JP2003529756A - 導管内を流れる媒体の少なくとも１つのパラメータを測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、導管内を流れる媒体、特に内燃機関の吸気混合物の少なくとも１つのパラメータを測定する装置である。導管内に含まれている固体粒子は、測定エレメントを負荷し、流れる媒体のパラメータを測定するために働く測定エレメントの特性線のふるまいに影響を与えてしまう。固体粒子による測定エレメントに対する負荷を減じるために、測定エレメント（４５）が導管（３）又は管体（１５）内において保護格子（２５）の下流側に配置され、導管において内壁（９，１９）には、固体粒子の運動軌道（６０）に影響を与えるエレメント（７０）が配置される。固体粒子の運動軌道（６０）に対して所望のように影響を与えることによって、測定エレメント（４５）による負荷が著しく減じられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、導管内を流れる媒体の
少なくとも１つのパラメータを測定する装置に関する。

【０００２】 ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５８９１号明細書には、内燃機関の吸気
導管の清浄通路（Reinkanal）内に挿入可能な、吸気の質量を測定する測定体が
開示されている。この測定体は流れ通路と測定通路を有しており、この測定通路
はほぼ導管の長手方向軸線に対して傾けられていて、接続するＳ字形の変向通路
に分かれている。測定エレメントは測定通路内に配置されている。例えばドイツ
連邦共和国特許公開第４３３８８９１号明細書もしくは米国特許第５４５２６１
０号明細書に基づいて公知のように、測定エレメントは、誘電式ダイヤフラムを
備えたマイクロメカニック式のセンサ部材としてすることができる。エアーフィ
ルタによって捕捉されなかった固体粒子や、例えば雨に湿った走路によってエア
ーフィルタを通って吸気導管内に侵入した水によって、場合によっては測定エレ
メントの汚染されることがある。このような場合飛沫水の中に自然に含有されて
いる溶融塩分によって、センサ部材のダイヤフラムにおける塩のスケールもしく
はクラスト形成（Salzkrustenaufbau）に基づいて特性線がドリフトしてしまう
。測定体が傾斜していることによって、たしかに影になる領域が形成されるが、
しかしながらそれにもかかわらず、固体粒子又は液体粒子の一部は測定通路内に
達してしまう。

【０００３】 ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５６６４号明細書に基づいて公知の装置
では、測定エレメントは、媒体によって貫流される管体の内部に配置されており
、この場合管体の上流側端部はフィルタ室内にまで延びていて、そこで周面に流
入開口を有しており、これによって、汚染粒子又は水滴による測定エレメントの
負荷を減じることができるようになっている。特に、内燃機関の吸気内における
空気が激しく汚染されていて多量の水分を含有している場合には、空気フィルタ
が水をたっぷりと吸い込み、次いで水がフィルタマットを貫き、その際に汚染粒
子を連行するおそれがある。このような場合にはエアーフィルタの下流側、つま
り本体の清浄側において、吸気が再びフィルタ表面から汚染粒子及び水滴を連行
するおそれがあり、これらの汚染粒子及び水滴は次いで、不都合にも測定エレメ
ントに付着もしくは沈着し、エラー測定又は測定エレメントの故障の原因になる
。従来技術による管体は、周面に流入開口が配置されていることによって、測定
エレメントにおける付着もしくは沈着のおそれを減じているが、しかしながらこ
の場合管体が相応に長く形成されていることによって、不都合な圧力降下が生ぜ
しめられ、このような圧力降下は測定感度の低下を惹起する。さらに、液体／固
体粒子による測定エレメントの負荷を減じることは、約２０リットル／時間の極
めて高い液体流入時には保証することがほとんど不可能である。

【０００４】 ドイツ連邦共和国特許公開第１９６５２７５３号明細書に基づいて公知の、測
定エレメントを備えた装置は、整流器（Stroemungsgleichrichter）と格子とを
測定信号安定化のために有している。しかしながら、測定エレメントを液体又は
固体粒子から保護するために働く、別の格子又はエレメントは使用されていない
。

【０００５】 さらにまた、流れる空気又はガスから液体粒子を分離するために、導管内に分
離格子もしくは拒絶格子（Abweisgitter）を使用することも公知である。内管の
前又は導管内に配置されたこのような拒絶格子は、測定エレメントに向かって流
れる空気・水混合物に対して次のような影響、すなわち液体流が管壁もしくは導
管壁に案内され、これに対して空気が内管の中央に留まるような影響を与える。

【０００６】 空気と塵埃とから成る混合物を、導管内における拒絶格子によって処理する場
合には、別のふるまいもしくは特性が見られる。すなわちこの場合、塵埃は液体
のような壁膜を形成せず、導管壁において反射され、この場合入射角と反射角と
は等しいという原理が通用する。測定エレメントは拒絶格子に対して所定の間隔
をおいて配置されているので、反射された固体粒子のうちのある程度の部分は、
拒絶格子に後置された測定エレメントに衝突することになる。

【０００７】 発明の利点 請求項１の特徴部に記載のように構成された本発明による装置には次のような
利点がある。すなわち本発明による装置では、固体粒子の運動軌道に影響を与え
ることによって、簡単な形式で、固体粒子に対する測定エレメントの保護を改善
することができる。

【０００８】 請求項１記載の装置の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

【０００９】 固体粒子の運動軌道に対して、軸線方向に延ばされた隆起部によって影響を与
えると、有利である。なぜならばこれによって、固体粒子は意識的に調節された
反射を用いて測定エレメントの傍らを通過するからである。

【００１０】 さらに、段部によって固体粒子の運動軌道に対して影響を与えて、固体粒子を
戻る方向に反射させると有利である。

【００１１】 また、固体粒子の運動軌道に対して種々様々な影響を与えるエレメントを、管
体内に配置すると、特に有利である。なぜならばこれによって、管体及びエレメ
ントの保護作用が十分に利用されるからである。

【００１２】 図面 次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

【００１３】 図１は、本発明による装置の第１実施例を示す図である。

【００１４】 図２は、本発明による装置の別の実施例を示す図である。

【００１５】 図３は、本発明による装置のさらに別の実施例を示す図である。

【００１６】 実施例の記載 図１には、導管３内を流れる媒体、特に内燃機関の吸気の少なくとも１つのパ
ラメータ、特に空気容積流を測定する装置１が示されている。流動媒体のパラメ
ータとしては例えば、空気質量、温度、圧力、媒体成分の濃度又は流速度を検出
するための空気容積流が挙げられ、これらの空気質量、温度、圧力、媒体成分の
濃度又は流速度は、適宜なセンサを用いて測定することができる。その他のパラ
メータを測定するための装置１も可能である。このことは、２つ又は３つ以上の
センサを使用することによって行うことができ、この場合１つのセンサが、２つ
又は３つ以上のパラメータを検出することも可能である。導管３は壁６と内壁９
とを有している。媒体は導管３内を、矢印によって示された主流方向１２で流れ
る。導管３内には、例えば導管３の内壁９に対して半径方向間隔をおいて延びて
いて周囲を媒体が流れる管体１５が設けられている。管体１５は貫流通路２２を
有しており、かつその上流側端部の領域に設けられた保護格子２５を有している
。保護格子２５のための材料としてはプラスチック、金属、セラミック又はガラ
スを使用することができる。プラスチックから成るプレート状の保護格子２５は
、例えば射出成形によって製造することができ、又は材料除去方法を用いて格子
開口２９を開けることによっても製造することができる。

【００１７】 貫流通路２２内においては、保護格子２５から下流側に幾分離れて、流れ方向
３２が存在している。この流れ方向３２は主流方向１２に対してほぼ平行に延び
ている。管体１５は、例えば導管３の中心線でもある中心線３５を有している。

【００１８】 管体１５内には、例えば測定体３９が入り込んでいる。この測定体３９は部分
的に、壁６における第１の差込み開口４０と、管体１５の壁１６における第２の
差込み開口４２とを貫いて例えば差し込まれていて、例えばその自由端部は貫流
通路２２内に入り込んでいる。

【００１９】 このような測定体３９はドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５８９１号明細
書に基づいて公知である。内燃機関によって吸い込まれる空気量もしくは空気容
積（Luftvolumen）は、管体１５の下流側において内燃機関の吸気管内に配置さ
れたスロットルバルブ（図示せず）によって任意に可変である。

【００２０】 内燃機関の吸込み空気質量を検出するために測定体３９が設けられており、こ
の測定体３９はほぼ縦長で直方体形状に形成されていて、長手方向軸線４１に沿
って延びている。長手方向軸線４１はほぼ中心線３５に対して垂直に延び、ひい
ては主流方向１２に対しても垂直に延びている。

【００２１】 例えばコネクタ舌片の形の電気的な接続部を受容する、測定体３９のコネクタ
端部はこの場合、例えば導管３の外側に留まっている。測定体３９内には公知の
ように少なくとも１つの測定エレメント４５が設けられており、図示の実施例で
はこの測定エレメント４５は、貫流通路２２を貫流する空気と接触している。測
定エレメント４５としては例えば、ドイツ連邦共和国特許第４２２８４８４号明
細書参照に開示された温度センサや、ドイツ連邦共和国特許公開第３１３５７９
４号明細書に開示された圧力センサを使用することができ、又は相応なパラメー
タを検出する空気容積センサを使用することも可能である。

【００２２】 種々様々なセンサのための例として、ここでは経験的に空気容積センサが選択
されており、この空気容積センサを用いて、内燃機関によって吸い込まれる空気
容積が測定される。

【００２３】 測定エレメント４５は例えば、媒体が流入する流入開口４９を有している測定
体３９内に配置されている。

【００２４】 測定エレメント４５は公知のように、例えば少なくとも１つの温度に関連した
抵抗の形で形成されていることができる。特に、例えばドイツ連邦共和国特許公
開第４３３８９１号明細書もしくは米国特許第５４５２６１０号明細書に開示さ
れているように、測定エレメント４５をマイクロメカニック式の構成部材として
形成することも可能であり、このような構成部材は誘電式のダイヤフラムを有し
ていて、このダイヤフラムに抵抗エレメントが形成されている。また、測定エレ
メント４５を測定体３９なしに導管３又は管体１５内に挿入することも可能であ
る。

【００２５】 保護格子２５は、中心線３５に対して規定の変向角だけ傾けられて延びている
ウェブ５２を有している。ウェブ５２は格子開口２９と、保護格子２５の下流側
における通路６３とを形成している。保護格子２５には液滴が付着もしくは沈着
し、傾けられて延びている通路によって導管３の内壁９又は管体１５の壁１６に
導かれ、これによって測定体３９の流入開口４９又は測定エレメント４５の傍ら
を通過することになる。ガス・固体粒子混合物は、格子開口２９を通って下流に
向かって見て保護格子２５の後ろで、他の方向５６（矢印参照）に変向されてさ
らに流れる。

【００２６】 固体粒子の運動軌道６０は、図１において線６０で示されている。保護格子２
５の各通路６３から、固体粒子の運動軌道６０及び方向５６は互いに平行に延び
ていて、管体１５又は導管３の内壁に衝突する。反射法則に基づいて固体粒子は
そこで反射され、その後で導管３内において従来技術によれば、貫流通路２２又
は導管３の全横断面にわたって分配される。これによって固体粒子は測定体３９
の流入開口４９内にも達し、次いで測定エレメント４５に衝突することがあり、
その結果測定エレメント４５は損傷せしめられることがある。

【００２７】 固体粒子が流入開口４９に達することを回避するために、測定体３９の上流側
には方向５６で流れるガス・固体粒子混合物の領域に、固体粒子の運動軌道６０
に対して影響を与えるエレメント７０が設けられている。図示の実施例ではエレ
メント７０は例えば保護格子２５の直ぐ上流に配置されており、軸線方向つまり
方向３２において延ばされた、壁１６の隆起部７３である。隆起部７３の輪郭７
６は軸方向横断面で見て例えば、中心線３５に対して凸面状にかつ連続的に湾曲
された表面を形成している。この隆起部７３は頂点７９を有している。下流側か
ら見て頂点７９の前で隆起部７３に衝突する固体粒子は、小さな反射角で反射し
、そして流入開口４９の傍らを、つまり流入開口４９を避けて流れる。下流側か
ら見て頂点７９の後ろで隆起部７３に衝突する固体粒子は、大きな反射角で例え
ば測定体３９の下端部へと反射し、やはり同様に測定体３９の流入開口４９内に
は達しない。

【００２８】 図２には本発明による装置１の別の実施例が示されている。同一又は同じ作用
を有する部材もしくは部分には、以下の図面においても図１におけると同じ符号
が使用される。

【００２９】 固体粒子の運動軌道６０に影響を与えるエレメント７０は、ガス・固体粒子混
合物の流れに向き合う方向で、縁部８３を備えた段部８２を管体１５の内壁１９
に有している。段部８２の縁部８３は任意の角度を長手方向軸線４１との間に形
成することができる。縁部８３において固体粒子は戻る方向に反射され、さもな
いと固体粒子は平らな内壁９，１９における反射によって流入開口４９の方向に
反射されてしまう。このように固体粒子が戻る方向に反射されることによって、
測定エレメント４５は固体粒子から保護される。

【００３０】 図３には本発明による装置１のさらに別の実施例が示されている。この実施例
では図１に示した実施例とは異なり、管体１５が使用されていない。保護格子２
５は、必要不可欠なことではないが、例えば導管３の横断面全体にわたって延在
している。エレメント７０としては、内壁９に設けられた隆起部７３が選択され
ている。しかしながら導管３の内壁９に段部８２を配置することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による装置の第１実施例を示す図である。

【図２】 本発明による装置の別の実施例を示す図である。

【図３】 本発明による装置のさらに別の実施例を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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） 2F030 CC14 CF02 CF09 2F035 AA02 EA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス・液体・固体粒子混合物の形の導管（３）内を流れる媒
   体、特に内燃機関の吸気混合物の少なくとも１つのパラメータ特に容積流を測定
   する装置であって、導管（３）内に配置されていて流れる媒体が周囲を流れる少
   なくとも１つの測定エレメント（４５）を備えている形式ものにおいて、 装置（１）が、測定エレメント（４５）の上流側において導管（３，２２）内
   に少なくとも部分的に配置された少なくとも１つの保護格子（２５）を有してお
   り、該保護格子（２５）が少なくとも１つの通路（６３）を有していて、該通路
   （６３）が、主流方向（１２）において流れる媒体を、下流側つまり保護格子（
   ２５）の後ろで少なくとも部分的に変向するようになっており、 導管（３，２２）内において保護格子（８５）の下流側に、固体粒子の運動軌
   道（６０）に対して様々な影響を与える少なくとも１つのエレメント（７０）が
   配置されていることを特徴とする、導管内を流れる媒体の少なくとも１つのパラ
   メータを測定する装置。
2. 【請求項２】 通路（６３）から流出した後でエレメント（７０）における
   固体粒子の少なくとも１回の反射によって、流れる媒体の固体粒子の運動軌道（
   ６０）が、流れ方向（１２）で見て保護格子（２５）の後ろで次のように、すな
   わち固体粒子がさらに下流に設置された測定エレメント（４５）を避けて通るよ
   うに、延びている、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 エレメント（７０）が次のように、すなわち流れる媒体の固
   体粒子の運動軌道（６０）がエレメント（７０）における反射によって測定エレ
   メント（４５）の傍らを通過するように、形成されている、請求項１又は２記載
   の装置。
4. 【請求項４】 エレメント（７０）が、軸線方向に延ばされた隆起部（７３
   ）である、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 【請求項５】 エレメント（７０）が段部（８２）を有している、請求項１
   から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 【請求項６】 エレメント（７０）が次のように、すなわち流れる媒体の固
   体粒子がエレメント（７０）における反射によって少なくとも部分的に戻る方向
   に反射されるように、形成されている、請求項５記載の装置。
7. 【請求項７】 導管（３）内に、媒体によって主流方向（１２）において貫
   流される管体（１５）が延在していて、該管体（１５）が貫流通路（２２）を有
   しており、エレメント（７０）及び測定エレメント（４５）が管体（１５）内に
   位置している、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。