DE2730770C3 - Ultraschallmeßvorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallmeßvorrichlung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, mit einem Auswertekanal, an dessen beiden Enden zwei piezoelektrische Ultraschallwandler angeordnet sind, deren Ausgänge mit einer die Ausgangssignale verarbettenden und die Luftströmungsgeschwindigkeit angebenden elektronischen Schaltung verbunden sind.

Eine solche Ultraschallvorrichiung eignet ich besonders zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in Brennkraftmaschinen. Hierzu ist sie üblicherweise in dem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine angeordnet. Eine Vorrichtung nach einem älteren Vorschlag (DE-OS 18 944) arbeitet mit zwei piezoelektrischen Wandlern, die an ihren beiden Enden angeordnet sind. Eines dieser beiden Enden ist mit einer Speicherkammer v-> verbunden, in der ein mit Isolationsmaterial beschichtetes konisches Element vorgesehen ist.

Diese und die bekannten Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie sehr empfindlich gegenüber quer vcrlnufenden Druck- oder Temperaturgradienten sind, fin /umal in praktisch allen Anwendungsfällen für Kraftfahrzeuge thermische Gradienten praktisch unvermeidbar sind und infolge des turbulenten Zustandes der angesaugten Luft im Bereich der piezoelektrischen Wandler veränderliche Druckgradienten erzeugt wer- M den.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Vorrichtung anzugeben, die die Luftströmung im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine nach dem Ultraschallprinzip auswertet und so aufgebaut ist, daß Geschwindigkeits- und Temperaturgradienten in der Strömung vor der Einwirkung auf die Wandler stabilisiert werden. Außerdem sollen die Strömungsbedingungen der Luft im Bereich der Außenfläche der Wandler so stabilisiert werden, daß die Ausbildung turbulenter Strömungen vermiederi wird, und damit eine größere Genauigkeit der Auswertung als bisher möglich erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Ultraschallvorrichtung eingangs genannter Art erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß neben dem Auswertekanal rechtwinkligen Querschnitts ein Ansaugkanal rechtwinkligen Querschnitts vorgesehen ist, daß beide Kanäle an ihrem einen Ende über ein U-förmiges Umlenkelement verbunden sind, daß ein erstes akustisches Filter mit dem Ansaugkanal zur Absorption von außerhalb der Vorrichtung erzeugten Ultraschall-Störkomponenten verbunden ist, daß im Ansaugkanal eine erste Gruppe von Rippen angeordnet ist, die so geformt sind, daß die Geschwindigkeit und die Temperatur der vorbeiströmenden Luft über den Strömungsquerschnitt gleichbleibend sind, daß in dem Umlenkelement eine zweite Gruppe von Rippen angeordnet ist, die die Luftströmung vom Ansaugkanal in den Auswertekanal umlenken, daß im Auswertekanal eine dritte Gruppe von Rippen vorgesehen ist, die die Strömungslinien der vorbeiströmenden Luft ausrichten, daß der Auswertekanal mit einer flexibien Hülse versehen ist, die mit dem Eintrittskanal der Brennkraftmaschine verbunden ist, und daß ein zweites akustisches Filter zur Absorption von Ultraschall-Störkomponenten vorgesehen ist, die von der Brennkraftmaschine selbst erzeugt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 den Schnitt H-Il aus F ig. I,

F i g. 3 den Schnitt III-III aus F i g. 2 und

F i g. 4 den Schnitt IV-IV aus F i g. 2.

In Fig. 1 bis 4 ist ein Luftfilter I dargestellt, wie es üblicherweise auf dem Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Dieses Filter kann den bekannten normalen Aufbau haben, jedoch auch ein speziell konstruiertes Kompaktfilter sein, das in die Konstruktion der Vorrichtung selbst einbezogen ist. Dies?s Luftfilter 1 wirkt auch als ein akustisches Absorptionsfilter zur Absorption der Ultraschall-Störkomponenten, die außerhalb der Vorrichtung erzeugt werden und bei Fehlen des Filters von den Wandlern der Vorrichtung als Steuersignale ausgewertet würden, so daß sich dann Ungenauigkeiten der Auswertung ergäben.

Das Filter 1 ist über einen Ansaugkanal 2 mit einem Auswertekanal 7 verbunden. Im Ansaugkanal 2 sind zwei feste Rippen 3 vorgesehen, die so geformt sind, daß durch Ausbildung einer diffusen Turbulenz die Luftgeschwindigkeit über den Strömungsquerschnitt und damit auch die Temperatur vergleichmäßigt wird. Die Luftströmung gelangt dann in ein Umlcnkelement 4, das mit mehreren Führungsrippen 4;i versehen ist, die so ausgebildet sind, daß sie die Luftströmung über einen Winkel von 180° bei geringstmöglichem Druckvcrlust umlenken und die Ausbildung von Turbulenz und örtlichen Druckgradienten vermeiden.

Beim Verlassen des Dmlcnkclemenls 4 wird die Luftströmung mit mehreren (tmgncl geformten Rippen

die in Fig.4 zu erkennen sind, längs des 4swertekanals 7 geführt. Die Rippen 5 sind so geformt, iß örtliche Wirbel aufgelöst werden und eine gute asriehtung der Strömungslinien in der kritischen Zone, η die die Rippen 5 gruppiert sind, erreicht wird. Hier

auch ein piezoelektrischer Wandler 6a auf einer »Iterung 6 befestigt, wie aus Fig.4 zu ersehen ist. inter dem Wandler 6a ist im Auswertekanal 7 eine /eite Halterung 8 mit einem zweiten piezoelektrischen andler Sa vorgesehen.
Nach Vorbeiführung am Wandler 8a gelangt die

Luftströmung in eine flexible Hülse 1.2, die die Meßvorrichtung mit dem Eintrittskanal 10 der Brenn kraftmaschine verbindet. An der Verbindungsstelle ist ein Anschlußstutzen 14 vorgesehen, der ein akustisches Filter 16 zur Absorption von Ultraschall-Störkomponenten enthält, die innerhalb der Brennkraftmaschine erzeugt werden und bei Fehlen des Filters zu einem oder beiden Wandlern gelangen könnten, so daß dann Ungenauigkeiten in der Signalauswertung und der Angabe der Luftströmungsgeschwindigkeit verursacht würden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ultraschallmeßvorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine, mit einem Auswertekanal, an dessen beiden Enden zwei piezoelektrische Ultraschallwandler angeordnet sind, deren Ausgänge mit einer die Ausgangssignale verarbeitenden und die Luftströmungsgeschwindigkeit angebenden elektronischen Schaltung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Auswertekanal (7) rechtwinkligen Querschnitts ein Ansaugkanal (2) rechtwinkligen Querschnitts vorgesehen ist, daß beide Kanäle (2, 7) an ihrem einen Ende über ein U-förmiges Umlenkelement (4) verbunden sind, daß ein erstes akustisches Filter (1) mit dem Ansaugkanal (2) zur Absorption von außerhalb der Vorrichtung erzeugten Ultraschall-Störkomponpnten verbunden ist, daß im Ansaugkanal (2) eine erste Gruppe von Rippen (3) angeordnet ist, die so geformt sind, daß die Geschwindigkeit und die Temperatur der vorbeiströmenden Luft über den Strömungsquerschnitt gleichbleibend sind, daß in dem Umlenkelement (4) eine zweite Gruppe von Rippen (4a) angeordnet ist, die die Luftströmung vom Ansaugkanal (2) in den Auswertekanal (7) umlenken, daß im Auswertekanal (7) eine dritte Gruppe von Rippen (5) vorgesehen ist, die die Strömungslinien der vorbeiströmenden Luft ausrichten, daß der Auswertekanal (7) mit einer flexiblen Ji) Hülse (12) vei sehen ist, die mit dem Eintrittskanal der Brennkraftmaschine verbü- Jen ist, und daß ein zweites akustisches Filter (16) zur Absorption von Ultraschall-Störkomponenten ν !gesehen ist, die von der Brennkraftmaschine selbst erzeugt werden, η