DE19735373C1

DE19735373C1 - Strömungswandler für einen Luftmasssenmesser

Info

Publication number: DE19735373C1
Application number: DE19735373A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr Wildgen
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1997-08-14
Filing date: 1997-08-14
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2017-08-15
Also published as: FR2767383A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungswandler für einen Luft massensensor, z. B. für den Ansaugkanal einer Brennkraftma schine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solcher Strömungswandler wird in EP 0 458 998 A1 be schrieben. Der Strömungswandler besteht hier aus einem Waben körper als Strömungsgleichrichter zum Herstellen einer la minaren Luftströmung und aus einem stromab angeordneten Git ter, an dem aus der laminaren Luftströmung Mikrowirbel er zeugt werden, die an einem hinter dem Gitter angeordneten Luftmassenmesser vorbeistreichen. Bei dem bekannten Strö mungswandler sind ferner die Wabenwände des Strömungsgleich richters in Strömungsrichtung der Luft trapezförmig ausgebil det, um eine gewisse Beschleunigung der Luft und damit eine Stabilisierung zu erzielen. Andererseits sollen Druckverluste der Luftströmung möglichst gering sein, um die Signalstreuung des Luftmassenmessers klein zu halten. Das dem Strömungs gleichrichter nachgeschaltete Gitter hat einen unerwünschten Druckverlust zur Folge.

Es liegt deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den ein gangs geschilderten Strömungswandler für Luftmassenmesser baulich zu vereinfachen und eine gleichmäßige Luftströmung zu erreichen, sowie die Mikrowirbel mit einfachen Mitteln zu er zeugen. Ferner soll der Strömungswandler einen möglichst kleinen Druckverlust haben, um die Leistung des Motors nicht zu verringern.

Die genannte Aufgabe wird von einem Strömungswandler mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß erfolgt also die Erzeugung der Mikrowirbel an den Abströmkanten des Wabenkörpers selbst. Hierzu dienen die an den Abströmkanten vorgesehenen Unebenheiten bzw. Unstetig keiten. Damit kann das dem Wabenkörper nachfolgende Gitter in Wegfall geraten. Durch den Wegfall des Gitters lassen sich Material- und Montagekosten einsparen, insbesondere entfällt das beim Einbau des Gitters bisher erforderliche Ausrichten des Gitters bezüglich des Luftmassenmessers.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausbildung des Wa benkörpers liegt darin, daß die aus den Waben austretende Strömung bei steigendem Massenstrom kontinuierlich von la minar auf turbulent übergeht. Es läßt sich damit der bei be kannten Strömungswandlern mit Gittern auftretende Nachteil vermeiden, daß die Strömung mit zunehmendem Massenstrom immer öfter bzw. mit immer höherer Frequenz aus dem laminaren in den turbulenten Zustand umkippt und deshalb in diesem Massen strombereich eine erhöhte Signalstreuung am Luftmassensensor auftritt. So diente das Gitter bei bekannten Strömungswand lern auch dazu, die vom Wabenkörper herrührende fehlerhafte Luftströmung zu korrigieren.

Ferner werden erfindungsgemäß Mikrowirbel durch die besondere Ausbildung der Abströmkanten des Wabenkörpers erzielt, die in einem sehr hohen Massenstrombereich zu einer kleinen Signal streuung des Luftmassensensors führen. So beträgt beispiels weise der Massenstrombereich bei Otto-Motoren etwa 1 : 100, d. h. der maximale Massenstrom ist hundertmal größer als der Leerlauf-Massenstrom. Erfindungsgemäß ist auch in der Nähe des Leerlauf-Massenstroms die Meßgenauigkeit hoch. Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Ausbildung des Wabenkörpers der Druckverlust im Wabenkörper gering.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ansaugkanals einer Brenn kraftmaschine mit eingebautem Strömungswandler und Luftmassenmesser als Stand der Technik;

Fig. 2 eine Vorderansicht des Wabenkörpers, der in Fig. 1 den Strömungsgleichrichter bildet;

Fig. 3 eine Teilansicht eines Wabenkörpers in einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Wabenwand längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 eine Teilansicht eines Wabenkörpers in einer zwei ten Ausführungsform;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Wabenwand längs der Linien 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 eine Teilansicht des Wabenkörpers in einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 8 einen Schnitt durch eine Wabenwand längs der Linie 8-8 in Fig. 7 und

Fig. 9 eine Teilansicht des Wabenkörpers in einer alterna tiven Ausführungsform.

Eingangs wurde bereits der Strömungswandler nach EP 0 458 998 A1 als Stand der Technik erwähnt. Dabei ist am stromaufwärti gen Ende eines Ansaugkanals 1 (Fig. 1) der Strömungswandler angeordnet, der aus einem Strömungsgleichrichter 2 und einem Gitter 3 besteht. Der von einer Brennkraftmaschine angesaugte Luftmassenstrom wird durch den Strömungsgleichrichter 2 in eine laminare Luftströmung 4 gewandelt. Der Pfeil gibt die Strömungsrichtung an. Durch das stromabwärts folgende Gitter 3 werden Mikrowirbel 5 erzeugt. Ein Luftmassenmesser 6, der sich stromabwärts vom Gitter 3 parallel zur Strömungsrichtung im Ansaugkanal 1 befindet, dient zur direkten Lasterfassung für ein Motorsteuerungssystem. Um eine möglichst hohe Meßge nauigkeit und große Signalstabilität zu erhalten, müssen die Mikrowirbel 5 stetig über die aktive Fläche eines Heißfilmwi derstandes und eines Vergleichswiderstandes streichen.

Der Strömungsgleichrichter 2 (Fig. 2) besteht aus einem Wa benkörper 7 innerhalb eines Ringes 9. Der Wabenkörper 7 wird aus quadratischen Waben 8 gebildet. Beispielsweise beträgt die Wabenweite, d. h. der Abstand der Wabenwände 10 voneinan der einige Millimeter. Die Querschnittsfläche der Waben 8 bleibt über den gesamten Querschnitt des Strömungsgleichrich ters 2 konstant.

In den Fig. 3 und 4 ist nun eine erste Ausführungsform für den Wabenkörper gemäß der Erfindung dargestellt. Hieraus geht hervor, daß die Abströmkanten 12 der Wabenwände 10 seitlich, also quer zur Strömungsrichtung, versetzt sind bzw. Ausbuch tungen 14 aufweisen. Diese Ausbuchtungen definieren Unstetig keiten und einen ungleichmäßigen Querschnittsverlauf der Wa benwände 10, ohne den Durchströmungsquerschnitt der von den Wabenwänden 10 umschlossenen einzelnen Waben zu verändern. So wird die Strömung an den Unstetigkeiten bzw. Ausbuchtungen 14 nur umgelenkt, so daß Querwirbel mit minimalem Druckverlust erzeugt werden. Während aus Fig. 3 hervorgeht, daß jede Wa benwand 10 je eine Ausbuchtung 14 auf den beiden Seiten auf weist, die Ausbuchtungen 14 also voneinander beabstandet sind, kann man auch die Ausbuchtungen 14 so vergrößern, daß die Wabenwände 10 in der Draufsicht von hinten eine Schlan genlinie bilden.

Eine weitere Ausführungsform ist in den Fig. 5 und 6 darge stellt. Hier sind an den Abströmkanten 12 der Wabenwände 10 Zinken 16 angeformt. Die Zinken 16 sind jeweils in der Mitte der Wabenwände 10 angeordnet und reichen etwa bis zur Waben mitte. Die Anströmkanten 17 der Zinken 16 sind abgeschrägt.

Eine alternative Ausführungsform ist in den Fig. 7 und 8 ge zeigt. Dabei sind die Zinken 18 versetzt zur Mitte der Waben wände 10 angeformt. Es ergibt sich das in Fig. 7 dargestellte Muster, bei dem die Enden der Zinken 18 bis etwa zum benach barten Zinken reichen.

Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 9 dargestellt, wo nach die Abströmkanten der Wabenwände 10 mit kammartigen Zac ken 20 versehen sind. Diese Ausgestaltung der Abströmkanten resultiert in einer Rauhigkeit, die ebenfalls die Wirbelbil dung begünstigt.

Claims

1. Strömungswandler für einen Luftmassenmesser, insbesonde re für den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, mit einem Strömungsgleichrichter in Form eines Wabenkörpers, der von der angesaugten Luftmasse durchströmt wird, und Mitteln, die in der Luftströmung Mikrowirbel erzeugen, die einen stromab des Strömungswandlers angeordneten Luftmassenmesser anströ men, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der Mikrowirbel (5) als Profile ausgebildet sind, die an den Ab strömkanten (12) der den Wabenkörper (2) bildenden Wabenwände (10) in den Strömungsquerschnitt der Waben hineinragen.

2. Strömungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Profile an den Abströmkanten (12) der Wabenwände (10) Ausbuchtungen sind.

3. Strömungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Profile an den Abströmkanten der Wabenwände wel lig sind.

4. Strömungswandler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Wabenwände an der Abströmkante senkrecht zur Strömungsrichtung ausgebogen sind.

5. Strömungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Profile an den Abströmkanten der Wabenwände Zacken sind.

6. Strömungswandler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß die Zacken (20) kammartig an den Abströmkanten ange formt sind.

7. Strömungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß an den Abströmkanten einzelne Zinken (16, 18) ange formt sind.

8. Strömungswandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Abströmkante jeder Wabenwand (10) mit einem Zin ken (16, 18) versehen ist.

9. Strömungwandler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß mittig an den Wabenwänden angeordnete Zinken (16) bis etwa zur Wabenmitte reichen.

10. Strömungswandler nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß außermittig an den Wabenwänden angeordnete Zin ken (18) über die Wabenmitte hinaus reichen.