurch sich die Meßgenauigkeit und insbesondere die Meßstabilität im Dauerbetrieb der Vorrichtung erhöht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Von Vorteil ist, daß Gitter mit unterschiedlicher Maschenweite beziehungsweise unterschiedlichen Öffnungsquerschnitten ohne besonderen Werkzeugaufwand herstellbar sind. Außerdem ergibt sich, daß für eine vorgesehene Demontage der Vorrichtung der Strömungsgleichrichter und das Gitter einzeln vorliegen, die dann für eine Wiederverwertung in einfacher Art und Weise trennbar sind. Besonders vorteilhaft ist die Herstellungsweise des Gitters durch Ausstanzen, mit der es möglich ist, die Öffnungsquerschnitte des Gitters mit hoher Genauigkeit herzustellen, ohne dabei die Herstellungskosten des Gitters zu erhöhen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in teilweiser Schnittdarstellung, Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Gitter der Vorrichtung, Fig. 3 eine Seitenansicht des Gitters nach Fig. 2, Fig. 4 ein vergrößerter Ausschnitt des Gitters nach Fig. 2, Fig. 5 eine teilweise Schnittdarstellung des Gitters entlang einer Linie V-V in Fig. 4.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist im Querschnitt eine Vorrichtung 1 zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, gezeigt. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine gemischverdichtende, fremdgezündete oder auch um eine luftverdichtende, selbstzündende handeln. Die Vorrichtung 1 besitzt ein Meßteil 2, das in einem Meßstutzen 5 der Vorrichtung 1 zum Beispiel steckbar eingebracht ist. Das Meßteil 2 hat zum Beispiel eine schlanke, stabförmige, sich in Richtung einer Steckachse 10 länglich erstreckende, quaderförmige Gestalt und ist in eine aus einer Wandung 8 des Meßstutzens 5 ausgenommenen Öffnung beispielsweise steckbar eingeführt. Die Wandung 8 begrenzt einen Strömungsquerschnitt, der zum Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, in dessen Mitte sich in Richtung 18 des strömenden Mediums, parallel zur Wandung 8 eine Mittelachse 11 erstreckt, die senkrecht zur Steckachse 10 orientiert ist. Die Richtung des strömenden Mediums ist in Fig. 1 durch entsprechende Pfeile 18 gekennzeichnet und verläuft dort von links nach rechts.

Ein Meßelement 14 ist mit dem Meßteil 2 in das strömende Medium eingebracht. In dem Meßteil 2 der Vorrichtung 1 ist ein Meßkanal 15 ausgebildet, in welchem das Meßelement 14 zur Messung des im Meßstutzen 5 strömenden Mediums untergebracht ist. Der Aufbau eines derartigen Meßteils 2 mit Meßelement 14 ist dem Fachmann zum Beispiel aus der DE-OS 44 07 209 hinreichend bekannt, deren Offenbarung Bestandteil der hier vorliegenden Patentanmeldung sein soll.

Stromaufwärts des Meßelements 14 ist ein Strömungsgleichrichter 20 und ein Gitter 21 vorgesehen. Der Strömungsgleichrichter 20 besteht aus Kunststoff und ist beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt. Das stromabwärts des Strömungsgleichrichters 20 vorgesehene Gitter 21 besteht aus einem reaktionsträgen Metall wie beispielsweise Edelstahl.

Zur Montage wird das Gitter 21 in eine am stromaufwärts gelegenen Ende des Meßstutzens 5 vorgesehene, beispielsweise kreisrunde Öffnung 23 eingeführt, bis es mit seiner Rückfläche 26 an einem den Querschnitt der Öffnung 23 verkleinernden Anschlag 25 anliegt. Anschließend kann der Strömungsgleichrichter 20 in die Öffnung 23 eingesetzt werden, bis dieser an am Gitter 21 vorgesehenen Federelementen 30 anliegt. Zur dauerhaften Befestigung des Strömungsgleichrichters 20 in der Öffnung 23 verfügt der Strömungsgleichrichter 20 über von seiner Außenfläche 22 etwas radial nach außen abstehende, widerhakenförmige Rasthaken 33, die in eine in einer Innenwandung 34 der Öffnung 23 vorgesehene, umlaufende Nut 35 einrasten können. Beim Einführen des Strömungsgleichrichters 20 in die Öffnung 23 werden die Federelemente 30 des Gitters 21 elastisch verformt und üben eine axial gerichtete Federkraft auf den Strömungsgleichrichter 20 aus. Bei Erreichen der Einbaulage des Strömungsgleichrichters 20 in der Öffnung 23 verrasten die Rasthaken 33 in der Nut 35 und halten mit Hilfe der Federkraft der Federelemente 30 den Strömungsgleichrichter 20 und das Gitter 21 dauerhaft in der Öffnung 23 unter axialer Spannung. Als Rasthaken 33 kann auch ein am Umfang des Strömungsgleichrichters 20 ausgebildeter umlaufender Rastring dienen. Die Federelemente 30 können am Gitter 21 nicht nur so ausgebildet sein, daß sie am Strömungsgleichrichter 20 anliegen, sondern sie können auch am Anschlag 25 anliegen, oder abwechselnd am Strömungsgleichrichter 20 und am Anschlag 25.

Wie in Fig. 2, einer Draufsicht auf das Gitter 21, näher dargestellt ist, weist das Gitter 21 beispielsweise sechs Federelemente 30 auf. Die Federelemente 30 sind einstückig am Gitter 21 ausgebildet und vorzugsweise wie das Gitter 21 durch Ausstanzen aus einem Metallstreifen hergestellt. Nach dem Ausstanzen besitzen die Federelemente 30' die in Fig. 2 durch eine strichpunktierte Linie angedeutete, kreisringartige Form. Die strichpunktiert dargestellten Federelemente 30' sind nur über einen an einem Außenrand 36 des Gitters 21 vorgesehenen schmalen Verbindungsbereich 40 mit einem äußeren Ringbereich 41 des Gitters 21 verbunden. Mittels eines nicht näher dargestellten Biegewerkzeugs werden die Federelemente 30 nach dem Ausstanzen zunächst spangenartig beidseitig der Verbindungsbereiche 40 in eine gewölbte Form gebogen, wonach jedes Federelement 30 zum Beispiel zwei gleich große Höcker 45 besitzt. Danach werden die Federelemente 30 um etwa 180 Grad um den Verbindungsbereich 40 zum Gitters 21 hin gebogen, um im Endzustand abschnittsweise an dem Ringbereich 41 anzuliegen, der durch den Außenrand 36 des Gitters 21 begrenzt wird und die eigentliche Gitterstruktur umgibt. Wie in Fig. 3, einer Seitenansicht auf das Gitter 21 in Fig. 2, weiter dargestellt ist, stehen die Federelemente 30 von einer vom Gitter 21 aufgespannten Gitterebene 43 des Gitters 21 mit ihren Höckern 45 ab, die elastisch verformt werden können. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, verbleibt zwischen zwei einander zugewandten Enden 47 zweier Federelemente 30 ein Abstand in Umfangsrichtung, der sich bei einer elastischen Verformung der Federelemente 30 zum Gitter 21 hin entsprechend verringert.

Wie in Fig. 4, einem Ausschnitt aus Fig. 2 in geändertem Maßstab, dargestellt ist, sind beidseitig des Verbindungsbereichs 40 zwei Einschnitte 48 je Federelement 30 vorgesehen. Die Einschnitte 48 ermöglichen nach dem Ausstanzen des Gitters 21 ein Umbiegen der in Fig. 2 vor dem Umbiegen strichpunktiert dargestellten Federelemente 30' ohne Rißbildung und ohne Materialverwerfungen. Des weiteren weist das Gitter 21 in Fig. 2 dargestellte, einander gegenüberliegende, vom Außenrand 36 radial nach innen verlaufende, zum Beispiel rechteckförmige Zentrierausnehmungen 50 auf, in die in der Öffnung 23 vorgesehene Stege 51 eingreifen können, um so beim Einbau des Gitters 21 eine präzise Einbaulage zu dem Strömungsgleichrichter 20 zu erhalten.

Am stromabwärtigen Ende des Meßstutzens 5 befindet sich ein nicht näher dargestelltes Schutzgitter, welches das Meßteil 2 vor mechanischen Einwirkungen schützen soll, beispielsweise vor direktem Berühren mit der Hand. Es ist so weitmaschig gefertigt, daß es weder die Meßgenauigkeit des Meßelements 14 noch den Luftmassenstrom merklich beeinflußt.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, mit einem in einem Meßstutzen untergebrachten Meßelement und einem stromaufwärts des Meßelements vorgesehenen Strömungsgleichrichter und einem Gitter, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (21) einstückig angeformte Federelemente (30) aufweist, die elastisch verformbar gestaltet sind und auf das Gitter (21) und den Strömungsgleichrichter (20) eine axiale Federspannung ausüben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (30) eine kreisringartige Form aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (30) abschnittsweise in einem einen Außenrand (36) des Gitters (21) begrenzenden Ringbereich (41) liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (30) von einer vom Gitter (21) aufgespannten Gitterebene (43) des Gitters (21) abstehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (30) nur über einen schmalen Verbindungsbereich (40) an einem Außenrand (36) des Gitters (21) an das Gitter (21) angebunden und an diesem Verbindungsbereich (40) zum Gitter (21) hin abgebogen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (30) spangenartig gewölbt beidseitig eines Verbindungsbereichs (40) von einer vom Gitter (21) aufgespannten Gitterebene (43) abstehen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federelement (30) beidseitig des Verbindungsbereichs (40) je einen Höcker (45) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (21) und die Federelemente (30) einteilig durch Ausstanzen aus einem dünnen Metallstreifen hergestellt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsgleichrichter (20) mittels einer Rastverbindung (33, 35) in einer Öffnung (23) des Meßstutzens (5) gehalten ist, wobei die Federelemente (30) des Gitters (21) durch elastisches Verformen eine Federkraft zum Halten des Strömungsgleichrichters (20) und des Gitters (21) in der Öffnung (23) des Meßstutzens (5) aufbringen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (30) des Gitters (21) an dem Strömungsgleichrichter (20) anliegen.