JP2006501452A - 管路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

本発明は、管路３内を流れる媒体の少なくとも１つのパラメータ、特に内燃機関の吸気の質量を測定する装置であって、管路内を主流れ方向１８で流れる媒体の少なくとも１つの部分流を貫流させる少なくとも１つの測定通路３０を有している部分６が設けられており、該部分６が主流れ方向に対して所定に方向付けられて管路３内に挿入可能であり、さらに測定通路内に、少なくとも１つのパラメータを測定するための少なくとも１つの測定エレメント９が配置されている形式のものに関する。このような形式の装置において本発明の構成では、部分６に、媒体の部分流が流入するための入口領域２７と、該入口領域２７から分岐した測定通路３０とを備えた通路構造体が形成されており、入口領域２７が排出開口３３を備えた排出ゾーン２８を有していて、入口領域２７の、互いに向かい合っている内壁３７，３８から、少なくとも２つの突出部５１，５２が入口領域２７に進入している。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式の、管路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。

ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２３３３４号明細書に基づいて公知の、管路内を流れる媒体の質量を測定する装置は、管路内に挿入された部分を有しており、この部分には通路構造体が設けられており、この通路構造体は、測定エレメントが配置されている測定通路を有している。このような装置は例えば、内燃機関の吸気マニホルドにおいて空気質量測定装置として使用される。吸気マニホルドには飛沫水や塵埃の侵入することがある。さらに内燃機関の停止時に、クランク軸の空気抜き導入（Kurbelwellenentlueftungseinleitung）によってオイル溜が吸気マニホルドに達することがある。媒体と一緒に運ばれる液体粒子又は固体粒子は装置の通路構造体内に侵入し、公知の装置では測定エレメントの傍を流過し、測定エレメントを汚染したり、損傷したりすることがある。

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、管路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本発明による装置は、公知のものに比べて次のような利点を有している。すなわち本発明による装置では、媒体と共に運ばれる液体粒子又は固体粒子による測定エレメントの汚染又は損傷が回避され、しかも少なくとも１つのパラメータの測定時における装置の機能は、不都合な影響を受けない。入口領域に達した液体粒子又は固体粒子は、測定通路の分岐箇所を擦過して流れ、そして排出ゾーンに達し、この排出ゾーンにおいて排出開口を通って装置から再び流出する。入口領域の互いに向かい合っている内壁から入口領域内に突入している２つの突出部は、有利な作用を及ぼし、両突出部によって流れは変向され、液体粒子及び固体粒子は測定通路から遠ざけられ、しかも既に形成されている液体フィルムが裂けることはない。突出部と排出ゾーンとの組合せによって、全体として、十分に水を排除することができ、しかも例えば空気質量の測定時におけるような、少なくとも１つのパラメータの測定時における装置の機能は、ほとんど劣化しない。

本発明の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。

少なくとも２つの突出部の互いに向かい合っている突出部が、間隙によって互いに対して間隔をおいて位置していると、液体粒子は突出部の間の間隙を通って直接排出通路内に達することができ、通路構造体を素早く去ることができ、有利である。

排出ゾーンの排出通路内に絞り構造体が設けられていると、排出開口が変わらない大きさで、排出される液体量が同じ場合に、排出通路における媒体（例えば空気）の貫流量は絞られ、これによって入口領域に流入した媒体の大部分の量が測定通路に達することになり、有利である。

図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を詳説する。

図１は、本発明による装置の１実施例を、管路に取り付けられた状態で示す図であり、
図２は、図１に示された装置の一つの面を示す図であり、
図３は、図１に示された装置の一部を拡大して排出通路の第１の変化実施例を示す図であり、
図４は、図１に示された装置の一部を拡大して排出通路の第２の変化実施例を示す図である。

実施例の記載
図１には管路３が示されており、この管路３内を媒体が主流れ方向１８で流れる。管路は例えば内燃機関の吸気管である。また媒体は例えば、吸気管内を流れる空気である。本発明による装置１は管路３に配置されているが、この場合装置の一部である部分６は管路３内に進入していて、該管路内を所定の方向で流れる媒体にさらされている。媒体の少なくとも１つのパラメータを測定する装置１は、測定ハウジングとして形成された部分６の他に、電気的な接続部を備えた保持部分（図示せず）を有しており、この保持部分には、例えば評価電子装置が収容されている。装置１は例えば部分６によって、管路３の壁１５の差込み開口１６を貫いて導入されており、壁１５は管路３の流過横断面を制限している。評価電子装置は管路３の流過横断面の内部及び外部又はそのいずれか一方に配置されている。

例えば装置１においては、測定エレメント保持体１０に設けられた測定エレメント９が使用され、この測定エレメント９の測定データは評価電子装置によって評価される。測定エレメント９を用いて例えばパラメータとして、流れる媒体の容積流又は質量流が測定される。測定され得る別のパラメータは、媒体成分の圧力、温度、濃度又は流速度であり、これらは適宜なセンサエレメントを用いて測定される。

装置１は軸方向に長手方向軸線１２を有しており、この長手方向軸線１２は例えば、管路３への装置の取付け方向に延びていて、例えば中心軸線であってもよい。流れる媒体の方向（以下においては主流れ方向と呼ぶ）は、図１において相応な矢印１８で示されており、図１では左から右に向かって延びている。管路３内に部分６が差し込まれて取り付けられると、部分６が媒体の主流れ方向１８に対して所定の方向付けを有することが保証されている。

部分６は、直方体形状の構造をもつハウジングを有していて、このハウジングは、取付けポジションにおいて媒体の主流れ方向１８に向けられた端壁１３と、それとは反対側の背壁１４と、第１の側壁１７と第２の側壁１８（図２）と、主流れ方向１８に対して平行に延びている第３の壁１９とを有している。さらに部分６は、その内部に配置された通路構造体を有していて、この通路構造体は、入口領域２７と該入口領域２７から分岐した測定通路３０とを有している。管路３に対する装置１の配置形式によって、主流れ方向１８において流れる媒体が所定の方向で部分６に衝突し、媒体の部分流がこの方向において端面１３における開口２１を通って入口領域２７に達することが、保証されている。開口２１は例えば主流れ方向１８に対して垂直に方向付けられていることができるが、しかしながらまた主流れ方向１８に対して開口２１を別の角度で方向付けることも可能である。入口領域２７から媒体はその一部が、測定エレメント９を備えた測定通路３０に達し、かつ一部は、測定通路のための分岐箇所の後ろに位置する排出ゾーン２８に流入し、この排出ゾーン２８は第１の側壁１７、第２の側壁１８及び壁１９又はそのいずれか１つもしくは２つに配置された少なくとも１つの排出開口３３を介して、管路３に接続されている。主流れ方向１８は、図１に示された実施例では、排出開口３３が配置されている平面において延びている。排出開口３３が配置されている平面は、しかしながらまた、主流れ方向１８に対して０°とは異なった角度を成して配置されていてもよい。

入口領域２７に流入した媒体の第１の部分流は、すべて測定通路３０内に流入し、かつ第２の部分流はすべて排出開口３３を通って流れる。流れる媒体には例えばオイル粒子や水粒子のような液体粒子及び固体粒子又はそのいずれか一方が含まれており、これらの粒子は測定エレメント９を汚染又は損傷するおそれがある。後で詳しく述べるように、排出開口３３を通って液体粒子及び固体粒子は再び管路３内に戻り流れることができる。

部分６の端面１３における開口２１は、軸線方向１２に上縁部３６を有しており、この上縁部３６は軸線方向１２において測定エレメント９の最も近くに位置している。上側の仮想平面３９は、上縁部３６を通って延びていて、図１における図平面に対して垂直にかつ主流れ方向１８に対して平行に延びている。排出開口３３は軸線方向１２においてこの上側の仮想平面３９の下に配置されている。入口領域２７は開口２１の領域に、斜めの又は湾曲された面２２，３３と、突出部５１，５２とを備えており、これらは、入口領域２７に流入する媒体が上側の平面３９から離れる方向に変向されるように構成されている。液体粒子及び固体粒子又はそのいずれか一方は、流れるガス状の媒体よりも大きく、かつ高い密度を有しているので、液体粒子及び固体粒子は、軸線方向１２において上側の平面３９から離反する方向に運動する。排出開口３３は上側の平面３９の下に配置されているので、液体粒子及び固体粒子は排出ゾーン２８に集められ、そして排出開口３３のところを通過して流れる空気によって管路３内に吸い込まれる。

入口領域２７を起点として測定通路３０の第１の区分は、ほぼ差込み開口１６に向かって延びている。この第１の区分において分岐箇所４４の後ろには先細部４６が設けられており、この先細部４６は、測定通路３０内を流れる媒体を加速し、これによって空気は入口領域２７から吸い出される。第１の先細部４６の後ろで、流れる媒体は測定通路３０内において変向され、そしてほぼ主流れ方向１８で測定エレメント９のところを通過する。測定エレメント９の領域に、例えば測定通路３０の別の先細部が設けられていてもよい。第１もしくは第２の先細部は、測定通路３０の側面が全体的に又は部分的に狭くなることによって形成することができる。測定エレメント９から媒体はさらに流れ、測定通路の区分４１へと変向され、この区分４１は軸線方向１２において差込み開口１６から離れる方向に延びている。この区分４１からはさらに別の区分４２が変向され、この別の区分４２は例えば主流れ方向１８とは逆方向に延びていて、出口開口３４において管路３に開口しており、この出口開口３４は例えば主流れ方向１８に対して垂直に又は、主流れ方向１８に対して０°とは異なった角度を成して配置されている。つまり測定通路３０はこの実施例ではほぼＣ字形に形成されている。

図２には、図１に示された部分６の端面１３が平面図で示されている。この図２から分かるように、入口領域２７の互いに向かい合って位置している内壁３７，３８からは、互いに鏡面対称的に形成された２つの突出部５１，５２が、主流れ方向１８に対して直角に入口領域２７内に進入している。突出部５１，５２の互いに向かい合っている端部５３，５４は、間隙６０によって互いに対して間隔をおいて位置しており、その結果両突出部５１，５２はほぼ、互いに向かい合っている２つのブリッジ付加部（Brueckenansatz）の輪郭を有しており、両ブリッジ付加部は間隙によって互いに隔てられている。突出部５１，５２の、主流れ方向１８に向けられた面５５，５６は、主流れ方向１８に対して部分的に斜めに面取りされており、この斜めに面取りされた面５５，５６は、主流れ方向１８との間に、０°とは異なった交差角を形成している。流れる媒体に対して面５５，５６が横方向に位置していることによって、入口領域２７に流入する媒体は、所望のように測定通路３０の分岐箇所４４から離れる方向に変向され、そして排出ゾーン２８に向かって変向される。これによって液体粒子及び固体粒子が測定通路３０に達することをより確実に回避することができる。少なくとも２つの突出部の互いに向かい合っている端部５３，５４が、互いに間隙６０によって間隔をおいて位置していることによって、液体粒子は突出部の間の通って直接、排出ゾーン２８内に達することができる。突出部を備えた入口領域の構造的な構成によって、液体は良好に排除され、しかもこの場合測定エレメント９の機能が極めて僅かな空気流によって損なわれることはない。

図３には図１に示された部分６の一部が、本発明の別の実施例を示すために拡大して示されている。この図３には排出ゾーン２８が示されている。上に述べたように、入口領域２７に進入した液体粒子及び固体粒子又はそのいずれか一方は、排出ゾーン２８に達し、この排出ゾーン２８から排出開口３３へと達する。排出ゾーン２８は、絞り構造体４７を備えた排出通路２８ａを有しており、この排出通路２８ａは排出開口３３に開口している。絞り構造体４７はこの実施例では、排出通路２８ａの区分４７が先細の横断面を有していることによって形成される。この先細部は連続的であっても、不連続的であってもよい。そして絞り構造体によって、水の排出量が同じ場合、排出通路２８ａを通って流れる空気量は絞られるので、より多くの空気量が測定通路内に達することになる。

図４に示された別の実施例では、絞り構造体は、排出通路２８ａの内壁に配置されていて有利には排出方向に延在するリブ４８によって形成されている。これらのリブ４８によって流速は減じられ、測定通路を通る貫流量は高められる。

本発明による装置の１実施例を、管路に取り付けられた状態で示す図である。 図１に示された装置の一つの面を示す図である。 図１に示された装置の一部を拡大して排出通路の第１の変化実施例を示す図である。 図１に示された装置の一部を拡大して排出通路の第２の変化実施例を示す図である。

Claims (8)

1. 管路（３）内を流れる媒体の少なくとも１つのパラメータ、特に内燃機関の吸気の質量を測定する装置であって、管路内を主流れ方向（１８）で流れる媒体の少なくとも１つの部分流を貫流させる少なくとも１つの測定通路（３０）を有している部分（６）が設けられており、該部分（６）が主流れ方向に対して所定に方向付けられて管路（３）内に挿入可能であり、さらに測定通路内に、少なくとも１つのパラメータを測定するための少なくとも１つの測定エレメント（９）が配置されている形式のものにおいて、部分（６）に、媒体の部分流が流入するための入口領域（２７）と、該入口領域（２７）から分岐した測定通路（３０）とを備えた通路構造体が形成されており、入口領域（２７）が排出開口（３３）を備えた排出ゾーン（２８）を有していて、入口領域（２７）の、互いに向かい合っている内壁（３７，３８）から、少なくとも２つの突出部（５１，５２）が入口領域（２７）に進入していることを特徴とする、管路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. 少なくとも２つの突出部（５１，５２）の互いに向かい合っている端部（５３，５４）が、間隙（６０）によって互いに間隔をおいて位置している、請求項１記載の装置。
3. 少なくとも２つの突出部（５１，５２）が互いに鏡面対称的に形成されている、請求項１又は２記載の装置。
4. 突出部（５１，５２）が入口領域（２７）の、主流れ方向（１８）に向けられた開口（２１）の領域に配置されていて、主流れ方向に対して横方向に入口領域に進入している、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 突出部（５１，５２）の、主流れ方向に向けられた面（５５，５６）が、主流れ方向（１８）に対して少なくとも部分的に斜めに面取りされているか又は湾曲されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 排出ゾーン（２８）が、絞り構造体（４７，４８）を備えた排出通路（２８ａ）を有していて、該排出通路（２８ａ）が排出開口（３３）に開口している、請求項１記載の装置。
7. 絞り構造体が、排出通路（２８ａ）の、先細になる横断面を有する区分（４７）によって形成される、請求項６記載の装置。
8. 絞り構造体が、排出通路（２８ａ）の内壁に配置されていて有利には排出方向に延在する複数のリブによって形成される、請求項６記載の装置。

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