JP2003524173A - 流過する媒体の少なくとも１つのパラメータの測定のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、管路内を流過する媒体の少なくとも１つのパラメータ、殊に容積流、例えば内燃機関の吸引空気容積流の測定のための装置であって、媒体によって流過される少なくとも１つの測定エレメントを備えている形式のものに関する。従来技術では、管路内に半径方向内側へ延びるように設けられた狭窄部が音響的な障害を惹起し、該障害が吹鳴音として感じられる。管路（１４）の横断面を一様に減少させるものではない本発明に基づく狭窄部（３５，４０，７９）は、音響的に吹鳴音として感じ取られる渦流を発生させることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、管路内を主流れ方向に流過する媒体の少なくとも１つのパラメータ
、殊に質量流、例えば内燃機関の吸引空気質量流の測定のための装置であって、
管路内に、媒体によって流過される測定エレメントが配置されており、管路内に
、音響的な障害の原因となる少なくとも１つの狭窄部が設けられている形式のも
のに関する。

【０００２】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６５２７５３Ａ１号明細書により、流過
する媒体の質量の測定のための測定エレメントを備えた装置が公知であり、測定
エレメントが上流側に整流装置を有しており、整流装置が格子を備えている。格
子を備える整流装置は、支持管を介して管路内に収容されていて、管路内に狭窄
部を生ぜしめている。

【０００３】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９７３８３３７Ａ１号明細書若しくは米国
特許第５８９２１４６号明細書に熱線・空気質量計を記載してあり、該空気質量
計が測定エレメントの上流側に絞りを有しており、絞りが管路の壁に一体的に形
成されている。これによって、管路内の狭窄部が生ぜしめられ、かつ流過速度が
増大される。

【０００４】 前記公知の技術の装置内のリング状の狭窄部は所定の流れ状態で管路内に音響
的な障害を惹起し、該障害が吹鳴音として感じられる。このような障害は渦によ
って生ぜしめられ、渦が狭窄部の縁部の下流側で発生して、管路内の流れ方向で
伝播する。

【０００５】 ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９８１５６５８Ａ１号明細書により、管路
内を流過する媒体の質量の測定のための測定エレメントを備えた装置が公知であ
り、この場合、流れ管が管路内に配置されており、測定エレメントが流れ管内に
配置されている。発生する不都合な大きな吹鳴騒音が流れ管の端面に設けられた
パターン溝によって減少される。

【０００６】 発明の利点 請求項１の特徴を有する本発明に基づく装置においては利点として、音響的な
障害が簡単に避けられ、それというのは妨害対抗手段によって渦流の発生が減少
せしめられるからである。

【０００７】 従属請求項に記載の処置によって、請求項１に記載の装置の有利な改良が可能
である。

【０００８】 有利には、少なくとも１つの防止エレメントが整流装置の第１の支持管組み込
まれ若しくは第２の支持管内に組み込まれており、これによって製造が簡単にな
る。

【０００９】 整流装置若しくは支持管を設けてない場合には、簡単な製造のために有利には
、少なくとも１つの防止エレメントが管路の壁内に組み込まれている。

【００１０】 妨害対抗手段の有利な配置においては、妨害対抗手段が管路の周方向で一様に
分配されかつ同じ形状であり、これによって、流れの速度プロフィールがゆがめ
られずに保たれる。

【００１１】 簡単な製造のために有利には、少なくとも１つの防止エレメントが管路内の隆
起部として形成されている。

【００１２】 防止エレメントが有利には絞りによって形成されており、絞りが複数の区分を
有しており、各区分と管路の中心線との間の半径方向の間隔が互いに異なってい
る。

【００１３】 有利には、防止エレメントが主流れ方向に対向して丸味を付けられており、こ
れによって、流れの速度プロフィールがゆがめられずに保たれる。

【００１４】 特に有利には、管部材を管路内に用いてあり、これによって、測定エレメント
が液体若しくは固体粒子で負荷されることに起因する測定特性偏差が避けられる
。

【００１５】 さらに有利には、保護格子が管路内若しくは管部材内に組み込まれている。

【００１６】 実施例の説明 図１には、管路１４内を流過する媒体の少なくとも１つのパラメータ、殊に内
燃機関の吸込空気質量の測定のための装置１が部分的に破断して示してある。流
過する媒体のパラメータは例えば、質量の検出のための容積流、温度、圧力若し
くは流速であり、これらは適当なセンサーによって規定される。装置１を別のパ
ラメータの測定のために用いることも可能である。流過する媒体は、空気、混合
気、若しくは液体であってよい。内燃機関は例えば、混合気圧縮外部点火式若し
くは空気圧縮自己着火式の内燃機関であってよい。装置１が少なくとも１つの測
定部分４を有しており、測定部分が装置１の測定接続部７内に実施例では差し込
んで収容されており、測定部分内に測定エレメント２５を配置してある。測定エ
レメント２５が例えば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２２８４８４Ａ１号
公報により公知のもののような温度センサー、若しくは所定のパラメータを測定
する空気質量センサーであってよい。別のセンサーの例として、空気容積流セン
サーが挙げられる。測定部分４は、差し込み軸線１０の方向に長く延びるロッド
状若しくは直方体状の形態を成していて、測定接続部７の壁１３に形成された開
口部内に差し込んで取り付けられている。壁１３の内壁１５が管路１４の流過横
断面を制限しており、流過横断面が実施例では円形断面であり、円形断面の中心
を媒体の流れ方向１８へ壁１３に対して平行に延びる中心軸線２１が、差し込み
軸線１０に対して垂直に向けられている。流過する媒体の流れ方向１８は図面で
は左側から右側へ向かっている。

【００１７】 測定エレメント２５は測定部分４と一緒に、流過する媒体内に配置されている
。測定部分４内に測定路２７が形成されており、測定路内に、測定接続部７内を
流過する媒体の測定のための測定エレメント２５が収容されている。測定エレメ
ント２５を備えるこの種の測定部分４の構成は、例えばドイツ連邦共和国特許出
願公開第４４０７２０９号明細書により公知であり、該明細書に開示の内容は本
発明の構成部分の理解に役立つものである。測定エレメント２５の上流側に格子
３２及びスリーブ状の整流装置３０を設けてあり、整流装置が実施例では支持管
３３に取り付けられている。支持管３３は管路１４よりも小さい内径を有してい
て、従って狭窄部３５を形成している。整流装置３０は例えばプラスチックから
射出成形によって製造されていて、流れ方向に延びる例えば方形の多数の開口３
４を有している。格子３２を備えるこの種の整流装置の構成は、例えばドイツ連
邦共和国特許出願公開第１９６５２７５３Ａ１号明細書によって公知であり、該
明細書に開示の内容は本発明の構成部分の理解に役立つものである。例えば整流
装置３０の支持管３３に、少なくとも１つの音響的な防止エレメント(akustisch
es Verhinderungselement)４０が組み込まれていてよい。装置１の最終組み立て
のために整流装置３０及び格子３２から成るユニットが測定接続部７の上流側の
端部の例えば円形の開口部４７内に差し込まれて、整流装置３０の環状壁５０が
測定接続部７の開口部４７の横断面を狭めて形成されたストッパ５２に接触させ
られている。開口部４７内での整流装置３０の永続的な固定のために、整流装置
の支持管３３が外周面５５から半径方向外側へわずかに突出する逆鉤状(widerha
kenfoermig)のフック部材５７を備えており、フック部材が測定接続部７の開口
部４７の内壁に形成された溝６０内に係止している。

【００１８】 図２ａは図１の鎖線で示す部分の拡大図である。係止フック６３がばね弾性的
であってかつ、半径方向内側へ延びる係止ヘッド６５を有している。係止ヘッド
６５が、格子３２の組み込まれた状態で格子３２の縁部に係合しかつ、格子３２
の、測定部分４に向いた表面６８に接触して、格子３２を整流装置３０の内周面
７０から形成された付加部７４に押し付けて保持している。第２の支持管７２が
支持管３３の下流側に配置されている。第２の支持管７２は半径方向で中心軸線
２１に対して内周面７０と同じ距離を有している。第２の支持管７２の下流側の
端部に少なくとも１つの音響的な防止エレメント４０を配置してあり、音響的な
防止エレメントは半径方向に管路４０内へ延びている。第２の支持管７２は例え
ば第１の支持管３３によってストッパ５２に圧着される。第２の支持管も第１の
支持管３３と同様に管路１４内に取り付けられていてよい。音響的な妨害対向エ
レメント４０が管路１４内の流れに機械的に作用して、渦流を防止するようにな
っており、このような渦流は狭窄部の縁部の下流側に発生して、管路内の流れ方
向で伝播し、防止することなしには吹鳴音として感じられることになる。防止エ
レメント４０は主流れ方向１８に沿った断面で見て例えば上流側に丸味の付けら
れた成形部４１及び下流側に裂断縁部(Abrisskante)４２を有している。少なく
とも１つの防止エレメント４０は、管路１４を２％乃至３０％狭めている。

【００１９】 図２ｂでは、第２の支持管７２が支持管３３と一体的に形成されている。支持
管３３が流れ方向で見て格子３２の下流側で内壁１５に沿って延びる延長アーム
７７を備えている。延長アームの端部７７に音響的な防止エレメント４０を配置
してあり、該防止エレメントが半径方向に管路１４内へ延びている。格子３２の
組み込みが次のように行われ、即ち、支持管３３が延長アーム７７の領域で半径
方向外側へたわめ広げられ、次いで格子３２がはめ込まれる。

【００２０】 図３ａ乃至図３ｄに防止エレメント４０の種々の実施例が示してある。同じ構
成部分若しくは同じ機能の構成部分には、これまでの図面における符号と同じ符
号が付けてある。図３ａに示す防止エレメント４０は中心線２１に対して半径方
向の隆起部(Erhebung)７９として形成され、主流れ方向１８に対して横方向に方
形の横断面を有している。隆起部７９は該実施例では互いに同じ大きさでかつ管
路１４の破線で示す内周輪郭線８０に沿って一様に分配されている。図３ｂに示
す半径方向の隆起部７９は、主流れ方向１８に対して横方向に円弧状の横断面を
有している。図３ｃに示す実施例では、半径方向の隆起部７９が１つの装置内で
異なる形状を有している。隆起部は半径方向断面で見て例えば台形若しくは円弧
状である。隆起部７９は一様に分配されかつ対称的に配置されている。図３ｄに
示す防止エレメント４０は絞り(Blende)８２として形成されており、絞りの半径
方向の境界線８１が一定の内径を有するのではなく、例えば波形に形成されてい
る。防止エレメント４０がここでは測定接続部７と一体的に形成されている。

【００２１】 図４は、媒体によって流過される管路１４内の装置１を示している。同じ構成
部分若しくは同じ機能の構成部分には、これまでの図面における符号と同じ符号
が付けてある。管路１４内に、管路１４に対して半径方向の間隔をおいて延びて
いて媒体によって流過される管部材８５を設けてあり、該管部材が液体若しくは
固体粒子による測定エレメント２５の負荷を減少させるために用いられている。
防止エレメント４０が主流れ方向１８で次のように配置されており、即ち、防止
エレメントの裂断縁部４２が軸線方向で見て管部材８５の管入口開口８８と同じ
高さに若しくは管入口開口の後に位置している。ここでは防止エレメント４０が
測定接続部７と例えば一体的に結合されている。防止エレメントが付加的に若し
くは管部材８５にのみ配置されていてよい。管部材８５内にも防止エレメント４
０が配置されていてよい。

【００２２】 少なくとも１つの防止エレメント４０，７９，８２が管部材８５に例えば一体
的に結合されていてよい。管部材８５が流過通路８７を有しており、流過通路の
上流側の端部の領域に保護格子(Schutzgitter)９０が、液体若しくは固体粒子に
よる測定エレメント２５の負荷の減少のためのエレメント８４として設けられて
いる。保護格子９０は例えば線材メッシュ若しくはプレート状の格子として形成
されていてよい。保護格子９０若しくは線材メッシュ又はプレート状の格子のた
めの材料としては、プラスチック、金属、セラミック若しくはガラスが用いられ
てよい。例えばプラスチックから成るプレート状の保護格子９０が、完全に射出
成形によって形成され、若しくはプレート状の基板内に材料切除手段によって格
子開口９４を設けることによって形成されてよい。金属から成るプレート状の保
護格子９０は、例えば薄板から打ち抜き、エロージョン、穿孔などによって形成
されてよい。流過通路８７内に保護格子９０から下流側にいくらか離れて流れ方
向９８が生じている。流れ方向９８は主流れ方向１８に対してほぼ平行に延びて
いる。管路１４の中心線２１と管部材８５の中心線とは合致していてよい。測定
部分４が管部材８５内を延びている。この場合測定部分４の、例えば差し込み舌
片の形の電気的な接続部を受容するコネクタが、管路１４の外側に位置していて
よい。測定部分４内には公知の形式で測定エレメント２５を設けてあり、該測定
エレメントが流過通路８７内を流れる空気と接触するようになっており、該測定
エレメントによって、内燃機関内に吸い込まれる空気質量が規定される。測定エ
レメント２５は公知の形式で、例えば温度に関連した少なくとも１つの抵抗の形
で形成されていてよい。例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４３３８８９１
Ａ１号明細書若しくは米国特許第５４５２６１０号明細書に示してあるように、
測定エレメント２５がマイクロ構造の構成部分として形成されて、該構成部分が
誘電体ダイヤフラムを有し、該誘電体ダイヤフラムに抵抗素子が形成されてよい
。さらに考えられることとして、測定エレメント２５が測定部材なしに管路１４
若しくは管部材８５内に収容されていてよい。管部材８５には、管部材８５を管
路１４内に保持するために役立つ少なくとも２つの支え(Strebe)１０１が配置さ
れていてよい。支え１０１は管部材８５の保持のほかに、管路１４と管部材８５
との間の空気流内で圧力降下（圧力落差）を高め、その結果、流過通路８７内を
流れる空気量が増大され、さらに支え１０１は吸込空気流の整流を行う。管部材
８５は支え１０１なしに管路１４内に配置されていてよく、例えば管部材は測定
部分４に取り付けられている。

【００２３】 保護格子９０は、差し込み軸線１０に対して垂直かつ差し込み軸線１０に対し
て水平で互いに直交するウエブ(Steg)１０５によって形成されており、この場合
、中心線２１に対して水平なウエブ１０５が例えば差し込み軸線１０に対して３
０度の角度を成している。これによって、主流れ方向１８が保護格子９０の下流
側で変化される。保護格子９０は主流れ方向１８に対して傾斜して延びていても
よい。保護格子９０に汚れ粒子泳ぎ液滴が堆積して、管部材８５若しくは管路１
４の内壁１０７に導かれ、内壁に沿って測定部分４の入口開口１１０若しくは測
定エレメント２５を通過する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 整流装置、格子及び防止エレメントを備える本発明に基づく装置を部分破断し
て示す図。

【図２ａ】 図１の一部分の１つの実施例の断面図。

【図２ｂ】 図１の一部分の別の実施例の断面図。

【図３ａ】 防止エレメントの実施例の黄断面図。

【図３ｂ】 防止エレメントの別の実施例の黄断面図。

【図３ｃ】 防止エレメントのさらに別の実施例の黄断面図。

【図３ｄ】 防止エレメントのさらに別の実施例の黄断面図。

【図４】 管部材を備える本発明に基づく装置を示す図。

【符号の説明】

４ 測定部分、 ７ 測定接続部、 １０ 差し込み軸線、 １３ 壁
、 １４ 管路、 １５ 内壁、 １８ 流れ方向、 ２１ 中心軸線
、 ２５ 測定エレメント、 ２７ 測定路、 ３０ 整流装置、 ３
２ 格子、 ３３ 支持管、 ３４ 開口、 ３５ 狭窄部、 ４０
防止エレメント、 ４７ 開口部、 ５０ 環状壁、 ５２ ストッパ、
５５ 外周面、 ５７ フック部材、 ６０ 溝、 ６３ 係止フッ
ク、 ６５ 係止ヘッド、 ７０ 内周面、 ７２ 支持管、 ７４
付加部、 ８２ 防止エレメント、 ８５ 管部材、 ８７ 流過通路、
８８ 管入口開口、 ９０ 保護格子、 ９４ 格子開口、 ９８
流れ方向、 １０１ 支え

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディーター タンク ドイツ連邦共和国 コルンヴェストハイム プフルークフェルダー シュトラーセ 68 (72)発明者 ウーヴェ コンツェルマン ドイツ連邦共和国 アスペルク シュヴァ ルベンヴェーク 14 Ｆターム(参考） 2F031 AB09 【要約の続き】

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管路（１４）内を主流れ方向（１８）に流過する媒体の少な
   くとも１つのパラメータの測定のための装置（１）であって、 管路（１４）内に、媒体によって流過される測定エレメント（２５）が配置され
   ており、 管路（１４）内に、音響的な障害の原因となる少なくとも１つの狭窄部（３５）
   が設けられている形式のものにおいて、 狭窄部（３５）が機械的・音響的な防止エレメント（４０）として形成されてい
   ることを特徴とする、流過する媒体の少なくとも１つのパラメータの測定のため
   の装置。
2. 【請求項２】 管路（１４）内に、液体若しくは固体粒子による測定エレメ
   ント（２５）の負荷の減少のための少なくとも１つのエレメント（８４）が配置
   されている請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 管路（１４）内に、液体若しくは固体粒子による測定エレメ
   ント（２５）の負荷の減少のための少なくとも１つのエレメント（８４）として
   、流過通路（８７）を備えて媒体によって貫流される管部材（８５）が設けられ
   ており、測定エレメント（２５）が管部材（８５）内に配置されている請求項２
   記載の装置。
4. 【請求項４】 液体若しくは固体粒子による測定エレメント（２５）の負荷
   の減少のための少なくとも１つのエレメント（８４）として、保護格子（９０）
   が管路（１４）若しくは管部材（８５）内に配置されている請求項２又は３記載
   の装置。
5. 【請求項５】 少なくとも１つの防止エレメント（４０）が、管路（１４）
   の半径方向の内周輪郭線（８０）に沿って半径方向の隆起部（７９）として形成
   されている請求項１から４のいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 少なくとも１つの半径方向の隆起部（７９）が、主流れ方向
   （１８）に対して横方向で方形の断面を有している請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 少なくとも１つの半径方向の隆起部（７９）が、主流れ方向
   （１８）に対して横方向で方台形の断面を有している請求項５又は６記載の装置
   。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの半径方向の隆起部（７９）が、主流れ方向
   （１８）に対して横方向で楕円形若しくは円形の断面を有している請求項５から
   ７のいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】 半径方向の隆起部（７９）が、管路（１４）の半径方向の内
   周輪郭線（８０）に沿って互いに一様な間隔で分配されている請求項５から８の
   いずれか１項記載の装置。
10. 【請求項１０】 半径方向の隆起部（７９）が互いに同じ形である請求項５
    から９のいずれか１項記載の装置。
11. 【請求項１１】 管路（１４）が中心線（２１）を有しており、管路（１４
    ）内に音響的な防止エレメント（４０）として絞り（８２）を配置してあり、該
    絞りが半径方向の境界線（８１）を有しており、境界線と前記中心線（２１）と
    の間の半径方向の間隔が周囲にわたって変化している請求項１から３のいずれか
    １項記載の装置。
12. 【請求項１２】 絞り（８２）の半径方向の境界線（８１）が波形に形成さ
    れている請求項１２記載の装置。
13. 【請求項１３】 少なくとも１つの防止エレメント（４０）が主流れ方向（
    １８）に対向して丸味を付けられている請求項１から１２のいずれか１項記載。
14. 【請求項１４】 管路（１４）内に整流装置（３０）を設けてあり、整流装
    置（３０）が支持管（３３）内に組み込まれており、該支持管が管路（１４）内
    に装着可能であり、少なくとも１つの防止エレメント（４０）が整流装置（３０
    ）の支持管（３３）に一体的に配置されている請求項１から１３のいずれか１項
    記載。
15. 【請求項１５】 少なくとも１つの防止エレメント（４０）が、管路（１４
    ）内に装着可能な第２の支持管（７２）内に一体的に配置されている請求項１か
    ら１４のいずれか１項記載。
16. 【請求項１６】 少なくとも１つの防止エレメント（４０）が、管路（１４
    ）の壁（１３）と一体的に形成されている請求項１から１５のいずれか１項記載
    。