DE3044152C2

DE3044152C2 - Luftdurchsatzmesser

Info

Publication number: DE3044152C2
Application number: DE3044152A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Aochi; Kiyomi Morita; Tadahiko Otani; Takao Ibaraki Teranishi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-11-29
Filing date: 1980-11-24
Publication date: 1986-04-10
Also published as: DE3044152A1; US4395907A; JPS5677716A; GB2065898A; JPS6348006B2

Description

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Die Erfindung betrifft einen Luftdurchsatzmesser zum Bestimmen der einer Brennkraftmaschine zugeführten Frischluftmenge de/ im Ot jrbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.

Aus der DE-OS 29 14 275 ist be. ;its ein derartiger Luftdurchsatzmesser bekannt, bei dem die in die Brennkraftmaschine eingesaugte Luft im Bereich des als Venturieinsatz ausgeführten Lufttrichters in einen Hauptstrom und einen Nebenstrom unterteilt wird. Im vertikalen Teil des Nebenstromkanals sind mittig zwei Meßelemente angeordnet, von denen eines durch entsprechende Heizstromdosierung auf einer relativ hohen konstanten Temperatur gehalten wird und das andere zur Kompensation von Änderungen der Lufttemperatur dient. Die Anordnung der Meßelemente im Neben-Stromkanal bietet den Vorteil gegenüber einer Anordnung im Hauptstromkanal, daß sie den schädlichen Wirkungen bei Fehlzündungen der Brennkraftmaschine nicht unmittelbar ausgesetzt sind, weil die gebildeten Heißgase vom Motor hauptsächlich durch den Haupt-Stromkanal zurückströmen. Da jedoch der Einlaß des Nebenstromkanals seitlich versetzt neben der Venturieinheit angeordnet ist und sich bei fehlender Abdeckung nach oben öffnet, können Staub und die bei Fehlzündungen erzeugten Heißgase durch den Einlaß in den Nebensiromkanal gelangen und sich an den Meßelementen absetzen, was deren Meßgenauigkeit beeinträchtigt. Eine Abdeckung über dem Einlaß bietet zwar einen gewissen Schutz gegen das Eindringen von Staub und Heißgasen, verringert aber gleichzeitig die Luftströmung im Nebenschlußkanal, was wiederum die Meßgenauigkeit beeinträchtigt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Luftdurchsatzmessers, der den Luftdurchsatz über den gesamten Betriebsbereich mit gleichbleibend hoher Genauigkeit mißt, einen relativ hohen Luftdurchsatz im Nebenluftkanal gewährleistet und das Eindringen von Staub und Heißgasen in den Nebenluftkanal wirksam

vermindert Diese Aufgabe wird erfindungsgemäO' durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Einlaßöffnung des Nebenluftkanals kann eine relativ große Luftmenge gleichmäßig vom Umfang des Hauptluftstromes in den Nebenluftkanal einströmen. Durch die Anordnung des Einlasses am Obergang des Venfurieinsatzes zum erweiterten zylindrischen Einsatz und durch seine Ausbildung als Ringschlitz werden erfmdungsgemäß die bei Fehlzündungen im Hauptluftkanai auftretenden Strömungsverhältnisse dazu ausgenutzt, um dem Einströmen von Hei3gasen in den Nebenluftkanal entgegenzuwirken, weil dadurch am Einlaß der dynamische Druck des Hauptluftstroms zur Wirkung gelangt

Die zweckmäßige Ausgestaltung gemäß Unteranspruch 2 ergibt den Vorteil einer stabileren Luftströmung im Nebenluftkanal und eine Vergrößerung des Verhältnisses des Luftdurchsatzes im Nebenstromkanal zum Gesamt-Luftdurchsatz.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Luftdurchsatzmesser im Axialschnitt;

Fig.2 die Beziehung zwischen der Änderungsrate der Meßwerte und der Anzahl an Fehlzündungen;

F i g. 3 die Beziehurg zwischen dem Nebenluftdurchsatz im Verhältnis zum Gesamtsaugluftdurchsatz und dem Gesamtsaugluftdurchsatz.

Nach F i g. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 über ein Saugrohr 3 mit einem Luftfilter 2 verbunden. Im Saugrohr 3 ist eine Einschnürung 5 vorgesehen, die eine Innenschulter 6 innerhalb des Saugrohrs 3 bildet Im Saugrohr 3 ist ein Venturieinsatz 7 angeordnet, der auf der Schulter 6 mit zwei unteren Ansätzen 8 aulliegt, so daß vom Ende 4 und von der Schulter 6 ein ringförmiger Spalt 11 begrenzt ist Der Venturieinsatz 7 erweitert sich allmählich im oberen Endteil und weist an beiden Endabschnitten konische Außenflächen 9, 10 auf. Ein gerader zylindrischer Rohreinsatz 12 ist in el« Saugrohr 3 eingesetzt und stützt sich mit zwei unteren Vorsprüngen 13 auf dem Abschnitt 15 des Venturieinsatzes 7 ab, so daß zwischen dem Unterende des Einsatzes 12 und dem Venturieinsatz 7 ein Ringschlitz 30 gebildet ist Die Einströmkante 14 des Venturieinsatzes 7 ist zur Innenfläche 28 des Einsatzes 12 radial nach innen versetzt, so daß der Ringschlitz 30 entgegen der Richtung des Hauptluftstroms 27 liegt

In der Seitenwand des Saugrohrs 3 ist ein Ansatz 16 vorgesehen, in dem zwei an den Enden des Venturieinsatzes 7 positionierte Kammern 17, 18 und ein Verbindungskanal 19 angeordnet sind. Die Kammern 17, 18 sind durch Einsatzstücke 20, 21, 22 verschlossen, so daß ein Nebenluftkanal 23 gebildet wird, der von dem als Ringschlitz 30 ausgebildeten Einlaß über die Kammer 17, den Verbindungskanal 19, die Kammer 1» zum Ringspalt 11 als Auslaß verläuft. In dem Nebenluftkanal 23 sind zwei Hitzdraht-Meßfühler 24 angeordnet, und von einem Isolierciement 25 gehalten, das im Ansatz 16 eingesetzt ist. Die Hitzdrähte 24 sind an eine am Saugrohr 3 vorgesehene Steuerschaltung 26 angeschlossen.

Wenn Luft durch den Hauptluftkanal 29 sitrcmt, baut sich am Auslaß 11 ein Unterdruck auf, deir auch Luft durch den Nebenluftkanal 23 saugt. Der Durchsatz der durch den Nebenluftkanal 23 strömenden Luft ist proportional dem Durchsatz der durch den Hauptluftkanal 29 strömenden Luft. Die im Nebenluftkanal !23 angeordneten Meßelemente 24 werden elektrisch auf eine

gleichbleibende Temperatar erwärmt.

Der Ringschlitz 30 liegt unter einem Winkel zum Hauptluftkanal 29, und die Einströmkante 14 des Venturieinsatzes 7 springt gering in den Hauptluftkanal 29 vor, so daß die am Ringschlitz 30 befindliche Luft mit dem dynamischen Druck der durch den Hauptluftkanal 29 strömenden Luft beaufschlagt wird und sich das Nebenluft-Durchsatzverhältnis vergrößert Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Nebenluftkanal 23 ist relativ hoch, auch wenn die Brennkraftmaschine mit niedrigen Drehzahlen läuft, was die Meßgenauigkeit verbessert. Da ferner die untere Bohrung des Venturieinsatzes 7 oder der Einschnürung 5 relativ groß ist und der Ringspalt 1Ϊ des Nebenluftkanals 23 am Unterende des Venturieinsatzes 7 angeordnet ist, steigt auch bei is hohen Motor-Drehzahlen der am Ringspalt 11 wirksame Unterdruck nicht übermäßig an, so daß das Ansprechvcrmögen der Meßelemente 24 durch übermäßig große Strömungsgeschwindigkeiten nicht beeinträchtigt werden kann und sehr genaue Messungen des Saugluftvolumens über den gesamten Di ehzahlbereich des Motors gewährleistet sind.

Wenn Fehlzündungen auftreten und Heißluft durch den Hauptluftkanal 29 zurückströmt, beaufschlagt der dynamische Druck des umgekehrten Gasstroms den Ringspalt 11 nicht, da sich dieser senkrecht zum Hauptluftkanal am Ende des geraden, verengten Teils des Venturieinsatzes 7 öffnet. Der Ringschlitz 30 öffnet sich zwar in den Hauptluftkanal 29, aber infolge seines kleinen Querschnitts wird das Eindringen von Staub in den Nebenluftkanal 23 verhindert. Wenn der Einlaß und der Auslaß als durchgehende Ringspalte ausgebildet sind, können der Innenzylinder 12 und der Venturieinsatz 7 mit Schrauben am Saugrohr 3 befestigt werden, wobei die Ansätze 13,8 wegfallen.

In F i g. 2 ist auf der Abszisse die Anzahl Fehlzündungen und auf der Ordinate die Änderungsrate der Hitzdraht-Ausgangsgröße in Prozent dargestellt. Die Vollinie 50 kennzeichnet die Änderungsrate bei einem Durchsatzmesser, bei dem der Einlaß des Nebenluftkanals eine runde Öffnung am Oberende eines Venturieinsatzes ist. Die Strichlinie 60 kennzeichnet die Verhältnisse bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Wie ersichtlich, ergibt sich beim Luftdurchsatzmesser nach der Erfindung nur eine geringe Schwankung der Ausgangsgröße des Hitzdrahts. Sg beträgt die Änderungsrate nur ca. 2% nach mehr als 500 Fehlzündungen. Bei der Vorrichtung mit rundem Nebenluftkanal-Einlaß beträgt die Änderungsrate der Ausgangsgröße ca. 3,2% nach 200 Fehlzündungen. Beim erfindungsgemäßen Luftdurchsatzmesser haben Fehlzündungen nur geringe Auswirkurgen auf die Me3genauigkeit, was eine zuverlässige Funktion über lange Betriebszeiten ermöglicht.

In F i g. 3 ist auf der Abszisse der Gesamt-Luftdurchsatz in mVmin und auf der Ordinate das Verhältnis des Nebenluftdurchsatzes zum Gesamtsaugluftdurchsatz in Prozent angegeben. Die Vollinie 70 kennzeichnet die Verhältnisse bei einem Durchsatzmesser, dessen Nebenluftkanal-Einlaß ein Ringspait am oberen Ende des Venturieinsatzes ist, der sich normal zum Hauptluftstrom öffnet. Bei einer solchen Vorrichtung fällt das Nebenluft-Durchsatzverhältnis steil ab, wenn der Gesamtsaugluftdurchsatz auf weniger als 1 mVmin sinkt, was dem Leerlaufbetrieb entspricht. Auch wenn der Gesamtsaugluftdurchsatz etwa 4 m³/min übersteigt, was bei einem 2000-cm³-Motor einer Drehzahl von 4000 U/ min entspricht, fällt dia Rurchsatzrate, weil der Nebenluftkanal nur mit einem statischen Druck über den Ringspalt beaufschlagt wird.

Bei dem Luftdurchsatzmesser nach der Erfindung ist dagegen aus der Strichlinie 80 ersichtlich, daß das Durchsatzverhältnis über den Gesamtbereich des Gesamt-Luftverhältnisses und der Motordrehzahl relativ wenig schwankt Durch Messen des Nebenluftdurchsatzes kann also der Gesamtsaugtuftdurchsatz mit hoher Genauigkeit bestimmt werden. Dies verbessert wiederum die Präzision, mit der das der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoff-Luft-Gemisch eingestellt wird.

Da bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Luftdurchsatzmesser der Einlaß des Nebenluftkanais dem dynamischen Druck und der Auslaß dem statischen Druck ausgesetzt ist, sind Schwankungen des Neben-Iuftverhältnisses über den Gesamtbereich des Saugluftdurchsatzes gering. Dies trägt in hohem Maß zur Verbesserung der Meßgenauigkeit bei. Da ferner der Nebenluftkanal bei dieser Vorrichtung nur minimal durch den bei Fehlzündungen auftretenden Heißluft-Rückstrom beeinflußt wird, sind Schwankungen der Ausgangsgröße des Hitzdrahts sehr kleui. so daß seine Empfindlichkeit über lange Zeit aufrechterhalten werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Luftdurchsatzmesser zum Bestimmen der einer Brennkraftmaschine zugeführten Frischiuftmenge, bei der einem Hauptluftkanal ein einen Meßfühler enthaltender Nebenluftkanal parallelgeordnet ist, dessen Einlaß unmittelbar stromauf eines im Hauptluftkanal angeordneten Venturieinsatzes abzweigt und dessen Auslaß ringförmig im engsten Bereich des Venturieinsatzes ausmündet, dadurch gekennzeichnet,

daß der Durchmesser des Venturieinsatzes (7) an seiner Einströmkante (14) kleiner ist als der Innendurchmesser eines stromauf des Venturieinsatzes (7) is im Hauptluftkanal (29) angeordneten zylindrischen Einsatzes (12) und

daß die Breite des als Ringschlitz (30) ausgebildeten Einlasses durch den Abstand zwischen der Endkante des Einsatzes (12) und der Einströmkante (14) des VenturieinsfcLzes (7) definiert ist

2. Luftdurchsatzmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endabschnitte des Venturieinsatzes (7) außen konisch verjüngt sind und je einen Teil des Nebenluftkanals (37) begren-