KR100327080B1

KR100327080B1 - 유동매체의매스측정용장치

Info

Publication number: KR100327080B1
Application number: KR1019950704642A
Authority: KR
Inventors: 클라우스레이만; 디터탱크; 우베콘젤만; 헤닝그마르베르그
Original assignee: 로베르트 보쉬 게엠베하
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 2002-08-08
Also published as: CN1106569C; RU2122181C1; KR960702103A; CN1124063A; JP3995103B2; DE59508245D1; JP2005156570A; JPH08510061A; DE4407209C2; DE4407209A1; WO1995023955A1; EP0697099A1; EP0697099B1

Abstract

온도 감지 측정 소자에 의한 유동 매체의 매스를 측정하기 위한 종래 장치는 중요한 측정 오차가 유동 변동으로 특정화된 파동 유동의 경우에 발생하는 단점을 갖는다.

상기 측정 오차를 없애기 위하여, 본 발명의 장치(1)는 온도 감지 측정 소자(20)가 내부에 수용된 축방향 연장 측정 도관(33)을 갖는다. 측정 도관(33)은 입구 마우스(36)로부터 편향 도관(34)까지 연장하고, 그 외부에서 유동 매체는 입구 마우스(36)로부터 어떤 축방향 간극없이 출구 오리피스(46)로부터 밖으로 그리고 입구 마우스(36) 아래로 쉽게 유동한다.

본 발명은 유동 매체의 매스를 측정하기 위해 특히, 내연기관의 흡입 공기질량을 측정하기 위해 제공된다.

Description

유동 매체의 매스 측정용 장치

종래 기술

본 발명은 청구범위 제 1 항의 전재부에 따른 유동 매체의 매스(mass)를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다. 관형 내부 하우징과 관형 외부 하우징을 갖는 장치가 이미 공지되어 있고, 상기 내부 하우징의 중심 측정 도관내에 온도 감지 측정 소자가 수납되어 있으며, 상기 측정 도관은 유동 매체(flowing medium)의 매스 특히 내연기관의 흡입 공기 질량(intake air mass)을 결정하기 위하여 내부 하우징에서 축방향으로 연장되어 일측면상으로 개방된다. 상기 장치는 내연 기관이 공기필터를 경유하여 주위 환경으로부터 공기내에 흡입된 흡입 도관의 장착성 중간부재를 구비한다. 더우기, 복수개의 리브에 의해 외부 하우징에 연결된 관형 내부 하우징은 내부 하우징으로부터 절결되고 측정 도관에 동심적으로 배열되어 환형 갭의 형태로 작은 축방향 신장부를 갖는 상기 측정 도관을 에워싸는 바이패스 도관을 갖는다. 외부 하우징내로 흐르는 매체의 일부 스트림은 외부 하우징에 대해 동축인 입구 마우스(mouth)로부터 측정 도관안으로 유동하고 그 하류 단부 영역에 배열된 온도 감지 측정 소자 주위로 흐르며, 그후 유동 방향을 전환하여 측정 도관으로부터 바이패스 도관으로 흐른다. 상기 바이패스 도관에서 상류로 흐르는 매체는 입구 마우스의 하류에서 비교적 멀리 떨어진 내부 하우징의 원주상에 절결된 슬릿입출구 오리피스를 통해 바이패스 도관을 떠나고 내부 하우징과 외부 하우징 사이를 지나서 유동하는 매체와 다시 혼합된다. 그러나, 내부 하우징과 외부 하우징을 갖는 장착성 중간 부재와 같은 상기 장치의 설계는 중요한 전체 치수를 필요로 하므로, 상기 장치는 한정된 상태의 설치를 위한 제한된 범위에만, 특히 자동차 엔진분야에 적합하다.

내연기관의 경우에, 각 실린더의 입구 밸브의 개폐 결과, 유동의 중요한 요동 또는 파동이 발생하고, 그 강도는 각 피스톤의 흡입 진동수 또는 내연기관의 회전 속도에 의존한다. 상기 유동의 파동은 흡입 도관을 경유하여 입구 밸브로부터 내부 하우징에 있는 측정 소자까지 그리고 이를 지나서 전파된다. 열적 관성과 지향적 무감각성의 결과 상기 파동은 상기 파동의 강도에 따른 측정 소자를 상기시키고, 측정 도관에서 평균적으로 널리퍼진 유동 속도로부터 그리고 이로부터 계산되는 내연기관의 흡입 공기 질량으로부터 편향되는 측정 결과를 제공한다.

발명의 장점

이와 대비하면, 청구범위 제 1 항의 특징부를 갖는 유동 매체의 매스를 측정하기 위한 본 발명에 따른 장치의 장점은 균일하게 정확한 측정 결과가 사실상 요동 또는 파동 유동과 무관하게 달성되는 것이다.

청구범위 제 1 항에 구체화된 장치의 양호한 전개와 개량점은 청구범위 종속항에 한정된 특징의 결과로 가능하다. 상기 장치는 콤팩트한 설계와 소형의 전체 치수에 의해 구별되며 작은 설치 공간만을 요구하는 것이 특히 양호하다. 따라서, 상기 장치는 제한된 상태의 설치를 위해 예를 들면 자동차 엔진 분야에서 점화성 성분으로 특히 적합하다.

도면

본 발명의 양호한 실시예가 첨부 도면에 간단히 도시되고 하기 설명에 상세히 기술되어 있다.

제 1 도는 본 발명에 따라 설계된 장치를 부분적으로 도시한 측단면도.

제 2 도는 제 1 도의 II-II 선을 따라 취한 단면도.

양호한 실시예의 설명

제 1 도에는 유동 매체(flowing medium)의 매스(mass), 특히 내연기관의 흡입 공기 질량(intake air mass)을 측정하기 위해 제공된 장치(1)의 측단면도를 부분적으로 도시한 도면이다. 상기 장치(1)는 길이방향 축(10) 방향으로 방사상 길게 연장되는 가느다란 입방체 형상(slender ouboid shape)을 양호하게 갖고 혼입도관(7)의 오리피스(6)안으로 도입되며, 상기 오리피스(6)는 벽(5)으로부터 절결되어 있다. 이 장치(1)는 밀봉링(3)에 의해 벽(5)에 밀봉되고, 더 상세하게 도시하지 않은 스크류 연결부에 의해 벽(5)에 단단하게 연결되어 있다. 해칭(사선)으로 도시한 벽(5)은 원통형으로 설계된 흡입 도관(7)의 일부이고, 이를 통해서 내연기관은 더 상세히 도시하지 않은 공기 필터를 경유하여 주위 환경으로부터 공기를 흡입한다. 흡입 도관(7)의 벽(5)은 원통형 흡입 도관(7)의 경우에 대략 원형 단면을 갖는 유동 단면을 제한하고, 축방향으로 상기 벽(5)과 평행하게 연장되는 중간부에 선 중심축(11)이 길이 방향 축(10)과 수직하게 배향되어 있다. 상기 장치(1)는 흡입 도관(7)의 대략 중간부에 있는 중심축(11)에 의해 대칭적 으로 분할되는 측정부(17)로서 하기에 설명되는 부분에 의하여 유동 매체안으로 돌출하므로, 상기매체는 가능하다면 벽(5)으로부터 어떤 방해성 주변 영향없이 측정부(17)에 수용된 온도 감지 측정 소자(20)에 대항하여 유동된다. 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 양호한 실시예에 있어서, 상기 매체는 우측에서 좌측으로 유동하고, 유동 방향은 대응화살표(30)로 지시되어 있다.

상기 장치(1)는 일체형인 측정부(11)와, 운송부(18) 및, 유지부(19)로 구성되고, 플라스턱 주입 성형 기술에 의해 플라스틱으로 제조된다. 측정 소자(20)는 판형 세라믹 기판형상으로 설계되고, 종래 기술 예를 들면 독일 공개 공보 3,844,354호에 공지된 바와 같이 저항성 필름 형태인 판형 세라믹 기판에 적용하는 하나 이상의 온도 의존 저항기 즉, 고온 필름 저항기를 갖는다. 또한, 독일 특허 출원 P4,338,891호에 제안된 바와 같이, 유전체막을 갖는 마이크로케미칼 성분과 같은 측정 소자(20)를 설계하는 것이 가능하다. 측정 소자(20)의 각 저항성 필름은 상기 장치(1) 내측으로 연장하는 연결 도선(21)에 의해 제 1 도에 파선으로 도시된 전자식 평가 회로(22)에 전기적으로 연결되어 있고, 브릿지(bridge)형 저항성 측정 회로를 포함한다. 상기 평가 회로(22)는 상기 장치(1)의 운송부(18) 또는 유지부(19)에 수용된다. 유지부(19)에 설치된 플러그 연결부(24)에 의해, 평가 회로(22)에 공급된 전기 신호는 평가를 위해 내연기관의 엔진 동력 제어와 전자식 아이들링 제어의 기능을 제어하는 다른 전자 제어 유닛에 공급된다. 온도 종속 측정소자의 기능과 구성의 상세한 설명은 본 기술분야에 숙련된 자들이 종래 기술로부터 이것을 취할 수 있기 때문에 설명할 필요가 없다.

제 1 도의 II-II 선을 따라 제 2 도에 도시한 바와 같이, 상기 장치(1)의 측정부(17)는 입방체 형상(cuboid shape)을 갖고, 측정부(17)에서 축방향으로 연장되는 측정 도관(33)과 S 형 편향 도관(34)을 갖는다. 측정 도관(33)은 사각형 단면을 갖는 입구 마우스(36)로부터 마우스(35)까지 측정부(17)에서 축방향으로 연장되고, 중심축(11)으로부터 더 먼 상부면(38)과 중심축(11)에 근접한 하부면(37)의 해 그리고 두 측면(39, 40)에 의해 제한되고, 제 1 도의 양호한 실시예에서 측정 도관(33)은 중심축(11)에 대해 동심적으로 배열되어 있다. 중심적으로 또는 흡입 도관(7)의 중심축(11)의 영역에 측정 도관(33)을 배열하는 것이 또한 가능하다. 판형 측정 소자(20)는 길이방향축(10)방향으로 방사상 최대 신장부를 갖는 측정 도관(33)내에 배향되고, 길이방향축에 의해 대칭적으로 분할되어 있다. 측정 소자(20)는 상부면(38)상의 운송부(18)에 있는 일측면상의 좁은 단부에 유지되므로, 상기 매체는 중심축(11)과 대략 평행한 방법으로 두 측면(23)과 함께 상기 측정 소자(20) 주위로 유동한다. 제 2 도에 도시된 바와 같이, 측정 도관(33)의 측면(39, 40)은 중심축(11)과 길이방향축(10)에 의해 걸린 평면(14)에 대해 경사지게 연장되고 상기 평면(14)과 예각을 형성하므로, 상기 측정 도관(33)은 마우스(35)에서 최소 단면적을 갖는 편향 도관(34)안으로 개방하기 위하여 유동(30) 방향에서 축방향으로 좁아진다. 측정 도관(35)의 좁아짐은 가능한 방해받지 않는 균일한 평행 유동이 측정 소자(20)의 영역에 널리 퍼지는 것을 보장한다. 입구 마우스(36) 영역에서 유동 이탈을 회피하기 위하여, 입구 마우스는 둥근 엣지면(41)을 갖는다. 편향 도관(34)은 측정 도관(33)의 입구 마우스(36)의 단면적에 대략 대응하는 사각형 단면을 가지므로, 유동 단면은 측정 도관(33)과 편향도관(34) 사이의 마우스(35)에서 갑작스럽게 증가한다. 축방향 유동 매체는 소정 도관(33)으로부터 대략 S 형 편향 도관(34)안으로 통과하고 그후에 상기 장치(1) 주위를 지나서 유동하는 매체와 다시 혼합하기 위하여 제 1 도에 표시된 화살표 31 방향에서 출구 오리피스(46)밖으로 방사상으로 유동한다. 편향 도관(34)과 같이 출구 오리피스(46)는 사각형 단면을 가지며 측정부(17)의 하부 외부면(45)에 구비되어 있고, 상기 하부 외부면은 중심축(11)와 평행하게 배향되어 있다. 제 1 도에서, 상기 유동(30)과 대향하는 측정부(17)의 전방면(50)은 사각형 오리피스(46)의 우측에서 하부 외부면(45)과 횡방향으로 인접되어 있고 하부 외부면(45)으로부터 측정 도관(33)의 하부면(37)까지 입구 마우스(36)의 둥근 형상의 상류로 유도된다.

본 발명에 따르면, 측정 도관(33)의 입구 마우스(36)와 편향 도관(34)의 출구 오리피스(46)는 제 1 도 및 제 2 도에 도시된 축방향 간극이 극단적으로 작거나 또는 없도록 다른것 아래에 하나를 방사상으로 배치되게 설계되어 있다. 축방향 간극(a)은 입구 마우스(36)에 의해 걸려진 입구 평면(55)과 평행한 출구 오리피스(46)의 질량 중심(centroid, 5)을 통과하는 중심 평면(56)에서 입구 평면(55)에 의해 결정된다. 출구 오리피스(46)의 사각형 단면의 경우에, 상기 질량 중심(S)은 중선(median)의 교차점에 배치되어 있다. 공지된 바와 같이, 온도 감지 측정 소자(20)는 유동 매체의 온도보다 높은 초과 온도로 가열되고, 대류의 결과 고려할만하게 벗어난다. 출구 오리피스(46)가 짧은 축방향 간극(a)에만 또는 없이 입구 마우스(36) 바로 아래에 쉽게 배열되기 때문에, 입구 마우스(36)와 출구 오리피스(46)양자에서 파동 유동중에 트리거(trigger)되는 압력 변화는 편향 도관(34)에서 이들 효과에 의해 서로 상쇄되고, 이들 압력 변화와 무관한 균일한 속도는 편향 도관(34)에 널리퍼져 있다. 그 결과 편향 도관(34)에서 일정한 속도로 흐르는 공기 컬럼(air column)의 상기 효과는 상기 매체가 상기 파동과 그 강도의 압력 변화에 의해 영향을 미치지 않는 방법으로 일정 속도로 측정 도관(33)에서 측정 소자(20)상으로 또한 흐르는 것이고, 정확한 측정 결과가 확립된다. 그러나, 이 효과는 출구 오리피스(46)가 최소 축방향 간극(a)에서 입구 마우스(36) 아래에 쉽게 설치되는 경우에만 발생한다. 상기 간극(a)은 입구 마우스(36)의 단면적 또는 측정 도관(33)의 단면적의 선택에 따르고 입구 마우스(36)에서 최소 치수(b)의 대략 50% 일 것이다. 입구 마우스(36)의 최소 치수(b)는 제 1 도에 양호한 실시예로 도시되어 있고, 지지부(15)의 표면(38)에서 측정 도관(33)의 하부면(37)까지 방사상 간극에 대응한다. 측정 도관(33)이 원형 단면을 갖는 원통형 이라면, 최소 치수(b)는 입구 마우스(36)에서 원형 측정 도관(33)의 직경에 대응한다.

Claims

유동 매체가 온도 감지 측정 소자 둘레로 유동하고 측정 장치에 이어지는 측정 도관에 배열되어 측정 도관의 입구 마우스로부터 편향 도관까지 축방향으로 연장되며, 측정 도관 밖으로 흐르는 매체가 내부로 유동하여 편향 도관의 출구 오리피스 밖으로 유동하는 온도 감지 측정 소자를 구비하는 유동 매체의 매스 특히, 내연기관의 흡입 공기 질량을 측정하기 위한 장치에 있어서,

측정 도관(33)의 입구 마우스(36)의 입구 평면(55)과 편향 도관(34)의 출구 오리피스(46)의 질량 중심(S) 사이에 짧은 축방향 간극(a)이 있거나 또는 어떤 축방향 간극이 없는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 입구 마우스(36)의 입구 평면(55)으로부터 출구 오리피스(46)의 질량중심(S)에 의해 제한된 중심 평면(56)까지의 축방향 간극은 입구 마우스(36) 단면의 최소 치수(b)에 대략 50%인 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 1 항에 있어서,

입방체 형상의 측정부(17)인 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 측정 도관(33)의 입구 마우스(36)는 사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 측정 도관(33)은 사각형 단면을 가지며 축방향으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 편향 도관(34)의 출구 오리피스(46)는 사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 측정 도관(33)의 입구 마우스(36)는 둥근 엣지면(41)을 갖는 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 측정 소자(20)는 마이크로메카니컬 성분의 형상으로 설계된 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 장치(1)는 점화성 성분으로 설계된 것을 특징으로 하는 유동 매체의 매스 측정용 장치.