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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Flußratenmeßgerät zur Ausgabe eines Signals
in Reaktion auf eine Flußrate,
und insbesondere ein Luftflußratenmeßgerät, welches
beispielsweise zur Messung der Ansaugluftmenge bei einer Brennkraftmaschine geeignet
ist.
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24 und
25 sind
eine Vorderansicht bzw. Längsschnittansicht
eines herkömmlichen,
wärmeempfindlichen
Flußratensensors,
der in der
japanischen Veröffentlichung
eines ungeprüften
Patents Nr. 8-313318 beschrieben wird.
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In
den 24 und 25 weist
ein Flußratensensor 1 einen
Hauptkanal 5 auf, durch welchen ein zu messendes Fluid
fließt,
einen Meßkanal 6,
der im wesentlichen koaxial zum Hauptkanal 5 angeordnet
ist, ein Flußratenmeßelement 12A,
das in dem Meßkanal 6 angeordnet
ist, einen Temperaturkompensationswiderstand 13, der in
der Nähe
des Einlasses des Meßkanals 6 in
dem Hauptkanal 5 angeordnet ist, und ein Luftflußregelgitter 7,
das in der Nähe des
Einlasses in dem Hauptkanal 5 vorgesehen ist. Eine Schaltungsplatine 8,
die elektrisch mit dem Flußratenmeßelement 12A und
dem Temperaturkompensationswiderstand 13 verbunden ist,
ist in einem Schaltungsgehäuse 9 aufgenommen.
Weiterhin ist ein Verbinder 10 zum Liefern von Energie
an den Flußratensensor 1 und
zum Herausführen
eines Flußratenmeßsignals
nach außen
auf dem Schaltungsgehäuse 9 angeordnet.
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Das
Flußratenmeßelement 12A weist
ein Keramiksubstrat und einen Flußratenmeßwiderstand 11 auf,
der durch einen kammförmigen
Platinfilm gebildet wird, der auf dem Keramiksubstrat vorgesehen ist.
Auf ähnliche
Weise besteht der Temperaturkompensationswiderstand 13 aus
einem kammförmigen Platinfilm,
der auf dem Keramiksubstrat angeordnet ist.
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Bei
dem wie voranstehend geschildert aufgebauten, herkömmlichen
Flußratensensor 1 wird ein
Heizstrom, der zum Flußratenmeßwiderstand 11 des
Flußratenmeßelements 12A fließt, durch
eine in der Schaltungsplatine 8 vorgesehene Schaltung gesteuert,
so daß die
mittlere Temperatur des Flußratenmeßsensors 11 höher ist
als die Temperatur des zu messenden Fluids, die von dem Temperaturkompensationswiderstand 13 gemessen
wird, und zwar höher
um eine vorbestimmte Temperatur. Dann kann die Flußrate des
zu messende Fluids dadurch gemessen werden, daß der Heizstrom gemessen wird, der
dem Flußratenmeßwiderstand 11 zugeführt wird, und
der Heizstrom dadurch in ein Flußratensignal umgewandelt wird,
daß der
Abkühleffekt
des Flußratenmeßwiderstands 11 eingesetzt
wird, der durch das zu messende Fluid gekühlt wird, und die Eigenschaft
ausgenutzt wird, daß der
Widerstandswert des Flußratenmeßwiderstands 11 sich
entsprechend der Temperatur ändert.
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26 zeigt
die Leitungsanordnung eines Ansaugluftsystems, in welchem der Flußratensensor 1 üblicherweise
als Ansaugluftflußratensensor
einer Brennkraftmaschine für
Kraftfahrzeuge verwendet wird. In zahlreichen Fällen ist der Flußratensensor 1 stromabwärts eines
Luftfilterelements 2 angeordnet, das in einem Luftfiltergehäuse 3 aufgenommen
ist. Das Luftfilterelement 2 ist als Filter aus einem nicht-verwebten Stoff ausgebildet,
aus Filterpapier oder dergleichen, und ist zu dem Zweck vorgesehen, Staub
in der Luft abzufangen, die von der Brennkraftmaschine angesaugt
wird, und das Eindringen von Staub ins Innere der Brennkraftmaschine
zu verhindern. Beim Fahren eines Fahrzeugs sammelt sich Staub auf
dem Luftfilterelement 2 ab, so daß dieses hierdurch verstopft
wird. Die Druckdifferenz in Bezug auf die Ansaugluft, die durch
das Luftfilterelement 2 hindurchgelangt ist, ist daher
bemerkenswert, verglichen mit der Druckdifferenz vor dem Verstopfen
des Luftfilterelements, und daher ändert sich die Verteilung der
Flußgeschwindigkeit
der Ansaugluft stromaufwärts
des Flußratensensors 1 wesentlich.
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Da
das Flußratenmeßelement 12A des
Flußratensensors 1 Flußinformation
dadurch erhält,
daß die
Flußgeschwindigkeit
von Luft in einem sehr kleinen Abschnitt des Hauptkanals 5 erfaßt wird,
tritt dann, wenn sich die Verteilung der Flußgeschwindigkeit der Luft stromaufwärts des
Flußratensensors 1 ändert, ein
Fehler in einem Flußratenmeßsignal
auf, selbst wenn sich die Flußgeschwindigkeit
nicht ändert.
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Mit
stärkerer
Verkleinerung des Motorraums in jüngster Zeit wird das Bedürfnis immer
stärker,
die Abmessungen des Flußratensensors
zu verringern. Um diese Anforderung zu erfüllen wird ein Flußratensensor
mit einem sogenannten Einsteckaufbau vorgeschlagen, der keinen Luftflußrohrabschnitt
(Hauptkanal
5) aufweist, wie dies beispielsweise in der
japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr.
8-219838 beschrieben wird. Da der Flußratensensor des Einstecktyps
jedoch nicht mit dem Luftflußrohrabschnitt
versehen ist, ist es schwierig für den
Flußratensensor,
den Luftfluß unter
Verwendung des Luftflußreglers
(Luftflußreglergitter
7)
zu regulieren, wie dies voranstehend geschildert wurde. Wenn daher
der Flußratensensor
mit dem Einsteckaufbau als Ansaugluftflußratensensor einer Brennkraftmaschine
für Kraftfahrzeuge
eingesetzt wird, kann leicht ein Fehler in einem Flußratensignal
dann auftreten, wenn das Luftfilterelement
2 verstopft
ist.
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Weiterhin
könnte
man einen Luftflußregler auf
einem Luftfiltergehäuse
oder einem Ansaugluftrohr anbringen, um die Meßgenauigkeit des Flußratensensors
des Einstecktyps zu verbessern. In diesem Fall muß der Unterteilungsabstand
der Luftflußreglerelemente
des Luftflußreglers
klein ausgebildet werden, um einen ausreichenden Luftflußregeleffekt zu
erzielen. Wird der Teilungsabstand der Luftflußreglerelemente gering ausgebildet,
führt dies
zu einem erhöhten
Druckverlust. Daher tritt die Schwierigkeit auf, daß die Luftmenge,
die von der Brennkraftmaschine angesaugt werden kann, verringert
wird, und die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine absinkt. Wenn
der Teilungsabstand der Luftflußreglerelemente
zu gering ist, tritt die Schwierigkeit auf, daß diese Elemente mit kleinen
Staubteilchen verstopft werden, die durch ein Luftfilterelemente
hindurchgegangen sind. Wenn im Gegensatz hierzu der Teilungsabstand
der Luftflußregelelemente
zu grob gewählt
wird, wird nicht nur der Luftflußregeleffekt verringert, sondern
nimmt auch die Dicke einer Grenzschicht zu, und wird die Reibungsbelastung
in einer Flußratemeßeinheit
ungleichförmig,
infolge von Wirbeln, die stromaufwärts und stromabwärts des Luftflußreglers
erzeugt werden. Daher tritt die Schwierigkeit auf, daß der Fluß nicht
korrekt gemessen werden kann, da das Flußratenmeßsignal gestört wird.
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Weiterhin
besteht die Schwierigkeit, daß die Herstellungskosten
erhöht
werden, da ein Luftregelbauteil zusätzlich zum Flußratensensor
vorgesehen ist.
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Ein
heutiger wärmeempfindlicher
Flußratensensor
verwendet ein Flußratenmeßelement,
welches miniaturisiert ist, um eine schnelle Reaktion zu ermöglichen.
Wenn in diesem Fall ein Luftflußregler stromaufwärts eines
Flußratenmeßelements
angeordnet ist, tritt die Schwierigkeit auf, daß das Flußratenmeßelement durch Fluidstörungen beeinträchtigt wird,
die von dem Luftflußregler
hervorgerufen werden, und die Flußratenmeßgenauigkeit durch das weitere
Ansteigen einer Rauschkomponente beeinträchtigt wird, die in einem Flußratenmeßsignal
enthalten ist.
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Darüber hinaus
wird der Flußratensensor
mit dem Einsteckaufbau in ein Loch eingeführt, das sich zu einem Hauptkanal
hin öffnet,
wie dies beispielsweise in den
1 und
2 der
japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents
Nr. 8-219838 gezeigt ist, und befindet sich dessen Meßkanal annähernd im
Zentrum des Querschnitts des Hauptkanals. Betrachtet man den Flußratensensor
von der stromaufwärtigen
Seite aus, ist ein Halterungsteil zwischen dem Meßkanal und
dem Hauptkanal vorgesehen, um den Meßkanal zu haltern. Auch in
diesem Fall werden Unterschiede des Fluidwiderstands in Richtung
nach oben bzw. nach unten in Bezug auf den Meßkanal hervorgerufen (der Richtung,
in der das Halterungsteil von der Innenwandoberfläche des Hauptkanals
ausgeht), in Bezug auf den Meßkanal. Weiterhin
wird ein Flußratensensor,
der ein plattenförmiges
Luftflußregelteil
verwendet, das unterhalb eines Meßkanals angeordnet ist, in
der
japanischen Veröffentlichung
eines ungeprüften
Patents Nr. 10-332453 beschrieben. Unterschiedliche Flußwiderstände werden
oben und unten in Bezug auf den Meßkanal auch in diesem Fall
hervorgerufen. Bei dem wie voranstehend geschildert angeordneten Flußratensensor
wird dann, wenn die Verteilung der Flußgeschwindigkeit sich stromaufwärts des
Flußratensensors ändert, die
Flußgeschwindigkeit
in Aufwärts/Abwärtsrichtung
des Flußratensensors
ungleichmäßig, und
tritt ein Fehler in einem Flußratenmeßsignal
auf.
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Ein
Flußratensensor,
der vereinigt mit einem Fluidtemperaturmeßelement ausgebildet ist, welches einen
Thermistor oder dergleichen verwendet, ist beispielsweise in der
japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents
Nr. 8-297040 beschrieben. Betrachtet man den Flußratensensor
von der stromaufwärtigen
Seite, so ist der Thermistor so angebracht, daß er gegenüber einem Halterungsteil zum
Haltern eines Meßkanals
zur rechten oder linken Seite versetzt angeordnet ist. Da ein Unterschied
des Fluidwiderstands in der Richtung von rechts nach links in Bezug
auf das Halterungsteil hervorgerufen wird, kann leicht dann, wenn
sich die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
stromaufwärts
des Flußratensensors ändert, ein
Fehler bei einem gemessenen Fluß auftreten.
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Der
Flußratensensor,
der den Thermistor als Fluidtemperaturmeßelement verwendet, ist mit
einer Schutzvorrichtung versehen, um eine Beschädigung des Thermistors zu verhindern,
wenn der Flußratensensor
in einen Luftflußrohrabschnitt
eingeführt
wird, wie dies in der
japanischen
Veröffentlichung
eines ungeprüften
Patents Nr. 8-297040 beschrieben ist. Allerdings besteht
die Möglichkeit,
daß der
Thermistor beschädigt
wird, wenn er in ein Loch eingeführt wird,
das in einem Meßkanal
vorgesehen ist, beim Zusammenbau des Flußratensensors, und dies wurde
bislang nicht berücksichtigt.
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Wenn
ein filmförmiges
Flußratenmeßelement
verwendet wird, wie dies in der
japanischen Veröffentlichung
eines ungeprüften
Patents Nr. 10-142020 gezeigt ist, wird das Flußratenmeßelement
so zusammengebaut, daß es
im wesentlichen parallel zur Axialrichtung eines Flußratensensors verläuft (der
Axialrichtung eines Meßkanals),
und so, daß seine
Oberfläche
im wesentlichen mit einem plattenförmigen Teil fluchtet, das sich
in einen Meßkanal
hinein erstreckt, und dessen eines Ende in ein Halterungsteil eingebettet
und dort befestigt ist. Weiterhin wird das Flußratenmeßelement durch ein Verfahren
wie beispielsweise Drahtbondieren oder dergleichen elektrisch mit
einem Steuerschaltungsabschnitt verbunden. Darüber hinaus ist das Flußratenmeßelement
im wesentlichen im Zentrum des Querschnitts des Meßkanals
angeordnet, in welchem die Verteilung der Flußgeschwindigkeit gleichförmig ausgebildet
ist. Wenn eine schnelle Reaktion von dem Flußratensensor gefordert wird,
ist es zu diesem Zweck wirksam, das Flußratenmeßelement zu miniaturisieren.
Wenn jedoch das Flußratenmeßelement miniaturisiert
wird, muß ein
Schutzteil zum Schützen der
elektrischen Verbindungsstelle, an welcher das Flußratenmeßelement
elektrisch mit dem Steuerschaltungsabschnitt verbunden ist, dem
Meßkanal ausgesetzt
werden, damit das Flußratenmeßelement im
Zentrum des Meßkanals
angeordnet werden kann. Wenn man in diesem Fall den Meßkanal von der
stromaufwärtigen
Seite aus betrachtet, wird ein Unterschied des Flußwiderstands,
der in Richtung nach oben und unten nicht gleich ist, durch das Schutzteil
hervorgerufen. Wenn sich daher die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
stromaufwärts
des Flußratensensors ändert, tritt
ein Fehler in Bezug auf den gemessenen Fluß auf.
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In
der
US 4,709,581 ist
ein Luftmengenmesser mit einem Luftflußraten-Meßrohr offenbart, das längs in einem
Hauptkanal angeordnet ist, im Wesentlichen in einem Hauptabschnitt
der Bohrung einer Saugleitung, und wobei ein Bypass-Kanal ausgebildet
ist. Eine Hitzdrahtsonde und eine Temperatursonde sind in dem Bypass-Kanal
angebracht. Das Meßrohr
ist an einer Seite davon über
einen Halter an einem Steuerabschnitt befestigt, der an der Wand
der Saugleitung befestigt ist. An einer gegenüberliegenden Seite weist das Meßrohr eine
Strebe auf, die über
ein Gewinde mit der Wand der Saugleitung verbunden ist.
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Die
DE 197 48 853 A1 beschreibt
einen wärmeempfindlichen
Luftmassensensor. Der Luftmassensensor weist ein Meßrohr, einen
Pfeiler zum Halten des Meßrohrs
und eine Regelschaltung auf, die mit dem Pfeiler verbunden ist.
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In
der
US 3,891,391 ist
ein Fluidfluß-Meßsystem
offenbart, das eine verbesserte Temperaturausgleichsvorrichtung
verwendet. In der Vorrichtung ist ein Thermistor-Element der Fluidtemperatur
ausgesetzt, wobei es jedoch vom Fluß dieses Fluids durch eine
höhlenartige
Struktur abgeschirmt wird.
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Die
DE 196 01 871 A1 offenbart
eine Luftstromratenmeßvorrichtung,
die einen Heizwiderstand und einen Temperaturfühlwiderstand zum Erfassen des
Durchsatzes der in einen Verbrennungsmotor zu saugenden Ansaugluft
aufweist, sowie ein Schaltungsmodul zum Ausgeben eines elektrischen
Signals entsprechend dem Ansaugluftdurchsatz, wobei das Modul elektrisch
an den Heizwiderstand und den Temperaturwiderstand angeschlossen
ist. Der Heizwiderstand und der Temperaturfühlwiderstand werden zusammen
mit einem Element zum Messen der Ansauglufttemperatur durch eine Öffnung eingefügt, die
in der Wand eines Luftkanals gebildet ist.
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Die
DE 196 24 493 A1 offenbart
ein Temperaturermittlungsgerät,
das in einem Strömungsmeßgerät der thermischen
Art verwendet wird, und das ein in einem Luftkanal angeordnetes
Stützelement, einen
Temperatursensor, der innerhalb des Stützelements gestützt wird,
und ein Paar leitender Elemente umfasst, die in dem Stützelement
eingebettet sind. Das Stützelement
umfasst eine zur Ansaugluftströmung
parallele Fläche.
Das Paar leitender Teile ist mit dem Temperatursensor elektrisch
verbunden.
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Ein
Ziel der vorliegenden Erfindung, die zur Lösung der voranstehend geschilderten
Schwierigkeiten entwickelt wurde, besteht darin, einen Flußratensensor
zu erhalten, der korrekt einen Fluß messen kann, selbst wenn
sich die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
stromaufwärts
des Flußratensensors ändert, darüber hinaus
einen geringen Druckverlust zeigt, und kostengünstiger ist, einschließlich der
Herstellungskosten.
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Um
das voranstehend geschilderte Ziel zu erreichen wird gemäß einer
Zielrichtung der vorliegenden Erfindung ein Flußratensensor mit den Merkmalen
aus Anspruch 1 zur Verfügung
gestellt. Ein weiteres, die Erfindung ausgestaltendes Merkmal ist in
dem Unteranspruch enthalten.
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Ein
erfindungsgemäßer Flußratensensor weist
ein Flußratenmeßelement
zum Messen der Flußrate
eines Fluids auf, einen Meßkanal,
in welchem das Fluid eingelassen wird, und in welchem das Flußratenmeßelement
angeordnet ist, ein Halterungsteil zum Haltern des Meßkanals,
und ein Schaltungsgehäuse,
in welchem eine elektronische Schaltungseinheit zum Steuern des
Flußratenmeßelements
vorhanden ist, wobei der Meßkanal,
das Halterungsteil und das Schaltungsgehäuse einstückig oder vereinigt miteinander
ausgebildet sind, und sich das Halterungsteil in einen Hauptkanal,
durch welchen das Fluid fließt,
durch ein Loch hinein erstreckt, das zum Hauptkanal hin geöffnet ist,
um so den Meßkanal
in dem Hauptkanal anzuordnen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
1;
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2 eine
Längsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
1;
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3 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
2;
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4 eine
Längsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
2;
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5 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
3;
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6 eine
Längsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
3;
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7 eine
Teilquerschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform des Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
3;
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8 eine
Längsschnittansicht
der anderen Ausführungsform
des Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
3;
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9 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
4;
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10 eine
Teillängsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß der Ausführungsform
4;
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11 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
5;
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12 eine
Längsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß der Ausführungsform
5;
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13 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
6;
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14 eine
Längsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß der Ausführungsform
6;
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15 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
7;
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16 eine
Teillängsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
7;
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17 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
8;
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18 eine
Teillängsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß der Ausführungsform
8;
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19 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
9;
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20 ein
Teillängsschnittansicht
des Flußratensensors
gemäß der Ausführungsform
9;
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21 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
10;
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22 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
11;
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23 eine
Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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24 eine
Vorderansicht eines herkömmlichen
Flußratensensors;
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25 eine
Längsschnittansicht
des herkömmlichen
Flußratensensors;
und
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26 eine
Ansicht des Rohrsystems eines Ansaugluftsystems einer Brennkraftmaschine
für Kraftfahrzeuge,
bei welchem der herkömmliche
Flußratensensor
eingesetzt wird.
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Nachstehend
werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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AUSFÜHRUNGSFORM
1
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1 und 2 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. eine Längsschnittansicht, in welchen
ein Flußratensensor
gemäß einer
Ausführungsform
1 dargestellt ist.
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In
den 1 und 2 ist ein Hauptkanal 16 als
zylindrisches Rohr ausgebildet, das aus einem Harz besteht, und
durch welches ein zu messendes Fluid fließt. Der Hauptkanal 16 ist
einstückig
mit beispielsweise einem Luftfiltergehäuse ausgebildet, das an dem
Rohrleitungssystem des Ansaugluftsystems einer Brennkraftmaschine
für Kraftfahrzeuge
vorgesehen ist.
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Ein
Flußratensensor 100 ist
so ausgebildet, daß er
einen sogenannten Einsteckaufbau aufweist, und so an dem Hauptkanal 16 angebracht
ist, daß er die
Flußrate
eines darin fließenden
Fluids mißt.
Der Flußratensensor 100 weist
ein Halterungsteil 20 auf, einen zylindrischen Meßkanal 19,
ein plattenförmiges Meßhilfsteil 22,
ein Flußratenmeßelement 12,
ein Bauteil 21, und ein Schaltungsgehäuse 15. Der Meßkanal 19 ist
an einem Ende des Halterungsteils 20 so angeordnet, daß seine
Axialzentrumsrichtung senkrecht zur Längserstreckung des Halterungsteils 20 verläuft; das
Meßhilfsteil 22 erstreckt
sich von der Innenwandoberfläche
des Meßkanals 19 in
Längsrichtung
des Halterungsteils 20 so, daß seine Hauptoberfläche durch
das Axialzentrum des Meßkanals 19 hindurchgeht;
das Flußratenmeßelement 12 wird
so mit dem Meßhilfsteil 22 zusammengebaut,
daß seine Oberfläche mit
de Meßhilfsteil 22 fluchtet,
wobei sein eines Ende in dem Halterungsteil 20 befestigt
ist; das Bauteil 21 erstreckt sich von der Außenwandoberfläche des
Meßkanals 19 in
Längsrichtung
des Halterungsteils 20 so, daß es an einer Position symmetrisch
mit dem Halterungsteil 20 in Bezug auf den Meßkanal 19 angeordnet
wird; und das Schaltungsgehäuse 15 ist
an dem anderen Ende des Halterungsteils 20 angeordnet.
Der Meßkanal 19,
das Halterungsteil 20 und das Schaltungsgehäuse 15 sind aus
Harz einstückig
miteinander ausgeformt. Sie werden daher als einstückiger Harzkörper hergestellt.
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Der
Flußratensensor 100 wird
in den Hauptkanal 16 durch eine Öffnung 30 eingeführt, die
dort vorgesehen ist, so daß sich
das Halterungsteil 20 von der Innenwandoberfläche des
Hauptkanals 16 hinein in diesen erstreckt. Dann wird der
Flußratensensor 100 auf
dem Hauptkanal 15 dadurch angebracht, daß das Schaltungsgehäuse 15 an
dessen Außenwand mit
Schrauben (nicht gezeigt) angezogen und befestigt wird. Hierbei
wird ein O-Ring 29 zwischen dem Halterungsteil 20 und
der Öffnung 30 des
Hauptkanals 16 angeordnet, um so die Luftdichtigkeit des Hauptkanals 16 sicherzustellen.
Der Meßkanal 19 ist annähernd koaxial
zum Hauptkanal 16 in diesem angeordnet. Weiterhin stimmt
die Axialzentrumsrichtung des Meßkanals 19 annähernd mit
der Flußrichtung 4 des
zu messenden Fluids überein.
Darüber
hinaus weist das Bauteil 21 eine Form auf, welche der Form
eines Abschnitts, der in den Hauptkanal 16 hin vorspringt,
des Halterungsteils 20 entspricht.
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Eine
Schaltungsplatine 14 als elektronische Schaltungseinheit
ist in dem Schaltungsgehäuse 15 aufgenommen,
um ein elektrisches Signal zu steuern. Anschlußklemmen 23, die mit
der Schaltungsplatine 14 verbunden sind, sind elektrisch
mit dem Flußratenmeßelement 12 über Leitungen 24 in
dem Halterungsteil 20 verbunden. Weiterhin ist ein Verbinder 18 an
dem Schaltungsgehäuse 15 vorgesehen, so
daß Energie
von außerhalb
dem Flußratensensor 100 zugeführt werden
kann, und ein Flußsignal,
das von dem Flußratensensor 100 gemessen
wird, nach außen
abgeführt
werden kann.
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Das
Flußratenmeßelement 12 besteht
aus einem kammförmigen
Flußratenmeßwiderstand 11 sowie
einem Temperaturkompensationswiderstand 13, die auf einem
Siliziumsubstrat dadurch zusammen ausgebildet werden, daß ein auf
dem Siliziumsubstrat abgelagerter Platinfilm mit einem Muster versehen
wird. Eine Wärmeisoliervorrichtung
(nicht gezeigt) ist dazu vorgesehen, eine Wärmeleitung von dem Flußratenmeßwiderstand 11 zum
Temperaturkompensationswiderstand 13 zu verhindern.
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In
der folgenden Beschreibung wird die Längsrichtung des Halterungsteils 20,
also jene Richtung, in welcher sich das Halterungsteil 20 von
der Innenwandoberfläche
des Hauptkanals 16 aus erstreckt, als Richtung nach oben/unten
definiert, und ist die Richtung senkrecht zum Axialzentrum des Meßkanals 19 und
zur Längsrichtung
des Halterungsteils 20 als Richtung von rechts nach links
definiert. Diese Definition gilt auch für die nachstehend noch geschilderten
Ausführungsformen.
Um die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung zu erzielen, muß der Temperaturkompensationswiderstand 13 nicht
notwendigerweise auf dem Flußratenmeßelement 12 vorgesehen
sein, und kann nur der Flußratenmeßwiderstand 11 bei
dem Flußratenmeßelement 12 vorgesehen
sein. Darüber
hinaus ist das Substrat des Flußratenmeßelements 12 nicht
auf Siliziumsubstrat beschränkt,
und kann jedes Substrat eingesetzt werden, soweit es einen elektrischen
Isolator darstellt, und kann das Substrat beispielsweise ein Keramiksubstrat
sein. Weiterhin ist das Material für den Flußratenmeßwiderstand 11 und
den Temperaturkompensationswiderstand 13 nicht auf Platin
beschränkt,
und kann grundsätzlich
jedes Material sein, soweit es ein wärmeempfindliches Widerstandsmaterial
ist, beispielsweise Nickel, Permalloy und dergleichen.
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Bei
dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Flußratensensor 100 weisen,
da das Bauteil 21 mit einer Form versehen ist, die der
Form eines Abschnitts des Halterungsteils 20 gleicht, der
in den Hauptkanal 16 vorspringt, ein Abschnitt des Halterungsteils 20 in
dem Hauptkanal 16 und das Bauteil 21 denselben
Fluidwiderstand auf. Da das Bauteil 21 und das Halterungsteil 20 symmetrisch
in Bezug auf den Meßkanal 19 angeordnet
sind, ist darüber
hinaus der Fluidwiderstand in Richtung nach oben/unten gleichförmig.
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Selbst
wenn Unterschiede in Bezug auf die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids, welches in den Hauptkanal 16 fließt, hervorgerufen
werden, wird daher die Komponente der Flußgeschwindigkeit in einer Hauptflußachsenrichtung
zumindest in Richtung nach oben/unten korrigiert, und wird die Verteilung
der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids in der Hauptflußachsenrichtung gemittelt.
Daher kann kaum ein Fehler bei einem gemessenen Fluß auftreten,
und kann daher eine Flußrate
korrekt gemessen werden.
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Zwar
ist das Bauteil 21 mit einer derartigen Form versehen,
die jener eines Abschnitts des Halterungsteils 20 gleicht,
der in den Hauptkanal 16 vorspringt, bei der Ausführungsform
1, jedoch muß es nicht
notwendigerweise eine ähnliche
Form aufweisen, und ist es ausreichend, daß diese beiden Teile im wesentlichen
denselben Flußwiderstand
aufweisen.
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Weiterhin
ist bei der Ausführungsform
1 eine Entfernung L zwischen dem Bauteil 21 und der Innenwandoberfläche des
Hauptkanals 16 vorgesehen, und wird es vorgezogen, daß die Entfernung
L so gewählt
ist, daß sie
die Hälfte
oder weniger des Innenradius r des Hauptkanals 16 beträgt, da ein
Fluidwiderstand durch die Reibungsbelastung der Wandoberfläche in der
Nähe der
Innenwandoberfläche
des Hauptkanals 16 hervorgerufen wird.
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AUSFÜHRUNGSFORM
2
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Die 3 und 4 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. eine Längsschnittansicht eines Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
2.
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Wie
aus den 3 und 4 hervorgeht,
ist bei der Ausführungsform
2 ein Bauteil 21A in einem Meßkanal 19 an einer
Position angeordnet, die annähernd
symmetrisch zu einem Halterungsteil 20 in Bezug auf den
Meßkanal 19 ist.
Der Halterungsteil geht in dieser Ausführungsform bevorzugt von dem
Loch aus. Das Bauteil 21A wird beispielsweise aus einem Harz
oder dergleichen hergestellt, einstückig mit dem Meßkanal 19,
und weist einen Fluidwiderstand auf, der im wesentlichen annähernd gleich
jenem des Abschnitts eines Halterungsteils 20 ist, der
in den Hauptkanal 16 vorspringt. Weiterhin wird das Bauteil 21A dadurch
hergestellt, daß ein
vorbestimmter Feststoffabschnitt aus seinem Inneren entfernt wird.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß im übrigen die
Ausbildung gemäß Ausführungsform
2 ähnlich
jener der Ausführungsform
1 ist.
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Da
bei dem wie voranstehend geschildert ausgebildeten Flußratensensor 101 die
Menge an Harz, die zur Ausbildung des Bauteils 21A erforderlich
ist, verringert werden kann, kann ein Flußratensensor mit geringem Gewicht
bei geringerem Kostenaufwand erzielt werden, zusätzlich zu den Auswirkungen
der Ausführungsform
1.
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Da
das Moment des Meßkanals 19 einschließlich des
Bauteils 21A verringert ist, kann darüber hinaus die Festigkeit des
Halterungsteils 20 des Meßkanals 19 verringert
werden, und daher die Breite des Halterungsteils 20 verkleinert
werden, wodurch der Druckverlust verringert werden kann.
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AUSFÜHRUNGSFORM
3
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5 und 6 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. eine Längsschnittansicht eines Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
3.
-
Wie
in den 5 und 6 gezeigt, ist bei der Ausführungsform
3 ein Montageabschnitt 19a an der Außenumfangswand eines Meßkanals 19 in
vorspringendem Zustand an einer Position symmetrisch in Bezug zu
einem Halterungsteil 20 vorgesehen, und ist darüber hinaus
ein Bauteil 21B an dem Montageabschnitt 19a durch
Löten befestigt.
Der Abschnitt, der aus dem Montageabschnitt 19a und dem
Bauteil 21B besteht, und gegenüber dem Meßkanal 19 vorspringt,
weist eine Außenform
auf, deren Flußwiderstand
im wesentlichen annähernd
gleich jenem des Abschnitts des Halterungsteils 20 ist,
der in einen Hauptkanal 16 vorspringt. Weiterhin sind das
Bauteil 21B und das Halterungsteil 20 in Bezug
auf den Meßkanal 19 symmetrisch
angeordnet.
-
Im übrigen ist
die Anordnung bei der Ausführungsform ähnlich jener
der Ausführungsform
1.
-
Wenn
diese Art von Flußratensensor
standardisiert wird, als Ansaugluftflußratensensor für eine Brennkraftmaschine
für Kraftfahrzeuge,
die verschiedene Hubräume
aufweisen, und dort eingesetzt wird, wird der Hauptkanal 16,
an welchem der Flußratensensor
angebracht wird, mit unterschiedlichen Innendurchmessern ausgebildet,
entsprechend den Hubräumen
und den Ausgangsleistungen der Brennkraftmaschinen.
-
Bei
dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Flußratensensor 102 sind
der Meßkanal 19 und
zumindest eine als Abschnitt des Bauteils 21B ausgebildete
Komponente als getrennte Teile ausgebildet. Wenn daher verschiedene
Arten der Bauteile 21B mit verschiedenen Längen in
Durchmesserrichtung hergestellt werden, kann ein Bauteil 21B mit
geeigneter Länge
ausgewählt
werden, und entsprechend dem Innendurchmesser eines Hauptkanals 16 eingesetzt
werden, bei welchem es verwendet wird. Dies führt dazu, daß die Bauteile
des Flußratensensors 102 mit
Ausnahme des Bauteils 21B standardisiert werden können. Daher
kann gemäß Ausführungsform
3 ein Flußratensensor
mit niedrigem Kostenaufwand erhalten werden, zusätzlich zu den Auswirkungen
der Ausführungsform
1.
-
Es
wird darauf hingewiesen, daß zwar
das Bauteil 21B bei der Ausführungsform 3 an dem Montageabschnitt 19a des
Meßkanals 19 durch
Löten befestigt
ist, jedoch das Befestigungsverfahren zum Befestigen des Meßkanals 19 an
dem Bauteil 21B nicht auf Löten beschränkt ist, und das Bauteil 21B an
dem Montageabschnitt 19a durch Kleben oder mit Hilfe von
Schrauben befestigt werden kann.
-
Zwar
ist bei der Ausführungsform
3 das Bauteil 21B an dem Montageabschnitt 19a befestigt,
der an dem Meßkanal 19 vorgesehen
ist, jedoch kann das Bauteil 21B auch direkt an dem Meßkanal 19 befestigt
sein.
-
Darüber hinaus
ist zwar bei der Ausführungsform
3 der Meßkanal 19 zylinderförmig ausgebildet, jedoch
ist seine Form nicht auf die eines Zylinders beschränkt, und
kann er beispielsweise eine Rechteckform aufweisen, wie dies in
den 7 und 8 gezeigt ist, und darüber hinaus
auch die Form eines elliptischen Zylinders aufweisen.
-
AUSFÜHRUNGSFORM
4
-
9 und 10 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. eine Längsschnittansicht eines Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
4.
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Wie
aus den 9 und 10 hervorgeht, ist
bei der Ausführungsform
4 ein Thermistor 25 als Fluidtemperaturmeßelement
an einem Schaltungsgehäuse 15 so
angeordnet, daß er
in einem Hauptkanal 16 freiliegt. Eine Schutzvorrichtung 26 ist
an einem Halterungsteil 20 angeordnet, um den Thermistor 25 zu
schützen.
Darüber
hinaus ist ein Bauteil 21C, welches eine ähnliche
Form aufweist wie die Schutzvorrichtung 26, an einer Position
annähernd symmetrisch
mit der Schutzvorrichtung 26 in Bezug auf das Halterungsteil 20 eines
Meßkanals 19 angeordnet.
-
Im übrigen ist
die Ausbildung bei der Ausführungsform
4 ähnlich
jener der Ausführungsform
1.
-
Da
bei dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Flußratensensor 103 die
Schutzvorrichtung 26 und das Bauteil 21C annähernd denselben Fluidwiderstand
aufweisen, und sie symmetrisch in Bezug auf den Meßkanal 19 angeordnet
sind, wird der Fluidwiderstand auf der rechten und linken Seite des
Meßkanals 19 vergleichmäßigt.
-
Selbst
wenn eine Differenz der Verteilung der Flußgeschwindigkeit des zu messenden
Fluids, das in den Hauptkanal 16 fließt, hervorgerufen wird, wird daher
die Komponente der Flußgeschwindigkeit
in Hauptflußachsenrichtung
zumindest in Richtung von rechts nach links korrigiert, und wird
die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids in der Hauptflußachsenrichtung gemittelt,
da der Fluidwiderstand auf der rechten und linken Seite des Meßkanals 19 gleich
ausgebildet wird. Daher kann kaum ein Fehler in Bezug auf einen
gemessenen Fluß auftreten,
und kann die Flußrate
korrekt gemessen werden.
-
AUSFÜHRUNGSFORM
5
-
11 und 12 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. eine Längsschnittansicht eines Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
5.
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In
den 11 und 12 weist
der Flußratensensor 104 einen
zylindrischen Hauptkanal 16A auf, der aus Harz besteht,
und durch welchen ein zu messendes Fluid fließt, einen zylindrischen Meßkanal 19,
ein Halterungsteil 20, ein plattenförmiges Meßhilfsteil 22, ein
Flußratenmeßelement 12,
und Schaltungsgehäuse 15.
Der Meßkanal 19 ist
in dem Hauptkanal 16A annähernd koaxial zu diesem angeordnet;
das Halterungsteil 20 erstreckt sich von der Innenwandoberfläche des
Hauptkanals 16A aus, und haltert den Meßkanal 19; das Meßhilfsteil 22 erstreckt
sich von der Innenwand des Meßkanals 19 aus,
in jener Richtung, in welcher das Halterungsteil 20 verläuft, so
daß seine
Hauptoberfläche
durch das axiale Zentrum des Meßkanals 19 hindurchgeht;
das Flußratenmeßelement 12 ist
so mit dem Meßhilfsteil 22 zusammengebaut,
daß seine
Oberfläche
mit dem Meßhilfsteil 22 fluchtet,
und sein eines Ende in dem Halterungsteil 20 befestigt
ist; und das Schaltungsgehäuse 15 ist
an der Außenwandoberfläche des Hauptkanals 16A angeordnet.
-
Anschlußklemmen 23 sind
elektrisch an das Flußratenmeßelement 12 über Leitungen 24 in
dem Halterungsteil 20 angeschlossen. Ein Flußratenmeßwiderstand 11,
der bei dem miniaturisiertem Flußratenmeßelement 12 vorgesehen
ist, ist so angeordnet, daß er
sich annähernd
im Zentrum des Meßkanals 19 befindet.
Weiterhin werden die elektrischen Verbindungsstellen, an welchen
die Anschlußklemmen 23 mit
den Leitungen 24 verbunden sind, und die Leitungen 24 mit
dem Flußratenmeßwiderstand 11 verbunden
sind, gegenüber
dem zu messenden Fluid mit einem Schutzteil 27 geschützt, welches
einstückig
mit dem Meßhilfsteil 22 ausgebildet
ist. Das Schutzteil 27 ist so angeordnet, daß ein Teil
von ihm in dem Meßkanal 19 freiliegt.
Weiterhin ist ein Bauteil 21D, welches eine annähernd gleiche
Form wie jener Abschnitt des Schutzteils 27 aufweist, der
in dem Meßkanal 19 freiliegt,
auf der Innenwandoberfläche
des Meßkanals 19 an
einer Position angeordnet, die annähernd symmetrisch zum freiliegenden
Abschnitt des Schutzteils 27 in Bezug auf das Axialzentrum
des Meßkanals 19 liegt.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß das
Schutzteil 27 nicht notwendigerweise einstückig mit
dem Meßhilfsteil 22 ausgebildet
sein muß,
um die Auswirkungen der vorliegenden Erfindung zu erzielen, und getrennt
von diesem ausgebildet sein kann. Dies gilt auch für die nachstehend
geschilderten Ausführungsformen.
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Die
Miniaturisierung des Flußratenmeßelements 12 bewirkt,
daß eine
schnelle Reaktion von dem Flußratensensor
erhalten wird. Mit fortschreitender Miniaturisierung des Flußratenmeßelements 12 muß jedoch
das Schutzteil 27 zum Schützen der Leitung 24 in
dem Meßkanal 19 freiliegen,
damit der Flußratenmeßwiderstand 11,
der auf dem Flußratenmeßelement 12 vorgesehen
ist, annähernd
im Zentrum des Meßkanals 19 angeordnet
wird, in welchem die Verteilung der Flußgeschwindigkeit gleichförmig ist.
Anderenfalls würde
der Flußwiderstand
in Richtung von oben nach unten in dem Meßkanal 19 ungleichförmig werden.
Wenn sich die Verteilung der Flußgeschwindigkeit stromaufwärts des
Flußratensensors ändert, kann
daher ein Fehler in Bezug auf einen gemessenen Fluß auftreten.
-
Bei
der Ausführungsform
5 ist das Bauteil 21B, welches eine Form aufweist, die
annähernd gleich
jener des Abschnitts des Schutzteils 27 ist, der in dem
Meßkanal 19 freiliegt,
auf der Innenwandoberfläche
des Meßkanals 19 an
jener Position angeordnet, die annähernd symmetrisch zum freiliegenden Abschnitt
des Schutzteils 27 in Bezug auf das Axialzentrum des Meßkanals 19 angeordnet
ist. Daher wird der Fluidwiderstand in Richtung nach oben und unten
des Meßhilfsteils 22 des
Flußratenmeßelements 12 gleich
ausgebildet. Dies führt
dazu, daß selbst
dann, wenn die Verteilung der Flußgeschwindigkeit sich stromaufwärts des
Flußratensensors 104 ändert, kaum
ein Fehler in Bezug auf einen gemessenen Fluß auftreten kann, und die Flußrate korrekt gemessen
werden kann, da die Komponente der Flußgeschwindigkeit in der Hauptflußachsenrichtung zumindest
in Richtung nach oben und unten in dem Meßkanal 19 korrigiert
wird, und die Verteilung der Flußgeschwindigkeit des zu messenden
Fluids in der Hauptflußachsenrichtung
gemittelt wird.
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AUSFÜHRUNGSFORM
6
-
13 und 14 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. eine Längsschnittansicht eines Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
6.
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Wie
aus den 13 und 14 hervorgeht, ist
bei der Ausführungsform
6 ein Bauteil 21E, welches einen Fluidwiderstand aufweist,
der annähernd gleich
jenem des Abschnitts eines Schutzteils 27 ist, der in einem
Meßkanal 19 freiliegt,
beispielsweise aus Harz oder dergleichen hergestellt, und einstückig mit
einem Meßhilfsteil 22 ausgebildet,
welches ebenfalls aus Harz oder dergleichen besteht. Das Bauteil 21E ist
an einer Position angeordnet, die annähernd symmetrisch zum freiliegenden
Abschnitt des Schutzteils 27 in Bezug auf das Axialzentrum
des Meßkanals 19 angeordnet
ist.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß im übrigen die
Anordnung gemäß Ausführungsform
6 ähnlich
jener der Ausführungsform
5 ist.
-
Bei
dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Flußratensensor 105 tritt
zusätzlich
zu den Auswirkungen der Ausführungsform
5 der nachstehend geschilderte Effekt auf, infolge der Tatsache, daß das Bauteil 21E,
welches einen annähernd
gleichen Fluidwiderstand aufweist wie jener Abschnitt des Schutzteils 27,
der in dem Meßkanal 19 freiliegt, und
aus Harz oder dergleichen hergestellt ist, und einstückig mit
dem Meßhilfsteil 22 ausgebildet
ist, welches ebenfalls aus Harz oder dergleichen besteht. Wenn daher
das Meßhilfsteil 22 mit
dem Bauteil 22E zusammengebaut wird, sind ihre Montagepositionen
nicht voneinander getrennt, verglichen mit jenem Fall, in welchem
das Bauteil 21D getrennt von dem Meßhilfsteil 22 ausgebildet
ist, wie dies bezüglich
Ausführungsform
5 erläutert
wurde, da die Positionen, an welchen diese Teile zusammengebaut werden,
nicht getrennt sind. Daher kann die Streuung der Flußeigenschaften
des Flußratensensors
verringert werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM
7
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Die 15 und 16 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. Längsschnittansicht eines Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
7.
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Wie
aus den 15 und 16 hervorgeht, sind
bei der Ausführungsform
7 ein Thermistor 25 als Fluidtemperaturmeßelement
und eine Schutzvorrichtung 26 als vereinigte Einheit ausgebildet.
Diese Einheit wird in einen Hauptkanal 16 durch ein Loch 31 hindurch
eingeführt,
das an einem Schaltungsgehäuse 15 vorgesehen
ist, so daß der
Thermistor 25 darin freiliegt.
-
Im übrigen entspricht
die Anordnung gemäß Ausführungsform
7 jener der Ausführungsform
1.
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Da
bei dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Flußratensensor 106 der
Thermistor 35 und die Schutzvorrichtung 26 beispielsweise
aus Harz oder dergleichen bestehen, und vorher vereinigt oder einstückig miteinander
hergestellt werden, gelangt der Thermistor 25 nicht in
Berührung
mit einem Hauptkanal 16, oder stößt an diesen an, wenn der Flußratensensor 106 in
das Loch 30 eingebaut wird, das bei dem Hauptkanal 16 vorgesehen
ist. Wenn der Thermistor 25 in das Loch 31 eingeführt wird,
das bei dem Schaltungsgehäuse 15 vorgesehen
ist, und zwar bei der Herstellung des Flußratensensors 106, gelangt
darüber
hinaus der Thermistor 25 nicht in Berührung mit dem Schaltungsgehäuse 15 oder
stößt gegen
dieses an. Dies führt
dazu, daß die
Ausbeute an Flußratensensoren
verbessert werden kann, bei deren Herstellung, und sich daher die
Herstellungskosten entsprechend verringern.
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AUSFÜHRUNGSFORM
8
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Die 17 und 18 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. Längsschnittansicht des Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
8.
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Wie
aus den 17 und 18 hervorgeht, sind
bei der Ausführungsform
8 ein Thermistor 25 als Fluidtemperaturmeßelement
und eine Schutzvorrichtung 26 als vereinigte oder einstückige Einheit
ausgebildet. Hierbei ist die Schutzvorrichtung 26 so ausgebildet,
daß der
Thermistor 25 insoweit frei bleibt, daß man ihn von der stromaufwärtigen Seite
und der stromabwärtigen
Seite aus betrachten kann. Die Einheit wird in einen Hauptkanal 16 durch
ein Loch 31 eingeführt,
das bei einem Schaltungsgehäuse 15 vorgesehen
ist, so daß der
Thermistor 25 darin freiliegt.
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Im übrigen ist
die Ausbildung gemäß Ausführungsform
8 ähnlich
jener der Ausführungsform
7.
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Da
bei dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Flußratensensor 107 kein
Bauteil stromaufwärts
des Thermistors 25 angeordnet ist, gelangt der Thermistor 25 einfach
in Kontakt mit einem zu messenden Fluid, und daher kann die Temperatur
des Fluids korrekt gemessen werden; darüber hinaus ergeben sich die
gleichen Auswirkungen wie bei der Ausführungsform 7.
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AUSFÜHRUNGSFORM
9
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Die 19 und 20 sind
eine Teilquerschnittsansicht bzw. Längsschnittansicht eines Flußratensensors
gemäß Ausführungsform
9.
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Wie
in den 19 und 20 gezeigt
ist, sind bei der Ausführungsform
9 ein Thermistor 25 als Fluidtemperaturmeßelement
und eine Schutzvorrichtung 26 als vereinigte oder einstückige Einheit
ausgebildet. Die Einheit wird in einen Hauptkanal 16 durch ein
Loch 31 eingeführt,
das bei einem Schaltungsgehäuse 15 vorgesehen
ist, so daß der
Thermistor 25 darin freiliegt. Weiterhin ist ein vorspringender
Baukörper 28 bei
dem Halterungsteil 20 eines Meßkanals 19 einstückig mit
diesem vorgesehen, so daß er
in Berührung
mit der Schutzvorrichtung 26 steht.
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Im übrigen ist
die Ausbildung bei der Ausführungsform
9 gleich jener der Ausführungsform
7.
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Wenn
bei dem wie voranstehend geschildert ausgebildeten Flußratensensor 108 der
Thermistor 25, der vereinigt oder einstückig mit der Schutzvorrichtung 26 ausgebildet
ist, in den Hauptkanal 16 durch das Loch 31 eingeführt wird,
das an dem Schaltungsgehäuse 15 vorgesehen
ist, und so eingebaut wird, daß er
bei der Herstellung des Flußratensensors
getrennt von dem Halterungsteil 20 des Meßkanals 19 angeordnet
wird, so wird er an den beiden Punkten positioniert, nämlich an
dem in dem Schaltungsgehäuse 15 vorgesehenen
Loch 31 und an dem Bauteil 28, und an diesen beiden
Punkten befestigt. Daher kann ein Flußratensensor erhalten werden,
der eine verläßliche Festigkeit
aufweist, zusätzlich
zu den bei der Ausführungsform
7 erzielbaren Auswirkungen, da die Schutzvorrichtung 26 und der
Thermistor 25 durch äußere Kräfte weder
zerbrochen noch zerstört
werden können,
wenn der Flußratensensor
an dem Hauptkanal 16 angebracht wird.
-
Darüber hinaus
ist es kaum möglich,
daß eine
Positionsverschiebung bei dem Einbau des Thermistors 25 auftritt,
und daher kann die Streuung der Flußeigenschaften des Flußratensensors
infolge einer Streuung der Einbaupositionen des Thermistors 25 verringert
werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM
10
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21 ist
eine Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß Ausführungsform
10.
-
Wie
aus 21 hervorgeht, ist bei der Ausführungsform
10 ein Bauteil 21F, das eine ähnliche Form wie die Schutzvorrichtung 26 aufweist,
an einem Ort angeordnet, der annähernd
symmetrisch zur Schutzvorrichtung 26 in Bezug auf das Halterungsteil 20 eines
Meßkanals 19 liegt.
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Es
wird darauf hingewiesen, daß im übrigen die
Anordnung gemäß Ausführungsform
10 ähnlich jener
der Ausführungsform
7 ist.
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Da
bei dem wie voranstehend geschildert ausgebildeten Flußratensensor 109 die
Schutzvorrichtung 26 und das Bauteil 21F annähernd denselben
Fluidwiderstand aufweisen, und da sie symmetrisch in Bezug auf den
Meßkanal 19 angeordnet
sind, wird folgender Effekt erzielt, zusätzlich zu den gemäß Ausführungsform
7 erzielbaren Effekten. Der Fluidwiderstand wird nämlich auf
der rechten und linken Seite des Meßkanals 19 gleich.
Selbst wenn Unterschiede in Bezug auf die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids, das in dem Hauptkanal 16 fließt, hervorgerufen
werden, wird daher die Komponente der Flußgeschwindigkeit in einer Hauptflußachsenrichtung
zumindest in Richtung von rechts nach links korrigiert, und wird
die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids in der Hauptflußachsenrichtung gemittelt,
da der Fluidwiderstand auf der rechten und linken Seite des Meßkanals 19 gleich
ausgebildet wird. Daher kann kaum ein Fehler in Bezug auf einen
gemessenen Fluß auftreten,
und kann die Flußrate
korrekt gemessen werden.
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AUSFÜHRUNGSFORM
11
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22 ist
eine Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß Ausführungsform
11.
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Wie
aus 22 hervorgeht, ist bei der Ausführungsform
11 ein Bauteil 21G, welches eine ähnliche Form aufweist wie die
Schutzvorrichtung 26, an einer Position angeordnet, die
annähernd
symmetrisch zur Schutzvorrichtung 26 in Bezug auf das Halterungsteil 20 eines
Meßkanals 19 liegt.
-
Es
wird darauf hingewiesen, daß im übrigen die
Ausbildung gemäß Ausführungsform
11 ähnlich jener
der Ausführungsform
8 ist.
-
Da
bei dem wie voranstehend geschildert ausgebildeten Flußratensensor 110 die
Schutzvorrichtung 26 und das Bauteil 21G annähernd denselben
Fluidwiderstand aufweisen, und beide symmetrisch in Bezug auf den
Meßkanal 19 angeordnet
sind, wird zusätzlich
zu den bei der Ausführungsform
8 erzielbaren Auswirkungen die folgende Auswirkung erzielt. Es wird
nämlich
der Fluidwiderstand auf der rechten und linken Seite des Meßkanals 19 gleich ausgebildet.
Selbst wenn daher Unterschiede in Bezug auf die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids auftreten, welches in dem Hauptkanal 16 fließt, wird
die Komponente der Flußgeschwindigkeit
in Hauptflußachsenrichtung
zumindest in Richtung von rechts nach links korrigiert, und wird
die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids in der Hauptflußachsenrichtung gemittelt,
da der Fluidwiderstand auf der rechten und linken Seite des Meßkanals 19 gleich
ausgebildet wird. Daher kann kaum ein Fehler in Bezug auf einen gemessenen
Fluß auftreten,
und kann die Flußrate korrekt
gemessen werden.
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ERFINDUNGSGEMÄSSE AUSFÜHRUNGSFORM
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23 ist
eine Teilquerschnittsansicht eines Flußratensensors gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wie
aus 23 hervorgeht, ist bei der Ausführungsform
12 ein Bauteil 21H, welches eine ähnliche Form wie die Schutzvorrichtung 26 und
der Bauteilkörper 28 aufweist,
an einer Position angeordnet, die annähernd symmetrisch zur Schutzvorrichtung 26 und
dem Baukörper 28 in
Bezug auf das Halterungsteil 20 eines Meßkanals 19 liegt.
-
Es
wird darauf hingewiesen, daß im übrigen die
Anordnung gemäß Ausführungsform
12 ähnlich jener
der Ausführungsform
9 ist.
-
Da
bei dem wie voranstehend geschildert ausgebildeten Flußratensensor 111 das
Bauteil 21H, die Schutzvorrichtung 26 und der
Baukörper 28 annähernd denselben
Fluidwiderstand aufweisen, und diese Teile symmetrisch in Bezug
auf den Meßkanal 19 angeordnet
sind, wird zusätzlich
zu den Ausführungsform
9 erzielbaren Effekten der folgende Effekt erzielt. Es wird nämlich der
Fluidwiderstand auf der rechten und linken Seite des Meßkanals 19 gleich ausgebildet.
Selbst wenn daher Unterschiede in Bezug auf die Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids, welches in dem Hauptkanal 16 fließt, auftreten,
wird die Komponente der Flußgeschwindigkeit
in Hauptflußachsenrichtung
zumindest in Richtung von rechts nach links korrigiert, und wird die
Verteilung der Flußgeschwindigkeit
des zu messenden Fluids in der Hauptflußachsenrichtung gemittelt,
da der Fluidwiderstand auf der rechten und linken Seite des Meßkanals 19 gleich
ausgebildet wird. Daher kann kaum ein Fehler bei einem zu messenden
Fluß auftreten,
und kann die Flußrate
korrekt gemessen werden.
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Da
die vorliegende Erfindung wie voranstehend geschildert ausgebildet
ist, können
mit ihr folgende Auswirkungen erzielt werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist der Flußratensensor
das Flußratenmeßelement
zur Messung der Flußrate
eines Fluids auf, einen Meßkanal, in
welchem das Fluid eingelassen wird, und in welchem das Flußratenmeßelement
angeordnet wird, das Halterungsteil zum Haltern des Meßkanals,
und das Schaltungsgehäuse,
in welchem die elektronische Schaltungseinheit zum Steuern des Flußratenmeßelements
aufgenommen ist, wobei der Meßkanal,
das Halterungsteil und das Schaltungsgehäuse einstückig miteinander ausgebildet
sind, und sich das Halterungsteil in den Hauptkanal, durch welchen
das Fluid fließt,
durch das Loch erstreckt, das sich zum Hauptkanal hin öffnet, um
so den Meßkanal
in dem Hauptkanal anzuordnen, wobei der Flußratensensor weiterhin das
Bauteil aufweist, dessen äußere Form so
ausgebildet ist, daß sein
Fluidwiderstand annähernd
gleich jenem des Abschnitts des Halterungsteils ist, der von dem
Loch ausgeht, wobei das Bauteil an einer Position annähernd symmetrisch
zum Abschnitt des Halterungsteils angeordnet ist, der von dem Loch
ausgeht, in Bezug auf den Meßkanal.
Daher kann ein Flußratensensor
erhalten werden, der die Flußrate
des zu messenden Fluids mit hoher Genauigkeit mißt, selbst wenn sich die Verteilung
der Flußgeschwindigkeit
des Fluids ändert.
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Da
das Bauteil so hergestellt wird, daß aus seinem Inneren ein bestimmter
Feststoffanteil entfernt wird, lassen sich die Kosten und das Gewicht des
Flußratensensors
verringern.
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Da
zumindest ein Abschnitt des Bauteils als Komponente ausgebildet
ist, die von dem Meßkanal getrennt
ist, und an dem Meßkanal
oder dem in dem Meßkanal
angeordneten Montageabschnitt durch einen Befestigungsvorrichtung
befestigt ist, kann der Flußratensensor
als Ansaugluftflußratensensor
einer Brennkraftmaschine für
Kraftfahrzeuge bei unterschiedlichen Hubräumen eingesetzt werden.
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Der
Flußratensensor,
der das Flußratenmeßelement
zur Messung der Flußrate
eines Fluids aufweist, den Meßkanal,
in welchem das Fluid eingelassen wird, und in welchem das Flußratenmeßelement angeordnet
ist, das Halterungsteil zum Haltern des Meßkanals, das Schaltungsgehäuse, in
welchem die elektronische Schaltungseinheit zum Steuern des Flußratenmeßelements
aufgenommen ist, sowie das Fluidtemperaturmeßelement zur Messung der Temperatur
des Fluids, wobei der Meßkanal,
das Halterungsteil und das Schaltungsgehäuse einstückig miteinander ausgebildet
sind, und sich das Halterungsteil in den Hauptkanal hin erstreckt,
durch welchen das Fluid fließt,
und zwar durch das Loch, das sich zum Hauptkanal hin öffnet, um
so den Meßkanal
und das Fluidtemperaturmeßelement
in dem Hauptkanal anzubringen, und weist weiterhin die Schutzvorrichtung
zum Schützen
des Fluidtemperaturmeßelements
auf, sowie das Bauteil, dessen Außenform so ausgebildet ist,
daß es
einen Fluidwiderstand aufweist, der annähernd gleich jenem der Schutzvorrichtung
ist, wobei die Schutzvorrichtung und das Bauteil an Positionen annähernd symmetrisch
in Bezug auf das Halterungsteil zum Haltern des Meßkanals
angeordnet sind. Daher kann ein Flußratensensor erhalten werden,
der die Flußrate
des zu messenden Fluids mit hoher Genauigkeit messen kann, selbst
wenn sich die Verteilung der Flußgeschwindigkeit des Fluids ändert.
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Da
das Fluidtemperaturmeßelement
einstückig
mit dem Meßkanal,
dem Halterungsteil und dem Schaltungsgehäuse ausgebildet ist, kann bei
dem Zusammenbau des Fluidtemperaturmeßelements praktisch keine Positionsverschiebung
auftreten.
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Da
das Fluidtemperaturmeßelement
und die Schutzvorrichtung einstückig
miteinander als eine Einheit ausgebildet sind, und ein Loch, in
welches die Einheit eingeführt
wird, zum Halterungsteil oder zum Schaltungsgehäuse hin offen ist, kann ein
Flußratensensor
erhalten werden, dessen Herstellungsausbeute verbessert werden kann,
und dessen Herstellungskosten verringert werden können.
-
Da
ein Bauteilkörper
zum Haltern der Einheit einstückig
mit dem Halterungsteil ausgebildet ist, kann eine Positionsstreuung
verringert werden, wenn Teile zusammengebaut werden, wodurch die
Streuung der Flußeigenschaften
verringert werden kann.
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Der
Flußratensensor
weist ein Flußratenmeßelement
zur Messung der Flußrate
eines Fluids auf, den Meßkanal,
in welchen das Fluid eingelassen wird, und in welchem das Flußratenmeßelement
angeordnet ist, das Halterungsteil zum Haltern des Meßkanals,
das Meßhilfsteil,
das so angeordnet ist, daß es
sich in den Meßkanal
hinein erstreckt, um das Flußratenmeßelement
zu haltern, und das Schaltungsgehäuse, in welchem die elektronische
Schaltungseinheit zum Steuern des Flußratenmeßelements aufgenommen ist,
und der Flußratensensor weist
weiterhin das Schutzteil auf, das so angeordnet ist, daß es in
den Meßkanal
hin vorspringt, um die elektrische Verbindungsstelle, an welcher
die elektronische Schaltungseinheit mit dem Flußratenmeßelement verbunden ist, zusammen
mit dem Meßhilfsteil gegen
das Fluid zu schützen,
und weist das Bauteil auf, dessen Außenform so ausgebildet ist,
daß sein Fluidwiderstand
annähernd
gleich jenem des Abschnitts des Schutzteils ist, der in den Meßkanal hin vorspringt,
wobei das Bauteil an einer Position annähernd symmetrisch zum Abschnitt
des Schutzteils, der in den Meßkanal
hin vorspringt, in Bezug auf das Axialzentrum des Meßkanals
angeordnet ist. Daher kann ein Flußratensensor erhalten werden,
der die Flußrate
des zu messenden Fluids mit hoher Genauigkeit messen kann, selbst
wenn sich die Verteilung der Flußgeschwindigkeit des Fluids ändert.
-
Da
das Bauteil einstückig
mit dem Meßhilfsteil
ausgebildet ist, kann die Streuung der Flußeigenschaften des Flußratensensors
verringert werden.
-
Der
Flußratensensor
weist das Flußratenmeßelement
zur Messung der Flußrate
eines Fluids auf, den Meßkanal,
in welchen das Fluid eingelassen wird, und in welchem das Flußratenmeßelement
angeordnet ist, das Halterungsteil zum Haltern des Meßkanals,
das Schaltungsgehäuse,
in welchem die elektronische Schaltungseinheit zum Steuern des Flußratenmeßelements
aufgenommen ist, das Fluidtemperaturmeßelement zur Messung der Temperatur des
Fluids, und die Schutzvorrichtung zum Schützen des Fluidtemperaturmeßelements,
wobei der Meßkanal,
das Halterungsteil und das Schaltungsgehäuse einstückig miteinander ausgebildet
sind, und sich das Halterungsteil in den Hauptkanal, durch welchen
das Fluid fließt,
durch das Loch erstreckt, das sich zum Hauptkanal hin öffnet, um
so den Meßkanal
in dem Hauptkanal zu positionieren, wobei das Fluidtemperaturmeßelement
und die Schutzvorrichtung einstückig
miteinander als eine Einheit ausgebildet sind, und das Loch, in
welches die Einheit eingeführt
wird, zum Halterungsteil oder zum Schaltungsgehäuse hin offen ist. Daher kann
ein Flußratensensor
erhalten werden, dessen Ausbeute verbessert werden kann, und dessen
Herstellungskosten verringert werden können.
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Da
das Bauteil zum Haltern der Einheit einstückig mit dem Halterungsteil
ausgebildet ist, kann eine Positionsstreuung verringert werden,
wenn Teile zusammengebaut werden, wodurch eine Streuung der Flußeigenschaften
verringert werden kann.