DE3032633A1

DE3032633A1 - Flussmessgeraet

Info

Publication number: DE3032633A1
Application number: DE19803032633
Authority: DE
Inventors: James Matthew Allen Park Mich. Brown; Hermann Utica Mich. Kaiser; Jerry Andrew Dearborn Mich. Olson
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1979-08-29
Filing date: 1980-08-29
Publication date: 1981-03-19
Also published as: JPS5636019A; US4282751A

Description

EATON CORPORATION, Cleveland, Ohio, USA

Flußmeßgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Flußmeßgerät für Strömungsmittel ganz allgemein, und insbesondere auf Flußmesser speziell zum Gebrauch bei Verbrennungsmotoren für Automobile.

Es sei in diesem Zusammenhang auf die folgenden US-Patentanmeldungen Bezug genommen: US-Serial No.966 844 vom 6.Dezember 1978, Serial No.845 751 vom 26.Oktober 1977, nunmehr US-Patent 4 164 144, und Serial No.898 267 vom 20.April 1978, nunmehr US-Patent 4 136 565.

Strömungsmittelströmungsmeßgeräte der Bauart unter Ausnutzung des -Druckabfalls oder des Differenzdrucks sind bekannt. Die üblichsten Geräte der Druck-

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abfallbauart sind diejenigen, welche eine Zumeßöffnungs- oder'Drosselplatte und Venturielemente verwenden. Die eine Zumeßplatte verwendenden Strömungsmeßgeräte sind billig, aber sie zeigen von Natur aus einen hohen Energieverlust, da der gemessene Druckabfall an der Zumeßöffnung nicht wieder zurückgewonnen werden kann, d,h. der Druckabfall ist ein Abfall des Gesamtdrucks. Venturiströmungsmeßgeräte besitzen einen niedrigen Energieverlust gegenüber den Strömungsmeßgeräten mit Zumeßöffnungsplatte, da der größte Teil des Druckabfalls im Venturihals am Venturiauslaß wiedergewonnen werden kann, d.h. der Druckabfall tritt auf infolge einer Erhöhung der kinetischen Energie des Strömungsmittels. Wenn jedoch das eine oder andere dieser Strömungsmeßgeräte dazu verwendet wird, den sich über einen großen Bereich hinweg ändernden Strömungsmittelfluß zu messen, wie dies beispielsweise beim Luftfluß bei einem Automobilmotor auftritt, so wird bei hohen Motordrehzahlen und Belastungen entweder der gesamte Luftfluß eingeschränkt, wenn die Größenbemessung klein genug erfolgte, um ein angemessenes Differenzdrucksignal bei niedrigen Motordrehzahlen und Belastungen zu erhalten, oder aber man erhält ein nicht ausreichendes Differentialdrucksignal bei niedrigen Motordrehzahlen und . Belastungen, wenn die Größenbemessung größer vorgenommen wurde.

Im Hinblick auf die strenger werdenden Regelungen hinsichtlich der Abgase besteht eine Notwendigkeit, geneuaer arbeitende Ströraungsmittelflußmeßgeräte vorzusehen. Einfachheit des Aufbaus ist nicht nur vom Kostenstrandpunkt aus erforderlich, sondern auch wegen der Voraussagbarkeit der Langzeitleistungsfähigkeit. In der Umgebung moderner Automobilmotoren haben sich bekannte Konstruktionen unter Verwendung beweglicher Teile oftmals als unzuverlässig für ausgedehnte Zeitperioden herausgestellt, und zwar infolge von Ermüdung, Korrosion und Verunreinigungen, welche die Arbeitsweise nachteilig beeinflussen. Bekannte Konstruktionen,

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welche die beweglichen Teile minimiert oder eliminiert haben, wie beispielsweise Bauarten mit Ionendrift, Heißdrahtanemometer und Schwingungszungen, sind üblicherweise nicht brauchbar auf dem Gebiet des Automobilbaus. Zudem sind solche Vorrichtungen konstruiert für den Gebrauch mit einem Motor mit vorbestimmter Verdrängung, und die Feinabstimmung des Strömungsmeßgeräts zum Gebrauch mit einem speziellen Motor oder die erneute Eichung des Steuerungsmeßgeräts zum Gebrauch mit einem Motor mit unterschiedlicher Verdrängung und unterschiedlichen Ströraungscharakteristiken ist oftmals nicht möglich.

Die Erfindung überwindet die oben genannten Nachteile und sieht ein geeichtes Strömungsmittelströmungsmeßgerät vor, welches in hinreichender Weise den Luftfluß bei relativ niedrigen Strömungsraten oder Geschwindigkeiten einschränkt, um ein brauchbares Druckdifferenzsignal zu erzeugen, wobei ferner diese Einschränkung bei höheren Strömungsraten vermindert wird, um den Gesamtdruckabfall zu minimieren. Dies wird erreicht durch ein verbessertes Flußmeßgerät der Bauart mit einem Durchlaß oder Kanal für den Druchgang des Strömungsmittelflusses und mit Strömungsmittelflußabfühlmitteln,angeordnet innerhalb des Durchlasses, um ein Signal zu erzeugen, und zwar als eine Funktion des Strömungsmittelflusses, wobei die Verbesserung in erster Linie darin besteht, daß ein tertiärer oder Bypaßkanal vorgesehen ist, der einen Punkt innerhalb des Durchlasses stromaufwärts gegenüber dem Strömungsabfühlelement mit einem zweiten Punkt verbindet, der innerhalb des Durchlasses liegt, und zwar stromabwärts gegenüber dem Strömungsabfühlelement, wobei der Kanal eine Einschränkung definiert, welche einen charakterisitischen Abgabekoeffizienten bestimmt, der kontinuierlich mit ansteigendem Strömungsmittelfluß über den gesamten Betriebsbereich hinweg ansteigt. Diese Anordnung ermöglicht die progressive Ableitung eines Teils des Strömungsmittels, welches andernfalls durch den Durchlaß fließen

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würde, auf welche Weise der dadurch erzeugte Gesaratdruckabfall bei vorbestimmten Strömungsgeschwindigkeiten reduziert wird. Diese Anordnung eliminiert auch sämtliche beweglichen Teile im Strömungsmeßgerät zusammen mit den damit verursachten Verlusten.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Einschränkung im Bypaßkanai definiert durch entgegengesetzt liegende innere und äußere Vorsprünge, welche zur Definition eines Halses zusammenarbeiten, wobei die Vorsprünge baulich bezüglich einander rekonfigurierbar sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Eichung und erneute Eichung des Strömungsmeßgeräts nach der Herstellung möglich ist, auf welche Weise die Effekte von außer Toleranz liegenden Komponenten oder Verfahren beseitigt werden. Die Anordnung sieht ebenfalls ein Strömungsmeßgerät vor, welches für eine Vielzahl von Verbrennungsmotoren mit unterschiedlicher Verbrennung verwendet werden kann, ohne daß eine größere Modifikation des Strömungsmessers für die verschiedenen Anwendungsfälle erforderlich wäre.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Bypaßkanai derart angeordnet, daß durch diesen fließendes Strömungsmittel zurück in den Hauptströmungspfad geleitet wird, und zwar an einem Punkt axial benachbart zum stromabwärts gelegenen Ende eines kombinierten Wirbelschaufel-Sekundärltanals, angeordnet innerhalb des Durchlasses. Dies hat den Vorteil, daß das Geschwindigkeitsprofil des Strömungsmittels in einem Wirbel verbessert wird, der durch die Wirbelschaufeln erzeugt wird, und zwar insbesondere um den Außenumfang herum.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Bypaßkanai gekennzeichnet durch einen konvergierenden Einlaß, einen divergierenden Auslaß und einen Drosselring, der gewindemäßig mit dem Strömungsmittelflußmeßgerät innerhalb des Bypaß-

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kanals in Eingriff steht, um die axiale Verdrängung eines der vorspringenden Teile bezüglich des anderen zu bewirken, auf welche Weise die Vorrichtung geeicht werden kann. Zudem wird eine Radialversetzung im Bypaßkanal vorgesehen, um ferner den Abschnür- oder Drosseleffekt desselben zu erhöhen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß ein Strömungsmittelflußmeßgerät vorgesehen wird, welches keine beweglichen Teile aufweist, aber dennoch eine effiziente Drosselung des Strömungsmittelflusses durch den Bypaßkanal bei relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten vorsieht, und ferner eine relative Effizienz beim Hindurchgehen ansteigender Strömungsmittelmengen durch den Bypaßkanal bei ansteigenden Strömungsgeschwindigkeiten.

Diese und weitere Merkmale sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf das bevorzugte Aus

führungsbeispiel des Strömungsmittel— flußmeßgeräts mit einem Teil des Ventilabschnitts weggebrochen;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II

in Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht in ver

kleinertem Maßstab von der Wirbelschaufel-Ventur!anordnung, verwendet im Strömungsmeßgerät gemäß Fig. 1;

Fig. 4 ein Blockdiagramm der Erfindung mit zu

gehöriger Steuerschaltung;

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Fig. 5 ' eine graphische Darstellung des Druck-

differenzsignalansprechends, wobei der Differenzdruck und der Gesamtmeßgerätedruckabfall verglichen werden mit einer Einheit, beschrieben in der genannten US-Patentanmeldung Serial No.966 844, und zwar über einen typischen Betriebsbereich hinweg;

Fig. 6 einen Querschnitt durch ein alternatives

Ausführungsbeispiel des Strömungsmittelflußmeßgeräts.

Im folgenden seien nunmehr die speziellen Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Die Flußmeßgerätanordnung 10 weist einen Strömungsmeßabschnitt 12 und einen Ventilabschnitt 14 auf. Die Flußmeßanordnung 10 dient, wie beschrieben, zur Messung des Massenluftflusses in einem Verbrennungsmotor. Der Flußmesserabschnitt 12 kann jedoch auch mit ' oder den Ventilabschnitt 14 in anderen Umgebungen verwendet werden, als gerade für ein Massenflußmeßgerät und ein volumetrisches Flußmeßgerät. Mit den im folgenden angegebenen Ausnahmen arbeitet die vorliegende Erfindung im wesentlichen so, wie dies in US-Serial No, 966 844 vom 6.Dezember 1978 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung bringt eine Verbesserung für diese Anordnung. Es sei ferner noch auf US-Serial No. 966 und US-Patente 4 136 565 und 4 164 144 hingewiesen.

Der Strömungsmeßabschnitt 12 weist ein rohrförmiges Außengehäuse 16 auf, welches an beiden Enden offen ist, um in einem Luftaufnahrtieleitsystem eines Automobilverbrennungsmotors aufgenommen werden zu können. Wie dargestellt, wird die durch die Flußmesseranordnung 10 strömende Luft von links nach rechts in

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Fig. 2 laufen. Der Ventilabschnitt 14 ist an der äußersten Umfangswand des Außengehäuses 16 angeordnet. Innerhalb des Außengehäuses 16 befindet sich ein konzentrisch angeordnetes Innengehäuse 16a, welches einen kleineren Radius als das Außengehäuse 16 besitzt und daran mit drei umfangsmäßig mit Abstand angeordneten Brücken 16b hängend angebracht ist. Das Außengehäuse 16, das Innengehäuse 16a und die Brücken 16b sind vorzugsweise integral ausgebildet, und zwar aus Zink, Kunststoff oder dergl. Die Teile könnten jedoch auch einzeln ausgebildet sein und darauffolgend zusammengebaut werden.

Das Innengehäuse 16a ist wie das Außengehäuse 16 an beiden Enden offen, um die Luftströmung hindurchgehen zu lassen. Eine Wirbelschaufel-Venturianordnung 18 ist innerhalb des inneren Gehäuses 16a angeordnet und weist ein Venturielement 20 auf, welches koaxial mit den Gehäusen 16 und I6a und sechs Wirbelschaufeln 22 (mit Indices a bis f) angeordnet ist, welch letztere umfangsmäßig mit Abstand innerhalb des inneren Gehäuses 16a angeordnet sind, und die Erstreckung erfolgt im wesentlichen radial (tangential) nach außen von der äußersten Oberfläche des Venturielements 20 aus zur innersten Oberfläche des Innengehäuses I6a. Die Wirbelschaufeln 22 sind an ihren radial innen gelegenen und am weitesten außen gelegenen Enden mit der äußersten Oberfläche des Venturielements 20 und der innersten Oberfläche des Innengehäuses 16a verbunden, und zwar beispielsweise durch Schweißen, wodurch ein einziges starres Gebilde ausgeformt wird. Es wird ins Auge gefaßt, daß das Venturielement 20 und/oder die Wirbelschaufeln 22 integral mit dem Außengehäuse 16, dem Innengehäuse 16a und den Brücken 16b ausgebildet sein könnten. Die Wirbelschaufel-Venturi-Anordnung 18 ist in Fig. 1 in einer Endansicht und in Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Wegen der relativ komplizierten Form der Wirbelschaufeln 22 sind diese in Fig. 2 nicht im Schnitt dargestellt, wobei jedoch ein Fachmann die Anordnung dieser Schaufeln innerhalb des Innen-

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gehäuses I6a aufgrund der Pig. 1 und 3 erkennt.

Wenn der Strömungsmeßabschnitt 12 in einem Systemströmungspfad verbunden angeordnet ist, so sieht er drei parallele konzentrische Kanäle vor, durch welche Strömungsmittel oder Luft fließen können. Der erste dieser Kanäle ist der Hauptkanal, definiert durch das Volumen radial zwischen der äußersten Oberfläche des Venturielements und der innersten Oberfläche des inneren Gehäuses 16a und im allgemeinen bezeichnet mit Pfeil 24. Der größte Teil des durch die Strömungsmeßanordnung 10 fließenden Strömungsmittels wird durch diesen Kanal 24 fließen und wird der Wirkung der Wirbelschaufeln 22 ausgesetzt. Ein sekundärer Kanal, durch welchen durch die Strömungsmeßanordnung 10 fließende Luft laufen kann, wird definiert durch Venturielement 20 und ist im ganzen mit dem Pfeil 26 bezeichnet. Ein tertiärer oder Bypaßkanal wird durch das Volumen radial zwischen der am weitesten außen gelegenen Oberfläche des Innengehäuses 16a und der Innenoberfläche des Außengehäuses 16 gebildet, wobei dieser Kanal im ganzen mit Pfeil 28 bezeichnet ist. Die ganze durch die Flußmeßanordnung 10 strömende Luft läuft somit durch einen der drei Kanäle 24, 26 oder 28. Der tertiäre Kanal 28 ist ringförmig ausgebildet mit der Ausnahme, daß er an drei Punkten durch Brücken I6b unterbrochen ist. Eine Hauptbetrachtung bei Strömungsflußmessern dieser Bauart besteht darin, daß der gesamte Druckabfall an der StrÖmungsanordnung 10 minimiert werden muß. Deshalb ist die Querschnittsfläche der Brücken 16b auf ein Minimum reduziert, um 'diese gewünschte Charakteristik vorzusehen. Das Venturielement 26 kann durch ein Rohr mit geradliniger oder im wesentlichen geradliniger Wand ersetzt werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Venturielement einen niedrigeren statischen Druck als Rohre mit gerader Wane erzeugen, und zwar insbesondere dann, wenn der Gesamtluftfluß durch das Strömungsmeßgerät niedrig ist, auf welche Weise ein größeres Differenzdrucksignal erzeugt wird.

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Auf die durch die Kanäle 26 und 24 laufende Luft wird durch die Wirbelschaufel/Venturianordnung 10 und das Innengehäuse 16a eingewirkt, und zwar im wesentlichen wie dies in den oben genannten Strömungsmeßgeräte-Patenten US-PS 4 I36 565 und US-PS 4 164 144 beschrieben wurde, wobei sich nur relativ kleine Ausnahmen ergeben. Die Wirbelschaufeln 22 erstrecken sich in Stromaufwärtsrichtung im wesentlichen über die gesamte Länge des Venturielements 20. Dadurch wird eine Vorwirbel-Ausrichtfunktion ausgeübt, was bei den oben genannten Anmeldungen durch gesonderte Ausrichtschaufeln erreicht wurde. Die Wirbelschaufeln 22 gehen von einer Orientierung im wesentlichen parallel zum Luftfluß an einem Punkt annähernd axial mittig längs des Venturielements 20 auf eine Orientierung über im wesentlichen senkrecht zur ursprünglichen Richtung des Luftflusses innerhalb des Kanals 24 an einem Punkt benachbart zum Austritt des Venturielements 20. Dadurch wird eine Niederdruckzone am Auslaß des Venturielements 20 erzeugt, was aber einen viel niedrigeren Gesamtdruckabfall ergibt wegen des allmählichen Übergangs der Wirbelschaufeln 22 anstelle einer im wesentlichen flachen spitzwinkligen Wirbelschaufel, wie dies in den oben genannten Anmeldungen beschrieben wurde. Es ist ins Augegefaßt, daß irgendeine Anzähl von baulichen Variationen der Wirbelschaufeln 22 empirisch ermittelt werden kann, und zwar von einem gegebenen Satz von Systemparametern aus. Die Anordnung der Wirbelschaufeln 22, die hier beschrieben sind, sind nur als Beispiel zu verstehen.

Obwohl das beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Hauptkanal 24, einen Sekundärkanal 26 und einen Bypaß- oder Tertiärkanal 28 aufweist, so kann die Erfindung doch auch ganz allgemein einen Bypaßkanal bei einem Strömungsmeßgerät mit einem einzigen Durchlaß vorsehen, wie beispielsweise dem Meßgerät gemäß US-PS 3 307 396.

Annähernd mittig axial längs des Innengehäuses 16a befindet

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sich ein Gebiet erhöhter Wanddicke 16c hineinragend in den tertiären Kanal 28. Ein zweites Gebiet mit erhöhter Wandstärke I6d ist im Außengehäuse 16 ausgebildet und ragt ebenfalls in den tertiären Kanal 28 hinein. Stromaufwärts gegenüber den Gebieten mit erhöhter Wandstärke 16c und Iod befinden sich Übergangsgebiete I6e bzw. I6f, die jeweils einen Einlaß zum Tertiärkanal 28 definieren. Der durch die Übergangsgebieten I6e und 1of gebildete Einlaß erfolgt graduell, um die hindurchgehende Luftströmung zu erhöhen und um jedweden dadurch erzeugten Druckabfall zu reduzieren. Die stromabwärts gelegenen Enden der Gebiete mit erhöhter Wandstärke 16c und I6d definieren einen zweiten Satz von Übergangsgebieten 16g bzw. 16h. Das Übergangsgebiet 16g erzeugt einen radial nach außen weisenden Messerkantenvorsprung, der umfangsmäßig um die gesamte Erstreckung des Bypaßkanals 28 herumläuft. Das Übergangsgebiet 16gverläuft in die stromabwärts gelegene radial am weitesten außen gelegene Oberfläche 161 des Gehäuses 16 hinein, die im wesentlichen parallel zur Symmetrieachse von Gehäuse 16 und 16a verläuft. Ein ■ weiteres Übergangsgebiet 16h verbindetdas Gebiet erhöhter Wandstärke I6d, und die radial auf der Innenseite gelegene stromabwärts angeordnete Wandoberfläche des Außengehäuses 16. Das am weitesten stromabwärts gelegene Ende des Außengehäuses 16 besitzt ein Gebiet erhöhten Durchmessers I6i, welches ein Innengewinde 16j definiert. Der Punkt des Übergangs.des Gebiets des erhöhten Durchmessers I6i und des stromabwärts gelegenen Teils des Außengehäuses 16 definieren eine Anschlagoberfläche I6k.

Ein aus Gußmetall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material aufgebauter Drosselring 36 ist innerhalb des stromabwärts gelegenen Endes des Bypaßkanals 28 angeordnet und weist einen Basisteil 36a mit erhöhter Dicke auf, und zwar gekennzeichnet durch ein Außengewinde 36f, welches mit Gewindegängen I6i des Gehäuses 16 in Eingriff kommt. Ein Erweiterungsteil 36b des Drosselrings 36 steht vom Basisteil 36a

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weg und ragt von dort aus stromaufwärts. Die radial am weitesten außen gelegene Oberfläche 36i steht gleitend im Eingriff mit dem Gebiet der erhöhten Wandstärke I6d, wobei dazwischen eine Dichtung gebildet wird. Keilgänge 36c sind am weitesten stromabwärts gelegenen Ende des Drosselrings 36 vorgesehen, um ein Spannwerkzeug oder dergl. aufzunehmen. Wenn der Drosselring 36 gewindemäßig mit dem Bypaßkanal 28 in Eingriff steht, so gleitet die Umfangsoberflache 36i längs des Gebiets der erhöhten Wandstärke I6d. Durch den Bypaßkanal 28 fließende Luft gelangt somit radial nach innen gegenüber dem am weitesten stromaufwärts gelegenen Ende des Drosselrings zwischen der empirisch ermittelten Halsoberfläche 36e und dem Übergang 36g. Der Drosselring 36 ist aerodynamisch für eine effiziente Luftströmung ausgelegt. Die Halsoberfläche 36e und das Übergangsgebiet log definieren einen im ganzen mit 29 bezeichneten Hals, der geöffnet oder geschlossen werden kann, und zwar dadurch, daß man den Drosselring 36 innerhalb des Gehäuses 36 Schrauben in Eingriff oder außer Eingriff bringt. Die am weitesten stromaufwärts gelegene Oberfläche des Basisteils 36a oder der Drosselring 36 definieren eine Anschlagoberfläche 36q, welche an der Oberfläche 16k des Ge- . häuses 16 anstößt, um so die am weitesten stromaufwärts gelegene Laufgrenze für den Drosselring 36 zu definieren. Schließlich ist eine empirisch ermittelte aerodynamisch ausgebildete Übergangsfläche oder ein Übergangsgebiet 36h vorgesehen, und zwar zusammen mit Oberfläche 161 des Gehäuses 16, wobei diese Flächen einen divergierenden Auslaß vom Hals 29 innerhalb des Bypaßkanals 28 bilden. Im Hinblick auf die Ansprüche sei bemerkt, daß das Gebiet des inneren Gehäuses 16a nahe dem Übergangsgebiet 16g einen inneren Vorsprung in den Bypaßkanal 28 aufweist. Das Gebiet des äußeren Gehäuses 16 nahe dem Übergangsgebiet 16h und auch das Gebiet des Drosselrings 36 nahe der Halsoberfläche 36e weisen einen äußeren Vorsprung in den Bypaßkanal 28 auf.

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Vor dem Betrieb der Strömungsmeßanordnung 10 muß diese (in vorgewählter Weise) geeicht werden, und zwar durch Ein- oder Ausschrauben des Drosselrings 36, um so den Hals 29 mit der gewünschten Strömungscharakteristik auszustatten. Typischerweise wird dies dadurch erreicht, daß man einen max.irnal zulässigen Druckabfall für einen speziellen Anwendungsfall auswählt, den Drosselring 36 bis zu seiner Laufgrenze einschraubt, wobei die Messerkante an dem Übergang ausgebildet wird zwischen dem Gebiet erhöhter Stärke I6c und der Übergang 16g an der Halsoberfläche 36e anstößt. Durch Zurückziehen (bauliche Rekonfiguration) des Drosselrings 36 wird der Hals 29 größer und größer, während die inneren und äußeren Vorsprünge axial bezüglich einander versetzt werden, wodurch gestattet wird, daß ein größerer Prozentsatz der Luftströmung durch den Bypaßkanal 28 über einen gegebenen Betriebsbereich hinweg laufen kann. Obwohl dieses Verfahren das Differenzoder Differentialdrucksignal etwas dämpft, hat sich durch Erfahrung herausgestellt, daß die Dämpfung minimal ist,und daß sich eine Vorrichtung ergibt, die wesentlich effizienter ist und einen niedrigeren Gesamtdruckabfall zeigt als dies bei den Vorrichtungen gemäß dem Stande der Technik der Fall ist. Sobald die gewünschte Eichung erreicht wurde und die Strömungsmeßanordnung 10 in Betrieb genommen wurde, so sind drei Kanäle 24,26,28 für das hindurchströmende Strömungsmittel verfügbar. Der Fachmann erkennt im Hinblick auf die vorliegende Erfindung, daß der Bypaßkanal 28 einen relativ niedrigen Abgabekoeffizienten bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten besitzt, wodurch ein örtlicher Rückdruck innerhalb des Kanals 28 erzeugt wird, wodurch ein relativ großer Prozensatz der gesamten, durch die Strömungsmeßanordnung 10 fließenden Luft entweder durch den Hauptkanal 24 oder den Sekundärkanal 26 fließt. Somit wird mit dem größten Teil der durch die Kanäle 24 und 26 fließenden Luft eine relativ hohe Verstärkung im Druckdifferenzsignal erreicht. Wenn sich jedoch die Luftströmung erhöht, erhöht sich auch der charakte-

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ristische Auslaß oder Abgabekoeffizient des Bypaßkanals 2", und der Bypaßkanal 28 wird in der Tat effizienter und das durch die Wirkung der Wirbelschaufel 22 und des Venturielements 20 erzeugte Druckdifferential veranlaßt den Bypaßkanal 28 durch seinen Hals 29 anzusaugen, um auf diese Weise einen größeren Anteil des Gesamtluftflusses durch den Bypaßkanal 29 zu ziehen. Die durch den Bypaßkanal 28 austretende Luft wird sich auf einer relativ hohen Geschwindigkeit befinden und nahe der Umfangswand der (nicht gezeigten) Leitung, die mit dem stromabwärts gelegenen Ende der Strömungsmeßanordnung 10 in Verbindung steht. Dies hat die Tendenz, die Geschwindigkeit der nahe der Leitungsoberfläche fließenden Luft zu erhöhen, und auf diese Weise wird der Gesamtwirkungsgrad der Vorrichtung erhöht. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit ihren Anstieg fortsetzt, so hat der Ansaugvorgang durch den Bypaßkanal 28 die Tendenz, einen noch höheren Prozentsatz an Luft hindurchzuziehen, wodurch der Gesain tdruckab.rall an der Strömungsmeßanordnung 10 auf einem niedrigeren Pegel gehalten wird, als dies bislang erreichbar war. Obwohl ein niedrigeres Druckdifferenzsignal bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten erzeugt wird, so ist dies doch von relativ geringex· Bedeutung, da die Bedeutung dieser Art von Vorrichtungen bei der Absenkung des Druckabfalls bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten liegt.

Obwohl die Verwendung der Anordnung gemäß Fig. 2 durch den Fachmann das Verständnis der Arbeitsweise des Bypaßkanals 2ö, der Eichung (Rekonfiguration) des Halses 29 und der Auslaßkoeffizienteneigenschaften, die sich aus einer solchen Anordnung ergeben, erläutern, so seien doch noch einige Anmerkungen gemacht. Als erstes sei darauf hingewiesen, daß ein radial versetzter Teil vom Hals 29 umfaßt wird, indem die stromabwärts laufende Luft radial nach innen für eine zusätzliche Drosselwirkung abgelenkt wird. Das Gebiet des Auslasses des Bypaßkanal ti 28 ist wesentlich kleiner als das seines Einlasses, was der Luft eine relativ hohe Geschwindigkeit aufprägt, wenn die-

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se benachbart(stromabwärts)zum Umfang des durch die Wirbelschaufeln 22 erzeugten Wirbels austritt. Zudem ist der Auslaß etwas divergierend ausgebildet, um eine glatte Vermischimg der Luft, kommend aus dem Hauptkanal 24,und des durch den Bypaßkanal 28 laufenden Teils sicherzustellen. Schließlich hat der Nettoeffekt der dargestellten Anordnung des Bypaßkanals 28 einen charakteristischen Auslaßkoffizienten innerhalb des Kanals 28 zur Folge, der kontinuierlich mit ansteigendem Strömungsmittelfluß durch den Flußmesser über den gesamten Betriebsbereich hinweg ansteigt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die dargestellten Ausführungsbeispiele nicht einschränkend verstanden werden sollen.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Wirbelschaufeln 22 vorzugsweise aus Messing oder rostfreiem ntahlblechmaterial aufgebaut, wobei es aber auch möglich ist, ein anderes geeignetes Material zu verwenden. Zudem sei bemerkt, daß die Wirbelschaufeln 22 gemäß Fig. 3 nur zur Veranschaulichung dienen, und daß irgendeine beliebige Anzahl von Änderungen vorgenommen werden kann. Die dargestellte spezielle V/irbelfichaufelanordnung hat sich empirisch während der Forschung und Entwicklung im Zusammenhang mit einem bestimmten Motor ergeben, wobei sich herausgestellt hat, daß sechs Schaufeln (Wirbelschaufeln 22a bis 22f) eine optimale Niederdruckzone am Auslaß des Venturielements 20 dann ergaben, wenn sie eingestellt wurden von einer unendlichen Steigung am Mund des Venturielements 20, um die Steigung Null am Ausgang des Venturielements 20 zu erreichen, und zwar über eine Umfangseinstellung oder einen Umfangsübergang von annähernd 120° hinweg.

Der Ventilabschnitt 14 weist ein Aluminiumgehäuse 40 auf, welches an der Außenoberfläche des Flußmesserabschnitts 12 beispielsxveise durch Schweißen oder dergl. befestigt ist. Das Gehäuse 40 könnte auch integral mit dem Außengehäuse 16 ausgeformt sein. Das Gehäuse 40 enthält einen ersten Hohlraum 42,

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der einen Druckwandler 44 aufnimmt, und ferner ist ein zweiter Hohlraum 46 zur Aufnahme eines Elektromagneten 48 vorgesehen. Der Druckwandler 44 kann zu irgendeiner von mehreren der bekannten Bauarten gehören. Hier ist der Wandler 44 ein Absolutdruckwandler, der in der folgenden Literaturstelle beschriebenen Bauart: Society of Automotive Engineer (SAE) Paper 770397, wobei dieser Wandler hergestellt wird von der Instruments Division of Bunker Remo Corporation. Der Wandler 44 - vergl. Fig. 4 - mißt die absolute Stagnation und den statischen Druck innerhalb der Flußmesseranordnung 10 und erzeugt elektrische Ausgangssignale, repräsentativ für jeden Druck. Diese Signale können durch ein elektronisches Logik- oder Steuersystem verarbeitet werden, um ein Signal zu erzeugen, welches für die volumetrische Luftströmung durch den Flußmesser repräsentativ ist, oder aber da der Stagnationsdruck mit dem Absolutdruck verglichen wird, können die Signale mit einem Absolutlufttemperaturs-lgnal verarbeitet werden, und zwar geliefert durch einen Temperaturfühler 50 im Hauptkanal 24, um so ein für die Massenluftötrömung durch die Flußmesseranordnung 10 repräsentatives Signal zu erzeugen. Der Temperaturfühler 50 - vergl. Fig. 1 und 2 - läuft durch Öffnungen im Innengehäuse 16a und Außengehäuse 16. Das Temperaturfühlelement 50a des Temperaturfühlers 50 ist innerhalb des Hauptkanals 24 angeordnet, um die Temperatur der hindurchfließenden Luft abzufühlen. Der Fühler 50 läuft durch Gehäuse 16 und 16a in Gehäuse 40, wobei elektrische Leiter (nicht dargestellt) durch Ka.näle im Gehäuse 40 zu einer elektrischen Verbindung 52 geleitet sind. Die elektrische Verbindung 52 ist am Gehäuse 40 durch Schrauben 54 befestigt und dient zur elektrischen Verbindung der Strömungsmeßanordnung 10 mit einem Elektronik-Logiksystem.

Hohlräume 42 und 46 werden durch eine Abdeckanordnung 62, bestehend aus einer ersten Abdeckplatte 56, einer Dichtung 58 und einer zweiten Abdeckplatte 60, abgeschlossen. Die Abdeck-

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anordnung 62 ist am Gehäuse 40 durch sechs Bolzen 64 befestigt, welche durch Ausrichtöffnungen und die erste Abdeckplatte 56, Dichtung 58 und die zweite Abdeckplatte 60 verlaufen, um gewindemäßig mit dem Gehäuse 40 in Eingriff zu kommen.

Der Druckwandler 44 ist eine Einzeleinlaßdruckabfühlöffnung 66, die mit einer Einlaßöffnung 68 in der ersten Abdeckplatte 56 ausgerichtet ist. Die öffnung 68 steht ihrerseits mit einem Kanal 70 in Verbindung, der durch die am weitesten innen gelegene Oberfläche der zweiten Abdeckplatte 60 durch eine Öffnung 72 in Dichtung 58 gebildet ist. Der in den US-Patenten 4 136 565 und 4 164 144 beschriebene Elektromagnet 48 ist eine drei Öffnungen aufweisende Vorrichtung mit zwei axial ausgerichteten Auslaßöffnungen 74 und 76 und einer Einzeleinlaßöffnung 78, radial mit Abstand angeordnet gegenüber den Auslaßöffnungen 74 und 76. Der Kanal 70 endet benachbart zur Einlaßöffnung 78 und steht damit in Verbindung über Öffnungen 00 und 82 in Dichtung 58 bzw. erster Abdeckplatte 56. Zusätzlich liegt eine zweite Dichtung 84 über dem Ende des Elektromagneten 48 benachbart zur Abdeckanordnung 62 und ist innerhalb einer Ausnehmung 86 innerhalb der ersten Abdeckplatte 56 angeordnet. Die Dichtung 84 besitzt zwei Öffnungen 88 und 90, die mit den Öffnungen 78 bzw. 74 ausgerichtet sind. Die öffnung des Elektromagneten 48 steht mit einem zweiten Kanal 92 über Öffnung 90 in Dichtung 84 in Verbindung und mit darüberliegenden Öffnungen 94 und 96 in der ersten Abdeckplatte 56 bzw. der Dichtung 58.

Ein StagnationsdruckabfUhlrohr 98 ist innerhalb des tertiären Kanals 28 angeordnet und verläuft radial nach außen durch eine Öffnung 100 im Außengehäuse 16 und teilweise radial nach innen durch eine Gegenbohrung 102 an der am weitesten außen gelegenen Wand des Innengehäuses 16a. Das StagnationsdruckabfUhlrohr 98 ist an seinem radial am weitesten außen gelegenen Ende offen und an seinem radial am weitesten innen gelegenen

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Ende geschlossen, und es besitzt drei Öffnungen 98a, die darinnen mit Radialabstand innerhalb des tertiären Kanals 28 ausgebildet sind und stromaufwärts weisen. Die radial am weitesten außen gelegene Öffnung des Stagnationsdruckabfühlrohrs 98 steht mit einem radial angeordneten Stagnationsdruckdurchlaß 104 in Verbindung, der im Gehäuse 40 ausgebildet ist. Der Stagnationsdruckdurchlaß 104 verläuft durch die Ausrichtöffnungen 106 und 108, ausgebildet in der ersten Abdeckplatte 56 bzw. Dichtung 58, um mit dem Kanal 92 in Verbindung zu stehen, der in der Innenoberfläche der zweiten Abdeckplatte 60 ausgebildet ist. O-Ringe 110 sind für die Abdichtung am Verbindungspunkt des Stagnationsdruckabfühlrohrs 98 und des Stagnationsdruckdurchlasses 104 vorgesehen, und an dem Abdichtpunkt von Stagnationsdruckdurchlaß 104 und Öffnung 106 sowie Druckwandleraustrittsöffnung 66 und Öffnung 68.

!■',in statisches üruckabfühlrohr 111 verläuft radial nach innen durch Öffnungen 112 und 114 im Außengehäuse 16 bzw. Innengehäuse 16a, Tertiärkanal 28, Hauptkanal 24 und Öffnung 116 in einer Wand des Venturielements 20, Sekundärkanal 26 und schließlich teilweise durch die zweite Wand des Venturielements 20 innerhalb einer Gegenbohrung 118. Das statische Druckabfühlrohr 111 ist an seinem radial am weitesten innen gelegenen Ende geschlossen und an seinem radial am weitesten außen gelegenen Ende offen. Zusätzlich besitzt das statische Druckabfühlrohr 111 statische Druckabfühlöffnungen 120, die sich innerhalb des Sekundärkanals 26 (dem Hals des Venturielements 20) öffnen, und zwar senkrecht zur Luftströmungsrichtung. Das statische Druckabfühlrohr 111 verläuft radial nach außen über die äußerste Oberfläche des Außengehäuses 16 hinaus, durch eine Öffnung 122 im Gehäuse 40 und endet in einer anstoßenden und ausgerichteten Beziehung mit der Auslaßöffnung 76 des Elektromagneten 48. Ein 0-Ring 110 ist zur Abdichtung des radial am weitesten außen gelegenen Endes des statischen Druckabfühlrohrs 111 mit der öffnung 76 vorgesehen.

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Rohre 98 und 111 sind vorzugsweise aus Kupfer, Messing oder dergl. ausgebildet. Es werden jedoch auch andere geeignete Materialien ins Auge gefaßt. Zudem ist es möglich, daß die Durchlässe, gebildet durch Rohre 98 und 111, integral innerhalb der Gehäuse 16 und 16a und der Wirbelschaufel/Venturianordnung 18 vorgesehen sein können. Zudem ist das Stagnationsdruckabfühlrohr 98 am Einlaß des Tertiärkanals 28 angeordnet, wobei aber ins Auge gefaßt wird, daß dieses auch selektiv anderswo angeordnet werden kann, wie beispielsweise am Einlaß des Hauptkanals 24 oder weiter stromaufwärts zur Strömungsmeßanordnung 10.

Der Elektromagnet 40 weist ein zylindrisches Elektromagnetgehäuse 123 auf, welches eine Betätigungsspule 124 vollständig umschließt und innerhalb eines Hohlraums 46 angeordnet ist. Der Elektromagnet 124 und auch der Druckwandler 44 besitzen elektrische Verbindungen (nicht gezeigt), welche zur elektrischen Verbindungsvorrichtung 52 durch Gehäuse 40 führen. Innerhalb der Spule 124 befindet sich gleitend angeordnet ein Kolben 126, der in die in Fig. 2 gezeigte Position mittels einer Feder 128 vorgespannt ist. Der Kolben 126 besitzt zwei axial angeordnete, peripher sich öffnende V-förmige Hüten 126a und 126b, die über die gedamte Länge hinwegverlaufen, wobei ferner elastische Abdichtkissen 130 innerhalb von Bohrungen 132 angeordnet sind, die axial an entgegengesetzten Enden angeordnet sind. In der dargestellten Position stößt das oberste Kissen 103 an Öffnung 74 im Gehäuse 123 an, wodurch die Verbindung zwischen Kanal 92 und Nuten 126a und 126b innerhalb des Elektromagneten 48 geschlossen wird. Wenn sich der -olben 126 in der dargestellten Position befindet, so steht die Öffnung 78 in Strömungsmittelverbindung mit der Öffnung 76 über die Nuten 126a und 126b im Kolben 126. Wenn die Spule 124 erregt wird, so bewegt sich der Kolben 126 (vergl. Fig. 2) nach unten, und zwar entgegen dem Vorspann, effekt der Feder 128, und zwar in eine Position, wo das Kis-

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sen 130 am Kissen 76 im Gehäuse 123 anliegt, wodurch die Verbindung zwischen Rohr 111 und Nuten 126a und 126b unterbrochen wird.Gleichzeitig v/inädann eine Verbindung zwischen den Öffnungen 74 und 78 innerhalb des Elektromagneten 48 aufgebax.it.

Wenn sich der Kolben 126 des Elektromagneten 124 in der in Fig. 2 gezeigten Position befindet, so fühlt der Druckwandler 44 den statischen Druck der innerhalb des Sekundärkanals 26 fließenden Luft ab. Statische Drucköffnungen 120 sind innerhalb des Halses des Venturielements 20 angeordnet und stehen mit dem Druckwandler 44 in Verbindung, und zwar über das statische Druckabfühlrohr 111, Auslaßöffnung 76, Nuten 126a und 126b des Kolbens 126, Einlaßöffnung 78, Öffnung 88 der Dichtung 84, Öffnung 82 der ersten Abdeckplatte 56, Öffnung 80 der Dichtung 58, Kanal 70, Öffnung 72 der Dichtung 58, Öffnung 68 der ersten Abdeckplatte 56 und schließlich über Einlaßöffnung 66 des Druckwandlers 44. Die Auslaßöffnung 74 des Elektromagneten 48 wird durch das oberste Abdichtkissen 130, wie in Fig. 2 gezeigt, abgedichtet. Das Elektromagnetgehäuse 132 bedeckt die gesamte Umfangsoberfläche und auch die Enden des Elektromagneten 48 mit der Ausnahme von Auslaßöffnungen 74 und 76 und Einlaßöffnung 78. Das Elektromagnetgehäuse 123 und Kolben 126 sind aus Eisenmaterial aufgebaut. Feder 128, Gehäuse 40, Rohr 111, erste und zweite Abdeckplatten 56 bzw. 60 sind aus nichtmagnetischem Material, wie beispielsweise Aluminium., Kupfer,Messing oder anderen geeigneten Materialien hergestellt. Der Fachmann erkennt, daß dann, wenn die Spule 124 erregt ist, ein axial ausgerichteter Magnetkreis aufgebaut wird, der Kolben 126 und Gehäuse 123 umfaßt. Die Polarität der Erregungsquelle wird derart angelegt, daß der magnetische Einfluß der Spule 124 auf dem Kolben 126 letzteren nach unten entgegen der Vorspannung der Feder 128 bewegt. Bei Erregung wird somit der Kolben 126 in eine zweite Position nach unten bewegt, in der das unterste Abdichtkissen 130 eine Anlagebeziehung mit der Auslaßöffnung 76 aufbaut, wodurch das

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Rohr 111 vom Druckwandler 44 abgedichtet wird.

Wenn sich der Kolben 126 in der zweiten Position befindet, d.h. dann, wenn die Spule 124 erregt ist, so fühlt der Druckwandler 44 den Stagnationsdruck innerhalb des Einlasses des Tertiärkanals 28 ab, und zwar durch Verbindung über Durchschnittsöffnungen 98a, Stagnationsdruckabfuhrrohr 9Q» Stagnationsdruckdurchlaß 104, Öffnung 106 der ersten Abdeckplatte 56, öffnung 108 der Dichtung 58, Kanal 92, Öffnung 96 der Dichtung 58, Öffnung 94 der ersten Abdeckplatte 56, Öffnung 90 der Dichtung 84, Auslaßöffnung 74, Nuten 126a,126b des Kolbens 126, Einlaßöffnung 78, Öffnung 88 der Dichtung 84, Öffnung 82 der ersten Abdeckplatte 56, Öffnung 80 der Dichtung 58, Kanal 70, Öffnung 72 der Dichtung 58, öffnung 68 der ersten Abdeckplatte 56 und schließlich Einlaßöffnung 66 des Druckwandlers 44.

Stagnationsdruckabfühlöffnung 98a befinden sich innerhalb des Tertiärkanals 28 beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, weil deren Tendenz darin besteht, die Oberflächenströmungseffekte um das Stagnationsdruckabfühlrohr 98 bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten zu eliminieren. Dies ist darauf zurückzuführen, daß relativ wenig Luft durch den Tertiärkanal 28 während niedriger Strömungsgeschwindigkeiten fließt, und somit ergibt sich eine minimale Axialgeschwindigkeit bei der Luft, die in diesem Zustand das Stagnationsdruckabfühlrohr 98 passiert. Durch alternative Erregung und ßnterregung der Spule 124 des Elektromagneten 48 wird die elektrische Ausgangsgröße an der Verbindung 52 vorn Druckwandler 44 alternativ den absoluten Stagnationsdruck der durch die Flußmesseranordnung 10 fließenden Luft und den absoluten statischen Druck der Luft, gemessen am Hals des Venturielements 20, angeben, und zwar abhängig von der Position des Elektromagneten 48. Diese zwei Signale können verarbeitet werden, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches die Dif-

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ferenz zwischen den zwei Drücken wiedergibt. Dieses Verfahren wird im allgemeinen als das "Selbst-Bezugsverfahren" ("autoreferencing") bezeichnet, wobei dieses Verfahren verwendet wird, um genaue Differenz- oder Differentialmessungen zu erhalten. Auf diese Weise ergibt sich eine Vorrichtung, die im wesentlichen, wie in US-PS 4 164 144 beschrieben, arbeitet, und zwar mit relativ niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten mit der¹ Ausnahme, daß das sich ergebende Differenzdrucksignal etwas geändert wird. Bei relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten, sobald der charakteristische Auslaßkoeffizient ansteigt, wenn Luft anfängt, durch den Tertiärkanal 28 zu fliossen, wird der Gesamtdruckabfall an der Strömungsmeßanordnung 10 wesentlich verkleinert, verglichen mit der Vorrichtung gemäß US-Patent 4 164 144. Das Druckdifferenzsignal vom Druckwandler 44 wird auch reduzj.ert, aber in einem keine Konsequenzen habenden Ausmaß. Im Hinblick auf die Ansprüche r.ei darauf hingewiesen, daß der Ausdruck fjtrömungsmittelflußnbfühlmittel sich auf Elektromagnet 48, V/andler 44, statisches Druckabfühlrohr 111, Stagnationsdruckabfühlrohr 98 und auch mehrere verbindende Durchlässe bezieht. Das dargestellte Ausführungsbeispiel soll nicht einschränkend verstanden werden. Es sei bemerkt, daß beispielsweise die Gesamtflußabfühlung mit einer Einzelpunktmessung erreicht werden kann.

Fig. U zeif:t ein Blockdiagramm einer Strömungsrneßanordnunr 10 sowie die zugehörige Steuerschaltung. Im Anwendungsfall werden die Ausgangsgrößen des Druckwandlers (Fühlers 44) und des Temperaturfühlers 50 mit einer elektronischen Steuervorrichtung verbunden, welche Ausgangssteuersignale erzeugt, und zwar als eine Funktion von englischen Pfunden pro Stunde, der Massenluftströmungsgeschwindigkeit oder einem anderen Parameter. Fühler 44 wird in der "auto-referencing"-Betriebsart dazu verwendet, die höchstmögliche Genauigkeit zu erreichen, und um ein atmosphärisches Drucksignal zu erzeugen für die Verwendung in der Massenströmungsberechnungs-Betriebsart, aus-

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geführt durch die elektronische Steuervorrichtung. Bei der beabsichtigten Anwendung der Erfindung im Rahmen eines Automobilmotors kann die Strömungsmeßanordnung 10 mit einem Drosselkörper 150 integriert und mit der Einlaßsammelleitung vereinigt v/erden. Es wird auch ins Auge gefaßt, das i-Iehrfach-Luftflußanordnung-Drosselkörper-Kombinationen mit der gleichen oder unterschiedlichen Dimension(en) für einen einzigen Motor verwendet werden können.

Fig. 6 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Strömungsflußmesseranordnung, wie beispielsweise der in Fig. 1,2 und 3 gezeigten, wobei in die Flußmeseranordnung eintretende Luft entweder durch einen Hauptkanal 24 läuft, der durch das Volumen zwischen der am weitesten außen gelegenen Oberfläche des Venturielements 20 und der am weitesten innen gelegenen Oberfläche eines Innengehäuses I6a· gebildet ist, oder aber alternativ fließt die Luft durch entweder Venturielement 20 oder den Bypaßkanal 28. Der einzige Unterschied zwischen dem alternativen Ausführungsbeispiel gernäß Fig. 6 und dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 besteht in der Einlaßausbildung zum Bypaßkanal 28. Der Einlaß zum Bypaßkanal 28 ist durch ein spinnenartiges Element 16m abgedeckt, welches in integraler V/eise die am weitesten stromaufwärts gelegenen Enden der Gehäuse 16¹ und 16a¹ verbindet, welche eine Anzahl von umfangsmäßig mit Abstand angeordneten Öffnungen 152 definieren, durch v/elche Luft zum Eintritt in den Bypaßkanal laufen muß.

Der Zweck des alternativen Ausführungsbeispiels besteht darin, die am unteren Ende auftretende Empfindlichkeit zu erhöhen. Am unteren Ende hat die auf die geschlossenen Teile oder Oberflächen 16η des spinnenartigen Elements I6m auftretende Luft die Tendenz der Form des spinnenartigen Elements zu folgen, und die Luft wird daher radial nach innen geleitet und läuft durch Kanal 24. Dies hat zur Folge, daß ein hoher Prozentsatz

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an Luft durch den Kanal 24 bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten fließt, und zwar verglichen mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Falle des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung hat bei sich erhöhender Strömungsgeschwindigkeit der Bypaßkanal 28 die Tendenz anzusaugen, wodurch ein größerer und größerer Teil des Gesamtluftflusses durch den Bypaßkanal 28 gezogen wird. Die Lage der Druckabfühlelemente (für Stagnations- und statischen Druck) ist in Fig. 6 nicht offenbart. Diese Elenente könnten jedoch selektiv im Venturielement, dem Hauptkanal oder dem Bypaßkanal angeordnet sein, wie sich dies für den Fachmann aufgrund der vorstehenden Beschreibung ergibt.

Fig. 5 ist eine aus sich heraus klare graphische Darstellung der Betriebseigenschaften des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung über einen typischen Motorbetriebsbereich hinweg, wobei das Differenzdrucksignal abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit dargestellt ist, und der Heßgerätedruckabfall abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit für sowohl die vorliegende Erfindung als auch die Anordnung gemäß US-Serial No. 966 844.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Strömungsflußmesser der Bauart mit einem Durchlaß für den Durchgang von Strömungsmittel und mit Strömungsflußabfühlmitteln zur Erzeugung eines Signals als Funktion des Strömungsflusses über einen Betriebsbereich hinweg, gekennzeichnet durch einen Bypaßkanal (28) zur Verbindung eines Punktes innerhalb des Durchlasses stromaufwärts gegenüber den Strömungsmittelflußabfühlmitteln mit einem zweiten Punkt innerhalb des Durchlasses stromabwärts gegenüber den genannten Mitteln, und

StrÖmungßein.schränkmitte]., angeordnet innerhalb des Bypaßkanals zur Erzeugung eines charakteristischen Auslaßkoeffizienten innerhalb des Bypaßkanals, wobei dieser kontinuierlich mit ansteigendem Strömungsmittelfluß über den gesamten Betriebsbereich hinweg ansteigt.

2. Strömungsflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschränkmittel baulich rekonfigurierbar sind.

3. Strömungsflußmesser nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungseins chränkmittel entgegengesetzt liegende innere und äußere Vorspränge aufweisen, die zusammen einen Hals definieren, wobei die Vorsprünge in vorwählbarer Weise bezüglich einander versetzbar sind.

4. Strömungsflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

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dadurch gekennzeichnet, daß der Bypaßkanal einen konvergierenden, zum HaLs fiihrenden und einen divergierenden, vom Hals wegführenden Auslaß definiert.

5. Strömungsflußmessar nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

gekennzeichnet durch einen sekundären ianal (26) innerhalb des Durchlasses und sich im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung in dem Durchlaß erstreckend, wobei dieser sekundäre Kanal einen Einla3 aufweist, um einen Teil des Strömungsmittels aufzunehm3n, welches in dem Durchlaß fließt und wobei der genannta Kanal einen Auslaß aufweist, um den erwähnten Teil in den Durchlaß, stromabwärts gegenüber dem Einlaß abzuge Jen.

6. Strömungsflußmess^v nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

gekennzeichnet durch Mittel zur Aufnahme von mindestens einem Teil des in dem Durchlaß verbleibenden Strömungsmittels und zur Aufprägung eines Geschwindigkeitsvektors auf diesen Teil mit einem Winkel gegenüber dem Fluß im Durchlaß, um so eine Zone verminderten Drucks am Auslaß des zweiten oder sekundären Kanals zu schaffen.

7. Strömungsflußmesser nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmittelflußabfühlmittel folgendes aufweisen:

Mittel zum Abfühlen des Stagnationsdrucks des Strömungsmittels an einer Stelle stromaufwärts gegenüber dem

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BAD ORIGINAL

Sekundärkahalauslaß, und

Mittel zum Abfühlen, des statischen Drucks des Strömungsmittels in dem Sekundärkanal.

8. Strömungsflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrnittelflußabfühlmittel ferner Mittel aufweisen, welche die Differenz zwischen dem Stagnationsdruck und dem reduzierten statischen Druck in dem sekundären Kanal abfühlen.

9. Flußmesser nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der sekundäre Kanal ein Venturielement (20) aufweist.

10. Plußmesser der Bauart mit einem Kanal für den Durchgang von Strömungsmittelfluß und mit Strömungsmittelflußabfühlmitteln zur Erzeugung eines Signals als Punktion des Strömungsmittelflusses über einen Betriebsbereich hinweg,

gekennzeichnet durch einen Bypaßkanal zur Verbindung eines Punktes innerhalb des Durchl» stromaufwärts gegenüber den Strömungsmittelflußabfühlmitteln mit einem zweiten Punkt innerhalb des Kanals stromabwärts gegenüber den genannten Mitteln, wobei der Bypaßkanal einen Hals definiert, der einen lokalisierten Rück- oder Gegendruck erzeugt, und zwar innerhalb des durch den Bypaßkanal fließenden Strömungsmittels, wobei der Rückdruck sich kontinuierlich als eine inverse Punktion der Luftströmungsgeschwindigkeit durch den Flußmesser ändert, und zwar über den gesamten Betriebsbereich hinweg.

11. Vorrichtung zum Messen des Strömungsmittelflusses, gekennzeichnet durch

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Mittel zur Bildung eines Hauptkanals, Mittel zur Bildung eines sekundären Kanals (26), angeordnet innerhalb und sich im wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung in dem Hauptkanal erstreckend, wobei der sekundäre Kanal einen Einlaß aufweist, um einen Teil des Strömungsmittels fließend im Hauptkanal aufzunehmen, wobei der Sekundärkanal ferner einen Auslaß besitzt, um den erwähnten Teil in den Hauptkanal stromabwärts gegenüber dem Einlaß abzugeben,

Mittel zum Abfühlen des Stagnationsdrucks des Strömungsmittels in dem Hauptkanal stromaufwärts gegenüber dem sekundären Kanalauslaß,

Mittel zum Abfühlen des statischen Drucks des Strömungsmittels in dem Sekundärkanal,

Y/irbelmittel (22) zum Empfang von mindestens einem Teil des verbleibenden Strömungsmittels in dem Hauptkanal und zur Aufprägung einer Geschwindigkeit unter einem Winkel auf die Hauptkanalströmung zur Erzeugung einer Zone verminderten Drucks am Auslaß des Sekundärkanals, Mittel zum Abfühlen der Differenz zwischen dem Stagnationsdruck und dem verminderten statischen Druck in dem Sekundärkanal, und

Mittel zur Bildung eines Tertiärkanals, angeordnet innerhalb und sich im wesentlichen parallel erstreckend zu der Strömungsrichtung in dem Hauptkanal, wobei der Tertiärkanal im wesentlichen entgegengesetzt angeordnete, innere und äußere Vorsprünge besitzt, die zusammen einen Hals definieren, wobei die Vorsprünge in vorwählbarer Weise axial bezüglich einander versetzbar sind, und wobei schließlich der Tertiärkanal einen weiteren Teil des durch den Hauptkanal fließenden Strömungsmittels von einem Punkt stromaufwärts gegenüber den Wirbelmitteln zu einem Punkt benachbart stromabwärts gegenüber den Wirbelmitteln leitet.

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.12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Haupt-, Sekundär- und Tertiär-Kanäle im wesentlichen konzentrisch bezüglich einander angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der entgegengesetzt liegenden Vorsprünge durch einen Drosselring definiert ist, der für einen axialen Sehraubvorschub innerhalb des Tertiärkanals angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tertiärkanal einen konvergierenden Einlaß und einen divergierenden Auslaß aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Tertiärkanal einen radial versetzten Teil aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß d.er Sekundärkanal ein Venturielement auf vielst.

17. Vorrichtung zum Messen des Strömungsmittelflusses, gekennzeichnet durch Mittel zur Bildung eines Hauptkanals, Mittel zur Bildung eines Sekundärkanals, angeordnet innerhalb und sich im wesentlichen parallel erstreckend zur Strömungsrichtung im Hauptkanal, wobei der Sekundärkanal einen Einlaß zur Aufnahme eines Teils des im Hauptkanal fließenden Strömungsmittels auf v/eist, und ferner einen Auslaß besitzt, um den erwähnten Teil

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in den Hauptkanal stromabwärts gegenüber dem Einlaß wieder abzugeben,

Mittel zum Abfühlen des Stagnationsdrucks des Strömungsmittels im Hauptkanal stromaufwärts gegenüber dem sekundären Kanalauslaß,

Mittel zum Abfühlen des statischen Drucks des Strömungsmittels im Sekundärkanal,

Mittel zur Aufnahme von mindestens einem Teil des in dem Hauptkanal verbleibenden Strömungsmittels, um diesem eine Geschwindigkeit mit einem Winkel gegenüber der Hauptkanalströmung aufzuprägen, um so eine Zone verminderten Drucks am Auslaß des Sekundärkanals zu schaffen, Mittel zum Abfühlen der Differenz zwischen dem Stagnationsdruck und dem verminderten statischen Druck in dem Sekundärkanal, und

Mittel zur Bildung eines Tertiärkanals, angeordnet konzentrisch außerhalb des Sekundärkanals und mit einem Kinlaß zur Aufnahme eines weiteren Teils des im Hauptkanal fließenden Strömungsmittels, einem Hals und einem Auslaß zur Abgabe des weiteren Teils in den Hauptkanal an einem Punkt im \wesentlichen axial benachbart zum Auslaß des Sekundärkanals, aber mit Abstand radial dem gegenüber.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17»
dadurch gekennzeichnet, daß der Hals im wesentlichen entgegengesetzt liegende innere und äußere Vorsprünge aufweist, wobei mindestens eine der Vorsprünge axial bezüglich der anderen versetzbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der entgegengesetzt vorspringenden Teile definiert wird durch einen Drosselring, der in

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Schraubeingriff steht mit der Vorrichtung zum . -ialvorschub innerhalb des Tertiärkanals.

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,, daß der Tertiärkanal einen konvergierenden Einlaß und einen divergierenden Auslaß aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Tertiärkanal eine Axialversetzung aufweist..

22. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkanal ein Venturieleraent aufweist.

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