DE3922488A1 - Luftmessvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Luftmeßvorrichtung der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.
Bei einer bekannten Luftmeßvorrichtung dieser Art
(EP 00 54 887 C2) wird der in Strömungsrichtung vorn
liegende Eingangsabschnitt des Bypaßkanals von einem
Röhrchen gebildet, das über den Venturiabschnitt des
Hauptströmungskanals vorsteht und an seinem freien Ende die
Eintrittsöffnung für den Bypaßkanal ausbildet. Die Länge des
Röhrchens steht dabei in einem bestimmten Verhältnis zum
lichten Durchmesser des Bypaßkanals. Durch dieses Röhrchen
wird versucht, den nachteiligen Einfluß von Turbulenzen an
dem stromaufwärts gelegenen Ende des Bypaßkanals auf das
Meßwertsignal des temperaturabhängigen Widerstands zu
verringern. Zur Verstärkung dieses Effekts ist in der
Eintrittsöffnung noch ein Strömungsgleichrichter eingesetzt.
Bei Umlenkung der Luftströmungsrichtung vor dem Bypaßkanal,
z.B. um 90°, wie dies insbesondere bei Luftansaugsystemen
von Brennkraftmaschinen aus Einbaugründen häufig der Fall
ist, tritt infolge verstärkter Wirbelbildung sowie
Verschiebung des Druckprofils ein deutlich erhöhtes
Signalrauschen auf, das selbst durch den
Strömungsgleichrichter im Eingangsbereich des Bypaßkanals
nicht mehr ausreichend eliminiert werden kann.
Die erfindungsgemäße Luftmeßvorrichtung mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, daß durch das erfindungsgemäße Verlegen der
Bypaßöffnung aus der Störungszone heraus in den Bereich
weitgehend laminare Strömung mit über den
Strömungsquerschnitt etwa konstantem Druckprofil für solche
Fälle der Strömungsumlenkung vor dem Bypaßkanal die
Rauschkomponente im Meßwertsignal erheblich reduziert wird.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im
Anspruch 1 angegebenen Luftmeßvorrichtung möglich.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung
einen Längsschnitt einer Luftmeßvorrichtung für ein
Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine.
In der in der Zeichnung im Längsschnitt zu sehenden
Luftmeßvorrichtung ist mit 10 ein sog. Drosselklappenstutzen
bezeichnet, in dem ein Hauptströmungskanal 11 und ein
Bypaßkanal 12 ausgebildet sind. Der Drosselklappenstutzen 10
ist an einem Krümmer 13 angesetzt, der einstückig mit einem
Luftansaugrohr 14 einer Brennkraftmaschine ist.
Ausgangsseitig wird der Drosselklappenstutzen 10 an einem
hier nicht dargestellten Sammelsaugrohr der
Brennkraftmaschine befestigt.
Zur Ausbildung von Hauptströmungskanal 11 und Bypaßkanal 12
ist im Drosselklappenstutzen 10 eine Durchgangsbohrung 15
eingebracht, die sich aus zwei in Achsrichtung
hintereinander angeordneten und exzentrisch
zueinanderliegenden Bohrungen 151, 152 zusammensetzt. Die
eingangsseitig liegende Bohrung 152 hat dabei einen größeren
Durchmesser als die ausgangsseitig liegende Bohrung 151. In
die Bohrung 152 ist eine Strömungshülse 16 eingesetzt, die
sich stirnseitig an einer Anschlagfläche 17 im Übergang
zwischen den beiden Bohrungen 151, 152 abstützt und in Axial-
und Radialrichtung unverschiebbar gehalten ist. Die Bohrung
151 und die dazu koaxiale Strömungshülse 16, die im
Durchmesser kleiner ist als der lichte Durchmesser der
Bohrung 152, bilden zusammen den Hauptströmungskanal 11,
während der Außenmantel der Strömungshülse 16 zusammen mit
der Bohrungswand der Bohrung 152 den Bypaßkanal 16 begrenzt.
In dem Hauptströmungskanal 11 ist im Bereich der Bohrung 151
eine Drosselklappe 18 angeordnet, die auf einer Stellwelle
19 befestigt ist. Die Stellwelle 19 ist in Lagerstellen
20, 21 im Drosselklappenstutzen 10 schwenkbar gelagert. Die
Innenwand der Strömungshülse 16 ist venturiförmig
ausgebildet und bildet einen venturiförmigen
Strömungsabschnitt im Hauptströmungskanal 11, im folgenden
Venturiabschnitt 22 genannt. Der Venturiabschnitt 22 hat
einen kleinsten Strömungsquerschnitt 23 nahe dem der Bohrung
151 zugekehrten Ende und erweitert sich zu der Eingangsseite
des Drosselklappenstutzens 10 hin.
Der im Drosselklappenstutzen 10 ausgebildete Bypaßkanal 12
weist eine stromaufwärts des Venturiabschnitts 22 liegende
Einlaßöffnung 24 und eine stromabwärts im kleinsten Strömungs
querschnitt 23 des Venturiabschnitts 22 oder unterhalb dieses
liegende Auslaßöffnung 25 auf. Die Auslaßöffnung 25 besteht
dabei aus mehreren über den Umfang der Strömungshülse 16
verteilt angeordneten Durchbrechungen 251-253 in der
Strömungshülse 16. Die Einlaßöffnung 24 des Bypaßkanals 12
ist in Strömungsrichtung gesehen vor den 90°-Krümmer 13 in
den Bereich der geradlinigen Ausrichtung des Luftansaugrohrs
14 gelegt. Hierzu ist an der Innenwand des Krümmers 13 ein
separater Luftführungskanal 26 ausgebildet, dessen lichter
Querschnitt etwa dem des Bypaßkanals 12 im
Drosselklappenstutzen 10 entspricht. Bei an dem Krümmer 13
angesetzten Drosselklappenstutzen 10 liegen die Enden des
Luftführungskanals 26 und des im Drosselklappenstutzen 10
vorhandenen Bypaßkanals 12 deckungsgleich aufeinander. Der
vom Eingang bis zum Ausgang des Krümmers 13 sich
erstreckende Luftführungskanal 26 kann einstückig mit dem
Krümmer 13 ausgeführt oder aber auch als separates Bauteil
an diesem befestigt sein.
Im Bypaßkanal 12 ist ein temperaturabhängiger Meßwiderstand
27, der als Hitzdraht oder Heißfilm ausgebildet ist,
angeordnet. Der Meßwiderstand 27 befindet sich innerhalb
eines Einsatzes 28, der wiederum in einen Trägerkörper 29
eingesetzt ist. Der Trägerkörper 29 ist zwischen der
Strömungshülse 16 und der Innenwand des
Drosselklappenstutzens 10 eingespannt. Der
temperaturabhängige Meßwiderstand 27 ändert seinen
elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Änderung der
Luftströmung im Bypaßkanal 12. Das elektrische
Ausgangssignal des Meßwiderstands 27 ist damit ein Maß für
den Luftdurchsatz im Hauptströmungskanal 11.
Durch die Strömungsumlenkung im Krümmer 13 um ca. 90° treten
im Bereich vor dem Venturiabschnitt 22 Verwirbelungen und
Turbulenzen der Luftströmung auf. Außerdem verschiebt sich
das Druckprofil, wobei sich nahe der Krümmerwand mit dem
größeren Krümmungsradius eine Staudruckzone und an der
gegenüberliegenden Krümmerwand eine Unterdruckzone
ausbildet. Durch den separaten Luftführungskanal 26 im
Krümmer 13 ist die Einlaßöffnung 24 des Bypaßkanals 12 aus
diesem Bereich herausgenommen, so daß diese turbulenten
Strömungen sich nicht in den Bypaßkanal 12 hinein fortsetzen
können und nicht zu einer Verstärkung der Rauschkomponente
im Meßwertsignal des Meßwiderstands 27 führen.
Claims (4)
1. Luftmeßvorrichtung, insbesondere zum Messen der von
einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse, mit
einem einen venturiförmigen Strömungsabschnitt
aufweisenden Hauptströmungskanal, mit einem Bypaßkanal,
der mit einer Einlaßöffnung in Luftströmungsrichtung
oberhalb des Venturiabschnitts und mit einer Auslaßöffnung
in Luftströmungsrichtung im engsten Querschnitt des Venturi
abschnitts oder unterhalb dieses mündet, mit einem im Bypaßkanal
angeordneten temperaturabhängigen Meßwiderstand und mit
einer Umlenkung der Luftströmungsrichtung vor dem
Venturiabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einlaßöffnung (24) des Bypaßkanals (12) in
Strömungsrichtung vor die Umlenkung (13) in einen
Bereich quasilaminarer Strömung mit konstantem
Druckprofil gelegt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Hauptströmungs- und Bypaßkanal (11, 12) in einem
Anschlußstutzen (10) integriert sind, der an einem
Krümmer (13) angeschlossen ist, dessen Eintritts- und
Austrittsöffnung einen Winkel kleiner gleich 90°
miteinander einschließen, und daß die Einlaßöffnung (24)
des Bypaßkanals (12) in Strömungsrichtung oberhalb der
Krümmung vor der Eintrittsöffnung liegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Krümmer (13) Teil des Anschlußstutzens (10) oder
eines mit dem Anschlußstutzen (10) verbindbaren
Luftführungsrohrs (14) ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Bypaßkanal aus Kanalabschnitten
(12, 26) zusammengesetzt ist, die im Anschlußstutzen (10)
und Krümmer (13), vorzugsweise damit einstückig,
ausgebildet sind.
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