JP4791673B2 - 導管内を貫流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】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した、導管を貫流する媒体の少なくとも１つのパラメータ特に容積流を測定するための装置に関する。
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５８９１号明細書によれば、内燃機関の吸気管の清浄側通路内に差込み可能な、吸込み空気量を測定するための測定体が公知である。この測定体は、流れ及び測定通路を有していて、この流れ及び測定通路は導管のほぼ長手方向（縦）軸線に対して傾けられていて、導管に接続されたＳ字形の変向通路を形成している。測定エレメントは測定通路内に配置されている。測定エレメントは、例えばドイツ連邦共和国特許公開第４３３８８９１号明細書若しくはアメリカ合衆国特許第５４５２６１０号明細書により、誘電性ダイヤフラムを備えたマイクロメカニカル式のセンサ部分として構成されている。例えば雨で濡れた路面によって吸気管内に水が入り込むことによって、場合によっては測定エレメントが汚れることがある。すると、このような跳ね水に含有される自然の成分中に溶け込んだ塩分によって、センサ部分のダイヤフラム上に塩外皮構造（Ｓａｌｚｋｒｕｓｔｅｎａｕｆｂａｕ）が形成されることに基づいて特性線のずれを招くことになる。測定体が傾斜していることによって、影になる領域が形成されるが、それにも拘わらず汚れ粒子又は液体粒子は測定通路内に達する。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５６６４号明細書によれば、測定エレメントが、媒体が貫流する管体内に配置されている装置について開示されている。この公知の装置においては、管体の上流側の端部がフィルタ室内まで延びていて、ここで、汚れ粒子又は水滴による測定エレメントの負荷を避けるために、管体は外周面で入口開口を有している。内燃機関の吸込み空気内に特に大きく汚染された空気及び多量の水分が侵入すると、エアフィルタが水を吸い込み、この水がフィルタマットを貫通して汚れ粒子を運び込むという危険性がある。本来の清浄側であるところの、エアフィルタの下流側では、吸込み空気がフィルタ表面から汚れ粒子及び水滴を再び連行し、この汚れ粒子及び液滴が測定エレメントに不都合に堆積して、測定エレメントの誤測定を又は故障を招くという危険性がある。従来技術による管体は、外周面に入口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堆積は減少されているが、管体が相応に長く構成されていることによって、不都合な圧力低下が形成され、それによって測定感度を低下させることになる。さらにまた、液体粒子及び固体粒子による測定エレメントの負荷減少は、自動車の運転中において生じる２０リットル／時間（１時間当たり２０リットル）においては少なすぎる。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６５２７５３号明細書によれば、整流器と測定信号を安定化させるためのグリッドとを有する、測定エレメントを備えた装置が公知である。しかしながら、測定エレメントを液体又は固体粒子に対して保護するために、その他のグリッド又はエレメントは用いられていない。
【０００５】
さらにまた、流れる空気又はガスから液体粒子を分離させるために導管内に分離グリッド（Ａｂｗｅｉｓｇｉｔｔｅｒ）を使用することも提案されている。内管の手前で又は導管に接続されたこのような分離グリッドは、測定エレメントに流れ込む空気／水混合物に影響を与え、液体粒子が管壁若しくは導管壁に沿ってガイドされ、これに対して空気が内管の中心に残るように作用する。
【０００６】
その他の特性は、空気と埃との混合物が導管内に装入される際に生じる。埃は、液体と比較して大きい慣性に基づいて、側壁において流れ方向の変換が生ぜしめられた時に、側壁に反射することによってのみ、その経路を変える。この場合、入射角＝出射角の原理が適応される。これによって側壁の整列及び衝突点に応じて所定の粒子分離が得られる。つまり分離グリッドに衝突する粒子の所定の部分が、反射によって壁の方向に変向せしめられる。粒子のその他の部分は、側壁における２つの反射に従って新たに主流れ方向を形成し、それによって、分離グリッドに後置接続された測定エレメントに妨げられることなく衝突する。
【０００７】
発明の利点
これに対して、請求項１の特徴部に記載した構成を有する本発明による装置は、主流れ方向全体に亘って、主流れ方向に対する側壁の配列を変化させることによって、簡単な形式で、固体粒子並びに液体粒子の変向の改善が得られる。
【０００８】
従属請求項に記載した手段によって、請求項１に記載した装置の有利な変化実施例及び改善が得られる。
【０００９】
側壁の形状によって、流れる媒体の固体粒子の運動軌道が測定エレメントに沿ってガイドされるように、この運動軌道に影響を与えるようにすれば有利である。何故ならば、これによって測定エレメントが汚されることがないからである。
【００１０】
流れ方向と側壁との交差角を正（ｐｏｓｉｔｉｖ）の角度又は負（ｎｅｇａｔｉｖ）の角度で構成できる可能性を与えることによって、構成上の多くの変化実施例が可能になるという利点が得られる。
【００１１】
通路を常に湾曲させることによって、場合によっては生じる流れの剥離（それによって、そうでなければ信号雑音が高まる原因となる）の危険性が減少される。
【００１２】
通路の特に有利な構成は従属請求項７に記載されている。
【００１３】
装置の導管内に配置された管体は、測定エレメントのための付加的な保護が得られるという利点を有している。
【００１４】
図面
本発明の実施例が、図面に簡単に示されていて、以下に詳しく説明されている。
【００１５】
図１は、管スリーブ内に配置された本発明による装置の１実施例、
図２は、図１の長手方向つまり軸方向断面図、
図３は、従来技術による整流通路（Ｇｌｅｉｃｈｓｔｒｏｍｋａｎａｌ）、
図４のａ及び図４のｂは、本発明に従って構成された整流通路の軸方向断面図、
図５のａ及び図５のｂは、本発明による装置の別の実施例の部分図である。
【００１６】
実施例の説明
図１には、導管２内を貫流する媒体の空気容積流、特に内燃機関の吸込み空気の少なくとも１つのパラメータを測定するための装置１が記載されている。貫流する媒体のパラメータは、例えば空気容積流の空気量を検出するための空気容積流、適当なセンサによって規定される温度、圧力又は流過速度である。装置１を別のパラメータを測定するために用いることも可能である。これは、２つ又はそれ以上のセンサが使用され、この場合、１つのセンサが２つ又はそれ以上のパラメータを検出することができる。導管２は壁部３を有している。導管２内を、媒体が矢印で示したように主流れ方向６で貫流する。導管２は内壁７を有している。導管２内には例えば、導管２に対して半径方向で間隔を保って延びる管体８が設けられており、この管体８を通って媒体が流れる。管体８は、貫流通路１１を有していて、上流側端部の領域に保護グリッド１５が設けられている。保護グリッド１５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が使用される。プラスチックより成るプレート状の保護グリッド（保護格子）１５は、例えば射出成形によって製造されるか、又は材料切削法によってグリッド開口４４を設けることによって製造される。貫流通路１１内では、保護グリッド１５からやや下流側に離れた位置に流れ方向１２が形成される。この流れ方向１２は、主流れ方向６に対してほぼ平行に延びている。導管２は、例えば管体８の中心線でもある中心線２７を有している。
【００１７】
管体８内には例えば測定体１９が延びている。測定体１９は、部分的に壁部３の差込み開口３１に、また管体８の壁部の差込み開口２２に例えば差し込まれていて、その自由端部が貫流通路１１内に突入している。このような測定体１９は、当業者にはドイツ連邦共和国特許公開第１９７３５８９１号明細書により公知である。内燃機関によって吸い込まれた空気容積は、管体８の下流側で内燃機関の吸気管内に配置された図示していないスロットルによって任意に変えられるようになっている。内燃機関の吸込み空気量を検出するために測定体１９が設けられており、この測定体１９は、細長い直方体状に構成されていて、縦軸線２１に沿って延びている。縦軸線２１は、中心軸線２７に対して及びひいては主流れ方向６に対してほぼ垂直に延びている。この場合、電気接続部を受容する、例えばプラグ舌片の形状の測定体１９のプラグ端部は、例えば導管２の外側に残っている。測定体１９内には公知の形式で測定エレメント２３が設けられており、この測定エレメント２３は、貫流通路１１を貫流する空気に接触し、この測定エレメント２３によって、内燃機関によって吸い込まれる空気容積流が規定される。
【００１８】
測定エレメント２３は、例えば、ドイツ連邦共和国特許第４２２８４８４号明細書により公知の温度センサ、ドイツ連邦共和国特許公開第３１３５７９４号明細書において使用される圧力センサ、又は相応のパラメータを検出する空気量センサであってよい。種々異なるセンサのための例としては、経験的に、例えば例えば媒体が流入する入口開口２０を有する例えば測定体１９内に配置された空気容積センサが選択される。
【００１９】
測定エレメント２３は公知の形式で例えば、少なくとも温度に関連した抵抗体の形状で構成されている。特に例えばドイツ連邦共和国特許公開第４３３８８９１号明細書若しくはアメリカ合衆国特許第５４５２６１０号明細書に開示されているように、測定エレメント２３を、誘電性のダイヤフラムを有するマイクロメカニカル式の構成部材として構成することが可能である。この誘電性のダイヤフラム上に抵抗素子が構成されている。測定体１９無しの測定エレメント２３を導管２内又は管体２３内に取り付けることも考えられる。管体８には、例えば少なくとも２つのステー３３が配置されており、これらのステー３３は、導管２内で管体８保持するために用いられる。
【００２０】
ステー３３は、管体８の保持部の外側で、導管２と管体８との間の空気流内において、圧力低下を強めるように作用するので、貫流通路１１を通って流れる空気量が高められ、他方では所望の形式で、吸込み空気流を整流させるように働く。管体８は、ステー３３なしで導管２内に配置されるか、例えば測定体１９に固定することもできる。
【００２１】
保護グリッド１５の構成について、以下に図２、図４及び図５を用いて詳しく説明する。
【００２２】
保護グリッド１５には液滴が溜まり、この液滴は、導管２又は管体８の内壁７に沿って滑動し、それによって、測定体１９の入口開口２０又は測定エレメント２３を通って移動する。
【００２３】
保護グリッド１５のさらに下流側では、管体８の中心線に対してほぼ平行である流れ方向１２が貫流通路１１内に形成される。
【００２４】
図２には、図１の長手方向つまり軸方向の断面図が示されている。同じ部材又は同じ作用を有する部材には、図１と同じ符号が記されている。図２には、中心線２７に対して所定の変向角度だけ傾いて延びる側壁３６を備えた保護グリッド１５が図示されている。側壁３６は例えば差込み線２１に対して垂直に、又は互いに垂直であって、中心線２７を取り囲んで任意に整列配置されており、この場合、側壁３６は通路開口４４を形成しており、これらの通路開口４４は、流れ方向６，１２に対して少なくとも直交する横方向で３角形であるか、若しくは円形又は楕円形であるか、或いは図示の実施例におけるように４角形である。媒体は、通路開口４４を通って流れ、流れ方向で見て保護グリッド１５の下流側つまり保護グリッド１５の後ろで、矢印４５で示した方向に向きを変える。例えば管体８は設けられていないので、保護グリッド１５は例えば導管２の横断面全部に亘って延びている。測定体１９は前方面４８を有しており、まずこの前方面４８に向かって媒体が流れてきて、そして媒体が流過する。下側面５５は、測定体１９の自由な半径方向の端部によって形成される。
【００２５】
２つの側壁３６によって形成された通路４３は、例えば第１の区分４９を有しており、この第１の区分４９内で側壁３６は流れ方向１２に対して交差角αを形成している。第２の区分５０内で通路４３の側壁３６は流れ方向１２に対して、前記交差角αよりも大きい交差角βを形成している。
【００２６】
図３には、従来技術による保護グリッド１５の通路４３が示されている。媒体は、主流れ方向６で、通路４３の通路開口４４内に流れ込む。通路開口４４の横断面に亘って一様に分配された２０本の線５３が引かれており、これらの線５３は、通路４３内のそれぞれ１つの粒子の運動軌道を示している。
【００２７】
粒子の一部は、側壁３６だけで一度反射されて、通路４３を通って下流側で再び方向４５に流れて通路４３を後にする。この方向４５は、流れ方向１２に対して角度γを成して延びている。角度γは、ゼロに対して種々異なっている。線５３の所定の部分は、側壁３６におけるそれぞれの反射に応じて通路４３内で２回反射されるので、これらの粒子は、下流方向で、流れ方向１２に対してほぼ平行に通路出口開口を後にし、それによって下流側に設けられた測定エレメント２３に妨げられることなしにぶつかることができる。
【００２８】
図４のａ及び図４のｂには、装置１の保護グリッド１５の本発明による構成の２つの実施例が示されている。図４のａに示した保護グリッド１５の通路４３は、例えば第１の区分４９と、その下流側の第２の区分５０とを有している。第１の区分４９を制限する側壁区分は、流れ方向１２と交差角α（図示の実施例では例えば２５゜である）を形成している。第２の区分５０を制限する側壁区分は、流れ方向１２と交差角β（図示の実施例では例えば３５゜である）を形成している。通路４３から出る際に通路４３の下流側で流れ方向６、１２に対して平行に延びる、運動軌道の数を示す線５３の数は、図３に示した従来技術のものに対して減少されている。これによって、衝突する粒子に対する測定エレメント２３の保護が改善される。
【００２９】
図４のｂには、交差角β（この実施例では４５゜である）を有する通路４３の実施例が示されている。交差角は、正の角度及び負の角度であってよい、つまりすべての交差角が負であるか又は一部の交差角だけが負であってよい。
【００３０】
図５のａ及び図５のｂには、通路４３の別の実施例が示されている。図５のａには通路４３が示されており、この通路４３の上側の側壁５６は、流れ方向１２に対してすべての区分において同じ交差角を形成している。上側の側壁５６に向き合う下側の側壁５７は、例えば２つの区分を有している。第１の区分４９は、流れ方向１２に対して交差角αを形成し、第２の区分は、この交差角αとは異なる、流れ方向１２との交差角βを形成する。図４のａに示した通路構造との相違点は、上側の側壁５６の領域内で第２の区分５０において反射される線５３が同じ交差角αで反射されるという点にある。
【００３１】
図５のｂに示した通路４３の実施例では、側壁３６が常に湾曲されていて、側壁の各箇所で、流れ方向１２に対する種々異なる交差角α、β、γが形成され、それによって場合によっては生じる流れの剥離の危険性は減少される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 管スリーブ内に配置された本発明による装置の１実施例の概略図である。
【図２】 図１の長手方向つまり軸方向断面図である。
【図３】 、従来技術による整流通路を示す概略図である。
【図４】 ａ及びｂは、本発明に従って構成された整流通路の軸方向断面図である。
【図５】 ａ及びｂは、本発明による装置の別の実施例の部分図である。

Claims (7)

1. ガス粒子と固体粒子との混合物の形状の、導管（２）を貫流する媒体、特に内燃機関の吸い込み空気の少なくとも１つのパラメータ特に容積流を測定するための装置（１）であって、導管（２）内に測定エレメント（２３）が配置されていて、該測定エレメント（２３）の周囲を媒体が流れるようになっている形式のものにおいて、
   前記装置（１）が、導管（２）内で測定エレメント（２３）の少なくとも部分的に上流側に配置された少なくとも１つの保護グリッド（１５）を有しており、該保護グリッド（１５）が、主流れ方向（６）に流れる媒体を保護グリッド（１５）の後ろの下流側で少なくとも部分的に変向させる少なくとも１つの通路（４３）と、少なくとも１つの側壁（３６）とを有しており、該側壁が、主流れ方向（６，１２）に対して異なる交差角（α、β）を形成する少なくとも２つの区分（４９，５０）を有しており、ガス粒子と固体粒子との混合物のうちの固体粒子の運動軌道（５３）は、側壁（３６）に少なくとも一度反射されることによって、通路（４３）から出た後で、主流れ方向（６，１２）で見て保護グリッド（１５）の後ろにおいて、主流れ方向（６，１２）に対して角度（γ）を形成し、それによって、主流れ方向（６，１２）に対して角度（γ）だけ傾けられた、固体粒子の運動軌道は、通路（４３）を出た後で、通路（４３）のさらに下流側に設けられた測定エレメント（２３）に衝突しないようになっている、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ための装置。
2. 前記交差角（α、β）が正又は負の角度である、請求項１記載の装置。
3. 保護グリッド（１５）の少なくとも１つの通路（４３）が流れ方向（６，１２）で常に湾曲している、請求項１記載の装置。
4. 少なくとも１つの通路（４３）が通路開口（４４）を有していて、該通路開口（４４）を通って、媒体が通路（４３）内に達するようになっており、通路開口（４４）の横断面が流れ方向（６，１２）に対して直交する横方向で少なくとも３角形である、請求項１又は３記載の装置。
5. 通路開口（４４）の横断面が流れ方向（６，１２）に対して直交する横方向で円形又は楕円形である、請求項１又は３記載の装置。
6. 前記通路（４３）が２つの区分（４９，５０）を有しており、第１の区分（４９）が主流れ方向（６，１２）に対して約２５゜の交差角を形成し、第２の区分（５０）が主流れ方向（６，１２）に対して約３５゜の交差角を形成している、請求項１記載の装置。
7. 導管（２）内に、主流れ方向（６）で媒体が貫流する、貫流通路（１１）を有する管体（８）が延びており、前記測定エレメント（２３）が管体（８）内に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。

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