DE4112981A1

DE4112981A1 - Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden, gasfoermigen mediums

Info

Publication number: DE4112981A1
Application number: DE19914112981
Authority: DE
Inventors: Klaus-Juergen Peters; Walter Bosch; Hans-Peter Stiefel; Thomas Dipl Ing Schwegel; Bernd Dipl Ing Osswald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1991-04-20
Publication date: 1992-10-22
Also published as: JPH05118891A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden, gasförmigen Mediums, insbesondere zur Messung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Das bei solchen Vorrichtungen verwendete temperaturabhängie Meßelement, z. B. Hitzdraht- oder Heißfilmmesser, ändert seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Änderung der Strömung im Bypaßkanal. Das Ausgangssignal des Meßelements ist damit ein Maß für den Durchsatz des Strömungsmittels im Hauptströmungskanal. Bei unterschiedlichen Drosselklappenstellungen wird das strömende Medium im Strömungskanal unterschiedlich abgelenkt, was sich in einer Verfälschung des Ausgangssignals des Meßelements bemerkbar macht.

Zur Reduktion dieser Signalabweichungen ist bei einer bekannten Luftmeßvorrichtung der eingangs genannten Art (P 39 22 489.9), die mindestens eine Austrittsöffnung des Bypaßkanals in der Venturisektion exakt über der Schwenkachse der Drosselklappe und mit Abstand von dieser angeordnet und der Querschnitt der Austrittsöffnung größer als das 0,3-fache des Drosselklappendurchmessers gewählt. Bevorzugt sind zwei solche Austrittsöffnungen vorgesehen, die einander diametral gegenüberliegen, wobei die Verbindungslinie der Austrittsöffnungen parallel zur Schwenkachse der Drosselklappe verläuft. Untersuchungen haben gezeigt, daß trotz dieser konstruktiven Gestaltung ein nicht unerheblicher Einfluß der Drosselklappenstellung auf das Ausgangssignal des Meßelements bestehenbleibt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden gasförmigen Mediums mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Anordnung der mindestens einen Austrittsöffnung des Bypasses im unmittelbaren Bereich des Minimumquerschnitts der Venturisektion im Strömungskanal und durch die angegebene Festlegung des Abstandes der Schwenkachse der Drosselklappe von der mindestens einen Austrittsöffnung des Bypaßkanals der Einfluß der unterschiedlichen Schwenkstellungen der Drosselklappe auf das Ausgangssignal des Meßelements verschwindend gering ist. Der erforderliche Abstand ist dabei abhängig von dem Durchmesser der Drosselklappe und damit von dem lichten Durchmesser des Strömungskanals im Bereich der Drosselklappe und zusätzlich von der Anzahl der vorhandenen Austrittsöffnungen des Bypaßkanals.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt einer Luftmeßvorrichtung im Luftansaugsystem einer Brennkraftmaschine.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Von dem Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine ist in der Zeichnung der sog. Drosselklappenstutzen 10 im Längsschnitt dargestellt, in dem die Luftmeßvorrichtung integriert ist. Der Drosselklappenstutzen 10 bildet entweder einen Teil des Luftansaugrohrs der Brennkraftmaschine oder ist mit diesem eingangsseitig verbunden. Ausgangsseitig ist der Drosselklappenstutzen 10 dann an einem Sammelsaugrohr der Brennkraftmaschine befestigt.

Im Drosselklappenstutzen 10 ist ein Strömungskanal 11 ausgebildet. Im unteren Bereich des Strömungskanals 11 ist eine Drosselklappe 12 vorgesehen, die zur Steuerung des lichten Querschnitts des Strömungskanals 11 um eine Schwenkachse 13 schwenkbar ist, die sich rechtwinklig zur Achse des Strömungksanals 11 erstreckt. Stromaufwärts der Drosselklappe 12 weist der Strömungskanal 11 eine venturiförmige Strömungssektion, im folgenden Venturisektion 14 genannt, auf. Die Stelle des kleinsten Strömungsquerschnitts, der sog. Minimumquerschnitt, ist mit 15 gekennzeichnet.

Im Drosselklappenstutzen 10 ist weiterhin ein Bypaßkanal 16 ausgebildet, der aus einem parallel zum Strömungskanal 11 verlaufenden Strömungsrohr 17 und einem quer zum Strömungskanäl 11 verlaufenden Ringkanal 18 besteht, in dem das Strömungsrohr 17 mündet. Das Strömungsrohr 17 zweigt stromaufwärts der Venturisektion 14 vom Strömungskanal 11 ab, wobei der Einlaß des Strömungungsrohrs 17 und der Einlaß der Venturisektion 14 in einer gemeinsamen Ebene am Ausgang eines Strömungsgleichrichters 19 liegen. Im Strömungsrohr 17 ist ein temperaturabhängiges Meßelement 20 angeordnet, das im Ausführungsbeispiel als Heißfilm-Luftmassenmesser ausgebildet ist. Ein solcher Heißfilm-Luftmassenmesser ist in der DE 36 38 138 A1 beschrieben. Der Ringkanal 18 umgibt die Venturisektion 14 im Bereich des Minimumquerschnitts 15 asymmetrisch und mündet im Strömungsrohr 17 über mindestens eine Austrittsöffnung 21. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Austrittsöffnungen 21 vorhanden, die einander diametral gegenüberliegen, wobei sich die miteinander fluchtenden Achsen der beiden Austrittsöffnungen 31 parallel zur Schwenkachse 13 der Drosselklappe 12 erstrecken. Wie in der Zeichnung schematisch angedeutet ist, sind die Achsen der Austrittsöffnungen 21 rechtwinklig zur Achse des Strömungskanals 11 ausgerichtet, so daß der Eintrittswinkel α der aus dem Bypaßkanal 16 in den Strömungskanal 11 eintretenden Luftströmung 90° zur Hauptströmung im Strömungskanal 11 beträgt, die durch Pfeil 22 svmbolisiert ist. In modifizierten Ausführungsformen kann der Winkel α Werte zwischen 90° und Null annehmen.

Der Abstand L der Schwenkachse 13 für die Drosselklappe 12 von den Achsen der Austrittsöffnungen 21 im Ringkanal 18 ist so bemessen, daß das Verhältnis des Abstandes L zum Durchmesser D der Drosselklappe 12 zwischen 0,5 und 1,2 liegt. Bei dieser Anordnung der Drosselklappe 12 relativ zu den Austrittsöffnungen 21 des Bypaßkanals 16 wirken sich die unterschiedlichen Drosselklappenstellungen nur verschwindend gering auf das vom Meßelement 30 ausgegebene Meßwertsignal aus, so daß unterschiedliche Drosselklappenstellungen keine merkbaren Verfälschungen des Ausgangssignals nach sich ziehen.

Bei einer modifizierten Ausführungsform der Luftmeßvorrichtung kann anstelle der beiden Austrittsöffnungen 31 auch nur eine einzige Austrittsöffnung 21 vorgesehen werden, deren Achse wiederum zur Achse des Strömungskanals 11 Winkelwerte zwischen α=0° und α=90° einschließt. Auch in diesem Fall ist der Abstand L der Schwenkachse von der Austrittsöffnung 21 so gewählt, daß das Verhältnis des Abstandes L zum Durchmesser D der Drosselklappe 12 den vorstehend genannten Wertbereich einhält.

In einer modifizierten Ausführungsform der Luftmeßvorrichtung können auch mehr als drei Austrittsöffnungen 21 vorgesehen werden, die in einer gemeinsamen Querschnittsebene des Strömungskanals 11 liegen. In diesem Fall muß der Abstand L der Schwenkachse 13 der Drosselklappe 12 von den Austrittsöffnungen 21 so bemessen werden, daß das Verhältnis L/D größer als 1,2 ist.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Austrittsöffnung 21 oder sind die mehreren Austrittsöffnungen 21 an der Stelle des Minimumquerschnittes 15 der Venturisektion 14 im Strömungskanal 11 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, die Austrittsöffnung 21 bzw. die Austrittsöffnungen 31 in unmittelbarer Nähe des Minimumquerschnittes 15 stromauf- oder -abwärts des Minimumquerschnitts 15 anzuordnen. Die vorstehende Bemessung des Abstandes der Schwenkachse 13 der Drosselklappe 12 von den Austrittsöffnungen 21 ändert sich dadurch nicht.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Drosselklappenstutzen 10 ist noch ein Schrittmotor 24 vorgesehen, der zur adaptiven Leerlaufregelung der Brennkraftmaschine einen Bypaß 25 um die Drosselklappe 12 steuert. Diese adaptive Leerlaufregelung ist für die beschriebene Luftmeßvorrichtung ohne Bedeutung.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Luftmeßvorrichtung beschränkt, vielmehr kann sie zur Messung der Masse eines strömenden beliebigen gasförmigen Mediums verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden, gasförmigen Mediums, insbesondere zur Messung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse, mit einem Strömungskanal, der eine um eine quer zur Strömungskanalachse verlaufende Schwenkachse schwenkbare Steuerklappe (Drosselklappe) zur Einstellung des Strömungsquerschnitts im Strömungskanal und eine stromaufwärts der Drosselklappe liegende venturiförmige Strömungssektion (Venturisektion) aufweist, mit einem Bypaßkanal, der einerseits stromaufwärts der Venturisektion vom Strömungskanal abzweigt und andererseits im Bereich des Minimumquerschnitts der Venturisektion mit mindestens einer Austrittsöffnung mündet, deren Achse mit der Strömungskanalachse einen Winkel zwischen 0° und 90° einschließt, und mit einem im Bypaßkanal angeordneten temperaturabhängigen Meßelement, insbesondere Heißfilm- Luftmassenmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L) der Schwenkachse (13) der Drosselklappe (12) von der mindestens einen Austrittsöffnung (21) des Bypaßkanals (16) so bemessen ist, daß das Verhältnis des Abstandes (L) zum Durchmesser (D) der Drosselklappe (12) in einem vorgegebenen Wertebereich liegt, der bei einer vorhandenen Austrittsöffnung (21) oder zwei parallel zur Drosselklappenschwenkachse diametral angeordneten Austrittsöffnungen (21) durch 0,5 nach unten und durch 1,2 nach oben begrenzt ist und der bei mehr als zwei in einer quer zur Strömungskanalachse liegenden Querschnittsebene angeordneten Austrittsöffnungen (21) größer als 1,2 ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaß-Austrittsöffnungen (21) im Strömungskanal (11) an der Stelle des Minimumquerschnitts (15) der Venturisektion (14) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypaßkanal-Austrittsöffnungen (21) im Strömungskanal (11) in unmittelbarer Nähe des Minimumquerschnittes (15) der Venturisektion (14) stromauf- oder -abwärts des Minimumquerschnitts (15) liegen.