JPH10253407A - 流れ媒体の質量を測定する装置 - Google Patents

流れ媒体の質量を測定する装置

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JPH10253407A
JPH10253407A JP9311724A JP31172497A JPH10253407A JP H10253407 A JPH10253407 A JP H10253407A JP 9311724 A JP9311724 A JP 9311724A JP 31172497 A JP31172497 A JP 31172497A JP H10253407 A JPH10253407 A JP H10253407A
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ヘヒト ハンス
Heinz Rilling
リリング ハインツ
Dieter Tank
タンク ディーター
Uwe Dr Konzelmann
コンツェルマン ウーヴェ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 流れが著しく乱されても、ほぼ回転対称的な
速度分布が得られるようにする。 【解決手段】 測定エレメントの上流側に設けられた格
子体２１の流れ開口４０が少なくとも部分的に、異なる
流過横断面を有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、流れ媒体の質量を
測定する装置であって、測定エレメントと、該測定エレ
メントの上流側に設けられた格子体とが設けられてお
り、該格子体が多数の流れ開口を有している形式のもの
に関する。
【０００２】
【従来の技術】測定管片内に収納された測定エレメント
を有する装置はすでに公知である（欧州特許第４５８９
９８号明細書）。この公知の装置の場合、測定エレメン
トの上流側に、流れ整流器と格子体とが収納されてい
る。流れ整流器は、内側横断面全体にわたって出来る限
り一様もしくは均一な流れを生ぜしめるために設けられ
ている。流れ整流器に永続的に取り付けられた格子体に
より、格子体の下流側で流れ特性を出来る限り一様にす
るために、流れ中に極めて微細な渦流が生ぜしめられる
ようになっている。これにより測定エレメントの測定信
号が安定化される。この格子体は、個々の線材を有する
線材格子体である。これらの線材は、１格子構造体にお
いて互いに織り合わされている。この線材格子体は等間
隔の網目サイズもしくはメッシュの大きさを有している
ので、等しい流過横断面を有する多数の流れ開口が設け
られている訳である。しかしながら、大きな速度勾配を
有する一様でない速度分布によって特徴付けられる、著
しく乱された流れが格子体へ向かって生じた場合、格子
体の下流側にも一様でない速度分布が形成される。しか
しながらこのような速度分布は、測定エレメントの測定
精度に不都合に作用する。
【０００３】前記公知の装置の場合、格子体は加熱され
た状態で、流れ整流器に設けられたリング内に埋め込ま
れる。この格子体は、１格子構造体内で互いに織り合わ
された個々の線材から構成されているので、線材同士の
ある程度の位置ずれのおそれが存在し続ける。プラスチ
ック内に線材格子体を埋め込むことの欠点は、温度変化
時ならびにクリープ過程による流れ整流器のプラスチッ
クの老化時に、線材格子体の凹凸(Durchbeulen)が生じ
るおそれがあることである。線材格子体に凹凸が生じる
と、格子体の個々の線材がずれるので、測定エレメント
の特性曲線を不都合に変化させてしまう。さらに流れ整
流器に格子体を永続的に固定することの欠点は、異なる
網目サイズを有する格子体を流れ整流器に組み合わせる
には常に比較的大きな手間がかかることである。さら
に、格子体を加熱された状態で流れ整流器のリング内に
埋め込む時に排除されたプラスチックが流れ整流器内に
残されるので、特に大量生産の場合に信号のばらつきを
招くような、流れ中の障害物がもたらされる。さらに、
流れ方向に対して直角に配置された、流れ整流器の表面
から突出するようにリングを形成することも製造技術
上、比較的大きな手間がかかる。
【０００４】線材格子体を取り付けるための別の公知の
可能性は、線材格子体が縁曲げされた縁部を備えてお
り、この縁曲げ部が切込みを有していて、これらの切込
み内に、線材格子体を位置決めするためのウェブが係合
可能であることである。線材格子体の縁部の取付けもし
くは縁曲げは一方では製造に大きな手間がかかる。他方
では、縁部に設けられた切込みは、縁曲げ時に製造誤差
を回避できないことに基づき、線材格子体の流れ開口に
対して比較的不正確にしか対応させることができないの
で、流れ整流器の開口に対して線材格子体の流れ開口を
正確に方向付けすることはできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式の装置を改良して、流れが著しく乱されて
も、ほぼ回転対称的な速度分布が達成されるような装置
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、格子体の流れ開口が少なくとも部
分的に、異なる流過横断面を有しているようにした。
【０００７】
【発明の効果】流れ媒体の質量を測定する、本発明によ
る装置の利点は、測定管片内で速度分布が一様でない著
しく乱された流れが生じた場合にも、測定エレメントに
おいて正確な測定結果がもたらされることである。これ
により、測定管片内での測定エレメントの避けることの
できない組付誤差も、測定エレメントの測定精度に対し
ては殆ど影響をもたらさないので特に有利である。さら
に、測定エレメントにおける堆積を阻止するために、規
定の流れ領域、例えば著しく汚れをもたらすような領域
を格子体によって流れから分離しもしくは絞ることがで
きるので有利である。
【０００８】請求項２以下に記載の手段により、請求項
１に記載の装置の有利な構成および改善が得られる。
【０００９】さらに、異なる網目サイズもしくは異なる
流過横断面を備えた格子体を特に簡単に製造することが
できるので有利である。特に有利なのは、格子体の凹凸
を阻止することができ、これにより、装置の連続運転中
の測定精度および特に測定安定性が高められることであ
る。異なる網目サイズもしくは異なる流過横断面を備え
た格子体が特別な工具の手間をかけずに製造可能である
ことも有利である。さらに、装置の取り外しのために、
流れ整流器と格子体とが個別に形成され、これらを再利
用に際して簡単に分離することができる。特に有利なの
は、格子体の製造が、打ち抜きにより行われる点であ
る。このような製造形式は、格子体の流過横断面を極め
て高い精度で形成することを可能にする。しかもこの場
合、格子体の製造コストが高くなることはない。
【００１０】格子体の流れ開口を流れ整流器の開口に対
して簡単に正確に方向付けすることができるので特に有
利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に本発明を図面に示した実施の
形態について説明する。
【００１２】図１および図２には流れ媒体の質量、特に
内燃機関の吸込空気質量を測定する装置１が横断面で示
されている。この内燃機関は、混合気圧縮形の火花点火
式の内燃機関、または空気圧縮形の自己点火式の内燃機
関であってよい。この装置１は測定部分２を有してい
る。この測定部分は、装置１の測定管片５内に例えば差
し込み可能に導入されている。この測定部分２は、例え
ば細長いロッド状の、差込軸線１０の方向に長く延びる
直方体形状を有しており、測定管片５の壁８から切り欠
かれた開口内に例えば差し込み可能に導入されている。
この壁８は、例えば円形横断面を有する流れ横断面を仕
切っている。この横断面の真ん中には、壁８に対して平
行に中心軸線１１が延びている。この中心軸線は差込軸
線１０に対して直角に方向付けされている。測定エレメ
ント１４が測定部分２と一緒に、流れ媒体中に導入され
ている。装置１の測定部分２には測定通路１５が形成さ
れている。この測定通路には、測定用管片５内で流れる
媒体を測定するための測定エレメント１４が収納されて
いる。測定エレメント１４を備えたこのような測定部分
２の構造は当業者にとっては、ドイツ連邦共和国特許出
願公開第４４０７２０９号明細書に基づき十分に知られ
ている。なおこの明細書に開示されたものは本発明の構
成部分として使用されるようになっている。測定部分２
の上流側には、格子体２１が設けられている。この格子
体は図１に示したように、測定エレメント１４に向かう
流れ中の速度分布の多かれ少なかれ著しい非一様性を補
償するようになっている。図１において速度を示す相応
の速度矢印１６によって示した、速度分布のこのような
非一様性は、流れ障害物によって、例えば、格子体２１
の上流側に設けられた曲管（図示せず）またはエアフィ
ルタによっても生ぜしめられる。格子体２１の本発明に
よる構成により、少なくとも測定部分２の領域におい
て、図１で速度矢印１７によって示したようなほぼ回転
対称的な速度分布が形成されるようになっている。この
ような速度分布は、著しい速度勾配を有してはおらず、
これにより、速度エレメント１４において正確な測定結
果をもたらすことができる。
【００１３】図２に示したように、格子体２１の他に
は、流れを整流するための流れ整流器２０が設けられて
いてもよい。この流れ整流器は格子体の上流側で測定管
片５内に収納されている。この流れ整流器２０は例えば
プラスチックから成っており、例えば射出成形により製
造されていて、多数の例えば方形の開口２４を有してい
る。組み付け時には、格子体２１が測定管片５の、上流
側に位置する端部に設けられた、例えば円形の開口２３
内に導入される。この導入は、格子体の背面２６が開口
２３の横断面を縮小するストッパ２５に当接するまで行
なわれる。次いで、流れ整流器２０が開口２３内に挿入
される。この挿入は流れ整流器が、格子体２１に設けら
れたばねエレメント３０に当接するまで行なわれる。開
口２３における流れ整流器２０の永続的な固定のため
に、流れ整流器２０は、例えばその外面２２から僅かに
半径方向外側に向かって突出する鉤状(widerhakenfoerm
ig)の係止フック３３を有している。この係止フック
は、開口２３の内壁３４に設けられた環状の溝３５内に
係止することができる。開口２３内に流れ整流器２０が
導入されると、格子体２１のばねエレメント３０が弾性
変形させられ、流れ整流器２０に対して、軸線方向に向
けられたばね力を加える。開口２３内で流れ整流器２０
が組み付け位置に達すると、係止フック３３は溝３５に
係止し、ばねエレメント３０のばね力によって流れ整流
器２０と格子体２１とを軸線方向の緊張下で開口２３内
に永続的に保持する。係止フック３３としては、流れ整
流器２０の周面に形成された環状の係止リングを使用す
ることもできる。ばねエレメント３０は格子体２１にお
いて、これらのばねエレメントが流れ整流器２０に当て
付けられるように形成されているだけではなく、ばねエ
レメントはストッパ２５にも当て付けられていてもよ
く、または流れ整流器２０とストッパ２５とに交互に当
て付けられていてもよい。
【００１４】流れ整流器２０の開口２４に対する格子体
２１の半径方向の方向付けは、図３に示した、格子体２
１の縁部４４に設けられた少なくとも１つの切込み３７
によって行なわれる。この少なくとも１つの切込み３７
は、縁部４４から半径方向内側に向かって延びていて、
例えば方形の形状を有している。これにより、測定管片
５の開口２３の内壁３４から半径方向内側に向かって延
びる、対応形成されたウェブ３８を収容することができ
る。この切込み３７は、格子２１の流れ開口４０に対し
て正確に予め規定可能な位置で切り欠かれる。これによ
り、流れ開口４０を流れ整流器２０の開口２４に対して
正確に方向付けすることができる。この場合、この少な
くとも１つの切込み３７の位置は、格子体２１の流れ開
口４０に対して一義的に規定されている。この少なくと
も１つの切込み３７は、格子体２１および流れ開口４０
と同様に、薄い金属ストリップから打ち抜きによって製
造することができる。特に大量生産の場合には、切込み
３７に対する、ひいては流れ整流器の開口２４に対する
格子体２１の流れ開口４０の極めて正確な方向付けおよ
び対応関係が簡単に得られる。
【００１５】本発明によれば、格子体２１が有する格子
構造は、複数の流れ開口４０から構成されていて、少な
くとも部分的には、異なる大きさの流過横断面が設けら
れている。このような格子体２１の第１実施例は、格子
体２１を上から見た状態で図３に詳しく示されている。
この格子体２１は例えば円形の外形を有していて、例え
ば、方形に形成された多数の流れ開口４０を有してい
る。これらの流れ開口は格子体２１の真ん中の中心領域
４２から縁部４４に向かって縮小されているので、格子
体２１の外側領域４３においては微細な孔を有し、真ん
中では粗い孔を有する流れ開口４０が設けられている。
中心領域４２から縁部４４に向かって格子体２１が微細
にされていることにより、壁の近くの速度が高いよう
な、一様でない速度分布の場合に、対応する補償が可能
になる。この場合、格子体２１からある程度の間隔をお
いて回転対称的な速度分布が形成される。この速度分布
の特徴は、流れ横断面に関してほぼ一定の速度分布であ
ることである。
【００１６】しかしながら、図４に示したような格子体
２１の第２実施例も可能である。この格子体２１は、中
心領域４２において、より小さなもしくはより密な網目
を備えた流れ開口４０を有し、縁部４４の領域に向かっ
てより大きなもしくはより粗い網目を備えた流れ開口４
０を有するように形成されている。格子２１のこのよう
な格子構造により、流れ中の、中心軸線１１の領域に形
成された速度ピークをより密な網目を備えた流れ開口４
０によって意図的に軽減することができる。この場合に
もやはり、流れ横断面に関して一様な速度分布がもたら
され、もしくは格子体２１の下流側に一定の速度が得ら
れる。
【００１７】図５に示した本発明による格子体２１の第
３実施例のように、流れの規定の領域、例えば著しく汚
れが付着した領域のみを、格子体２１の微細化によって
絞る(ausblenden)こともできる。この場合、この場所で
は著しく密な流れ開口４６が設けられている。このよう
な流れ開口４０の流過横断面は例えば３角形、４角形、
５角形、６角形、またはその他の多角形、あるいは円形
または楕円形に形成されていてよい。
【００１８】しかしながら、図６に示した本発明による
格子体２１の第４実施例のように、流れ開口４０を非対
称的に、例えば菱形状に縁部４４に向かって歪みが増大
するように形成することも考えられる。
【００１９】さらに、図７に示した本発明による格子体
２１の第５実施例のように、例えば多数の円形の流れ開
口４０を設けることも考えられる。これらの流れ開口
は、例えば中心領域４２により小さな流過横断面を有し
ていて、縁部４４に向かってより大きな流過横断面を有
している。しかしながら、外側領域４３においてはより
小さな流過横断面を有し、中心領域４２に向かってより
大きな流過横断面を有する流れ開口４０も考えられる。
【００２０】格子体２１の流れ開口４０の製造は、薄い
金属ストリップから打ち抜くことによって行なうことが
できる。しかしながら、これらの流れ開口４０をレーザ
によって切り欠くことも可能である。また、その変わり
に格子体２１のためにセラミックスを使用することもで
きる。これにより、例えば流れ開口４０をセラミックス
基板からエッチング加工により得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により構成された格子体の、流れに対す
る作用形式を概略的に示す図である。
【図２】本発明により構成された格子体を備えた装置を
部分的に断面して示す図である。
【図３】本発明による第１実施例に基づく格子体を示す
平面図である。
【図４】本発明による第２実施例に基づく格子体を示す
平面図である。
【図５】本発明による第３実施例に基づく格子体を示す
平面図である。
【図６】本発明による第４実施例に基づく格子体を示す
平面図である。
【図７】本発明による第４実施例に基づく格子体を示す
平面図である。
【符号の説明】
１ 装置、 ２ 測定部分、 ５ 測定管片、 ８
壁、 １０ 差込軸線、１１ 中心軸線、 １４ 測定
エレメント、 １５ 測定通路、 １６，１７速度矢
印、 ２０ 流れ整流器、 ２１ 格子体、 ２３，２
４ 開口、 ２５ ストッパ、 ２６ 背面、 ３０
ばねエレメント、 ３３ 係止フック、３４ 内壁、
３５ 溝、 ３７ 切込み、 ３８ ウェブ、 ４０
流れ開口、 ４２ 中心領域、 ４３ 外側領域、 ４
４ 縁部、 ４６ 流れ開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハインツ リリング ドイツ連邦共和国 エーバーディンゲン イム カイザーフェルト １ (72)発明者 ディーター タンク ドイツ連邦共和国 エーバーディンゲン リーター シュトラーセ 11 (72)発明者 ウーヴェ コンツェルマン ドイツ連邦共和国 アスペルク シュヴァ ルベンヴェーク 14

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流れ媒体の質量を測定する装置であっ
    て、測定エレメントと、該測定エレメントの上流側に設
    けられた格子体とが設けられており、該格子体が多数の
    流れ開口を有している形式のものにおいて、 格子体の流れ開口（４０）が少なくとも部分的に、異な
    る流過横断面を有していることを特徴とする、流れ媒体
    の質量を測定する装置。
  2. 【請求項２】 流れ開口（４０）の流過横断面が格子体
    （２１）に向かう流れに適合されて、格子体（２１）の
    下流側に、ほぼ一様の速度分布を有する流れが存在する
    ようになっている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 格子体（２１）の上流側に流れ整流器
    （２０）が設けられている、請求項１または２記載の装
    置。
  4. 【請求項４】 流れ開口（４０）の流過横断面が方形、
    菱形、円形、または楕円形の形状を有している、請求項
    １記載の装置。
  5. 【請求項５】 格子体（２１）の流れ開口（４０）が、
    格子体（２１）の中心領域（４２）に小さな流過横断面
    を有していて、格子体（２１）の外側領域（４３）に向
    かって増大された流過横断面を有している、請求項１か
    ら４までのいずれか１項記載の装置。
  6. 【請求項６】 格子体（２１）の流れ開口（４０）が、
    格子体（２１）の中心領域（４２）に大きな流過横断面
    を有していて、格子体（２１）の外側領域（４３）に向
    かって縮小された流過横断面を有している、請求項１か
    ら４までのいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 格子体（２１）が、小さな流過横断面を
    有する、制限された領域（４６）を有している、請求項
    １記載の装置。
  8. 【請求項８】 流れ開口（４０）が、薄い金属ストリッ
    プから打ち抜くことにより製造されている、請求項１記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 格子体（２１）の縁部（４４）が少なく
    とも１つの切込み（３７）を有しており、該切込み（３
    ７）が流れ開口（４０）に対して予め規定された位置を
    有している、請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの切込み（３７）が、
    測定管片（５）の開口（２３）の内壁（３４）から半径
    方向内側に向かって延びる、少なくとも１つのウェブ
    （３８）を収容している、請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 流れ開口（４０）がレーザによって製
    造されている、請求項１記載の装置。
  12. 【請求項１２】 流れ開口（４０）がセラミックス基板
    からエッチング加工することにより製造されている、請
    求項１記載の装置。
JP9311724A 1996-11-14 1997-11-13 流れ媒体の質量を測定する装置 Abandoned JPH10253407A (ja)

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DE19647081A DE19647081A1 (de) 1996-11-14 1996-11-14 Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums
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