DE4013351C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luft­ ansaugvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs.

Im allgemeinen ist, wenn ein Wirbelströmungsmesser in einem Verbrennungsmotor Verwendung findet, dieser stets an der stromabwärts liegenden Seite eines Luftreinigers vorgesehen, welcher seinerseits dazu vorgesehen ist, um Staub aus in den Motor eingesaugter Luft zu entfernen, wie dies z. B. in der US-PS 44 48 064 und der JP-OS 58-21 517 aufgezeigt ist.

Wenn die Strömung eines Fluids, das gemessen werden soll, nicht stabil ist, wird als Folge davon die Meß­ genauigkeit desselben herabgesetzt, und in manchen Fäl­ len kann gar keine Messung möglich sein. Da, wie vor­ stehend beschrieben, ein in einem Verbrennungsmotor Verwendung findender Wirbelströmungsmesser an der stromabwärts liegenden Seite eines Luftreinigers vor­ gesehen ist, ist es in vielen Fällen unmöglich, für genügend Platz zu sorgen, damit ein Fluid mit dem er­ forderlichen Stabilitätsniveau strömen kann, und folg­ lich nehmen Drift- und Turbulenzströmungen beträchtlich zu, wenn die Strömungsrate hoch ist. Wenn ein bekannter Gleichrichtmechanismus in einer solchen Anordnung ver­ wendet wird, kann die Erzeugung von Wirbeln behindert werden.

Fig. 1 ist eine Ansicht im Schnitt durch einen herkömm­ lichen Wirbelströmungsmesser 1, der an der stromabwärts liegenden Seite eines Luftreinigers eines Motors vor­ gesehen ist. Der Wirbelströmungsmesser 1 umfaßt einen Leitungskanal 11 mit einer viereckigen Querschnittskon­ figuration zum Hindurchlassen eines zu messenden Fluids, eine erste Wirbelerzeugersäule 12, die im Inne­ ren des Leitungskanals 11 vorgesehen ist, um einen Kar­ man-Wirbel zu erzeugen, eine zweite Wirbelerzeugersäule 13, die im Inneren des Leitungskanals 11 an der strom­ abwärts liegenden Seite der ersten Wirbelerzeugersäule 12 vorgesehen ist, um einen Karman-Wirbel zu erzeugen, wobei die zweite Wirbelerzeugersäule 13 eine Wirbeler­ mittlungsdruck-Einführöffnung hat, eine wabenartige Gleichrichteinrichtung 14, die am stromaufwärts liegen­ den Ende des Leitungskanals 11 vorgesehen ist, und ei­ nen Steuerkreis 15, der außerhalb des Leitungskanals 11 vorgesehen ist. Ein Luftreiniger 2 umfaßt eine strom­ aufwärts liegende Abdeckung 21 mit einem Fluid-Einlaß, eine stromabwärts liegende Abdeckung 22 mit einem Fluid-Auslaß, der mit dem Leitungskanal 11 verbunden ist, und ein Filterelement 23, das zwischen der strom­ aufwärts liegenden Abdeckung 21 und der stromabwärts liegenden Abdeckung 22 vorgesehen ist.

Ein Ansaugrohr 3 ist mit dem stromabwärts liegenden Ende des Leitungskanals 11 verbunden, um ein Fluid über eine (nicht dargestellte) Drosselklappe zum Motor zu leiten.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung strömt ein zu messendes Fluid, d. h. Luft, in die stromaufwärts liegende Abdeckung 21 des Luftreinigers 2 ein, wie dies durch die Strömungslinie F_IN angedeutet ist, und strömt dann, wie dies durch die Strömungslinien F₁ bis F₄ an­ gedeutet ist, im Inneren der stromabwärts liegenden Abdeckung 22, um den Einlaß des Wirbelströmungsmessers 1 zu erreichen. Da das Fluid dazu neigt, durch einen Bereich zu strömen, in dem der Widerstand relativ ge­ ring ist, hat der Luftstrom entlang der Strömungslinie F₂ im allgemeinen die höchste Strömungsgeschwindigkeit, gefolgt von denen entlang der Strömungslinien F₁ und F₃, und der Luftstrom entlang der Strömugnslinie F₄ hat die niedrigste Strömungsgeschwindigkeit. Die Geschwin­ digkeit des Luftstroms entlang der Strömungslinie F₄ ist äußerst instabil. Das den Einlaß des Wirbelströ­ mungsmessers 1 erreichende Fluid strömt in das Ansaug­ rohr 3 entlang der Strömungslinie F_OUT.

Im folgenden wird die Strömungsgeschwindigkeitsvertei­ lung der Fluidströme im Wirbelströmungsmesser 1 be­ schrieben, die entlang der Strömungslinien F₁ bis F₄ im Luftreiniger 2 strömen. Fig. 2 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt durch die Auslaßseite des Luftreini­ gers 2 und die stromaufwärts liegende Seite des Wirbel­ strömungsmessers 1. In dieser Figur bezeichnet das Be­ zugszeichen 11a einen glockenförmig aufgeweiteten Ab­ schnitt, der entlang des gesamten Umfangs des Einlasses des Leitungskanals 11 vorgesehen ist, wobei der glok­ kenförmig aufgeweitete Abschnitt 11a an der stromab­ wärts liegenden Seite der wabenartigen Gleichrichtein­ richtung 14 angeordnet ist. Dementsprechend werden die entlang der Strömungslinien F₁ bis F₄ strömenden Fluid­ ströme, die sonst in die betreffenden, durch gestrichelte Linien angedeuteten Richtungen strömen würden, nach dem Erreichen der wabenartigen Gleich­ richteinrichtung 14 von dieser gleichgerichtet, damit sie in die betreffenden, durch Vollstrichlinien ange­ deuteten Richtungen strömen. Anschließend werden die Fluidströme entlang der Strömugnslinien F₁ und F₃ in dem glockenförmig aufgeweiteten Abschnitt 11a beschleu­ nigt, so daß die Strömungsgeschwindigkeiten dieser Fluidströme sich der des Fluidstroms entlang der Strö­ mungslinie F₂ annähern, der die höchste Strömungsge­ schwindigkeit hat. Demgemäß ist, wenn angenommen wird, daß kein Fluidstrom entelang der Strömungslinie F₄ vor­ handen ist, die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung im Inneren des Leitungskanals 11 unmittelbar vor der er­ sten Wirbelerzeugersäule 12 relativ gleichmäßig, wie dies durch die Vollstrichlinie V_L angedeutet ist. In Wirklichkeit gibt es jedoch einen Fluidstrom, der ent­ lang der Strömungslinie F₄ strömt, und der Fluidstrom entlang der Strömungslinie F₃ ist daher gezwungen, sich durch den Fluidstrom entlang der Strömungslinie F₄ nach unten zu verschieben, was eine Verminderung der Strö­ mungsgeschwindigkeit dieses Fluidstroms in der Nachbar­ schaft des glockenförmig aufgeweiteten Abschnitts 11a zur Folge hat. Auf diese Weise wird, wie durch die ge­ strichelte Linie V_L′ angedeutet ist, die Strömungsge­ schwindigkeitsverteilung verzerrt. Ein Wirbel, der dann erzeugt wird, wenn die Strömungsgeschwindigkeitsvertei­ lung wie vorstehend beschrieben verzerrt ist, verändert sich in der Intensität und verschwindet manchmal. Eine solche Wirbelbedingung ist in Fig. 3 veranschaulicht. Das in Fig. 3(a) aufscheinende Bezugszeichen V_c be­ zeichnet den Kern einer im Leitungskanal 11 erzeugten Wirbelsäule, d. h. die Position der Wirbellinie. Das in Fig. 3(b) aufscheinende Bezugszeichen V_o bezeichnet die Intensität des Wirbels, d. h. den Wirbeldruck. Es wird angenommen, daß sechs Wirbel V₁ bis V₆ nacheinander erzeugt werden, während die Zeit T, wie in dieser Figur zu sehen ist, von rechts nach links abläuft. Im Wirbel V₁ ist die Verzerrung der Wirbellinie noch nicht stark. Während die Wirbel V₂ bis V₄ nacheinander erzeugt wer­ den, nimmt der Verzerrungsgrad jedoch zu, und die Wir­ bellinie bricht letzten Endes im Wirbel V₅. Unterdessen nimmt die Wirbelintensität V_o allmählich ab und er­ reicht Null zum Zeitpunkt der Erzeugung des Wirbels V₅, in dem die Wirbellinie bricht. Spezifischer ausgedrückt: Es gibt praktisch keinen Wirbel V₅. Nach­ dem die Wirbellinie gebrochen ist, wird ein Wirbel V₆ mit einer relativ geringen Wirbelintensität V_o erzeugt, und danach nimmt die Wirbelintensität V_o allmählich zu. Der Wirbel verschwindet jedoch wieder, nachdem die Wirbel V₁ bis V₄ nacheinander erzeugt worden sind.

Dieser herkömmliche Wirbelströmungsmesser leidet daher unter den folgenden Problemen. Der Wirbel verschwindet periodisch, und die Genauigkeit der Messung wird we­ sentlich vermindert im Falle eines Fluids, das wahr­ scheinlich viele Drift- und Turbulenzströmungen verur­ sachen wird, mit dem Endergebnis, daß der Wirbelströ­ mungsmesser seinen Zweck nicht erfüllt.

Aus der bereits genannten US-PS 44 48 064 ist bereits eine Luftansaugvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Wirbelströmungsmesser bekannt, die ein Man­ telgehäuse mit einem Einlaß und einem Auslaß aufweist. Ein Filterelement zwischen dem Einlaß und dem Auslaß teilt das Innere des Mantelgehäuses in zwei Kammern.

Ein mit dem Auslaß kommunizierender Leitungskanal, in dem in Strömungsrichtung hintereinander eine Gleich­ richteinrichtung und eine Wirbelerzeugungseinrichtung angeordnet sind, ist vom Filterelement ringförmig umge­ ben und ragt weit in das Mantelgehäuse hinein. Es be­ stehen somit grundsätzlich andere Strömungsverhältnisse als bei der Luftansaugvorrichtung nach Fig. 1.

Aus JP 55-35 253 A (in: Patents Abstracts of Japan, Sect.P. Vol. 4 (1980), Nr. 66 (P-11) und JP 63-1 80 819 A (in: Patents Abstracts of Japan, Sect. P. Vol. 12 (1988), Nr. 458 (P-794) ist bekannt, den Leitungs­ kanal vor der Gleichrichteinrichtung sich zu dieser hin verjüngend auszubilden. Jedoch ist hier nicht er­ kennbar, welche Strömungsverhältnisse außerhalb des Leitungskanals herrschen.

Ausgehend von einer Luftansaugvorrichtung gemäß Fig. 1 ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese derart auszugestalten, daß eine gleichmäßige Strömungs­ geschwindigkeitsverteilung über den Querschnitt des Leitungskanals vor der Wirbelerzeugungseinrichtung er­ halten wird, um eine genaue und stabile Messung der Strömungsrate zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Luftansaugöffnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Merkmale.

Die Erfindung zeichnet sich somit dadurch aus, daß der Vorsprung als trichterförmiger Abschnitt ausgebildet ist und nur an dem Abschnitt des Leitungskanals, der Seite des stromabwärts liegenden Mantelgehäuseteils zugewandt ist, welche vom Filterelement entfernt liegt, angeordnet ist.

Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels derselben in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung klarer hervor. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht im Schnitt durch eine Luft­ ansaugvorrichtung mit einem Wirbelströ­ mungsmesser und einem Luftreiniger eines Verbrennungsmotors nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt durch einen wesentlichen Teil der in Fig. 1 dargestellten bekannten Vorrich­ tung;

Fig. 3 (a) und 3(b) Darstellung der Wirbelerzeugung bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt durch eine Luft­ ansaugvorrichtung mit einem Wirbelströ­ mungsmesser und einem Luftreiniger nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 5 eine vergrößerte Teilansicht im Schnitt durch die Luftansaugvorrichtung nach Fig. 4.

Bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung nach Fign. 4 und 5 wird zunächst auf die Be­ schreibung der Fign. 1 und 2 Bezug genommen, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Diese werden daher nachfolgend nicht mehr erläutert.

Ein Vorsprung 11b des Leitungskanals 11, der stromauf­ wärts von der wabenartigen Gleichrichtvorrichtung 14 vorspringt, d. h. sich in den Luftreiniger 2 hinein er­ streckt, ist als trichterförmiger Abschnitt ausgebil­ det. Dieser ist nur an demjenigen Abschnitt des Lei­ tungskanals 11 vorgesehen, der der Seite der stromaba­ wärts liegenden Abdeckung 22 zugewandt ist, welche von dem Filterelement 23 entfernt liegt. Der Vorsprung 11b hat eine derartige Konfiguration, daß ein zu messendes Fluid in Richtung des Einlasses des Leitungskanals 11 gedrosselt wird.

Bei dieser Anordnung strömt ein zu messendes Fluid durch den Luftreiniger 2, um zum Einlaß des Leitungs­ kanals 11, d. h. zur wabenartigen Gleichrichtvorrichtung 14 zu gelangen. Unter den Fluidströmen werden diejeni­ gen, die entlang der Strömungslinien F₁ bis F₃ strömen, von der wabenartigen Gleichrichtvorrichtung 14 gleich­ gerichtet und gehen dann durch den glockenförmig aufge­ weiteten Abschnitt 11a. Weiterhin wird der Fluidstrom entlang der Strömungslinie F₄, der den Fluidstrom ent­ lang der Strömungslinie F₃ bei der Vorrichtung nach Fig. 1 dazu zwingt, sich nach unten zu verschieben, derart geführt, daß er in eine Richtung strömt, in der die Geschwindigkeit des Fluidstroms entlang der Strö­ mungslinie F₃ durch die Drosselwirkung des trichterför­ migen Vorsprungs 11b erhöht wird. Als Folge davon wird die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung V_L im Inneren des Leitungskanals 11 unmittelbar vor der ersten Wir­ belerzeugersäule 12 des Wirbelströmungsmessers 41 gleichmäßig, und Wirbel werden daher unter normalen Bedingungen erzeugt, was eine Erhöhung der Meßgenauig­ keit zur Folge hat.

Claims (1)

1. Luftansaugvorrichtung mit Wirbelströmungsmesser für eine Brennkraftmaschine, die ein Mantelgehäuseteil (21, 22) mit einem Einlaß und einem Auslaß, welche in die Seitenwände desselben münden, ein Filterelement (23), das in dem Mantelgehäuseteil (21, 22) vorgesehen ist, um zwei Kammern, eine obere und eine untere, im Inneren des Mantelgehäuseteils (21, 22) zu definieren und des weiteren den Einlaß und den Auslaß voneinander zu isolieren, einen Leitungskanal (11), der mit dem Mantelgehäuseteil (21, 22) derart verbunden ist, daß er mit dem Auslaß kommuniziert, eine in dem Leitungskanal (11) angeordnete wabenförmige Gleichrichteinrichtung (14) und eine Wirbelerzeugungseinrichtung (12, 13) ein­ schließt, die im Inneren des Leitungskanals (11) vor­ gesehen ist, wobei ein Vorsprung (11b) am Auslaß derart vorgesehen ist, daß er sich in das Mantelgehäuseteil (22) hinein erstreckt, wobei der Vorsprung (11b) in Richtung des Auslasses verjüngt ist und dadurch der in den Auslaß hineinströmende Luftstrom korrigiert wird, so daß die Geschwindigkeitsverteilung von Luftströmen im Inneren des Leitungskanals (11) gleichmäßig wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (11b) als trichterförmiger Abschnitt ausgebildet ist und nur an dem Abschnitt des Leitungs­ kanals (11), der der Seite des stromabwärts liegenden Mantelgehäuseteils (22) zugewandt ist, welche vom Fil­ terelement (23) entfernt liegt, angeordnet ist.