CN1321240A - 测量流动介质的至少一个参量的装置 - Google Patents
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Abstract
在用于测量如内燃机中通过一条管道吸入空气的质量的装置中,已经知道,在该管道中设置一个管体、并且在该管体中设置一个与温度有关的测量元件。然而,这样还不能够保证使测量元件远离这些被吸入空气带入的脏物颗粒和液滴。在新的装置中,在管体(8)中、于测量元件(25)的上游安置了一个防护筛(28),它沿着流动方向(5)倾斜分布,脏物颗粒和液滴沉积在该防护筛上,并且被引导至防护筛的下游的一个端部(30),以便通过一个出流口(31)到达管体(8)的内通道壁(10)上,并且从测量元件(25)旁导过。
Description
现有技术
本发明涉及一种对流动介质的至少一个参量进行测量的装置，其类型如权利要求1所述。已经知道一种装置(DE 197 35 664 A1)，其中的测量元件被安置于被介质穿流而过的一个管体内部。这里，位于上游一侧的管体端部一直伸展到过滤室内，并且在那里在外壳面上具有入口，来避免测量元件受到赃物颗粒或者水滴的冲击。尤其是在空气受到强烈污染、以及在内燃机吸入空气中含水量高的情况下，存在的危险是，空气过滤器吸足水份，所述水份随后通过过滤垫，并携带上赃物颗粒。在空气过滤器的下游一侧，即自身的洁净侧，就可能出现这样的危险，即，吸入空气又将赃物颗粒和水滴从过滤器表面上带出，它们随后以所不希望的方式沉积于测量元件上，并导致测量元件发生测量错误或者故障。现有技术的管体通过将入口设置于外壳面上，减低了在测量元件上沉积的危险，不过，通过这样的构造造成了不希望出现的压力降低，使得测量灵敏度下降。
DE 44 07 209 C2中，给出了可安装于一台内燃机进气管的清洁通道内的测量体，来测量吸入空气的质量。它具有一条流动通道，该通道又被基本上分为沿着流动方向逐渐收缩的一条测量通道和一条与之相连接的S-形转向通道。测量元件被安置于逐渐收缩的测量通道中。测量元件、如DE 43 38 891 A1所公开的那种、可以作为带有一个介电膜片的微机械结构的传感器构件构成。
本发明的优点
具有本发明权利要求1所述特征的装置，比较而言的优点是，以简单的方式避免测量元件受到赃物颗粒和液体的冲击，又不形成有缺点的压力损失。当被一台内燃机中的介质、如吸入空气带入的赃物颗粒和液滴被防护筛拦截住并被转向导入空气流或者说内通道壁所在区域内，(该区域不会遇到测量元件)时，流动的吸入空气几乎没有障碍地穿过防护筛而直达测量元件。
通过从属权利要求所给出的措施，能够对于权利要求1所给出的装置进行有利的进一步构造和改进。
将赃物颗粒和液滴导向一个预定方向的可能性以有利的方式获得，方法是使防护筛在流动方向上倾斜地伸展。
在防护筛的下游端部和穿流通道的一个内通道壁之间设置一个敞开的出流口为佳，这样，由防护筛所阻拦的液体与可能沉积的赃物颗粒到达管体的一个壁区域，并在那里被流动的空气在保持附着在壁上的情况下携带着向下游方向移动。
同样具有优点的是，将测量元件安置于一个测量体内，该测量体伸入到穿流通道中去，并且防护筛完全或者部分地位于该测量体的上游，因而确保液滴和赃物颗粒被防护筛捕获并导送到管体的边缘区域。另外有利的是，将测量元件安置于沿着纵向轴线伸展的一个测量体内，该测量体穿过管体的第一壁段上的一个***口向管体的第二壁段方向伸到穿流通道之中，并且防护筛撑开一个筛面，该筛面与纵向轴线形成小于90°的夹角，并在朝向第二壁段的方向上倾斜，因而使得从防护筛上导引下来的液滴和赃物颗粒经过测量体的下方或者旁边导出。
在另一种具有优点的构造中，测量元件被安置于沿着一条纵向轴线伸展的测量体内。该测量体穿过管体的第一壁段上的一个***口向管体的第二壁段方向伸入到穿流通道之中，其中，防护筛撑开一个筛面，该筛面大致平行于纵向轴线分布，因而由防护筛导引下来的液滴和赃物颗粒从测量体旁侧导过。
为了保证测量元件上的流体尽量均匀，有利的是，在管体的上游和/或者下游，在管道内安置一个流体整流器。
为了使流体均匀，以有利的方式在管道的内壁与管体之间设置至少两个在流动方向定向并且垂直于流动方向扁平构造的支撑件。
同样具有优点的是，在防护筛的下游端部的上游附近，或者在出流口的下游，在管体的壁上设有一个通入管道的抽吸口，通过它，由防护筛导出的液滴和赃物颗粒能够立即从管体中排放出去。
附图
本发明的实施例在附图中简单地示出，并且在后面的说明中予以进一步解释。图示中，图1示出了用于测量一种流动介质质量的装置的第一个实施例，图2是用于测量一种流动介质质量的装置的第二个实施例，图3是如图1或者图2所示装置的部分视图，带有一个抽吸口，图4以部分视图给出了用于测量一种流动介质质量的装置的第三个实施例，图5、6、7和8以不同的比例分别示出了一个防护筛的部分。
实施例说明
在图1中示出了根据本发明构造的测量装置的第一个实施例，用于测定在一条管道中流动的一种介质的至少一个参量、特别是一台内燃机的吸入空气质量，它是一个部分剖视图，局限于本发明范围中主要的元件。其中，以1标示一条管道，它能够直接构成内燃机进气管的一段，或者是一个独立的构件，它可与内燃机的进气管相连接。无论如何，管道1位于图中未示出的一个过滤器的下游、在其所谓的洁净室一侧。空气过滤器的作用是对汽车内燃机所吸入的空气进行过滤，并尽量完全地避免赃物颗粒或者液体进入进气管内。
管道1具有一个管道壁2，它具有一个内壁3，通过它围成流体通道4。内燃机的吸入空气经过该通道沿箭头所标示的流动方向5流动。在管道1中安置着一个管体8，它沿流动方向5定向，并且例如与管道1的管道中心线7同心。管体8具有一个壁9，它以一个内通道壁10在管体8中构成了一个穿流通道11的边界，沿流动方向5被吸入的空气的一部分流过管体。管体8的固定保持可以通过至少两个支撑件12来实现，它们伸展于管道1的内壁3和管体8的壁9之间、与流动方向5垂直，并且在此具有一个平板形状。支撑件12除了起到管体8的支撑作用外，还在管道1和管体8之间的空气流中增大了压力降，因而提高了流动通过穿流通道11的空气量。另一方面，支撑件12还具有按照所希望的方式对吸入空气流进行整流的作用。
被内燃机吸入的空气质量，可以通过图中未示出的一个在管体8的下游处被安置于内燃机进气管内的节气门随意地进行调节。被测量的流动介质的参量可以是流动介质的单位时间内流过的质量(质量流量)，例如一台内燃机的吸入空气质量。为了测量内燃机的吸入空气质量，设置了一个测量体15，它基本上呈长形、长方体状构成，并且沿着一个纵向轴线16延伸。纵向轴线16基本上与管道中心线7垂直，因而也垂直于流动方向5。测量体15部分地穿过在管道壁2上的一个固定孔17并且***穿过管体8壁9的一个***口18，并且以一个测量端部19伸进到穿流通道11中。测量体15的承接诸如插簧片式的电接头的插头端部22在此留在管道1的外面。管体8的***口18构造于一个第一壁段23上，在纵向轴16的方向上在其对面的是该管体的一个第二壁段24。在测量体15的测量端部19中，以已知的方式设置了一个测量元件25。它与穿流过穿流通道11的空气相接触，并借助于它确定被内燃机吸入的空气质量。测量元件25可以以已知的方式、例如以热耦合、与温度有关的电阻形式来构成。特别是可以，如DE 43 38891 A1中所给的那样，将测量元件25构造成一个微机械结构的元件，它具有一个介电膜片，其上构造了一个电阻元件。
流动介质的其他待测参量可以是它的温度、压力等等。为此，可以将测量元件25分别构造成如DE 42 37 224 A1、DE 43 17 312 A1、DE 197 11 939 A1或者DE 197 31 420 A1所述。
为了避免测量元件25以不希望的方式受到赃物颗粒或者液体的冲击，在管体8的穿流通道11内部测量元件25的上游，至少部分地安装一个防护筛28。该防护筛28可以呈圆形或者椭圆形，在迎着吸入空气的方向上撑开着一个筛面29。在第一个实施例中，防护筛28从管体8的第一壁段23一直延伸到第二壁段24处，并且相对于纵向轴线16和流动方向5或者说管道中心线7的倾斜方式为，筛面29沿流动方向5倾斜分布，并与纵向轴线16构成一个小于90°的夹角。在第一实施例中，防护筛28的安置，应当使得它完全位于测量元件25的上游。不过，防护筛28也可以如图2所示的第二实施例中那样安置，即，它仅仅是部分地位于测量体15的上游。通过防护筛28的倾斜，防护筛具有一个下游位置上的端部30，它在第一个实施例中指向管体8的第二壁段24。在管体8的下游端部30和内通道壁10之间，设计有一个敞开的出流口31，它的构成方式为，或者是下游端部30终止于与内通道壁10有一定距离之处，或者是该下游端部30虽然延伸到了内通道壁10处，不过从防护筛28或者内通道壁10中，留出出流口31。构成防护筛28的既可以是细网眼的丝网，也可以是一个薄板，其上具有呈筛状分布的筛孔32。用于制作丝网和板状防护筛28的材料，可以是塑料、金属、陶瓷或者玻璃。用塑料制作的片状防护筛28，可以通过如压铸方法制造，或者通过用一个材料剥离的方法制造出筛孔32来完成。而用金属制成的板状防护筛28，可以由金属板通过冲压、腐蚀、钻孔等方法制造，其中还可以通过弯折使得包围筛孔的边缘材料33相对于筛面29倾斜一点(图7和8)。如果进入到管体8的穿流通道11中的吸入空气含有赃物颗粒和液滴，它们就将部分地沉积于筛面29上，并主要地朝着防护筛28的下游端部30移动，其中，这既发生在筛面29上面对着流动方向5的前表面35上，也发生在沿流动方向5看的背面36上。该液体积聚物42(图5、6和7)从下游端部30被吸入空气携带到出流口31中，并且主要地粘附于内通道壁10上，沿着它，吸入空气将同时还带有极细赃物颗粒形式为极细液滴或者一层薄的液体膜的液体继续沿着流动方向5从测量元件25旁经过输送到在测量体15下游的管端部37，积聚的液体从其上脱开，并被包围地流动的吸入空气输送到内燃机中。在图5、6、7和8中以不同的比例示出了图1、2、3和4中的防护筛28的部分。其中，图5所示的实施例中，防护筛28和筛孔32以其中心线41相对于流动方向5倾斜，因而也相对于管道中心线7倾斜。现在，如果在流体中携带的液滴43(在图5中以小圆圈表示)和赃物颗粒碰到筛孔32周边的边缘材料33，它们就在前表面35上形成了以虚线表示的液体积聚物42，并且部分地通过筛孔32迁移到背面36上，在那里它们继续移动并到达内通道壁10，或者沿着筛孔32的中心线41方向从防护筛28上脱开向内通道壁10的方向运动(见图7，上部液滴43的虚线飞行线45)。液滴43和直接地从空气流带入到筛孔32中的赃物颗粒撞击到一个筛孔壁44上，向着防护筛28的下游沿着一条如所标示的虚线飞行线45转向，其中，飞行线45在防护筛28的下游指向内通道壁10，即从测量体15旁边经过。
在图6中所示的实施例中，尽管筛孔32也以其中心线41相对于流动方向5倾斜，但是防护筛28相对于流动方向5垂直或者接近于垂直地定位，其中就空气流和液滴43与赃物颗粒的导出而言，其功效是相同的，如图5的实施例那样。图6中进一步显示，筛孔32及其中心线41的倾斜可以不同，并且可以沿着不同方向分布。穿过了防护筛28并积聚于内通道壁10上的液体一般情况下在出流口31下游除了沿着流动方向5的流动外还被分为在内通道壁10上沿圆周方向的流动，并且由于高的气流速度而以极薄的一层呈环状在测量体15旁流过。与以描述的方式通过防护筛28捕获的赃物颗粒和液体成分42、43不同，吸入空气依照用46标示的实线的流动线几乎不受阻碍地穿过筛孔32，并流向测量元件25，其中发生赃物颗粒和液体成分42、43积聚的危险性明显地降低了。
在图7和8中，为结构相同和功能相同的构件使用了与前面图中相同的参考标号。其中，就空气流46和对液滴43与赃物颗粒的引导而言，具有相同的作用，如在图5和6中所给出的实施例那样。在图7中所示的实施例中，防护筛28相对于流动方向5垂直或者接近于垂直地定位，但是通过对边缘材料33的弯折或者做成波动状，使得筛孔32以其中心线41相对于流动方向5倾斜。图8示出了依据如图5、6或者7的一个防护筛28，其筛孔32呈蜂房状构造和设置，相对于流动方向5倾斜。
管体8的下游可以安置一个已知构造形式的流体整流器38，它垂直于流动方向5穿过管道1的流体通道4延伸，其作用是保证测量元件25上及其周围的空气流尽量均匀分布，从而可以得到高精度的测量结果。
在图2中所示的本发明的第二个实施例中，结构相同和功能相同的构件使用相同的参考标号。相对于图1而言，图2中的管道1和管体8以及测量体15旋转90°示出，因而测量体15和其纵向轴线16沿着垂直于绘图平面的方向伸展。如在图1的第一个实施例中那样，在图2的第二个实施例中，防护筛28被安置于管体8内、沿流动方向5从测量体15的上游向测量体15倾斜地分布。不过，防护筛仅仅部分地位于测量体15的上游，因而防护筛28的下游端部30沿着流动方向5看至少处于与测量体15相同的高度上。这样，使得被防护筛28所引导的液体及赃物颗粒在下游端部30出流口31所在区域内积聚到管体8的内通道壁10上。从而可以保证从旁边流过的空气不再到测量元件25附近去。防护筛28在依据图2的第二个实施例中在管体8中安置方式，应当使其撑开的筛面29大致平行于测量体15的纵向轴线16分布。在依据图2的第二个实施例中，赃物颗粒和液体的一部分因而基本上从测量体15的侧面旁边导过，而在依据图1的第一个实施例中该部分基本上从测量体15的下方导过。在依据图2的第二个实施例中，其中筛面29大致平行于纵向轴线16分布，也可以将防护筛28完全地安置于测量元件25的上游。在这两个实施例中，筛孔32可以具有不同的形状，如圆形，或正方形、矩形、菱形、蜂房形、椭圆形，或者一种其它的几何形状。
在图3中以部分图示出了图1所示的第一个实施例，其中相同的构件用相同的标号标示。除了图1中所给装置的构造之外，在图3所示的装置中，在出流口31的下游，在管体8的壁9上设置了一个穿透壁9并通向管道1的一个抽吸口39，沿着流动方向5看上去，它与下游的端部30之间仅有很小的间距，并且通过它，将通过出流口31导出的液体以及赃物颗粒抽吸到流体通道4中。
依据图4的第三个实施例也基本上与图1所示的第一个实施例相同，不过，不同之处在于，防护筛28的下游端部30不是终止于内通道壁10之前，而是一直到达内通道壁10上，并且在接近于该下游端部30的上游附近，在管体8的内通道壁10上，设置了一个通向管道1的抽吸口39。通过它，将被防护筛28导出的赃物颗粒以及液体抽吸到管道1的流体通道4中，而不会到达防护筛28的下游。
Claims (12)
1．测量在一个管道中流动的介质的至少一个参量的装置，特别是测量一台内燃机的吸入空气质量，具有安置于一条管道中并被介质沿着流动方向穿流的一个管体，和被安置于该管体的穿流通道内、被介质环绕流过的一个测量元件，其特征为：在管体(8)的穿流通道(11)内至少部分地在测量元件(25)的上游安置了一个防护筛(28)，它具有带中心线(41)的筛孔(32)，在安置于管体(8)内的防护筛(28)中，它们相对于流动方向(5)倾斜地分布。
2．如权利要求1所述的装置，其特征为：防护筛(28)在流动方向(5)上倾斜地分布。
3．如权利要求1所述的装置，其特征为：在防护筛(28)的一个下游端部(30)和穿流通道(11)的一个内通道壁(10)之间，设有一个敞开的出流口(31)。
4．如权利要求1所述的装置，其特征为：测量元件(25)被安置于一个测量体(15)内，该测量体伸入到穿流通道(11)中，并且防护筛(28)位于该测量体(15)的上游。
5．如权利要求1所述的装置，其特征为：测量元件(25)被安置于一个测量体(15)内，该测量体伸入到穿流通道(11)中，并且防护筛(28)仅仅部分地位于测量体(15)的上游。
6．如权利要求1所述的装置，其特征为：测量元件(25)被安置于沿着一条纵向轴线(16)伸展的一个测量体(15)中，该测量体穿过一个在管体(8)的第一壁段(23)上的***口(18)向管体(8)的第二壁段(24)方向伸入到穿流通道(11)中，并且防护筛(28)撑开一个筛面(29)，它与纵向轴线(16)形成一个小于90°的夹角，并且向着第二壁段(24)的方向倾斜。
7．如权利要求1所述的装置，其特征为：测量元件(25)被安置于沿着一条纵向轴线(16)伸展的一个测量体(15)中，该测量体穿过一个在管体(8)的第一壁段(23)上的***口(18)向管体(8)的第二壁段(24)方向伸入到穿流通道(11)中，防护筛(28)撑开一个筛面(29)，它大致与纵向轴线(16)平行分布。
8．如权利要求1所述的装置，其特征为：在管体(8)的下游，在管道(1)中安置着一个流体整流器(38)。
9．如权利要求1所述的装置，其特征为：在管道(1)的一个内壁(3)和管体(8)之间，设有至少两个沿流动方向(5)定向并且垂直于流动方向(5)扁平构造的支撑件(12)。
10．如权利要求1所述的装置，其特征为：在防护筛(28)的下游端部(30)的上游附近，在管体(8)的壁(9)中设有一个通向管道(1)的抽吸口(39)。
11．如权利要求3所述的装置，其特征为：在出流口(31)的下游，在管体(8)的壁(9)上设有一个通向管道(1)的抽吸口(39)。
12．如权利要求1所述的装置，其特征为：测量元件作为与温度有关的测量元件(25)构成。
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