WO2001018497A1 - Vorrichtung zur messung wenigstens eines parameters eines strömenden mediums - Google Patents

Vorrichtung zur messung wenigstens eines parameters eines strömenden mediums Download PDF

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WO2001018497A1
WO2001018497A1 PCT/DE2000/003044 DE0003044W WO0118497A1 WO 2001018497 A1 WO2001018497 A1 WO 2001018497A1 DE 0003044 W DE0003044 W DE 0003044W WO 0118497 A1 WO0118497 A1 WO 0118497A1
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measuring
tubular body
measuring element
protective screen
wall
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PCT/DE2000/003044
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French (fr)
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Hans Hecht
Gerhard Hueftle
Thomas Lenzing
Manfred Strohrmann
Wolfgang Mueller
Dieter Tank
Holger Krebs
Uwe Konzelmann
Markus Sippel
Horst Kubitz
Henning Marberg
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow

Definitions

  • the invention is based on a device for measuring at least one parameter of a flowing medium.
  • a device is already known (DE 197 35 664 AI), in which the measuring element is arranged within a tubular body through which the medium flows. wherein the upstream end of the tubular body extends into the filter chamber and there has inlet openings on the lateral surface in order to reduce exposure to the measuring element by dirt particles or water droplets. Especially with heavily polluted air and a high proportion of water in the
  • DE 44 07 209 C2 discloses a measuring body which can be inserted into the clean duct of the intake line of an internal combustion engine for measuring the mass of the intake air and which has a flow duct which essentially extends into a measuring duct tapering in the flow direction and an adjoining S duct. shaped diversion channel.
  • the measuring element is arranged in the tapered measuring channel.
  • the measuring element can be designed as a micromechanical sensor part with a dielectric membrane.
  • the measuring element is arranged in a measuring body which protrudes into the through-flow channel and the protective sieve lies wholly or only partially upstream of the measuring body, so that liquid droplets and dirt particles are safely intercepted by the protective sieve and circumscribed in the edge region of the tubular body . be derived.
  • the measuring element is arranged in a measuring body extending along a longitudinal axis, which protrudes through an insertion opening in a first wall section of the tubular body into the flow channel in the direction of a second wall section of the tubular body and the protective screen spans a sieve surface, which also of the longitudinal axis encloses an angle of ⁇ 90 ° and is inclined towards the second wall section, so that the liquid droplets and dirt particles derived from the protective screen are conducted below or next to the measuring body.
  • the measuring element is arranged in a measuring body which extends along a longitudinal axis and which is defined by a Insertion opening in a first wall section of the tubular body protrudes into the flow channel in the direction of a second wall section of the tubular body, the protective screen spanning a screen surface which is approximately parallel to the longitudinal axis, so that liquid droplets and dirt particles derived from the protective screen are guided past the measuring body laterally.
  • a flow straightener in the line upstream and / or downstream of the tubular body.
  • At least two struts aligned in the flow direction and flat in the flow direction are advantageously provided between an inner wall of the line and the tubular body.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a device for measuring the mass of a flowing medium
  • Figure 2 shows a second embodiment of a device for measuring the mass of a flowing medium
  • FIG. 3 shows a partial view of a device according to FIG. 1 or 2 with a suction opening
  • FIG. 4 shows a third exemplary embodiment of a device for measuring the mass of a flowing medium
  • FIGS. 5, 6, 7 and 8 each show a partial section of a protective screen on a different scale.
  • 1 shows a first exemplary embodiment of a device designed according to the invention for measuring at least one parameter of a medium flowing into a line, in particular the intake air mass of an internal combustion engine, in a partial sectional view, which is limited to the elements essential in the context of the invention.
  • 1 designates a line that can form a direct section of the intake pipe of the internal combustion engine, or is an independent component that can be connected to the intake pipe of the internal combustion engine.
  • the line 1 is downstream of an air filter, not shown, on its so-called clean room side.
  • the air filter is used to filter the intake air of the internal combustion engine of a motor vehicle and is intended to prevent dirt particles or liquid from entering the intake pipe as completely as possible.
  • the line 1 has a line wall 2, which has an inner wall 3, with which it surrounds the flow channel 4, through the one indicated by arrows
  • a pipe body 8 is arranged in line 1, which is aligned in flow direction 5 and, for example, runs concentrically to line center line 7 of line 1.
  • the tubular body 8 has a wall 9 which, with an inner channel wall 10, delimits a flow channel 11 in the tubular body 8, through which a part of the air drawn in in the flow direction 5 flows.
  • the tubular body 8 is held, for example, by at least two struts 12 which extend between the inner wall 3 of the line 1 and the wall 9 of the tubular body 8 transversely to the flow direction 5 and have a flat, plate-like shape.
  • the struts 12 cause an increase in the struts 12
  • the air mass drawn in by the internal combustion engine can be changed arbitrarily by a throttle valve (not shown) arranged downstream of the tubular body 8 in the intake pipe of the internal combustion engine.
  • a parameter of the flowing medium to be measured can be the mass (mass flow) of the flowing medium flowing per unit of time, for example the intake air mass of an internal combustion engine.
  • a measuring body 15 is provided, which is essentially elongated and cuboid and extends along a longitudinal axis 16.
  • the longitudinal axis 16 extends essentially perpendicular to the line center line 7 and thus also to the flow direction 5.
  • the measuring body 15 is partly inserted through a holding opening 17 in the line wall 2 and an insertion opening 18 in the wall 9 of the tubular body 8 and projects with a measuring end 19 in the Flow channel 11.
  • the insertion opening 18 of the tubular body 8 is formed in a first wall section 23 opposite a second wall section 24 of the tubular body in the direction of the longitudinal axis 16.
  • a measuring element 25 is provided in a known manner, which is in contact with the air flowing through the flow channel 11 and by means of which the air mass sucked in by the internal combustion engine is determined.
  • the measuring element 25 can be designed in a known manner, for example in the form of thermally coupled, temperature-dependent resistors.
  • the measuring elements 25 can z. B. be designed as in DE 42 37 224 AI, DE 43 17 312 AI, DE 197 11 939 AI or DE 197 31 420 AI.
  • a protective sieve 28 is arranged at least partially upstream of the measuring element 25 within the flow channel 11 of the tubular body 8.
  • the protective screen 28 has, for example, a circular or elliptical oval shape and spans a screen surface 29 in the opposite direction to the intake air.
  • the protective screen 28 extends from the first wall section 23 of the tubular body 8 to the second wall section 24 and is inclined, for example, with respect to the longitudinal axis 16 and the flow direction 5 or the line center line 7 such that the screen surface 29 is inclined in the flow direction 5 runs and an angle with the longitudinal axis 16 includes that is less than 90 °.
  • the protective screen 28 is arranged so that it is completely upstream of the measuring element 25.
  • the protective screen 28 can, however, as shown in the second embodiment according to FIG. 2, be arranged so that it is only partially upstream of the measuring body 15. Due to the inclination of the protective screen 28, the protective screen 28 has a downstream end 30, which in the first exemplary embodiment is directed toward the second wall section 24 of the tubular body 8. Between the downstream end 30 and the inner channel wall 10 of the tubular body 8, an open outflow opening 31 is provided, which is formed either by the fact that the downstream end 30 ends at a distance from the inner channel wall 10 or by the fact that the downstream end 30 to the inner channel wall 10 protrudes, but the outflow opening 31 is left out of the protective screen 28 or the inner channel wall 10.
  • both a close-meshed wire mesh is possible, as well as a thin plate which has screen openings 32 arranged in screen form.
  • Plastic, metal, ceramic or glass can be used as the material for the wire mesh as well as for the plate-shaped protective screen 28.
  • the plate-shaped protective screen 28 made of plastic can be produced, for example, by injection molding or by introducing the screen openings 32 by means of a material-removing process.
  • the plate-shaped protective screen 28 made of metal can be produced, for example, from sheet metal by stamping, eroding, drilling, etc., it also being possible to bend the edge elements 33 surrounding the screen openings 32 somewhat by bending relative to the screen surface 29 (FIGS. 7, 8).
  • FIGS. 5, 6, 7 and 8 show partial sections of the protective screens 28 according to FIGS. 1 to 4 on a different scale.
  • FIG. 5 shows partial sections of the protective screens 28 according to FIGS. 1 to 4 on a different scale.
  • the protective screen 28 and the screen openings 32 are inclined with their center lines 41 with respect to the flow direction 5 and thus also with respect to the line center line 7. If liquid droplets 43 carried in the flow, shown as a small circle in FIG. 5, and dirt particles hit the edge elements 33 around the sieve openings 32, these form the liquid deposits 42 shown in dashed lines on the front surface 35 and partially migrate through the sieve openings 32 to the rear surface 36, where they slide on and reach the inner channel wall 10 or lift off in the direction of the center line 41 of the screen openings 32 from the protective screen 28 in the direction of the inner channel wall 10 (see FIG. 7, dashed line 45 of the upper liquid droplet 43).
  • Liquid droplets 43 and dirt particles which are carried directly into the sieve openings 32 by the air flow impinge on a sieve opening wall 44 and are deflected downstream of the protective screen 28 along a dashed airline line 45, for example drawn, the flight line 45 being directed downstream of the protective screen 28 toward the inner duct wall 10, ie past the measuring body 15.
  • the screen openings 32 are also inclined with their center lines 41 with respect to the flow direction 5, but the protective screen 28 is oriented perpendicularly or almost perpendicularly with respect to the flow direction 5, but the same effects with regard to the air flow and the Derivation of the liquid droplets 43 and dirt particles result, as in the exemplary embodiment according to FIG. 5.
  • the inclination of the screen openings 32 are also inclined with their center lines 41 with respect to the flow direction 5, but the protective screen 28 is oriented perpendicularly or almost perpendicularly with respect to the flow direction 5, but the same effects with regard to the air flow and the Derivation of the liquid droplets 43 and dirt particles result, as in the exemplary embodiment according to FIG. 5.
  • Screen openings 32 may be different with their center lines 41 and run in different directions.
  • the liquid passing through the protective screen 28 and deposited on the inner channel wall 10 is generally distributed. downstream of the outflow opening 31 in addition to the flow movement in the direction of flow 5 also in the circumferential direction on the inner channel wall 10 and thus flows as an extremely thin layer as an extremely thin layer past the measuring body 15.
  • the intake air passes through the sieve openings 32 almost unimpeded approximately according to the continuous flow line denoted by 46 and flows to the measuring element 25, with the risk of accumulation of dirt particles and liquid constituents 42, 43 is significantly reduced.
  • FIGS. 7 and 8 the same reference numerals are used for the same and equivalent parts as in the previous figures, the same effects with respect to the air flow 46 and the discharge of the liquid droplets 43 and dirt particles also being obtained as in the exemplary embodiments according to FIGS. 5 and 6.
  • the protective screen 28 is perpendicular to the flow direction 5 or aligned almost vertically, but by bending or interleaving the edge elements 33, the sieve openings 32 are inclined with their center lines 41 with respect to the flow direction 5.
  • FIG. 8 shows a protective sieve 28 according to FIGS. 5, 6 or 7 with honeycomb-shaped and arranged sieve openings 32 which are inclined with respect to the flow direction 5.
  • Downstream of the tubular body 8 can be a
  • Flow rectifier 38 of known design may be arranged, which extends transversely to the flow direction 5 through the flow channel 4 of the line 1 and serves to ensure the most uniform possible air flow to and around the measuring element 25, whereby a more precise measurement result can be achieved.
  • the line 1 and the tubular body 8 and the measuring body 15 are shown rotated by 90 ° in FIG. 2, so that the measuring body 15 and its longitudinal axis 16 extend perpendicular to the plane of the drawing.
  • the protective sieves 28 are arranged in the flow direction 5 from the upstream of the measuring body 15 to the measuring body 15 and inclined in the tubular body 8, but it is only partially upstream of the measuring body 15 so that the downstream end 30 of the Protective screen 28 seen in the flow direction 5 is at least at the same height as the measuring body 15. This ensures that the liquid derived from the protective screen 28 or the dirt particles at the downstream end 30 in a region of the outflow opening 31 to the
  • the protective screen 28 is arranged in the tubular body 8 in such a way that its spanned
  • Sieve surface 29 runs approximately parallel to the longitudinal axis 16 of the measuring body 15.
  • part of the dirt particles and liquid are thus guided past the measuring body 15 substantially laterally, while some of these are guided past the measuring body 15 essentially below the measuring body 15 in the first exemplary embodiment according to FIG.
  • Embodiment according to Figure 2 in which the screen surface 29 extends approximately parallel to the longitudinal axis 16, it is possible to arrange the protective screen 28 completely upstream of the measuring element 25.
  • the screen openings can have 32 different shapes, e.g. be round or square or rectangular or diamond-shaped or honeycomb-shaped or oval or some other geometric shape.
  • FIG. 3 shows a partial view of the first exemplary embodiment according to FIG. 1, the parts that remain the same being identified by the same reference numerals.
  • a suction opening 39 penetrating the wall 9 and leading to the line 1 is provided, which is only a small distance as seen in the flow direction 5 to the downstream end 30 and through which the liquid discharged via the outflow opening 31 together with dirt particles is sucked off to the flow channel 4.
  • the third exemplary embodiment according to FIG. 4 essentially also corresponds to the first exemplary embodiment according to FIG. 1, but differs from the fact that the downstream end 30 of the protective screen 28 does not end in front of the inner duct wall 10, but extends to the inner duct wall 10 and that upstream it is downstream
  • a suction opening 39 leading to the line 1 is provided, through which dirt particles and liquid derived from the protective screen 28 are sucked off to the flow channel 4 of the line 1 without reaching downstream of the protective screen 28.

Abstract

Bei Vorrichtungen zur Messung beispielsweise der Masse der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine über eine Leitung ist es bereits bekannt, innerhalb dieser Leitung einen Rohrkörper und innerhalb des Rohrkörpers ein temperaturabhängiges Meßelement vorzusehen. Dabei ist jedoch noch nicht ausreichend gewährleistet, daß von der Ansaugluft mitgeführte Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen von dem Meßelement ferngehalten werden. Bei der neuen Vorrichtung ist innerhalb des Rohrkörpers (8) stromaufwärts des Meßelementes (25) ein Schutzsieb (28) angeordnet, das in Strömungsrichtung (5) geneigt verläuft und an dem sich Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen ablagern und zu einem stromabwärtigen Ende (30) des Schutzsiebes geleitet werden, um über eine Abströmöffnung (31) an die Innenkanalwand (10) des Rohrkörpers (8) zu gelangen und an dem Meßelement (25) vorbeigeleitet zu werden.

Description

Vorrichtung zur Messung wenigstens eines Parameters eines strömenden Mediums
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung wenigstens eines Parameters eines strömenden Mediums nach der Gattung des Patentananspruchs 1. Es ist schon eine Vorrichtung bekannt (DE 197 35 664 AI) , bei der das Meßelement innerhalb eines von dem Medium durchströmten Rohrkörpers angeordnet ist, wobei sich das stromaufwärtige Ende des Rohrkörpers bis in die Filterkammer erstreckt und dort an der Mantelfläche Einlaßöffnungen aufweist, um eine Beaufschlagung des Meßelementes durch Schmutzpartikel oder Wassertröpfchen zu vermindern. Besonders bei stark verschmutzter Luft und einem hohen Wasseranteil in der
Ansaugluft der Brennkraftmaschine besteht die Gefahr, daß sich der Luftfilter mit Wasser vollsaugt, das dann durch die Filtermatte hindurchtritt und dabei Schmutzpartikel mitnimmt. Auf der stromabwärtigen Seite des Luftfilters, der eigentlichen Reinseite, besteht nun die Gefahr, daß die
Ansaugluft wieder von der Filteroberfläche Schmutzpartikel und Wassertröpfchen mitreißt, die dann in unerwünschter Weise an dem Meßelement angelagert werden und zu Fehlmessungen oder einem Ausfall des Meßelementes führen. Der Rohrkörper nach dem Stand der Technik vermindert durch die Anordnung der Einlaßöffnungen an der Mantelfläche die Gefahr von Ablagerungen am Meßelement, jedoch wird durch diese Ausbildung ein unerwünschter Druckabfall bewirkt, der zu einer Verminderung der Meßempfindlichkeit führt.
Aus der DE 44 07 209 C2 ist ein in den Reinkanal der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine einsetzbarer Meßkörper zur Messung der Masse der Ansaugluft bekannt, der einen Strömungskanal aufweist, der sich im wesentlichen in einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Meßkanal und einen sich daran anschließenden, S-förmigen Umlenkkanal gliedert. Das Meßelement ist in dem sich verjüngenden Meßkanal angeordnet. Das Meßelement kann, wie beispielsweise durch die DE 43 38 891 AI bekannt ist, als mikromechanisches Sensorteil mit einer dielektrischen Membran ausgebildet sein.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß auf einfache Art und Weise eine Beaufschlagung des Meßelementes mit Schmutzpartikeln und Flüssigkeit verhindert wird, ohne daß es zu nachteiligen Druckverlusten kommt. Während die von dem Medium, beispielsweise der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine mitgeführten Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen vom Schutzsieb aufgehalten und in einen Bereich der Luftströmung bzw. der Innenkanalwand umgeleitet werden, der nicht auf das Meßelement trifft, gelangt die strömende Ansaugluft nahezu ungehindert durch das Schutzsieb hindurch zum Meßelement.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich. Eine Möglichkeit, um Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen in einer gewünschten Richtung umzuleiten ergibt sich in vorteilhafter Weise dann, wenn das Schutzsieb in Strömungsrichtung geneigt verläuft.
Vorteilhaft ist es, zwischen einem stromabwärtigen Ende des Schutzsiebes und einer Innenkanalwand des Durchströmkanales eine offene Abströmöffnung vorzusehen, wodurch die vom Schutzsieb abgefangene Flüssigkeit mit evtl. eingelagerten Schmutzpartikeln in einen Wandbereich des Rohrkörpers gelangt und dort von der strömenden Luft unter Beibehaltung der Wandhaftung nach stromabwärts mitgenommen wird.
Vorteilhaft ist es ebenfalls, daß das Meßelement in einem Meßkörper angeordnet ist, der in den Durchströmkanal ragt und das Schutzsieb ganz oder nur teilweise stromaufwärts des Meßkörpers liegt, so daß Flüssigkeitströpfchen und Schmutzpartikel sicher durch das Schutzsieb abgefangen und in den Randbereich des Rohrkörpers um- bzw. abgeleitet werden. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn das Meßelement in einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden Meßkörper angeordnet ist, der durch eine Einstecköffnung in einem ersten Wandabschnitt des Rohrkörpers in den Durchströmkanal in Richtung zu einem zweiten Wandabschnitt des Rohrkörpers ragt und das Schutzsieb eine Siebfläche aufspannt, die mit der Längsachse einen Winkel von < 90° einschließt und in Richtung zum zweiten Wandabschnitt hin geneigt ist, so daß die vom Schutzsieb abgeleiteteten Flüssigkeitströpfchen und Schmutzpartikel unterhalb bzw. neben dem Meßkörper vorbeigeleitet werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Meßelement in einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden Meßkörper angeordnet, der durch eine Einstecköffnung in einem ersten Wandabschnitt des Rohrkörpers in den Durchströmkanal in Richtung zu einem zweiten Wandabschnitt des Rohrkörpers ragt, wobei das Schutzsieb eine Siebfläche aufspannt, die etwa parallel zur Längsachse verläuft, so daß von dem Schutzsieb abgeleitete Flüssigkeitströpfchen und Schmutzpartikel seitlich an dem Meßkörper vorbeigeleitet werden.
Um eine möglichst homogene Strömung am Meßelement zu gewährleisten, ist es vorteilhaft , stromaufwärts und/oder stromabwärts des Rohrkörpers einen Strömungsgleichrichter in der Leitung anzuordnen.
Zur Vergleichmäßigung der Strömung sind in vorteilhafter Weise zwischen einer Innenwand der Leitung und dem Rohrkörper wenigstens zwei in Strömungsrichtung ausgerichtete und quer zur Strömungsrichtung flach ausgebildete Streben vorgesehen.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, stromaufwärts nahe eines stromabwärtigen Endes des Schutzsiebes oder stromabwärts der Abströmöffnung in der Wandung des Rohrkörpers eine zur Leitung führende Absaugöffnung vorzusehen, durch die die von dem Schutzsieb abgeleiteten Flüssigkeitströpfchen und Schmutzpartikel sofort aus dem Rohrkörper herausgeleitet werden können.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, Figur 3 eine Teilansicht einer Vorrichtung gemäß Figur 1 oder Figur 2 mit einer Absaugöffnung, Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums in Teilansicht, Figur 5, 6, 7 und 8 je einen Teilausschnitt eines Schutzsiebes in geändertem Maßstab.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung zur Messung wenigstens eines Parameters eines in eine Leitung strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, in einer teilweisen Schnittdarstellung gezeigt, die sich auf die im Rahmen der Erfindung wesentlichen Elemente beschränkt. Dabei ist mit 1 eine Leitung bezeichnet, die einen direkten Abschnitt des Ansaugrohres der Brennkraftmaschine bilden kann, oder ein selbständiges Bauteil ist, das mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine verbindbar ist. Auf jeden Fall liegt die Leitung 1 stromabwärts eines nicht dargestellten Luftfilters auf dessen sogenannter Reinraumseite. Der Luftfilter dient zum Filtern der Ansaugluft der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und soll möglichst vollständig das Eindringen von Schmutzpartikeln oder Flüssigkeit in das Ansaugrohr verhindern.
Die Leitung 1 besitzt eine Leitungswandung 2, die eine Innenwand 3 hat, mit der sie den Strömungskanal 4 umschließt, durch den in durch Pfeile gekennzeichneter
Strömungsrichtung 5 die Ansaugluft der Brennkraftmaschine strömt. In der Leitung 1 ist ein Rohrkörper 8 angeordnet, der in Strömungsrichtung 5 ausgerichtet ist und beispielsweise konzentrisch zur Leitungsmittellinie 7 der Leitung 1 verläuft. Der Rohrkörper 8 weist eine Wandung 9 auf, die mit einer Innenkanalwand 10 einen Durchströmkanal 11 in dem Rohrkörper 8 begrenzt, über den ein Teil der in Strömungsrichtung 5 angesaugten Luft strömt. Gehalten wird der Rohrkörper 8 beispielsweise durch wenigstens zwei Streben 12, die sich zwischen der Innenwand 3 der Leitung 1 und der Wandung 9 des Rohrkörpers 8 quer zur Strömungsrichtung 5 erstrecken und dabei eine flache, plattenformige Form haben. Die Streben 12 bewirken außer der Halterung des Rohrkörpers 8 in der Luftströmung zwischen der Leitung 1 und dem Rohrkδrper 8 eine Erhöhung des
Druckabfalls, so daß sich die durch den Durchströmkanal 11 strömende Luftmenge erhöht, und zum anderen bewirken die Streben 12 in gewollter Weise eine Gleichrichtung der Ansaugluftströmung .
Die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmasse ist durch eine nicht dargestellte, stromabwärts des Rohrkörpers 8 in dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnete Drosselklappe willkürlich veränderbar. Ein zu messender Parameter des strömenden Mediums kann die pro Zeiteinheit strömende Masse (Massenstrom) des strömenden Mediums sein, beispielsweise die Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine. Zur Ermittlung der Ansaugluftmasse der Brennkraftmaschine ist ein Meßkörper 15 vorgesehen, der im wesentlichen länglich und quaderförmig ausgebildet ist und sich entlang einer Längsachse 16 erstreckt. Die Längsachse 16 verläuft im wesentlichen senkrecht zur Leitungsmittellinie 7 und damit auch zur Strömungsrichtung 5. Der Meßkörper 15 ist teilweise durch eine Halteöffnung 17 in der Leitungswandung 2 und eine Einstecköffnung 18 in der Wandung 9 des Rohrkörpers 8 eingesteckt und ragt mit einem Meßende 19 in den Durchströmkanal 11. Ein die elektrischen Anschlüsse, beispielsweise in Form von Steckerzungen, aufnehmendes Steckerende 22 des Meßkörpers 15 verbleibt dabei außerhalb der Leitung 1. Die Einstecköffnung 18 des Rohrkörpers 8 ist in einem ersten Wandabschnitt 23 ausgebildet dem gegenüber in Richtung der Längsachse 16 ein zweiter Wandabschnitt 24 des Rohrkörpers liegt. Im Meßende 19 des Meßkörpers 15 ist in bekannter Weise ein Meßelement 25 vorgesehen, das mit der den Durchströmkanal 11 durchströmenden Luft in Kontakt steht und mittels dem die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmasse bestimmt wird. Das Meßelement 25 kann in bekannter Weise z.B. in Form von thermisch gekoppelten, temperaturabhängigen Widerständen ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, wie beispielsweise in der DE 43 38 891 AI gezeigt wird, das Meßelement 25 als mikromechanisches Bauteil auszubilden, welches eine dielektrische Membran aufweist, auf welcher die Widerstandselemente ausgebildet sind.
Andere zu messende Parameter des strömenden Mediums sind beispielsweise deren Temperatur, Druck u. ä. Die Meßelemente 25 können hierfür z. B. so ausgebildet sein wie die in der DE 42 37 224 AI, DE 43 17 312 AI, DE 197 11 939 AI oder DE 197 31 420 AI.
Um zu verhindern, daß das Meßelement 25 in unerwünschter Weise mit Schmutzpartikeln oder Flüssigkeit beaufschlagt wird, ist zumindest teilweise stromaufwärts des Meßelementes 25 innerhalb des Durchströmkanals 11 des Rohrkörpers 8 ein Schutzsieb 28 angeordnet. Das Schutzsieb 28 hat beispielsweise eine kreisförmige oder elliptisch-ovale Form und spannt der Ansaugluft entgegengerichtet eine Siebfläche 29 auf. Dabei erstreckt sich das Schutzsieb 28 bei dem ersten Ausführungsbeispiel von dem ersten Wandabschnitt 23 des Rohrkörpers 8 zum zweiten Wandabschnitt 24 hin und ist beispielsweise gegenüber der Längsachse 16 und der Strömungsrichtung 5 bzw. der Leitungsmittellinie 7 derart geneigt, daß die Siebfläche 29 in Strömungsrichtung 5 geneigt verläuft und mit der Längsachse 16 einen Winkel einschließt, der kleiner als 90° ist. Beim ersten Ausführungsbeispiel ist das Schutzsieb 28 so angeordnet, daß es vollständig stromaufwärts des Meßelementes 25 liegt. Das Schutzsieb 28 kann jedoch auch, wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 dargestellt ist, so angeordnet sein, daß es nur teilweise stromaufwärts des Meßkörpers 15 liegt. Durch die Neigung des Schutzsiebes 28 weist das Schutzsieb 28 ein stromabwärtiges Ende 30 auf, das beim ersten Ausführungsbeispiel zum zweiten Wandabschnitt 24 des Rohrkörpers 8 hin gerichtet ist. Zwischen dem stromabwärtigen Ende 30 und der Innenkanalwand 10 des Rohrkörpers 8 ist eine offene Abströmöffnung 31 vorgesehen, die entweder dadurch gebildet wird, daß das stromabwärtige Ende 30 mit einem Abstand gegenüber der Innenkanalwand 10 endet oder dadurch, daß das stromabwärtige Ende 30 zwar bis zur Innenkanalwand 10 ragt, jedoch aus dem Schutzsieb 28 oder der Innenkanalwand 10 die Abströmöffnung 31 ausgespart ist. Zur Bildung des Schutzsiebes 28 ist sowohl ein engmaschiges Drahtgeflecht möglich, als auch eine dünne Platte, die in Siebform angeordnete Sieböffnungen 32 aufweist. Als Material kann sowohl für das Drahtgeflecht, als auch für das plattenformige Schutzsieb 28 Kunststoff, Metall, Keramik oder Glas verwendet werden. Das plattenformige Schutzsieb 28 aus Kunststoff kann beispielsweise durch Spritzgießen hergestellt werden oder durch Einbringen der Sieböffnungnen 32 mittels eines materialabtragenden Verfahrens . Das plattenformige Schutzsieb 28 aus Metall kann beispielsweise aus Blech durch Stanzen, Erodieren, Bohren usw. hergestellt werden, wobei auch vorgesehen sein kann, die die Sieböffnungen 32 umgebenden Randelemente 33 gegenüber der Siebfläche 29 etwas durch Biegen zu neigen (Figuren 7,8) . Enthält die in den Durchströmkanal 11 des Rohrkörpers 8 eintretende Ansaugluft Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen, so lagern sich diese zum einen Teil an der Siebfläche 29 an und bewegen sich hauptsächlich zum stromabwärtigen Ende 30 des Schutzsiebes 28, wobei dies sowohl auf einer der Strömungsrichtung 5 entgegengerichteten Vorderfläche 35 der Siebfläche 29, als auch auf einer in Strömungsrichtung 5 liegenden Rückfläche 36 erfolgt. Vom stromabwärtigen Ende 30 wird diese Flüssigkeitsanlagerung 42 (Figuren 5, 6 und 7) von der Ansaugluft beispielsweise in die Abströmöffnung 31 mitgenommen und haftet sich vorwiegend an der Innenkanalwand 10 an, an der entlang die Ansaugluft die auch mit feinsten Schmutzpartikeln versehene Flüssigkeit in Form von feinsten Flüssigkeitströpfchen oder eines dünnen Flüssigkeitsfilmes weiter in Strömungsrichtung 5 am Meßelement 25 vorbei zum Rohrende 37 stromabwärts des Meßkörpers 15 befördert, von dem die angelagerte Flüssigkeit sich ablöst und von der umgebenden strömenden Ansaugluft zur Brennkraftmaschine befördert wird. In den Figuren 5, 6, 7 und 8 sind Teilausschnitte der Schutzsiebe 28 nach den Figuren 1 bis 4 in geändertem Maßstab dargestellt. Dabei sind bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 das Schutzsieb 28 und die Sieböffnungen 32 mit ihren Mittellinien 41 gegenüber der Strömungsrichtung 5 und damit auch gegenüber der Leitungsmittellinie 7 geneigt . Treffen nun in der Strömung mitgeführte Flüssigkeitströpfchen 43, in der Figur 5 als kleiner Kreis dargestellt, und Schmutzpartikel auf die Randelemente 33 rund um die Sieböffnungen 32 auf, so bilden diese die gestrichelt dargestellten Flüssigkeitsanlagerungen 42 an der Vorderfläche 35 und wandern teilweise durch die Sieböffnungen 32 zur Rückfläche 36, wo sie weitergleiten und zur Innenkanalwand 10 gelangen oder in Richtung der Mittellinie 41 der Sieböffnungen 32 vom Schutzsieb 28 abheben in Richtung zur Innenkanalwand 10 (siehe Figur 7, gestrichelte Fluglinie 45 des oberen Flüssigkeitströpfchens 43). Flüssigkeitströpfchen 43 und Schmutzpartikel, die direkt in die Sieböffnungen 32 von der Luftströmung hineingetragen werden, prallen auf eine Sieböffnungswand 44 und werden nach stromabwärts des Schutzsiebes 28 entlang einer beispielsweise gezeichneten, gestrichelten Fluglinie 45 abgelenkt, wobei die Fluglinie 45 stromabwärts des Schutzsiebes 28 zur Innenkanalwand 10 hin gerichtet ist, also an dem Meßkörper 15 vorbei .
Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwar auch die Sieböffnungen 32 mit ihren Mittellinien 41 gegenüber der Strömungsrichtung 5 geneigt, jedoch ist das Schutzsieb 28 gegenüber der Strömungsrichtung 5 senkrecht oder nahezu senkrecht stehend ausgerichet, wobei sich jedoch die gleichen Wirkungen bezüglich der Luftströmung und der Ableitung der Flüssigkeitströpfchen 43 und Schmutzpartikel ergeben, wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5. Wie in Figur 6 weiterhin gezeigt, kann die Neigung der
Sieböffnungen 32 mit ihren Mittellinien 41 verschieden sein und in unterschiedliche Richtungen verlaufen. Die durch das Schutzsieb 28 hindurchtretende und an der Innenkanalwand 10 angelagerte Flüssigkeit verteilt sich i.d.R. stromabwärts der Abströmöffnung 31 zusätzlich zu der Fließbewegung in Strömungsrichtung 5 auch in Umfangsrichtung an der Innenkanalwand 10 und fließt so infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit als äußerst dünne Schicht ringförmig an dem Meßkörper 15 vorbei. Im Gegensatz zu den in der geschilderten Weise durch das Schutzsieb 28 abgefangenen Schmutzpartikeln und Flüssigkeitsbestandteilen 42, 43 durchtritt die Ansaugluft etwa gemäß der mit 46 bezeichneten durchgezogenen Strömungslinie nahezu ungehindert die Sieböffnungen 32 und strömt zum Meßelement 25, wobei die Gefahr einer Anlagerung von Schmutzpartikeln und Flüssigkeitsbestandteilen 42, 43 deutlich vermindert ist .
In den Figuren 7 und 8 werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche und gleich wirkende Teile verwendet, wie in den vorhergehenden Figuren, wobei sich auch die gleichen Wirkungen bezüglich der Luftströmung 46 und der Ableitung der Flüssigkeitströpfchen 43 und Schmutzpartikel ergeben, wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 5 und 6. Bei dem in Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schutzsieb 28 gegenüber der Strömungsrichtung 5 senkrecht oder nahezu senkrecht stehend ausgerichtet, aber durch Verbiegen oder Verschränken der Randelemente 33 sind die Sieböffnungen 32 mit ihren Mittellinien 41 gegenüber der Strömungsrichtung 5 geneigt. Figur 8 zeigt ein Schutzsieb 28 gemäß den Figuren 5 , 6 oder 7 mit bienenwabenförmig ausgebildeten und angeordneten Sieböffnungen 32, die geneigt gegenüber der Strömungsrichtung 5 verlaufen.
Stromabwärts des Rohrkörpers 8 kann ein
Strömungsgleichrichter 38 bekannter Bauart angeordnet sein, der sich quer zur Strömungsrichtung 5 durch den Strömungskanal 4 der Leitung 1 erstreckt und dazu dient, eine möglichst gleichmäßige Luftströmung an und um das Meßelement 25 zu gewährleisten, wodurch ein präziseres Meßergebnis erzielbar ist .
Bei dem in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Gegenüber der Figur 1 ist in der Figur 2 die Leitung 1 und der Rohrkörper 8 sowie der Meßkörper 15 um 90° gedreht gezeichnet, so daß der Meßkörper 15 und seine Längsachse 16 sich senkrecht zur Zeichenebene erstrecken. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist auch beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 das Schutzsiebe 28 in Strömungsrichtung 5 von stromaufwärts des Meßkörpers 15 zum Meßkörper 15 hin geneigt verlaufend im Rohrkörper 8 angeordnet, es liegt jedoch nur teilweise stromaufwärts des Meßkörpers 15, so daß das stromabwärtige Ende 30 des Schutzsiebes 28 in Strömungsrichtung 5 gesehen wenigstens auf der gleichen Höhe wie der Meßkörper 15 liegt. Hierdurch wird erreicht, daß die vom Schutzsieb 28 abgeleitete Flüssigkeit bzw. die Schmutzpartikel an dem stromabwärtigen Ende 30 in einem Bereich der Abströmöffnung 31 an die
Innenkanalwand 10 des Rohrkörpers 8 angelagert werden, in dem sichergestellt ist, daß die vorbeiströmende Luft nicht mehr in die Nähe des Meßelementes 25 gelangt. Das Schutzsieb 28 ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 derart im Rohrkörper 8 angeordnet, daß seine aufgespannte
Siebfläche 29 etwa parallel zur Längsachse 16 des Meßkörpers 15 verläuft. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 werden somit ein Teil der Schmutzpartikel und Flüssigkeit im wesentlichen seitlich am Meßkörper 15 vorbeigeleitet, während ein Teil dieser beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 im wesentlichen unterhalb des Meßkörpers 15 vorbeigeleitet werden. Auch bei dem zweiten
Ausführungsbeispiel nach Figur 2, bei dem die Siebfläche 29 in etwa parallel zur Längsachse 16 verläuft, ist es möglich, das Schutzsieb 28 vollständig stromaufwärts des Meßelementes 25 anzuordnen. Bei beiden Ausführungsbeispielen können die Sieböffnungen 32 verschiedene Formen haben, z.B. rund sein oder quadratisch oder rechteckig oder rautenförmig oder bienenwabenförmig oder oval oder eine andere geometrische Form haben.
In Figur 3 ist in Teilansicht das erste Ausführungsbeispiel nach Figur 1 dargestellt, wobei die gleichbleibenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Zusätzlich zu der Ausgestaltung der Vorrichtung nach Figur 1 ist bei der Vorrichtung nach Figur 3 stromabwärts der Abströmöffnung 31 in der Wandung 9 des Rohrkörpers 8 eine die Wandung 9 durchdringende und zur Leitung 1 führende Absaugöffnung 39 vorgesehen, die in Strömungsrichtung 5 gesehen nur einen geringen Abstand zum stromabwärtigen Ende 30 hat und über die die über die Abströmöffnung 31 abgeleitete Flüssigkeit samt Schmutzpartikeln zum Strömungskanal 4 hin abgesaugt wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel nach Figur 4 entspricht im wesentlichen ebenfalls dem ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1, weicht jedoch dadurch davon ab, daß das stromabwärtige Ende 30 des Schutzsiebes 28 nicht vor der Innenkanalwand 10 endet, sondern bis zur Innenkanalwand 10 reicht und daß stromaufwärts nahe dieses stromabwärtigen
Endes 30 in der Innenkanalwand 10 des Rohrkörpers 8 eine zur Leitung 1 führende Absaugöffnung 39 vorgesehen ist, über die von dem Schutzsieb 28 abgeleitete Schmutzpartikel und Flüssigkeit zum Strömungskanal 4 der Leitung 1 abgesaugt werden, ohne nach stromabwärts des Schutzsiebes 28 zu gelangen.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Messung wenigstens eines Parameters eines in einer Leitung strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, mit einem in der Leitung angeordneten und von dem Medium in Strömungsrichtung durchströmten Rohrkörper und mit einem in einem Durchströmkanal des Rohrkörpers angeordneten und vom Medium umströmten Meßelement, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest teilweise stromaufwärts des Meßelementes (25) innerhalb des Durchströmkanals (11) des Rohrkörpers (8) ein Schutzsieb (28) angeordnet ist, das Sieböffnungen (32) mit Mittellinien (41) hat, die bei im Rohrkörper (8) angeordnetem Schutzsieb (28) gegenüber der Strömungsrichtung (5) geneigt verlaufen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzsieb (28) in Strömungsrichtung (5) geneigt verläuft.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem stromabwärtigen Ende (30) des Schutzsiebes (28) und einer Innenkanalwand (10) des Durchströmkanals (11) eine offene Abströmöffnung (31) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (25) in einem Meßkörper (15) angeordnet ist, der in den Durchströmkanal (11) ragt und das Schutzsieb (28) stromaufwärts des Meßkörpers (15) liegt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (25) in einem Meßkörper (15) angeordnet ist, der in den Durchströmkanal (11) ragt und das Schutzsieb (28) nur teilweise stromaufwärts des Meßkörpers (15) liegt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (25) in einem sich entlang einer Längsachse
(16) erstreckenden Meßkörper (15) angeordnet ist, der durch eine Einstecköffnung (18) in einem ersten Wandabschnitt (23) des Rohrkörpers (8) in den Durchströmkanal (11) in Richtung zu einem zweiten Wandabschnitt (24) des Rohrkörpers (8) ragt und das Schutzsieb (28) eine Siebfläche (29) aufspannt, die mit der Längsachse (16) einen Winkel von < 90° einschließt und in Richtung zum zweiten Wandabschnitt (24) hin geneigt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (25) in einem sich entlang einer Längsachse (16) erstreckenden Meßkörper (15) angeordnet ist, der durch eine Einstecköffnung (18) in einem ersten Wandabschnitt (23) des Rohrkörpers (8) in den Durchströmkanal (11) in Richtung zu einem zweiten Wandabschnitt (24) des Rohrkörpers (8) ragt und das Schutzsieb (28) eine Siebfläche (29) aufspannt, die etwa parallel zur Längsachse (16) verläuft.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts des Rohrkörpers (8) ein Strömungsgleichrichter (38) in der Leitung (1) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Innenwand (3) der Leitung (1) und dem Rohrkörper (8) wenigstens zwei in Strömungsrichtung (5) ausgerichtete und quer zur Strömungsrichtung (5) flach ausgebildete Streben (12) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts nahe eines stromabwärtigen Endes (30) des Schutzsiebs (28) in der Wandung (9) des Rohrkörpers (8) eine zur Leitung (1) führende Absaugöffnung (39) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Abströmöffnung (31) in der Wandung (9) des Rohrkörpers (8) eine zur Leitung (1) führende Absaugöffnung (39) vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement als temperaturabhängiges Meßelement (25) ausgebildet ist .
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