JP4358517B2 - 管路内を流動する媒体の少なくとも１つのパラメータを測定するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の装置に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２３３３４号明細書もしくは米国特許第６１４８６６３号明細書に基づいて、管路内を流動する媒体の質量を測定するための装置が公知であり、この装置ではバイパス通路内に排除開口が設けられている。しかしこの装置では、媒体内に存在する液体粒子又は固体粒子は、まず最初に測定エレメントを流過し、次いで部分的に排除開口を通って管路に戻るために、前記測定エレメントを汚染及び損傷することがある。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９８１５６５４号明細書に開示されている、管路内を流動する媒体の質量を測定する装置では、バイパス通路内に分割箇所が設けられている。該分割箇所は、バイパス通路を測定通路と迂回通路とに分割する分割用壁により形成される。
【０００４】
米国特許第４９１４９４７号明細書に開示されている、管路内を流動する媒体の質量を測定する装置では、遠心力に基づいて、流動する媒体内の汚染物が外壁に押しやられて、ひいては測定通路内には到達しないようになっている。流れが僅かであるか又は弱まった場合（内燃機関の停止時）には、特に液体粒子は重力に基づいて測定通路の入口開口に侵入し、ひいては測定エレメントに到達して、これを汚染してしまうことがある。
【０００５】
米国特許第３３１４２９０号明細書に開示されている、流量測定器のバイパス通路は、管路へ戻し開口する２つの出口通路に分割されている。しかし、出口通路の出口開口は、バイパス通路内を流動する媒体が管路の主流動方向に対して平行な方向に出口開口から流出するように配置されている。
【０００６】
米国特許第４８８７５７７号明細書に開示されている、空気流量測定器のバイパス通路は、分割箇所で２つの出口通路に分岐し、さらにこの分割箇所には、丸く面取りされた突起が設けられている。しかし、空気流量測定器のセンサは、無防備のままバイパス通路内に配置されている。
【０００７】
米国特許第５４６７６４８号明細書に開示されている、測定ハウジングの外壁の張出し部は、バイパス通路に設けられた側方の出口開口の上流側で、測定ハウジング内に配置されている。しかし、空気流量測定器のセンサは前記と同様に無防備のままバイパス通路内に配置されている。
【０００８】
米国特許第４４０３５０６号明細書には楔形体を備えた空気質量測定器が開示されており、この楔形体は、流動する媒体内に配置されていて、且つ媒体を２つの部分流に分割する。
【０００９】
発明の利点
これらに対して、請求項１に記載した特徴を有する、本発明による装置は、簡単には液体粒子及び／又は固体粒子が測定通路内に到達できないという利点を有している。
【００１０】
請求項２以下に記載した構成手段により、請求項１に記載した装置の有利な変化形及び改良が可能である。
【００１１】
本発明による装置の有利な構成は請求項２に記載されている。バイパス通路内に排除開口を配置したことにより、液体粒子又は固体粒子に対して測定エレメントを最適に保護することができる。
【００１２】
入口領域又は入口開口に分割箇所が設けられていると、バイパス通路内へ流入する媒体は、有利な形式で変向案内されることができるので、バイパス通路内へ流入する液体粒子又は固体粒子は、測定通路入口開口から逸れて案内されて、このために測定通路内に到達することはなく、排除開口の方へ導かれる。
【００１３】
バイパス通路の入口領域内に剥離エッジが設けられていると、液膜がバイパス通路内壁面を介して測定通路内へ到達することはあり得ないので有利である。それというのは液膜が剥離エッジによって剥離されるからである。
【００１４】
測定結果を改善するために、測定通路は測定エレメントの領域でテーパを成して形成されている。入口領域の下流側領域において楔体が設けられていると、排除開口の方への水粒子及び固体粒子の変向が一層有利に改善され、且つ、水分及び固体粒子が、下流側の領域の堰壁に集まるような事態が防止される。
【００１５】
更にまた、吸引効果を有利に調整することにより、水分及び／又は固体粒子はますます強く、入口領域の下流側の端部から吸出される。このことは、測定ハウジングの外側の側面に沿って、排除開口の上流側で少なくとも１つの張出し部が側面に形成されていることにより起こる。
【００１６】
実施例の説明
次に図面を参照しながら本発明の実施例を詳説する。
【００１７】
図１ａ及び図１ｂには、本発明の装置１が、媒体の流動する管路３内にどのように組込まれているかが示されている。
【００１８】
媒体の少なくとも１つのパラメータを決定する装置１は、測定ハウジング６と支持体部分（詳細には図示せず）とから成っている。支持体部分には、例えば評価電子機器（Ａｕｓｗｅｒｔｅｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ）が収蔵されている。
【００１９】
支持体部分を有する測定ハウジング６は管路３の周壁１５内に、例えば差込み口４２を通して差込み可能に導入されている。周壁１５は管路３の流れ横断面を画定する。
【００２０】
この場合、支持体部分は例えば差込み口４２に最も近く位置しており、この場合、評価電子機器は管路３の流れ横断面の内側及び／又は外側に位置していてよい。
【００２１】
例えば装置１では、測定エレメント支持体１０上に支持さ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は例えばパラメータとして流動媒体の体積流量を検出する。測定可能な別のパラメータは、例えば圧力、温度、媒体成分の濃度又は流速であり、これらは適当なセンサにより検出される。
【００２２】
測定ハウジング６と支持体部分とは例えば軸方向に共通な長手方向軸線１２を有し、該長手方向軸線１２は、例えば管路３への装置１の組付け方向に延び、且つ例えば中心軸線であってもよい。
【００２３】
流動媒体の方向（以下、主流動方向と呼ぶ）は、図面ではそれに対応する矢印１８により示されており、図１では左から右へ流れる。
【００２４】
測定ハウジング６はバイパス通路２４を有している。バイパス通路２４は例えば測定ハウジング６の上流側に１つの入口開口２１を備えており、この入口開口２１は例えば主流動方向１８に対して垂直に方位づけられている。主流動方向１８に対する入口開口２１の別の方位づけも当然考えられる。媒体は、入口開口２１を通過してバイパス通路２４内へ流入し、其処で入口領域２７に達する。入口領域２７は図１ａでは破線により囲まれている。媒体は入口領域２７から、専ら、測定エレメント９を備えた測定通路３０に達するか、或いは管路３へ向かって開いた少なくとも１つの排除開口３３を通流する。
【００２５】
つまり、流動媒体が入口領域２７内へ達すると、ここで流動媒体は完全にただ２つの部分流に分割される。第１の部分流は完全に測定通路３０内に流入し、且つ第２の部分流は完全に、少なくとも１つの排除開口３３を通流する。測定通路３０から分岐する別の通路は存在しない。
【００２６】
流動媒体内には例えば液体粒子及び／又は固体粒子が含まれており、これらの粒子は測定エレメント９の汚染及び／又は損傷を招く恐れがある。そのために、入口領域２７は例えばその下流側の端部２８に、少なくとも１つの排除開口３３への接続部を有しており、この排除開口３３を通過して液体粒子及び固体粒子は再び管路３に流れ戻る。排除開口３３は測定ハウジング６の下流側の端部には配置されていない。排除開口３３は例えば図平面内に位置しており、つまり測定ハウジング６の側方に配置されているので、主流動方向１８は、排除開口３３が配置されている平面に沿って延びている。排除開口３３が配置されている平面は、主流動方向１８に対して０度とは異なった角度をとって配置されていてもよい。
【００２７】
入口開口２１は軸方向１２で上側の縁部３６を有しており、該上側の縁部３６は、測定エレメント９に軸方向１２で見て最も近くに位置している。上側のレベル３９は、上側の縁部３６を通過して延びていて、図平面に対して垂直に且つ主流動方向１８に対して平行に延びている。排除開口３３は軸方向１２で見て前記上側のレベル３９の下方に配置されており、つまり軸方向１２で見れば測定ハウジング６の、軸方向の端部４３寄りに位置している。バイパス通路２４は入口開口２１の領域において、例えばノーズ３７により形成された変向用テーパ部３８により、流入した媒体が上側のレベル３９から離間誘導されるように構成されている。
【００２８】
液体粒子及び／又は固体粒子は、ガス状の流動する媒体よりも大きくて且つ高い密度を有しているので、液体粒子及び／又は固体粒子は軸方向１２で、上側のレベル３９から離間運動する。排除開口３３が前記上側のレベル３９の下方に配置されているので、液体粒子及び固体粒子は、排除開口３３の領域に集まり、管路３内を流通する空気により管路３に吸出される。
【００２９】
入口領域２７に設けられた変向用テーパ部３８の下流側では、入口領域２７を起点として測定通路３０が、例えばまず最初に軸方向１２に、差込み口４２に向かって延びている。測定通路３０の、入口領域２７近傍の始端には、測定通路３０の第１のテーパ部４５が設けられている。この第１のテーパ部４５は流動媒体を加速させる働きをしており、これにより、空気は入口領域２７から吸出される。第１のテーパ部４５の下流で、測定通路３０を流動する媒体は変向案内され、次いで例えばほぼ主流動方向１８で測定エレメント９に沿って流通する。
【００３０】
測定エレメント９の領域には例えば測定通路３０の第２のテーパ部４８が設けられている。第１もしくは第２のテーパ部４５，４８は、測定通路３０の側面を全面的又は部分的に狭窄することにより形成されることができる。
【００３１】
測定エレメント９の下流側で、媒体は変向案内通路５１へ流入する。変向案内通路５１は、例えば先ず最初に軸方向１２で差込み口４２から離間する方向に向かって延びた後で、変向されて例えば主流動方向１８とは逆方向に延びて、最終的には出口開口５４に達して管路３に開口する。出口開口５４は、例えば主流動方向１８に対して垂直に配置されているか、又は主流動方向１８に対して０度とは異なった角度をとって配置されている。つまり、測定通路３０及び変向案内通路５１は例えばＣ字形に形成されており、この場合、Ｃ字形の開口部は主流動方向１８に面している。
【００３２】
図１ｂは、測定エレメント９の周辺の領域の、図１ａのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。第２のテーパ部４８は、例えば測定通路３０の周壁５７が例えば流線形に測定通路３０の横断面を狭窄することにより得られる。測定エレメント９の下流側では測定通路３０の横断面は急激に拡張する。その後、流動する媒体は軸方向１２で変向案内通路５１内に流入する。測定ハウジング６は例えばプレート５５により閉鎖される。プレート５５は、図平面に対して垂直な方向で見て図示の排除開口３３とは別の排除開口３３を有している。
【００３３】
図２には本発明の装置１の第２実施例が示されている。本実施例では例えば測定エレメント９の領域に第２のテーパ部は設けられていない。バイパス通路２４の横断面は入口開口２１を起点として主流動方向１８でテーパを成している。上側のレベル３９の領域における入口開口２１の下流側には、バイパス通路内壁面５８に、軸方向の端部４３の方に向いた剥離エッジ６０が設けられている。バイパス通路２４内に流入する液体粒子は、バイパス通路２４の内壁面５８に液膜を形成することがあって、この液膜が例えば重力に抗して測定通路３０に達してしまう恐れがある。このような事態を防止するために、剥離エッジ６０が測定通路入口開口６３の領域に配置される。剥離エッジ６０は、場合によっては形成されてしまった液膜が壁面から剥がれて、液膜が測定通路３０に達することのないようにしている。剥離エッジ６０で液膜を剥離することによって生じる液体粒子は、入口開口２１の領域に設けられた入口領域２７の構成により、排除開口３３の方向に流れる。本実施例では、排除開口３３は入口領域２７を変向案内通路５１に接続している。
【００３４】
図３には、本発明による装置１の第３の実施例が示されている。入口領域２７には少なくとも１つの分割用壁６９が配置されている。分割用壁６９は、入口開口２１を起点とするか又は入口開口２１の下流側で、少なくとも部分的に入口領域２７内に延びている。例えば小板状に形成された分割用壁６９は、上流側に１つの分割箇所６６を有しており、且つ主流動方向１８と共に０度とは異なった交角αを形成している。流動媒体に対する分割用壁６９のこの横断位置により、入口開口２１内へ流入する媒体は、適切に測定通路入口開口６３から離れるように案内されて、排除開口３３に向けて案内される。このようにして、ますます液体粒子又は固体粒子が測定通路３０に達しないようにされている。
【００３５】
各図面において、同一であるか又は同じ機能を有する部分は、同一の符号で示されている。
【００３６】
図４は、本発明により構成された装置１の別の実施例の、図３に示した線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。
【００３７】
入口領域２７の下流側の領域２８では、楔体７２が測定ハウジング内壁８７に配置されている。測定ハウジング内壁８７は例えば、入口開口２１の主流動方向１８での投影面に位置している。該測定ハウジング内壁８７は何れにしても排除開口３３の近傍に配置されている。
【００３８】
楔体７２は、中心軸線１２に対して垂直な断面では例えば三角形横断面を有している。しかし楔体７２の側面７８は凹面状に湾曲されていてもよい。楔体７２の上流側端部には例えば少なくとも１つの尖頭７５が設けられている。この楔体７２及び／又は尖頭７５により、水又は固体粒子が下流側の領域２８において堰壁に、つまり楔体７２を有していない従来技術の測定ハウジング内壁８７に蓄積する不都合が防止される。それというのは、楔体７２及び／又は尖頭７５が、壁膜生成を阻止するからである。同じく又、楔体７２の側面７８により、水粒子又は固体粒子が排除開口３３の方へ変向案内される。
【００３９】
更に吸引効果（Ｓｏｇｅｆｆｅｋｔ）の調整により、水分及び／又は固体粒子は一層強く入口領域２７の、下流側の端部２８から吸出されるようになっている。このことは特に、測定ハウジング６の外側の側面８１において排除開口３３の上流側で少なくとも１つの張出し部８４が側面８１に形成されていることに起因する。張出し部８４の外側の面は、例えば流線形に形成されているか、又は湾曲して形成されている。
【００４０】
張出し部８４は排除開口３３の領域では、負圧領域（剥離）が発生して、ひいては入口領域２７の下流側の領域２８において流れに対する吸引作用が存在するように構成されている。
【００４１】
その場合、下流側の領域２８に設けられた、各排除開口３３へ通じる排出通路９０は例えば、下流側の領域２８において流れを加速させる働きをするように構成されている。
【００４２】
測定ハウジング内壁８７は例えば排除開口３３の領域に、流動方向に傾斜した縁取り斜面９３を有している。縁取り斜面９３は測定ハウジング内壁８７の面を減少させて、其処に水及び／又は固体粒子が溜まることができる。
【００４３】
排除開口３３は主流動方向１８と共にあらゆる任意の角度を形成することができる。これは例えば、排除開口３３の下流側の端部において中心軸線１２及び主流動方向１８に対して垂直に延びる測定ハウジング６の肉厚ｄが、同一方向に延びた、排除開口３３の上流側における測定ハウジング６の拡がりａに関連して適切に調節されることにより、調節されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 本発明により構成された装置の第１実施例を示す図である。
【図１ｂ】 図１ａに示された線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図２】 本発明により構成された装置の第２実施例を示す図である。
【図３】 本発明により構成された装置の第３実施例を示す図である。
【図４】 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。

Claims (19)

1. 主流動方向を有して管路内を流動する媒体の少なくとも１つのパラメータを測定するための装置であって、このパラメータが特に内燃機関の吸気質量であり、前記流動する媒体により周囲を流過される少なくとも１つの測定エレメントが設けられており、前記管路に接続された少なくとも１つの入口開口と、前記管路に開口した少なくとも１つの出口開口とを備えたバイパス通路が設けられており、該バイパス通路が、測定エレメントを配置した測定通路を有しており、且つ前記バイパス通路が前記入口開口の後方の下流側に入口領域を有しており、流動する媒体がバイパス通路内で完全に２つの部分流に分割されて、第１の部分流が完全に測定通路（３０）内へ流入し、第２の部分流が完全に、少なくとも１つの排除開口（３３）を通流する形式のものにおいて、
   流動する媒体が入口領域（２７）内で両部分流に分割され、
   入口開口（２１）が、主流動方向（１８）に対して垂直な軸方向（１２）で、測定エレメント（９）に最も近くに位置した上側の境界（３６）を有しており、
   図平面に対して垂直に且つ主流動方向（１８）に対して平行に位置する上側のレベル（３９）が、前記入口開口（２１）の前記上側の境界（３６）を通って延びており、
   ハイパス通路（２４）内に少なくとも１つの排除開口（３３）が設けられており、該排除開口（３３）が、軸方向（１２）で見て前記測定エレメント（９）から、前記上側のレベル（３９）よりもさらに離れて位置しており、且つ
   入口領域の下流側の領域（２８）が、入口開口（２１）の主流動方向（１８）での投影面に位置する測定ハウジング内壁（８７）で終わっており、前記排除開口（３３）が入口領域（２７）を測定ハウジング内壁（８７）の近傍で前記管路に接続していることを特徴とする、管路内を流動する媒体の少なくとも１つのパラメータを測定するための装置。
2. バイパス通路（２４）が、入口開口（２１）内に又は入口開口（２１）の下流側に、少なくとも１つの分割箇所（６６）を有している、請求項１記載の装置。
3. 入口領域（２７）内に１つの剥離エッジ（６０）が設けられている、請求項１記載の装置。
4. 測定通路（３０）が測定エレメント（９）の領域でテーパを成している、請求項１記載の装置。
5. 排除開口（３３）の位置している平面が、主流動方向（１８）に対して０度とは異なった角度をとって配置されている、請求項１記載の装置。
6. 主流動方向（１８）が、排除開口（３３）の位置している平面内で延びている、請求項１記載の装置。
7. 主流動方向（１８）が出口開口（５４）の平面内で延びている、請求項１記載の装置。
8. 出口開口（５４）の平面が、主流動方向（１８）に対して０度とは異なった角度をとって管路（３）に配置されている、請求項１記載の装置。
9. 測定通路（３０）に１つの変向案内通路（５１）が接続しており、且つ測定通路（３０）と変向案内通路（５１）とがＣ字形に形成されており、Ｃ字形の開口が主流動方向（１８）に面している、請求項１記載の装置。
10. バイパス通路（２４）が入口開口（２１）の下流側で変向案内エレメントとして形成されている、請求項１記載の装置。
11. 変向案内エレメントとして、ノーズ（３７）が入口開口（２１）の下流側でバイパス通路（２４）内に配置されている、請求項１０記載の装置。
12. 入口領域（２７）が下流側の領域（２８）を有しており、且つ該下流側の領域（２８）内に少なくとも１つの楔体（７２）が配置されている、請求項１又は３記載の装置。
13. 楔体（７２）が上流側の端部に少なくとも１つの尖頭（７５）を有している、請求項１２記載の装置。
14. バイパス通路（２４）が測定ハウジング（６）内に配置されており、且つ該測定ハウジング（６）の少なくとも１つの外側の側面（８１）に、少なくとも１つの張出し部（８４）が排除開口（３３）の上流に配置されている、請求項１記載の装置。
15. 媒体が主流動方向（１８）で流動し、且つ該主流動方向（１８）が排除開口（３３）の平面内で延びている、請求項１、５、６、１４のいずれか１項記載の装置。
16. 媒体が主流動方向（１８）で流動し、且つ該主流動方向（１８）が、排除開口（３３）と共に０度とは異なった交角を成している、請求項１、５、６、１４のいずれか１項記載の装置。
17. 楔体（７２）が、横断面で見て三角形に形成されている、請求項１２又は１３記載の装置。
18. 楔体（７２）の側面（７８）が凹面状に湾曲されている、請求項１２又は１３記載の装置。
19. 測定ハウジング内壁（８７）が排除開口（３３）の領域に１つの縁取り斜面（９３）を有している、請求項１、５、６、１４、１５、１６のいずれか１項記載の装置。

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