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
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Description
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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