DE3623109A1 - Durchflussmengen-messvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen von Durchflußmengen und insbesondere auf eine thermische Meßvorrichtung zum Messen beispielsweise von Ansaugluftmengen einer Maschine.

Bisher ist beispielsweise aus der Veröffentlichung der nicht geprüften japanischen Patentanmeldung 4 814/85 eine thermisch wirkende Durchflußmeßvorrichtung bekannt, bei der ein Ansaug­ rohr einer Maschine für Kraftfahrzeuge mit einem Strömungs­ meßrohr versehen ist, in welchem parallel zu der Strömungs­ richtung der Ansaugluft ein dünnes plattenförmiges oder film­ förmiges thermisches Meßelement angeordnet ist, das durch einen Heizwiderstand und/oder einen Temperaturfühler gebildet ist und aus dessen Ausgangssignal die Ansaugluftmenge ermit­ telt wird.

Um eine hohe Ansprechgeschwindigkeit gegenüber Änderungen der Ansaugluftmenge zu erzielen, muß das thermische Meßelement sehr dünn, nämlich in einer Dicke von einigen zehn bis eini­ gen hundert µm ausgebildet werden, während zugleich auch die Gesamtabmessungen des Meßelements klein sein müssen. Ferner wird zum Herabsetzen der durch die Luftströmung hervorgerufe­ nen Wirkungskraft auf ein Mindestmaß das Meßelement so ange­ ordnet, daß es mit seinem Bereich kleinster Abmessung, näm­ lich mit seinem Dickenbereich der Luftströmung zugekehrt ist. Auf diese Weise werden eine hohe Ansprechgeschwindigkeit und eine hohe Festigkeit gegenüber der Luftströmung innerhalb des normalen Meßbereichs gewährleistet.

Falls jedoch in der Maschine eine Rückzündung bzw. ein Zu­ rückschlagen auftritt, tritt im Ansaugrohr ein Gegenstrom auf. Daher wird infolge der normalen Luftströmung in Verbin­ dung mit dem Gegenstrom die Luftströmung im Ansaugrohr un­ gleichmäßig. Der Gegenstrom trifft mit einer Geschwindigkeit, die höher als diejenige der normalen Strömung ist, schräg auf den Bereich größter Fläche, nämlich die Oberfläche des Meß­ elements. Das thermische Meßelement wird durch den schräg auftreffenden Luftstrom angehoben, wodurch eine hohe Biegebe­ lastung entsteht. Infolgedessen entsteht das Problem, daß das thermische Meßelement verformt und beschädigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Messen von Durchflußmengen zu schaffen, bei der das thermische Meßelement selbst dann nicht verformt oder beschä­ digt wird, wenn in der zu messenden Luftströmung eine Störung auftritt.

Ferner soll mit der Erfindung eine Vorrichtung zum Messen von Ansaugluftmengen von Maschinen geschaffen werden, bei der selbst dann, wenn infolge einer Rückzündung bzw. eines Zu­ rückschlagens im Ansaugrohr eine ungleichmäßige Luftströmung auftritt, das thermische Meßelement weder verformt noch be­ schädigt wird und eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 bzw. 2 genannten Mitteln gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispie­ len unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1a, 1b und 1c sind jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht, die die Ge­ staltung eines ersten Ausführungsbeispiels der er­ findungsgemäßen Meßvorrichtung zeigen.

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gestaltung einer herkömmlichen Meßvorrichtung zeigt.

Fig. 3 ist eine Darstellung eines Strömungszustands von An­ saugluft in einer herkömmlichen Meßvorrichtung bei dem normalen Messen.

Fig. 4 ist eine Darstellung eines infolge einer Rückzündung ungleichmäßigen Luftströmungszustands in der herkömmlichen Meßvorrichtung.

Fig. 5 ist eine Darstellung eines infolge einer Rückzündung ungleichmäßigen Luftströmungszustands in der Durch­ flußmengen-Meßvorrichtung mit der Gestaltung nach Fig. 1.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung einer Maschine mit einer Durchflußmengen-Meßvorrichtung und äußeren Vor­ richtungen derselben.

Fig. 7a, 7b und 7c sind jeweils eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht und eine Draufsicht, die die Ge­ staltung eines zweiten Ausführungsbeispiels der er­ findungsgemäßen Meßvorrichtung zeigen.

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Aus­ führungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meßvorrich­ tung.

Fig. 9 und 10 sind Vorderansichten eines vierten bzw. fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung.

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die die Gestaltung der Hälfte eines sechsten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung zeigt.

Fig. 12 und 13 sind Draufsichten, die jeweils die Umrisse verbesserter Formen für das in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrich­ tung zeigen.

Vor der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der erfindungs­ gemäßen Durchflußmengen-Meßvorrichtung wird zum besseren Verständnis eine herkömmliche Durchflußmengen-Meßvorrichtung anhand der Fig. 2, 3 und 4 beschrieben.

Die Fig. 2 zeigt die Gestaltung des Inneren eines Strömungs­ meßrohrs 2 bei einer herkömmlichen Meßvorrichtung. In dem Strömungsmeßrohr 2 ist eine Halteplatte 3 angebracht. Die Halteplatte 3 hat die Form eines für die Strömungsrichtung von Ansaugluft offenen "U". Über der Halteplatte 3 ist über ein Verbindungsteil 6 ein dünnes plattenförmiges thermisches Element bzw. Meßelement 4 aus einem Isoliermaterial oder Halbleitermaterial angebracht. Das Meßelement 4 ist mit einem Heizwiderstand oder Temperaturfühler 7 ausgebildet. Das Meß­ element 4 ist derart angeordnet, daß sich der größte Teil seines Körpers in dem U-förmigen Ausschnitt der Halteplatte 3 befindet. An der Halteplatte 3 sind Stromleiter 8 für die elektrische Verbindung mit dem Heizwiderstand oder Tempera­ turfühler 7 des Meßelements 4 über Anschlußdrähte 9 ange­ bracht.

Um eine hohe Ansprechgeschwindigkeit hinsichtlich Änderungen der Ansaugluftmenge zu gewährleisten, muß das Meßelement 4 sehr dünn, nämlich in einer Dicke von einigen zehn bis eini­ gen hundert µm ausgebildet sein, wobei auch die Gesamtabmes­ sungen klein sein müssen. Ferner wird zum Herabsetzen der durch die Luftströmung ausgeübten Wirkungskraft auf ein Min­ destmaß das Meßelement 4 so angeordnet, daß dessen Bereich kleinster Abmessung, nämlich der Dickenbereich der Luftströ­ mung zugekehrt ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

In der Fig. 3 ist mit 1 ein Ansaugrohr bezeichnet.

Wenn jedoch in der Maschine eine Rückzündung (Frühzündung) bzw. ein Zurückschlagen auftritt, entsteht dadurch in dem Ansaugrohr 1 ein Gegenstrom. Infolge der normalen Luftströ­ mung und des Gegenstroms wird die Luftströmung in dem Ansaug­ rohr 1 ungleichmäßig. Daher tritt gemäß Fig. 4 eine Strömung mit einer Geschwindigkeit, die höher als diejenige der norma­ len Strömung ist, aus einer in bezug auf den Bereich größter Fläche des thermischen Meßelements 4 schrägen Richtung auf. Wenn das Meßelement 4 einer solchen schnellen Strömung ausge­ setzt wird, wirkt an dem Meßelement eine Hebe- oder Schub­ kraft, so daß eine hohe Biegebelastung entsteht. Infolgedes­ sen entsteht das Problem, daß das Meßelement 4 beschädigt und verformt wird.

Mit der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung wird dieses Problem gelöst.

Anhand der Zeichnung wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung beschrieben.

Gemäß den Fig. 1a, 1b und 1c sind das thermische Meßelement 4 in dem Strömungsmeßrohr 2, das in dem Ansaugrohr 1 einer in Fig. 6 gezeigten Maschine 30 angebracht ist, die Halteplatte 3 für das Halten des Meßelements 4 und ein an der Halteplatte 3 angebrachtes Schutzteil 5 vorgesehen.

Die Fig. 6 zeigt ein Luftfilter 31, ein Brennstoffeinspritz­ ventil 32, eine Drosselklappe 33, ein Parallelausrichtungs­ gitter 34, eine elektronische Steuereinheit 35 und eine Sen­ sorschaltung 36. Ein elektrisches Signal aus dem Meßelement 4 wird durch die Sensorschaltung 36 in ein Signal vorbestimmter Form umgesetzt, das einer Luftdurchflußmenge entspricht und das der elektronischen Steuereinheit 35 zugeführt wird. Die Steuereinheit 35 berechnet aus dem Luftmengensignal und aus Ausgangssignalen anderer Sensoren eine Brennstoffeinspritz­ menge. Entsprechend der berechneten Brennstoffeinspritzmenge wird das Brennstoffeinspritzventil 32 betätigt.

Das Meßelement 4 gemäß den Fig. 1a bis 1c ist derart gestal­ tet, daß auf einem dünnen plattenförmigen Substrat aus einem Halbleitermaterial wie Silicium oder dergleichen oder einem Isoliermaterial wie Keramikmaterial oder dergleichen ein Heizwiderstand und ein Temperaturfühler ausgebildet sind, nur ein Heizwiderstand ausgebildet ist oder nur ein Temperatur­ fühler ausgebildet ist. Zum Erhöhen der Ansprechgeschwindig­ keit werden die Dimensionen des Meßelements auf geeignete Weise so gewählt, daß die Länge im Bereich von 4 bis 7 mm liegt, die Breite im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm liegt und die Dicke im Bereich von 50 bis 250 µm liegt.

Ein Ende des Meßelements 4 wird über das Verbindungsteil 6, das Wärmeisoliereigenschaften hat, fest an der Halteplatte 3 angebracht. Die Halteplatte 3 besteht aus einem keramischen Isoliermaterial, Aluminium oder dergleichen und hat die Form eines "U", das in der Richtung der Ansaugluftströmung ver­ tieft ist. Das zweite Ende des Meßelements 4 ragt in den U- förmigen Ausschnitt der Halteplatte 3. Der größte Teil des Meßelements 4 ist in dem U-förmigen Ausschnitt der Halteplat­ te 3 angeordnet. Dadurch, daß auf die vorstehend beschriebene Weise das Meßelement 4 nur an einem Ende festgelegt wird und das andere Ende frei ist, wird verhindert, daß infolge des durch das Erwärmen und Abkühlen hervorgerufenen Ausdehnens und Zusammenziehens des Meßelements 4 selbst eine Verformung des Meßelements 4 auftritt. Die Halteplatte 3 ist mit den Stromleitern 8 versehen, wodurch über die Anschlußdrähte 9 die elektrische Verbindung mit dem Heizwiderstand oder Tempe­ raturfühler des Meßelements 4 gebildet wird. Die Stromleiter 8 sind auch mit der Sensorschaltung 36 verbunden. Die Halte­ platte 3 ist in dem Strömungsmeßrohr 2 derart befestigt, daß der Bereich kleinster Abmessung, nämlich der Dickenbereich des dünnen plattenförmigen thermischen Meßelements 4 der Richtung der Strömung der Ansaugluft entgegensteht, während zugleich der Bereich maximaler Fläche zur Strömungsrichtung der Ansaugluft parallel ist. Ferner sind an den beiden Seiten der Halteplatte 3 zwei Schutzteile 5 aus Aluminium oder Kupfer angeklebt und festgelegt, die jeweils im wesentlichen T-förmig sind. Jedes der Schutzteile 5 ist hinreichend größer als das Meßelement 4 und hat einen flachen Plattenbereich 5 a, der parallel zur Strömungsrichtung der Ansaugluft in einem geringen Abstand vom Meßelement 4 in der Richtung der Dicke desselben angeordnet ist, sowie drei Anschlußbereiche 5 b, die durch Biegen der Randbereiche des flachen Plattenbereichs 5 a in der Richtung zur Halteplatte 3 gebildet sind. Das jewei­ lige Schutzteil 5 ist an einer Oberfläche der Halteplatte 3 an den drei Stellen der Anschlußbereiche 5 b derart festge­ legt, daß der Bereich größter Fläche des Meßelements 4 dem flachen Plattenbereich 5 a parallel gegenübersteht. Die Schutzteile 5 dienen dazu, das Meßelement 4 vor einer un­ gleichmäßigen Luftströmung im Ansaugrohr 1 zu schützen, die durch eine Rückzündung bzw. ein Zurückschlagen der Maschine 30 verursacht wird, und sind so angeordnet, daß sie den U- förmigen Ausschnitt der Halteplatte 3 überdecken. Die einan­ der gegenüberstehenden Flächen des Meßelements 4 und der flachen Plattenbereiche 5 a werden so gewählt, daß die Flächen der Plattenbereiche 5 a hinreichend breiter als diejenigen des Meßelements 4 sind. Andererseits werden Abstände a und a′ zwischen den flachen Plattenbereichen 5 a und dem Meßelement 4 auf Werte innerhalb eines Bereichs von 0,8 bis 3 mm gewählt. Eine Länge b des Vorsprungs des flachen Plattenbereichs 5 a stromauf des Meßelements 4 wird auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0 bis 4 mm gewählt. Eine Länge c des Vorsprungs des flachen Plattenbereichs 5 a stromab des Meßele­ ments 4 wird auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 4 bis 8 mm gewählt. Eine Dicke d des flachen Plattenbereichs 5 a wird auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 1 mm gewählt. Diese Dimensionen werden durch Versuche auf optimale Werte entsprechend der Form des Strömungsmeßrohrs 2 und der Ausführung der Maschine 30 festgelegt.

Bei der vorstehend beschriebenen Gestaltung tritt gemäß Fig. 5 durch eine Rückzündung (Frühzündung) der Maschine 30 in dem Ansaugrohr 1 eine ungleichmäßige Luftströmung auf. Durch die Schutzteile 5 wird jedoch verhindert, daß die ungleichmäßige Strömung auf den Bereich größter Fläche des Meßelements 4 trifft. D.h., der durch die Rückzündung hervorgerufene größte Teil der ungleichmäßigen Strömung in der Gegenrichtung trifft auf die flachen Plattenbereiche 5 a der Schutzteile 5, wodurch das direkte Auftreffen der ungleichmäßigen Strömung auf den Bereich größter Fläche des Meßelements 4 verhindert wird. Ferner gelangt ein Teil der durch die Rückzündung verursach­ ten Strömung in der Gegenrichtung durch den Zwischenraum zwischen den flachen Plattenbereichen 5 a der beiden Schutz­ teile 5 und der Halteplatte 3 und erreicht die Seite des Meßelements 4. Diese ungleichmäßige Strömung wird jedoch örtlich dadurch zu einer zum Bereich größter Fläche des Meßelements 4 parallelen Strömung ausgerichtet, daß stromab des Meßelements 4 Teile der Halteplatte 3 und der zum Bereich größter Fläche des Meßelements 4 parallelen flachen Platten­ bereiche 5 a der beiden Schutzteile 5 vorstehen und stromab des Meßelements 4 Teile der flachen Plattenbereiche 5 a der beiden Schutzelemente 5 angeordnet sind. Auf diese Weise wird die Strömung nahe dem Meßelement 4 zu einer Strömung ausge­ richtet, die nahezu parallel zu dem Bereich größter Fläche des Meßelements 4 ist. Damit wird verhindert, daß eine Luftströmung in einer nicht zu dem Meßelement 4 paralle­ len Richtung auf die Fläche trifft, an der der Heizwiderstand oder Temperaturfühler ausgebildet ist, bzw. auf die Rückflä­ che zu dieser Fläche, nämlich auf den Bereich größter Fläche. Infolgedessen wird ein Anheben des Meßelements 4 unterdrückt, so daß eine Beschädigung und Verformung des Meßelements 4 verhindert wird.

Da ferner die Schutzteile 5 in geeigneten Abständen parallel zu dem Meßelement 4 angeordnet werden, sind bei dem normalen Messen die Störungen der Luftströmung in der Richtung längs der Oberfläche des Substrats des Meßelements 4 hinreichend gering, an welcher der Heizwiderstand oder Temperaturfühler ausgebildet ist. Daher wird die Genauigkeit der Durchflußmen­ genmessung kaum verschlechtert.

Bei der vorstehend beschriebenen Gestaltung ist somit das Meßelement 4 als eine dünne Platte ausgebildet, um damit die Ansprechgeschwindigkeit zu steigern. Der Bereich kleinster Abmessung, nämlich der Dickenbereich der dünnen Platte des Meßelements 4 ist der Ansaugluftströmung zugekehrt, während der Bereich maximaler Fläche zur Ansaugluftströmung parallel angeordnet ist, wodurch eine ausreichende Festigkeit gegen­ über der Ansaugluftströmung sichergestellt ist. Die Schutz­ teile 5 haben die flachen Plattenbereiche 5 a, die dem Bereich größter Fläche des Meßelements 4 in einem geringen Abstand von diesem parallel gegenübergesetzt sind. Diese Schutzteile sind derart angeordnet, daß ihre stromab gelegenen Ränder in der Strömungsrichtung der Ansaugluft stromab des stromab gelegenen Rands des Meßelements 4 liegen. Dadurch wird ver­ hindert, daß der durch eine Rückzündung der Maschine 30 verursachte ungleichmäßige Luftstrom direkt auf den Bereich größter Fläche des Meßelements 4 trifft. Der Luftstrom, der durch die Rückzündung in der Gegenrichtung hervorgerufen wird und das Meßelement 4 von den stromab gelegenen Rändern der flachen Plattenbereiche 5 a her erreicht, wird örtlich durch die stromabwärts über das Meßelement 4 hinausragenden flachen Plattenbereiche 5 a der Schutzteile 5 parallel ausgerichtet. Somit wird der Luftstrom aus der Gegenrichtung an einer Stelle nahe dem Meßelement 4 in eine zum Bereich größter Fläche des Meßelements 4 nahezu parallele Strömung umgesetzt. Damit wird eine Beschädigung und Verformung des Meßelements 4 verhindert. Ferner ist infolge der Schutzteile 5 eine Störung der Ansaugluftströmung in der Richtung längs der Oberfläche des Meßelements 4 bei dem normalen Messen ausreichend gering. Dadurch ist eine hohe Genauigkeit der Durchflußmengenmessung gewährleistet.

Die Fig. 7a, 7b und 7c zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung, bei dem mit den glei­ chen Bezugszeichen wie bei dem in den Fig. 1a, 1b und 1c gezeigten ersten Ausführungsbeispiel die gleichen Teile und Komponenten bezeichnet sind, deren Beschreibung weggelassen ist.

Bei dem in den Fig. 7a bis 7c gezeigten Ausführungsbeispiel sind die flachen Plattenbereiche 5 a der Schutzteile 5 in bezug auf die Strömungsrichtung der Ansaugluft stromaufwärts um einen vorbestimmten Winkel R geöffnet. Gemäß Fig. 7c sind die Abmessungen der Schutzteile 5 nahezu gleichartig denjeni­ gen gemäß Fig. 1c. D.h., die Werte von a und a′ werden auf Werte innerhalb eines Bereichs von 0,8 bis 3 mm gewählt. Der Wert b wird auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0 bis 6 mm eingestellt. Der Wert c wird auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 4 bis 8 mm eingestellt. Der Wert d wird auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,3 bis 1 mm eingestellt. Der Öffnungswinkel R wird auf einen Wert inner­ halb eines Bereichs von 15° bis 60° gewählt. Diese Abmessun­ gen werden durch Versuche auf optimale Werte entsprechend der Form des Strömungsmeßrohrs 2 und der Ausführung der Maschine 30 festgelegt.

Auch bei dieser Gestaltung tritt gleichermaßen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine Rückzündung der Ma­ schine 30 eine ungleichmäßige Luftströmung in dem Ansaugrohr auf; es wird jedoch durch die Schutzteile 5 verhindert, daß die ungleichmäßige Strömung auf den Bereich größter Fläche des Meßelements 4 trifft. Der größte Teil der durch die Rückzündung verursachten ungleichmäßigen Strömung in der Gegenrichtung trifft nämlich auf die flachen Plattenbereiche 5 a der Schutzteile 5, wodurch das direkte Auftreffen der ungleichmäßigen Strömung auf den Bereich größter Fläche des Meßelements 4 verhindert wird. Ferner erreicht ein Teil der durch die Rückzündung verursachten Strömung in der Gegenrich­ tung das Meßelement 4 über Öffnungen, die stromab der Schutz­ teile 5 durch die Schutzteile 5 und die Halteplatte 3 gebil­ det sind. Die über diese stromab gelegenen Öffnungen in der Gegenrichtung gelangende Durchflußmenge ist jedoch gering. Ferner wird die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms in der Gegenrichtung durch die Erweiterung der zu dem Meßelement 4 führenden Kanäle verringert. Darüberhinaus wird der in der Gegenrichtung in die stromab gelegenen Öffnungen eintretende Strom durch die Drosselfunktion der Öffnungen geringfügig in einen zu dem Bereich größter Fläche des Meßelements 4 paral­ lelen Strom ausgerichtet. Auf diese Weise wird der Strom in der Gegenrichtung ausreichend abgeschwächt und an einer Stel­ le nahe dem Meßelement 4 nahezu zu dem Bereich größter Fläche des Meßelements 4 parallel. Infolgedessen werden die Beschä­ digung und Verformung des Meßelements 4 verhindert.

Andererseits wird im Vergleich zu dem Fall, daß die flachen Plattenbereiche 5 a parallel zu dem Bereich größter Fläche des Meßelements angeordnet sind, oder zu dem Fall, daß die fla­ chen Plattenbereich 5 a dem Bereich maximaler Fläche des Meß­ elements 4 unter stromaufwärts gelegener Öffnung der Platten­ bereiche 5 a um einen Neigungswinkel von beispielsweise unge­ fähr 10° gegenübergesetzt sind, bei dem normalen Messen der Heizbereich des Meßelements 4 durch die über die stromauf gelegenen Öffnungen der beiden Schutzteile 5 zu einer Stelle nahe dem Meßelement 4 geleitete Luftströmung wirkungsvoller gekühlt, da die flachen Plattenbereiche 5 a unter einem Nei­ gungswinkel R von 15° bis 60° angestellt werden (wobei diese Strömung gleichförmiger ist und ihre Strömungsgeschwindigkeit im Vergleich mit dem ungleichmäßigen Strom in der Gegenrich­ tung geringer ist, der durch die Rückzündung hervorgerufen wird). Daher wird mit der Gestaltung des zweiten Ausführungs­ beispiels die Kühlung durch die von der stromauf gelegenen Seite des Meßelements 4 her kommende normale Luftströmung verbessert, was eine Steigerung der Genauigkeit der Durch­ flußmengenmessung ergibt.

Die Fig. 8 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfin­ dungsgemäßen Meßvorrichtung, bei dem die Halteplatte 3 selbst als Schutzteil 5 wirkt. Die Halteplatte 3 steht dem Bereich größter Fläche des Meßelements 4 parallel zu diesem in einem Abstand gegenüber, der nur der Dicke des Verbindungsteils 6 entspricht. Ferner ist auch gleichermaßen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Halteplatte 3 mit einem Schutzteil 5 versehen. Daher ist das Meßelement 4 zwischen der Halteplatte 3 und dem flachen Plattenbereich 5 a des Schutzteils 5 in geringem Abstand derart angeordnet, daß der Bereich größter Fläche des Meßelements 4 zu der Halteplatte 3 parallel liegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden gleichartige Wirkungen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt.

Als viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßvor­ richtung können gemäß Fig. 9 die Schutzteile 5 an dem Strö­ mungsmeßrohr 2 angebracht werden, wie beispielsweise dadurch, daß das Strömungsmeßrohr 2 aus einem Harzmaterial geformt wird und bei dem Formen einstückig hiermit die Schutzteile 5 ausgebildet werden. Mit dieser Gestaltung können die Herstel­ lungsprozesse vereinfacht werden.

Andererseits können gemäß Fig. 10 Seitenwandteile 2 a des Strömungsmeßrohrs 2, die dem Bereich größter Fläche des Meß­ elements 4 gegenübergesetzt sind, parallel zu dem Bereich größter Fläche des Meßelements 4 ausgebildet werden, wodurch das Strömungsmeßrohr 2 selbst die Funktion der Schutzteile 5 übernimmt.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Schutzteile 5 jeweils an den beiden Seiten des Bereichs größter Fläche des Meßelements 4 angeordnet. Falls jedoch in dem Strömungsmeßrohr 2 zwei Meßelemente 4 angeordnet werden und derart an verschiedene Halteplatten 3 angebracht werden, daß sie in die U-förmigen Ausschnitte der Halteplatte ragen, braucht jeweils ein Schutzelement 5 nur an einer Seite ange­ bracht zu werden, wie es in Fig. 11 gezeigt ist. In diesem Fall werden durch das zueinander parallele Anordnen der bei­ den Halteplatten 3 in engem Abstand gleichartige Wirkungen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt.

Bei den in den Fig. 8 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispielen wurden die flachen Plattenbereiche 5 a der Schutzteile 5 so angeordnet, daß sie zu dem Bereich größter Fläche des Meßele­ ments 4 parallel sind. Der flache Plattenbereich 5 a kann jedoch unter einem stromaufwärts offenen vorbestimmten Öff­ nungswinkel R angeordnet werden, wie es bei dem zweiten Aus­ führungsbeispiel gemäß Fig. 7a bis 7c gezeigt ist.

Zusätzlich können gemäß der schematischen Darstellung in Fig. 12 stromauf der flachen Plattenbereiche 5 a der Schutzteile 5 des ersten Ausführungsbeispiels Führungsplatten 10 mit einem vorbestimmten Öffnungswinkel in der Strömungsrichtung der Ansaugluft ausgebildet werden, durch die die Ansaugluft an der Stelle nahe dem Meßelement 4 gesammelt und die Kühlung des Meßelements 4 verbessert wird. Gemäß der Darstellung in Fig. 13 können die Führungsplatten 10 auch durch gebogene Platten mit gleichmäßig gewölbten Oberflächen ersetzt werden.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen war zwar das thermische Meßelement 4 als dünne Platte geformt, jedoch können der Heizwiderstand oder der Temperaturfühler auch auf ein filmförmiges Isoliermaterial wie ein isolieren­ des flexibles Substrat oder dergleichen gedruckt werden.

Obgleich das thermische Meßelement 4 nur mit einem Ende an der Halteplatte 3 festgelegt war, können auch beide Enden des Meßelements 4 an der Halteplatte 3 befestigt werden.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden unter der Annahme beschrieben, daß die erfindungsgemäße Meß­ vorrichtung zum Messen der Ansaugluftmenge in dem Ansaugrohr der Maschine eingesetzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Ge­ staltung besteht jedoch keine Einschränkung auf diesen Fall; vielmehr kann die erfindungsgemäße Meßvorrichtung auch zum Messen von Durchflußmengen bzw. Durchflußleistungen einer gewöhnlichen Luftströmung eingesetzt werden. Auch in diesem Fall wird bewirkt, daß das thermische Meßelement gegenüber Störungen der Luftströmung geschützt wird. Ferner kann abhän­ gig von den Einsatzbedingungen durch die Schutzteile eine erforderliche minimale Schutzwirkung selbst dann erreicht werden, wenn die stromab gelegenen Ränder der flachen Plat­ tenbereiche der Schutzteile nicht stromab von dem stromab gelegenen Rand des thermischen Meßelements liegen.

Es wird eine Vorrichtung angegeben, bei der in einer Luft­ strömung ein dünnes plattenförmiges oder filmförmiges thermi­ sches Meßelement mit einem Heizwiderstand und/oder einem Temperaturfühler angeordnet wird, um damit Luftdurchflußmen­ gen zu messen. Das Meßelement wird derart gehalten, daß sein Bereich größter Fläche, nämlich seine Oberfläche zu der Luft­ strömung parallel liegt. Beiderseits des Bereichs größter Fläche des Meßelements werden Schutzteile mit flachen Plat­ tenbereichen, deren Flächen hinreichend größer als der Be­ reich größter Fläche ist, parallel an beiden Seiten des Bereichs größter Fläche des Meßelements diesem in einem ge­ ringen Abstand gegenübergesetzt. Dadurch wird verhindert, daß ein Gegenstrom der Luft direkt auf das Meßelement trifft und dieses verformt oder beschädigt. Die Meßvorrichtung wird hauptsächlich zum Messen der Ansaugluftmenge einer Maschine benutzt.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Messen von Durchflußmengen, gekennzeichnet durch ein dünnes platten- oder filmförmiges thermisches Meß­ element (4) mit einem Heizwiderstand und/oder einem Tempera­ turfühler, eine Haltevorrichtung (3) zum Halten des Meßele­ ments in einer Luftströmung in der Weise, daß der Bereich größter Fläche des Meßelements zur Luftströmung parallel angeordnet ist, und mindestens ein Schutzteil (5) mit einer Gegenfläche, die hinreichend breiter als der Bereich größter Fläche des Meßelements ist und die so angeordnet ist, daß sie dem Bereich größter Fläche des Meßelements in einem kleinen Abstand (a, a′) parallel gegenübersteht.

2. Vorrichtung zum Messen von Ansaugluftmengen einer Ma­ schine, gekennzeichnet durch ein Strömungsmeßrohr (2), das parallel zur Ansaugluftströmung in einem Ansaugrohr (1) ange­ ordnet ist, in das die Ansaugluft eingeleitet ist, wobei ein Teil der Ansaugluft durch das Strömungsmeßrohr strömt, ein dünnes platten- oder filmförmiges thermisches Meßelement (4) mit einem Heizwiderstand und/oder einem Temperaturfühler, eine Haltevorrichtung (3) zum Halten des Meßelements in dem Strömungsmeßrohr in der Weise, daß der Bereich größter Fläche des Meßelements zur Ansaugluftströmung parallel angeordnet ist, und ein Schutzteil (5) mit einem flachen Plattenbereich (5 a), der eine Gegenfläche hat, die hinreichend breiter als der Bereich größter Fläche des Meßelements ist und die so angeordnet ist, daß sie dem Bereich größter Fläche des Meß­ elements in einem kleinen Abstand (a, a′) parallel gegenüber­ steht, und dessen in bezug auf die Ansaugluftströmungsrich­ tung stromab gelegener Rand stromab des stromab gelegenen Rands des Meßelements liegt, wodurch verhindert ist, daß ein in der zur Ansaugluftströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung fließender Gegenstrom der Ansaugluft gegen den Be­ reich größer Fläche des Meßelements stößt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Plattenbereich (5 a) des Schutzteils (5) parallel zum Bereich größter Fläche des Meßelements (4) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der flache Plattenbereich (5 a) des Schutzteils (5) so ange­ ordnet ist, daß er dem Bereich größter Fläche des Meßele­ ments (4) unter einem vorbestimmten, stromaufwärts offenen Öffnungswinkel ( R ) gegenübersteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Öffnungswinkel ( R ) im Bereich von 15° bis 60° liegt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (3) mindestens eine Halteplatte aufweist, die quer im Inneren des Strömungsmeß­ rohrs (2) und parallel zur Ansaugluftströmung angeordnet ist, und daß das Meßelement (4) in einem geringen Abstand von einer Seitenfläche der Halteplatte angeordnet und an minde­ stens einem Ende an der Seitenfläche befestigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzteil (5) an der Halteplatte (3) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Halteplatte (3) stromaufwärts ein U-förmiger Teil ausgebildet ist, daß das Meßelement (4) an dem Seitenteils des U-förmigen Teils der Halteplatte angeordnet ist und daß an beiden Seitenflächen der Halteplatte je ein Schutzteil (5) befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die flachen Plattenbereiche (5 a) der Schutzteile (5) parallel zum Bereich größter Fläche des Meßelements (4) angeordnet sind und daß stromauf der Schutzteile Führungsplatten (10) angebracht sind, die stromaufwärts unter einem vorbestimmten Winkel auseinanderlaufen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führungsplatte (10) Bogenform hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eng aneinander parallel zueinander zwei Halteplatten (3) angeordnet sind, an denen stromaufwärts U-förmige Teile aus­ gebildet sind, daß an dem U-förmigen Teil der jeweiligen Halteplatte an der Seite, die von der anderen Halteplatte abliegt, jeweils ein Meßelement (4) angeordnet ist und daß an der von der anderen Halteplatte abliegenden Seitenfläche der jeweiligen Halteplatte ein Schutzteil (5) befestigt ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (4) einer Seitenfläche der Halteplatte (3) gegenübergesetzt ist und das Schutzteil (5) an dieser Seiten­ fläche der Halteplatte befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzteil (5) an dem Strömungsmeßrohr (2) befestigt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmeßrohr (2) zwei flache, zur Halteplatte (3) parallele Seitenwände (2 a) hat, die als Schutzteil wirken.