JP2005509150A - 空気吸込管と該空気吸込管内に差し込まれた空気質量センサ装置とを備えた装置 - Google Patents

Abstract

空気吸込管（１）と該空気吸込管（１）内に半径方向で差し込まれた空気質量センサ装置（２）とを備えた装置であって、前記空気質量センサ装置（２）の流入開口（３）が、吸込管（１）内で空気流れ方向（６）に対して垂直に配向されており、流入開口（３）の手前に、翼状の遮蔽体（７）が、一方では流入開口（３）を覆い隠しかつ他方では流入開口（３）への剥離しない空気流れを保証するように配置されており、遮蔽体（７）の、その表面上を流れる空気の流れ方向に対して横方向に延びているほぼ直線的な表面が、空気質量センサ装置（２）の差込み方向に対して垂直に配向されている。

Description

本発明は、空気吸込管と該空気吸込管内に差し込まれた空気質量センサ装置とを備えた装置に関する。

内燃機関では、比較的多量の水が空気吸込路内に到達する事例が、ますます公知となっている。空気吸込路内に配置された吸込管内には、一般的には、大抵、ホットフィルム式風速測定（Heissfilmanemometrie）に基づく空気質量センサが配置されている。この空気質量センサでは、センサ素子が水に接触する場合、測定信号が著しく誤信号化されるかまたはそれどころかセンサが故障してしまう。

本来の空気質量センサは、空気質量センサ装置の空気流れ通路内に格納されている。ヨーロッパ特許出願公開第０９０８７０４号明細書には、内燃機関の吸込管内に差し込まれた空気質量センサ装置の一例が示されている。この場合、センサ装置内の空気流れ通路は、吸込管内で空気流れ方向に対してほぼ垂直に延びている。このことは、センサ素子と水との接触を回避するための第１のステップと見なすことができるが、このステップは、はるかに不十分である。センサ装置の空気流入開口は、吸込管内で空気流れ方向に対して垂直に配向されていて、センサ信号を誤信号化する恐れのある流れ変動を平均するために比較的大面積に形成されている。もっとも、大面積の流入開口によって水はますます多く捕捉され、このことが、湾曲した流れ通路案内の効果を再び相対化してしまう。

ピアブルク社（Pierburg AG）の空気質量センサ（マスエアフローセンサ（mass airflow sensor））の製品説明書には（同社の空気質量センサは、この製品説明書にリストアップされた報告によれば耐水性および耐粒子性（partikelresistent）であるという）、空気吸込管とこの空気吸込管内に半径方向で差し込まれた空気質量センサ装置とを備えた装置が示されており、この場合、１つの遮蔽体が、空気質量センサ装置の流入開口の手前に配置されている。遮蔽体は、一方では流入開口を覆っているので、水粒子は直接的に流入開口内に到達し得ない。遮蔽体は、他方では流線形に形成されているように見えるので、空気流れは流入開口に到達する。この場合、遮蔽体は、流れ方向におけるその表面の湾曲した経過に対して横方向で、直線的に形成されていて、吸込管内に次のように配置されており、すなわち、前記直線的な経過の方向が空気質量センサ装置の差込み方向に対して平行に延びているように配置されている。

前記製品説明書の４頁の線図に対する説明によれば、２．５ｍｌ／ｍｉｎの水流量から出発し、この水流量は図示の装置によって良好に制御される。もっとも実際上、２００ｍｌ／ｍｉｎを上回る水流量が頻繁に生じ、この水流量は、図示の装置ではほとんど制御され得ないと言えよう。なぜならば、多数の水粒子横跳ね（Wasserpartikelquerschlaegern）が、空気質量センサ装置の流入開口内に到達し得るからである。

したがって本発明の課題は、前記形式の装置を改良して、ほとんど全ての水粒子が流入開口から遠ざけられるように形成されているようなものを提供することである。

この課題は、請求項１記載の装置によって解決される。有利な構成は従属請求項に記載してある。

請求項１によれば、空気吸込管と該空気吸込管内に半径方向で差し込まれた空気質量センサ装置とを備えた装置が形成されており、前記空気質量センサ装置の流入開口が、吸込管内で空気流れ方向に対して垂直に配向されており、流入開口の手前に、翼状の遮蔽体が、一方では流入開口を覆い隠しかつ他方では流入開口への剥離しない空気流れを保証するように配置されており、遮蔽体の、その表面上を流れる空気の流れ方向に対して横方向に延びているほぼ直線的な表面が、空気質量センサ装置の差込み方向に対して垂直に配向されている。

翼状の遮蔽体の組込み方向の前記配向によって、遮蔽体は、公知の遮蔽体とは対照的に比較的に大きく形成され得、ひいては、著しく大きい流れ抵抗を形成することなしに比較的に多くの水粒子を防止し得る。なぜならば、既に流れ抵抗を生ぜしめる付加的な面積が、遮蔽体の後方に位置する空気質量センサ装置の流れ領域に存在するからである。

しかもこの組込み方向で特に有利であるのは、空気質量センサ装置の擦過面における、この空気質量センサ装置に起因した過圧の寄与である。この過圧は、遮蔽体の翼状のひいては流線形の構成に対して付加的に、流入開口への流れが剥離しないことに寄与する。これにより、僅かな信号雑音レベルが達成される。

「翼状」（fluegelfoermig）とは、既述のように流線形であって、かつ渦形成下で剥離することなしに流れが良好に遮蔽体に付着させられることを可能にする擦過縁部を有している形状のことである。有利には、この擦過縁部は丸面取りされているか、または空気流れと擦過縁部とが鋭角を成しているように斜め面取りされている。遮蔽体のさらなる経過は、原則的に直線的であってよいが、軽度の湾曲または反りを有していると、有利である。

遮蔽体は、飛行機翼のように擦過縁部の領域が比較的に厚くてよい。しかしながら遮蔽体が実質的に一定の厚さを有していると、製作の都合上、有利である。なぜならば遮蔽体は、有利な形式では、射出成形品として製作されるからである。特に有利な形式では、遮蔽体は吸込管と一体的に形成されており、これにより極めて安価な製作が可能となる。

遮蔽体の、流れ方向に延びている縁部は、本発明による装置の特に有利な構成では、壁を備えており、これらの壁は、上側に設けられていてもよく下側に設けられていてもよいかまたは両側に設けられていてもよい。これらの壁は遮蔽体の全長にわたって延びていてよいかまたは区分的にしか延びていなくてもよい。これらの側壁は、比較的に少ない縁部渦しか生じないようにするために働く。したがって、比較的狭幅な遮蔽体を設けることが可能となり、この遮蔽体は、比較的に僅かな流れ抵抗に基づいて比較的に少ない圧力損失しか吸込管内に生ぜしめない。

さらに側壁は、水滴が、遮蔽体の縁部で剥離した流れによってかまたは横跳ね（Querschlaeger）として空気質量センサ装置の流入開口内に到達することから守っている。

遮蔽体の流れ剥離縁部は、吸込管内の空気の流れ方向に関して空気質量センサ装置の流入開口の下方に位置する。なぜならば、この流入開口はできるだけ完全に遮蔽されているようにしたからである。本発明の特に有利な構成では、流れ剥離縁部は、さらに、場合によっては剥離縁部において持ち上げられた水粒子が流入開口内に到達することを防止するために、流れ方向に関して流入開口の後方に位置する。

翼状の遮蔽体は、その４つの角隅に保持部を備えており、これらの保持部によって遮蔽体は吸込管に−有利な形式では一体的に−結合されている。この場合、前方の保持部と後方の保持部とが互いに側方でずらされており、これにより、射出成形に際して遮蔽体を備えた吸込管が容易に離型され得ると、製作技術的な都合上、特に有利である。

遮蔽体の、空気質量センサ装置の近くに位置する保持部は、有利な形式では、流れ方向に対して斜めに配置されている。これにより、空気流れは空気質量センサ装置の後方で再び集合させられる。

本発明の有利な構成では、前方の保持部の後方縁部は、空気流れの方向に対して斜めに延びている。したがって、保持部に形成された水滴は前記後方縁部で、流れと一緒に流入開口から離れるように流れ去ることができ、剥離せず、場合によっては流れと一緒に流入開口に案内される。

空気質量センサ装置の、遮蔽体に向かって配向された面は、本発明の有利な構成では、横方向に延びているウェブまたは横方向細溝を有している。これにより、このセンサ装置面に当たった水は、流出開口に流入し得ない。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

本発明による装置の、図面に示した実施例には、吸込管１を示してある。この吸込管１内には、空気質量センサ装置２が半径方向で差し込まれている。空気質量センサ装置２はその本質的な部分が、ヨーロッパ特許出願公開第０９０８７０４号明細書に基づいて公知であるものと同じように形成されていて、ここで詳細に説明する必要はない。空気質量センサ２は、流入開口３と流出開口４とを有している。流入開口３と流出開口４との間の流れ通路５は、図１に示してあるように、吸込管１内で空気の流れ方向（矢印６で示す）に対してほぼ垂直に延びている湾曲した構成を有している。したがって既にこの手段によって、本来のセンサ素子（図示せず）への水粒子の衝突が減少されている。

吸込管１内の空気の流れ方向に関して流入開口３の上流側に、遮蔽体７が配置されている。この遮蔽体７は、流入開口３へのこの遮蔽体７の投影がこの流入開口３を完全に覆うように寸法設計されている。さらに遮蔽体７は、空気の流れ方向で、ほぼ一定の厚さを備えていて翼状の湾曲した経過を有している。遮蔽体７のこの構成によって、吸込空気によって連行された水粒子の、流入開口３内への到達が防止される。しかも、遮蔽体３の翼状のひいては流線形の構成によって、空気流が剥離することなしに遮蔽体に沿って流入開口に案内されることが配慮される。水粒子はその比較的に大きい質量に基づいて、真っ直ぐにさらに進む。

遮蔽体７の擦過縁部８は、図示の実施例では、この擦過縁部８が空気流に対して鋭角を成しているように斜め面取りされている。これにより、空気流はきれいに付着させられ得、剥離しない。択一的に、擦過縁部８は丸く形成されていてもよい。同じく、遮蔽体７が一定の厚さを有していることは、必要とされない。遮蔽体７は、擦過縁部８の領域で比較的に厚くてもよく、つまり総じて、飛行機翼の横断面を有していてもよいであろう。本質的であるのは、遮蔽体７が流入開口３への剥離しない空気流れを可能にすることである。

この剥離しない流れの形成は、付加的に、空気質量センサ装置２に対する遮蔽体７の、本発明による配向によって強められる。空気質量センサ装置２によって、この空気質量センサ装置２の空気擦過領域に、擦過する空気を翼状の遮蔽体７と一緒に流入開口３に案内する過圧が形成される。遮蔽体７は、前方の２つの保持部９と後方の２つの保持部１０とによって、吸込管１に有利には一体的に結合されている。前方の保持部９と後方の保持部１０とは、側方で互いにずらして配置されているので、当該装置は、射出成形技術による製作に際して容易に離型可能となる。後方の保持部１０は、斜めに吸込管中央に向かって方向付けられているので、空気流は空気質量センサ装置２の後方で再び集合させられる。前方の保持部９の後方縁部１１は、空気流れ方向６に対して斜めに、吸込管１に向かって延びており、これにより、この場所に形成された水滴を流入開口３から離れるように案内する。

遮蔽体７の剥離縁部１２は、空気質量センサ装置２の流入開口３の下方でかつ有利にはこの流入開口３の後方で位置決めされている。これにより、前記縁部１２で高く渦動させられた水粒子は、流入開口３内に到達し得ない。

本発明による装置の、図面に示した有利な構成では、遮蔽体７の縁部に側壁１３，１４が一体成形されている。これらの側壁１３，１４は、前記縁部における空気流れの剥離または水粒子横跳ねの侵入を防止し、ひいては、比較的に僅かな流れ抵抗しか有していない比較的狭幅の遮蔽体７を可能にする。側壁は、遮蔽体７の上側に上方の側壁１３として設けることもでき、遮蔽体７の下側に下方の側壁１４として設けることもできる。側壁は、上方の側壁１３のように遮蔽体７の全長にわたって遮蔽体７の縁部に一体成形されていてもよく、下方の側壁１４のように１つの区分にだけ遮蔽体７の縁部に一体成形されていてもよい。

空気質量センサ装置２の、吸込管１内の空気流れによって擦過される面には、図面に示した実施例では、横方向細溝１５が加工成形されている。択一的に、横方向に延びているウェブを設けることが、全く同様に十分に可能である。この手段は、空気質量センサ装置２の前記面に衝突する水粒子が流入開口３内に到達することを防止している。

本発明による装置の長手方向横断面図である。

流れ方向で見た、図１による装置の斜視図である。

流れ方向とは逆の方向で見た、図１による装置の斜視図である。

Claims (10)

1. 空気吸込管（１）と該空気吸込管（１）内に半径方向で差し込まれた空気質量センサ装置（２）とを備えた装置であって、前記空気質量センサ装置（２）の流入開口（３）が、吸込管（１）内で空気流れ方向（６）に対して垂直に配向されており、流入開口（３）の手前に、翼状の遮蔽体（７）が、一方では流入開口（３）を覆い隠しかつ他方では流入開口（３）への剥離しない空気流れを保証するように配置されており、遮蔽体（７）の、その表面上を流れる空気の流れ方向に対して横方向に延びているほぼ直線的な表面が、空気質量センサ装置（２）の差込み方向に対して垂直に配向されていることを特徴とする、空気吸込管と該空気吸込管内に差し込まれた空気質量センサ装置とを備えた装置。
2. 遮蔽体（７）が、その表面上を流れる空気の流れ方向で、反った経過を有している、請求項１記載の装置。
3. 遮蔽体（７）の、実質的に吸込管（１）内を流れる空気の流れ方向（６）に延びている縁部が、側壁（１３，１４）を備えており、これらの側壁（１３，１４）が、遮蔽体（７）の上面および／または下面を、縁部渦動を回避するために側方で制限している、請求項１または２記載の装置。
4. 遮蔽体（７）の、吸込管（１）内を流れる空気の流れ方向（６）に向かって配向された擦過縁部（８）が、斜め面取りまたは丸面取りされており、これにより、空気流れが良好に付着させられ得るようになっている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 遮蔽体（７）の、吸込管（１）内を流れる空気の流れ方向（６）に配向された縁部（１２）が、空気質量センサ装置（２）の流入開口（３）の下方に、かつ空気流れ方向（６）に関して流入開口（３）の後方に位置する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 遮蔽体（７）が、吸込管（１）と一体的に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 遮蔽体（７）がその４つの角隅に保持部（９，１０）を有しており、前方の保持部（９）と後方の保持部（１０）とが、互いに側方でずらして配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 後方の保持部（１０）が、空気流れが吸込管中央に案内されるように、空気流れ方向（６）に対して斜めに配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 前方の保持部（９）の後方縁部（１１）が、空気流れ方向（６）に対して斜めに、吸込管壁に向かって延びている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
10. 空気質量センサ装置（２）の空気擦過面に、横方向に延びているウェブまたは横方向細溝（１５）が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。

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