DE3801262A1 - Verfahren und einrichtung zum schuetzen von in gasstroemen angeordneten messgliedern vor verschmutzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1 und eine zum Durchführen dieses Verfahrens dienende Ein­ richtung.

Derartige Meßglieder, insbesondere im Motoransaugkanal von Kraft­ fahrzeugen, werden normalerweise von den im Luftstrom mitgerissenen Staub- und Schmutzpartikeln, wie Ölpartikeln, im Laufe der Zeit verunreinigt. Dadurch ändern sich die Meßgenauigkeit und die ther­ mischen sowie physikalischen Eigenschaften des Meßgliedes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhil­ fe zu schaffen und einen hochwirksamen Verschmutzungsschutz vorzu­ sehen, damit die Meßgenauigkeit erhalten bleibt.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ein Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen dieses Anspruchs aufgeführten Merkmale aus. Das Ionisieren und nachfolgende Ablenken der Fremdpartikel von dem Meßglied bzw. das Herumleiten der Fremdpartikel um das Meß­ glied ergeben einen äußerst wirksamen Schutz und führen zu einer langzeitigen Meßgenauigkeit, was zum Beispiel bei der Luftstrom­ messung in Kraftfahrzeugen sehr wichtig ist. Die genannten Schutz­ maßnahmen sind relativ einfach und preiswert durchführbar, wobei die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 besonders geeignet ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine zum Durch­ führen des genannten Verfahrens dienende Einrichtung erfindungsge­ mäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 3 aufgeführten Merkmale aus. Eine solche Einrichtung ist bautechnisch relativ einfach zu realisieren und ermöglicht ein unmittelbares Ablenken der Schmutz­ partikel, einschließlich von Öl- und Wasserpartikeln, sofort nach der Ionisationszone. Dadurch können die Fremdpartikel im Luft­ strom um das Meßglied herumgeleitet werden.

Die Weiterbildung von Anspruch 4 verhindert, daß im Luftstrom mit­ gerissene, um das Meßglied herumgeleitete und später aus irgend­ einem Grunde zurückströmende Fremdpartikel auf das Meßglied gelan­ gen. Auch diese zurückströmenden Fremdpartikel werden sicher abge­ lenkt.

Die Weiterbildung von Anspruch 5 führt zu einer kleinen Baugröße bzw. -länge und zu einer äußerst wirksamen Ablenkung der Fremdpar­ tikel, weil sich diese nach der Ionisation nicht vor dem Erreichen der Ablenkzone neutralisieren können, da lange Zwischenwege fehlen.

Die Weiterbildung gemäß den Ansprüchen 6 und 8 beinhaltet eine bautechnisch einfach zu realisierende und äußerst wirksame Ionisa­ tionszone, die den Luftstrom praktisch nicht behindert und dennoch die gesamten darin enthaltenen Fremdpartikel ionisierend erfaßt. Gemäß der Weiterbildung von Anspruch 9 führen die Abschirmungsgit­ ter zu einem äußerst wirksamen Schutz der Ionisationszone und da­ mit zu einem dauerhaft störungsfreien Betrieb. Es ergibt sich hier­ durch eine Abschirmung gegen Funkenbildung, und die Hochspannung wird von den übrigen Teilen der Einrichtung sicher abgehalten.

Die Weiterbildung von Anspruch 10 ist bautechnisch besonders ein­ fach und günstig. Die verschiedenen Ionisations- und Abschirmungs­ gitter lassen den Luftstrom und die Fremdpartikel praktisch unge­ hindert hindurch, wobei lediglich für eine sichere und elektrisch gefahrlose Ionisation der Fremdpartikel gesorgt wird.

Mit der Weiterbildung von Anspruch 11 lassen sich definierte elek­ trische Verhältnisse und eine vollständige Abschirmung der Ionisa­ tionszone erzielen.

Die Weiterbildung von Anspruch 12 erlaubt einen äußerst wirksamen Schutz des Meßgliedes, da die ionisierten Fremdpartikel bereits vor Erreichen des Abschirmungsrohrs nach außen um dieses abgelenkt werden, so daß der durch das Abschirmungsrohr gelangende und das Meßglied umströmende Anteil des Luftstroms praktisch frei von Fremdpartikeln ist, die das Meßglied anderenfalls verschmutzen würden.

Die Weiterbildung von Anspruch 13 hat sich bei Kraftfahrzeugen als bautechnisch günstig erwiesen und führt insgesamt zu einer re­ lativ kompakten Einrichtung.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem in einer einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Ein Meßglied 10 in Form eines Keramik-Meßchips dient zum Bestim­ men des Luftmassenstroms und hat beispielsweise eine Längserstreckung von etwa 1 cm sowie eine Quererstreckung von etwa 0,3 cm. Es befindet sich etwa mittig im Inneren eines Motor-Ansaugkanals 12, der im vorliegenden Fall aus elektrisch leitendem Material besteht. Der Luftstrom mit den Fremdpartikeln, wie Staub, Öl- und Wasser­ teilchen, durchströmt den Ansaugkanal 12 von seinem Einlaß zu sei­ nem Auslaß, beispielsweise in der Figur von links nach rechts, um anschließend zu einem Vergaser oder einer Kraftstoff-Einspritz­ stelle zu gelangen. In der Figur ist angedeutet, daß ein Teil der Fremdpartikel in Form eines Rückstroms in entgegengesetzter Rich­ tung in den genannten Auslaß strömt. Beide Fremdpartikel-Ströme, also der Normalstrom und der Rückstrom, müssen in wirksamer Weise von dem Meßglied 10 abgehalten werden.

Am Einlaß des Ansaugkanals 12 befindet sich eine Ionisationszone 14 mit unter gegenseitigem Abstand von etwa 5 mm angeordneten Ionisationsgittern 16, 18 großer Maschenweite. Diese sind gegen­ über dem Ansaugkanal 12 elektrisch isoliert und mit einer Hoch­ spannungs-Wechselspannung von beispielsweise etwa 5 KV beauf­ schlagt. Den Ionisationsgittern 16, 18 sind unter gleichem Ab­ stand von etwa 5 mm gleichartige Abschirmungsgitter vor- bzw. nachgeordnet. Diese Abschirmungsgitter sind mit dem Absaugkanal 12 und insgesamt mit Masse verbunden. Sie verhindern eine Funken­ bildung und halten die Hochspannung von den übrigen Teilen der Einrichtung ab. Die Ionisationsgitter 16, 18 und Abschirmungsgit­ ter 20, 22 haben beispielsweise eine Maschenanordnung von jeweils 1,5 mm².

Stromab schließt sich an die Ionisationszone 14 eine Ablenkzone 24 an, innerhalb derer die ionisierten Fremdpartikel nach außen, also in Richtung zur Wandung des Ansaugkanals 12, elektrisch abge­ lenkt werden. Zu diesem Zweck ist das Meßglied 10 von einem elek­ trisch leitenden Abschirmungsrohr 26 umgeben, das sich konzen­ trisch in dem Ansaugkanal 12 befindet und vom Luftstrom durchdrun­ gen werden kann, damit eine Bestimmung desselben mit dem Meßglied 10 möglich ist.

Das Abschirmungsrohr 26 hat einen Durchmesser von etwa 10 cm, wäh­ rend der Durchmesser des Ansaugkanals 12 etwa 20 cm beträgt, und einen stirnseitigen Abstand von der Ionisationszone 14 von etwa 7 bis 10 cm. Zwischen dem Abschirmungsrohr 26 und dem Ansaugkanal 12, der seinerseits mit Masse verbunden ist, wird ein Gleichspan­ nungsfeld mit einer Hochspannung von etwa 10 KV erzeugt, wobei das Abschirmungsrohr 26 an positivem Potential liegt.

Stromab des Abschirmungsrohrs 26 befindet sich unter ähnlichem Abstand wie hinsichtlich der Ionisationszone 14 eine weitere Ioni­ sationszone 28, die wie die Ionisationszone 14 aufgebaut und ange­ schlossen ist. Sie sorgt dafür, daß auch der Rückstrom vom Meß­ glied 10 abgehalten wird.

Die Ionisationszonen 14 und 28 sind an eine Hochspannungs-Wechsel­ spannungsquelle 30 angeschlossen, und der mit Masse verbundene An­ saugkanal 12 sowie das Abschirmungsrohr 26 sind an eine Hochspan­ nungs-Gleichspannungsquelle 32 angeschlossen.

Aus der Figur ist ersichtlich, daß der Fremdpartikel-Normalstrom in Pfeilrichtung aus dem zentralen Bereich um das Abschirmungsrohr 26 herumgeleitet wird, was ebenfalls für den Fremdpartikel-Rück­ strom gilt. Der Verschmutzungsschutz ist äußerst wirksam, weil die Fremdpartikel unmittelbar vor den jeweiligen Ablenkzonen, also vor den Gleichspannungsfeldern, ionisiert werden und somit leicht ab­ zulenken sind.

Als Meßglied 10 können verschiedenartige Glieder zum Einsatz kom­ men, wie zum Beispiel auch Temperatur- und Drucksensoren, deren Meßgenauigkeit nicht durch Fremdpartikel beeinflußt werden darf. Wegen der gleichbleibenden Meßgenauigkeit ist eine solche Einrich­ tung ausgesprochen langlebig und wartungsfrei einsetzbar.

Claims (13)

1. Verfahren zum Schützen von in Gasströmen, insbesondere Luft­ strömen im Motor-Ansaugkanal von Kraftfahrzeugen, angeordneten Meßgliedern, insbesondere Luftmassenstrommessern, wie Keramik- Meßchips, vor einer Verschmutzung durch sich bewegende Fremd­ partikel, wie Wassertröpfchen und Staub, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Fremdpartikel ionisiert und dann in einem Hochspannungsfeld von dem zu schützenden Meß­ glied abgelenkt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdpartikel in einem Hochspannungswechselfeld ionisiert und in einem Hochspannungsgleichfeld abgelenkt werden.

3. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zumindest eine in Gasströmungsrichtung stromauf des zu schützenden Meß­ glieds (10) angeordnete Hochspannungs-Ionisationszone (14) und durch eine Hochspannungs-Ablenkzone (24) zumindest vor/und oder im Bereich des zu schützenden Meßglieds.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine in Gas­ stromrichtung stromab des zu schützenden Meßglieds (10) ange­ ordnete weitere Hochspannungs-Ionisationszone (28).

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hochspannungs-Ablenkzone (24) bis etwa zur Hoch­ spannungs-Ionisationszone (14) und/oder zur weiteren Hochspan­ nungs-Ionisationszone (28) oder darüber hinaus erstreckt.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hochspannungs-Ionisationszone (14) und/oder die weitere Hochspannungs-Ionisationszone (28) aus zwei in Gas­ stromrichtung unter gegenseitigem Abstand und etwa quer zum Luftstrom angeordneten, elektrisch leitenden Ionisationsgittern (16, 18) großer Maschenweite besteht.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsgitter (16, 18) einen gegenseitigen Abstand von etwa 5 mm haben.

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationsgitter (16, 18) an eine Hochspannungs-Wech­ selspannungsquelle (30) mit einer Spannung von vorzugsweise etwa 5 KV angeschlossen sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß den beiden Ionisationsgittern (16, 18) jeweils mit Masse verbundene Abschirmungsgitter (20, 22) großer Maschen­ weite in Gasstromrichtung mit Abstand vor- und nachgeschaltet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ionisationsgitter (16, 18) und die Abschir­ mungsgitter (20, 22) gleichartig ausgebildet sind und gleiche Abstände voneinander haben.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abschirmungsgitter (20, 22) mit dem elek­ trisch leitenden Ansaugkanal (12) elektrisch verbunden sind.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, gekennzeichnet durch ein in Gasstromrichtung verlaufendes, endseitig offenes, das Meßglied (10) umgebendes, elektrisch leitendes Abschir­ mungsrohr (26) und durch eine zwischen das Abschirmungsrohr so­ wie den Ansaugkanal (12) geschaltete Hochspannungs-Gleichspan­ nungsquelle (32) mit einer Hochspannung von vorzugsweise etwa 10 KV, wobei das Abschirmungsrohr gegenüber dem Ansaugrohr auf elektrisch positivem Potential liegt.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser des Ansaugkanals (12) etwa 20 cm, der Durchmesser des darin konzentrisch angeordneten Abschir­ mungsrohrs (26) etwa 10 cm und der stirnseitige Abstand des Ab­ schirmungsrohrs von der oder den Ablenkzonen (24) etwa 7 cm be­ tragen.