DE4112981A1 - Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden, gasfoermigen mediums - Google Patents
Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden, gasfoermigen mediumsInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der
Masse eines strömenden, gasförmigen Mediums, insbesondere zur
Messung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten
Luftmasse, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten
Gattung.
Das bei solchen Vorrichtungen verwendete temperaturabhängie
Meßelement, z. B. Hitzdraht- oder Heißfilmmesser, ändert seinen
elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von der Änderung der
Strömung im Bypaßkanal. Das Ausgangssignal des Meßelements ist
damit ein Maß für den Durchsatz des Strömungsmittels im
Hauptströmungskanal. Bei unterschiedlichen
Drosselklappenstellungen wird das strömende Medium im
Strömungskanal unterschiedlich abgelenkt, was sich in einer
Verfälschung des Ausgangssignals des Meßelements bemerkbar
macht.
Zur Reduktion dieser Signalabweichungen ist bei einer
bekannten Luftmeßvorrichtung der eingangs genannten Art
(P 39 22 489.9), die mindestens eine Austrittsöffnung des
Bypaßkanals in der Venturisektion exakt über der Schwenkachse
der Drosselklappe und mit Abstand von dieser angeordnet und
der Querschnitt der Austrittsöffnung größer als das 0,3-fache
des Drosselklappendurchmessers gewählt. Bevorzugt sind zwei
solche Austrittsöffnungen vorgesehen, die einander diametral
gegenüberliegen, wobei die Verbindungslinie der
Austrittsöffnungen parallel zur Schwenkachse der Drosselklappe
verläuft. Untersuchungen haben gezeigt, daß trotz dieser
konstruktiven Gestaltung ein nicht unerheblicher Einfluß der
Drosselklappenstellung auf das Ausgangssignal des Meßelements
bestehenbleibt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Masse eines
strömenden gasförmigen Mediums mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die
Anordnung der mindestens einen Austrittsöffnung des Bypasses
im unmittelbaren Bereich des Minimumquerschnitts der
Venturisektion im Strömungskanal und durch die angegebene
Festlegung des Abstandes der Schwenkachse der Drosselklappe
von der mindestens einen Austrittsöffnung des Bypaßkanals der
Einfluß der unterschiedlichen Schwenkstellungen der
Drosselklappe auf das Ausgangssignal des Meßelements
verschwindend gering ist. Der erforderliche Abstand ist dabei
abhängig von dem Durchmesser der Drosselklappe und damit von
dem lichten Durchmesser des Strömungskanals im Bereich der
Drosselklappe und zusätzlich von der Anzahl der vorhandenen
Austrittsöffnungen des Bypaßkanals.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt einer
Luftmeßvorrichtung im Luftansaugsystem einer
Brennkraftmaschine.
Von dem Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine ist in der
Zeichnung der sog. Drosselklappenstutzen 10 im Längsschnitt
dargestellt, in dem die Luftmeßvorrichtung integriert ist. Der
Drosselklappenstutzen 10 bildet entweder einen Teil des
Luftansaugrohrs der Brennkraftmaschine oder ist mit diesem
eingangsseitig verbunden. Ausgangsseitig ist der
Drosselklappenstutzen 10 dann an einem Sammelsaugrohr der
Brennkraftmaschine befestigt.
Im Drosselklappenstutzen 10 ist ein Strömungskanal 11
ausgebildet. Im unteren Bereich des Strömungskanals 11 ist
eine Drosselklappe 12 vorgesehen, die zur Steuerung des
lichten Querschnitts des Strömungskanals 11 um eine
Schwenkachse 13 schwenkbar ist, die sich rechtwinklig zur
Achse des Strömungksanals 11 erstreckt. Stromaufwärts der
Drosselklappe 12 weist der Strömungskanal 11 eine
venturiförmige Strömungssektion, im folgenden Venturisektion
14 genannt, auf. Die Stelle des kleinsten
Strömungsquerschnitts, der sog. Minimumquerschnitt, ist mit 15
gekennzeichnet.
Im Drosselklappenstutzen 10 ist weiterhin ein Bypaßkanal 16
ausgebildet, der aus einem parallel zum Strömungskanal 11
verlaufenden Strömungsrohr 17 und einem quer zum
Strömungskanäl 11 verlaufenden Ringkanal 18 besteht, in dem
das Strömungsrohr 17 mündet. Das Strömungsrohr 17 zweigt
stromaufwärts der Venturisektion 14 vom Strömungskanal 11 ab,
wobei der Einlaß des Strömungungsrohrs 17 und der Einlaß der
Venturisektion 14 in einer gemeinsamen Ebene am Ausgang eines
Strömungsgleichrichters 19 liegen. Im Strömungsrohr 17 ist ein
temperaturabhängiges Meßelement 20 angeordnet, das im
Ausführungsbeispiel als Heißfilm-Luftmassenmesser ausgebildet
ist. Ein solcher Heißfilm-Luftmassenmesser ist in der
DE 36 38 138 A1 beschrieben. Der Ringkanal 18 umgibt die
Venturisektion 14 im Bereich des Minimumquerschnitts 15
asymmetrisch und mündet im Strömungsrohr 17 über mindestens
eine Austrittsöffnung 21. In dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Austrittsöffnungen
21 vorhanden, die einander diametral gegenüberliegen, wobei
sich die miteinander fluchtenden Achsen der beiden
Austrittsöffnungen 31 parallel zur Schwenkachse 13 der
Drosselklappe 12 erstrecken. Wie in der Zeichnung schematisch
angedeutet ist, sind die Achsen der Austrittsöffnungen 21
rechtwinklig zur Achse des Strömungskanals 11 ausgerichtet, so
daß der Eintrittswinkel α der aus dem Bypaßkanal 16 in den
Strömungskanal 11 eintretenden Luftströmung 90° zur
Hauptströmung im Strömungskanal 11 beträgt, die durch Pfeil 22
svmbolisiert ist. In modifizierten Ausführungsformen kann der
Winkel α Werte zwischen 90° und Null annehmen.
Der Abstand L der Schwenkachse 13 für die Drosselklappe 12 von
den Achsen der Austrittsöffnungen 21 im Ringkanal 18 ist so
bemessen, daß das Verhältnis des Abstandes L zum Durchmesser D
der Drosselklappe 12 zwischen 0,5 und 1,2 liegt. Bei dieser
Anordnung der Drosselklappe 12 relativ zu den
Austrittsöffnungen 21 des Bypaßkanals 16 wirken sich die
unterschiedlichen Drosselklappenstellungen nur verschwindend
gering auf das vom Meßelement 30 ausgegebene Meßwertsignal
aus, so daß unterschiedliche Drosselklappenstellungen keine
merkbaren Verfälschungen des Ausgangssignals nach sich ziehen.
Bei einer modifizierten Ausführungsform der Luftmeßvorrichtung
kann anstelle der beiden Austrittsöffnungen 31 auch nur eine
einzige Austrittsöffnung 21 vorgesehen werden, deren Achse
wiederum zur Achse des Strömungskanals 11 Winkelwerte zwischen
α=0° und α=90° einschließt. Auch in diesem Fall ist der
Abstand L der Schwenkachse von der Austrittsöffnung 21 so
gewählt, daß das Verhältnis des Abstandes L zum Durchmesser D
der Drosselklappe 12 den vorstehend genannten Wertbereich
einhält.
In einer modifizierten Ausführungsform der Luftmeßvorrichtung
können auch mehr als drei Austrittsöffnungen 21 vorgesehen
werden, die in einer gemeinsamen Querschnittsebene des
Strömungskanals 11 liegen. In diesem Fall muß der Abstand L
der Schwenkachse 13 der Drosselklappe 12 von den
Austrittsöffnungen 21 so bemessen werden, daß das Verhältnis
L/D größer als 1,2 ist.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die
Austrittsöffnung 21 oder sind die mehreren Austrittsöffnungen
21 an der Stelle des Minimumquerschnittes 15 der
Venturisektion 14 im Strömungskanal 11 angeordnet. Es ist
jedoch auch möglich, die Austrittsöffnung 21 bzw. die
Austrittsöffnungen 31 in unmittelbarer Nähe des
Minimumquerschnittes 15 stromauf- oder -abwärts des
Minimumquerschnitts 15 anzuordnen. Die vorstehende Bemessung
des Abstandes der Schwenkachse 13 der Drosselklappe 12 von den
Austrittsöffnungen 21 ändert sich dadurch nicht.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Drosselklappenstutzen
10 ist noch ein Schrittmotor 24 vorgesehen, der zur adaptiven
Leerlaufregelung der Brennkraftmaschine einen Bypaß 25 um die
Drosselklappe 12 steuert. Diese adaptive Leerlaufregelung ist
für die beschriebene Luftmeßvorrichtung ohne Bedeutung.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene
Luftmeßvorrichtung beschränkt, vielmehr kann sie zur Messung
der Masse eines strömenden beliebigen gasförmigen Mediums
verwendet werden.
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden,
gasförmigen Mediums, insbesondere zur Messung der von
einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse, mit einem
Strömungskanal, der eine um eine quer zur
Strömungskanalachse verlaufende Schwenkachse schwenkbare
Steuerklappe (Drosselklappe) zur Einstellung des
Strömungsquerschnitts im Strömungskanal und eine
stromaufwärts der Drosselklappe liegende venturiförmige
Strömungssektion (Venturisektion) aufweist, mit einem
Bypaßkanal, der einerseits stromaufwärts der Venturisektion
vom Strömungskanal abzweigt und andererseits im Bereich des
Minimumquerschnitts der Venturisektion mit mindestens einer
Austrittsöffnung mündet, deren Achse mit der
Strömungskanalachse einen Winkel zwischen 0° und 90°
einschließt, und mit einem im Bypaßkanal angeordneten
temperaturabhängigen Meßelement, insbesondere Heißfilm-
Luftmassenmesser, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
(L) der Schwenkachse (13) der Drosselklappe (12) von der
mindestens einen Austrittsöffnung (21) des Bypaßkanals (16)
so bemessen ist, daß das Verhältnis des Abstandes (L) zum
Durchmesser (D) der Drosselklappe (12) in einem
vorgegebenen Wertebereich liegt, der bei einer vorhandenen
Austrittsöffnung (21) oder zwei parallel zur
Drosselklappenschwenkachse diametral angeordneten
Austrittsöffnungen (21) durch 0,5 nach unten und durch 1,2
nach oben begrenzt ist und der bei mehr als zwei in einer
quer zur Strömungskanalachse liegenden Querschnittsebene
angeordneten Austrittsöffnungen (21) größer als 1,2 ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bypaß-Austrittsöffnungen (21) im Strömungskanal (11) an
der Stelle des Minimumquerschnitts (15) der Venturisektion
(14) liegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bypaßkanal-Austrittsöffnungen (21) im Strömungskanal
(11) in unmittelbarer Nähe des Minimumquerschnittes (15)
der Venturisektion (14) stromauf- oder -abwärts des
Minimumquerschnitts (15) liegen.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19914112981 DE4112981A1 (de) | 1991-04-20 | 1991-04-20 | Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden, gasfoermigen mediums |
JP4094690A JPH05118891A (ja) | 1991-04-20 | 1992-04-15 | ガス状の流動する媒体の空気量を測定する装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=6430031
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH05118891A (de) |
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