DE2527306A1 - Geraet zur messung des luftmassendurchflusses in einer leitung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

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19. Juni 1975

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Mopp.No. A 186 - Case F.2243

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Beschreibung

der Firma FIAT SOCIETA PER AZIONI

Turin / Italien

betreffend

"Gerät zur Messung des Luftmassendurchflusses in einer Leitung"

Priorität: 1. August 1974" - ITALIEN

Die Erfindung betrifft Geräte zur Bestimmung des Luftmassendurchflusses in einer Leitung und insbesondere Ultraschallgeräte zur Messung des Luftmassendurchflusses, die zur Verwendung in der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine geeignet sind. Geräte von der Art, auf welche die Erfindung gerichtet ist, besitzen gewöhnlich zwei piezoelektrische Ultraschallwandler, von denen jeder an dem jeweiligen Ende

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einer Leitung angeordnet ist» durch welche die zu bestimmende Luftströmung geleitet wird, und eine elektronische Schaltungsanordnung zur Verarbeitung der Signale aus den beiden Wandlern zum Errechnen der durch die Leitung hindurchtretenden Luftmenge.

Die Anordnung der beiden Wandler benachbart den offenen Enden der Leitung kann jedoch zur Bildung von Wirbeln führen und eine Verwirbelung der durch die Leitung strömenden Luft verursachen, was örtliche Schwankungen zur Folge haben kann, woraus sich Ungenauigkeiten bei der Messung wegen der Beeinflussung der Signale der beiden Wandler ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil durch die Entwicklung eines Gerätes von der vorangehend beschriebenen allgemeinen Art zu beseitigen, bei welchem die Bildung von Wirbeln und anderer Wirbelbewegungen der durch die Leitung strömenden Luft vermindert wird, um dadurch die Zuverlässigkeit der genauen Messung der Luftgeschwindigkeit zu erhöhen.

Ein erfindungsgemäßes Gerät zur Ultraschallmessung des Luftmassendurchflusses durch eine Leitung, beispielsweise durch die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine, von der Art mit einer Leitung, durch welche die zu bestimmende Luftströmung geleitet wird, zwei piezoelektrischen Wandlern,je einer an jedem Ende der Leitung, und einer elektronischen Schaltungsanordnung, die die Luftströmung aus den Wandlersignalen errechnet, unterscheidet sich dadurch, daß an den beiden Enden der Leitung und mit dieser in Verbindung stehend Kammern von grösserem Durchmesser als die Leitung angeordnet sind, in welchen sich die beiden piezoelektrischen Wandler befinden, von welchen Kammern die eine eine öffnung aufweist, die so geformt ist, daß die Luftströmung von der öffnung zur

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Leitung mit Bezug auf die Achse der letzteren im wesentlichen radial stattfindet, während in der anderen Kammer eine Umlenkplatte angeordnet ist, die sich quer zur Achse der Leitung erstreckt, so daß die Luftströmung durch die erwähnte andere Kammer, zumindest im Bereich zwischen der Leitung und der Umlenkplatte, im wesentlichen radial mit Bezug auf die Achse der Leitung stattfindet.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beispielsweise in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung näher beschrieben, die einen axialen Schnitt einer Luftleitung mit einer Ausführungsform der Erfindung darstellt.

In der Zeichnung ist eine Leitung 1 dargestellt, die mit der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine verbunden ist, oder gegebenenfalls einen Teil derselben bildet und durch welche Leitung der Luftdurchfluß bestimmt werden soll. An den entgegengesetzten Enden dieser Leitung sind zwei Kammern 2, 3 angeordnet, die im wesentlichen durch zylindrische Körper gebildet werden, deren Durchmesser größer als derjenige der Leitung 1 ist.

Die Kammer 2, die an der Einlaßmündung der Leitung 1 angeordnet ist, besitzt eine flache kreisförmige Querwand 4, die von einer flachen ringförmigen Querwand 5 durch eine zylindrisch gekrümmte Wand 9 in Abstand gehalten wird. Die ringförmige Wand 5 ist mit einem hohlen mittigen Ansatz 6 ausgebildet, der als Kupplung mit der Leitung 1 dient. Die beiden flachen Wände 4,5 werden durch Gewindebolzen 7 und mit diesen zusammenwirkenden Muttern 8 mit der gekrümmten Wand 9 zwischen sich zusammengehalten. Die gekrümmte Wand ist aus einem porösen Material, das als Luftfilter dient, so daß Luft in die Kammer 2 radial durch die Kammer 6 eintreten kann, die den Auslaß aus der Kammer 2 und den Einlaß zur Leitung 1 begrenzt.

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Mit der Achse der Kammer 2 ist eine röhrenförmige Halterung ausgefluchtet, die an ihrem einen Ende einen piezoelektrischen Ultraschallwandler 12 trägt, der im Betrieb desGerätes dazu verwendet wird, die Luftströmung durch die Leitung 1 zu messen. Die Halterung 11 wird von einer Hülse 10 getragen, die von der Aussenfläche der flachen kreisförmigen Wand 4 der Kammer 2 axial absteht und durch die eine Schraube 13 geführt ist, mittels welcher die röhrenförmige Halterung 11 in einer gewählten axialen Stellung festgestellt werden kann, um die geeignetste Stellung für den Wandler 12 zu bestimmen, d.h. die Stellung, in welcher er die geringste Störung der Luftströmung aus der Kammer 2 in die Leitung 1 verursacht.

Die andere Kammer 3 besteht aus zwei flachen ringförmigen Wänden 14· und 16, die durch eine zylindrisch gekrümmte Wand 19 miteinander verbunden sind. Die flache ringförmige Wand 14 ist mit einem hohlen Ansatz 15 ausgebildet, der von ihrer einen Seite axial absteht und eine Verbindungshülse zur Aufnahme des Endes der Leitung 1 bildet. In ähnlicher Weise ist die flache ringförmige Wand 16 mit einem mittigen hohlen Ansatz 11 ausgebildet, der eine Verbindungshülse bildet, in welche ein Rohr 18, das zur Brennkraftmaschine führt, eingesetzt werden kann.

Im Inneren der zweiten Kammer 3 befindet sich eine Umlenkplatte in Form einer Querscheibe 20, die von axialen Führungen 21 getragen wird, welche durch die ringförmigen Wände 14, 16 gelagert sind. Die Scheibe 20 ist mit einem mittigen hohlen Ansatz 22 ausgebildet, der als Trägerhülse für eine röhrenförmige Halterung 2 3 dient, die an ihrem einen Ende einen zweiten piezoelektrischen Ultraschallwandler 24 trägt. Die axiale Stellung der Halterung 2 3 und damit des Wandlers 24 ist durch eine radiale Schraube feststellbar, die durch die Hülse geführt ist. Die axiale Stellung der Hülse 23 kann verlagert werden, um die günstigste Stellung für den Wandler 24 wählen zu können, in welcher er die geringste Störung der

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Luftströmung aus der Leitung 1 in die Kammer 3 verursacht.

In jeder der beiden Kammern ist der größte Teil der Luftströmung radial, so daß in den den Enden der Leitung 1 benachbarten Bereichen, wo sich die beiden Wandler 12, 24 befinden, die Strömungsgeschwindigkeit immer niedrig ist, da der Hauptteil der Luft vorbei in den die Wandler umgebenden Ringraum strömt. Die Anordnung der Wandler führt daher nicht zur Bildung von Wirbeln, welche die Genauigkeit der Messung des Luftmassendurchflusses beeinträchtigen könnten. Die besondere Gestaltung der Kammern erleichtert den Eintritt und den Austritt in die Leitung 1 bzw. aus dieser und vermeidet die Bildung von Wirbeln im Hauptströmungsweg und das Entstehen von Mikrowirbeln in der Nähe der Wände.

Die Querscheibe 20 ist längs der Führungen 21 verstellbar, um eine Stellung wählen zu können, in welcher die Schwingungen, die durch aufeinanderfolgende Saughübe verursacht werden, die geringstmögliche Störung der Leistung des piezoelektrischen Wandlers 24 bewirken.

Patentansprüche;

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Claims (3)

1. 2S27306

   Patentansprüche

   l.JGerät zur Ultraschallmessung der Luftströmung durch eine Leitung, beispielsweise durch die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine, mit einer Leitung, durch welche die zu bestimmende Luftströmung geführt wird, zwei piezoelektrischen Wandlern, je einen an jedem Ende der Leitung, und einer elektronischen Schaltungsanordnung, welche die Luftströmung aus den Wandlersignalen errechnet, dadurch gekennzeichnet, daß an den beiden Enden der Leitung (1) und mit dieser in Verbindung stehend Kammern (2, 3) von grösserem Durchmesser als die Leitung (1) angeordnet sind, in welchen Kammern (2, 3) sich die beiden piezoelektrischen Wandler (12, 2H) befinden, von welchen Kammern die eine (2) eine Öffnung aufweist, die so geformt ist, daß die Luftströmung von der Öffnung zur Leitung (1) mit Bezug auf die Achse der Leitung Cl) im wesentlichen radial stattfindet, während in der anderen· Kammer (3) eine Umlenkplatte (20) vorgesehen ist, die sich mit Bezug auf die Achse der Leitung (1) quer erstreckt, so daß die Luftströmung durch die erwähnte andere Kammer (3), zumindest im Bereich zwischen der Leitung (1) und der Umlenkplatte (20), mit Bezug auf die Achse der Leitung Cl) im wesentlichen radial stattfindet.
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandler (12, 24) von axial verstellbaren röhrenförmigen Halterungen (11,23) getragen werden, von denen die

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   2S27306

   eine (11) durch eine Aussenwand (4) der ersten Kammer (2) gelagert ist und die andere (23) durch die Umlenkquerwand (20).
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern (2, 3) im wesentlichen zylindrisch und ihre Achsen mit der Achse der Leitung ausgefluchtet sind und sich in der Umfangsöffnung der erwähnten einen Kammer ein ringförmiges Luftfilter befindet.

   Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses mit der Ansaugsammelleitung einer Brennkraftmaschine verbunden werden kann und daß die Umlenkplatte (20) axial zur Leitung (1) verstellbar ist, um die Wirkung auf den piezoelektrischen Wandler (24) von Schwingungen durch die aufeinanderfolgenden Saughübe der Brennkraftmaschine auf ein Mindestmaß herabzusetzen.

   Für: FIAT SOCIETA PER AZIONI

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