DE60120339T2

DE60120339T2 - Gasdurchflussmessvorrichtung

Info

Publication number: DE60120339T2
Application number: DE2001620339
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Mizuho-ku Nagoya Kohmura; Shunsuke Mizuho-ku Nagoya Maeda; Takio Mizuho-ku Nagoya Kojima; Yasuhisa Mizuho-ku Nagoya Kuzuya; Masanori Mizuho-ku Nagoya Suda; Takafumi Mizuho-ku Nagoya Oshima
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-01-06
Also published as: DE60120339D1; EP1221593A1; EP1221593B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen verschiedener, eine Strömung betreffender Quantitäten, u. a. betrifft sie ein Strömungsmengen- und Strömungsgeschwindigkeitsmessgerät, welches ein Detektionselement, das einteilig auf einem Stützkörper ausgebildet ist, und/oder einen temperatursensitiven Halbleiterchip benutzt, und betrifft ein Messgerät, das geeignet beispielsweise als ein die Verbrennung steuernder Massendurchflusssensor eines Motors für ein Fahrzeug oder die Industrie oder ein Massendurchflusssensor für ein industrielles Klimaanlagensystem und ein Kompressordruckluftversorgungssystem und weiterhin ein Luft-/Treibstoffmenge steuernders Strömungsmengensensor einer Gaskochplatte für den Hausgebrauch eingesetzt wird.
Die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9-503311 schlägt "einen Sensorstützkörper für ein Gerät, das eine Aufnahme einer Verbrennungskraftmaschine misst, wobei das Gerät mit einem Sensorstützkörper und einem Sensorelement auf einer in ein Strömungsmengenmedium eingeführte Platte versehen ist, wobei das Sensorelement mindestens einen mit Temperatur befassten Messwiderstand besitzt und das Sensorelement in einer Aussparung des Sensorstützkörpers untergebracht ist, während es ungefähr dieselbe Fläche bildet wie der Sensorstützkörper" vor. Weiterhin, in einer Ausführungsform derselben Veröffentlichung, „besitzt das Sensorelement eine plattenähnliche Form, und seine größte Oberfläche ist parallel an ein einströmendes Medium abgeglichen".
Dieselbe japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9-503311 trägt vor, dass es „beim Herstellen des Gerätes wichtig ist, eine Oberfläche des Sensorelements in die Aussparung zu kleben, dass sie, soweit wie möglich, dieselbe Fläche bildet wie eine Oberfläche des Sensorstützkörpers. Denn sogar falls eine kleinste Verrückung existiert, beispielsweise wegen einer uneben aufgetragenen Klebeschicht, folgt, dass eine Wirbelströmung und eine Abrissregion erzeugt wird, und die Wirbelströmung und die Abrissregion üben einen ungünstigen Effekt auf eine Wärmeentnahme des Messwiderstandes ins besondere an der Oberfläche des Sensorelements aus, sodass ein Messergebnis fehlerhaft wird".
Jedoch, um „eine Oberfläche des Sensorelements in die Aussparung zu kleben, so dass sie, soweit wie möglich, dieselbe Fläche bildet wie eine Oberfläche des Sensorstützkörpers", wie in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9-503311 vorgeschlagen, gibt es ein Problem dahingehend, dass eine hochwertige und präzise Fertigungstechnik benötigt wird und die Fertigungseffizienz dadurch vermindert wird.
Weiterhin ergibt sich ein weiteres Problem dadurch, dass eine genaue Inspektion nötig ist, um sicherzustellen, dass die Oberfläche des Sensorelements dieselbe Fläche bildet wie die Oberfläche des Sensorstützkörpers.
Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Strömungsmessgerät zur Verfügung zu stellen, welches leicht herzustellen ist und eine ausgezeichnete Detektionsgenauigkeit besitzt.
WO 92/21940 A wird angesehen, den nächsten Stand der Technik darzustellen, und bildet die Basis des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung ein Strömungsmessgerät zum Messen einer Strömungsmenge und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit eines in einem Hauptströmungsrohr strömenden Objekts zur Verfügung, welches umfasst: ein geteiltes Strömungsrohr, in welches ein Teil des Objekts aus dem Hauptströmungsrohrs eingeleitet wird; ein Detektionselement, welches der Strömung in dem geteilten Strömungsrohr so ausgesetzt ist, dass es die Strömungsmenge und/oder die Strömungsgeschwindigkeit detektiert; und einen Richtungsänderer, der in dem geteilten Strömungsrohr zum Ändern einer Strömungsrichtung des in dem geteilten Strömungsrohr strömenden Objekts so vorgesehen ist, das das Objekt schräg auf eine Detektionsfläche des Detektionselements gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsfläche des Detektionselements 0,05 bis 0,5 mm aus der neben der Detektionsfläche befindlichen Strömungsdurchgangsfläche herausragt.
Es ist berücksichtigt, dass mittels dieser Strömungssteuerungseinrichtung eine zu detektierende Strömung der Detektionsfläche des Detektionselements konstant zugeführt wird, und es folgt, dass die zu detektierende Strömung sicherlich auf die Detektionsfläche strömt. Zusätzlich wird es als Vorteil angesehen, dass Erzeugung von Wirbelströmung und Abriss in der Nähe der Detektionsfläche unterdrückt werden, so dass Strömungsdetektionsgenauigkeit und Strömungsdetektionsreproduzierbarkeit verbessert werden.
Weiterhin, da es berücksichtigt ist, dass in diesem Messgerät die Strömung auf der Detektionsfläche stabilisiert ist, ist die Detektionsfläche nicht notwendigerweise auf derselben Fläche positioniert wie eine Strömungsdurchgangsfläche auf beiden Seiten des Detektionsabschnitts. Mit anderen Worten, erlaubt dieses Messgerät eine Stufe zwischen der Detektionsfläche und der Strömungsdurchgangsfläche in der Umgebung des Detektionsabschnitts und vergrößert weiterhin eine zulässige Weite relativer Positionierungsgenauigkeit der Detektionselementdetektionsfläche bezüglich der Strömungsdurchgangsfläche.
Daher wird es gemäß des Messgeräts des ersten bevorzugten Aspekts der Erfindung unnötig, das Detektionselement mit sehr viel Sorgfalt in eine Aussparung seines Stützkörpers zu kleben, wie es in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 9-503311 erforderlich ist, worin sich die Detektionselementoberfläche und die Stützkörperoberfläche ohne eine Stufe dazwischen genau in derselben Fläche befinden. Das heißt, dieses Messgerät erlaubt das Bilden einer solchen Stufe zwischen der Detektionsfläche und der Strömungsdurchgangsfläche auf beiden Seiten des Detektionsabschnitts, wobei eine solche Stufe leicht als ein Fehler erzeugt wird. Resultierend ist die Herstellung des Geräts einfach, und Genauigkeit dimensionaler und die Lage betreffender Inspektion des Elements in dem Strömungsmessgerät kann vermindert werden, ohne die Leistungsfähigkeit des Strömungsmessgeräts zu vermindern.
Da das Strömungsmessgerät des ersten bevorzugten Aspekts der Erfindung eine solche vorerwähnte Stufe erlaubt, wird es auf diese Weise möglich, das Detektionselement so zu befestigen, dass es von dem geteilten Strömungsrohr, das an einem Hauptströmungsrohr fixiert ist, entfernbar ist, indem das Detektionselement und sein Stützkörper als separate Körper gebildet sind, oder indem das Detektionselement und sein Stützkörper als Körper separat von dem geteilten Strömungsrohr gebildet sind. Resultierend ist es möglich, das Detektionselement auszutauschen, wenn das Element durch langanhaltende Nutzung an Wert verloren hat oder kontaminiert wurde.
Hier werden nachstehend Auswirkungen erläutert, die durch das Strömungsmessgerät der ersten wichtigen Ausführungsform der Erfindung erlangt werden.

(1) Durch Bilden einer Strömung (oder eher einer Abwärtsströmung), die schräg auf die Detektionsfläche des Detektionselements gemäß der Erfindung prallt, wird die Erzeugung einer Wirbelströmung oder von Abriss in der nahen Umgebung der Detektionsfläche unterdrückt und resultierend ist es möglich, eine stabile Detektionsbedingung und Reproduzierbarkeit zu erhalten.
(2) Auch wenn die Detektionsfläche nicht in derselben Höhe liegt wie die Oberfläche des Stützkörpers des Detektionselements, ist Detektion möglich. Resultierend wird die Montage des Detektionselements einfach.
(3) Da eine Abwärtsströmung gebildet wird, wird eine genaue und stabile Detektion von die Strömung betreffenden Quantitäten, wie z. B. Strömungsmenge und Strömungsgeschwindigkeit, an der Strömungsdurchgangswand möglich. In diesem Fall reicht es aus, wenn nur eine Detektionselementoberfläche oder die Detektionsfläche innerhalb des Strömungsdurchgangs exponiert wird.
(4) Da die Detektion der Strömungsmenge und der Strömungsgeschwindigkeit an der Strömungsdurchgangswand mit einer groben, die Lage betreffenden Genauigkeit des Detektionselements möglich ist, können das Detektionselement und das geteilte Strömungsrohr zu separaten Körpern gemacht werden, so dass Strukturen des Detektionselements bzw. des geteilten Strömungsrohrs vereinfacht und leichter herzustellen sind.
(5) Es ist möglich, die Strömungsdurchgangsform des geteilten Strömungsrohrs unter Einhaltung des Erfordernisses zum Messen sowohl der normalen Strömung als auch der rückwärtigen Strömung zu bilden, oder entweder die normale Strömung und die rückwärtige Strömung selektiv zu messen, um nicht durch die andere Strömung beeinflusst zu sein, indem der Strömungsdurchgang symmetrisch zwischen stromaufwärtiger und stromabwärtiger Seite gebildet wird, wobei das Detektionselement dazwischen platziert ist.
(6) Da ein anderer geteilter Strömungsdurchgang in dem geteilten Strömungsrohr gebildet werden kann, werden Verbesserungen hinsichtlich Kontaminationsresistenz und mechanischer Handhabbarkeitseigenschaft erwartet.

In einem erfindungsgemäßen Strömungsmessgerät optimiert ein Intervall des Herausragens von 0,05 bis 0,5 mm die vorstehend beschriebenen Auswirkungen; der Grund ist illustrativ mit Bezug auf die 16(A), 16(B) und 16(C) verständlich. Wenn das Detektionselement mit einer herausragenden Höhe (H > 0) herausragt, wie in 16(A) gezeigt, wird eine Wirbel- oder Abrissströmung, die entlang oder in der Detektionselementsfläche erscheint, unter der schräg aufprallenden Strömung stark reduziert oder im Wesentlichen eliminiert, im Vergleich zu der Elementfläche, die auf derselben flachen Höhe (H = 0) oder einer tiefer ausgesparten Höhe (H < 0) gebildet sind, wobei die angrenzende Wandseite invertierter Bögen auf dem Stützkörper oder dem geteilten Strömungsrohr gebildet wird.
Eine zuverlässige Leistung des Strömungsmessgeräts wird erhalten, wenn die Detektionsfläche von der Höhe der Strömungsdurchgangsinnenfläche in der nahen Umgebung der Detektionsfläche herausragt, und eine solche Stufe wie vorstehend beschrieben wird innerhalb eines Intervalls von 0,05 bis 0,5 mm realisiert, vorzugsweise ein Intervall von 0,05 bis 0,4 mm (50–400 μm) oder am vorteilhaftesten ein Intervall von 0,05 bis 0,3 mm, wenn eine durch eine gemittelte Tiefe der Welligkeit bestimmte Oberflächenwelligkeit der Detektionselementsfläche höchstens 2 μm beträgt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind nachstehend beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Detektionsfläche des Detektionselements an dem invertierten oder gekrümmten Anteil des geteilten Strömungsrohrs (Detektionsrohrs) innerhalb des geteilten Strömungsrohrs exponiert. Vorzugsweise wird ein gekrümmtes Rohr (geteiltes Strömungsrohr) in einer zu dem Hauptströmungsrohr senkrechten Richtung zum Messen eines Objekts, wie beispielsweise Gas, befestigt, und das Detektionselement (Detektionsanteil) ist in einem solchen gekrümmten Anteil (geknickter oder invertierter Anteil, in dem ein Strömungsdurchgang gekrümmt ist) des gekrümmten Rohrs vorgesehen. Alternativ ist das Detektionselement oder der Detektionsanteil in einem Anteil angeordnet, in welchem die Strömung in dem geteilten Strömungsrohr invertiert wird, oder wo eine Richtung der Strömung scharf geändert wird oder in strömabwärtiger Position des invertierten Anteils einschließlich einer stromabwärtigen Umgebung davon. Weiterhin ist die Detektionsfläche des Detektionselements vorzugsweise einem Anteil ausgesetzt, an dem die Strömung in dem geteilten Strömungsrohr ihre schnellste Strömungsgeschwindigkeit annimmt. Mit anderen Worten, ist die Detektionsfläche einem Anteil ausgesetzt, an dem die Strömung in dem geteilten Strömungsrohr gedrosselt wird und zusätzlich die Strömungsrichtung verändert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit wird dort am höchsten, wo der geteilte Durchgang, der begrenzt ist durch die Wand des geteilten Rohrs, am engsten und invertiert ist. Die Geschwindigkeit der Strömung, die nach außen dreht, ist höher als die der Strömung, die nach innen dreht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Detektionselement in dem gekrümmten Anteil des Strömungsdurchgangs angeordnet, an dem ein fließendes Objekt wie beispielsweise Gas seine Strömungsrichtung mit seiner höchsten oder eher schnellsten Geschwindigkeit ändert, um eine Strömung (Abwärtsströmung) zu erzeugen, die schräg gegen die Detektionsfläche prallt. Da die Strömungsrichtung in dem gekrümmten Anteil notwendigerweise geändert wird, ist es einfach, konstant die schräg gegen das Detektionselement prallende Abwärtsströmung zu erhalten. Weiterhin ist es in dem Fall zum Erzeugen einer solchen Abwärtsströmung effektiv, wenn der gekrümmte Anteil oder die Strömungsdurchgangsfläche auf mindestens einer stromaufwärtigen Seite des gekrümmten Anteils eine konkav gekrümmte Fläche umfasst oder eine konvex gekrümmte Fläche oder eine geneigte Fläche, die sich zu dem Detektionsanteil erstreckt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Abwärtsbewegung für die Detektionfläche von dem Strom, der in einen geteilten Strö mungsdurchgang in das geteilte Strömungsrohr eingeführt wird, konstant mittels Protuberanzen und mittels des gekrümmten Anteils gebildet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Separator (Partitionswand) in einem Zentrum des Detektionsrohrs (das das geteilte Strömungsrohr bildet) vorgesehen, und die in das Detektionsrohr eingeführte Strömung wird mittels des Separators invertiert oder ändert scharf ihre Richtung.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gibt es als Strömungssteuerungseinrichtung zum Bilden einer Strömung (Abwärtsströmung), die schräg gegen die Detektionsfläche des Detektionselements prallt, oder einer Strömung, die schräg bezüglich der Detektionsfläche strömt, eine Strömungsdurchgangsfläche, die mindestens so weit wie die Detektionsfläche in mindestens einer stromaufwärtigen oder einer stromaufwärtigen und/oder stromabwärtigen Seite des Detektionselements herausragt.
Als Form der Herausragung ist eine solche ausreichend, die eine schräg gegen die Detektionsfläche prallende Strömung zu erzeugen vermag, vorzugsweise ragt sie konkav oder konvex heraus, oder die Herausragungsoberfläche ist als lineare, polygonale oder konkav gekrümmte, geneigte Fläche ausgebildet.
Hauptsächlich in einem Grenzbereich zwischen der Protuberanz und dem Detektionsanteil (der Region, in der sich das Detektionselement befindet) ist eine Statur, in welcher die Detektionsfläche in einer Seite der Protuberanzströmungsdurchgangsfläche vorliegt, vorteilhaft beim Verhindern eines Auftretens der Wirbelströmung in der Detektionsfläche. Die Struktur ist ausgebildet, die Wirbelströmung in der Detektionsfläche unter Beachtung des Strömungswinkels, unter welchem die Strömung schräg auf das Detektionselement aufprallt, zu minimieren.
Weiterhin wird es in dem Grenzbereich durch Bereitstellen einer Lücke zwischen der Protuberanzströmungsdurchgangsfläche und dem Detektionsanteil möglich, effektiv eine turbulente Strömung innerhalb der Lücke einzudämmen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bildet der gekrümmte Abschnitt des geteilten Strömungsrohrs einen Teil eines Venturi-Rohrs.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Stützkörper für das Detektionselement eine Platte benutzt, die eine Platine oder einer Schaltkreis enthält. Zusätzlich wird auf einer Rückseite der Platine oder einer Seite, auf welcher keine Teile des Schaltkreises montiert sind, ein Einbau des Detektionselements an dem Strömungsdurchgang oder dem geteilten Strömungsrohr einfach, indem das Detektionselement in einem derartigen Zustand ausgebildet oder gestützt ist, dass es über die Platinenfläche herausragt. Dies hat einen Vorteil zur Folge, weil eine gedruckte Verdrahtung auf die Rückseite einer montierten gewöhnlichen Platine aufgebracht ist und das Detektionselement an einer vorbestimmten Position auf der Platine eingerichtet werden kann, während es herausragt. Somit wird die Herstellung einfach ohne Benutzung einer solchen Herstellungstechnik auf höchster Ebene. Das Detektionselement ist so zwischen Teile des Schaltkreises geklebt, die in hoher Dichte angeordnet sind, dass die Detektionsfläche des Detektionselements genau in derselben Ebene positioniert ist wie die Platinenfläche.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, das Detektionselement zu benutzen, während es auf einem Detektionselementstützkörper oder einem Platinenstützkörper montiert ist. Der Detektionselementstützkörper und der Platinenstützkörper sind nicht notwendigerweise zusammen mit dem Detektionselement einem Inneren des Strömungsdurchgangs ausgesetzt und können eher in einem Außenraum des geteilten Strömungsrohrs, getrennt durch die Strömungsdurchgangswand oder die Protuberanz des geteilten Strömungsrohrs, positioniert sein. Gemäß dieser Form ist ein Austausch des Detektionselements einfach. Vorzugsweise besitzt das geteilte Strömungsrohr ein Dichtungsteil zum Abdichten der Lücke zwischen dem geteilten Strömungsrohr und dem Detektionselement oder dem Stützkörper des Detektionselements.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Detektionselement und das geteilte Strömungsrohr als separate Körper ausgebildet, und das Detektionselement ist so an dem geteilten Strömungsrohr befestigt, um davon entfernbar zu sein. Weiterhin sind vorzugsweise das geteilte Strömungs rohr und der Platinenstützkörper zum Halten des Detektionselements als separate Körper ausgebildet, und werden, zum Zeitpunkt einer Messung, gegenseitig angeordnet benutzt. Es ist auch möglich, das Detektionselement direkt auf den Platinenstützkörper zu kleben, und eine zu einem gewissen Grad ausgebildete Höhlung kann in diesem Stützkörper vorgesehen sein, um eine Position anzugleichen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Detektionselement in einer Strömungswand oder der Rohrwand in dem geteilten Strömungsrohr und, unter anderem, in einer äußeren Wand angeordnet. Wenn Anlass besteht, wird das Detektionselement in der Strömung innerhalb des geteilten Strömungsrohrs angeordnet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Detektionselement so installiert, dass es innerhalb eines geteilten Strömungsdurchgangs ausgesetzt wird, der vom Hauptströmungsdurchgang umgeleitet ist, oder innerhalb eines weiteren geteilten Strömungsdurchgangs des geteilten Strömungsdurchgangs, der vom Hauptströmungsdurchgang umgeleitet wird.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verzögerungsabschnitt in der Nähe einer Einlassöffnung und/oder einer Auslassöffnung des geteilten Strömungsrohrs ausgebildet. Auf diese Weise wird Kontamination des Detektionselements durch feine Partikel und Staub usw. in hohem Maße verhindert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Anteil von reduziertem Durchmesser in dem stromaufwärtigen Anteil des geteilten Strömungsrohrs ausgebildet. Auf diese Weise wird Kontamination des Detektionselements durch feine Partikel und Staub usw. in hohem Maße verhindert. Weiterhin wird, da die Messvorrichtung in dem stromabwärtigen Anteil des geteilten Strömungsrohrs einen Anteil von erweitertem Durchmesser entlang der normalen Strömungsrichtung besitzt, der sich von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung erstreckt, mit anderen Worten, einen Anteil von reduziertem Durchmesser entlang einer umgekehrten Richtung, der sich von der Auslassöffnung zu der Ein lassöffnung erstreckt, ein Einfluss der umgekehrten Strömung zum Zeitpunkt einer normalen Strömungsmessung unterdrückt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Strömungsdurchgänge auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite des Detektionselements im Grunde symmetrisch ausgebildet, wobei das Detektionselement zu einem Zentrum gemacht wird. Gemäß einer solchen Vorrichtung ist es möglich, geeignet sowohl die normale Strömung, die im Grunde von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung fließt, zu messen, als auch die umgekehrte Strömung, die im Grunde in umgekehrte Richtung strömt.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt ein Formquerschnitt entlang einer zur Strömungsrichtung in dem geteilten Strömungsrohr orthogonalen Ebene eine oder mehrere Formen, ausgewählt aus kreisförmigen, halbkreisförmigen, elliptischen oder rechteckigen Formen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung misst das Detektionselement eine eine Strömung betreffende Quantität, zumindest umfassend eine Strömungsmenge und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit, basierend auf Temperatur.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun, nur exemplarisch, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1(A) und 1(B) erklärende Ansichten eines Strömungsmessgeräts eines Ausführungsbeispiels 1 der Erfindung darstellt, wobei (B) eine vergrößerte Ansicht in der nahen Umgebung eines in (A) gezeigten Detektionsanteils darstellt;
2(A) und 2(B) erklärende Ansichten eines Detektionselements darstellen, wobei (A) eine perspektivische Ansicht ist und (B) ein Querschnitt zum Erklären eines Dünnschichtwiderstandes, der in dem in (A) gezeigten Detektionselement ausgebildet ist;
3(A) und 3(B) erklärende Ansichten eines Messprinzips des Detektionselements darstellen, das in dem Gerät des Ausführungsbeispiels 1 der Erfindung benutzt wird, wobei 3(A) eine Isothermenlinienansicht ist, die eine Temperaturverteilung zeigt, wenn eine Strömungsgeschwindigkeit Null ist, und eine Temperaturdifferenz (Δt), die durch zwei Temperatursensoren detektiert wird, zwischen denen sich ein Heizelement befindet, und die ein Diaphragmadetektionselement bilden, und 3(B) ist eine andere Isothermenlinienansicht, die eine andere Temperaturverteilung zeigt, wenn eine Abwärtsströmung auf die Detektionselementfläche prallt, so dass die Temperaturdifferenz (Δt) zwischen den beiden Temperatursensoren auftritt;
4 eine erklärende Ansicht eines Strömungsmengenmessgeräts eines Ausführungsbeispiels 2 der Erfindung darstellt;
5 eine Ansicht zum Erklären eines Prinzips eines Schritts in einer Messung 1 darstellt, in welcher das Strömungsmengenmessgerät aus Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung benutzt wird;
6 eine erklärende Ansicht eines Strömungsmengenmessgeräts eines Vergleichsbeispiels darstellt, welches in Messung 1 benutzt worden ist;
7 einen Graphen darstellt, der die Resultate der Messung 1 zeigt;
8(A)–(C) ein Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung betreffen und erklärende Ansichten von verschiedenen Detektionselementen, die in dem Strömungsmessgerät gemäß der Erfindung zum Einsatz kommen, darstellen, wobei jeweils eine obere Zeichnung eine Draufsicht und eine untere Zeichnung einen Querschnitt in einem ebenen mittleren Teil darstellen;
9 eine erklärende Ansicht eines geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-1 der Erfindung darstellt;
10(A) eine erklärende Ansicht des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-2 der Erfindung darstellt, und 10(B) die eines Ausführungsbeispiels 4-3 derselben;
11(A) eine erklärende Ansicht des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-4 der Erfindung darstellt, 11(B) die eines geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-5 derselben bzw. 11(C) die des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-6 derselben;
12(A) eine erklärende Ansicht des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-7 der Erfindung darstellt und 12(B) die eines Ausführungsbeispiels 4-8 derselben;
13(A) eine erklärende Ansicht eines geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-9 der Erfindung darstellt und 13(B) die eines Ausführungsbeispiels 4-10 derselben darstellt;
14 eine Ansicht zum Erklären eines Anwendungsbeispiels 1 eines erfindungsgemäßen Messgeräts darstellt, wobei 14(A) eine Totalansicht und 14(B) eine vergrößerte Ansicht eines Teils, in welchem das Messgerät installiert worden ist, zeigt; und
15 eine Ansicht zum Erklären eines Anwendungsbeispiels 2 des erfindungsgemäßen Messgeräts darstellt, worin (A) eine Totalansicht und (B) eine vergrößerte Ansicht eines Teils, in welchem das Messgerät installiert worden ist, zeigt;
16(A)–(C) erklärende Ansichten darstellen, die mittels Pfeilen zeigen, wo sich Wirbelströmungen und/oder Abrissströmungen in einer Detektionsfläche des Elements durch eine Hauptabwärtsströmung bilden, wobei 16(A) ein Detektionselement zeigt, das höher herausragt als seine Umgebungsfläche, 16(B) ein Detektionselement auf derselben Höhe wie die Umgebungsfläche zeigt und 16(C) ein Detektionselement auf einer niedrigeren Höhe verglichen mit der Umgebungsfläche zeigt.
Bezugszeichen zum Identifizieren von in den Zeichnungen gezeigten Elementen werden wie folgt benutzt:

1: Hauptströmungsrohr
2: geteiltes Strömungsrohr
2a, 2b: Protuberanzen
2c: gekrümmter Abschnitt oder invertierter Boden
2d: entgegengesetzte Fläche
2e, 2f: Strömungsdurchgangsfläche
3: Detektionsanteil
4: Stützkörper
5: Detektionselement
6: Klebeschicht
10: Strömung im Hauptströmungsrohr
11: in das geteilte Strömungsrohr eingeführte Strömung
12: Strömung (Abwärtsströmung), die schräg gegen das Detektionselement prallt
20: Heizelement
21: Randanteil
22: Diaphragmaanteil
23: stromaufwärtiger Temperatursensor
24: stromabwärtiger Temperatursensor
25: Atmosphärentemperatursensor
30: Halbleiterschicht
31: erste Si_xN_y-Isolationsschicht
32: zweite Si_xN_y-Isolationsschicht
33: Platin-Widerstand
34: Auflage

Ausführungsbeispiel 1
1(A) und 1(B) sind erklärende Ansichten eines Messgeräts eines Ausführungsbeispiels 1 der Erfindung, wobei 1(A) eine erklärende Ansicht ist, die schematisch einen Längsquerschnitt eines geteilten Strömungsrohrs zeigt, und 1(B) eine vergrößerte Ansicht in der nahen Umgebung eines Detektionsanteils ist. Mit Bezug auf 1(A) und 1(B) ist in diesem Messgerät ein geteiltes Strömungsrohr 2 im Grunde orthogonal an einem Hauptströmungsrohr 1 befestigt. Eine Strömung im Hauptströmungsrohr 1, die ein Detektionsobjekt ist, wird in das geteilte Strömungsrohr 2 eingeführt.
Das geteilte Strömungsrohr 2 ist gekrümmt, so dass die in das geteilte Strömungsrohr 2 genommene Strömung umgekehrt werden kann. Das geteilte Strömungsrohr 2 besitzt zwei gegenseitig parallele gerade Strömungsanteile, die sich in einer zu einer Strömung 10 in dem Hauptströmungsrohr 1 näherungsweise senkrechten Richtung erstrecken, wo das geteilte Strömungsrohr 2 an dem Hauptströmungsrohr 1 befestigt ist, einen gekrümmten Abschnitt 2c zum Verbinden der beiden geraden Anteile (gerade Strömungsdurchgänge), eine in einer Seitenfläche (Fläche senkrecht zu der Strömung 10) eines geraden Strömungsanteils vorgesehenen Einlassöffnung und eine in einer Endfläche (Fläche parallel zum der Strömung 10) des anderen geraden Strömungsanteils vorgesehenen Auslassöffnung. In der nahen Umgebung des gekrümmten Abschnitts 2c besitzen Strömungsdurchgangsflächen 2e, 2f eine vorbestimmte Krümmung und in der nahen Umgebung des gekrümmten Abschnitts 2c ändert die Strömung ihre Richtung scharf oder wird im Wesentlichen umgekehrt. In dem gekrümmten Abschnitt 2c ist in einer unteren Wand des geteilten Strömungsrohrs 2 ein Detektionsabschnitt 3 vorgesehen. Der Detektionsabschnitt 3 ist außerhalb des Hauptströmungsrohrs 1 positioniert und austauschbar ausgestaltet.
Weiterhin sind innerhalb des geteilten Strömungsrohrs 2, stromaufwärtig und stromabwärtig vom Detektionsanteil 3, Protuberanzen 2a, 2b ausgebildet, so dass eine Rohrwand konkav zu einer Strömungsabschnittsmitte hinragt. Die Strömungsdurchgangsflächen 2e, 2f und die Protuberanzen 2a, 2b bilden eine konkav gekrümmte Fläche. In dem gekrümmten Abschnitt 2c ist eine entgegengesetzte Fläche 2d, die eine Strömungsdurchgangsfläche gegenüber dem Detektionsanteil 3 ist, als konvex gekrümmte Fläche ausgebildet, die konvex ist in Richtung des Detektionsabschnitts 3.
Als Nächstes wird eine detaillierte Struktur in der Nähe des Detektionsanteils 3 erklärt. Mit Bezug auf 1(B) ist ein Detektionselement 5 an einer unteren Seite eines konkaven Anteils eines Stützkörpers 4 mittels einer Klebeschicht 6 fixiert, so dass es mindestens so weit herausragt, wie eine Oberfläche des Stützkörpers 4. Der Stützkörper 4 ist an einer unteren Seite des geteilten Strömungsrohrs 2 befestigt, so dass eine Detektionsfläche (mittige linke Seitenfläche in 1(B)) des Detektionselements 5 innerhalb des geteilten Strömungsrohrs 2 durch ein in eine untere Wand des geteilten Strömungsrohrs 2 gebildetes Fenster exponiert ist. Zwischen dem Detektionselement 5 und den Protuberanzen 2a bzw. 2b sind jeweils kleine Lücken ausgebildet. Die Detektionsfläche des Detektionselements 5 hat ungefähr die gleiche Höhe wie die an das Detektionselement 5 mit den Lücken angrenzenden Strömungsdurchgangsflächen 2e, 2f, oder ragt in das geteilte Strömungsrohr 2 mindestens so weit wie diese hinein, oder, umgekehrt, existiert in einer zurückgezogenen Position.
Ferner wird betrachtet, dass in dem gekrümmten Abschnitt 2c die Strömung an einer Seite, an der das Detektionselement 5 vorliegt, sich schnell bewegen wird, und die Strömung an einer Seite der entgegengesetzten Fläche 2d langsam wird.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 1(A) und 1(B) eine Strömung in dem geteilten Strömungsrohr 2 erklärt. Das heißt, die Strömung 10 in dem Hauptströ mungsdurchgang 1 wird in das geteilte Strömungsrohr 2 eingeführt und eine Strömung 11 wird erzeugt, die in einer zur Strömung näherungsweise senkrechten Richtung strömt. In dem gekrümmten Abschnitt 2c wird aus der Strömung 11 eine Abwärtsströmung 12 erzeugt, die schräg zu dem Detektionsanteil 3 strömt und näherungsweise schräg gegen die Detektionsfläche des Detektionselements 5 prallt. Danach verbindet sich die Strömung in dem geteilten Strömungsrohr 2 mit der Strömung 10.
Da, mit Bezug auf 1(A), die Strömung in dem geteilten Strömungsrohr 2 näherungsweise symmetrisch zu dem zu einem Zentrum gemachten gekrümmten Abschnitt 3 gebildet wird, ist es möglich, geeignet sowohl eine normale Strömung, die in Richtung der Strömungen 11, 12 fließt, zu messen, als auch eine umgekehrte Strömung, die in eine Richtung strömt, die näherungsweise umgekehrt zu den vorgenannten verläuft. Weiter wird betrachtet, dass durch die Tatsache, dass die Einlassöffnung des geteilten Strömungsrohrs 2 in einer zu der Srömüng 10 in dem Hauptströmungsrohr 1 senkrechten Ebene öffnet, ein Abschnitt von niedriger Strömungsgeschwindigkeit in einem inneren Teil der Einlassöffnung des geteilten Strömungsrohrs 2 gebildet wird, und Staub sich dort absetzt. Auf diese Weise wird Kontamination des Detektionselements 5 verhindert.
Hier wird das in 1(B) gezeigte Detektionselement 5 genauer erklärt. 2(A) und 2(B) sind erklärende Ansichten des Detektionselements, wobei 2(A) eine perspektivische Ansicht ist und 2(B) ein Querschnitt zum Erklären eines Dünnschichtwiderstandes, der in dem in 2(A) gezeigten Detektionselement ausgebildet ist.
Mit Bezug auf 2(A) ist das Detektionselement 5 eines, in dem vier im Grunde Dünnschichtwiderstände auf einem Halbleiterchip vorgesehen sind. Konkreter sind ein Diaphragmaanteil 22 und ein Randanteil 21 auf einer Halbleiterschicht 30 vorgesehen. Der Diaphragmaanteil 22 ist mit (1) einem stromaufwärtigen Temperatursensor 23, (2) einem stromabwärtigen Temperatursensor 24 und (3) einem Heizelement 20, das zwischen dem stromaufwärtigen Sensor 23, 24 angeordnet ist, versehen. Auf der anderen Seite ist der Randanteil 22 mit (4) einem Atmosphärentemperatursensor 25 versehen. Der Diaphragmaanteil 22 ist dünn von der Größenordnung von Mikrometer ausgebildet, um zu isolieren oder Wärmeableitung zu verhindern.
Als Nächstes wird eine Struktur eines jeden Dünnschichtwiderstandes erklärt, der das Heizelement 20 bzw. den Atmosphärentemperatursensor 25 bzw. den stromaufwärtigen Temperatursensor 23 bzw. den stromabwärtigen Temperatursensor 24 bilden. Mit Bezug auf 2(B) ist ein erster Si_xN_y-Isolationsfilm 31 auf der Halbleiterschicht 31 ausgebildet. Ein Platinwiederstand 33 ist als Muster auf dem ersten Si_xN_y-Isolationsfilm 31 ausgebildet. Eine Auflage 34, das elektrisch mit dem Platin-Widerstand 33 verbunden ist, ist auf einem vorbestimmten Abschnitt des Platin-Widerstandes 33 ausgebildet. Ein zweiter Si_xN_y-Isolationsfilm 32 ist auf einem Restanteil des ersten Si_xN_y-Isolationsfilms 31 ausgebildet, um den Platin-Widerstand 33 abzudecken. Das Heizelement 20 generiert Hitze mittels elektrischen Verbindens der Auflage 34 zu einem externen Schaltkreis und Zuführen von elektrischer Leistung zu dem Heizelement 20 durch den Platin-Widerstand 33.
Als Nächstes wird ein Prinzip des Detektierens verschiedener eine Strömung betreffender Quantitäten unter Benutzung des Detektionselements, wie z. B. Strömungsgeschwindigkeit und Strömungsmenge, erklärt. 3(A) und 3(B) sind erklärende Ansichten eines Messprinzips des Detektionselements, wobei 3(A) eine Isothermenlinienansicht darstellt, die eine auf der Position des Diaphragmas auf dem Detektionselement gebildete Temperaturverteilung zeigt, und 3(B) ist eine andere Isothermenlinienansicht.
Das Detektionsprinzip wird wie folgt mit Bezug auf 3(A) bis 3(B) erklärt.

(1) Die dem Heizelement zugeführte elektrische Leistung ist so gesteuert, dass das Heizelement eine konstante Temperaturdifferenz mit Bezug auf eine Atmosphärentemperatur aufweist.
(2) Demgemäß sind in dem Fall, in dem es keine Strömung gibt, wie in 3(A) gezeigt, Temperaturen des stromaufwärtigen Temperatursensors und des stromabwärtigen Temperatursensors die gleichen.
(3) Jedoch wo es Strömung gibt, wie in 3(B) gezeigt, fällt die Temperatur des stromaufwärtigen Temperatursensors ab, da Hitze von seiner Oberfläche entkommt. Für die Temperatur des stromabwärtigen Temperatursensors ist der Temperaturabfall wesentlich kleiner als der des stromaufwärtigen Temperatursensors, da Hitzezufuhr vom Heizelement steigt, da der stromabwärtige Sensor stromabwärts vom Heizelement angeordnet ist. Es gibt auch einen Fall, in dem die Temperatur des stromabwärtigen Sensors ansteigt, abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit.
(4) Auf Basis der zwischen dem stromaufwärtigen Temperatursensor und dem stromabwärtigen Temperatursensor gemessenen Temperaturdifferenz, werden die Strömungsmenge und die Strömungsgeschwindigkeit usw. detektiert, und aus einem Vorzeichen der Temperaturdifferenz wird die Strömungsrichtung detektiert. Die Temperaturdifferenz kann basierend auf einer Änderung im elektrischen Widerstand mit einer zwischen den beiden Sensoren detektierten Temperaturänderung detektiert werden.

Ausführungsbeispiel 2
Als Nächstes wird ein Beispiel als das Messgerät eines Ausführungsbeispiels 2 erklärt, welches das geteilte Strömungsrohr benutzt, welches eine Struktur besitzt, in welcher sich ein Strömungsquerschnittdurchmesser ändert, neben der Struktur, die das geteilte Strömungsrohr in Ausführungsbeispiel 1 besitzt. Daher wird, um Wiederholungen in der folgenden Erklärung zu vermeiden, das Gerät gemäß des Ausführungsbeispiels 2 hauptsächlich über Anteile erklärt, die verschieden sind von dem Ausführungsbeispiel 1, und was die ähnlichen Teile betrifft, können Beschreibungen Ausführungsbeispiel 1 betreffend geeignet auf Ausführungsbeispiel 2 angewendet werden.
4 ist eine erklärende Ansicht des Messgeräts des Ausführungsbeispiels 2 der Erfindung und sie zeigt schematisch einen Längsquerschnitt des geteilten Strömungsrohrs. Mit Bezug auf 4 besitzt ein geteiltes Strömungsrohr 42 in diesem Strömungsmengenmessgerät an seinem stromaufwärtigen geraden Strömungsanteil einen Anteil, dessen Strömungsquerschnittdurchmesser entlang einer Strömungsrichtung reduziert oder gedrosselt ist (nachfolgend wird dies mit „durchmesserreduzierter Anteil" 42g bezeichnet), und besitzt an seinem stromabwärtigen geraden Strömungsanteil einen Anteil, dessen Strömungsquerschnittdurchmesser entlang der Strömungsrichtung vergrößert ist (nachfolgend wird dies mit „durchmesservergrößerter Anteil" 42h bezeichnet). Dadurch werden Abschnitte niedrigerer Strömungsgeschwindigkeit, d. h. Verzögerungsabschnitte 42I, 42J in einem stromaufwärtigen Abschnitt bzw. einem stromabwärtigen Abschnitt des geteilten Strömungsrohrs 42 erzeugt, in dem die Durchgänge wie in 4 gezeigt vergrößert werden. Der Verzögerungsabschnitt 42I fällt ab und sammelt Schmutz und eine fremde Substanz, die mit dem in den Durchgang des geteilten Strömungsrohrs strömenden Objekt einströmt, bevor sie in Richtung eines Detektionselements 45 strömt, so dass das Detektionselement 45 vor dem Schmutz geschützt ist.
Weiterhin ist das Detektionselement 45 an einer Unterseite eines konkaven Abschnitts eines Stützkörpers 44 mittels einer Klebeschicht 46 in einem Zustand fixiert, dass es von dem Stützkörper 44 hervorragt. Der Stützkörper 44 ist an einer Unterseite des geteilten Strömungsrohrs 42 befestigt, so dass eine Detektionsfläche des Detektionselements 45 innerhalb des geteilten Strömungsrohrs 42 exponiert ist. Im Detail ist die Detektionsfläche des Detektionselements 45 an einer unteren Seite eines gekrümmten Abschnittes 42c innerhalb des geteilten Strömungsrohrs exponiert. Sowohl auf der stromaufwärtigen als auch auf der stromabwärtigen Seite des Detektionselements 45 sind Protuberanzen 42a, 42b ausgebildet, in welchen eine Rohrwand hervorragt, um eine konkav gekrümmte Fläche zu bilden, die sich von der Rohrwand in Richtung des Detektionselements 45 erhebt. Strömungsdurchgangsflächen 42e, 42f der Protuberanzen 42a, 42b sind in Form gekrümmter Flächen ausgebildet. In dem gekrümmten Abschnitt 42c ist eine entgegengesetzte Fläche 42d, die eine Strömungdurchgangsfläche gegenüber dem Detektionselement 45 ist, als eine konvex gekrümmte Fläche, die konvex ist in Richtung des Detektionselements 45, ausgebildet.
Hier wird eine Strömung in dem geteilten Strömungsrohr 42 erklärt. Eine Strömung 43 wird in das geteilte Strömungsrohr 42 aus der Strömung 10 in dem Hauptströmungsrohr 1 eingeführt. In dem gekrümmten Abschnitt 42c wird eine Abwärtsströmung 47, die schräg gegen die Detektionsfläche des Detektions elements 45 prallt, erzeugt. Danach verbindet sich die Strömung in dem geteilten Strömungsrohr 2 wieder mit der Strömung 10 in dem Hauptströmungsrohr 1.
Messung 1
Unter Benutzung des Messgeräts von Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung, und weiter, durch Verändern einer Höhe H (diese wird mit „Schrittumfang H" bezeichnet) der Detektionsfläche des Detektionselements in Bezug zur Strömungsdurchgangsfläche in der nahen Umgebung der Detektionsfläche des Detektionselements und einer Strömungsgeschwindigkeit, die ein Messobjekt ist, im Hauptströmungsrohr, wurde eine Detektionsausgabe des Detektionselements die Strömungsgeschwindigkeit betreffend gemessen. 5 ist eine Ansicht zum Erklären einer Definition des Schrittumfangs in Messung 1. Mit Bezug auf 5 wird ein Vorzeichen der Höhe in dem Fall, in dem die Detektionsfläche des Detektionselements 45 von den Strömungsdurchgangsflächen 42e, 42f (für die Strömungsdurchgangsfläche 42f siehe 4) hervorragt (im konvexen Fall), zu „+" gemacht, und ein Vorzeichen in dem Fall, dass sie zurückgezogen ist (im konkaven Fall) zu „–" gemacht.
Weiter wurde zum Vergleich unter Benutzung eines Messgeräts eines Vergleichsbeispiels eine Messung ähnlich der des Messgeräts von Ausführungsbeispiel 2 durchgeführt. 6 ist eine erklärende Ansicht des Messgeräts des Vergleichsbeispiels, und sie zeigt schematisch einen Längsquerschnitt des Hauptströmungsrohrs des Vergleichsbeispiels. Mit Bezug auf 6 ist in dem Messgerät des Vergleichsbeispiels ein Detektionselement 205 ungefähr in der Mitte entlang einer Strömungsquerschnittrichtung in dem Hauptströmungsrohr 1 angeordnet. Das Detektionselement 205 ist an einer unteren Seite eines konkaven Anteils eines Stützkörpers 204 mittels einer Klebeschicht 206 fixiert. Genauer wird der Stützkörper 204 so in dem Hauptströmungsrohr 1 gehalten, dass eine Detektionsfläche des Detektionselements 205 um 10° bezüglich einer Rohrachsenrichtung, die in Richtung der Strömung 10 orientiert ist, geneigt ist, so dass die Strömung 10 eingerichtet ist, gut gegen die Detektionsfläche zu prallen.
Messbedingungen für Messung 1
Hier werden nachstehend Messbedingungen für Messung 1 angegeben.
Rohrdurchmesser des Hauptströmungsrohrs: 50 mm,
äußere Abmessungen des geteilten Strömungsrohrs: L40 × B7 × H14 mm,
Einlassöffnung des geteilten Strömungsrohrs: 5 × 10 mm,
Auslassöffnung des geteilten Strömungsrohrs: 5 × 5 mm,
großer Durchmesseranteil des geteilten Strömungsrohrs: 5 × 5 mm,
kleiner Durchmesseranteil des geteilten Strömungsrohrs: 5 × 2,5 mm,
Krümmung der Protuberanz des geteilten Strömungsrohrs: 4 mm,
Krümmung der entgegengesetzten Fläche: 3,5 mm,
äußere Abmessung des Detektionselements (Halbleiterchip): 3 × 3 × 0,4 mm dick,
Diaphragma-Anteil des Detektionselements: 1 mm × 1 mm × 1 μm dick
Platin-Widerstand des Detektionselements: Pt/Ti = Filmdickeverhältnis 5/1, und
Auflage des Detektionselements: Au; wobei die Dicke des Widerstands oder der Auflage 0,1 μm und die Schutzabdeckung darauf 0,3 μm beträgt.
7 ist ein Graph, der die Resultate von Messung 1 zeigt. Hier, in dieser Zeichnung, ist eine Ausgabeänderungsrate (%) eine, in welcher jede Ausgabe konvertiert wird mit einer Ausgabe in dem Fall, in dem der Schrittumfang h (siehe 5) im Wesentlichen Null ist, d. h. in dem Fall, in dem die Detektionsfläche des Detektionselements und die Strömungsdurchgangsfläche in der nahen Umgebung davon in derselben Ebene existieren, die zu 100% gemacht wird.
Mit Bezug auf 7 ist zu erkennen, dass das Gerät von Ausführungsbeispiel 2 in seiner dem Schrittumfang geschuldeten Änderung der Strömungsgeschwindigkeitsdetektionsausgabe bemerkenswert klein wird im Vergleich zu dem Gerät des Vergleichsbeispiels. Weiter ist aus 7 zu erkennen, dass gemäß dem Gerät von Ausführungsbeispiel 2 die Strömungsgeschwindigkeit über einen weiten Strömungsgeschwindigkeitsbereich genau detektiert werden kann. Weiterhin kann das Gerät von Ausführungsbeispiel 2 außerdem eine umgekehrte Strömung detektieren, aber eine solche Angelegenheit ist schwierig mit der Gerät des Vergleichsbeispiels. Es ist weiterhin zu erkennen, dass, wenn der Schrittumfang oder eine Hervorraghöhe (H) des Elements von der angrenzenden Umgebungsfläche zu einem Pluswert verschoben wird, eine durch eine Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz hervorgerufene Variation des Ausgabeänderungsprozentsatzes bei weitem kleiner ist, als jene zu einem Minuswert verschobene, was eine sehr wichtige Information ist, nicht nur zum Herstellen eines Strömungsmessgeräts für weite Bereiche, sondern auch für eine Qualitätskontrolle bei einer Massenproduktion des Strömungsmessgeräts.
Ausführungsbeispiel 3
Als Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung werden verschiedene Formen von zum Einsatz kommenden Detektionselementen des Messgeräts gemäß der Erfindung erklärt. 8(A) bis 8(C) betreffen Ausführungsbeispiel 3 der Erfindung und sind erklärende Ansichten von verschiedenen Formen des Detektionselements, das in einem erfindungsgemäßen Strömungsmessgerät zum Einsatz kommt, wobei die obere Zeichnung eine Draufsicht bzw. die untere Zeichnung einen Querschnitt eines ebenen mittleren Anteils darstellt.
Das in 8(A) gezeigte Detektionselement ist eines vom quadratischen Typ ähnlich dem in Ausführungsbeispiel 1 und 2 benutzten Detektionselement und ein Diaphragma-Anteil 50 ist in einem mittleren Anteil des Quadrats vorgesehen. Das in 8(B) gezeigte Detektionselement ist eines vom rechteckigen Typ, und ein Diaphragma 51 ist an einem Endanteil des Rechtecks vorgesehen. Weiterhin ist das in 8(C) gezeigte Detektionselement auch vom rechteckigen Typ, und ein Diaphragma-Anteil 52 ist in einem mittleren Anteil des Rechtecks vorgesehen.
Ausführungsbeispiel 4
Als Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung werden verschiedene Formen des in dem erfindungsgemäßen Messgerät benutzten geteilten Strömungsrohrs gezeigt. Was im Übrigen das Messgerät gemäß Ausführungsbeispiel 4 der Erfindung betrifft, welches ähnlich ist zu dem Messgerät gemäß des Ausführungs beispiels 1, kann die Beschreibung von Ausführungsbeispiel 1 oder Ausführungsbeispiel 2 geeignet auf Ausführungsbeispiel 4 angewendet werden.
Ausführungsbeispiel 4-1
9 ist eine erklärende Ansicht, die schematisch einen Längsquerschnitt des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-1 der Erfindung zeigt. Mit Bezug auf 9 hat ein geteiltes Strömungsrohr 162 einen Aufbau ähnlich dem geteilten Strömungsrohr 42 (siehe 4) des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels 2, mit der Ausnahme, dass die Strömungsdurchgangsflächen 162e, 162f und die entgegengesetzte Fläche 162d in polygonalen Flächen gebildet sind. Das heißt, das geteilte Strömungsrohr 162 besitzt einen durchmesserreduzierten Anteil 162g und einen Verzögerungsabschnitt 162I in einem stromaufwärtigen geraden Strömungsanteil und einen durchmesservergrößerten Anteil 162h und einen Verzögerungsabschnitt 162J in einem stromabwärtigen geraden Strömungsanteil. Und ein Detektionselement 165 ist an eine untere Fläche eines konkaven Anteils eines Stützkörpers 164 mittels einer Klebeschicht 166 in einem solchen Zustand fixiert, dass es mindestens so weit wie eine Oberfläche des Stützkörpers 164 hervorragt. Der Stützkörper 164 ist an einer unteren Seite des geteilten Strömungsrohrs 162 befestigt, so dass eine Detektionsfläche des Detektionselements 165 innerhalb des geteilten Strömungsrohrs exponiert wird. Im Detail wird die Detektionsfläche des Detektionselements 165 an einer unteren Seite eines gekrümmten Abschnitts 162c innerhalb des geteilten Strömungsrohrs 162 exponiert. Auf beiden Seiten des Detektionselements 165 sind Protuberanzen 162a, 162b ausgebildet, an welchen eine Rohrwand konkav nach innen ragt. Strömungsdurchgangsflächen 162e, 162f der Protuberanzen 162a, 162b sind in einer polygonalen Fläche ausgebildet. Die entgegengesetzte Fläche 162d ist in einer polygonalen Form ausgebildet, welche konvex ist in Richtung zu dem Detektionselement 165.
Hier wird eine Strömung in einem geteilten Strömungsrohr 162 erklärt. Eine Strömung 163 wird in das geteilte Strömungsrohr 162 von der Strömung 10 in dem Hauptströmungsrohr 1 eingeführt. In dem gekrümmten Abschnitt 162c wird eine Abwärtsströmung 167, die schräg gegen die Detektionsfläche des Detektionselements 165 prallt, erzeugt. Danach verbindet sich die Strömung in dem geteil ten Strömungsrohr 162 wieder mit der Strömung 10 in dem Hauptströmungsrohr 1.
Ausführungsbeispiel 4-2
10(A) ist eine erklärende Ansicht, die schematisch einen Längsquerschnitt des geteilten Strömungsrohrs des Ausführungsbeispiels 4-2 der Erfindung zeigt. In diesem geteilten Strömungsrohr 62 sind Protuberanzen 62a, 62b auf beiden Seiten eines gekrümmten Abschnitts 62c vorgesehen. Beide Seiten des gekrümmten Abschnitts 62c, d. h. Strömungsdurchgangsflächen 62e, 62f der Protuberanzen 62a, 62b sind in polygonaler Form ausgebildet. Eine entgegengesetzte Fläche 62d gegenüber einem Detektionselement 65, welches an einem Stützkörper 64 befestigt ist, ist in polygonaler, in Richtung zu dem Detektionselement 65 hinragender Form gebildet. Von einer Strömung 66, die durch die Tatsache gebildet wird, dass ein Teil der Strömung 10 in das geteilte Strömungsrohr 62 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 67 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 65 prallt.
Ausführungsbeispiel 4-3
10(D) ist eine erklärende Ansicht, die schematisch einen Längsquerschnitt des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-3 der Erfindung zeigt. In diesem geteilten Strömungsrohr 72 sind Protuberanzen 72a, 72b auf beiden Seiten eines gekrümmten Abschnitts 72c vorgesehen. Beide Seiten des gekrümmten Abschnitts 72c, d. h. die Strömungsdurchgangsflächen 72e, 72f der Protuberanzen 72a, 72b sind in polygonaler Form ausgebildet. Eine entgegengesetzte Fläche 72d gegenüber einem Detektionselement 75, welches an einem Stützkörper 74 befestigt ist, ist in einer konvex gekrümmten Form in Richtung zu dem Detektionselement 75 ausgebildet. Von einer Strömung 76, die durch die Tatsache gebildet wird, das ein Teil der Strömung 10 in das geteilte Strömungsrohr 72 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 77 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 75 prallt.
Ausführungsbeispiel 4-4
11(A) ist eine erklärende Ansicht, die schematisch einen Längsquerschnitt des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-4 der Erfindung zeigt. Innerhalb einer Strömung dieses geteilten Strömungsrohrs 82 ist an einem in Strömungsquerschnittsrichtung mittleren Anteil eines gekrümmten Abschnittes 82c ein Stützkörper 84 mit bogenähnlichen Anteilen an jeweils beiden seiner Seiten positioniert, die eine Art von Protuberanzen darstellen. Strömungsdurchgangsflächen 84e, 84f der bogenähnlichen Anteile einer Seite eines Detektionselements 85 sind in Form einer konkav gekrümmten Fläche gebildet. Hinter dem Detektionselement 85 sind Strömungsdurchgangsflächen der Protuberanzen 82a, 82b des geteilten Strömungsrohrs 82 ebenfalls in Form einer konkav gekrümmten Fläche gebildet. Das Detektionselement 85 ist an einer unteren Fläche eines konkaven Anteils, der im Stützkörper 84 ausgebildet ist, fixiert, und seine Detektionsfläche ist einer Strömung an einem in Strömungsquerschnittsrichtung näherungsweise mittleren Anteil ausgesetzt. Eine entgegengesetzte Fläche 82d gegenüber einem Detektionselement 85 ist in konvex gekrümmter Form, die zu dem Detektionselement 85 hinragt, ausgebildet. Von einer Strömung 86, die durch die Tatsache gebildet wird, dass ein Teil der Strömung 10, die ein Messobjekt ist, in das geteilte Strömungsrohr 82 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 87 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 85 prallt.
Ausführungsbeispiel 4-5
11(B) ist eine erklärende Ansicht, die schematisch einen Teil eines Längsquerschnitts des geteilten Strömungsrohrs von Ausführungsbeispiel 4-5 der Erfindung zeigt. Dieses geteilte Strömungsrohr ist in seiner Stützform des Detektionselements 85 verschieden von dem in 11(A) gezeigten geteilten Strömungsrohrs 82. Das heißt, zwei Aussparungen (Fenster) sind ausgebildet, die zu einer Seitenfläche bzw. der anderen Seitenfläche in einem Stützkörper 84 öffnen. Die beiden Aussparungen kommunizieren gegenseitig, während sie eine Stufe besitzen. Eine Platine 84a ist in die Aussparung eingepasst, deren Breite groß ist, und das Detektionselement 85 ist in die Aussparung eingepasst, deren Breite klein ist.
Ausführungsbeispiel 4-6
11(C) ist eine erklärende Ansicht, die schematisch einen Teil eines Längsquerschnitts des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-6 der Erfindung zeigt. Innerhalb einer Strömung dieses geteilten Strömungsrohrs 92 ist an einem in Strömungsquerschnittsrichtung mittleren Anteil eines gekrümmten Abschnitts 92c ein Stützkörper 94 mit Dreieckseckabschnitten an jeweils beiden seiner Seiten positioniert, die eine Art von Protuberanzen darstellen. Strömungsdurchgangsflächen 94e, 94f der Dreieckseckabschnitte einer Seite des Detektionselements 95 sind in Form einer konkav gekrümmten Fläche ausgebildet. Hinter dem Detektionselement 95 sind Strömungsdurchgangsflächen des geteilten Strömungsrohrs 92 in rechteckiger Form ausgebildet. Das Detektionselement 95 ist an einer unteren Fläche eines konkaven Anteils, der in einem Stützkörper 94 ausgebildet ist, fixiert, und seine Detektionsfläche ist einer Strömung an einem in Strömungsquerschnittsrichtung näherungsweise mittleren Anteil ausgesetzt. Eine entgegengesetzte Fläche 92d gegenüber dem Detektionselement 95 ist in konvex gekrümmter Form ausgebildet, die zu dem Detektionselement 95 hinragt. Von einer Strömung 96, die durch die Tatsache gebildet wird, dass ein Teil der Strömung 10, die ein Messobjekt ist, in das geteilte Strömungsrohr 92 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 97 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 95 prallt.
Ausführungsbeispiel 4-7
12(A) ist eine erklärende Ansicht, die einen Teil eines Längsquerschnitts des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-7 der Erfindung zeigt. Innerhalb einer Strömung dieses geteilten Strömungsrohrs 102 ist an einem in Strömungsquerschnittsrichtung mittleren Anteil eines gekrümmten Anteils 102c ein Stützkörper 104 mit Erweiterungsabschnitten an beiden seiner Seiten positioniert, die eine Art von Protuberanzen darstellen und sich auf eine stromaufwärtige bzw. eine stromabwärtige Seite hin erstrecken. Strömungsdurch gangsflächen 104e, 104f der Erweiterungsabschnitte einer Seite eines Detektionselements 105 werden zu geneigten Flächen gemacht, die sich in Richtung des Detektionselements 105 neigen. Auf beiden Seiten des gekrümmten Abschnittes 102c und hinter dem Detektionselement 105 sind Protuberanzen 102a, 102b ausgebildet. Strömungsdurchgangsflächen der Protuberanzen 102a, 102b ragen zu der Stützkörperseite 104 hin und sind zu geneigten Flächen gemacht, die näherungsweise parallel zu den Strömungsdurchgangsflächen 104e, 104f sind. Das Detektionselement 105 ist an eine untere Fläche eines konkaven Anteils, der im Stützkörper 104 ausgebildet ist, fixiert, und seine Detektionsfläche ist einer Strömung an einem in Strömungsquerschnittsrichtung näherungsweise mittleren Anteil ausgesetzt. Eine entgegengesetzte Fläche 102d gegenüber dem Detektionselement 105 ist in polygonaler Form ausgebildet, die zu dem Detektionselement 105 hinragt. Von einer Strömung 106, die durch die Tatsache gebildet ist, dass ein Teil der Strömung 10, die ein Messobjekt ist, in das geteilte Strömungsrohr 102 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 107 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 105 prallt.
Ausführungsbeispiel 4-8
12(B) ist eine erklärende Ansicht, die schematisch einen Teil eines Längsquerschnitts des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-8 der Erfindung zeigt. Innerhalb der Strömung dieses geteilten Strömungsrohrs 112 ist an einem in Strömungsquerschnittsrichtung mittleren Anteil eines gekrümmten Abschnitts 112c ein Stützkörper 114 mit Dreieckseckabschnitten auf beiden seiner Seiten positioniert, die eine Art von Protuberanzen darstellen und sich auf eine stromaufwärtige bzw. stromabwärtige Seite hin erstrecken. Strömungsdurchgangsflächen 114e, 114f der Dreieckseckabschnitte einer Seite eines Detektionselements 115 sind zu geneigten Flächen gemacht, die sich zu dem Detektionselement 115 hin neigen. Auf beiden Seiten des gekrümmten Abschnittes 112c und hinter dem Detektionselement 115 ist eine rechteckige Strömungsdurchgangsfläche gebildet. Das Detektionselement 115 ist an eine untere Fläche eines konkaven Anteils, der in dem Stützkörper 114 ausgebildet ist, fixiert, und seine Detektionsfläche ist einer Strömung an einem in Strömungsquerschnittsrichtung näherungsweise mittleren Anteil ausgesetzt. Eine entgegengesetzte Fläche 112d gegenüber dem Detektionselement 115 ist in polygonaler Form ge bildet, die zu dem Detektionselement 115 hinragt. Von einer Strömung 116, die durch die Tatsache gebildet wird, dass ein Teil der Strömung 10, die ein Messobjekt ist, in das geteilte Strömungsrohr 112 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 117 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 115 prallt.
Ausführungsbeispiel 4-9
13(A) ist eine erklärende Ansicht, die einen Teil eines Längsquerschnitts des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-9 der Erfindung zeigt. In diesem geteilten Strömungsrohr 122 sind gegenseitig symmetrisch in seinem stromaufwärtigen geraden Strömungsanteil ein durchmesserreduzierter Anteil 122g und ein Verzögerungsabschnitt 122I ausgebildet und in seinem stromabwärtigen geraden Strömungsanteil ein durchmesservergrößerter Anteil 122h und ein Verzögerungsabschnitt 122J. Und in dem geteilten Strömungsrohr 122 sind Protuberanzen 124a, 124b auf beiden Seiten eines gekrümmten Abschnitts 122c vorgesehen. Beide Seiten des gekrümmten Abschnitts, d. h. Strömungsdurchgangsflächen 124e, 124f der Protuberanzen 124a, 124b, sind in Form einer konkav gekrümmten Fläche gebildet. Eine entgegengesetzte Seit 122d gegenüber einem Detektionselement 125, das an einem Stützkörper 124 fixiert ist, ist in Form einer konvex gekrümmten Fläche gebildet, die zu dem Detektionselement 125 hinragt. Von einer Strömung 126, die durch die Tatsache gebildet ist, dass ein Teil der Strömung 10, die ein Messobjekt ist, in das geteilte Strömungsrohr 122 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 127 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 125 prallt. Um einfach diesen Pralleffekt auf das Strömungsdetektionselement zu erhalten, wie es in den Zeichnungen gezeigt ist, wird eine eintretende Strömung invertiert, indem sie ihre Strömungsrichtung so ändert, dass sie ihrer Austrittsströmungsrichtung entgegengesetzt ist, indem sie an dem oder um das Element herum dreht.
Ausführungsbeispiel 4-10
13(B) ist eine erklärende Ansicht, die einen Teil eines Längsquerschnitts des geteilten Strömungsrohrs eines Ausführungsbeispiels 4-10 der Erfindung zeigt.
Dieses geteilte Strömungsrohr 172 des Ausführungsbeispiels 4-10 ist insoweit verschieden von dem geteilten Strömungsrohr 122 (siehe 13(A)) des Ausführungsbeispiels 4-9, als dass die Strömungsdurchgangsfläche polygonal ist und andere strukturelle Merkmale ähnlich sind. Genauer sind in diesem geteilten Strömungsrohr 172 gegenseitig symmetrisch in seinem stromaufwärtigen geraden Strömungsanteil ein durchmesserreduzierter Anteil 172g und ein Verzögerungsabschnitt 172I ausgebildet und in seinem stromabwärtigen geraden Strömungsanteil ein durchmesservergrößerter Anteil 172h und ein Verzögerungsabschnitt 172J. In diesem geteilten Strömungsrohr 172 sind Protuberanzen 174a, 174b auf beiden Seiten eines gekrümmten Abschnitts 172c vorgesehen. Beide Seiten des gekrümmten Abschnitts 172c, d. h. Strömungsdurchgangsflächen 124e, 124f der Protuberanzen 174a, 174b sind in polygonaler Form (konkave Form als ein Ganzes) ausgebildet. Eine entgegengesetzte Fläche 172d gegenüber einem Detektionselement 175, das an einem Stützkörper 174 fixiert ist, ist in polygonaler Form (konvexer Form als ein Ganzes) ausgebildet, die zu dem Detektionselement 175 hinragt. Von einer Strömung 176, die durch die Tatsache gebildet ist, das ein Teil der Strömung 10, die ein Messobjekt ist, in das geteilte Strömungsrohr 172 eingeführt wird, wird eine Abwärtsströmung 177 erzeugt, die schräg gegen eine Detektionsfläche des Detektionselements 175 prallt.
Von den vorstehend beschriebenen Messgeräten des Ausführungsbeispiels 4 kann eines, in welchem das geteilte Strömungsrohr näherungsweise symmetrische Strömungsdurchgangsformen mit einem gekrümmten Abschnitt besitzt, worin das Detektionselement zu einem Zentrum gemacht existiert, geeignet zum Messen sowohl der normalen Strömung als auch der umgekehrten Strömung benutzt werden. Weiter kann gemäß dem Messgerät, welches einen durchmesserreduzierten Anteil auf der stromaufwärtigen Seite des geteilten Strömungsrohrs besitzt, eine Kontamination des Detektionselements durch feine Partikeln und Staub usw. in hohem Maß verhindert werden. Weiter wird gemäß dem Messgerät mit dem durchmesserreduzierten Anteil auf der stromabwärtigen Seite des geteilten Strömungsrohrs, ein Einfluss der umgekehrten Strömung zum Zeitpunkt einer normalen Strömungsmessung unterdrückt.
Als Nächstes werden Anwendungsbeispiele erklärt, wobei in jedem daraus das erfindungsgemäße Messgerät an einem Ansaugsystem eines Motors in verschie denen Fahrzeugen angebracht ist. Jedoch sollte die vorliegende Erfindung nicht als darauf begrenzt interpretiert werden.
Anwendungsbeispiel 1
Anwendungsbeispiel 1 ist ein Beispiel, in dem das erfindungsgemäße Messgerät an ein Ansaugsystem eines hauptsächlich in ein Vierradfahrzeug montierten Motors angebracht ist. 14(A) und 14(B) sind Ansichten zum Erklären des Anwendungsbeispiels 1 des Messgeräts gemäß der Erfindung, wobei 14(A) eine Totalansicht und 14(B) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts darstellt, in welchem das erfindungsgemäße Messgerät installiert worden ist.
Um mit Bezug auf 14(A) einen Überblick des Ansaugsystems oder eines Kraftstoffeinspritzsteuersystems zu erklären, sind in diesem System, von stromaufwärts nach stromabwärts gehend, ein Luftfilter 130, durch welchen hindurch eine Aufnahme eingeführt wird, ein Ansaugströmungsmengen- oder -strömungsgeschwindigkeitsmessabschnitt 131, ein Drosselventil 132, ein Zylinder 137, in welchen Kraftstoff von einem Injektor 133 eingespritzt und in welchem dieser durch eine Zündkerze gezündet wird und welcher Ventile besitzt, ein in einem Abgasrohr auf einer stromabwärtigen Seite des Zylinders 137 vorgesehener Sauerstoffsensor 135 und ein Dreiwegekatalysator 136 vorgesehen, so dass diese über ein Rohrsystem kommunizieren können.
Das erfindungsgemäße Messgerät ist im Messabschnitt 131 installiert, der zwischen dem Luftfilter 130 und dem Drosselventil 132 positioniert ist. Mit Bezug auf 14(B) ist dieses Messgerät vornehmlich an ein in 14(A) gezeigtes Ansaugrohr durch einen Behälter 139 in einer solchen Art angebracht, dass ein geteiltes Strömungsrohr 142 von einer Gestalt, wie in 1 und 4 usw. gezeigt, in einem senkrechten Zustand mit dem Ansaugrohr verbunden ist. In einer unteren Fläche eines gekrümmten Abschnitts des geteilten Strömungsrohrs 142 ist ein einteilig mit einem Silicium-Element ausgebildetes Detektionselement 145 angeordnet, und das Detektionselement 145 ist elektrisch mit einem Steuerschaltkreis 141 verbunden, der einen integrierten Schaltkreis auf seiner Rückseite zum Betreiben und Steuern des Detektionselements 145 besitzt. Der Steuerschaltkreis 141 ist elektrisch mit einer Motorsteuereinheit 138 und dergleichen durch einen Verbinder 140 verbunden. Das Detektionselement 145 und das Element des integralen Schaltkreistyps 141 sind an dem Behälter 139 so befestigt, dass sie davon entfernbar sind, oder der Behälter 139 ist so an das Ansaugrohr befestigt, dass er davon entfernbar ist, und dadurch wird das Detektionselement austauschbar.
Die Motorsteuereinheit 138 empfängt ein Messsignal von dem Elementdes integralen Schaltkreistyps 141 und ein Signal der Sauerstoffkonzentration in ausgegebenem Abluftgas von dem Sauerstoffsensor 135 und steuert auf Basis dieser Signale und anderer Aufnahmesignale eine Kraftstoffeinspritzmenge und einen Takt des Injektors 133 und einen Zündzeitpunkt der Zündkerze 134. Im Übrigen steuert die Motorsteuereinheit auch eine Motordrehzahl, einen Drosselöffnungsgrad oder einen Kurbelwinkel oder dergleichen.
Anwendungsbeispiel 2
Ein Anwendungsbeispiel 2 ist ein Beispiel, in welchem das erfindungsgemäße Messgerät an das Ansaugsystem eines vornehmlich an einem Zweiradfahrzeug montierten Motors angeschlossen wird. 15(A) und 15(B) sind Ansichten zum Erklären eines Anwendungsbeispiels 2 des erfindungsgemäßen Messgeräts, wobei 15(A) eine Totalansicht und 15(B) eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts darstellt, in welchem das erfindungsgemäße Messgerät installiert worden ist.
Mit Bezug auf 15(A) und 15(B) ist das erfindungsgemäße Messgerät an ein mit einem Zylinder 151 verbundenes Ansaugrohr (Lufttrichter) 154 eines Zweiradfahrzeugs angeschlossen, um eine Strömungsmenge oder eine Strömungsgeschwindigkeit usw. der Aufnahme zu messen. Das Messgerät besitzt einen außerhalb des Ansaugrohrs 154 des Zweiradfahrzeugs positionierten Behälter 152 und einen geteilten Strömungsdurchgangsanteil 153, der in ein Rohr des Ansaugrohrs 154 des Zweiradfahrzeugs hineinragt, und der Behälter 152 und der geteilt Strömungsdurchgangsanteil 153 sind integriert. Ein Detektionselement ist in dem geteilten Strömungsdurchgangsanteil 153 vorgesehen, so dass es der Aufnahme ausgesetzt ist, die in den geteilten Strömungsdurch gangsanteil eingeführt wird, und eine Platine zum Steuern des Detektionselements ist im Behälter 152 untergebracht.
Auf diese Weise kann das erfindungsgemäße Messgerät geeignet benutzt werden, vornehmlich als ein Strömungsmengen- und ein Strömungsgeschwindigkeitsmessgerät usw. für das Zweiradfahrzeug, insbesondere als ein Gerät zum Messen der Aufnahme eines Motors für ein Zweiradfahrzeug.
Erfindungsgemäß ist ein Gerät zum Messen einer eine Strömung betreffende Quantität, beispielsweise eine Strömungsmenge oder eine Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen, das einfach herzustellen ist und eine hervorragende Detektionsgenauigkeit besitzt.
Es sollte dem Fachmann weiterhin ersichtlich sein, dass verschiedene Änderungen der vorstehend gezeigten und beschriebenen Erfindung in der Form und im Detail durchgeführt werden können. Es ist beabsichtigt, dass solche Änderungen innerhalb des Geistes und des Schutzumfangs der hieran angehängten Ansprüche eingeschlossen sind.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. HEI. 11-174509, eingereicht am 21. Juni 2000, welche hier durch Bezugnahme in ihrer Gänze berücksichtigt wird.

Claims

Ein Strömungsmessgerät zum Messen einer Strömungsmenge und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit eines in einem Hauptströmungsrohr (1) strömenden Objekts umfassend: – ein geteiltes Strömungsrohr (2, 42, 62, 82, 92, 102, 112, 122, 162, 172), in welches ein Teil des Objekts aus dem Hauptströmungsrohr (1) eingeleitet wird; – ein Detektionselement (5, 45, 65, 85, 95, 105, 115, 125, 165, 175), welches der Strömung in dem geteilten Strömungsrohr (2, 42, 62, 82, 92, 102, 112, 122, 162, 172) so ausgesetzt ist, das es die Strömungsmenge und/oder Strömungsgeschwindigkeit detektiert, und – einen Richtungsänderer (2a–2f, 42a–42f, 62a–62f, 82a–82d, 84e, 84f, 92c, 92d, 94e, 94f, 102a–102d, 104e, 104f, 114a, 114b, 112c, 112d, 114e, 114f, 124a, 124b, 122c, 122d, 124e, 124f, 162a–162f, 174a, 174b, 172c, 172d, 174e, 174f), der in dem geteilten Strömungsrohr (2, 42, 62, 82, 92, 102, 112, 122, 162, 172) zum Ändern einer Strömungsrichtung des in dem geteilten Strömungsrohr (2, 42, 62, 82, 92, 102, 112, 122, 162, 172) strömenden Objekts so vorgesehen ist, dass das Objekt schräg auf eine Detektionsfläche des Detektionselements (5, 45, 65, 85, 95, 105, 115, 125, 165, 175) gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsfläche des Detektionselements (5, 45, 65, 85, 95, 105, 115, 125, 165, 175) 0,05 bis 0,5 mm aus der neben der Detektionsfläche befindlichen Strömungsdurchgangsfläche herausragt.
Das Strömungsmessgerät nach Anspruch 1, wobei der Richtungsänderer einen gekrümmten Abschnitt (2c) mit einer in dem geteilten Strömungsrohr konkav ausgebildeten Form aufweist und die Strömungsrichtung in dem geteilten Strömungsrohr mittels des gekrümmten Abschnitts umgekehrt wird, und wobei das Detektionselement (5) in einem Zentrum des gekrümmten Abschnitts angeordnet ist.
Das Strömungsmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein in dem geteilten Strömungsrohr ausgebildeter Strömungsdurchgang an einem Grund des gekrümmten Abschnitts derart gedrosselt und/oder verengt (42g) ist, dass eine Strömungsgeschwindigkeit des in dem Strömungsrohr strömenden Objekts am Grund des gekrümmten Abschnitts am höchsten wird, und wobei das Detektionselement an dem Grund des gekrümmten Abschnitts angeordnet ist.
Das Strömungsmessgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Richtungsänderer eine an dem geteilten Strömungsrohr (2) ausgebildete innere Wand (2a, 2b) ist, die auf einer stromaufwärtigen Seite des Detektionselements (5) ausgebildet ist und sich derart zur Detektionselementfläche neigt, dass das Objekt entlang der geneigten Wand strömt, wodurch es gegen das Detektionselement (5) prallt.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Richtungsänderer einen aus dem geteilten Strömungsrohr gebildeten invertierten Bogen (2c) besitzt, der zumindest auf einer stromaufwärtigen Seite des Detektionselements (5) derart ausgebildet ist, dass das Objekt entlang der geneigten Wand strömt, wodurch es gegen das Detektionselement (5) prallt.
Das Strömungsmessgerät nach Anspruch 5, wobei die geneigte innere Wand (2e) ein Teil des konkav gekrümmten Abschnitts ist, entlang dessen das Objekt strömt und seine Richtung umkehrt.
Das Strömungsmessgerät gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, desweiteren umfassend einen Strömungsteiler (84), der in der Mitte eines Strömungsdurchgangs in dem geteilten Strömungsrohr (2) angeordnet ist und an einer stromaufwärtigen Seite des Detektionselements (5) ausgebildet ist, wobei der Strömungsteiler angeordnet ist, die Strömung zu teilen und eine geneigte Fläche, eine konkav gekrümmte Fläche (84e) oder eine ebene Fläche bildet.
Das Strömungsmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Detektionselement (5) in einer Rohrwand des geteilten Strömungsrohrs (2) angeordnet ist.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Detektionselement (5) in dem geteilten Strömungsrohr in der Strömung angeordnet ist.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Detektionsfläche des Detektionselements (5) nicht auf der selben Ebene liegt wie die neben der Detektionsfläche befindliche Strömungsdurchgangsfläche.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, desweiteren umfassend: – einen Stützkörper zum Befestigen des Detektionselements an dem geteilten Strömungsrohr, wobei das Detektionselement durch den Stützkörper gehalten wird, während es aus der Oberfläche des Stützkörpers um 0,05 bis 0,5 mm herausragt.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Detektionselement (5) eine Detektionsfläche besitzt, die eine Oberflächenschwankung von weniger als 2 μm und weniger als 1/25 einer Höhe des Detektionselements, das aus einem Niveau einer neben dem Detektionselement angrenzenden Oberfläche herausragt, besitzt.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Strömungsdurchgangsfläche des geteilten Strömungsrohrs gegenüber dem Detektionselement zum Detektionselement hin ragt, um einen Strömungsdurchgang des geteilten Strömungsrohrs zu drosseln.
Das Strömungsmessgerät nach Anspruch 13, wobei die Strömungsdurchgangsfläche (2d) des geteilten Strömungsrohrs (2) gegenüber dem Detektionselement (5) in einer gekrümmten Flächenform oder einer polygonalen Form zum Detektionselement (5) hin ragt.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Strömungsquerschnittsdurchmesser des geteilten Strömungsrohrs (2) auf einer stromaufwärtigen Seite des Detektionselements (5) von stromaufwärts zu einem Ort des Detektionselements (5) graduell abnimmt, und wobei der Strömungsquerschnittsdurchmesser auf einer stromabwärtigen Seite des Detektionselements (5) von dem Ort des Detektionselements (5) weiter stromabwärts von dem Detektionselement (5) graduell zunimmt.
Das Strömungsmessgerät nach Anspruch 15, wobei in der Nähe eines weiter stromaufwärts von dem Element liegenden Einlasses und/oder einer Auslassöffnung des geteilten Strömungsrohrs ein Verzögerungsabschnitt zum Sammeln von Schmutz oder fremden Substanzen, die mit dem in das geteilte Strömungsrohr fließenden Objekt eintreten, durch Vergrößern eines Strömungsdurchgangsdurchmessers des geteilten Strömungsrohrs ausgebildet ist.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Detektionsfläche des Detektionselements einem Abschnitt in dem geteilten Strömungsrohr ausgesetzt ist, wo die Strömung zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit gedrosselt wird.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei Strömungsdurchgänge auf einer Anströmseite und einer Abströmseite des Detektionselements im wesentlichen symmetrisch, mit dem Detektionselement in der Mitte, ausgebildet sind.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Detektionselement und das geteilte Strömungsrohr als getrennte Körper ausgebildet sind, die voneinander lösbar sind.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei: – ein Durchgangsfenster in der Rohrwand des geteilten Strömungsrohrs ausgebildet ist; – das Detektionselement mittels des Stützkörpers unabhängig von dem geteilten Strömungsrohr gehalten wird, während es aus dem Stützkörper um 0,05 bis 0,5 mm herausragt; und – der Stützkörper und das geteilte Strömungsrohr derart miteinander verbunden sind, dass das Detektionselement aus dem Durchgangsfenster in das geteilte Strömungsrohr hineinragt.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei: – innerhalb des geteilten Strömungsrohrs ein Abschnitt ausgebildet ist, wo die Strömung gedrosselt wird, und ein Abschnitt, wo die Richtung der Strömung geändert wird; und – in einem Abschnitt der stromabwärts von der Stelle liegt, an dem die Strömung gedrosselt wird, das Detektionselement in dem Abschnitt angeordnet ist, wo die Richtung der Strömung geändert wird, oder in der Nähe eines Abschnitts, der stromabwärts von der Stelle liegt, wo die Strömung gedrosselt wird.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die die Strömung betreffende Quantität zumindest eine Strömungsmenge und/oder Strömungsgeschwindigkeit umfasst, wobei diese Quantität auf der Grundlage der Temperatur des Detektionselements detektiert wird.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei: – die Strömungssteuerungseinrichtung auf einer Anströmseite und einer Abströmseite des Detektionselements vorgesehen ist; und – die die Strömung betreffende Quanität sowohl bezüglich einer von einem Einlass zu einem Auslass des geteilten Strömungsrohrs fließenden normalen Strömung als auch bezüglich eines von dem Auslass zum Einfass strömenden Rückflusses detektiert wird.
Ein Strömungsmessgerät gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, wobei eine eintretende Strömung invertiert wird, um ihre Strömungsrichtung so zu ändern, dass sie ihrer Austrittsströmungsrichtung entgegengesetzt ist, indem es um das Element in dem geteilten Strömungsrohr herum fließt.
Das Strömungsmessgerät nach einem der voranstehenden Ansprüche, für den Einsatz in einer an einem Zweiradfahrzeug montierten Verbrennungskraftmaschine.