DE69104511T3

DE69104511T3 - Luftströmungsmengenmesser für Brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE69104511T3
Application number: DE69104511T
Authority: DE
Inventors: Shinya Igarashi; Kaoru Uchiyama
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1990-02-07
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: US5186044A; KR910015780A; DE69104511D1; EP0441523A1; EP0441523B1; DE69104511T2; KR0166087B1; EP0441523B2

Description

Hintergrund der Erfindung

a) Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Luftströmungsmengenmesser für eine Brennkraftmaschine und insbesondere, doch nicht ausschließlich, einen thermischen Luftströmungsmengenmesser.

b) Beschreibung des Stands der Technik

In der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 58-109817 (1983) wird ein bekannter thermischer Luftströmungsmengenmesser, nämlich ein sogenannter Hitzdraht-Luftströmungsmengenmesser, offenbart. Der darin offenbarte Sensor hat einen metallischen Gußkörper, welcher einen Hauptansaugluftdurchgang mit kreisförmigem Querschnitt definiert, und einen Umleitungs-Hilfsluftströmungsdurchgang, in dem sich ein Hitzdraht und ein temperaturempfindlicher, ausgleichender Widerstand befinden. Der Hitzdraht und der temperaturempfindliche Widerstand sind beide mit einem Schaltmodul verbunden, das diese Bauteile antreiben und von ihnen kommende Signale verarbeiten kann, wobei das Schaltmodul außerhalb des Körpers angeordnet ist. Wie in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 59-31412 (1984) offenbart, ist es außerdem bekannt, den Hitzdraht und den temperaturempfindlichen Widerstand in einem isolierenden, geformten Gehäuse für das Schaltmodul anzuordnen.
Da der Aufbau gemäß dem Stand der Technik derart ist, daß das Schaltmodul aus dem Ansaugluftdurchgang nach außen vorsteht, gibt es Probleme, wie zum Beispiel die Schwierigkeit der Schaffung einer geeigneten Gestaltung des Inneren des Motorraums, und außerdem besteht eine Anfälligkeit für einen Bruch des Schaltmoduls. Ähnliche Vorrichtungen sind auch zum Beispiel aus EP-A1-0 295 647 und EP-A2-0 313 089 bekannt
Außerdem zeigt die Druckschrift SAE Technical Paper Series; R. Sauer, Robert Bosch GmbH Stuttgart: "Hot-Film Mass Meter" - A Low-Cost Approach to Intake Air Measurement; International Congress and Exposition, Detroit, Michigan; 29. Februar bis 4. März, 1988, Seiten 105 bis 109 eine Hitzfolie- Luftströmungsmengenmesservorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse, das geeignet ist, durch ein einen Hauptluftansaugdurchgang der Maschine bildendes Rohr eingeführt zu werden. Das Gehäuse besitzt eine Schutzhülle für einen Hitzfoliewiderstand, der einen Teil der Ansaugluft direkt durch die Schutzhülle leitet.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Größe und die Kosten eines Luftströmungsmengenmessers zu verringern, eine verbesserte thermische Stabilität der Vorrichtung zu liefern und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Luftströmungsmengenmesser für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse vorgeschlagen, das zur Einführung durch Wandeinrichtungen geeignet ist, die einen Ansaugluft-Hauptdurchgang des Motors bilden, wobei das Gehäuse einen Hilfsluftdurchgang für einen Teil der Ansaugluft aufweist, und wobei das Gehäuse einen Wärmesensor zur Erfassung der Luftströmungsmenge in dem Hilfsdurchgang trägt, wobei das Gehäuse eine Wandeinrichtung zur Positionierung in dem Hauptdurchgang, welche durch Ansaugluft gekühlt wird, und ein Schaltmodul aufweist, welches an der Wandeinrichtung zur Betätigung des Wärmesensors und zur Verarbeitung der von diesem ausgegebenen Signale angebracht ist.
Der Hilfsluftdurchgang umfaßt mindestens ein gebogenes Teilstück, das sich zwischen einem Einlaß und einem stromabwärtigen Auslaß erstreckt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Auslaß so angeordnet, daß er in bezug auf den Hauptdurchgang von dem Einlaß radial versetzt ist.
In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel zeigen der Einlaß und der Auslaß in die axiale Richtung des Ansaugluftdurchgangs.
Es ist vorteilhaft, daß der Einlaß in die axiale Richtung des Ansaugluftdurchgangs zeigt, während der Auslaß quer über den Ansaugluftdurchgang zeigt.
Es wird bevorzugt, daß der Einlaß zu dem Hilfsluftdurchgang schalenförmig ist und sich über die Achse des Ansaugluft- durchgangs erstreckt, wobei ein stromabwärtiger Ausgang des Einlasses zu einem Auslaß des Hilfsluftdurchgangs führt, wobei der Ausgang radial zur Hauptdurchgangsachse versetzt ist bzw. in der Hauptdurchgangsachse liegt.
Es ist vorteilhaft, daß Luft-Gleichrichtungseinrichtungen über dem Einlaß des Hilfsluftdurchgangs positioniert sind.
Die Wandeinrichtung ist eine metallische Wandeinrichtung, und das Gehäuse umfaßt die metallische Wandeinrichtung, wobei gemäß einer Ausführungsform das Gehäuse die metallische Wandeinrichtung und einen Isolierkörper umfaßt, die einstückig miteinander verbunden geformt sind, wobei der Hilfsluftdurchgang in dem Körper ausgebildet ist, wodurch die metallische Wandeinrichtung geeignet ist, um dem Luftstrom im Hauptdurchgang ausgesetzt zu werden.
Vorzugsweise befindet sich der Wärmesensor in dem Körper quer über dem Hilfsluftdurchgang, und das Schaltmodul ist an der metallischen Wandeinrichtung befestigt.
Es ist vorteilhaft, daß das Gehäuse fest mit einer Flanscheinrichtung verbunden ist, um das Gehäuse in dem Luftdurchgang zu stützen.
Vorzugsweise kann die Flanscheinrichtung außerhalb des Hauptdurchgangs positioniert werden, und es kann sich bei dem Hauptluftdurchgang um einen Lufteinlaß stromaufwärts vor einem verzweigten Verteiler bzw. einen Lufteinlaß in einer entsprechenden Verzweigung eines verzweigten Verteilers handeln.
Der Körper ist in zwei Hälften ausgebildet, wobei sich eine Hälfte neben der metallischen Wandeinrichtung befindet und eine teilweise Umhüllung um das Schaltmodul und eine Hälfte des Hilfsluftdurchgangs bildet, und die zweite Hälfte die verbleibende Umhüllung um das Schaltmodul und die zweite Hälfte des Hilfsluftdurchgangs bildet.
Es ist vorteilhaft, daß die zweite Hälfte eine Öffnung aufweist, durch welche das Schaltmodul eingestellt werden kann, und es ist eine Abdeckungsvorrichtung für die genannte Öffnung vorgesehen.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Einlaß des Hilfsluftdurchgangs für eine serielle Anordnung eines Hitzdrahtsensors und eines Temperatursensors quer über den Durchgang hinweg verlängert.
Bei dem genannten weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Hilfsluftdurchgang stromabwärts hinter dem Hitzdrahtsensor und dem Temperatursensor in zwei Strömungswege unterteilt, die an einem Auslaß des Hilfsluftdurchgangs aus dem Gehäuse zusammenlaufen.
Vorzugsweise sind außerhalb des Gehäuses zur elektrischen Verbindung mit der Schaltungseinrichtung Verbindungseinrichtungen vorgesehen.
Vorzugsweise ist die metallische Wandeinrichtung zur Verbindung mit der Flanscheinrichtung L- oder T-förmig.
Die Anordnung für das Innere des Motorraums ist bei der Verwendung einer solchen Konstruktion deshalb einfacher zu gestalten, da das Gehäuse für das Schaltmodul den Hilfsdurchgang in dem Ansaugluftdurchgang bildet, und das Risiko eines Bruchs des Schaltmoduls wird beträchtlich verringert. Da die Wand des Gehäuses aus Metall ist und an einer Hauptluftströmungsdurchgangseinrichtung befestigt werden kann, wird für eine bessere Wärmebeständigkeit gewährleistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun beispielhaft in bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht aus oberstromiger Richtung der Leitung eines Ausführungsbeispiels eines Luftströmungsmengenmessers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der doppelten Pfeillinie II-II aus Fig. 1;
Fig. 3 eine teilweise Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Luftströmungsmengenmessers gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn dieser an einem Ansaugluftleitung angebracht wird;
Fig. 4 eine Längsquerschnittsansicht des in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels;
Fig. 5 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bauzustand;
Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang den doppelten Pfeillinien VI-VI aus Fig. 5;
Fig. 7 schematisch die Kraftstoffregelung für die entsprechenden Motorzylinder, und zwar unter Anwendung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht der in der Fig. 7 dargestellten Ansaugleitung, wobei eine erfindungsgemäße Vorrichtung installiert ist;
Fig. 9 eine genaue Querschnittsansicht der Fig. 8;
Fig. 10 eine Längsquerschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, und zwar in einem Ansaugluftdurchgang eines Motors installiert;
Fig. 11 eine Querschnittsansicht entlang den doppelten Pfeillinien XI-XI aus Fig. 10;
Fig. 12 den Befestigungsteil eines Hitzdrahts und eines temperaturempfindlichen Widerstands, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
Fig. 13 eine Seitenansicht der Fig. 12 im Querschnitt;
Fig. 14 eine Seitenansicht eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, mit einem einwärts gekrümmten Einlaß für den Hilfsluftdurchgang;
Fig. 15 eine Querschnittsansicht entlang den doppelten Pfeillinien XV-XV aus Fig. 14;
Fig. 16 eine Seitenansicht eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, wobei die Miniaturisierung besonders berücksichtigt wird; und
die Fig. 17 und 18 Querschnittsansichten entlang den doppelten Pfeillinien XVII-XVII bzw. XVIII-XVIII aus Fig. 16.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern zugehörige Teile.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte thermische Luftströmungsmengenmesser wird durch eine Öffnung in einer Wand eines Körpers 11 mit kreisförmigem Querschnitt installiert, wodurch ein Hauptluftdurchgang 4 gebildet wird, und die Meßvorrichtung umfaßt ein Modulgehäuse 1, das sich diametral über den Durchgang 4 erstreckt und in einer sich axial erstreckenden Rille in der unteren (in der Darstellung von Fig. 1) Innenoberfläche des Hauptdurchgangs 1 ruht. Das Gehäuse 1 weist einen Flanschteil 1A auf, durch den das Gehäuse durch eine Schraube 10 an dem Körper 11 befestigt ist. In dem Gehäuse 1 befindet sich ein Hilfsluftdurchgang 3 auf einer Leiterplatte 5. In dem Hilfsluftdurchgang 3 sind ein Hitzdraht 6 und ein temperaturempfindlicher Widerstand 7 quer angeordnet. Auf der Leiterplatte 5 befindet sich auch eine Schaltung, welche den Hitzdraht 6 erwärmt und Signale von dem temperaturempfindlichen Widerstand 7 verarbeitet, wobei die Schaltung auf der Platte 5 jedoch auch zahlreiche andere Funktionen aufweisen kann. Die Anschlüsse 8, 9 sind für externe Verbindungen mit der Leiterplatte 5 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Hilfsluftdurchgang zum Beispiel einen kreisförmigen Querschnitt auf, und der Durchgang ist L-förmig, wobei ein Einlaß radial zu der Achse des Hauptdurchgangs versetzt ist und sich der Auslaß des Hilfsluftdurchgangs unterhalb und radial zu dem Einlaß des Hilfsluftdurchgangs und der Hauptdurchgangsachse versetzt befindet. Ein Verbinder 2 ist integral mit dem Modulgehäuse 1 ausgebildet und an der Außenseite des Körpers 11 positioniert.
Der Körper 11 ist so angeordnet, daß der gesamte Strom der Motoransaugluft (die gemäß der Darstellung durch die doppelten Pfeillinien 12 strömt) durch den Hauptluftdurchgang 4 des Körpers 11 strömt, wobei der Körper in der Ansaugluftleitung der Brennkraftmaschine positioniert werden kann, wobei der Hitzdraht 6 die gesamte Ansaugluftströmungsmenge des Motors aus der Luft erfaßt, die zu dem Hilfsluftdurchgang 3 umgeleitet wird. Beide Enden des Körpers 11 sind zylinderförmig, so daß die Befestigung an einem Lufteinlaß des Motors erleichtert wird, wobei jedoch auch jede andere geeignete Form verwendet werden kann.
Somit strömt die Luft, die durch einen herkömmlichen Luftfilter (nicht abgebildet), der in der Brennkraftmaschine vorhanden ist, geflossen ist, durch den Hauptluftdurchgang 4 des Körpers 11, wobei jedoch ein Teil der Luft durch den Hilfsluftdurchgang 3 fließt, und wobei dieser Teil der Luftströmungsmenge durch den Hitzdraht 6 gemessen wird.
Da das Modulgehäuse 1 durch die Ansaugluft gekühlt wird, vereinfachen sich die Gegenmaßnahmen für den Wärmeeinfluß.
Die Fig. 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, wobei ein Teil der bereits installierten Ansaugluftleitung als Hauptluftdurchgang verwendet wird, wodurch kein separater Körper 11 verwendet werden muß.
Das Modulgehäuse 1 wird durch eine Öffnung in der Ansaugluftleitungswand eingeführt, die neben dem Einlaß 13 der Ansaugluftleitung vorgesehen ist, wobei das Gehäuse daran durch den Verbinder 2 befestigt wird, der an einen geflanschten, sich nach oben erstreckenden Befestigungsanschluß 16 stößt. Die Ansaugluft 12, die in die Ansaugleitung strömt, wird an dem Modulgehäuse 1 in dem Hauptluftdurchgang erfaßt. Die Ansaugluft wird durch die Zweige 15 von dem Verbindungsstück 14 an jeden Zylinder verteilt und dann in die Motorverbrennungskammer gesaugt.
Das Modulgehäuse 1 wird nun in bezug auf die Fig. 5 und 6 beschrieben. Eine Metallbasis 18 ist L-förmig ausgebildet und dient als Basis, welche die Leiterplatte S unterbringt, wobei die Basis durch den Flansch 1A an dem Hauptluftdurchgang angebracht werden kann. Die Basis 18, der Anschluß 8 und ein Führungsrahmen 19, sind integral in einem Kunststoff- oder Kunstharz-Formteil befestigt, um das Modulgehäuse 1 zu bilden. In dem Formteil sind der Hilfsluftdurchgang 3 und der Verbinder 2 sowie die Umhüllung zum Einbau der Leiterplatte ausgebildet. Der Raum zwischen dem Eingang des Hilfsluftdurchgangs und des gebogenen Teils 3A des L- förmigen Durchgangs lokalisiert die Leiterplatte S. Der Hitzdraht 6 und der temperaturempfindliche Widerstand 7 sind mit einem Führungsrahmen 19 verbunden, und die so gebildete Einrichtung ist mit dem Anschluß 8 und der Leiterplatte 5 verbunden. Eine Form 31 (in Fig. 6 durch eine gestrichelte Linie dargestellt), welche eine Hälfte des Hilfsluftdurchgangs 3 bildet, ist etwa durch thermisches Schweißen an dem Gehäuse 1 ausgebildet und mit diesem verbunden, wodurch der Hilfsluftdurchgang vervollständigt wird, und die Strömungsmenge wird im Verhältnis zu den Ausgabeeigenschaften des Messers angepaßt. In der Form 31 ist ein kleines Fenster mit abnehmbarer Abdeckung (beides nicht abgebildet) vorgesehen, wobei die Abdeckung zum Lasertrimmen eines einstellenden Widerstands auf der Leiterplatte 5 abnehmbar ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Querschnittsform des Hilfsluftdurchgangs rechteckig und bei dem Auslaß des Hilfsluftdurchgangs handelt es sich um einen sich quer durch das Gehäuse erstreckenden Schlitz, wobei der Einlaß und der Auslaß des Hilfsluftdurchgangs an entgegengesetzten Seiten der Hauptdurchgangsachse zueinander versetzt sind.
Wenn dieses Modulgehäuse 1 somit in dem Hauptluftdurchgang 4 vorgesehen ist, so ist der Aufbau derart, daß die Wärme der Leiterplatte 5 durch den Luftstrom von der Metallbasis 18 weggenommen wird, wodurch die Wärmebeständigkeit der Vorrichtung verbessert wird.
Die Fig. 7 zeigt ein Motorsystem, das eine Kraftstoffregelung für jeden Zylinder unter Verwendung der erfindungsgemäßen Ansaugluftmengenmeßvorrichtung ausführt. An jedem Ansaugleitungszweig 15, der sich von einem Verbindungsstück 14 der Ansaugleitung abzweigt, ist ein Hitzdraht- Strömungsmengenmesser 20, dargestellt in Fig. 5 und Fig. 6, angebracht, und die von jedem Zylinder angesaugte Luftströmungsmenge wird erfaßt und der durch die Düsen 21 entsprechend der Luftmenge eingespritzte Kraftstoff wird gemäß den bestimmten Zylinderanforderungen geregelt. Die Menge des eingespritzten Kraftstoffs wird abhängig davon, ob das von einem O&sub2;-Sensor 24 nach der Verbrennung in der Verbrennungskammer 22 erfaßte Abgas fett oder mager ist, nachgeregelt. Zu diesem Zeitpunkt wird durch Ablesen der Ausgabe des O&sub2;-Sensors synchron zu der Abgaseinstellung jedes Zylinders die Regelung für die entsprechenden Zylinder bzw. die lernende Regelung für die entsprechenden Zylinder durch eine Steuereinheit 25 ausgeführt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen die in jedem Ansaugleitungszweig 15 installierte Vorrichtung, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist.
Die Ansaugluft, die durch ein Drosselventil 26 geregelt wird, wird an den Ansaugleitungszweig 15 verteilt, der sich von dem Verbindungsstück 14 der Ansaugleitung zu jedem Zylinder erstreckt, und die Ansaugluft wird nach der Mischung mit dem Kraftstoff an dem Injektor 21 durch ein Ansaugluftventil 27 in die Verbrennungskammer eingeführt. Der Hitzdraht- Strömungsmengenmesser 20 wird von der Oberseite des Verzweigungspunkts zwischen dem Verbindungsstück 14 der Ansaugleitung und dem Ansaugleitungszweig 15 installiert. Die Zeichnungen zeigen zur Vereinfachung zwar nur einen Hitzdraht- Strömungsmengenmesser und einen Ansaugleitungskanal, doch existiert tatsächlich je ein Luftströmungsmengenmesser je Zylinder.
Wie dies in Fig. 9 dargestellt ist, ist der Einlaß des Hilfsluftdurchgangs 3 des Hitzdraht-Luftströmungsmengenmessers parallel zu der Wandoberfläche des Verbindungsstücks 14 der Ansaugleitung, und das Modulgehäuse 1 ist so eingeführt, daß sich der Auslaßteil des Hilfsluftdurchgangs in dem Ansaugleitungszweig 15 befindet. Das Modul befindet sich in einer Rille in der Innenoberfläche des Ansaugluftdurchgangs und ist mit Schrauben 10 befestigt. Der Einbau des Moduls in jeden Zweig der Ansaugleitung ist bei diesem Ausführungsbeispiel möglich, obwohl der Durchmesser des Ansaugleitungszweigs 15 geringer ist als die Länge des eingeführten Teils des Modulgehäuses.
Die Fig. 10 und 11 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und zwar an einem Motor- Ansaugluftdurchgang 140 angebracht, der größer ist als die oben beschriebenen Ansaugluftdurchgänge. Somit befindet sich das Gehäuse 1 nicht in einer Rille in der Innenoberfläche des Ansaugdurchgangs, und die Basis 18 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem T-förmigen Flansch 1A zur Anbringung an der Wand des Ansaugluftdurchgangs ausgebildet.
Wie dies auch oben der Fall war, sind die Metallbasis 18, das Kunststoff-Modulgehäuse 1 und der Kunststoff-Verbinder 2 integral aneinander befestigt. Bei der Gestaltung des integralen Formteils sind der Verbindungsanschluß 8 und ein Führungsrahmen 80 (dargestellt in Fig. 12) auch in der Kunststoff-Form verankert. Die Verbinderteile sind somit vollständig, doch das Gehäuse befindet sich in einem Zustand, in dem nur die Wand, die den Perimeter der keramischen, elektronischen Leiterplatte 5 umgibt und die Hälfte des Hilfsluftdurchgangs 3 ausgebildet sind. Als nächstes wird die elektronische Leiterplatte 5 durch Verbindung mit der Metallbasis 1 befestigt, und eine Schweißanschlußfläche 110 an der Schaltungsseite des Verbindungsanschlusses 8 wird durch eine leitfähige Leitung 120 mit der elektronischen Schaltung S verbunden. In bezug auf die Fig. 12 und 13 wird nach der Befestigung des Hitzdrahtes 6 und des temperaturempfindlichen Widerstandes 7 an dem Führungsrahmen 80 durch Punktschweißen, so daß diese Komponenten in dem Hilfsluftdurchgang 3 angeordnet sind, die Schweißanschlußfläche 110 (dargestellt in Fig. 12) an dem Schaltungsseitenanschluß des Führungsrahmens 80 gestaltet und die elektronische Schaltung 5 wird damit durch die leitfähige Leitung 120 verbunden. Nachdem die Montage und der Anschluß erfolgt sind, wird ein zweiter Teil des Hilfsluftdurchgangs 3, der durch die Kunststoff-Form 31 gestaltet ist, mit dem Modulgehäuse 1 verbunden, und somit ist der Hilfsluftdurchgang 3 mit kreisförmigem Querschnitt gemäß den Fig. 10 und 11 fertiggestellt. In diesem Zustand wird die elektronische Schaltung 5 so eingestellt, daß die Eigenschaft der Luftströmungsmenge gegenüber der Leistung dadurch modifiziert wird, daß Luft in den Hilfsluftdurchgang strömt, und nachdem dann Abläufe, wie etwa eine Gelinjektion über die Schaltung, zum Schutz und um Feuchtigkeit abzuweisen, erfolgt sind, wird eine Abdeckung 100 mit dem Gehäuse 1 verbunden.
Da der Ansaugluftdurchgang 3 bei der vorliegenden Erfindung aus zwei Hälften gebildet wird, sind komplizierte Formen für den Hilfsluftdurchgang möglich, wie etwa L-förmige Durchgänge sowie Durchgänge mit rechteckigem Querschnitt.
Die Fig. 12 und 13 zeigen die Einrichtung des Hitzdrahtes 6 und des temperaturempfindlichen Widerstandes 7 in näheren Einzelheiten. Die Fig. 12 zeigt den Befestigungsteil des Hitzdrahtes 6 bzw. des temperaturempfindlichen Widerstandes 7 an der Hälfte des Hilfsluftdurchgangs 3, die während der Gestaltung des Modulgehäuses 1 gebildet wird, und die Fig. 13 zeigt einen Querschnitt im rechten Winkel zu Fig. 12. In den Fig. 12 und 13 ist die Querschnittsform des Hilfsluftdurchgangs als Rechteck dargestellt. Wie dies oben beschrieben worden ist, ist der Führungsrahmen 80 mit dem Kunststoff-Formteil verbunden und verankert, welches das Modulgehäuse 1 bildet, sowie alle Teile in dem Kunststoff-Formteil, mit Ausnahme des Befestigungsteils des Hitzdrahts und des temperaturempfindlichen Widerstands sowie der leitfähigen Schweißanschlußfläche. Der Rahmen 80 zur Befestigung des Hitzdrahts und/oder des temperaturempfindlichen Widerstands ist an entgegengesetzten Seitenwänden des Hilfsluftdurchgangs 3 positioniert, und der Hitzdraht 6 und der temperaturempfindliche Widerstand 7 sind über den Hilfsluftdurchgang 3 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Verbindung des Hitzdrahts 6 und des temperaturempfindlichen Widerstands 7 mit dem Führungsrahmen 80 durch Punktschweißen.
Die Form des Führungsrahmens und die Anordnung der elektronischen Schaltung 5, die Befestigungsposition des Hitzdrahts 6 und des temperaturempfindlichen Widerstands 7 können sich von oben beschriebenen Zuständen unterscheiden, wobei es zum Beispiel möglich ist, den Hitzdraht 6 nahe dem Einlaß des Hilfsluftdurchgangs und den temperaturempfindlichen Widerstand 7 nahe dem Auslaß des Hilfsluftdurchgangs zu positionieren.
In dem in den Fig. 14 und 15 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Einlaßform des Hilfsluftdurchgangs 3 um eine einwärts gekrümmte Ellipse, die sich über die axiale Mitte der Einrichtung 14 bzw. 140 erstreckt, die den Hauptdurchgang bildet. Ein solche Anordnung ist dann vorteilhaft, wenn der Messer nahe einer oberstromigen Biegung in einer Luftansaugleitung positioniert werden soll, da das Luftvolumen nahe den Durchgangsseitenwänden verwunden werden kann, wobei die Verwindung an der Durchgangslängsachse normalerweise geringer ist. Wenn der Hilfseinlaß somit so angeordnet ist, daß er sich über die Mittellinie des Hauptdurchgangs erstreckt, so wird eine genauere Erfassung der Luftströmungsmenge erzielt.
Ferner ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14 und 15 an dem Einlaß des Hilfsluftdurchgangs ein Gleichrichtungsgitter 170, wie etwa eine Bienenwaben- oder eine Maschenanordnung zur Reduzierung der Luftturbulenzen angebracht. Da die in den Hilfsluftdurchgang strömende Luftmenge eine Luftturbulenz aufweist, die durch das Gitter 170 im wesentlichen beseitigt wird, wird das Ausgangsrauschen des Hitzdraht- Luftströmungsmengenmessers reduziert.
Ferner ist der Hilfsluftdurchgang 3 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14, 15 in umgekehrter U-Form gebogen, so daß die Gesamtlänge des Hilfsluftdurchgangs lang ist. Durch einen solchen Behelf kann ein durch den Motor erzeugtes Pulsieren der Luftströmung reduziert werden, so daß der Luftpulsiereffekt auf den Hitzdraht-Luftströmungsmengenmesser reduziert wird, was die Genauigkeit der Meßvorrichtung erhöht.
In Fig. 15 befindet sich der Auslaß des Hilfsluftdurchgangs in einer Ebene, die senkrecht zu dem Hauptluftdurchgang ist, d. h. quer zu dem Hauptdurchgang. Durch diesen Behelf ist ein Eindringen eines Rückstoßes des Motors, wie etwa einer Rückzündung, in den Hilfsluftdurchgang nur schwer möglich, wodurch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Hitzdraht- Luftströmungsmengenmessers verbessert wird.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14, 15 ist die Metallbasis 18 ferner so geformt, daß sie die Oberfläche des Kunststoff- Formteils, die senkrecht zur Richtung des Luftstroms auf der unterstromigen Seite ist, abdeckt. Diese Oberfläche ist vorzugsweise aus Metall, da sie die Hochtemperatur-Stoßströmung direkt empfängt, die durch die Verbrennung/Fehlzündung verursacht wird, wodurch sich die Zuverlässigkeit des Hitzdraht- Luftströmungsmengenmessers erhöht.
Die Fig. 16-18 zeigen ein Ausführungsbeispiel, das eine Miniaturisierung und Höhenverringerung des Gehäuses 1 ermöglicht, um den Messer in einem Lußtdurchgang mit begrenztem Durchgangsbereich zu installieren, wie etwa in einem Ansaugleitungszweig. In den Ausführungsbeispielen der Fig. 16 -18 wird das Modulgehäuse 1 aus einem Kunststoff-Formteil gebildet, welches eine Hälfte des oberstromigen Teils des Hilfsluftdurchgangs von dem Einlaß des Hilfsluftdurchgangs 3 zu dem Befestigungsteil des Hitzdrahts 6 und des temperaturempfindlichen Widerstands 7 an der Metallbasis 18 und dem Hinterwandauslaßteil 11a bildet, und Platz für die Installierung und den Anschluß der elektronischen Schaltung 5 vorsieht. Nach der Installierung und dem Anschluß der elektronischen Schaltung 5 und der Installierung des Hitzdrahts 6 und des temperaturempfindlichen Widerstands 7, wird eine Umleitungsform 31 geformt, welche die andere Hälfte des oberstromigen Teils und den Großteil des unterstromigen Hilfsluftdurchgangs bildet. Der Hilfsluftdurchgang 3 m der Umleitungsform 31 wird durch die Innenwand des Modulgehäuses 1 und eine Vertiefung in der Umleitungsform 31 gebildet, wobei der mittlere Teil 310 der Umleitungsform 31 hohl ist. Die Form 31 umfaßt ein Fenster (dargestellt in Fig. 18), das von einer Metall- bzw. Kunststoffabdeckung 100 abgedeckt ist, so daß die elektronische Schaltung zur Einstellung der Eigenschaften der Luftströmungsmenge im Verhältnis zu der Ausgabe durch Modifizierung der Komponenten auf der Leiterplatte gesehen werden kann. Da der Einlaß des Hilfsluftdurchgangs 3 in ovaler Querschnittsform vergrößert ist, können der Hitzdraht 6 und der temperaturempfindliche Widerstand 7 beide in dem Einlaß nebeneinander seriell angeordnet werden, und ferner kann die axiale Gesamtlänge des Messergehäuses verkürzt werden. Nachdem die Einstellung der elektronischen Schaltung beendet ist, wird die Gelinjektion durchgeführt, und die Abdeckung 100 wird zur Vervollständigung der Montage verbunden. In den Fig. 16-18 ist die Metallbasis 18 so ausgebildet, daß sie etwa die Hälfte der oberstromigen Seite der Messeroberfläche im rechten Winkel zu der Luftströmung in dem Hauptluftdurchgang bedeckt, so daß die Wärmeübertragung zwischen der Metallbasis und der Luftströmung verbessert und dadurch die Zuverlässigkeit des Hitzdraht- Luftströmungsmengenmessers erhöht wird.
Da das Schaltmodul und der Hilfsluftdurchgang bei der vorliegenden Erfindung in einem Gehäuse ausgebildet sind, das in den Ansaugluftdurchgang eingeführt und in diesem installiert werden kann, muß kein zusätzlicher Platz in dem Motorraum für einen speziell vorgesehen Metallkörper gefunden werden, der den Haupt- und den Hilfsdurchgang bildet, wobei das Schaltmodul von dem Körper vorsteht, so daß die Anordnung in dem Motorraum besser organisiert werden kann. Ferner kann eine verbesserte Temperaturzuverlässigkeit der Vorrichtung dadurch erzielt werden, daß das Schaltmodul vorzugsweise mit einer Basis mit Metallwand versehen ist, die in dem Hauptdurchgangsluftstrom angebracht werden kann.
Die Erfindung wurde zwar in bezug auf einen Hitzdraht- Luftströmungsmengenmesser beschrieben, doch wird hiermit festgestellt, daß die Erfindung auch bei einem Karmanwirbel- Strömungssensor angewandt werden kann, wobei eine Wirbelerzeugungseinrichtung in dem Hilfsluftströmungsdurchgang zur Erzeugung einer Luftturbulenz vorgesehen ist, welche die Luftströmungsmenge anzeigt, und wobei ferner eine Einrichtung zur Bestimmung der Luftturbulenz vorgesehen ist, wobei es sich bei der Bestimmungseinrichtung um eine Ultraschallvorrichtung handeln kann, welche eine Ausgangsfrequenz erzeugt, welche die Turbulenz anzeigt.

Claims

1. Luftströmungsmengenmesser für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (1), das zur Einführung durch einen Körper (11) geeignet ist, welcher einen Ansaugluft- Hauptdurchgang (4) des Motors bildet, wobei das Gehäuse (1) einen Hilfsluftdurchgang (3) für einen Teil der Ansaugluft aufweist, wobei der Hilfsluftdurchgang (3) mindestens ein gebogenes Teilstück beinhaltet, das sich zwischen einer Einlaßöffnung und einer stromabwärtigen Auslaßöffnung erstreckt, und das Gehäuse (1) einen Wärmesensor (6) zur Erfassung der Luftströmungsmenge in dem Hilfsdurchgang (3) trägt,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Gehäuse (1) eine metallische Wandeinrichtung (18) zur Positionierung in dem Hauptdurchgang aufweist, welche durch Ansaugluft gekühlt wird, und ein Schaltmodul (5), welches an der metallischen Wandeinrichtung (18) zum Betreiben des Wärmesensors (6) und zur Verarbeitung der von diesem ausgegebenen Signale angebracht ist, eine Umhüllung zum Anbringen des Schaltmoduls (5) und der Hilfsdurchgang (3) innerhalb des Gehäuses (1) ausgebildet sind, der Hilfsdurchgang (3) und die Umhüllung in einem Kunststoff- oder Kunstharz-Formstück geformt werden,

das Gehäuse (1) zwei Hälften (1, 31) beinhaltet, wobei sich eine Hälfte (1) nahe der metallischen Wandeinrichtung befindet und eine teilweise Umhüllung um das Schaltmodul (5) und eine Hälfte des Hilfsluftdurchgangs (3) bildet, und wobei die zweite Hälfte (31) die verbleibende Umhüllung um das Schaltmodul (5) und die zweite Hälfte des Hilfsluftdurchgangs (3) bildet, und die verbleibende Umhüllung eine Abdeckung (100) besitzt, die nach Einspritzung von Gel über das Schaltmodul (5) mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auslaßöffnung so angeordnet ist, daß sie in bezug auf den Hauptdurchgang (4) von der Einlaßöffnung radial versetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einlaß- und die Auslaßöffnung in die axiale Richtung des Ansaugluftdurchgangs (4) zeigen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einlaßöffnung in die axiale Richtung des Ansaugluftdurchgangs zeigt, während die Auslaßöffnung quer über den Ansaugluftdurchgang zeigt (Fig. 5).

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Einlaß zu dem Hilfsluftdurchgang schalenförmig ist und sich über die Achse des Ansaugluftdurchgangs erstreckt, wobei ein stromabwärtiger Ausgang des Einlasses zu einem Auslaß des Hilfsluftdurchgangs führt, wobei der Ausgang radial von der Hauptdurchgangsachse versetzt ist bzw. sich auf der Hauptdurchgangsachse befindet (Fig. 15).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei Luft- Gleichrichtungseinrichtungen (170) über dem Einlaß des Hilfsluftdurchgangs positioniert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse die metallische Wandeinrichtung und einen Isolationskörper (1) beinhaltet, die einstückig miteinander vergossen sind, wobei der Hilfsluftdurchgang in dem Gehäuse ausgebildet ist, wodurch die metallische Wandeinrichtung so angepaßt ist, daß sie dem Luftstrom in dem Hauptdurchgang ausgesetzt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei sich der Wärmesensor (6) über dem Hilfsluftdurchgang (3) in dem Körper befindet, und wobei das Schaltmodul (5) an der metallischen Wandeinrichtung befestigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Gehäuse (1) einstückig mit einer Flanscheinrichtung (1A) verbunden ist, um das Gehäuse in dem Hauptluftdurchgang zu stützen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Flanscheinrichtung angepaßt ist, um außerhalb des Hauptdurchgangs positioniert zu werden, und wobei es sich bei dem Hauptluftdurchgang um einen Lufteinlaß stromauf eines verzweigten Verteilers (15, Fig. 3) oder einen Lufteinlaß in einer entsprechenden Verzweigung (15) eines verzweigten Verteilers handeln kann (Fig. 7).

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Hälfte (31) eine Öffnung aufweist, durch welche das Schaltmodul eingestellt werden kann, und wobei für die Öffnung eine Abdeckungseinrichtung (100) vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine Einlaßöffnung des Hilfsluftdurchgangs für eine serielle Anordnung eines Hitzdrahtsensors (6) und eines Temperatursensors (7) über den Durchgang hinweg verlängert ist (Fig. 16, 17).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Hilfsluftdurchgang stromab des Hitzdrahtsensors und des Temperatursensors in zwei Strömungswege unterteilt ist, die an einem Auslaß des Hilfsluftdurchgangs aus dem Gehäuse zusammenlaufen (Fig. 17).

14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Verbindungseinrichtungen (2) außerhalb des Gehäuses zur elektrischen Verbindung mit der Schalteinrichtung vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die metallische Wandeinrichtung (18) zur Verbindung mit der Flanscheinrichtung (1A) L- oder T-förmig ist.