CN1194690A - 测量流动介质的量的装置 - Google Patents

Abstract

现有的带有温度相关的测量元件用于测量流动介质的量的装置具有缺点,即在由流动变动为特征的、脉动的流动中可能产生大的测量误差。为了消除这种测量误差,本装置(1)具有一测量通道(30),它由一个入口(35)延伸到一个出口(36),在出口(36)上紧连着一个转向通道(31)的第一部件(32),介质由出口(36)流入第一部件并且通过一个侧面(45)被转向流入第二部件(33),其中,转向通道(31)的第一部件(32)的侧面(45)被构造成与测量通道(30)中的流动方向(29)倾斜。本发明的目的在于测量流动介质的量,尤其是测量内燃机吸入空气的量。

Description

测量流动介质的量的装置

现有技术

本发明涉及根据权利要求1前序部分的一种测量流动介质的量(masse)的装置。

由DE-OS4407209已公知一种具有安装在一测量通道中的测量元件的装置，该测量元件是与温度相关的。该测量通道在装置中由一个入口通到一个出口，在出口处连接有一个具有S型的转向通道。该转向通道由一个第一部件和一个第二部件构成，该第一部件具有一个直角，并在一侧面过渡到第二部件。流动的介质由测量通道的出口首先流入转向通道的第一部件，转向通道的通流截面大于测量通道的通流截面，这样存在一个断续的、阶梯形式的到第一部件的通流过渡，随后，来自第一部件的介质在角处实现偏转，沿第一部件的侧面进入横向连着的转向通道的第二部件，并由一排出口排出，以便与从该装置旁流过的介质再混合。

在内燃机中通过单个缸进气阀的开与关产生流动的大的变动或者说脉动，其强度取决于单个活塞的进气频率或者说取决于内燃机的转速。流动脉动在进气阀处产生，通过吸气管道传到测量通道的测量元件并由此继续传下。该脉动使得通过测量元件的热惰性及定向非灵敏度与脉动强度相关产生一个测量结果，该结果可大大偏离于测量通道中间的流动速度，并使由此可计算出的内燃机吸气量产生偏差。测量通道与转向通道在它们的尺寸上被这样相互调节，使在吸气管道中脉动的流动情况下，由于流动变化产生的测量元件的误差指示最小。但是在高脉动频率及显著脉动幅度下，由于转向通道中流体声学过程可产生吸入气体量的误差指示，这种误差指示尤其会这样出现，即在脉动的流动中测量元件顺流的台阶处，测量通道的出口与转向通道的第一部件的角之间出现一个压力波，该压力波在角处的转向通道的侧面被反射，这样，测量元件的测量信号被反馈作用干扰。本发明的优点

本发明的具有权利要求1的特征的用于测量流动介质的量的装置，相对而言其优点是，几乎与变动的或脉动的流动无关，可获得一个精度不变的测量结果。具有优点的是，不必改变转向通道的第一部件的侧面到测量通道的距离，可达到上述目的，这样，由测量通道与转向通道组成的整体通道的调整不被妨害，由此可保持装置的紧固的结构。

通过从属权利要求中的措施使权利要求1提出的装置进一步的有利结构及改进成为可能。

特别有利的是，在转向通道中所设的用于连接吸气管道中的外部流体的孔状流体连接，通过它可完全消除在转向通道中可能还存在的压力波的剩余干扰，从而获得测量结果的进一步改善，这样，本装置具有一个明显减弱的测量信号噪声，该测量信号噪声可通过在测量通道中出现的紊流产生。附图

本发明的实施例在附图中简单地描述并在以下的说明书中进一步说明。其中，

图1是根据本发明第一个实施例的按照本发明构造的装置局部剖的侧视图，

图2是图1中沿II-II线的剖视图，

图3是根据本发明第二个实施例的按照本发明构造的装置的剖视图。实施例的说明

图1局部剖视图中示出了用于测量流动介质的量，尤其是内燃机吸入空气量的装置1。装置1具有细长的直角平行六面体状的结构，它在纵轴10方向径向伸展。并且该装置可插入在壁5上开的孔6并通入吸气管道7中，装置1通过壁5上的密封环3密封，并且例如通过未进一步示出的螺纹连接与它紧固连接。画剖面线的壁5是例如圆柱状吸气管道7的部件，内燃机可通过该吸气管道经一未示出的空气滤清器由环境中吸气。吸气管道7的壁5限制出一通流截面，它在吸气管道7为圆柱状的情况下具有大致圆形截面，在截面中心平行于壁5的轴向方向延伸着与纵轴10垂直的中心轴线11。装置1以一个以下称为测量体17的部件伸在流动的介质中，其中，测量体17延伸到超过吸气管道7的中心，并由通过中心轴线11的一个平面对称地分隔，中心轴线位于绘图平面内，这样使在测量体17中安装的、与温度相关的测量元件20的入流尽可能没有壁5的干扰边际影响。在图1至3的实施例中介质由右向左流动，其中流动方向由箭头29指出。

装置1由测量体17，支架体18及固定体19一体地组成，并且例如由塑料通过塑料压铸技术制造。测量元件20，例如，可构造成平板状并如同现有技术DE-OS3638138一样具有一个或多个温度相关电阻28，它以电阻薄膜的形式，所谓的热膜电阻(Heissfilmwiderstaenden)，安装在作为载体22的平板状陶瓷基板上。但是也可以如图1及图3所示并例如同DE-OS4338891中一样，该测量元件20构造成所谓的微观机构的组件。该测量元件20具有一载体22，该载体22带有一个通过腐蚀产生的薄膜状传感部分，该传感部分带有一个特别小的厚度以及多个同样通过腐蚀产生的电阻薄膜，电阻薄膜至少构造了一个温度相关的测量电阻28以及例如一个加热电阻，该测量元件20由至少一个平板状的，例如由陶瓷构成的载体22以及至少一个温度相关的电阻28构成，载体22被放置在例如由金属制成的容纳件23的管套34中，被安置在容纳件上，并且，例如通过粘接固定住。容纳件23具有一个相对着流动方向29的前边，它最好构造成斜的。测量元件20的单个电阻薄膜28借助于装置1内分布的连线24与图1中虚线描述的电子求值电路25导通，它含有例如一个类似桥路的电阻测量电路。求值电路25被安装在装置的例如支架体18或固定体19上。若求值电路25例如安装在支架体18上，使得例如通过一个冷却体由在吸气管路7中流动的介质将其冷却。由求值电路25提供的电信号也可通过一个安装在固定体19上的插接连接件26传入另外的电控装置进行计算。对于与温度相关的测量元件的功能和结构的详细说明被省略，因为本领域技术人员可由现有技术获知。

如沿图1中II-II线的剖面图即图2所示，装置1的测量体17具有一个直角平行六面体结构以及一个测量通道30，它沿一个在测量通道30中心分布的测量通道轴线12，由具有例如矩形截面的入口35延伸到例如同样具有矩形截面的出口36。装置1以其测量通道轴线12平行于中心轴线11被安装在吸气通道7中。如图2中虚线所示的测量通道轴线12’所显示的，装置1也可以旋转了的安装位置来安装，这样测量通道轴线12’与中心轴线11构成一个若干度的夹角。如图1所示，测量通道30过渡到一个具有S形形状的转向通道31。测量通道30由一个远离中心轴线11的上面37、一个接近中心轴线11的底面38以及在图2中示出的两个侧面39，40限制而成。在按照图1的实施例中，将测量通道30以其测量通道轴线12与中心轴线11偏离地安装。但也可如按照本发明的装置1的第二实施例的图3所示，将测量通道30以其测量通道轴线12与吸管道7的中心轴线11对中地安装。用于平板状测量元件20的容纳件23被固定在支架体18内的上面37侧，这样，介质环绕容纳件23的两个平行于测量通道轴线12分布的侧面21，流过具有测量元件20的容纳件23。

如图2所示，测量通道30的侧面39，40倾斜于由测量通道轴线12与纵轴线10构成的平面14，并与其构成锐角，这样，沿流动方向29看，该测量通道30轴向变窄，以便以一个出口36的最小截面与转向通道31的第一部件32相通，测量元件20由测量通道30的最窄位置向上游或者说由出口36向上游被安装在测量通道30中的容纳件23上。沿流动方向29所设的测量通道30的变窄的作用是，可在测量元件20的部位获得一个尽可能无干扰的、均匀的并流(Parallelstromung)。为了避免在测量通道30的入口35部位的流分层(Stromungsablosungen)，测量通道30的入口部位具有图1所示的倒圆的边缘面42。

按照本发明，转向通道31的第一部件32的一个侧面45被构造得与流动方向29不垂直，而是与之倾斜，这样由测量通道轴线12与侧面45构成的倾角α最好大约为45°，侧面45被安置在出口36沿流动方向29在转向通道31的相对的壁的投影上。也可以这样构造侧面45，使倾角α在大约30至60度的范围内变化。如图1所示，沿侧面45顺流在第一部件32之后在它的横向或者说与纵轴10垂直接着一个转向通道31的第二部件33。设置斜面45的目的在于将由测量通道30的出口36流入第一部件32的介质沿侧面45改道流入第二部件33。在此，侧面45延伸至图1中的剖切线II-II或者说延伸到图1中的中心轴线11。侧面45沿纵轴线10的方向在此具有一个宽度br，它比测量通道30沿纵轴线10方向的宽度b小一些。也可以将侧面45的宽度br构造得与测量通道30的宽度b相等。侧面45的宽度应至少为测量通道30宽度b的三分之二。如图2所示，侧面45具有与宽度垂直的一个深度tr，它最好与测量通道30的深度t大致相当，深度t与测量通道入口35的宽度b垂直。也可以将侧面45构造成其深度tr小于测量通道30的入口35的深度t。紧连着侧面45分布着沿纵轴线10方向的第一部件32的壁。

由第一部件32与第二部件33组成的转向通道31特别具有一矩形横截面，它大致与测量通道30的入口35的横截面相等，这样，在出口36处在测量通道30与转向通道31之间，通流截面在一个台阶43处突然变大。在测量通道30中流动的介质顺出口36流下首先到达第一部件32中，在侧面45处转向并由此流入第二部件33。如图1及图3中箭头46所示，介质随后流过第二部件33经一个排出孔47流出并基本上垂直于流动方向29又流入吸气管道7中。排出孔47同转向通道31一样具有例如矩形的横截面并且被设置在一个测量体17的平行于测量通道轴线12的底面50上。如图1及图3所示，在矩形排出孔47右边垂直于底面50连着测量体17的相对着流动方向29的边缘面42，它在测量通道30的入口35的上游，以倒圆的形状由底面50通到测量通道30的底面38的入口35处。

在转向通道31中的侧面45的倾斜构造的作用是，将在测量通道30的出口36处产生的流动中的干扰在侧面45上反射，该干扰例如可以涡流的形式或以压力波的形式出现。其中，与涡流或者说压力波的产生部位相关地在台阶43或出口36沿纵轴10分布的宽度上产生距侧面45不同的距离，这样，沿该宽度存在的单个的涡流或压力波时间不同地在侧面45上被反射，其结果是，它们被转向并且在测量元件20上的干扰作用被总体上减弱。通过这种干扰在侧面45上与时间及部位相关的反射，可排除其对测量元件20给出的测量信号的影响，由此使得在脉动流中在其它情况下出现的测量元件20的误差指示，在本发明中可被大大减小甚至可被避免。

在图3的本发明的第二实施例中，所有与图1和图2相同的或相同作用的部件具有相同的符号，在侧面45的下游在转向通道31内有一开口55，它可以是一个孔，使转向通道31内的流体与吸气管道7中的外部流体相通。开口55可被做成例如圆孔，它由测量体17的侧壁27延伸至转向通道31的第一部件32与第二部件33的交叠部位。如图3中虚线所示，开口55也可被设置为由测体17的底面50向第二部件33分布。开口55具有相对小的横截面并且其直径为几个毫米，例如2mm，当然，也可有多个开口55。通过至少一个开口55，可使由转向通道31构造的谐振空腔对于由测量通道30的出口36流下引出的压力波这样被影响，即通过一个压力平衡使在侧面45上反射的压力波减弱，其中，通过至少一个开口55的横截面的尺寸，使谐振空腔的固有频率调谐到引出的压力波的频率，从而达到测量元件20给出的测量结果的进一步改善。

此外，至少一个开口55使得通过转向通道31中流体与吸气管道7中流体的压力平衡，在转向通道31中存在的压力波波弱的情况下，还可以向吸气管道7泄漏，而对由测量元件20给出的测量结果没有负面影响。

Claims (10)

1、用于测量流动介质的量、尤其是内燃机吸入空气量的装置，带有一个由流动介质环流的、与温度相关的测量元件，它被安置在分布于该装置中的测量通道内，该测量通道由一个入口延伸到一个出口，与该出口紧连着一个转向通道的第一部件，介质由出口流入该转向通道并由第一部件的一个侧面转向，流入转向通道的第二部件，其特征是，转向通道(31)的第一部件(32)的侧面(45)位于出口(36)沿流动方向(29)在第一部件(32)的相对的壁上的投影上，并且被构造得测量通道(30)的流动方向(29)倾斜。

2、按照权利要求1的装置，其特征是，侧面(45)具有一个深度tr以及一个与之垂直分布的宽度br，它大致与测量通道(30)的入口(35)的宽度b相等。

3、按照权利要求1或2的装置，其特征是，由侧面(45)与测量通道(30)内的流动方向(29)所夹的倾角α的大小在30至60度范围内。

4、按照权利要求3的装置，其特征是，倾角α大约等于45度。

5、按照权利要求1的装置，其特征是，侧面(45)的宽度br为测量通道(30)的宽度b的至少三分之二。

6、按照权利要求1的装置，其特征是，侧面(45)具有一个宽度br以及与之垂直分布的深度tr，并且侧面(45)的深度tr大致与入口(35)处测量通道(30)的深度t相等。

7、按照权利要求1的装置，其特征是，沿流动方向(29)与转向通道(31)的第一部件(32)紧连着一个第二部件(33)，并且在第一部件(32)或在第二部件(33)上至少设置一个开口(55)，它连通了环流该装置(1)的介质。

8、按照权利要求7的装置，其特征是，至少一个开口(55)通到本装置(1)的具有测量通道(30)的测量体(17)的侧壁(27)以及/或者底面(50)。

9、按照权利要求1的装置，其特征是，测量通道(30)具有一矩形横截面，它由入口(35)向出口(36)变窄。

10、按照权利要求1的装置，其特征是，转向通道(31)具有一矩形横截面，其中第一部件(32)被这样构成，即流过测量通道(30)的出口(36)的通流截面突然变大。

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