DE4428216A1 - Heizdraht-Luftstrommeßinstrument - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Luftstrommeßinstrument ei­ nes Heizdrahttyps, insbesondere zur Messung einer Einlaßluft­ strömung eines Verbrennungsmotors.

In einem Einlaßluftstrommeßinstrument des Heizdrahttyps ist ein Widerstand zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit und ein Widerstand zur Temperaturkompensation bezüglich eines Luftkanals angeordnet, wobei ein Heizstrom derart geregelt wird, daß z. B. die Temperatur des Widerstands zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit unter einer Bedingung bei einer spe­ zifischen Temperatur eingestellt wird, wobei die Luftstrom­ rate auf der Basis der Höhe dieses Heizstroms berechnet wird.

Ein derartiges Einlaßluftströmungsmeßinstrument für einen Verbrennungsmotor ist in einer Lufteinlaßleitung angeordnet, welche mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei dessen stromaufwärtige Seite einen hierin installierten Luftreiniger oder Filter oder ähnliches hat, und dessen stromabwärtige Seite mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Auf Grund die­ ser Konstruktion beeinflussen Abweichungen im Luftstrom von der stromaufwärtigen Seite her und Einflüsse, welche durch Rückzündungen des Verbrennungsmotors von der stromabwärtigen Seite aus verursacht werden, unmittelbar den Widerstand zur Messung der Luftstromgeschwindigkeit. Darüberhinaus existie­ ren Impulse entsprechend dem Verbrennungszyklus des laufenden Verbrennungsmotors in dem Luftstrom, wodurch eine hochgenaue und stabile Luftstrommessung erschwert wird.

Wenn jedoch unreine Luft von der stromaufwärigen Seite eines solchen Luftstrommeßinstrumentes einströmt, wird der Meßab­ schnitt, der mit dem Widerstand zur Luftstrommessung und dem Widerstand zur Temperaturkompensation versehen ist, ver­ schmutzt, wobei eine Verschlechterung der Messungsgenauigkeit verursacht werden kann.

Angesichts der vorstehend genannten Probleme ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Heißdrahtluftstrommeßinstru­ ment zu schaffen, welches zuverlässig eine Strömungsratenmes­ sung ausführen kann und welches gewähleistet, daß eine Kraft­ stoffeinspritzregelung und eine Zündzeitpunktskontrolle für eine hohe Betriebssicherheit eines Verbrennungsmotors zuver­ lässig ausgeführt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Heißdrahtluftstrom­ meßinstrument ein Gehäuse, das einen Hauptkanal ausbildet, durch den Luft strömt, ein Zentralbauteil, das in dem Haupt­ kanal des Gehäuses gelagert ist und einen Einlaßabschnitt für das Einlassen eines Teils der durch den Hauptkanal strömenden Luft, einen Umgehungskanal, der mit dem Einlaßabschnitt ver­ bunden ist und einen Auslaßabschnitt für das Rückführen der durch den Umgehungskanal fließenden Luft zum Hauptkanal hat sowie Sensoreinrichtungen, die in dem Umgehungskanal zur Mes­ sung der Luftstromrate im Umgehungskanal vorgesehen sind, wo­ bei der Umgehungskanal einen stromaufseitigen, geschlängelten Abschnitt, der einen geschlängelten Kanal an einer stromauf­ wärtigen Seite der Sensoreinrichtung hat, einen geraden Rohrabschnitt, der als ein gerades Rohr ausgebildet ist und die Sensoreinrichtung aufnimmt sowie einen stromabwärtsseiti­ gen Kanal hat, der den geraden Rohrabschnitt mit dem Auslaß­ abschnitt verbindet.

Es ist bevorzugt, daß ein Drosselabschnitt in dem Hauptkanal an einem Abschnitt entsprechend einem stromaufwärtigen Ab­ schnitt des Zentralbauteils ausgebildet ist, wobei der Ein­ laßabschnitt an einer stromabwärtigen Seite des Drosselab­ schnitts derart ausgebildet ist, daß er über den gesamten Um­ fang des Oberflächenabschnitts des Zentralabschnitts geöffnet ist.

Entsprechend der vorstehenden Konfiguration wird ein Luft­ strom, der in das Gehäuse eingelassen wurde, durch den Ein­ laßabschnitt und den Umgehungskanal geleitet, der den strom­ aufseitigen geschlängelten Abschnitt, den geraden Rohrab­ schnitt, in dem die Sensoreinrichtung angeordnet ist, sowie den stromabseitigen Kanal hat. Anschließend wird der Luft­ strom vom Auslaßabschnitt zum Hauptkanal zurückgeleitet. Da Schmutz im Luftstrom an dem geschlängelten Abschnitt ausge­ schieden wird, wird eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit infolge von Schmutz in der Sensoreinrichtung verhindert.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzug­ ter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Luftstrommeßinstruments gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung,

Fig. 2 einen glättenden Strömungskern, der im ersten Ausfüh­ rungsbeispiel verwendet wird,

Fig. 3 eine Seitenansicht entlang der Linie a-b-c-d-e-f gemäß Fig. 1,

Fig. 4 Kennlinien des Hauptkanalbereichs des Meßinstruments gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 einen Hauptabschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 einen Hauptabschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine Weiterentwicklung des dritten Ausführungsbei­ spiels,

Fig. 8 einen Hauptabschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und

Fig. 9 eine Seitenansicht entlang der Linie a-b-c-d-e-f von Fig. 8.

Im folgenden wird mit Bezug auf die Figuren das erste Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Luftstrommeßinstrument eines Heizdrahttyps, das in­ nerhalb eines Einlaßrohres eines Verbrennungsmotors angeord­ net und mit einem Gehäuse 10 von zylindrischer Gestalt verse­ hen ist. Ein Luftstrom wird zur Messung in das Gehäuse 10 eingeleitet, wie durch den Pfeil A dargestellt wird. Obgleich nicht gezeigt ist ein Luftfilter oder Reiniger mit der strom­ aufwärtigen Seite dieses Gehäuses 10 entweder über eine Lei­ tung oder integral verbunden, wobei die stromabwärtige Seite mit einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors über ein Drosselventil verbunden ist.

Das Gehäuse 10 bildet den Hauptkanal, durch den ein Luftstrom zur Messung fließt, wobei ein Zentralbauteil 11 an einem ko­ axialen Abschnitt innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist. Dieses Zentralbauteil 11 hat einen gerade ausgerichteten Kern 12, ein Zentralabschnittsbauteil 14 und einen stromabwärtigen Kern 16. Überdies ist ein Umgehungskanal 18, der einen Teil der durch den Hauptkanal des Gehäuses 10 strömenden Luft för­ dert, innerhalb des Zentralbauteils 11 angeordnet. Die Mate­ rialien des Gehäuses 10 und des Zentralbauteils 11 werden durch Einspritzgießen beispielweise von Kunstharz geformt. Der gerade ausgerichtete Kern 12 des Zentralbauteils 11 wird in einer Schalenform derart verformt, daß das proximale bzw. nahe Ende wie in Fig. 2 gezeigt wird geschlossen ist, wobei der geschlossene proximale Endabschnitt innerhalb des Gehäu­ ses 10 derart angeordnet ist, daß er zur stromaufwärtigen Seite des Luftstroms gegenüber einer Öffnung hinweist, durch die Luft in das Gehäuse 10 einströmt. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, ist der stromglättende Kern 12 auf der Achse des Gehäu­ ses 10 angeordnet und mittels einer Anzahl von Rippen 131, 132 usw. fest abgestützt.

Im einzelnen wird das zentrale Strömungsabschnittsbauteil 14 von zylindrischer Form auf dem Achsabschnitt des Gehäuses 10 mittels der Rippen 131, 132 usw. abgestützt. Entlang von die­ sem wird der strömungsglättende Kern 12 auf dem Achsabschnitt des zentralen Strömungsabschnittsbauteils 14 durch die Rippen 151, 152 usw. abgestützt. Die Rippen 151, 152 usw. sind wie in Fig. 2 gezeigt wird an der äußeren Peripherie des stromabwärtigen Endes des gerade verlaufenden Kerns 12 befe­ stigt, wobei die Rippen 151, 152 usw. derart eingesetzt sind, daß sie die periphere Oberfläche des zentralen Strömungsab­ schnittsbauteils 14 berühren.

Zusätzlich ist das Gehäuse 10 derart strukturiert, daß der Einlaßabschnitt für dessen Lufteinlaß sich in seinem Durch­ messer einschnürt, wobei die stromabwärtige Seite derart kon­ figuriert ist, daß der innere Durchmesser progressiv sich aufweitet. Der strömungsglättende Kern 12 ist in diesem Ab­ schnitt mit einem sich aufweitenden Durchmesser angeordnet, wobei ein erster Drosselabschnitt B zwischen dem den Durch­ messer des Gehäuses 10 einschnürenden Abschnitt und dem pro­ ximalen Endabschnitt des strömungsglättenden Kerns 12 ausge­ bildet ist.

Ein stromabwärtiger Kern 16 ist koaxial auf der stromabwärti­ gen Seite des strömungsglättenden Kerns angeordnet. Eine Trennwand 17 ist auf der stromaufwärtigen Endfläche des stromabwärtigen Kerns 16 angeordnet, wobei die äußere Peri­ pherie der Trennwand 17 in den inneren peripheren Abschnitt des zentralen Strömungsabschnittsbauteils 14 eingesetzt ist. Der strömungsglättende Kern 12 und der stromabwärtige Kern 16 werden dann mittels des zentralen Strömungsabschnittsbauteils 14 verbunden.

Das Innere des Endabschnitts auf der stromaufwärtigen Seite des strömungsglättenden Kerns 12 ist hohlförmig ausgebildet. Ein Beabstandungsabschnitt ist zwischen dem Umkreis des Öff­ nungsendabschnitts auf der stromabwärtigen Seite des strö­ mungsglättenden Kerns 12 und der Trennwand 17 des stromabwär­ tigen Kerns 16 angeordnet. Ein Einlaß 181, der in Umfangs­ richtung im wesentlichen über dem gesamten Umfang geöffnet ist, ist zwischen der inneren peripheren Fläche des zentralen Strömungsabschnittsbauteils 14, welcher derart angeordnet ist, daß er sich weiter stromauf erstreckt als der Beabstan­ dungsabschnitt sowie der äußeren peripheren Fläche des strö­ mungsglättenden Kerns 12 angeordnet.

Ein Umgehungskanal 18, der im Inneren des Zentralbauteils 11 angeordnet ist, ist mit dem Einlaß 181 verbunden. Der Umge­ hungskanal 18 hat einen stromaufseitigen, geschlängelten Ab­ schnitt 182, einen geraden Rohrabschnitt 183 sowie einen stromabseitigen Strömungsteilabschnitt 184.

Die Strömungswegstruktur des Umgehungskanals 18 wird im fol­ genden beschrieben.

Der gerade Rohrabschnitt 183 mit einer zylindrischen Form ist auf dem Mittelachsenabschnitt des strömungsglättenden Kerns 12 einstückig mit der Trennwand 17 angeordnet. Der gerade Rohrabschnitt 183 ist derart im Inneren des strömungsglätten­ den Kerns angeordnet, daß er von der Trennwand 17 aus weiter stromauf vorsteht, als die stromabwärtige Öffnungsendfläche des strömungsglättenden Kerns 12, wobei er mit einer zur stromaufwärtigen Seite hinweisenden Öffnung ausgebildet ist. Jedoch wird der Strömungsweg vom Einlaß 181 zur stromaufsei­ tigen Öffnung des geraden Rohrabschnitts 183 derart ausgebil­ det, daß er sich schlängelt, wodurch folglich der stromauf­ seitige geschlängelte Abschnitt 182 ausgebildet wird.

Aus diesem Grund kollidiert der Luftstrom, der über den Dros­ selabschnitt B vom Einlaß 181 zum Umgehungskanal 18 strömt zuerst mit der Trennwand 17, ändert seine Richtung hin zum inneren Durchmesser und strömt um und in die Öffnungsendflä­ che in die stromabwärtige Richtung des strömungsglättenden Kerns 12. Anschließend strömt er in Richtung zur stromaufwär­ tigen Seite zwischen der äußeren peripheren Fläche des gera­ den Rohrabschnitts 183 und der inneren peripheren Fläche des strömungsglättenden Kerns 12. Dann wird die Richtung des Luftstroms erneut in Richtung zur stromabwärtigen Seite an der stromaufwärtigen Seite des geraden Rohrabschnitts 183 ge­ ändert, wobei der Luftstrom hin zur stromaufseitigen Öffnung des geraden Rohrabschnitts 183 sich hinbewegt.

Der stromabwärtige Kern 16 ist ähnlich zum strömungsglätten­ den Kern 12 durch ein Kunstharzmaterial derart ausgeformt, daß er eine hohlförmige Struktur sowie einen kleinen Durch­ messer hat, der zur stromabwärtigen Seite hinweist. Die stromaufseitige Endfläche ist gegenüber der Trennwand 17 an­ geordnet. Ein Spaltabschnitt ist zwischen der stromaufseiti­ gen Endfläche des stromabwärtigen Kerns 16 und der Trennwand 17 derart vorgesehen, daß er sich in Richtung des Luftstroms, d. h. in Richtung senkrecht zur Achse des Gehäuses 10 er­ streckt. Die stromabseitige Endfläche des geraden Rohrab­ schnitts 183 dringt durch einen Abschnitt der Trennwand 17 und ist zum Spaltabschnitt hin offen. Der Spaltabschnitt bil­ det einen stromabseitigen Strömungswegabschnitt 184. Dement­ sprechend ist der stromabseitige Strömungswegabschnitt 184 mit einem Auslaß 20 verbunden, der zwischen dem stromabwärti­ gen Ende des zentralen Strömungsabschnittsbauteils 14 mit ei­ ner zylindrischen Form und der äußeren peripheren Fläche des stromabwärtigen Kerns 16 ausgebildet ist.

In diesem Fall strömt der Luftstrom, der von der stromauf­ seitigen Öffnung des Gehäuses 10 einströmt, durch den ersten Drosselabschnitt B, durchläuft dann die äußere periphere Pas­ sage des strömungsglättenden Kerns 12 und wird stromab gelei­ tet. Ein zweiter Drosselabschnitt C wird in dieser Luftstrom­ passage zwischen dem zentralen Strömungsabschnittsbauteil 14 und der inneren peripheren Fläche des Gehäuses 10 ausgebil­ det. Dementsprechend öffnet die Öffnung, welche mit dem stromabseitigen strömungswegabschnitt 184 verbunden ist in Übereinstimmung mit dem zweiten Drosselabschnitt C. Eine Va­ kuumkraft wird im Auslaß 20 durch die Luftströmungsgeschwin­ digkeit am zweiten Drosselabschnitt erzeugt. Luft, innerhalb der Umgehungsleitung 18, wird durch das Vakuum eingezogen, wobei eine Strömung an Luft entsprechend der Luftströmungsge­ schwindigkeit, welche durch das Gehäuse 10 zum Inneren des Umgehungskanals 18 strömt, produziert wird.

Innerhalb des geraden Rohrabschnitts 183, der einen Abschnitt des Umgehungskanals 18 darstellt, ist ein Sensorabschnitt an­ geordnet, der ein Luftstrommeßinstrument eines Heizdrahttyps ist. Der Sensor hat einen Widerstand 21 zur Messung der Strö­ mungsgeschwindigkeit und einen Widerstand 22 zur Temperatur­ kompensation. Der Widerstand 21 und der Widerstand 22, die den Sensorabschnitt umfassen, werden durch ein Bauteil ge­ stützt, welches derart angeordnet ist, daß es von der Endflä­ che des stromabwärtigen Kerns 16 vorsteht. Die Widerstände 21 und 22 sind an einen Meßschaltkreis angeschlossen, der inner­ halb einer Schaltkreiskammer 23 untergebracht ist, die inte­ gral in dem Gehäuse 10 ausgebildet ist. Die Widerstände 21 und 22 sind aus thermischen Widerstandselementen gefertigt, deren Widerstandwerte sich in Abhängigkeit von der Temperatur verändern.

Ein Brückenschaltkreis, der z. B. die Widerstände 21 und 22 beinhaltet, wird nämlich ausgebildet, wobei ein Heizstrom mit Bezug auf den Widerstand 21 zugeführt wird, um Hitze zu er­ zeugen. In diesem Fall wird die Temperatur, welche sich in­ folge der Wärmeausstrahlung durch den auf den Widerstand 21 einwirkenden Luftstrom erhöht, beschränkt. Die Geschwindig­ keit des Luftstroms, der im geraden Rohrabschnitt 183 des Um­ gehungskanals 18 strömt, wird mittels einem aus der Anzahl von Heizströmen bestimmt, um zu gewährleisten, daß z. B. die Temperatur des Widerstands 21 bei einer spezifischen thermi­ schen Bedingung gehalten wird, oder durch Bestimmung der Heizzeit, nachdem der Widerstand 21 einen spezifischen ther­ mischen Zustand erreicht hat.

Die Fig. 4 zeigt Kennlinien des Hauptkanalbereichs des gemes­ senen Luftstroms in einem Luftstrommeßinstrument, welches in dieser Weise aufgebaut ist. Diese Figur bezieht sich auf den Fall, bei dem der Hauptkanalbereich des Auslasses des Umge­ hungskanals 18 als "1." genommen wird.

In diesem Luftstrommeßinstrument wird ein Teil der Luft, wel­ cher durch einen Luftfilter geführt und wie durch den Pfeil A angezeigt, eingelassen wird, über den stromaufseitigen, ge­ schlängelten Abschnitt 182 zur stromaufseitigen Öffnung des geraden Rohrabschnitts 183 geleitet, fließt dann durch den Heißdrahtsensor, bestehend aus dem Widerstand 21 zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit und einem Widerstand 22 zur Tem­ peraturkompensation, wird über den stromabseitigen Strömungs­ wegabschnitt 184 zum Auslaß 20 geleitet und zum Hauptkanal zurückgeführt. Da in diesem Fall der strömungswegbereich durch den zweiten Drosselabschnitt C eingeschnürt wird, er­ höht sich am Auslaß 20 die Strömungsgeschwindigkeit, wodurch ein Vakuum erzeugt wird, ein Differenzdruck zwischen dem Ein­ laß 181 des Umgehungskanals 18 und dem Auslaß 20 entsteht, sowie eine Strömung an Luft entsprechend der Luftströmung in dem Hauptkanal des Gehäuses 10 innerhalb des Umgehungskanals 18 produziert wird.

Bei einem derartigen Luftströmungsmessungsbetrieb wird in ei­ nem Fall, daß Luftturbulenzen infolge des Luftfilters von der stromaufwärtigen Seite des Gehäuses 10 eingeleitet werden, die Strömung der turbulenten Luft am ersten Drosselabschnitt B auf der stromabwärtigen Seite geglättet. Die Luft strömt anschließend durch den geschlängelten Abschnitt, der im strö­ mungsglättenden Kern 12 innerhalb des Zentralbauteils 11 aus­ gebildet ist und wird in den geraden Rohrabschnitt 184 einge­ leitet. Es ist möglich, Strömungsgeschwindigkeitsabweichungen in dem Strömungsratenmeßabschnitt auf ein niedriges Niveau zu unterdrücken, in dem der Widerstand 21 zur Messung der Strö­ mungsgeschwindigkeit usw. angeordnet ist.

Selbst wenn eine abweichende Luftströmung von der stromauf­ wärtigen Seite eingeleitet wird, wird eine derartige abwei­ chende Luftströmung durch den ersten Drosselabschnitt B gleichförmig gemacht, wobei diese Luftströmung, welche gleichförmig gemacht wurde, in den Einlaß 181 eingeleitet wird, welcher in Umfangsrichtung über dessen im wesentlichen gesamten Umfang zwischen der stromabseitigen äußeren Periphe­ rie des strömungsglättenden Kerns 12 und der zentralen Strö­ mungsabschnittsbauteils 14 geöffnet ist. Es ist möglich, Ab­ weichungen in der Strömungsgeschwindigkeit im Strömungsraten­ meßabschnitt auf ein niedriges Niveau zu unterdrücken.

In einem Fall, in dem verunreinigte Luft als zu messender Luftstrom eingelassen wurde, sammeln sich diese Luftverunrei­ nigungen überdies im geschlängelten Abschnitt 182 des Umge­ hungskanals 18, welcher stromaufwärtig zum Strömungsratenmeß­ abschnitt angeordnet ist. Jegliche Verschlechterung in der Meßgenauigkeit im Strömungsratenmeßabschnitt kann vermieden werden.

Auf ähnliche Weise ist der stromabseitige Strömungswegab­ schnitt 184 mit Bezug zu der Achse auf der stromabwärtigen Seite des Umgehungskanals 18 senkrecht ausgebildet, wodurch ein Verschmutzen des Strömungsratenmeßabschnitts verhindert werden kann. Durch die Auswahl einer geeigneten Stelle für den Einlaß 181 können die Öffnung und axiale Länge für den geraden Rohrabschnitt 183, und die Länge des Umgehungskanals 18 auf einfache Weise verändert werden. Die Größe der Umge­ hungsströmung während des Pulsierens kann eingestellt werden.

Die Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, welches grundsätzlich ähnlich zum ersten Ausführungsbeispiel ist. In dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1 führt der stromabseitige Strömungswegabschnitt 184 des Umgehungskanals 18 zum Auslaß 20 parallel zum Hauptkanal des Luftstroms an der äußeren Peripherie des stromabwärtigen Kerns 16. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel jedoch ist der stromabseitige Strömungswegabschnitt 184, der auf einer bezüglich dem Haupt­ kanal des Luftstroms senkrechten Fläche vorgesehen ist, in Richtung zur äußeren Peripherie ohne Modifikation geöffnet und als ein Luftstromauslaß ausgebildet. Selbst in einem Fall, daß ein Luftstrom von der stromabwärtigen Seite her er­ zeugt wird, wird auf diese Weise die Strömung der Luft im Luftstrommeßabschnitt innerhalb des Umgehungskanals 18 nicht beeinflußt. D. h., daß selbst wenn eine Rückzündung in einem Vebrennungsmotor auftritt, an den die stromabwärtige Seite des Gehäuses 10 angeschlossen ist, die hierdurch entstehenden Einflüsse zuverlässig vermindert werden.

Ein in Fig. 6 dargestelltes drittes Ausführungsbeispiel sieht vor, Druckverluste bezüglich der Strömung im Hauptkanal in einem Fall zu reduzieren, in dem ein Auslaß für die Luftströ­ mung vom Umgehungskanal 18 in eine Richtung ausgebildet wird, welche den Hauptkanal des Meßluftstroms gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kreuzt. Ein stromabseitiger Strömungs­ wegabschnitt 184, der an einer bezüglich dem Hauptkanal senk­ rechten Fläche vorgesehen ist, ist mit einem Auslaß 25 ver­ bunden, der bezüglich zu diesem Hauptkanal diagonal angeord­ net ist.

Im Falle der tatsächlichen Anordnung eines Verbrennungsmo­ tors, wird eine Luftstrommeßinstrumentsstruktur in dieser Art nahe einem Drosselventil 30 angeordnet, wie beispielsweise in Fig. 7 gezeigt wird. Insbesondere ist es denkbar, daß das Luftstrommeßinstrument integral mit dem Drosselventil 30 aus­ gebildet wird, wie in dieser Figur dargestellt ist. Im Falle einer tatsächlichen Leitung von einströmender Luft, verändert sich die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung (Druckverteilung) stromauf zum Drosselventil 30 erheblich in­ folge des Betriebs des Drosselventils 30.

Selbst in dem Falle jedoch, in dem das Drosselventil 30 nahe angeordnet ist, wenn der Auslaß 20 mit dem stromabseitigen Strömungswegabschnitt 184 des Umgehungskanals 18 kommuni­ ziert, wird der Auslaß 20 an der äußeren Peripherie des stromabwärtigen Kerns 16 derart ausgebildet, daß er über den gesamten Umfang bezüglich des Luftstromhauptkanals geöffnet wird. Selbst wenn eine abweichende Strömungsgeschwindigkeits­ verteilung in dem durch den Hauptkanal fließenden Luftstrom existiert, wird der das Vakuum erzeugende Luftstrom bezüglich des Strömungsratenmeßabschnitts am gesamten Umfang des Ausl­ asses 20 gleichförmig gemacht. Aus diesem Grund wird ein Luftstrom im wesentlichen ohne Differenz mit gleichförmiger Strömung (Strömung in dem Fall eines fehlenden Drosselven­ tils), ohne abweichende Strömung mit Bezug zum Strömungs­ ratenmeßabschnitt erzeugt, wobei es dementsprechend möglich ist,eine stabile Strömungsratenmessung unbeeinflußt durch ab­ weichende Strömungen zu erhalten.

Ein viertes Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 8 und 9 ist integral mit einem Luftstrommeßinstrument bestehend aus z. B. Kunstharz und einem Drosselkörper bestehend aus z. B. Metall konstruiert. Ähnlich zum ersten bis zum dritten Ausführungs­ beispiel wird ein Zentralbauteil 11 durch Rippen innerhalb des Gehäuses 10 des Luftstrommeßinstruments abgestützt. In dem vierten Ausführungsbeispiel jedoch wird das Zentralbau­ teil 11 durch zwei Rippen gestützt, wobei die Rippe 131 ober­ halb und die Rippe 132 unterhalb des Zentralbauteils 11 ange­ ordnet ist.

Das Drosselventil 30 ist in der Nähe der stromabwärtigen Seite des stromabwärtigen Kerns 16 angeordnet, so daß die Drosselventilwelle 31 sowie die Rippen 131 und 132 parallel zueinander sind. Die Rippen 131 und 132, das Drosselventil 30 sowie die Drosselventilwelle 31 sind derart angeordnet, daß sie im wesentlichen auf der gleichen Ebene liegen, wenn sich das Drosselventil 30 zwischen der geschlossenen und voll ge­ öffneten Stellung befindet.

Dementsprechend ist das Luftstrommeßinstrument und der Dros­ selkörper durch ein Verfahren einstückig ausgebildet, indem ein Befestigungsbauteil, welches am stromabwärtigen Ende des Gehäuses 10 angeordnet ist und ein Befestigungsbauteil, wel­ ches am stromaufwärtigen Ende des Drosselkörpers 32 vorgese­ hen ist in axialer Richtung des Gehäuses 10 (oder des Dros­ selkörpers 32) verschraubt sind.

Das Luftstrommeßinstrument und der Drosselkörper sind beide für gewöhnlich mittels einer Leitung verbunden. Wenn das Luftströmungsmeßinstrument und die Leitung miteinander ver­ bunden werden, wird normalerweise ein Verfahren verwendet, wonach ein Ende der Leitung ausgebildet ist, um das stromab­ wärtige Ende des Luftstrommeßinstruments zu überdecken. Um aus diesem Grund die Dichtheits-widerstehende Steifigkeit in Kreisumfangsrichtung zu verbessern, sind im ersten bis zum dritten Ausführungsbeispiel vier Rippen innerhalb des Gehäu­ ses 10 vorgesehen, um das Zentralbauteil 11 zu stützen, sowie die Steifigkeit über die gesamte Peripherie zu gewährleisten.

Desweitern entstehen auf Grund der Luftströmung normalerweise Luftwirbel an der stromabwärtigen Seite der Rippen oder des Drosselventils (einschließlich der Drosselventilwelle). Diese Wirbel können zu Abweichungen in der Strömungsgeschwindigkeit der einströmenden Luft führen und können die Einlaßeffizienz für den Motor vermindern.

Gemäß dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten vierten Ausführungs­ beispiel besteht infolge der Ausführungen des Luftstrommeßin­ strumentes und des Drosselkörpers als integrale Struktur wie vorstehend beschrieben, keine Notwendigkeit, die dichtungswi­ derstehende Steifigkeit des Luftstrommeßinstruments zu be­ rücksichtigen. Folglich können Rippen, welche das Zentralbau­ teil 11 innerhalb des Gehäuses 10 abstützen, vermieden wer­ den. Durch die Anordnung des Drosselventils 30 derart, daß die Drosselventilwelle 31 und die Rippen 131 und 132 parallel zueinander in der Nähe der stromabwärtigen Seite des stromab­ wärtigen Kerns 16 vorgesehen sind, werden überdies Wirbel vermindert, welche an der stromabwärtigen Seite der Rippen erzeugt werden, wobei die Gesamteinflüsse dieser Wirbel eben­ falls reduziert werden.

In dem vierten Ausführungsbeispiel wird das Zentralbauteil durch zwei Rippen gestützt, was jedoch im Einklang mit der Stützbelastung in eine Rippe verändert werden kann. Gleich­ zeitig ist es auch vorteilhaft, daß das Drosselventil derart angeordnet ist, daß die Rippe und das Drosselventil parallel zueinander ausgerichtet sind.

Das vorstehend beschriebene Luftströmungsmeßinstrument gemäß der vorliegenden Erfindung kann Verunreinigungen mittels ei­ nes stromaufseitigen, geschlängelten Abschnitts selbst für den Fall sammeln, in dem Verunreinigungen enthaltende Luft durch einen Umgehungskanal von der stromaufwärtigen Seite her strömt. Folglich können Verschmutzungen des Sensorabschnitts verhindert werden, wobei eine elektronische Regelung des Ver­ brennungsmotors mit größerer Zuverlässigkeit ausgeführt wer­ den kann.

Die vorliegende Erfindung wurde in Verbindung mit jenem be­ schrieben, was derzeit am praktischsten und am bevorzugtesten erachtet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfaßt die vorliegende Erfindung alle Weiterentwicklungen und alternati­ ven Anordnungen, welche den Grundgedanken und den Umfang der anliegenden Ansprüche einschließen.

Das Heizdrahtluftströmungsmeßinstrument gemäß vorliegender Erfindung hat zusammenfassend ein Gehäuse, welches einen Hauptkanal ausbildet, durch den Luft strömt, ein Zentralbau­ teil (14), das in dem Hauptkanal des Gehäuses (10) abgestützt ist und einen Einlaßabschnitt (181) für das Einlassen eines Teils der durch den Hauptkanal strömenden Luft′ hat, einen Um­ gehungskanal (18), der mit dem Einlaßabschnitt (181) verbun­ den ist, sowie einen Auslaßabschnitt (20, 25) für das Rück­ führen von durch den Umgehungskanal (18) strömender Luft zum Hauptkanal hat und Sensoreinrichtungen (21, 22), die in dem Umgehungskanal (18) für das Messen der Luftströmungsrate in dem Umgehungskanal angeordnet sind, wobei der Umgehungskanal (18) einen stromaufseitigen, geschlängelten Abschnitt (182), der einen geschlängelten Kanal an einer stromaufwärtigen Seite der Sensoreinrichtungen (21, 22) hat, einen geraden Rohrabschnitt (183), der als ein gerades Rohr ausgebildet ist und die Sensoreinrichtungen (21, 22) aufnimmt, sowie einen stromabseitigen Kanal (184) hat, der den geraden Rohrab­ schnitt mit dem Auslaßabschnitt (20, 25) verbindet. Der in das Gehäuse (10) eingelassene Luftstrom fließt durch den Einlaß­ abschnitt (181) sowie den Umgehungskanal (18), der den strom­ aufseitigen, geschlängelten Abschnitt (182), den geraden Rohrabschnitt (183), in dem die Sensoreinrichtungen angeord­ net sind, sowie den stromabseitigen Kanal (184) hat. An­ schließend wird der Luftstrom von dem Auslaßabschnitt (20, 25) zum Hauptkanal zurückgeleitet. Da Schmutz in dem Luft­ strom im geschlängelten Abschnitt (182) ausgeschieden wird, wird eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit infolge von Verschmutzungen in den Sensoreinrichtungen (21, 22) vermieden.

Claims (11)

1. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument mit:
einem Gehäuse (10), das einen Hauptkanal ausbildet, durch den Luft strömt,
einem Zentralbauteil (14), das in dem Hauptkanal des Gehäuses (10) abgestützt ist und einen Einlaßabschnitt (181) für das Einlassen eines Teils der Luftströmung durch den Hauptkanal,
einen Umgehungskanal (18), der mit dem Einlaßabschnitt (181) verbunden ist, sowie einen Auslaßabschnitt (20, 25) für das Rückführen von durch den Umgehungskanal (18) strömender Luft zum Hauptkanal hat und
einer Sensoreinrichtung (21, 22), die in dem Umgehungskanal (18) für das Messen der Luftströmungsrate in dem Umgehungska­ nal (18) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Umgehungskanal (18) einen stromaufseitigen, geschlängel­ ten Abschnitt (182), der einen geschlängelten Kanal an einer stromaufwärtigen Seite der Sensoreinrichtung (21, 22) hat, einen geraden Rohrabschnitt (183), der als ein gerades Rohr ausgebildet ist und die Sensoreinrichtung (21, 22) aufnimmt, sowie
einen stromabseitigen Kanal (184) hat, der den geraden Rohrabschnitt (183) mit dem Auslaßabschnitt (20, 25) verbin­ det.

2. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Drosselabschnitt (B) in dem Hauptkanal an einer Position entsprechend einem stromaufwärtigen Abschnitt des Zentralbauteils (14) ausgebildet ist, wobei der Einlaßab­ schnitt (181) an einer stromabwärtigen Seite des ersten Dros­ selabschnitts (B) derart ausgebildet ist, daß er sich über den gesamten Umfang eines Oberflächenabschnitts des Zentral­ bauteils (14) öffnet.

3. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument, gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabseitige Kanal (184) senkrecht zu einer Achse des Gehäuses (10) verläuft, welches den Hauptkanal ausbildet.

4. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument, gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Drosselabschnitt (C) zwischen dem Gehäuse (10) und dem Zentralbauteil (14) ausgebildet ist, wobei der Aus­ laßabschnitt (20, 25) unmittelbar stromabwärts von dem zwei­ ten Drosselabschnitt (C) offen ist, wobei der Auslaßabschnitt (184) parallel zur Achse der Luftströmung in dem Hauptkanal ausgebildet ist.

5. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument, gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßabschnitt (184) derart ausgebildet ist, daß er senkrecht zu einer Achse der Luftströmung in dem Hauptkanal verläuft.

6. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument, gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßabschnitt (184) derart ausgebildet ist, daß er sich zu einer Achse der Luftströmung in dem Hauptkanal neigt.

7. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument, gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Drosselventil (30), das zur Regelung der Luftströmung in dem Hauptkanal einstückig mit dem Meßinstrument verbunden ist, wobei der Auslaßabschnitt (184) über den gesamten Umfang des Hauptkanals geöffnet ist.

8. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument, gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zentralbauteil (14) fest durch eine Rippe (131, 132) in dem Gehäuse (10) abgestützt ist, wobei das Drosselventil (30) an einer stromabwärtigen Seite angeschlossen ist und eine Drosselventilwelle (31) zur drehbaren Abstützung des Drossel­ ventils (30) hat, wobei die Drosselventilwelle (31) und die Rippe (131, 132) parallel zueinander angeordnet sind und das Drosselventil (30) und die Rippe (131, 132) derart eng an einander angeordnet sind, daß ein erster Wirbelbereich des Luftstroms teilweise durch das Drosselventil (30) und ein zweiter Wirbelbereich des Luftstroms teilweise durch die Rippe (131, 131) in Luftströmungsrichtung überlappt werden.

9. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument gemäß Anspruch 8, dadurch gegekennzeichnet, daß das Drosselventil (30) und die Rippe (131, 132) auf einer im wesentlichen gleichen Ebene angeordnet sind.

10. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument mit einem Dros­ selkörper (32) umfaßt folgende Bauteile:
ein Gehäuse (10), das einen Hauptkanal ausbildet, durch den Luft strömt,
ein Zentralbauteil (14), das durch eine Rippe (131, 132) fest in dem Hauptkanal des Gehäuses (10) abgestützt ist und einen Einlaßabschnitt (181) für das Einlassen eines Teils der Luft, welche durch den Hauptkanal strömt, einen Umgehungskanal (18), der mit dem Einlaßabschnitt (181) verbunden ist, und
einen Auslaßabschnitt (20, 25) für das Rückführen der durch den Umgehungskanal (18) strömenden Luft zum Hauptkanal hat, Sensoreinrichtungen (21, 22), die in dem Umgehungskanal (18) für das Messen der Luftströmungsrate in dem Umgehungskanal (18) angeordnet sind und
ein Drosselventil (30) mit einer Drosselventilwelle (31) für das drehbare Abstützen des Drosselventils (30), das an einer stromabwärtigen Seite mit dem Zentralbauteil (14) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungskanal (18) einen stromaufseitigen, geschlängel­ ten Abschnitt (182), der einen geschlängelten Kanal an einer stromaufwärtigen Seite der Sensoreinrichtungen (21, 22) hat, einen geraden Rohrabschnitt (183), der als ein gerades Rohr ausgebildet ist und die Sensoreinrichtungen (21, 22) auf­ nimmt, sowie einen stromabseitigen Kanal (184) hat, der den geraden Rohrabschnitt (183) mit dem Auslaßabschnitt (20, 25) verbindet, wobei die Drosselventilwelle (31) und die Rippe (131, 132) parallel zueinander angeordnet sind und das Dros­ selventil (30) und die Rippe (131, 132) derart eng aneinander angeordnet sind, daß ein erster Wirbelbereich der Luftströ­ mung teilweise durch das Drosselventil (30) und ein zweiter Wirbelbereich der Luftströmung teilweise durch die Rippe (131, 132) in Luftströmungsrichtung überlappt werden.

11. Heißdrahtluftströmungsmeßinstrument gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Drosselventil (30) und die Rippe (131, 132) auf einer im wesentlichen gleichen Ebene angeordnet sind.