DE19820991C2 - Durchfluß-Meßvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Gas-Mengen-Meßfühler zum Erfassen eines Gasstroms zu einem Verbrennungsmotor vorgeschlagen, wobei der Meßfühler einen Hauptströmungskanal mit einem Einlaß und einem Auslaß zum Leiten eines Gasstroms zu dem Verbrennungsmotor aufweist, wobei der Einlaß mit einer Quelle des Gases in Verbindung steht und der Auslaß mit dem Verbrennungsmotor in Verbindung steht. Es ist ein Nebenströmungskanal zum Abtrennen eines Teils des Gasstroms von dem Hauptströmungskanal vorgesehen, wobei der Nebenströmungskanal einen Einlaß, der den Hauptströmungskanal umgibt, und einen Durchflußerfassungsabschnitt aufweist. In dem Durchflußerfassungsabschnitt des Nebenströmungskanals ist der Meßfühler angeordnet, um den Gas-Durchfluß durch den Nebenströmungskanal zu erfassen, was den Durchfluß durch den Hauptströmungskanal anzeigt. In dem Hauptströmungskanal ist eine Düse angeordnet, wobei die Düse einen Düseneinlaß und einen Düsenauslaß aufweist, wobei der Außendurchmesser des Düseneinlasses kleiner als der Innendurchmesser des Hauptströmungskanals ist, wobei der Einlaß des Nebenströmungskanals in Form eines Ringraums zwischen dem Düseneinlaß und dem Hauptströmungskanal ausgebildet ist. Der Meßfühler kann in ein Mischmodul eingebaut sein, um sowohl einen Luft- als auch einen Kraftstoffstrom zu erfassen und auch die Luft und den Kraftstoff zur Abgabe an einen Verbrennungsmotor zu vermischen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mengenfluß-Meßvorrichtung zur genauen Messung eines Gasstroms zu einem Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine eine Baueinheit bildende Vorrichtung gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Gegenwärtig sind viele Arten von Luft- und Gas-Massendurchfluß-Meßfühlern zur Verwendung in Verbindung mit Verbrennungsmotoren bekannt. In den meisten Fäl­ len besteht der Luftansaugkanal aus zwei Strömungskanälen, einem Hauptströ­ mungskanal und einem Zusatzströmungskanal. Häufig ist ein Hitzdrahtmeßfühler in dem Zusatzströmungskanal zum Erfassen des durch den Kanal hindurchgehenden Luftstroms angeordnet. Eine Art von Mengenmesser mit einem Zusatzkanalbereich, der parallel zu dem Hauptkanal angeordnet ist, ist als Meßfühler vom Bypass-Typ be­ kannt. Ein allgemein bekannter Luftmengenmesser vom Bypass-Typ ist in der US-A -4,723,443 offenbart, wobei der Zusatzkanal einen ersten und zweiten Strömungs­ kanal aufweist, die quer miteinander verbunden sind. Der erste Strömungskanal ist parallel zu dem Hauptkanal ausgebildet, der den Hitzedrahtmeßfühler enthält, welcher in dem ersten Strömungskanal angeordnet ist, wobei der zweite Strömungskanal senkrecht zu dem Hauptströmungskanal angeordnet ist, wodurch der Luftstrom zu dem Hauptkanal zurückgeführt wird. In einer solchen Luftströmungsvorrichtung ist deren Drosselteil zur Bildung des zweiten Strömungskanals des Zusatzkanals geteilt, und ein Trennglied ist zwischen den getrennten Teilen eingesetzt. Der zweite Strö­ mungskanal des Zusatzkanals weist einen Schulterabschnitt an einer Stelle auf, wo der zweite Strömungskanal mit dem ersten Strömungskanal in Verbindung steht. Die­ ser Schulterabschnitt weist eine vergrößerte Breite auf, wodurch ein Totvolumen des Luftstroms in dem Zusatzkanal entsteht, das häufig zu ungenauen Mengenflußmes­ sungen führt.

Eine weitere bekannte Luftstrom-Meßvorrichtung vom Bypass-Typ ist in der US-A -4,501,249 dargestellt, die einen zweiten Strömungskanal eines Zusatzkanals auf­ weist, der strahlenförmig in bezug auf den Hauptströmungskanal angeordnet ist. Eine solche Vorrichtung ergäbe ungenaue Mengenflußanzeigen, da der Luftstrom nicht leicht aufbereitet oder konditioniert werden kann, um den Mengenfluß durch den Hauptkanal zu simulieren.

In dem Bemühen, die obengenannten Nachteile zu beseitigen, offenbart die US-A- 4,790,178 eine Ansaugkonstruktion für einen Verbrennungsmotor mit einem Bypass- Ansaugkanal zum Messen des Luftstroms zu dem Verbrennungsmotor. Hierbei um­ faßt die Ansaugkonstruktion einen Drosselkörper und einen Ansaugkörper, der mit dem stromaufwärts liegenden Ende des Drosselkörpers verbunden ist, der mit einem Luftbypasskanal zur Befestigung eines Luftmengenmessers in diesem versehen ist. Der Bypasströmungskanalabschnitt, der den Mengenmesser umfaßt, erstreckt sich im wesentlichen parallel zu dem Luftansaugkanal, wobei jedoch nur ein einziger be­ grenzter Einlaß neben dem Luftansaugkanal vorgesehen ist, was leicht zu einem un­ gleichmäßigen und nicht repräsentativen Luftstrom durch den Bypasskanal und so­ mit zu einer ungenauen Luftstromanzeige führen kann. Ebenso wie in der US-A- 4,723,443 erstreckt sich der Rückleitungskanal im wesentlichen senkrecht zu dem Bypasskanal, was auch hier zu ungenauen Mengenflußanzeigen führen kann.

In einem weiteren Bemühen, die obengenannten Nachteile zu beseitigen, umfaßt der Luftmengenmesser, der in der US-A-5,119,672 beschrieben ist, einen verlängerten Bypasskanal mit der Absicht, eine genauere Mengenstrommessung zu entwickeln. Während der verlängerte Bypasskanal in die Strömungsrichtung stromaufwärts der Ablenkung des Luftstroms in einen Bereich mit einem Quasi-Laminarstrom verscho­ ben ist, kann wie bei den früheren Vorrichtungen die Verwendung eines begrenzten Einlasses für den Bypasströmungskanal zu einer ungenauen Strömungsmessung aus den voranstehend besprochenen Gründen führen.

In einem weiteren Bemühen, für eine genaue Luftmengenflußmessung zu sorgen, of­ fenbart die US-A-5.186.044 eine Luftmengenstrom-Meßvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, die einen Nebenluftkanal umfaßt, der in einem Teil des Luftan­ saugkanals angeordnet ist, um den Luftmengenfluß des Ansaugkanals zu messen. Auch hier blockiert jedoch eine derartige Vorrichtung einen Teil des Ansaugluftströ­ mungskanals und stellt für den Nebenkanal nur einen Einlaß in einem begrenzten Be­ reich des Luftansaugkanals bereit, der, wie zuvor besprochen, ungenaue Mengen­ flußmessungen ergeben kann.

Die US-A-4,558,678, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, offenbart eine als Baueinheit ausgebildete Vorrichtung für einen Verbrennungsmotor zum Mischen von Kraftstoff und Luft, so daß ein Luft/Kraftstoff-Gemisch an den Verbrennungsmotor abgegeben werden kann. Die Vorrichtung weist einen Luft-Ne­ benströmungskanal auf, in dem ein Durchflußmesser zur Erfassung des Luftstroms angeordnet ist. Die Vorrichtung weist weiter eine Kraftstoffzuleitung mit einem inte­ grierten Dosierventil zur Einleitung von Kraftstoff in den Luftstrom und zum Vermi­ schen mit demselben auf. Dem Luft-Nebenströmungskanal ist ein mit dem Dosier­ ventil gekoppeltes Elektromagnetventil zugeordnet, so daß der Luftstrom im Luft- Nebenströmungskanal konstant gehalten und in Abhängigkeit von der Ventilstellung Kraftstoff zugeführt wird. Diese Vorrichtung ist verhältnismäßig kompliziert aufge­ baut und dementsprechend anfällig. Weiter führen die mechanische Kopplung der Ventile und die Konstanthaltung des Luftstroms im Luft-Nebenströmungskanal dazu, daß lediglich ein bestimmtes Kraftstoff/Luft-Verhältnis erzielbar ist. Dementsprechend ist die bekannte Vorrichtung nicht geeignet, um eine optimale Kraftstoffausnutzung bei universeller Einsetzbarkeit zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Luft/Kraftstoff-Gemisches für einen Verbrennungsmotor und einen mit einer derarti­ gen Vorrichtung versehenen Verbrennungsmotor zu schaffen, so daß bei einfachem und kompaktem Aufbau der Vorrichtung eine optimale Kraftstoffausnutzung und damit ein optimaler Betrieb eines Verbrennungsmotors ermöglicht werden, wobei ins­ besondere eine hohe Meßgenauigkeit sowohl bei großen als auch bei kleinen Strö­ men ermöglicht wird.

Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Zunächst wird eine bevorzugte Ausbildung eines Gasdurchfluß-Meßfühlers zum Er­ fassen eines Gasstroms zu einem Verbrennungsmotor erläutert. Der Meßfühler enthält einen Hauptströmungskanal mit einem Einlaß und einem Auslaß zum Leiten eines Gasstroms zu dem Verbrennungsmotor, wobei der Einlaß mit einer Quelle des Gases in Verbindung steht und ein Auslaß mit dem Verbrennungsmotor in Verbindung steht. Ein Nebenströmungskanal zum Ab­ trennen eines Teils des Gasstroms von dem Hauptströmungskanal ist vorgesehen, wobei der Nebenströmungskanal einen Einlaß, der den Hauptströmungskanal umgibt, sowie einen Durchflußerfassungsabschnitt enthält. In dem Durchflußerfassungsab­ schnitt des Nebenströmungskanals ist ein Gasmengenfluß-Meßfühler angeordnet, um den Mengenfluß oder Massenstrom des Gases durch den Strömungskanal zu erfas­ sen, der den Mengenfluß durch den Haupströmungskanal anzeigt. In dem Haupt­ strömungskanal ist eine Düse angeordnet, wobei die Düse einen Düseneinlaß und Düsenauslaß enthält, wobei der Außendurchmesser des Düseneinlasses kleiner als der Innendurchmesser des Haupströmungskanals ist, wobei der Einlaß des Nebenströ­ mungskanals die Form eines Ringraumes zwischen dem Düseneinlaß und dem Haupt­ strömungskanal aufweist. Zusätzlich ist ein Ringraum um einen Einlaß des Durch­ flußerfassungsabschnitts des Nebenströmungskanals angeordnet, um für einen sym­ metrischen Gasstrom durch den Durchflußerfassungsabschnitt zu sorgen. Dieser symmetrische Gasstrom wird durch Bereitstellung einer Kalibrieröffnung unterstützt, die stromabwärts des Mengenfluß-Meßfühlers vorgesehen ist. Insbesondere werden die Strömungseigenschaften der Kalibrieröffnung und Düse im wesentlichen gleich gehalten, so daß garantiert ist, daß der Gasstrom durch den Erfassungsabschnitt des Nebenströmungskanals den Gasmengenfluß durch den Hauptströmungskanal an­ zeigt.

Vorzugsweise wird das obengenannte Gasmengenfluß-Meßfühlerkonzept in einem eine Baueinheit bildende Mengenflußerfassungs- und Mischmodul zum Erfassen sowohl eines Luft- als auch Kraftstoffstroms wie auch zum Vermischen der Luft und des Kraftstoffs zur Abgabe an einen Verbrennungsmotor eingesetzt. Hierbei enthält der Luftmengenfluß-Meßfühlerteil des Moduls einen Hauptströmungskanal mit einem Einlaß und einem Auslaß zum Leiten eines Luftstroms zu dem Verbrennungsmotor, wobei der Einlaß mit einer Quelle der Ansaugluft in Verbindung steht und der Auslaß mit dem Verbrennungsmotor in Verbindung steht. Ein Nebenströmungskanal zum Ab­ trennen eines Teils des Luftstroms von dem Hauptströmungskanal ist vorgesehen, wobei der Nebenströmungskanal einen Einlaß, der den Hauptströmungskanal umgibt, wie auch einen Durchflußerfassungsabschnitt enthält. In dem Durchflußerfassungs­ abschnitt des Nebenströmungskanals ist ein Luftmengenfluß-Meßfühler angeordnet, um den Mengenfluß der Luft durch den Nebenströmungskanal zu erfassen, der den Mengenfluß durch den Haupströmungskanal anzeigt. Um einen Teil des Luftmengenflusses von dem Hauptströmungskanal zu dem Nebenströmungskanal zu leiten, ist eine Düse in dem Hauptströmungskanal vorgesehen, wobei die Düse einen Düseneinlaß und einen Dü­ senauslaß enthält, wobei der Außendurchmesser des Düseneinlasses kleiner als ein Innendurchmesser des Hauptströmungskanals ist, wodurch ein Einlaß des Neben­ strömungskanals gebildet wird, der sich über 360° um den Umfang des Hauptströ­ mungskanals erstreckt. Der Einlaß leitet einen durchschnittlichen Luftmengenfluß zu einem Ringraum, der an einem Einlaß des Durchflußerfassungsabschnitts des Neben­ strömungskanals vorgesehen ist, um einen symmetrischen Luftstrom durch den Durchflußerfassungsabschnitt zu erhalten. Dieser symmetrische Luftstrom wird durch die Bereitstellung einer Kalibrieröffnung unterstützt, die stromabwärts des Mengen­ fluß-Meßfühlers angeordnet ist.

In dem eine Baueinheit bildenden Mengenfluß-Meßfühlmodul ist ein Kraftstoffmen­ genfluß-Meßfühler zum Erfassen des Mengenflusses von verdichtetem Erdgas vorge­ sehen, der mit dem Luftmengenfluß vermischt und anschließend zu dem Verbren­ nungsmotor geleitet wird. Wie der Luftmengenfluß-Meßfühler enthält der Kraftstoff­ mengenfluß-Meßfühler einen Einlaß und einen Auslaß, um den Kraftstoffstrom zu dem Verbrennungsmotor zu leiten, wobei der Einlaß mit einer Quelle von verdichtetem Erdgas in Verbindung steht und der Auslaß mit dem Hauptströmungskanal des Luft­ mengenfluß-Meßfühlers in Verbindung steht. Ebenso ist ein Nebenströmungskanal zur Abtrennung eines Teils des Kraftstoffmengenflusses von dem Hauptströmungs­ kanal vorgesehen, wobei der Nebenströmungskanal einen Einlaß, der den Hauptströ­ mungskanal umgibt, wie auch einen Durchflußerfassungsabschnitt enthält. In dem Durchflußerfassungsabschnitt des Nebenströmungskanals ist ein Kraftstoffmengen­ fluß-Meßfühler zum Erfassen des Kraftstoffmengenflusses durch den Nebenströ­ mungskanal angeordnet, der den Mengenfluß durch den Hauptströmungskanal an­ zeigt. Um eine Probe des Kraftstoffmengenflusses zu erhalten, die den Kraftstoffmen­ genfluß durch den Hauptströmungskanal anzeigt, ist eine Düse in dem Hauptströ­ mungskanal angeordnet. Diese Düse enthält einen Düseneinlaß und einen Düsenaus­ laß, wobei der Außendurchmesser des Düseneinlasses kleiner als der Innendurchmes­ ser des Hauptströmungskanals ist, wobei der Einlaß des Nebenströmungskanals die Form eines Ringraumes zwischen dem Düseneinlaß und dem Hauptströmungskanal aufweist. Ferner ist ein Ringraum um einen Einlaß des Kraftstoff-Durchflußerfas­ sungsabschnitts des Nebenströmungskanals vorgesehen, um für einen symmetrischen Kraftstoffstrom durch den Durchflußerfassungsabschnitt zu sorgen. Dieser symmetri­ sche Kraftstoffstrom wird durch die Bereitstellung einer Kalibrieröffnung unterstützt, die stromabwärts des Mengenfluß-Meßfühlers angeordnet ist. In diesem Zusammen­ hang werden die Strömungseigenschaften der Kalibrieröffnung und der Düse im we­ sentlichen gleich gehalten, so daß garantiert ist, daß der Kraftstoffstrom durch den Er­ fassungsabschnitt des Nebenströmungskanals den Kraftstoffmengenfluß durch den Hauptströmungskanal des Kraftstoffmengenfluß-Meßfühlers anzeigt. Zur richtigen Vermischung des Kraftstoffs mit dem Luftstrom in dem Luft-Hauptströmungskanal wird eine Sammelkammer um die Düse gebildet, die in dem Hauptströmungskanal an­ geordnet ist, und eine Mehrzahl von Auslässen wird in der Düse ausgebildet, so daß der Kraftstoff um den gesamten Umfang der Düse ausgegeben werden kann, wo­ durch das Vermischen des Kraftstoffs mit Luft unterstützt wird, die durch den Luft- Hauptströmungskanal fließt und anschließend zu dem Verbrennungsmotor geleitet wird.

Diese wie auch weitere Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnung hervor. Es zeigt:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines Motors mit einem Mengenfluß-Meßfüh­ ler für verdichtetes Erdgas und einem Mengenfluß-Meßfühler für Luft;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Mengenfluß-Meßfühlermoduls, das an ei­ nem Verbrennungsmotor angeordnet ist;

Fig. 2A eine perspektivische Ansicht des Mengenfluß-Meßfühlermoduls gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Schnittansicht des Mengenfluß-Meßfühlermoduls von Fig. 2;

Fig. 4 eine Schnittansicht des Mengenfluß-Meßfühlers entlang der Linie IV-IV von Fig. 3;

Fig. 5 eine Schnittansicht des in Fig. 2 dargestellten Mengenfluß-Meßfühlers;

Fig. 6 eine Schnittansicht des Durchflußmeßfühlerabschnitts für das verdichtete Erdgas des Mengenfluß-Meßfühlermoduls entlang der Linie VI-VI von Fig. 5;

Fig. 7 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 3 dargestellten Luft-Mengenfluß- Meßfühlers; und

Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 6 dargestellten Mengenfluß-Meßfüh­ lers für verdichtetes Erdgas.

Zunächst zeigen Fig. 1 und 2 das Gesamtsystem, an das die vorliegende Erfindung einfach angepaßt wird. Insbesondere stellt die in Fig. 1 gezeigte schematische Dar­ stellung die verschiedenen Strömungskanäle bzw. -wege oder -öffnungen und Kom­ ponenten in ihrem Verhältnis zueinander dar, wobei jedoch der besondere Einbau der Elemente in ein bestimmtes System unterschiedlich sein kann.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind der Einlaß- oder Ansaugluftkreis und der Erdgaskreis als unabhängige Strömungskreise dargestellt, wobei jedoch, wie in der Folge ausführ­ licher besprochen wird, viele der Komponenten der Strömungskreise vorzugsweise in einem einzigen, eine Baueinheit bildenden Modul vorgesehen sind. Zunächst ist das System, wie in Fig. 1 dargestellt, zum Leiten eines Luft-Kraftstoff-Gemisches zu ei­ nem Verbrennungsmotor 10 vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 10 umfaßt einen Kopf 12 und ein Kurbelgehäuse 14, wobei das Ansaugluft-Kraftstoff-Gemisch durch einen Kanal 16 zu dem Kopf 12 des Verbrennungsmotors 10 geleitet wird. In bekann­ ter Weise sind eine Spule und eine Zündkerze 18 in dem Kopf 12 des Verbrennungs­ motors 10 vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 10 kann auch einen Temperaturmeß­ fühler 19 aufweisen. Vom Verbrennungsmotor geht ein Auslaßkanal 20 zu einem an­ geschlossenen Turbolader 22 in bekannter Weise, wobei das Abgas anschließend in bekannter Weise durch einen Kanal 24 (Auspuff) abgegeben und behandelt wird.

Zusätzlich ist in herkömmlicher Weise ein Luftansaugkanal 26 vorgesehen, der fri­ sche Ansaugluft zu der Einlaßseite des Turboladers 22 eines Luftströmungskreises 27 liefert, die verdichtet und durch einen Kanal 30 zu einem Nachkühler 28 geleitet wird. Zwischen dem Einlaßluftkanal 30 und dem Auslaßkanal 20 sind ein Nebenaus­ laß- bzw. Abgas-Bypassventil 32 und eine Abgas-Bypassventil-Steuereinheit 34 an­ geordnet. Ein derartiges Nebenauslaß- bzw. Abgas-Bypassventil-System ist in der Technik bekannt.

In dem Kanal 30 ist ein Luftmassen- bzw. Luftmengenmeßfühler 36 angeordnet, des­ sen Aufbau in der Folge ausführlicher besprochen wird. Stromaufwärts des Meßfüh­ lers 36 befindet sich ein Druckmeßfühler 38 zum Erfassen des Drucks der Luft, die durch den Kanal 30 strömt. An einer Verbindungsstelle zwischen dem Luftströ­ mungskreis 27 und einem Kraftstoffströmungskreis 40 ist ein Mischer 42 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Luft-Kraftstoff-Mischer von jener Art, wie in der US-A- 5,908,475 offenbart. Auch hier werden weitere Einzelheiten des Luft-Gas-Mischers in der Folge besprochen.

Der hier zur Zuführung von Gas als Kraftstoff ausgebildete Kraftstoffströmungskreis 40 umfaßt einen Tank 44 zur Aufnahme von verdichtetem Erdgas, das als Kraftstoff­ quelle für den Verbrennungsmotor 10 verwendet wird. Viele der Komponenten, die in bezug auf den Kraftstoffströmungskreis 40 besprochen werden, sind bekannt und werden hierin nur kurz erwähnt. Zunächst enthält der Kraftstoffströmungskreis 40 sowohl ein manuelles Absperrventil 46 als auch ein elektronisches Absperrventil 48 zur Unterbrechung des Kraftstoffstroms durch den Kraftstoffströmungskreis 40. Ebenso sind Druckregler 50 und 52 vorgesehen, die sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts eines Filters 54 angeordnet sind. Stromabwärts des Filters 54 sind wei­ ter ein Kraftstoff-Temperaturmeßfühler 56 und ein zweites elektronisches Absperr­ ventil 58 vorgesehen. Der kritische Teil des Kraftstoffströmungskreises 40 ist gemäß der vorliegenden Erfindung der Gasmassen- bzw. -mengendurchfluß-Meßfühler 60, dessen Einzelheiten in der Folge ausführlicher erklärt werden. Ebenso ist in dem Kraftstoffströmungskreis 40 ein Konstantvolumenstromsteuerventil 62 vorgesehen.

Wie zuvor besprochen, wird der Kraftstoff vom Kraftstoff-Strömungskreis 40 mit komprimierter Luft vom Luft-Strömungskreis 27 in dem Mischer 42 vermischt. Ein Drosselventil 64, das ein Stellglied 66 und einen Positionssensor 68 umfaßt, reguliert den Luftstrom durch den Mischer 42. Zusätzlich werden der Druck und die Tempera­ tur des Luft-Kraftstoff-Gemisches von einem Drucksensor 70 und einem Temperatur­ sensor 72 vor der Abgabe an den Verbrennungsmotor 10 erfaßt. Alle zuvor beschrie­ benen Komponenten werden einfach durch ein elektronisches Steuermodul (nicht dargestellt) in bekannter Weise gesteuert. Mit einem solchen System wird auf einfa­ che Weise eine verläßliche Messung des Gasmengenflusses bzw. Gasmassenstroms durch den Kraftstoff-Strömungskreis 40 und des Luftmengenflusses bzw. Luftmas­ senstroms durch den Luft-Strömungskreis 27 erhalten, so daß ein genaues Luft-Kraft­ stoff-Mischungsverhältnis dem Verbrennungsmotor 10 bereitgestellt wird.

Mit Bezugnahme auf Fig. 2 ist eine genauere perspektivische Ansicht eines Ver­ brennungsmotors 100 mit einem Luftmassendurchfluß-Meßfühler- und Gasmassen­ durchfluß-Meßfühler-Modul 102 dargestellt. Die einzelnen Komponenten des Ver­ brennungsmotors werden nicht im Detail besprochen, aber es muß festgehalten wer­ den, daß das Luftmassendurchfluß- und Gasmassendurchfluß-Meßfühler-Modul 102 einfach neben oder benachbart zu dem Verbrennungsmotor angeordnet ist, um ein genaues Luft-Kraftstoff-Gemisch zu dem Verbrennungsmotor zu leiten. Das Luftmas­ sendurchfluß- und Gasmassendurchfluß-Modul 102 ist in Fig. 2A genauer darge­ stellt.

Wie aus Fig. 2A ersichtlich ist, enthält das Luftmassendurchfluß- und Gasmassen­ durchfluß-Modul 102 einen Lufteinlaßkanal 104 und einen Gas- oder Kraftstoffein­ laßkanal 106, wobei das Luft-Kraftstoff-Gemisch aus einem Auslaß 108 austritt. Ne­ ben dem Luft-Strömungskanal ist ein Luftmassendurchfluß- bzw. Luftmengen-Meß­ fühler 110 vorgesehen, während neben dem Kraftstoff-Strömungskanal ein Kraft­ stoffmassendurchfluß- bzw. Kraftstoffmengen-Meßfühler 112 vorgesehen ist. Die ein­ zelnen Komponenten und der Aufbau des Luftmassendurchfluß-Meßfühlers und des Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühlers werden in der Folge ausführlicher bespro­ chen. Ferner ist offensichtlich, daß das hierin offenbarte Luftmassendurchfluß- und Gasmassendurchfluß-Modul große und kleine Strömungen mit demselben Basismeß­ fühler messen kann und bei verschiedenen Motorkapazitäten verwendet werden kann, wie auch gegenüber stromaufwärtigen Strömungsbedingungen und der be­ sonderen Kanalgeometrie unempfindlich ist und von Meßfühler zu Meßfühler und von Motor zu Motor wiederholgenau ist bzw. reproduzierbare Ergebnisse liefert, so daß eine Austauschbarkeit in dem Bereich möglich ist.

Mit Bezugnahme nun auf die Fig. 3 bis 8 werden die Einzelheiten des Luft-Kraft­ stoffmassendurchfluß-Meßfühlermoduls 102 ausführlich besprochen. Insbesondere zeigen Fig. 3 und 4 den Luftmassendurchfluß-Meßfühler am besten, während in Fig. 5 und 6 der Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühler am besten dargestellt ist. Fig. 7 und 8 sind vergrößerte Ansichten jedes Durchflußmeßfühlers.

Wie zuvor besprochen, enthält das Luft-Kraftstoffmengendurchfluß-Meßfühlermodul 102 einen Einlaßluft-Strömungskanal 104, der an einem Knie 114 in einem Winkel von etwa 90° schwenkt. Sobald der Luftstrom das Knie 114 passiert hat, wird er in den Luftmassendurchfluß-Erfassungsabschnitt des Moduls gelenkt. In dem Luft- Strömungskanal 104 ist eine Düse 116 angeordnet, die eine Druckverminderung er­ zeugt, so daß der Druck in dem Durchgang 118 der Düse 116 geringer als der Druck im Kanal 104 ist. Der Druckunterschied zwischen Kanal 104 und dem Durchgang 118 bzw. zwischen dem Eintrittsende der Düse 116 und dem später noch erläuterten Auslaß 138 des Bypasses bzw. Nebenweges bewirkt, daß ein kleiner Prozentsatz des Gesamtstroms durch den Kanal 104 die Düse 116 umgeht und in einen Ringraum 120 gelangt. Dieser Ringraum 120 erstreckt sich über 360° um die gesamte Innenfläche des Strömungskanals 104 und enthält einen Einlaß 121, der sich ebenso über 360° um die gesamte Innenfläche des Strömungskanals 104 erstreckt. Daher stellt die Luft, die in den Einlaß 121 eintritt, einen Durchschnittswert des statischen Drucks im Kanal 104 dar, was dazu führt, daß der Luftstrom, der zu dem Luftmengenmesser fließt, ein durchschnittlicher Prozentsatz des Gesamtstroms durch den Kanal 104 ist. In der Luftmassendurchfluß-Erfassungsvorrichtung 110 ist ein Verbindungskanal 122 vor­ gesehen, der den Luftstrom von dem Ringraum 120 zu einem Durchflußerfassungs­ kanal 124 leitet. In dem Durchflußerfassungskanal 124 ist ein Durchflußmeßfühler 126 angeordnet, der von jeder bekannten Art sein kann. Insbesondere ist der Mengen­ messer, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, einer, der nach dem Prinzip der Wärmeübertragung aufgrund des Fluidmengenflusses über die Oberfläche eines Fühlerelements 128 arbeitet.

An einem stromaufwärts liegenden bzw. Eintritts-Ende des Durchflußerfassungska­ nals 124 befindet sich ein Ringraum 130, der eine Kammer bildet und dessen Auslaß sich über 360° um den Eingang zu dem Durchflußerfassungskanal 124 erstreckt. Der Strom, der durch den Verbindungskanal 122 fließt, wird durch den Ringraum 130 gleichmäßig verteilt, so daß eine Verteilung des Stroms erreicht wird, wenn dieser in den Durchflußerfassungskanal 124 eintritt. Ferner wird dadurch auch eine größere Länge zum Erfassen des Mengenflusses durch den Durchflußerfassungskanal 124 in dem begrenzt verfügbaren Raum bereitgestellt. Daher ist der Luftstrom, der durch den Durchflußerfassungskanal 124 geht, beständig, gleichförmig und gleichmäßig verteilt, wenn er an dem Fühlerelement 128 vorbeiströmt, wodurch ein verläßlicher Durch­ flußmeßwert von dem Durchflußmeßfühler 126 erhalten wird.

Stromabwärts des Fühlerelements 128 befindet sich eine Kalibrieröffnung 132 zur Steuerung des Ausgangs des Luftmengenflusses durch den Durchflußerfassungska­ nal 124. Der Durchflußmeßfühlerausgang wird durch Ändern der Größe der Kalibrier­ öffnung 132 kalibriert. Daher kann der Gesamtstrom von Luft durch den Durchflußer­ fassungskanal 124 sofort durch Multiplizieren des Ausgangswerts von dem Durch­ flußmeßfühler 126 mit einem richtigen numerischen Wert bestimmt werden, der in Ver­ suchen durch bekannte kalibrierte Öffnungen bestimmt wird. In diesem Zusammen­ hang kann der vordere Rand der Kalibrieröffnung 132 einfach verändert werden, um die Strömungseigenschaften durch den Durchflußerfassungskanal 124 zu beeinflus­ sen. Ferner ist es wünschenswert, daß die Kalibrieröffnung 132 Strömungseigenschaf­ ten aufweist, die im wesentlichen mit jenen der Düse 116 identisch sind, die in dem Strömungskanal 104 vorgesehen ist, so daß garantiert ist, daß das gesamte System ge­ genüber Temperaturschwankungen unempfindlich ist. Der Luftstrom geht dann durch die Öffnung 132 in eine Kammer 134, von wo er anschließend zu einer Sam­ melkammer 136 und durch einen Auslaß 138 in den Hauptströmungskanal gelangt.

Wie am besten in Fig. 4 dargestellt, befindet sich stromabwärts der Düse 116 ein Steuerventil 140, das den Luftstrom durch den Hauptströmungskanal 104 steuert und anschließend den Strom eines Luft-Kraftstoff-Gemisches zu dem Verbrennungsmotor. Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt das Ventil 140 einen Aktuator und Positionssensor 142 zur genauen Positionierung eines Schiebers 144 des Ventils 140 in dem Strö­ mungskanal 104. Zusätzlich ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, ein primärer Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß der Einlaß 121 und der Ringraum 120, welcher den Ka­ nal 104 mit dem Kanal 122 verbindet, sich über 360° um den Umfang des Durch­ gangs 118 erstrecken. In diesem Zusammenhang ist der Strom, der in den Ringraum 120 gelangt, ein Durchschnittswert des statischen Drucks im Kanal 104, wodurch der Strom durch den Durchflußerfassungskanal 124 einen Durchschnitt des Gesamt­ stroms im Kanal 104 repräsentiert. Daher wirkt sich der Strom um das Knie 114 oder jede andere Strömungsstörung, die stromaufwärts des Luftmengen-Meßfühlers auf­ tritt, allenfalls geringfügig auf die Zuverlässigkeit des Mengenflusses aus, der von dem Luftmengenfluß-Meßfühler erfaßt wird. Daher ist der Strom, der durch den Durchflußerfassungskanal 124 geht, konstant, gleichförmig und gleichmäßig verteilt, wenn er an dem Fühlerelement 128 vorbeiströmt, wodurch ein verläßlicher Durch­ flußmeßwert von dem Massendurchfluß- bzw. Mengenfluß-Meßfühler 126 erhalten wird.

Wie aus jeder der Fig. 3, 4 und 5 ersichtlich ist, ist die Düse 116 mit einer Mehr­ zahl von Öffnungen 146 an oder um ihren Umfang versehen, die mit einer Sammel­ kammer 148 in Verbindung stehen, die zwischen der Düse 116 und dem Hauptströ­ mungskanal 104 ausgebildet ist. Die Öffnungen 146 und die Sammelkammer 148 werden zur Verteilung des verdichteten Erdgases in den Luft-Hauptströmungskanal 104 verwendet, das mit der Luft vermischt und anschließend an den Verbrennungs­ motor abgegeben wird.

Mit Bezugnahme auf Fig. 5 wird der besondere Aufbau des Kraftstoffmengen­ durchfluß-Meßfühlers in der Folge ausführlicher beschrieben, der, wie aus Fig. 5 her­ vorgeht, neben bzw. benachtbart zu dem Hauptströmungskanal 104 des Luftmassen­ durchfluß-Meßfühlers in dem Durchflußmeßfühlermodul 102 angeordnet ist. Verdich­ tetes Erdgas, das durch den Kraftstoff-Strömungskreis 40 strömt, wird zu einem Ein­ laß 150 des Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühlers geleitet. Dieser Kraftstoff wird dann zu einem Hauptströmungskanal 152 geleitet, wo der Kraftstoff durch eine Düse 154 geführt wird, die in dem Hauptströmungskanal 152 in ähnlicher Weise angeord­ net ist, wie zuvor mit Bezugnahme auf den Luftmassendurchfluß-Meßfühler bespro­ chen. Wie bei der Düse 116 erzeugt die Düse 154 eine Druckverminderung, so daß der Druck in dem Kanal 156 der Düse 154 geringer als der Druck in dem Kanal 152 bzw. an der Eintrittsöffnung der Düse 154 ist. Dieser Druckunterschied bewirkt, daß ein kleiner Prozentsatz des Gesamtstroms durch den Kanal 152 um die Düse 154 herum in einen Ringraum 158 strömt, der um die Düse 154 ausgebildet ist. Der Ring­ raum 158 erstreckt sich über 360° um die gesamte Innenfläche des Strömungskanals 152 und weist einen Einlaß 160 auf, der sich ebenso über 360° um die gesamte In­ nenfläche des Strömungskanals 152 erstreckt. Wie bei dem Luftmassendurchfluß- Meßfühler stellt der Kraftstoff, der in den Einlaß 160 gelangt, den Durchschnittswert des statischen Drucks in dem Kanal 152 dar, was dazu führt, daß der Kraftstoffstrom, der zu dem Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühler 162 gelangt ein durchschnittlicher Prozentsatz des Gesamtstroms durch den Kanal 152 ist.

Ein Durchflußerfassungskanal 164 erstreckt sich im wesentlichen parallel zu dem Hauptströmungskanal 152, wobei ein Verbindungskanal 166 vorgesehen ist, um den Kraftstoffstrom von dem Ringraum 158 zu dem Durchflußerfassungskanal 164 zu lenken. In den Durchflußerfassungskanal 164 erstreckt sich ein Fühlerelement 168 des Massendurchfluß- bzw. Mengenfluß-Meßfühlers 162, der wie bei dem Luft-Men­ gen-Meßfühler ein solcher ist, der nach dem Prinzip der Wärmeübertragung aufgrund des Fluidmengenflusses über die Oberfläche des Fühlerelements arbeitet, und jede bekannte Form aufweisen kann.

Wie bei dem Durchflußerfassungskanal 124 enthält der Durchflußerfassungskanal 164 einen Ringraum 170, der stromaufwärts des Durchflußerfassungskanals 164 an­ geordnet ist, der eine Kammer bildet, die bzw. deren Auslaß sich über 360° um den Eingang des Durchflußerfassungskanals 164 erstreckt. Der Strom, der durch den Verbindungskanal 166 strömt, wird durch den Ringraum 170 gleichmäßig verteilt, so daß eine Verteilung des Stroms erreicht wird, wenn er in den Durchflußerfassungska­ nal 164 eintritt. Dabei ist der Kraftstoffstrom, der durch den Durchflußerfassungskanal 164 strömt, konstant, gleichförmig und gleichmäßig verteilt, während er an dem Füh­ lerelement 168 vorbeiströmt, was zu einem verläßlichen Durchflußmeßwert von dem Durchflußmeßfühler 162 führt. Ebenso befindet sich stromabwärts des Fühlers 168 eine Kalibrieröffnung 172 zur Steuerung des Ausgangs des Kraftstoffmengenflusses bzw. -stroms durch den Durchflußerfassungskanal 164. Der Durchflußmeßfühleraus­ gang wird kalibriert, indem die Größe der Kalibrieröffnung 172 verändert wird. In die­ sem Zusammenhang kann der Gesamtstrom von Kraftstoff durch den Durchflußerfas­ sungskanal 164 einfach durch Multiplizieren des Ausgangswerts von dem Durchflußmeßfühler 162 mit einem richtigen numerischen Wert bestimmt werden, der in Ver­ suchen durch bekannte kalibrierte Öffnungen bestimmt wird. Daher kann der vordere Rand der Kalibrieröffnung 172 einfach verändert werden, um die Strömungseigen­ schaften durch den Durchflußerfassungskanal 164 zu beeinflussen. Ferner ist es wie bei dem Luftmengen-Meßfühler wünschenswert, daß die Kalibrieröffnung 172 Strö­ mungseigenschaften aufweist, die im wesentlichen mit jenen der Düse 154 identisch sind, die in dem Strömungskanal 152 vorgesehen ist, so daß garantiert ist, daß das ge­ samte System gegenüber Temperaturschwankungen unempfindlich ist.

Nachdem der Kraftstoff durch die Kalibrieröffnung 172 geströmt ist, wird er durch einen Rückleitungskanal 176 zu einer Sammelkammer 174 geleitet, die zwischen der Düse 154 und dem Hauptströmungskanal 152 ausgebildet ist. Aus der Sammelkammer 174 wird der Kraftstoff durch Auslässe 178 zurück in den Kraftstoffkanal 156 gelei­ tet. Der Kraftstoff wird dann zu der Sammelkammer 148 geleitet. Wenn sich der Kraft­ stoff in der Sammelkammer 148 befindet, umgibt er die Düse 116 und gelangt durch die Auslässe 146 in den Hauptströmungskanal 104. Wie zuvor hierin besprochen wurde, ist diese Möglichkeit der Luft-Kraftstoff-Mischung ähnlich jener, die in der US -A-5,908,475 offenbart ist. Darin wird das verdichtete Erdgas gleichmäßig um einen Umfang der Düse 116 verteilt und geht sofort durch Auslässe 146 und wird mit der Luft vermischt, die durch den Hauptströmungskanal 104 strömt. Dieses Gemisch wird dann in bekannter Weise zu dem Verbrennungsmotor geleitet.

In Fig. 7 und 8 sind die Luft- und Kraftstoffmengenfluß-Meßfühlerabschnitte des Massendurchflußmeßmoduls vergrößert dargestellt. Fig. 7 zeigt den Luftmassen­ durchfluß-Meßfühler, wobei ein Teil der Luft, der durch den Luft-Hauptströmungska­ nal 104 geht, aufgrund des Druckunterschieds zwischen Kanal 104 und Kanal 118 durch den Einlaß 121 zu dem Ringraum 120 geleitet wird. Der Ringraum 120 erstreckt sich über 360° um die gesamte Innenfläche des Strömungskanals 104, wobei sich der Einlaß 121 ebenso über 360° um die gesamte Innenfläche des Strömungskanals 104 erstreckt. Daher stellt die Luft, die in den Einlaß 121 eintritt, den Durchschnittswert des statischen Drucks im Kanal 104 dar, wodurch der Luftstrom, der zu dem Luftmas­ sendurchmesser gelangt, ein durchschnittlicher Prozentsatz des Gesamtstroms durch den Kanal 104 ist. Luft, die durch die Luftmassendurchfluß-Erfassungsvorrichtung 110 geht, wird zu dem Verbindungskanal 122 in Richtung von Pfeil A geleitet, der die Luft von dem Ringraum 120 zu dem Durchflußerfassungskanal 124 in Richtung von Pfeil B weiterleitet. An dem stromaufwärts liegenden Ende des Durchflußerfassungs­ kanals 124 befindet sich der Ringraum 130, der einen Auslaß umfaßt, welcher sich über 360° um den Eingang des Durchflußerfassungskanals 124 erstreckt. Der Strom, der durch den Verbindungskanal 122 geht, wird durch den Ringraum 130 gleichmä­ ßig verteilt, wie durch Pfeile C dargestellt, so daß eine gleichmäßige Verteilung des Stroms erhalten wird, wenn dieser in den Durchflußerfassungskanal 124 eintritt. Der Luftstrom bewegt sich weiter durch den Durchflußerfassungskanal 124 in Richtung von Pfeil D, wobei dieser Strom beständig, gleichförmig und gleichmäßig verteilt ist, wenn er an dem Fühlerelement 128 vorbeiströmt, wodurch ein verläßlicher Durchfluß­ meßwert von dem Durchflußmeßfühler 126 erhalten wird.

Stromabwärts des Fühlerelements 128 befindet sich die Kalibrieröffnung 132 zur Steuerung des Ausgangs des Luftmengenflusses durch den Durchflußerfassungska­ nal 124. Wie zuvor festgestellt, wird der Durchflußmeßfühlerausgang durch Ändern der Größe der Kalibrieröffnung 132 kalibriert. Der Luftstrom geht dann durch die Öffnung 132 und in die Kammer 134 in Richtung von Pfeil E, wo er anschließend zu der Sammelkammer 136 und durch den Auslaß 138 in eine Richtung gemäß Pfeil F in den Haupströmungskanal geleitet wird.

Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Düse 116 mit einer Mehrzahl von Öffnungen 146 um ihren Umfang versehen, die mit der Sammelkammer 148 in Verbindung stehen, die zwischen der Düse 116 und dem Hauptströmungskanal 104 ausgebildet ist. Die Öff­ nungen 146 und die Sammelkammer 148 werden zur Verteilung des verdichteten Erdgases in den Luft-Hauptströmungskanal 104 zum Vermischen mit der Luft und zur anschließenden Abgabe an den Verbrennungsmotor verwendet.

Mit Bezugnahme auf Fig. 8 wird nun der Strom des Kraftstoffs durch den Kraft­ stoffmassendurchfluß-Meßfühler ausführlich beschrieben. Verdichtetes Erdgas, das durch den Kraftstoff-Strömungskreis 40 strömt, wird zu dem Einlaß 150 (in Fig. 5 dargestellt) des Kraftstoffmassenfluß-Meßfühlers geleitet. Dieser Kraftstoff wird dann zu einem Hauptströmungskanal 152 in Richtung der Pfeile G geleitet, wo der Kraft­ stoff in Richtung der Pfeile H durch die Düse 154 strömt, die in dem Hauptströ­ mungskanal 152 angeordnet ist. Wie die Düse 116 erzeugt die Düse 154 eine Druckverminderung, so daß der Druck in dem Kanal 156 der Düse 154 geringer als der Druck in dem Kanal 152 ist. Dieser Druckunterschied bewirkt, daß ein kleiner Prozentsatz des Gesamtstroms durch den Kanal 152 um die Düse 154 herum in einen Ringraum 158 geleitet wird, der um die Düse 154 ausgebildet ist, wie durch Pfeile I dargestellt. Der Ringraum 158 erstreckt sich wie der Einlaß 160 über 360° um die ge­ samte Innenfläche des Hauptströmungskanals 152. Wie bei dem Luftmassendurch­ fluß-Meßfühler stellt der Kraftstoff, der in den Einlaß 160 eintritt, den Durchschnitts­ wert des statischen Drucks in dem Kanal 152 dar, wodurch der Kraftstoffstrom, der zu dem Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühler 162 strömt, ein durchschnittlicher Prozent­ satz des Gesamtstroms durch den Kanal 152 ist. Der Hauptströmungskanal 152 kann auch eine Stauscheibe 163 enthalten, welche die Verteilung des Kraftstoffs beim Ein­ tritt in den Hauptströmungskanal 152 unterstützt.

Wie zuvor festgestellt, erstreckt sich der Durchflußerfassungskanal 164 im wesentli­ chen parallel zu dem Hauptströmungskanal 152, wobei der Verbindungskanal 166 dazu vorgesehen ist, den Kraftstoffstrom von dem Ringraum 158 zu dem Durchflußer­ fassungskanal 164 in Richtung der Pfeile J zu leiten. Wie bei dem Durchflußerfas­ sungskanal 124 enthält der Durchflußerfassungskanal 164 einen Ringraum 170, der stromaufwärts des Durchflußerfassungskanal 164 angeordnet ist, der eine Kammer bildet, deren Auslaß sich über 360° um den Eingang des Durchflußerfassungskanals 164 erstreckt. Der Strom, der durch den Verbindungskanal 166 geht, wird durch den Ringraum 170 gleichmäßig verteilt, so daß eine Verteilung des Stroms erreicht wird, wenn er in den Durchflußerfassungskanal 164 eintritt, wie durch Pfeile K dargestellt. Dabei ist der Kraftstoffstrom, der durch den Durchflußerfassungskanal 164 strömt, konstant, gleichförmig und gleichmäßig verteilt, wenn er an dem Fühlerelement 168 in die Richtung der Pfeile L vorbeiströmt.

Stromabwärts des Fühlers 168 befindet sich die Kalibrieröffnung 172 zur Steuerung des Ausgangs des Kraftstoffmengenflusses durch den Durchflußerfassungskanal 164. Sobald der Kraftstoff durch die Kalibrieröffnung 172 strömt, wird er in Richtung der Pfeile M durch den Rückleitungskanal 176 zu der Sammelkammer 174 geleitet, die zwischen der Düse 154 und dem Hauptströmungskanal 172 ausgebildet ist. Aus der Sammelkammer 174 wird der Kraftstoff durch Auslässe 178 in Richtung der Pfeile N zurück in den Kraftstoffkanal 156 geleitet. Der Kraftstoff wird dann in die Richtung von Pfeil O (Fig. 5) und in die Sammelkammer 148 geleitet. Sobald sich der Kraft­ stoff in der Sammelkammer 148 befindet, umgibt er die Düse 116 und gelangt durch die Auslässe 146 in den Luft-Hauptströmungskanal 104. Wie zuvor besprochen, ist diese Möglichkeit der Luft-Kraftstoff-Mischung ähnlich jener, die in der US-A- 5,908,475 offenbart ist. Darin wird das verdichtete Erdgas gleichmäßig um einen Um­ fang der Düse 116 verteilt und geht sofort durch Auslässe 146 und wird mit der Luft vermischt, die durch den Hauptströmungskanal 104 strömt. Dieses Gemisch wird dann in bekannter Weise zu dem Verbrennungsmotor geleitet.

Daher wird gemäß dem Vorhergesagten eine Massendurchfluß- bzw. Mengen-Meß­ vorrichtung zum verläßlichen Messen eines Luftmassendurchflusses und Gas- oder Kraftstoffmassendurchflusses zu einem Verbrennungsmotor beschrieben. Zusätzlich wird eine Vorrichtung beschrieben, die imstande ist, große und kleine Ströme mit dem­ selben Basismeßfühler zu messen, der bei verschiedenen Motorkapazitäten verwen­ det werden kann, der gegenüber stromaufwärtigen Strömungsbedingungen und der besonderen Kanalgeometrie unempfindlich ist und von Meßfühler zu Meßfühler und von Motor zu Motor wiederholgenau ist, so daß eine Austauschbarkeit in dem Be­ reich möglich ist. Ferner wird oben eine eine Baueinheit bildende Meßfühlvorrich­ tung beschrieben, die sowohl den Luftstrom zu einem Verbrennungsmotor als auch den Kraftstoffstrom zu dem Verbrennungsmotor mißt und die für ein Vermischen des Kraftstoffs mit der Luft sorgt, die zu dem Verbrennungsmotor geleitet wird.

Claims (15)

1. Vorrichtung, die eine Baueinheit bildet, zum Erfassen oder Messen eines Men­ gen- oder Massenstroms von Luft und Kraftstoff zur Zuführung an einen Ver­ brennungsmotor (10, 100) und zum Mischen des Kraftstoffs mit der Luft vor der Abgabe eines Luft/Kraftstoff-Gemisches an den Verbrennungsmotor (10, 100), wobei die Vorrichtung (102) aufweist:
einen Luft-Hauptströmungskanal (104) mit einem Einlaß und einem Auslaß zum Leiten eines Luftstroms zu dem Verbrennungsmotor (10, 100), wobei der Einlaß mit einer Quelle der Luft in Verbindung steht und der Auslaß mit dem Verbren­ nungsmotor (10, 100) in Verbindung steht oder daran anschließbar ist;
einen Luft-Nebenströmungskanal zum Abtrennen eines Teils des Luftstroms von dem Luft-Hauptströmungskanal (104), wobei der Luft-Nebenströmungska­ nal einen Einlaß (121), der den Luft-Hauptströmungskanal (104) umgibt, und einen Luft-Durchflußerfassungsabschnitt (124) aufweist;
einen Luftmengen- oder Luftmassendurchfluß-Meßfühler (36, 126), der in dem Luft-Durchflußerfassungsabschnitt (124) des Luft-Nebenströmungskanals ange­ ordnet ist;
einen Luftrückleitungskanal zur Rückleitung des abgetrennten Teils des Luft­ stroms zu dem Luft-Hauptströmungskanal (104);
einen Kraftstoff-Hauptströmungskanal (152) mit einem Einlaß und einem Auslaß zum Leiten eines Kraftstoffstroms zu dem Luft-Hauptströmungskanal (104),
wobei der Einlaß mit einer Quelle des Kraftstoffs in Verbindung steht oder daran anschließbar ist und der Auslaß mit dem Luft-Hauptströmungskanal (104) in Ver­ bindung steht;
einen Kraftstoffmischkanal, der den Kraftstoff-Hauptströmungskanal (152) und den Luft-Hauptströmungskanal (104) verbindet, um den Kraftstoffstrom zu dem bzw. in den Luft-Hauptströmungskanal (104) zu leiten; und
mindestens einen Kraftstoffmischkanal zum Vermischen des Kraftstoffs mit der Luft in dem Luft-Hauptströmungskanal (104);
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorrichtung (102) weiter aufweist:
einen Kraftstoff-Nebenströmungskanal zum Abtrennen eines Teils des Kraft­ stoffstroms von dem Kraftstoff-Hauptströmungskanal (152), wobei der Kraft­ stoff-Nebenströmungskanal einen Einlaß (160), der den Hauptströmungskanal (152) umgibt, und einen Kraftstoff-Durchflußerfassungsabschnitt (164) aufweist;
einen Kraftstoffmengen- oder Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühler (60, 162), der in dem Kraftstoff-Durchflußerfassungsabschnitt (164) des Kraftstoff-Neben­ strömungskanals angeordnet ist; und
einen Kraftstoffrückleitungskanal (176) zur Rückleitung des abgetrennten Teils des Kraftstoffstroms zu dem Kraftstoff-Hauptströmungskanal (152).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff ver­ dichtetes Erdgas ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strömungsrichtung des Luft-Durchflußerfassungsabschnitts (124) des Luft-Ne­ benströmungskanals im wesentlichen parallel zu der Strömungsrichtung des Luft-Hauptströmungskanals (104) erstreckt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft-Nebenströmungskanal einen Verbindungsabschnitt umfaßt, der zwi­ schen dem Einlaß (121) des Luft-Nebenströmungskanals und dem Luft-Durch­ flußerfassungsabschnitt (124) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (102) einen Ringraum (130) aufweist, der um einen Einlaß des Luft-Durchflußerfassungsabschnitts (124) ausgebildet und stromaufwärts des Luftmengen- oder Luftmassendurchfluß-Meßfühler (36, 126) angeordnet ist, um einen symmetrischen Luftstrom durch den Luft-Durchflußerfassungsabschnitt (124) zu erhalten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (102) eine Kalibrieröffnung (132) aufweist, die stromabwärts des Luftmengen- oder Luftmassendurchfluß-Meßfühler (36, 126) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (116) in dem Luft-Hauptströmungskanal (104) angeordnet ist, wobei die Düse (116) einen Düseneinlaß und einen Düsenauslaß aufweist, wobei der Außendurchmesser des Düseneinlasses kleiner als der Innendurchmesser des Luft-Hauptströmungskanals (104) ist und der Einlaß des Luft-Nebenströmungs­ kanals zwischen dem Düseneinlaß und dem Luft-Hauptströmungskanal (104) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strö­ mungseigenschaften der Kalibrieröffnung (132) und der Düse (116) im wesentli­ chen gleich sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Strömungsrichtung des Kraftstoff-Durchflußerfassungsabschnitts (164) des Kraftstoff-Nebenströmungskanals im wesentlichen parallel zu der Strö­ mungsrichtung des Kraftstoff-Hauptströmungskanals (152) erstreckt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff-Nebenströmungskanal einen Verbindungsabschnitt (166) auf­ weist, der zwischen dem Einlaß des Kraftstoff-Nebenströmungskanals und dem Kraftstoff-Durchflußerfassungsabschnitt (164) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (102) einen Ringraum (170) aufweist, der um einen Einlaß des Kraftstoff-Durchflußerfassungsabschnitts (164) ausgebildet und stromaufwärts des Kraftstoffmengen- oder Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühlers (60, 162) angeordnet ist, um einen symmetrischen Kraftstoffstrom durch den Kraftstoff- Durchflußerfassungsabschnitt (164) zu erhalten.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (102) eine Kalibrieröffnung (172) aufweist, die stromabwärts des Kraftstoffmen­ gen- oder Kraftstoffmassendurchfluß-Meßfühlers (60, 162) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse (154) in dem Kraftstoff-Hauptströmungskanal (152) angeordnet ist, wobei die Düse (154) einen Düseneinlaß und einen Düsenauslaß aufweist, wo­ bei der Außendurchmesser des Düseneinlasses kleiner als der Innendurchmesser des Kraftstoff-Hauptströmungskanals (152) ist und der Einlaß des Kraftstoff- Nebenströmungskanals zwischen dem Düseneinlaß und dem Kraftstoff-Haupt­ strömungskanal (152) ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Strö­ mungseigenschaften der Kalibrieröffnung (172) und der Düse (154) im wesentli­ chen gleich sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Kraftstoffmischkanälen in einem Abschnitt des Luft-Haupt­ strömungskanals (104) ausgebildet ist, um den Kraftstoff mit der Luft in dem Luft-Hauptströmungskanal (104) zu mischen.