DE19855884A1

DE19855884A1 - Wärmeempfindlicher Durchsatzsensor

Info

Publication number: DE19855884A1
Application number: DE19855884A
Authority: DE
Inventors: Fumiyoshi Yonezawa; Tomoya Yamakawa; Shingo Hamada; Takeharu Oshima; Satoru Kotoh; Hiroyuki Uramachi; Hidehito Yamauchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-05-21
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 1999-12-09
Anticipated expiration: 2018-12-04
Also published as: DE19855884B4; JPH11326000A; US6253606B1; JP3416526B2

Abstract

Ein hochgenauer wärmeempfindlicher Durchsatzsensor ermöglicht die Reduzierung des Detektionsfehlers eines Durchsatzes selbst im Fall einer Strömung, bei der eine erhebliche Ansaugluftpulsierung in einem Automotor oder dergleichen auftritt. Ein in einer Hauptleitung (100) angeordneter Durchsatzdetektionsabschnitt (105) ist mit einem Halteelement (103) ausgerüstet, das eine erste Führungsoberfläche (103a) und eine zweite Führungsoberfläche (103b) zum Führen eines Fluids an entgegengesetzten Seiten hiervon aufweist, sowie einen Durchsatzdetektionsabschnitt (104), das an der zweiten Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) vorgesehen ist. Die zweite Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103), an dem das Durchsatzdetektionselement (104) montiert ist, erstreckt sich entlang einer stromabwärtigen Richtung über einen längeren Bereich als die erste Führungsoberfläche (103a).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchsatzsensor zum Detektieren des Durchsatzes (Menge oder Geschwindigkeit eines Fluids) und insbesondere einen wärmeempfindlichen Durchsatzsensor, der sich zum Detektieren der Luftmenge eignet, die in einem in einem Automobil oder dergleichen eingesetzten Verbrennungsmotor einströmt.

Allgemein muß bei einem elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystem in einem Automotor zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses einer Luftkraftstoffmischung die bei einem Motor zugeführte Luftmenge genau gemessen werden. Aus diesem Grund wurde in den zurückliegenden Jahren ein wärmeempfindlicher Durchsatzsensor als Luftdurchsatzdetektor häufig eingesetzt, der ein Mengenflußsignal abgibt und gleichzeitig einen Druckverlust minimiert.

Die Fig. 24 zeigt eine Vorderansicht zum Darstellen eines wärmeempfindlichen Durchsatzsensors, der in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Offenlegungsschrift) Nr. 6-265384 offenbart ist, betrachtet von der stromaufwärtigen Seite, und die Fig. 25 zeigt eine Querschnittseitenansicht hiervon. Die Fig. 26 zeigt die Leitungsführung bei einem Einlaß- oder Zuführsystem eines Einlaß- oder Ansaugsystem bei einem Automotor, bei dem der wärmeempfindliche Sensor angebracht ist.

Nach Fig. 24 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Hauptleitung, über die Luft strömt, die über ein Luftfilter 15 mit einem Luftfilterelement 16 geführt wird, derart, daß an dem stromabwärtsseitigen Ende der Hauptleitung 1 ein (nicht gezeigter) Motor über eine Luftansaugleitung 17 angeschlossen ist. Innerhalb der Hauptleitung 1 ist ein Durchsatzdetektor 5 installiert, der mit einem Durchsatzdetektionselement 4 ausgerüstet ist, das aus einem Temperaturkompensierungswiderstand zum Messen der Temperatur der Einlaßluft und einem Heizwiderstand 10 zum Heizen auf eine vorgegebene Temperatur besteht. Wärmeempfindliche Widerstände aus Platin oder dergleichen werden als Temperaturkompensierwiderstand 9 und Heizwiderstand 10 eingesetzt. Das Durchsatzdetektionselement 4 ist elektrisch mit einer Steuerschaltung 7 über einen Anschluß 6 verbunden. Wie in Fig. 26 gezeigt, strömt die über das Luftfilter 15 geführte Einlaßluft in die Hauptleitung 1. In diesem Zeitpunkt wird die anhand der Menge der Einlaßluft bestimmte Wärmemenge über den Heizwiderstand 10 entnommen.

Normalerweise verringert sich hierdurch die Temperatur des Heizwiderstands 10, jedoch führt die Steuerschaltung 7 eine Steuerung des dem Heizwiderstand 10 zugeführten Heizstroms durch, damit die Temperaturdifferenz zu der über den Temperaturkompensierwiderstand 9 gemessenen Temperatur der Einlaßluft auf einem nahezu konstanten Niveau gehalten wird. Hierdurch ist es möglich, die Menge der Ansaugluft anhand des Werts des dem Heizwiderstand 10 zugeführten Heizstroms zu messen.

Bei einem Auto-Vierzylindermotor bewirkt jedoch der positive Druck an der Auslaßseite im Zeitpunkt des sogenannten "Überlappens", zu dem sowohl ein Einlaßventil als auch ein Auslaßventil geöffnet sind, das Auftreten einer gepulsten Strömung mit einer Rückwärtsströmung zu der Einlaßseite in Abhängigkeit von dem Aufbau der Zuführleitung, die überwiegend aus der Hauptleitung 1 und der Luftansaugleitung 17 besteht, und/oder in Abhängigkeit von der Öffnungsgrad einer Drosselklappe zum Öffnen oder Schließen gemäß dem Eindrücken oder Freigeben eines Gaspedals. Es besteht ein Problem dahingehend, daß das zuvor erwähnte Durchsatzdetektionselement 4 keine Funktion zum Detektieren der Richtung einer Luftströmung aufweist, was zu einem erhöhten Durchsatz-Detektionsfehler führt.

Zu Lösen eines solchen Problems wurden Anstrengungen unternommen, um ein Durchsatzdetektionselement zu entwickeln, mit dem sich die Richtung einer Strömung eines Fluids detektieren läßt, wie in der nicht geprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-185416 offenbart. Die Fig. 27 zeigt den Aufbau des Durchsatzdetektionselements 4, und die Fig. 28 eine perspektivische Ansicht eines Durchsatzdetektionsabschnitts 5 mit installiertem Durchsatzdetektionselement 4. Die Fig. 29 zeigt den Aufbau einer Steuerschaltung zum Detektieren des Durchsatzes und der Richtung einer Strömung.

Das Durchsatzdetektionselement 4 nützt ein Paar Heizwiderstände 10a, 10b sowie ein Paar von Temperaturkompensierwiderständen 9a, 9b. Die aus Platindünnfilmen gebildeten Heizwiderstände 10a, 10b und Temperaturkompensierwiderstände 9a, 9b werden auf einem plattenförmigen Substrat gebildet, das aus einem elektrisch leitenden Material wie Keramik gebildet ist, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, und zwar durch Sputtern oder Fotoätzen. Die Teile, die an der stromaufwärtigen Einlaßseite angeordnet sind, werden mit einem Index "a" bezeichnet, wohingehend die an der stromabwärtigen Einlaßseite angeordneten Teile durch einen Index "b" bezeichnet werden. Wie in Fig. 29 gezeigt, sind die jeweiligen Heizwiderstände 10a und 10b so festgelegt, daß ihre Temperatur zu einem Wert gesetzt ist, der um einen vorgegebenen Wert höher als die Temperatur der Einlaßluft ist. Der Heizstrom wird durch einen Differenzverstärker 12 und einen Transistor 13 so gesteuert, daß der Widerstandswert Rh der Heizwiderstände 10a und 10b unabhängig von dem Durchsatz bei einem konstanten Wert verbleibt, wodurch es möglich ist, durch Wirkung von Referenzwiderständen 10a und 10b einen auf die Menge der Einlaßluft abgestimmten Spannungswert vorzusehen. Allgemein ist das thermische Gleichgewicht zwischen den Heizwiderständen 10a, 10b und einem Fluid anhand der folgenden Formel vorgegeben:

Q = h.S. ΔT

mit Q: Durch die Heizwiderstände abgestrahlte Wärmemenge
h: Wärmeleitfähigkeit
S: Oberflächenbereich der Heizwiderstände
ΔT: Temperaturdifferenz zwischen Heizwiderständen und Fluid

Im Fall einer Strömung entlang der Vorwärtsrichtung wird bei konstantem Durchsatz die Wärmeleitfähigkeit h1 des stromaufwärtsseitig angeordneten Heizwiderstands 10a größer als die Wärmeleitfähigkeit h2 des stromabwärtsseitig angeordneten Heizwiderstands 10b. Demnach wird die Ausgangsgröße Va des Referenzwiderstands 11a größer als die Ausgangsgröße Vb des Referenzwiderstands 11b. Im Fall einer Strömung entlang der Rückwärtsrichtung ist der Aspekt hinsichtlich des Wärmeübergangs gegenüber demjenigen bei der Vorwärtsrichtung umgekehrt; demnach führt dies zu h1 < h2, und für die Ausgangsgrößen der Referenzwiderstände Va < Vb. Demnach werden beide Ausgangsspannungen Va und Vb in eine Differenzausgangsgröße unter Einsatz eines Komparators 14 umgesetzt, wodurch die Detektion des Durchsatzes und der Richtung der Strömung ermöglicht ist.

Dieser Typ eines wärmeempfindlichen Durchsatzsensors ist jedoch zum Detektieren des Durchsatzes einer pulsierenden Ansaugströmung nicht zufriedenstellend. Beispielsweise wird insbesondere im Zeitpunkt einer Verzögerung einer großen pulsierenden Strömung, die nicht von einer Rückwärtsströmung begleitet wird, ein lokaler rückwärts gerichteter Wirbel bzw. starker Wirbel um das Durchsatzdetektionselement 4 gebildet, und das Durchsatzdetektionselement 4 detektiert in nicht erwünschter Weise diese lokale Rückwärtsströmung. Hierdurch entsteht das Problem einer Verschlechterung der Genauigkeit bei der Detektion der Menge der Luftströmung, die über die Hauptleitung 1 geführt wird.

Demnach wurde die vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Lösung der oben beschriebenen Probleme geschaffen, und eine Aufgabe besteht in der Schaffung eines wärmeempfindlichen Durchsatzsensors, mit dem sich der Durchsatz eines Fluids mit hoher Genauigkeit selbst bei einer pulsierenden Strömung detektieren läßt.

Unter Beachtung der obigen Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein wärmeempfindlicher Durchsatzssensor geschaffen, und zwar zum Messen der Strömungsrate des über eine Hauptleitung geführten Fluids auf der Grundlage einer Wärmeübertragung zu dem Fluid ausgehend von einem Heizelement eines Durchsatzdetektionselements, das in der Hauptleitung installiert ist, derart, daß die Durchsatzdetektorvorrichtung enthält:
ein Halteelement mit einer ersten und zweiten Führungsoberfläche, die an entgegengesetzten Seiten hiervon zum Führen des Fluids entlang desselben gebildet sind; und
ein Durchsatzdetektionselement, das an der zweiten Führungsoberfläche des Halteelements vorgesehen ist; derart, daß
die zweite Führungsoberfläche des Halteelements, an dem das Durchsatzdetektionselement vorgesehen ist, dadurch gebildet ist, daß diese sich länger als die erste Führungsoberfläche entlang einer Stromabwärtsrichtung erstreckt.

Für eine Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß das Halteelement eine stromabwärtsseitige Endoberfläche aufweist, bei dem die erste und zweite Führungsoberfläche zusammenlaufen, derart, daß die stromabwärtsseitige Endoberfläche mit konkaver Oberfläche gebildet ist.

Für eine andere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß das Halteelement eine stromabwärtsseitige Endoberfläche aufweist, bei der die erste und zweite Führungsoberfläche zusammenlaufen, derart, daß die stromabwärtsseitige Endoberfläche mit einer konvexen Oberfläche gebildet ist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß die zweite Führungsoberfläche des Halteelement einen mit einer konkaven Neigung versehenen stromabwärtsseitigen Endabschnitt aufweist.

Für eine zusätzliche, weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß die Abschnitte rund sind, bei denen die erste und zweite Führungsoberflächen und die stromabwärtsseitigen Endoberfläche zusammenlaufen.

Für eine zusätzliche, weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß das Durchsatzdetektionselement die Form einer Platte aufweist, die auf der zweiten Führungsoberfläche des Halteelements so installiert ist, daß sie sich im wesentlichen parallel zu einer Mittenachse der Hauptleitung entlang der Fluidströmungsrichtung hierin erstreckt.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß die zweite Führungsoberfläche des Halteelements einen Beschleunigungsbereich aufweist, der sich mit einem vorgegebenen Winkel relativ zu einer Mittenachse der Hauptleitung entlang der Fluidströmungsrichtung hierin erstreckt, derart, daß das Durchsatzdetektionselement in dem in der ersten Führungsoberfläche des Halteelements gebildeten Beschleunigungsbereichs gebildet ist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß der in der zweiten Führungsoberfläche des Halteelements gebildete Beschleunigungsbereich eine flache Oberfläche oder eine konvexe Oberfläche aufweist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß die zweite Führungsoberfläche des Halteelements eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen parallel zu der Mittenachse der Hauptachse an der stromabwärtsseitigen Seite des Beschleunigungsbereichs angeordnet ist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß der an der zweiten Führungsoberfläche des Halteelements gebildete Beschleunigungsbereich eine Oberfläche ist, die näherungsweise 10° oder weniger hinsichtlich der Mittenachse der Hauptleitung geneigt ist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß der stromabwärtige Abschnitt des Halteelements eine Stromlinienform aufweist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß das Halteelement einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt aufweist, der symmetrisch relativ zu der Mittenachse der Hauptleitung ausgebildet ist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß das Halteelement ein stromaufwärtsseitiges distales Ende aufweist, das in spitzer Weise geformt ist.

Für eine weitere Form der Erfindung ist kennzeichnend, daß eine Meßleitung in der Hauptleitung im wesentlichen parallel zu der Fluidströmungsrichtung installiert ist und daß die Durchsatzdetektorvorrichtung in der Meßleitung angeordnet ist.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein wärmeempfindlicher Durchsatzssensor geschaffen, und zwar zum Messen des Durchsatzes eines über eine Hauptleitung geführten Fluids auf der Grundlage einer Wärmeübertragung zu dem Fluid, ausgehend von einem Heizelement eines Durchsatzdetektionselements, das in der Hauptleitung installiert ist, derart, daß die Durchsatzdetektionsvorrichtung enthält:
ein Halteelement mit einer Oberfläche zum Führen des Fluids entlang desselben,
ein Durchsatzdetektionselement, das an der Führungsoberfläche des Halteelements zum Detektieren des Durchsatzes des Fluids vorgesehen ist; und
einen Dämpfungsabschnitt, der an einer Stromabwärtsseite des Halteelements zum Dämpfen des Auftretens eines Wirbels vorgesehen ist.

Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung; es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht zum Darstellen eines wärmeempfindlichen Durchsatzsensors, betrachtet von der stromaufwärtigen Seite, in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des wärmeempfindlichen Strömungssensors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts des wärmeempfindlichen Durchsatzsensors nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des in Fig. 3 gezeigten Durchsatzdetektionsabschnitts;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht entlang der in Fig. 3 gezeigten Linie V-V;

Fig. 6 ein schematisches Diagramm zum Darstellen der Bedingung einer Übergangsströmung in einem üblichen Durchsatzdetektionsabschnitt;

Fig. 7 ein schematisches Diagramm zum Darstellen der Bedingung einer Übergangsströmung in dem Durchsatzdetektionsabschnitt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ein Diagramm zum Darstellen der Detektionsgenauigkeit bei Einsatz eines üblichen Durchsatzdetektionselements mit der Fähigkeit zum Detektieren der Richtung einer Strömung;

Fig. 9 ein Diagramm zum Darstellen der Detektionsgenauigkeit bei Einsatz eines anderen üblichen Durchsatzdetektionselements, das die Richtung der Strömung nicht detektieren kann;

Fig. 10 ein Diagramm zum Darstellen der Detektionsgenauigkeit bei Einsatz des Durchsatzdetektionsabschnitts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts gemäß einer vierten Ausführungsform in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 15 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 17 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 18 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit mit einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 19 eine Querschnittsansicht ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 20 eine Querschnittsansicht ähnlich der in Fig. 5 gezeigten zum Darstellen eines Durchsatzdetektionsabschnitts in Übereinstimmung mit einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 21 eine Ansicht zum Darstellen eines wärmeempfindlichen Durchsatzsensors, betrachtet von der stromaufwärtigen Seite, in Übereinstimmung mit einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 22 eine Querschnittsansicht des wärmeempfindlichen Durchsatzssensors nach der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 23 eine Querschnittsansicht entlang der in Fig. 22 gezeigten Linie XXIII-XXIII;

Fig. 24 eine Ansicht eines üblichen wärmeempfindlichen Durchsatzssensors betrachtet von der stromaufwärtigen Seite;

Fig. 25 eine Querschnittsansicht des in Fig. 24 gezeigten üblichen wärmeempfindlichen Durchsatzssensors;

Fig. 26 ein Leitungsführungsdiagramm für ein Leitungssystem eines Automotors;

Fig. 27 ein Blockschaltbild eines Heizwiderstands zum Detektieren der Richtung einer Strömung;

Fig. 28 eine perspektivische Ansicht eines Durchsatzdetektionsabschnitts zum Detektieren der Richtung einer Strömung;

Fig. 29 ein Schaltbild einer Steuerschaltung zum Detektieren der Richtung einer Strömung.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichung beschrieben.

Erste Ausführungsform

Die Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines wärmeempfindlichen Durchsatzssensors in Übereinstimmung mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Ansicht aus der stromaufwärts gelegenen Seite erfolgt; die Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Fig. 1; die Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen einer Durchsatzdetektionsvorrichtung in der Form eines Durchsatzdetektionsabschnitts; Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Fig. 3; und die Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der in Fig. 3 gezeigten Linie V-V.

Unter Bezug auf diese Zeichnung ist zu erkennen, daß ein Durchsatzdetektionsabschnitt 105 mit einem Halteelement 103 ausgestattet ist, das eine erste Führungsfläche 103a und eine zweite Führungsfläche 103b aufweist. Bei der zweiten Führungsfläche 103b ist ein Durchsatzdetektionselement 104 detektiert, auf dem ein Heizwiderstand und ein Temperaturkompensierwiderstand gebildet sind. Die erste Führungsoberfläche 103a und die zweite Führungsoberfläche dienen zum Führen einer Luftströmung, die in eine Hauptleitung 100 eingeführt wird, und zwar entlang der Oberfläche des Halteelements 103, ohne daß die Luftströmung im wesentlichen Umfang hiervon gelöst wird oder abreißt. Die erste Führungsoberfläche 103a und die zweite Führungsoberfläche 103b sind an einer stromabwärts gelegenen Endoberfläche 103c des Halteelementes 103 verbunden. Die erste und zweite Führungsoberfläche 103a und 103b und die stromabwärts gelegene Endoberfläche 103c sind insbesondere wie folgt definiert: wird Licht ausgehend von der stromaufwärts gelegenen Seite der Einlaßluft projiziert, so bildet die stromabwärts gelegene Endoberfläche 103c einen Schattenabschnitt ausschließlich der parallel zu der durch Projektionsrichtung verlaufenden Oberfläche, und die Abschnitte ausschließlich der stromabwärts gelegenen Endoberfläche 103c bilden die erste und zweite Führungsoberfläche 103a und 103b. Die Grenze zwischen der ersten Führungsoberfläche 103a und der zweiten Führungsoberfläche 103b ist der am weitesten aufwärts gelegen Strömungsabschnitt des Halteelements 103, bei dem sich - wie in Fig. 5 gezeigt - die Strömungspfeile treffen. Nach der ersten Ausführungsform erstreckt sich die zweite Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103 mehr entlang der stromaufwärts gelegenen Richtung als die erste Führungsoberfläche 103a. Der Durchsatzdetektionsabschnitt 105 ist in einer Halterung eingefügt, und das Durchsatzdetektionselement 4 des Durchsatzdetektionsabschnitts 105 ist elektrisch mit einem Steuerabschnitt 107 über einen Anschluß 106 verbunden, der teilweise in dem Hauptkörper des Durchsatzdetektionsabschnitts 105 vergraben ist. Die Steuerschaltung 107 weist denselben Aufbau wie die in Fig. 19 gezeigte Steuerschaltung 107 auf.

Der übliche Durchsatzdetektionsabschnitt 4 ist so vorgesehen, daß er von der Oberfläche des Halteelements 7 vorsteht, und das stromabwärts gelegene Ende des Halteelements 3 ist im wesentlichen so gebildet, daß es rechte Winkel mit beiden Seitenoberflächen hiervon bildet, wie in Fig. 6 gezeigt. Demnach bewirkt im Zeitpunkt der Verzögerung, wenn eine große pulsierende Strömung in der Hauptleitung läuft, die nicht von einer Rückströmung begleitet wird, ein in der Rückwäsche (backwash) des Halteelements 3 erzeugter Karmanwirbel, daß die Strömung entlang der entgegengesetzten Richtung die Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 4 erreicht. Die Strömung entlang der entgegengesetzten Richtung wird in einen größeren Wirbel durch die Strömung an der stromaufwärts gelegenen Seite verstärkt, was zum Auftreten einer lokalen Rückströmung an der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 4 führt.

Der Durchsatzssensor bestimmt den Durchsatz in der Hauptleitung auf der Grundlage des durch das Durchsatzdetektionselement 4 gemessenen Durchsatzses. Demnach ist dann, wenn das in Fig. 28 gezeigte übliche Durchsatzdetektionselement 4 mit der Fähigkeit beispielsweise zum Detektieren der Richtung einer Strömung eingesetzt wird, die Genauigkeit der Detektion des Durchsatzses in dem Luftdurchgang über die Hauptleitung unvermeidbarerweise verschlechtert, wie anhand der in Fig. 8 gezeigten Doppelpunktkettenlinie dargestellt. Insbesondere nimmt eine in der Fig. 8 anhand einer durchgezogenen Linie bezeichnete Durchsatzsignalform Q1 in einem Durchsatztestgerät in umgekehrter Richtung zu, d. h. entlang einer Richtung bei den Mulden, wie anhand der Zweipunkt-Kettenlinie Q2 bezeichnet. Demnach nimmt nach dem üblichen Beispiel der Mittelwert Q2a der Durchsatzssignalform Q2 um ΔQ2 im Vergleich zu dem Mittelwert Q1a der Durchsatzssignalform Q1 ab. Das Durchsatztestgerät ist ein Gerät mit dem mittels einem anderen Verfahren der Durchsatz der durch die Hauptleitung strömenden Luft detektiert wird; in ihm kann ein Hitzdraht- Luftströmungssensor oder ein Hitzdraht-Meßfühler eingesetzt werden.

Bei Einsatz des in Fig. 25 gezeigten üblichen Durchsatzdetektionselements 4, das die Richtung einer Strömung nicht detektieren kann, verschlechtert sich, wie in Fig. 9 gezeigt, ebenfalls die Genauigkeit der Detektion des Durchsatzses der über die Hauptleitung geführten Luft. Insbesondere detektiert das durch das Durchsatzdetektionselement 4 in nicht gewünschter Weise lediglich den Durchsatz der lokalen Rückwärtsströmung an der Oberfläche hiervon. Im Ergebnis nimmt die in Fig. 9 anhand der durchgezogenen Linie bezeichnete Durchsatzssignalform Q1 in dem Durchsatztestgerät entlang der positiven Richtung um den Durchsatz der Rückwärtsströmung bei Mulden zu, wie anhand der Kettenlinie Q3 gezeigt. Demnach nimmt nach dem üblichen Beispiel der Mittenwert Q3a der Durchsatzssignalform Q3 und ΔQ3 im Vergleich zum Mittelwert Q1a der Durchsatzssignalform Q1 zu.

Bei dem Durchsatzdetektionsabschnitt 105 der ersten Ausführungsform ist jedoch das Durchsatzdetektionselement 104 in dem Halteelement 103 vergraben oder eingebettet, und die zweite Führungsoberfläche 103b ist als glatte flache Oberfläche ohne Vorsprung gebildet. Ferner ist das stromabwärts gelegene Ende des Halteelements 103 so gebildet, daß es zu der ersten Führungsoberfläche 103a von der zweiten Führungsoberfläche 103b geneigt ist, wo das Durchsatzdetektionselement 104 angeordnet ist. Demnach fällt, wie in Fig. 7 dargestellt, im Zeitpunkt der Verzögerung, wenn eine nicht durch eine Rückwärtsströmung begleitete pulsierende Strömung über die Hauptleitung 100 läuft, der in der Rückwäsche der ersten Führungsoberfläche 103a und der zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103 erzeugte Karmanwirbel zusammen, und die verteilte Rückwäsche strömt in einen Druckabfallbereich, der bei der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 103c des Halteelements 103 gebildet ist. Hierdurch ist es möglich, das Auftreten des lokalen Wirbels an der Oberfläche des Durchsatzdetektionsabschnitts 105 zu dämpfen. Im Ergebnis wird die Durchsatzssignalform Q1 in dem Durchsatztestgerät kaum durch die Rückströmung oder dergleichen gestört, und zwar selbst nicht an ihren Mulden, die in Fig. 10 anhand der gestrichelten Linie Q4 dargestellt sind; demnach ist der Mittelwert Q4a der Durchsatzssignalform Q4 in dem Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung näherungsweise gleich dem Mittelwert Q1a der Durchsatzssignalform Q1. Dies ermöglicht die Gewährleistung einer hohen Detektionsgenauigkeit des Durchsatzes der über die Hauptleitung 100 geführten Luft.

Demnach ermöglicht der wärmeempfindliche Durchsatzssensor nach der ersten Ausführungsform den nachfolgend erläuterten hervorragenden Vorteil. Bei dem üblichen wärmeempfindlichen Durchsatzssensor, bei dem der Durchsatzdetektionsabschnitt 5 mit dem zuvor erwähnten plattenförmigen und an einer Seitenoberfläche des Halteelements 3 montierten Durchsatzdetektionselement 4 in der Hauptleitung vorgesehen ist, wie in Fig. 6 gezeigt, erreicht beim Messen einer großen pulsierenden Strömung ausgehend von der Vorwärtsrichtung, die nicht durch eine Rückwärtsströmung begleitet ist, die Strömung entlang der entgegengesetzten Richtung aufgrund eines Karmanwirbels, die in der Rückwäsche des Halteelements 3 erzeugt wird, die Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 4 insbesondere bei einer Verzögerung, und diese Strömung nimmt zu einer größeren Verwirbelung aufgrund der stromaufwärtigen Strömung zu, wodurch eine lokale Rückwärtsströmung an der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 4 gebildet wird. Dies bewirkt die Verschlechterung der Detektionsgenauigkeit des Durchsatzes der in die Hauptleitung fließenden Luft.

Im Fall des Durchsatzdetektionsabschnitts 105 in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform fällt bei Verzögerung während der Zeit, in dem eine derartige pulsierende Strömung läuft, der Karmanwirbel bei der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 103c zusammen, bei der eine Führungsoberfläche mit montiertem Durchsatzdetektionselement 104, insbesondere die zweite Führungsoberfläche 103b, und die andere Führungsoberfläche, insbesondere die erste Führungsoberfläche 103a, zusammenlaufen. Zudem ermöglicht die Luftströmung, die sich zu einem druckreduzierten Abschnitt der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 103c bewegt, das Dämpfen des Auftretens eines Wirbels auf der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 104. Ferner ist die zweite Führungsoberfläche 103b, an der das Durchsatzdetektionselement 104 montiert ist, so gebildet, daß sie sich in rückwärtiger Richtung über eine längere Distanz erstreckt, als die erste Führungsoberfläche 103b als Pendant, wodurch der statische Druck bei der zweiten Führungsoberfläche 103b höher ausgebildet ist, als der statische Druck bei der ersten Führungsoberfläche 103a. Dies bedeutet, daß eine Geschwindigkeitsgrenzschicht dünner wird, die sich entlang der stromabwärtigen Richtung ausgehend von dem zweiten Führungselement 103b, an dem das Durchsatzdetektionselement 104 installiert ist, entwickelt (d. h., die Geschwindigkeitsgrenzschicht ist eine dünne Fluidschicht, deren Geschwindigkeit sich rasch ausgehend von einer Strömungsgeschwindigkeit von Null bei der Oberfläche der zweiten Führungsoberfläche 103b zu der Geschwindigkeit einer einheitlichen Strömung verändert, d. h. derjenigen der Hauptströmung, und sie ist ausreichend gegenüber der Oberfläche beabstandet). Demnach nimmt die Strömungsgeschwindigkeit in der Nähe der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 104 zu, was zu einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit ausgehend von dem Durchsatzdetektionselement 104 zu einem Fluid führt. Im Ergebnis läßt sich ein Durchsatzdetektionselement 104 mit hoher Empfindlichkeit und stabiler Ausgangsgröße selbst dann erzielen, wenn der Durchsatz variiert.

Zweite Ausführungsform

Die Fig. 11 zeigt einen wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sie bildet dieselbe Querschnittsansicht wie die in Fig. 5 gezeigte. Die zweite Ausführungsform weist denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform mit Ausnahme eines Halteelements 103B auf.

Bei der zweiten Ausführungsform ist eine stromabwärtsseitige Endoberfläche 103d, die mit einer ersten Führungsoberfläche 103a und einer zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103B zusammenläuft, so gebildet, daß sie eine konkave Oberfläche aufweist, damit der bei der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 103d erzeugte druckreduzierte Bereich erhöht ist. Somit ist es möglich, den Zufluß der Rückwäsche weiter zu erhöhen, die durch den im Rahmen der ersten Ausführungsform beschriebenen zusammenfallenden Karmanwirbel erzeugt wird, was eine stabilere Strömung an der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 104 im Zeitpunkt der Verzögerung dann ermöglicht, wenn eine Übergangsluftströmung erzeugt wird, die nicht durch eine Rückwärtsströmung begleitet wird.

Dritte Ausführungsform

Die Fig. 12 zeigt einen wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sie stimmt mit der in Fig. 5 gezeigten Querschnittsansicht überein. Die dritte Ausführungsform weist mit Ausnahme eines Halteelements 103c denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform auf.

Gemäß der dritten Ausführungsform weist eine stromabwärtsseitige Endoberfläche 103e des Halteelements 103C eine konkave Oberfläche und einen runden Abschnitt 114 auf, die an der Stelle geformt sind, an der sie mit einer zweiten Führungsoberfläche 103b zusammenläuft. Demnach gewährleistet die dritte Ausführungsform dieselben Vorteile wie die zweite Ausführungsform, und sie ermöglicht ebenfalls eine verbesserte Formbarkeit beim Bilden des Halteelements 103C durch Spritzgießen mit Harz oder dergleichen, da es keine scharfe Kante aufweist.

Vierte Ausführungsform

Die Fig. 13 zeigt einen wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sie zeigt dieselbe Querschnittsansicht wie die in Fig. 5 gezeigte. Die vierte Ausführungsform weist mit Ausnahme des Halteelements 103D denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform auf.

Gemäß der vierten Ausführungsform ist die stromabwärtsseitige Endoberfläche 103f, die mit einer ersten Führungsoberfläche 103a und einer zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103D zusammenläuft, mit einer konvexen Oberfläche ausgebildet. Dies ermöglicht die Führung einer Luftströmung entlang der stromabwärtsseitigen Endoberfläche 103f selbst im Zeitpunkt einer Rückwärtsströmung, so daß sich die Luftströmung bei der zweiten Führungsoberfläche 103b durch Steuern der Ablöstrennung der Luftströmung an der zweiten Führungsoberfläche 103b, an der das Durchsatzdetektionselement 104 montiert ist, stabilisieren läßt, wodurch der Belüftungswiderstand gesteuert wird.

Zudem ermöglicht die vierte Ausführungsform eine verbesserte Formbarkeit bei Herstellung durch Spritzguß mit Harz oder dergleichen.

Fünfte Ausführungsform

Die Fig. 14 zeigt eine wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sie zeigt dieselbe Querschnittsansicht wie diejenige nach Fig. 5. Die fünfte Ausführungsform weist mit Ausnahme eines Halteelements 103E denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform auf.

Bei einem Halteelement 103E nach der fünften Ausführungsform weist der stromabwärts gelegene Abschnitt einer zweiten Führungsoberfläche 103b, an der ein Durchsatzdetektionselement 104 angebracht ist, eine nach unten gerichtete Schräge 115 auf, und eine stromabwärtsseitige Endoberfläche 103g ist ausgehend von der zweiten Führungsoberfläche 103b zu einer ersten Führungsoberfläche 103a kegelförmig ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, einen Ablöse- oder Trennwirbel, der in der Rückwäsche der ersten Führungsoberfläche 103a und der zweiten Führungsoberfläche 103b erzeugt wird, von dem Durchsatzdetektionselement 104 fernzuhalten, und es ist ebenfalls möglich, die Strömung entlang der Rückrichtung, die durch den Ablösewirbel im Zeitpunkt der Übergangsströmungsverzögerung - wie oben beschrieben - erzeugt wird, zu blockieren. Demnach läßt sich das Auftreten des Wirbels an der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 104 einschränken.

Sechste Ausführungsform

Die Fig. 15 zeigt einen wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sie zeigt dieselbe Querschnittsansicht wie diejenige nach Fig. 5. Die sechste Ausführungsform weist mit Ausnahme eines Halteelements 103F denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform auf.

Nach der sechsten Ausführungsform weist das Halteelement 103F eines Durchsatzdetektionsabschnitts 105 einen Rundabschnitt 116 auf, der an einer Stelle gebildet ist, an der eine zweite Führungsoberfläche 103b mit einer stromabwärtsseitigen Endoberfläche 103h zusammenläuft. Demnach ermöglicht die sechste Ausführungsform dieselben Vorteile wie bei der vierten Ausführungsform, und sie ermöglicht auch eine verbesserte Formbarkeit bei Bildung des Halteelements 103 durch Einsatz von Spritzgießen mit Harz oder dergleichen, da sie keine Kante aufweist.

Siebte Ausführungsform

Die Fig. 16 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht zum Darstellen eines wärmeempfindlichen Durchsatzssensors in Übereinstimmung mit einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß der siebten Ausführungsform ist ein Durchsatzdetektionselement 104, das an einer zweiten Führungsoberfläche 103b eines Halteelements 103G angeordnet ist, parallel zu einer Mittenachse O einer Hauptleitung 100 entlang der Luftströmungsrichtung hierin angeordnet, d. h. entlang der Mittenachsenlinie der Hauptleitung 100. Eine in die Hauptleitung 100 eingeführte Luftströmung verläuft entlang einer ersten Führungsoberfläche 103a und entlang der zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103G. Demnach ist es selbst dann, wenn suspendierter Staub oder dergleichen, der über ein (nicht gezeigtes) Luftfilterelement eines stromaufwärtsseitig in der Hauptleitung 100 angeordneten Luftfilters geführt wird, in die Hauptleitung 100 eintritt, möglich, das direkte Haften von Verunreinigungen wie Staub, an dem Durchsatzdetektionselement 104 zu dämpfen.

Demnach bewegt sich bei einem Durchsatzdetektionsabschnitt 105 nach der siebten Ausführungsform eine Ansaugluftströmung entlang der zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103G, an dem das Durchsatzdetektionselement 104 montiert ist, da das Durchsatzdetektionselement 104 im wesentlichen parallel zur Mittenachse O entlang der Strömungsrichtung der Luft in der Hauptleitung 100 angeordnet ist. Hierdurch wird vermieden, daß Verunreinigungen wie Staub an der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 104 haften, wodurch eine hohe Genauigkeit der Durchsatzdetektion und Zuverlässigkeit des Durchsatzdetektionselements 104 gewährleistet ist.

Achte Ausführungsform

Die Fig. 17 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines wärmeempfindlichen Durchsatzsensors in Übereinstimmung mit einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Gemäß der achten Ausführungsform ist ein Halteelement 103A so ausgebildet, daß es einen flachen, näherungsweise rautenförmigen Abschnitt mit einer ausgehend von dem Mittenpunkt zu den entgegengesetzten Enden hiervon abnehmenden Höhe aufweist. Zudem ist eine zweite Führungsoberfläche 103B des Halteelements 103H, in der ein Durchsatzdetektionselement 104 vergraben oder eingebettet ist, näherungsweise 6° relativ zu der Mittenachse einer Hauptleitung 100 entlang der Luftströmungsrichtung hierin geneigt, d. h., der Mittenachsenlinie der Hauptleitung 100. Diese Konfiguration bewirkt ein allmähliches Verengen der Ansaugpassage, die zwischen der zweiten Führungsoberfläche 103b und der Innenoberfläche der Hauptleitung 100 gebildet ist, so daß ein Beschleunigungsbereich 117 (der in Fig. 17 strichliert gezeigte Bereich) gebildet wird, in dem in die Hauptleitung 100 eingeführte Ansaugluft beschleunigt wird. Auf der stromabwärtigen Seite des Beschleunigungsbereichs 117 ist eine Oberfläche gebildet, die im wesentlichen parallel zu der Mittenachse O der Hauptleitung 100 verläuft, entlang der Strömungsrichtung der hier vorliegenden Luft, d. h. der Mittenachsenlinie der Hauptleitung 100. Das Durchsatzdetektionselement 104 ist in dem Beschleunigungsbereich 117 installiert, wo es den Durchsatz der durch die Hauptleitung 100 strömenden Luft detektiert. Demnach nimmt im Fall einer Strömung entlang der Vorwärtsrichtung die in die Hauptleitung 100 eingeführte Strömungsluft allmählich ihre Geschwindigkeit in dem Beschleunigungsbereich 117 auf. Demnach läßt sich das Ablösen der Strömung um das Durchsatzdetektionselement 104 beschränkten, und es läßt sich derselbe Vorteil wie bei der ersten Ausführungsform ebenfalls im Fall der vorangehenden Übergangsströmung erzielen, wodurch das Auftreten eines Wirbels am Umfang des Durchsatzdetektionselements 104 eingeschränkt ist. Im Fall einer Strömung entlang der Rückwärtsrichtung wandelt sich der Beschleunigungsbereich 117 in einen Verzögerungsbereich; der geringe Neigungswinkel des Beschleunigungsbereichs 117 ermöglicht das Steuern des Ablösens der Strömung entlang der entgegengesetzten Richtung, so daß der Leistungsumfang zum Detektieren der Strömung in entgegengesetzter Richtung nicht verschlechtert ist.

Mit zunehmendem Neigungswinkel des Beschleunigungsbereichs 117 wird die Wirkung zum Einschränken des Ablösens einer Strömung am Umfang des Durchsatzdetektionselements 104 im Fall der Strömung entlang der Vorwärtsrichtung verbessert, wohingehend andererseits die Möglichkeit des Ablösens der Strömung entlang der Rückwärtsrichtung am Umfang des Durchsatzdetektionselements 104 zunimmt. Demnach ist es vorzuziehen, den Neigungswinkel des Beschleunigungsbereichs 117 zu 10° oder weniger zu setzen, wie im Fall der Spreizwinkel zum Erzeugen von Strömungen ohne Ablösen in einem Diffuser oder einer Expansionsleitung.

Demnach ist gemäß der achten Ausführungsform das Durchsatzdetektionselement 104 in dem Beschleunigungsbereich 117 der zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103H in den Durchsatzdetektionsabschnitt 105 installiert. Dies verringert das Ablösen der Strömung am Umfang des Durchsatzdetektionselements 104 und verbessert ebenfalls den Wärmeübergang von dem Durchsatzdetektionselement 104 zu einem Fluid, was das Erzielen einer höheren Empfindlichkeit und einer stabilen Ausgangsgröße des Durchsatzdetektionselements 104 selbst bei Variieren des Durchsatzes ermöglicht.

Ferner wird die Oberfläche parallel zu der Mittenachse O der Hauptleitung 100 entlang der hierin vorliegenden Luftströmungsrichtung bei einer stromabwärtigen Seite des Beschleunigungsbereichs 117 der zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103H in dem Durchsatzdetektionsabschnitt 105 gebildet; hierdurch läßt sich das Ablösen der Luftströmung, nachdem sie über den Beschleunigungsbereich 117 geführt ist, einschränken, was eine Stabilisierung einer Strömung an der Oberfläche des Durchsatzdetektionselements 104 ermöglicht.

Neunte Ausführungsform

Die Fig. 18 zeigt eine wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sie zeigt dieselbe Querschnittsansicht wie die nach Fig. 5. Die neunte Ausführungsform weist mit Ausnahme eines Halteelements 103I denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform auf.

Gemäß der neunten Ausführungsform wird ein Distalendabschnitt 118 auf der stromaufwärtigen Seite des Halteelements 103I mit einer Stromlinienform gebildet. Dies reduziert den Widerstandsbeiwert bei dem Halteelement 103I, und der Belüftungswiderstand in der Hauptleitung 100 wird gesteuert, was zu einem reduzierten Druckverlust führt. Zusätzlich wird die Geschwindigkeitsgrenzschicht dünner, die sich ausgehend von den vorderen Rändern einer ersten Führungsoberfläche 103a und einer zweiten Führungsoberfläche 103b entwickelt; demnach ist die Wärmeübertragung von einem in der zweiten Führungsoberfläche 103b eingebetteten Durchsatzdetektionselement 104 zu einem Fluid verbessert, was das Erzielen einer höheren Empfindlichkeit und einer stabilen Ausgangsgröße des Durchsatzdetektionselements 104 selbst bei sich veränderndem Durchsatz ermöglicht.

Zehnte Ausführungsform

Die Fig. 19 zeigt einen wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; er zeigt dieselbe Querschnittsansicht wie die nach Fig. 5. Die zehnte Ausführungsform weist mit Ausnahme eines Halteelements 103J denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform auf.

Gemäß der zehnten Ausführungsform ist ein Distalendabschnitt 119 des Halteelements 103 J so gebildet, daß er symmetrisch im Hinblick auf eine Mittenachse O einer Hauptleitung gebildet ist, die sich entlang der hierin vorliegenden Luftströmungsrichtung erstreckt. Das symmetrisch geformte distale Ende ermöglicht die einheitliche Ausbildung des Widerstandsbeiwerts und Profilwiderstands in der Nähe der vorderen Ränder einer ersten Führungsoberfläche 103a und einer zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103J. Dies ermöglicht die Reduzierung der Richtbarkeit einer Strömung, bei der eine geringe Differenz der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung der Ansaugluft bei der Anlaufluft eine Tendenz erzeugt, eher entlang der ersten Führungsoberfläche 103a oder der zweiten Führungsoberfläche 103b als entlang der anderen zu strömen, wodurch die Ansaugluft stabil am Umfang eines Durchsatzdetektionselements 104 geführt werden kann, und sich eine hohe Genauigkeit der Durchsatzdetektion erzielen läßt.

Elfte Ausführungsform

Fig. 20 zeigt einen wärmeempfindlichen Durchsatzssensor in Übereinstimmung mit einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; sie zeigt dieselbe Querschnittsansicht wie die nach Fig. 5. Die elfte Ausführungsform weist mit Ausnahme eines Halteelements 103K denselben Aufbau wie die erste Ausführungsform auf.

Bei der elften Ausführungsform ist ein Distalendabschnitt 120 an der stromaufwärtigen Seite des Halteelements 103K in spitzer Konfiguration geformt. Das spitze Distalende ermöglicht das Einschränken des Akkumulierens von Staub an dem Distalendabschnitt 120 des Halteelements 103K, selbst wenn suspendierter Staub, der über ein Luftfilterelement in einem Luftfilter geführt ist, in die Hauptleitung 100 eintritt. Da das Akkumulieren von Staub auf dem Distalendabschnitt 120 des Halteelements 103K gesteuert wird, läßt sich eine zeitliche Änderung einer Strömung am Umfang des Durchsatzdetektionselements 104 wirksam einschränken.

Zwölfte Ausführungsform

Die Fig. 21 zeigt ein schematisches Diagramm eines wärmeempfindlichen Durchsatzssensors in Übereinstimmung mit einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, derart, daß die Ansicht von der stromaufwärtigen Seite erfolgt; die Fig. 22 zeigt eine Querschnittsansicht nach Fig. 21; und die Fig. 23 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der in Fig. 22 gezeigten Linie XXIII-XXIII. Gemäß der zwölften Ausführungsform wird eine ringförmige Meßleitung 108 an einer Halterung 102 einer Hauptleitung 100 gehalten, und ein Teil eines Halteelements 103, der mit einem Durchsatzdetektionselement 104 ausgerüstet ist, ist in der Meßleitung 108 angeordnet, derart, daß das Halteelement 103 denselben Aufbau wie dasjenige gemäß der ersten Ausführungsform aufweist. Ein in die Hauptleitung 100 angesaugter Luftstrom wird zum Vereinheitlichen der Strömungsrichtung hiervon gleichgerichtet, wenn er durch die Meßleitung 108 tritt, so daß sich eine Strömung um das Durchsatzdetektionselement 104 stabilisieren läßt.

Bei der oben beschriebenen ersten bis zwölften Ausführungsform bilden die stromabwärtsseitigen Endoberflächen (103c bis 103h), die durch Erstrecken der zweiten Führungsoberfläche 103b des Halteelements 103 gebildet sind, an der das Durchsatzdetektionselement 104 angebracht ist, und zwar länger zu der stromabwärtigen Seite als zu dem ersten Führungselement 103a die Dämpfungsabschnitte zum Steuern des Auftretens eines Wirbels in Übereinstimmung mit der Erfindung. Die Dämpfungsabschnitte sind jedoch nicht auf die im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen beschriebenen begrenzt; sie können andere Aufbauten oder Formen aufweisen, solange sie eine Funktion zum Dämpfen oder Vermeiden des Auftretens der Wirbel an dem stromabseitigen Ende des Halteelements 103 aufweisen.

Die oben beschriebene vorliegende Erfindung weist die folgenden hervorragenden Vorteile auf.

Selbst wenn der wärmeempfindliche Durchsatzssensor in einem Verbrennungsmotor oder dergleichen mit großer Pulsierung der Ansaugluft installiert ist, läßt sich das Auftreten eines Wirbels an der Oberfläche eines Durchsatzdetektorelementes einschränken; demnach lassen sich Meßfehler bei dem Ansaugdurchsatz reduzieren.

Die sich ausgehend von einer zweiten Führungsoberfläche, an der das Durchsatzdetektionselement montiert ist, entwickelnde Geschwindigkeitsgrenzschicht kann dünner ausgebildet sein, so daß sich der Wärmeübergang von dem Durchsatzdetektionselement zu einem Fluid verbessern läßt, wodurch eine höhere Empfindlichkeit und eine stabile Ausgangsgröße des Durchsatzdetektionselements selbst bei sich veränderndem Durchsatz gewährleistet ist.

Eine stromabwärtsseitige Endoberfläche des Halteelements des Durchsatzdetektionsabschnitts wird in konvexer Form gebildet oder die Verbindung der stromabwärtsseitigen Endoberfläche und der zweiten Führungsoberfläche ist abgerundet, wodurch es möglich ist, die Strömung eines Fluids entlang der zweiten Führungsoberfläche selbst bei Auftreten einer Rückwärtsströmung zu führen. Dies gewährleistet ein genaues Detektieren des Durchsatzes.

Das Durchsatzdetektionselement wird im wesentlichen parallel zu der Mittenachse der Hauptleitung in Erstreckung entlang der hierin vorliegenden Fluidströmungsrichtung installiert, wodurch das Akkumulieren von Verunreinigungen wie Staub an dem Durchsatzdetektionselement eingeschränkt ist. Dies ermöglicht eine hohe Genauigkeit der Durchsatzdetektion.

Das Installieren des Durchsatzdetektionselements in dem Beschleunigungsbereich der zweiten Führungsoberfläche des Halteelements ermöglicht das Einschränken des Ablösens oder Abtrennens der Ansaugluft, wodurch eine hochgenaue Detektion der zugeordneten Strömungsrate gewährleistet ist.

Die stromaufwärtige Seite des Halteelements für den Durchsatzdetektionsabschnitt ist stromlinienförmig zum Erzielen eines reduzierten Druckverlust bei der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des wärmeempfindlichen Durchsatzssensors geformt.

Die stromaufwärtige Seite des Halteelements in dem Durchsatzdetektionsabschnitt ist so symmetrisch geformt, daß sich die Richtfähigkeit für eine Strömung in Übereinstimmung mit der Zuflußbedingung der Ansaugluft (d. h., die Tendenz, gemäß der zugeführte Luft geneigt ist, leichter entlang einer der Führungsoberflächen des Halteelements als entlang der anderen zu strömen) reduzieren läßt, wodurch eine hochgenaue Detektion des Durchsatzes gewährleistet ist.

Das stromaufwärtsseitige distale Ende des Halteelements für das Durchsatzdetektionselement ist spitz ausgebildet, zum Dämpfen des Akkumulierens von Staub auf dem distalen Ende des Halteelements, wodurch es möglich ist, die Verschlechterung der Genauigkeit der Durchsatzdetektion über die Zeit zu dämpfen.

Die Meßleitung ist im wesentlichen parallel zur Luftströmungsrichtung in der Hauptleitung installiert, und der Durchsatzdetektionsabschnitt ist in der Meßleitung vorgesehen. Derartige Anordnungen dienen zum Gleichrichten der Strömungsrichtung in der Meßleitung, was zu einer hochgenauen Durchsatzdetektion führt.

Claims

1. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor zum Messen der Strömungsrate des über eine Hauptleitung (100) geführten Fluids auf der Grundlage einer Wärmeübertragung zu dem Fluid ausgehend von einem Heizelement eines Durchsatzdetektionselements (105), das in der Hauptleitung (100) installiert ist, derart, daß die Durchsatzdetektorvorrichtung (105) enthält:
ein Halteelement (103) mit einer ersten und zweiten Führungsoberfläche (103a, 103b), die an entgegengesetzten Seiten hiervon zum Führen des Fluids entlang desselben gebildet sind; und
ein Durchsatzdetektionselement (104), das an der zweiten Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) vorgesehen ist; derart, daß
die zweite Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103), an dem das Durchsatzdetektionselement (104) vorgesehen ist, dadurch gebildet ist, daß diese sich länger als die erste Führungsoberfläche (103a) entlang einer Stromabwärtsrichtung erstreckt.

2. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (103) eine stromabwärtsseitige Endoberfläche (103c) aufweist, bei dem die erste und zweite Führungsoberfläche (103a, 103b) zusammenlaufen, derart, daß die stromabwärtsseitige Endoberfläche (103c) mit konkaver Oberfläche gebildet ist.

3. Wärmeempfindlichen Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (103) eine stromabwärtsseitige Endoberfläche (103c) aufweist, bei der die erste und zweite Führungsoberfläche (103a, 103b) zusammenlaufen, derart, daß die stromabwärtsseitige Endoberfläche (103c) mit einer konvexen Oberfläche gebildet ist.

4. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Führungsoberfläche (103b) des Halteelement (103) einen mit einer konkaven Neigung versehenen, stromabwärtsseitigen Endabschnitt aufweist.

5. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte rund sind, bei denen die erste und zweite Führungsoberflächen (103a, 103b) und die stromabwärtsseitigen Endoberfläche (103c) zusammenlaufen.

6. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchsatzdetektionselement (104) die Form einer Platte aufweist, die auf der zweiten Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) so installiert ist, daß sie sich im wesentlichen parallel zu einer Mittenachse der Hauptleitung (100) entlang der Fluidströmungsrichtung hierin erstreckt.

7. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) einen Beschleunigungsbereich (117) aufweist, der sich mit einem vorgegebenen Winkel relativ zu einer Mittenachse der Hauptleitung (100) entlang der Fluidströmungsrichtung hierin erstreckt, derart, daß das Durchsatzdetektionselement (104) in dem in der ersten Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) gebildeten Beschleunigungsbereichs (117) gebildet ist.

8. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der in der zweiten Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) gebildete Beschleunigungsbereich (117) eine flache Oberfläche oder eine konvexe Oberfläche aufweist.

9. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) eine Oberfläche aufweist, die im wesentlichen parallel zu der Mittenachse der Hauptachse an der stromabwärtsseitigen Seite des Beschleunigungsbereichs (117) angeordnet ist.

10. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der an der zweiten Führungsoberfläche (103b) des Halteelements (103) gebildete Beschleunigungsbereich (117) eine Oberfläche ist, die näherungsweise 10° oder weniger hinsichtlich der Mittenachse der Hauptleitung (100) geneigt ist.

11. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärtige Abschnitt des Halteelements (103) eine Stromlinienform aufweist.

12. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (103) einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt aufweist, der symmetrisch relativ zu der Mittenachse der Hauptleitung (100) ausgebildet ist.

13. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (100) ein stromaufwärtsseitiges distales Ende aufweist, das in spitzer Weise geformt ist.

14. Wärmeempfindlichen Durchsatzssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßleitung (108) in der Hauptleitung (100) im wesentlichen parallel zu der Fluidströmungsrichtung installiert ist und daß die Durchsatzdetektorvorrichtung (105) in der Meßleitung angeordnet ist.

15. Wärmeempfindlicher Durchsatzssensor zum Messen des Durchsatzses eines über eine Hauptleitung (100) geführten Fluids auf der Grundlage einer Wärmeübertragung zu dem Fluid, ausgehend von einem Heizelement eines Durchsatzdetektionselements (105), das in der Hauptleitung (100) installiert ist, derart, daß die Durchsatzdetektionsvorrichtung enthält:
ein Halteelement (103) mit einer Oberfläche (103a oder 103b) zum Führen des Fluids entlang desselben,
ein Durchsatzdetektionselement (104), das an der Führungsoberfläche (103a oder 103b) des Halteelements (103) zum Detektieren des Durchsatzes des Fluids vorgesehen ist; und
einen Dämpfungsabschnitt (103c-103h) an einer Stromabwärtsseite des Halteelements (103) zum Dämpfen des Auftretens eines Wirbels vorgesehen ist.