DE19748853A1 - Wärmeempfindlicher Luftmassensensor und Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung - Google Patents
Wärmeempfindlicher Luftmassensensor und Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine mit innerer VerbrennungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen wärmeempfindlichen
Luftmassensensor (Hitzdraht-Luftmassensensor) zur Messung der
Masse der Ansaugluft, die beispielsweise im Ansaugrohr einer
Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung fließt, sowie ein
Einlaß- oder Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine mit innerer
Verbrennung (nachstehend als Brennkraftmaschine bezeichnet).
Fig. 16 ist eine seitliche Schnittansicht des Hauptabschnitts
eines Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine, welches in der
japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 64-36 937
beschrieben ist. In Fig. 16 ist ein Einlaßrohr 1 mit einem
darin angeordneten Drosselventil 2 gezeigt, welches sich
entsprechend dem Ausmaß des Niederdrückens eines Gaspedals
dreht, um hierdurch die Luftflußmenge oder Luftflußmasse
einzustellen, welche den Zylindern (nicht gezeigt) zugeführt
werden soll. Ein Bypass (Umwegleitung) 3 ist stromaufwärts des
Drosselventils 2 angeordnet, und wenn sich die
Brennkraftmaschine im Leerlauf oder dergleichen befindet, und
das Drosselventil 2 vollständig geschlossen ist, wird
Ansaugluft den Zylindern über den Bypass 3 zugeführt.
Weiterhin ist ein wärmeempfindlicher Luftmassensensor
(Luftflußmassensensor) 4 stromaufwärts des Drosselventils 2 in
dem Einlaßrohr 1 angeordnet, um die Ansaugluftmasse in dem
Einlaßrohr 1 zu messen.
Der wärmeempfindliche Luftmassensensor 4 weist auf: ein
zylindrisches Meßrohr 5, einen Pfeiler 6 zum Haltern des
Meßrohrs 5, ein Luftmassenmeßelement 7, welches in dem Meßrohr
5 angeordnet ist, und erhitzt ist, wobei sich sein
Widerstandswert entsprechend der Temperatur ändert, ein
wärmeempfindliches Widerstandselement (nicht gezeigt), welches
in dem Einlaßrohr 1 angeordnet ist, und dessen Widerstandswert
sich entsprechend der Temperatur ändert, so daß die Temperatur
der Ansaugluft festgestellt werden kann, und eine Steuer- oder
Regelschaltung 9, die mit dem Pfeiler 6 verbunden ist. Die
Regelschaltung 9 ist elektrisch an das Luftmassenmeßelement 7
und das wärmeempfindliche Widerstandselement angeschlossen,
und heizt das Luftmassenmeßelement 7 so auf, daß dieses
ständig eine bestimmte Temperaturdifferenz in Bezug auf die
Temperatur der Ansaugluft in dem Einlaßrohr 1 aufrechterhält,
die von dem wärmeempfindlichen Widerstandselement erfaßt wird,
und darüber hinaus einen Strom entsprechend der Aufheizung in
ein Ausgangsspannungssignal umwandelt.
Bei dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Einlaßsystem
der Brennkraftmaschine fließt ein Teil der Ansaugluft, die
durch einen Luftfilter (nicht gezeigt) hindurchgelangt ist,
und in das Einlaßrohr 1 hineinfließt, in das Meßrohr 5 hinein.
Obwohl Wärme von dem Luftmassenmeßelement 7 entsprechend der
fließenden Masse der Ansaugluft abgeführt wird, wird zu diesem
Zeitpunkt mit dem Luftmassenmeßelement 7 durch die
Regelschaltung 9 eine Regelung auf eine konstante
Temperaturdifferenz durchgeführt, so daß es ständig die
vorgegebene Temperaturdifferenz in Bezug auf die Temperatur
der Ansaugluft aufrechterhält, die von dem wärmeempfindlichen
Widerstandselement festgestellt wird. Da die Regelschaltung 9
den Strom entsprechend der Aufheizung des
Luftmassenmeßelements 7 in das Ausgangsspannungssignal
entsprechend der fließenden Luftmasse umwandelt, kann sie aus
dem Ausgangsspannungssignal die Masse der Ansaugluft in dem
Einlaßrohr 1 bestimmen. Auf diese Art und Weise wird die Masse
der in dem Einlaßrohr 1 fließenden Luft in dem Meßrohr 5 des
wärmeempfindlichen Luftflußmassensensors 4 gemessen. Der
Luftfluß in dem Einlaßrohr 1 wird durch das Ausmaß
beeinträchtigt, um welches das Drosselventil 2 geöffnet ist,
sowie durch den Bypass 3 usw., die jeweils die in das Meßrohr
5 fließende Luft stören, und die Genauigkeit der Messung der
fließenden Luft beeinträchtigen. Daher muß der
wärmeempfindliche Luftmassensensor 4 so weit wie möglich
entfernt von dem Drosselventil 2 angebracht werden, um die
Auswirkung der voranstehend geschilderten Faktoren so weit wie
möglich zu verringern, damit die fließende Ansaugluftmasse
exakt gemessen werden kann.
Bei dem konventionellen Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine
treten folgende Schwierigkeiten auf: da der wärmeempfindliche
Luftmassensensor 4 so weit wie möglich entfernt von dem
Drosselventil 2 angebracht werden muß, um die fließende Masse
der Ansaugluft exakt messen zu können, werden die Abmessungen
des Ansaugsystems der Brennkraftmaschine entsprechend
vergrößert, nimmt der Raum für die Anbringung der
Brennkraftmaschine zu, und ebenso die Herstellungskosten.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der
voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, und in der
Bereitstellung eines wärmeempfindlichen Luftmassensensors, der
die Masse der fließenden Luft messen kann, ohne daß die
Meßgenauigkeit verringert wird, selbst wenn der Sensor in der
Nähe beispielsweise eines Drosselventils angebracht ist, und
besteht darin, zur Verringerung der Abmessungen einer
Brennkraftmaschine beizutragen, und einen verringerten
Kostenaufwand für einen wärmeempfindlichen Luftmassensensor
und das Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine zu erzielen.
Ein wärmeempfindlicher Luftmassensensor gemäß einer
Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein Meßrohr auf,
welches in einem Hauptrohr angeordnet ist, ein
Flußmassenerfassungselement, welches in dem Meßrohr angeordnet
ist, um die Masse oder Menge eines in dem Hauptrohr fließenden
Gases festzustellen, und ein Vergleichmäßigungsteil, welches
an dem Meßrohr in dessen Axialrichtung vorgesehen ist, um das
in das Meßrohr fließende Gas dadurch zu vergleichmäßigen, daß
das in das Hauptrohr fließende Gas vergleichmäßigt wird.
Bei einer Ausführungsform des wärmeempfindlichen
Flußmassensensors sind mehrere Vergleichmäßigungsteile in
Abständen in Umfangsrichtung des Meßrohrs vorgesehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des wärmeempfindlichen
Flußmassensensors ist das Vergleichmäßigungsteil zur
stromabwärtigen Seite des Meßrohrs hin ausgelenkt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des wärmeempfindlichen
Luftmassensensors ist der Rand des Vergleichmäßigungsteils an
dessen stromaufwärtiger Seite als gekrümmte Oberfläche
ausgebildet.
Ein Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren
Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist ein Einlaßrohr
auf, in welchem Ansaugluft fließt, ein in dem Einlaßrohr
angeordnetes Meßrohr, ein Luftflußmassenerfassungselement,
welches in dem Meßrohr angeordnet ist, um die Masse oder Menge
der in dem Einlaßrohr fließenden Ansaugluft festzustellen, und
ein Vergleichmäßigungsteil, welches innerhalb des Einlaßrohrs
in Axialrichtung des Meßrohrs angeordnet ist, um die in das
Meßrohr fließende Ansaugluft dadurch zu vergleichmäßigen, daß
die in das Einlaßrohr fließende Ansaugluft vergleichmäßigt
wird.
Bei einer Ausführungsform des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine sind mehrere Vergleichmäßigungsteile in
Abständen in Umfangsrichtung des Einlaßrohrs vorgesehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine ist das Vergleichmäßigungsteil zur
stromabwärtigen Seite des Meßrohrs hin ausgelenkt.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Einlaßsystems einer
Brennkraftmaschine ist der Rand des Vergleichmäßigungsteils an
dessen stromaufwärtiger Seite als gekrümmte Oberfläche
ausgebildet.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine ist ein Drosselventil in dem Einlaßrohr in
der Nähe des Meßrohrs angeordnet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus
welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines wärmeempfindlichen
Luftmassensensors gemäß einer Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung, gesehen von der
stromaufwärtigen Seite aus;
Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht des Hauptabschnitts
eines Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine, bei
welcher der in Fig. 1 gezeigte wärmeempfindliche
Luftmassensensor vorgesehen ist;
Fig. 3 ein Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung
zwischen Ansaugluftmassen und Flußmassenmeßfehlern,
wenn die Masse der in einem Einlaßrohr fließenden
Luft durch den wärmeempfindlichen Luftmassensensor
gemäß Ausführungsform 1 bzw. einen
wärmeempfindlichen Luftmassensensor gemäß einem
Vergleichsbeispiel gemessen wird;
Fig. 4 eine Vorderansicht eines wärmeempfindlichen
Luftmassensensors gemäß einer Ausführungsform 2,
gesehen von der stromaufwärtigen Seite aus;
Fig. 5 eine seitliche Schnittansicht des Hauptabschnitts
eines Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine, bei
welcher ein wärmeempfindlicher Luftmassensensor
gemäß einer Ausführungsform 3 vorgesehen ist;
Fig. 6(a) eine seitliche Schnittansicht des Hauptabschnitts
eines Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine, bei
welcher ein wärmeempfindlicher Luftmassensensor
gemäß einer Ausführungsform 4 vorgesehen ist;
Fig. 6(b) eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI von
Fig. 6(a);
Fig. 7 eine Vorderansicht eines wärmeempfindlichen
Luftmassensensors gemäß einer Ausführungsform 5,
gesehen von der stromaufwärtigen Seite aus;
Fig. 8 eine Perspektivansicht des Hauptabschnitts des in
Fig. 7 gezeigten wärmeempfindlichen
Luftmassensensors;
Fig. 9 eine Vorderansicht eines Einlaßsystems einer
Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform 6,
gesehen von der stromaufwärtigen Seite aus;
Fig. 10 eine seitliche Schnittansicht des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine gemäß Fig. 9;
Fig. 11 eine Vorderansicht eines Einlaßsystems einer
Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform 7,
gesehen von der stromaufwärtigen Seite aus;
Fig. 12 eine seitliche Schnittansicht eines Einlaßsystems
einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform
8;
Fig. 13(a) eine seitliche Schnittansicht eines
Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine gemäß einer
Ausführungsform 9;
Fig. 13(b) eine Schnittansicht des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine entlang der Linie XIII-XIII in
Fig. 13(a);
Fig. 14 eine Vorderansicht eines Einlaßsystems einer
Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform 10,
gesehen von der stromaufwärtigen Seite aus;
Fig. 15 eine seitliche Schnittansicht des Einlaßsystems der
in Fig. 14 dargestellten Brennkraftmaschine; und
Fig. 16 eine Schnittansicht des Hauptabschnitts eines
konventionellen Einlaßsystems einer
Brennkraftmaschine.
Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines wärmeempfindlichen
Luftmassensensors gemäß einer Ausführungsform 1 der
vorliegenden Erfindung, gesehen von der stromaufwärtigen Seite
aus, und Fig. 2 ist eine seitliche Schnittansicht des
Hauptabschnitts eines Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine,
bei welcher der wärmeempfindliche Luftmassensensor gemäß Fig.
1 vorgesehen ist.
In einem Einlaßrohr 1, in welchem Ansaugluft fließt, ist ein
Drosselventil 2 angeordnet, welches sich entsprechend dem
Ausmaß des Niederdrückens eines Gaspedals dreht, um so die
Menge oder Masse der Luft einzustellen, die den Zylindern
(nicht gezeigt) zugeführt wird. Ein wärmeempfindlicher
Luftmassensensor 20 ist stromaufwärts des Drosselventils 2 in
dem Einlaßrohr 1 zu dem Zweck vorgesehen, die Masse der
Ansaugluft zu messen, die in dem Einlaßrohr 1 fließt, welches
ein Hauptrohr darstellt.
Der wärmeempfindliche Luftmassensensor 20 weist auf: ein
Meßrohr 21, dessen Durchmesser auf der stromaufwärtigen Seite
der Ansaugluft vergrößert ist, einen Pfeiler 22 zum Haltern
des Meßrohrs 21, ein Luftmassenmeßelement 7, welches in dem
Meßrohr 21 angeordnet ist, und welches erwärmt wird, wobei
sich sein Widerstandswert entsprechend der Temperatur ändert,
ein wärmeempfindliches Widerstandselement 8, welches in der
Nähe des Luftmassenmeßelements 7 angeordnet ist, und dessen
Widerstandswert sich entsprechend der Temperatur ändert, so
daß die Temperatur der Ansaugluft festgestellt werden kann,
eine Regelschaltung 23, die mit dem Pfeiler 22 verbunden ist,
sowie ein rechteckiges Vergleichmäßigungsteil 24, welches auf
der Außenumfangsoberfläche des Meßrohrs 21 angebracht ist, und
entlang der Axialrichtung A des Meßrohrs 21 verläuft.
Die Regelschaltung 23 ist elektrisch mit dem
Luftmassenmeßelement 7 verbunden, sowie mit dem
wärmeempfindlichen Widerstandselement 8, und heizt das
Luftmassenmeßelement 7 so auf, daß dieses ständig eine
bestimmte Temperaturdifferenz zur Temperatur der Ansaugluft in
dem Einlaßrohr 1 aufrechterhält, die von dem
wärmeempfindlichen Widerstandselement 8 festgestellt wird, und
darüber hinaus einen Strom entsprechend der Aufheizung in ein
Ausgangsspannungssignal umwandelt.
Bei dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Einlaßsystem
der Brennkraftmaschine fließt ein Teil der Luft, die durch
einen Luftfilter (nicht gezeigt) hindurchgegangen ist, und in
das Einlaßrohr 1 fließt, in das Meßrohr 21 hinein. Zu diesem
Zeitpunkt wird, obwohl von dem Luftmassenmeßelement 7
entsprechend der Masse der fließenden Ansaugluft Wärme
abgeführt wird, mit dem Luftmassenmeßelement 7 eine Regelung
auf konstante Temperaturdifferenz durch die Regelschaltung 23
durchgeführt, so daß es ständig eine bestimmte
Temperaturdifferenz in Bezug auf die Temperatur, die von dem
wärmeempfindlichen Widerstandselement 8 festgestellt wird, der
Ansaugluft aufrechterhält. Die Regelschaltung 23 wandelt einen
Strom entsprechend der Aufheizung des Luftmassenmeßelements 7
in ein Ausgangsspannungssignal um, und kann aus dem
Ausgangsspannungssignal die Masse der in dem Einlaßrohr 1
fließenden Ansaugluft feststellen.
Zwar besteht die Neigung, daß ein Luftfluß, der einen Vektor
in einer Richtung aufweist, die in Bezug auf die Axialrichtung
A des Meßrohrs 21 geneigt ist, in dem Einlaßrohr 1 durch das
Öffnen des Drosselventils 2 und durch einen Bypass 3
hervorgerufen wird; jedoch wird der Luftfluß in dem Einlaßrohr
1 in der Axialrichtung A durch die Vergleichmäßigungswirkung
des Vergleichmäßigungsteils 24 aufrechterhalten. Daher wird
das Luftmassenmeßelement 7 in dem Meßrohr 21 weniger durch
Störungen des Luftflusses beeinträchtigt, die von dem
Drosselventil 2 und dem Bypass 3 hervorgerufen werden, so daß
die Masse der fließenden Luft genauer gemessen werden kann.
Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen den Ansaugluftmassen und
den Flußmassenmeßfehlern, die von den jeweiligen Sensoren
gemessen werden, wenn der wärmeempfindliche Luftmassensensor
20 (Ausführungsform 1) sowie ein wärmeempfindlicher
Luftmassensensor ohne das Vergleichmäßigungsteil 24
(Vergleichsbeispiel) jeweils in der Nähe des Drosselventils 2
angeordnet sind, und die Masse der fließenden Ansaugluft
tatsächlich von dem jeweiligen Sensor gemessen wird.
In Fig. 3 wird die Messung durchgeführt, wenn das Ausmaß der
Öffnung des Drosselventils 2 auf 14° und 18° eingestellt wird,
und aus dem Ergebnis der Messungen läßt sich feststellen, daß
der Meßfehler für die fließende Masse bei dem
wärmeempfindlichen Luftmassensensor 20 kleiner ist als bei dem
Vergleichsbeispiel.
Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines wärmeempfindlichen
Luftmassensensors 26 gemäß einer Ausführungsform 2 der
vorliegenden Erfindung, gesehen von der stromaufwärtigen Seite
aus. Der wärmeempfindliche Luftmassensensor 26 unterscheidet
sich in der Hinsicht von dem wärmeempfindlichen
Luftmassensensor 20 gemäß Ausführungsform 1, daß zwei
rechteckige Vergleichmäßigungsteile 27, die in Axialrichtung A
des Meßrohrs 21 verlaufen, und ein Pfeiler 22 auf der
Außenumfangsoberfläche eines Meßrohrs 21 in gleichen Abständen
angebracht sind. Es wird darauf hingewiesen, daß bei der
Ausführungsform 2 die gleichen Bezugszeichen wie bei der
Ausführungsform 1 zur Bezeichnung gleicher oder entsprechender
Abschnitte verwendet werden, und daher nicht unbedingt eine
erneute Beschreibung erfolgt.
Bei dem wärmeempfindlichen Luftmassensensor 26 gemäß
Ausführungsform 2 wird der Luftfluß in Axialrichtung in dem
Einlaßrohr 1 durch die Vergleichmäßigungswirkung der mehreren
Vergleichmäßigungsteile 27 stabilisiert. Daher wird das
Luftmassenmeßelement 7 in dem Meßrohr 21 weniger durch die
Störungen des Luftflusses beeinflußt, die von dem
Drosselventil 2 hervorgerufen werden, so daß die Masse der in
dem Einlaßrohr 1 fließenden Luft exakter gemessen werden kann.
Fig. 5 ist eine seitliche Schnittansicht des Hauptabschnitts
eines Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein
wärmeempfindlicher Luftmassensensor 29 gemäß einer
Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
Bei dem wärmeempfindlichen Luftmassensensor 29 ist ein
plattenförmiges Vergleichmäßigungsteil 30 so angeordnet, daß
es stromaufwärts eines Meßrohrs 21 abgebogen ist.
Da die Fläche der Oberfläche des Vergleichmäßigungsteils 30
kleiner ist als bei dem Vergleichmäßigungsteil 24 gemäß
Ausführungsform 1, welches sich über die Gesamtlänge des
Meßrohrs 5 erstreckt, wird entsprechend der Reibungswiderstand
verringert, der hervorgerufen wird, wenn die in einem
Einlaßrohr 1 fließende Ansaugluft in Berührung mit dem
Vergleichmäßigungsteil 30 gelangt, so daß der Druckverlust der
Ansaugluft, die in dem Einlaßrohr 1 fließt, verringert werden
kann.
Fig. 6(a) ist eine seitliche Schnittansicht des
Hauptabschnitts eine Einlaßsystems einer Brennkraftmaschine,
bei welchem ein wärmeempfindlicher Luftmassensensor 32 gemäß
Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung angebracht ist,
und Fig. 6(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI
von Fig. 6(a). In Fig. 6 ist der Rand 33a eines
Vergleichmäßigungsteils 33 an dessen stromaufwärtiger Seite
als gekrümmte Oberfläche ausgebildet. Dies führt dazu, daß
Ansaugluft, welche gegen den Rand 33a des
Vergleichmäßigungsteils 33 anstößt, glatt entlang dem
gekrümmten Rand 33a fließt, so daß der Druckverlust der
Ansaugluft verringert werden kann.
Fig. 7 ist eine Vorderansicht eines wärmeempfindlichen
Luftmassensensors 35 gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden
Erfindung, gesehen von der stromaufwärtigen Seite aus, und
Fig. 8 ist eine Perspektivansicht des Hauptabschnitts in
Fig. 7. In diesen Figuren ist ein Vergleichmäßigungsteil 36
an einem Meßrohr 21 angebracht, welches eine Öffnung 21a
stromaufwärts sowie eine Öffnung 21b stromabwärts aufweist.
Ein stromaufwärtiger Vergleichmäßigungsabschnitt 36a ist an
der stromaufwärtigen Seite des Vergleichmäßigungsteils 36
vorgesehen, wobei sich der Vergleichmäßigungsabschnitt 36a in
entgegengesetzter Richtung zur stromaufwärtigen Öffnung 21a
und senkrecht zur Axialrichtung A eines Meßrohrs 21 erstreckt.
Weiterhin ist ein stromabwärtiger Vergleichmäßigungsabschnitt 36b
an der stromabwärtigen Seite des Vergleichmäßigungsteils
36 vorgesehen, und der Vergleichmäßigungsabschnitt 36b
verläuft in entgegengesetzter Richtung zur stromabwärtigen
Öffnung 21b und senkrecht zur Axialrichtung A des Meßrohrs 21.
Bei dem wärmeempfindlichen Luftmassensensor 35 gemäß
Ausführungsform 5 wird der Luftfluß in der Axialrichtung A in
dem Meßrohr 21 durch die Vergleichmäßigungswirkung des
stromaufwärtigen Vergleichmäßigungsabschnitts 36a und des
stromabwärtigen Vergleichmäßigungsabschnitts 36b stabilisiert.
Daher kann die Masse der in einem Einlaßrohr 1 fließenden
Ansaugluft exakter gemessen werden, da das
Luftmassenmeßelement 7 in dem Meßrohr 21 noch weniger durch
Störungen des Luftflusses beeinträchtigt wird, die durch ein
Drosselventil 2 und einen Bypass 3 hervorgerufen werden.
Zwar wird bei den Ausführungsformen 1 bis 5 jener Fall
beschrieben, in welchem der wärmeempfindliche Luftmassensensor
20, 26, 29, 32 oder 35 an dem Einlaßrohr 1 angebracht ist, um
hierdurch die Masse der in dem Einlaßrohr 1 fließenden
Ansaugluft zu messen, jedoch kann der wärmeempfindliche
Luftmassensensor auch statt auf dem Einlaßrohr auf dem
Hauptrohr angebracht sein, um die Masse eines Gases zu
fließen, welches dort fließt.
Fig. 9 ist eine Vorderansicht eines Einlaßsystems 40 einer
Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden
Erfindung, gesehen von der stromaufwärtigen Seite aus, und
Fig. 10 ist eine seitliche Schnittansicht von Fig. 9.
Das Einlaßsystem 40 der Brennkraftmaschine weist ein
Einlaßrohr 41 auf, in welchem ein Vergleichmäßigungsteil 49
zum Vergleichmäßigen des Luftflusses vorgesehen ist, und ein
wärmeempfindlicher Luftmassensensor 42 stromabwärts des
Vergleichmäßigungsteils 49 angeordnet ist, um die Flußmasse
der Ansaugluft in dem Einlaßrohr 41 zu messen.
Der wärmeempfindliche Luftmassensensor 42 weist auf: ein
Meßrohr 43, welches in dem Einlaßrohr 41 angeordnet ist, und
auf der stromaufwärtigen Seite der Ansaugluft einen
vergrößerten Durchmesser aufweist, einen Pfeiler 44 zum
Haltern des Meßrohrs 43, ein Luftmassenmeßelement 45, welches
in dem Meßrohr 43 angeordnet ist, und so erwärmt wird, daß
sich sein Widerstandswert entsprechend der Temperatur ändert,
ein wärmeempfindliches Widerstandselement 46, welches in der
Nähe des Luftmassenmeßelements 45 angeordnet ist, und dessen
Widerstandswert sich entsprechend der Temperatur ändert, so
daß hierdurch die Temperatur der Ansaugluft ermittelt werden
kann, sowie eine Regelschaltung 47, die mit dem Pfeiler 44
verbunden ist. Die Regelschaltung 47 ist elektrisch an das
Luftmassenmeßelement 45 und das wärmeempfindliche
Widerstandselement 46 angeschlossen, und heizt das
Luftmassensensorelement 45 so auf, daß dieses ständig eine
bestimmte Temperaturdifferenz zur Temperatur der Ansaugluft in
dem Einlaßrohr 41 aufrechterhält, welche von dem
wärmeempfindlichen Widerstandselement 46 festgestellt wird,
und darüber hinaus einen Strom entsprechend der Aufheizung in
ein Ausgangsspannungssignal umwandelt.
Ein rechteckiges Vergleichsmäßigungsteil 48, welches parallel
zur Axialrichtung B verläuft, ist auf der
Innenumfangsoberfläche des Einlaßrohrs 41 unmittelbar
unterhalb des Meßrohrs 43 angeordnet.
Bei dem wie voranstehend geschildert aufgebauten Einlaßsystem
40 der Brennkraftmaschine fließt ein Teil der Luft in dem
Einlaßrohr 41, die durch die Vergleichmäßigungsvorrichtung 49
hindurchgegangen ist, welche den Luftfluß vergleichmäßigt, in
das Meßrohr 43. Zwar wird von dem Luftmassensensorelement 45
Wärme entsprechend der fließenden Ansaugluftmasse abgezogen,
jedoch wird mit dem Luftmassensensorelement 45 eine Regelung
auf eine konstante Temperaturdifferenz durch die
Regelschaltung 47 durchgeführt, so daß es ständig eine
bestimmte Temperaturdifferenz in Bezug auf die Temperatur, die
von dem wärmeempfindlichen Widerstandselement 46 festgestellt
wird, der Ansaugluft aufrechterhält. Die Regelschaltung 47
wandelt den Strom entsprechend der Aufheizung des
Luftmassensensorelements 45 in ein Ausgangsspannungssignal um,
und kann aus diesem Ausgangsspannungssignal die fließende
Ansaugluftmasse in dem Einlaßrohr 41 bestimmen.
Zwar besteht die Neigung, daß die fließende Luft einen Vektor
in einer Richtung aufweist, die in Bezug auf die Axialrichtung
B des Meßrohrs 43 geneigt verläuft, in dem Einlaßrohr 41,
abhängig von der Öffnung eines Drosselventils 2 und einem
Bypass 3; jedoch wird der Luftfluß in dem Einlaßrohr 1 entlang
der Axialrichtung B durch die Vergleichmäßigungswirkung des
Vergleichmäßigungsteils 48 aufrechterhalten. Daher wird das
Luftmassensensorelement 45 in dem Meßrohr 43 weniger durch
Störungen des Luftflusses beeinträchtigt, die von dem
Drosselventil 2 hervorgerufen werden, so daß die Masse der in
dem Einlaßrohr 41 fließenden Luft exakter ermittelt werden
kann.
Fig. 11 ist eine Vorderansicht eines Einlaßsystems 50 einer
Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform 7 der
vorliegenden Erfindung, gesehen von der stromaufwärtigen Seite
aus. Das Einlaßsystem 50 unterscheidet sich von dem
Einlaßsystem 40 der Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 6
in der Hinsicht, daß zwei rechteckige Vergleichmäßigungsteile
51, die sich entlang der Axialrichtung B eines Meßrohrs 43
erstrecken, und ein Pfeiler 44 auf der Innenumfangsoberfläche
eines Einlaßrohrs 41 in gleichen Abständen angebracht sind.
Bei dem Einlaßsystem 50 für eine Brennkraftmaschine gemäß
Ausführungsform 7 wird der Luftfluß entlang der Axialrichtung
B in dem Einlaßrohr 41 durch die Vergleichmäßigungswirkung der
mehreren Vergleichmäßigungsteile 51 stärker stabilisiert, und
kann das Luftmassensensorelement 45 in dem Meßrohr 43 exakter
die Masse der Ansaugluft messen, die in dem Einlaßrohr 41
fließt.
Fig. 12 ist eine seitliche Schnittansicht des Hauptabschnitts
eines Einlaßsystems 53 einer Brennkraftmaschine gemäß
Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung. Da bei dem
Einlaßsystem 53 der Brennkraftmaschine ein plattenförmiges
Vergleichmäßigungsteil 54 so angeordnet ist, daß es
stromabwärts eines Meßrohrs 43 ausgelenkt ist, ist die Fläche
der Oberfläche des Vergleichmäßigungsteils 54 kleiner als jene
des Vergleichmäßigungsteils 48 gemäß Ausführungsform 6,
welches sich über die Gesamtlänge des Meßrohrs 43 erstreckt.
Daher wird die Fläche des Vergleichmäßigungsteils 54
verringert, die in Kontakt mit der Ansaugluft gelangt, welche
in dem Einlaßrohr 41 fließt, und wird daher entsprechend der
Reibungswiderstand zwischen Vergleichmäßigungsteil 54 und der
Ansaugluft verringert, so daß der Druckverlust der in dem
Einlaßrohr 41 fließenden Ansaugluft verringert werden kann.
Fig. 13(a) ist eine seitliche Schnittansicht eines
Einlaßsystems 56 einer Brennkraftmaschine gemäß
Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung, und Fig. 13(b)
ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII von Fig.
13(a). In diesen Figuren ist der Rand 57a eines
Vergleichmäßigungsteils 57 an dessen stromaufwärtiger Seite
als gekrümmte Oberfläche ausgebildet. Dies führt dazu, daß
Ansaugluft, welche gegen den Rand 57a des
Vergleichmäßigungsteils 57 anstößt, glatt entlang dem
gekrümmten Rand 57a fließt, so daß der Druckverlust der in
einem Einlaßrohr 41 fließenden Ansaugluft verringert werden
kann.
Fig. 14 ist eine Vorderansicht eines Einlaßsystems 60 einer
Brennkraftmaschine gemäß Ausführungsform 10 der vorliegenden
Erfindung, und Fig. 15 ist eine seitliche Schnittansicht von
Fig. 14.
Das Einlaßsystem 60 der Brennkraftmaschine weist ein
Einlaßrohr 64 auf, einen wärmeempfindlichen Luftmassensensor
61, der an dem Einlaßrohr 64 vorgesehen ist, sowie ein
Drosselventil 65, welches sich an dem Einlaßrohr 64 in der
Nähe des wärmeempfindlichen Luftmassensensors 61 befindet.
Ein rechteckiges Vergleichmäßigungsteil 63, welches sich
entlang der Axialrichtung B des Meßrohrs 62 eines
wärmeempfindlichen Luftmassensensors 61 erstreckt, ist auf der
Außenumfangsoberfläche des Meßrohrs 62 angeordnet. Das
Vergleichmäßigungsteil 63 ist an der stromabwärtigen Seite des
Meßrohrs 62 ausgelenkt, und der Rand 63a des
Vergleichmäßigungsteils 63 an dessen stromaufwärtiger Seite
ist als gekrümmte Oberfläche ausgebildet.
Bei der Ausführungsform 10 kann, obwohl ein in dem Einlaßrohr
64 vorgesehenes Drosselventil 65 in der Nähe des Meßrohrs 62
angeordnet ist, der wärmeempfindliche Luftmassensensor 61
exakt die Masse der Ansaugluft messen, die in dem Ansaugrohr
64 fließt, da er kaum durch die Störungen des Luftflusses
beeinflußt wird, die durch das Drosselventil 65 hervorgerufen
werden.
Darüber hinaus ist, da das Vergleichmäßigungsteil 63 in
Richtung nach unten des Meßrohrs 62 ausgelenkt ist, die Fläche
der Oberfläche des Vergleichmäßigungsteils 63 verringert. Der
Reibungswiderstand zwischen dem Vergleichmäßigungsteil 63 und
der Ansaugluft wird daher entsprechend verringert, und der
Rand 63a dieses Teils an der stromaufwärtigen Seite ist als
gekrümmte Oberfläche ausgebildet, was dazu führt, daß die
Ansaugluft glatt entlang dem Rand 63a fließt, und der
Druckverlust der Ansaugluft verringert werden kann.
Da der wärmeempfindliche Luftmassensensor gemäß einer
Zielrichtung der Erfindung das in dem Hauptrohr angeordnete
Meßrohr aufweist, das in dem Meßrohr angeordnete
Flußmassenmeßelement zur Ermittlung der Masse eines Gases,
welches in dem Hauptrohr fließt, sowie das
Vergleichmäßigungsteil, welches in dem Meßrohr entlang der
Axialrichtung des Meßrohrs angeordnet ist, um das Gas zu
vergleichmäßigen, welches in das Meßrohr fließt, durch
Vergleichmäßigung des in dem Hauptrohr fließenden Gases, ist
es wie voranstehend geschildert kaum möglich, daß das
Luftmassensensorelement durch die Störungen des Gases
beeinträchtigt wird. Daher kann die Masse des Gases, welches
in dem Hauptrohr fließt, exakter gemessen werden.
Gemäß einer Ausführungsform des wärmeempfindlichen
Luftmassensensors wird das in dem Meßrohr fließende Gas
vergleichmäßigt, da mehrere Vergleichmäßigungsteile in
Abständen in Umfangsrichtung des Meßrohrs angeordnet sind.
Daher kann die fließende Masse des Gases in dem Hauptrohr
exakter gemessen werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wärmeempfindlichen
Luftmassensensors ist, da das Vergleichmäßigungsteil an der
stromabwärtigen Seite des Meßrohrs ausgelenkt ist, die Fläche
der Oberfläche des Vergleichmäßigungsteils verringert, und
wird daher der Reibungswiderstand zwischen dem
Vergleichmäßigungsteil und dem auf diesem fließenden Gas
verringert. Daher kann der Druckverlust des in dem Hauptrohr
fließenden Gases verringert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des wärmeempfindlichen
Luftmassensensors fließt das Gas glatt entlang der Oberfläche
eines Randes, da dieser Rand des Vergleichmäßigungsteils an
dessen stromaufwärtiger Seite als gekrümmte Oberfläche
ausgebildet ist. Daher kann der Druckverlust des in dem
Hauptrohr fließenden Gases verringert werden.
Das Einlaßsystem der Brennkraftmaschine gemäß einer weiteren
Zielrichtung der vorliegenden Erfindung weist das Einlaßrohr
auf, in welchem Ansaugluft fließt, das in dem Einlaßrohr
angeordnete Meßrohr, das Luftmassenmeßelement, welches zu dem
Zweck in dem Meßrohr vorgesehen ist, um die fließende Masse
der Ansaugluft zu ermitteln, die in dem Einlaßrohr fließt,
sowie das Vergleichmäßigungsteil, welches im Innern des
Einlaßrohrs entlang der Axialrichtung des Meßrohrs angeordnet
ist, um die Ansaugluft zu vergleichmäßigen, welche in das
Meßrohr fließt, und zwar durch Vergleichmäßigung der in dem
Einlaßrohr fließenden Ansaugluft. Luft fließt in dem
Einlaßrohr entlang der Axialrichtung infolge der
Vergleichmäßigungswirkung des Vergleichmäßigungsteils. Da das
Luftmassenmeßelement in dem Meßrohr kaum durch Störungen durch
den Luftfluß beeinflußt wird, können daher die Abmessungen der
Brennkraftmaschine verringert werden, wobei die Meßgenauigkeit
für die Masse der fließenden Luft aufrechterhalten bleibt.
Da bei einer Ausführungsform des Einlaßsystems einer
Brennkraftmaschine mehrere der Vergleichmäßigungsteile in
Abständen in Umfangsrichtung des Einlaßrohrs vorgesehen sind,
wird der Luftfluß in dem Meßrohr noch weiter vergleichmäßigt.
Daher kann die fließende Masse der Luft in dem Einlaßrohr
exakter gemessen werden.
Da bei einer weiteren Ausführungsform des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine das Vergleichmäßigungsteil an der
stromabwärtigen Seite des Meßrohrs ausgelenkt ist, wird die
Fläche der Oberfläche des Vergleichmäßigungsteils verringert,
und wird der Reibungswiderstand zwischen dem
Vergleichmäßigungsteil und der auf ihm fließenden Einlaßluft
verringert. Daher kann der Druckverlust der in dem Einlaßrohr
fließenden Ansaugluft verringert werden.
Da bei einer weiteren Ausführungsform des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine der Rand des Vergleichmäßigungsteils an
dessen stromaufwärtiger Seite als eine gekrümmte Oberfläche
ausgebildet ist, fließt die Ansaugluft glatt an dem Rand
entlang der Oberfläche des Teils. Auf diese Art und Weise kann
der Druckverlust der Ansaugluft verringert werden, die in dem
Ansaugrohr fließt.
Da bei einer weiteren Ausführungsform des Einlaßsystems der
Brennkraftmaschine das Drosselventil in dem Einlaßrohr in der
Nähe des Meßrohrs angeordnet ist, können die Abmessungen der
Brennkraftmaschine verringert werden.
Claims (9)
1. Wärmeempfindlicher Luftmassensensor, welcher aufweist:
ein in einem Hauptrohr (1) angeordnetes Meßrohr (21);
ein in dem Meßrohr (21) angeordnetes Flußmassenmeßelement (7) zur Feststellung der Masse eines Gases, welches in dem Hauptrohr (1) fließt; und
ein Vergleichmäßigungsteil (24, 27, 30, 33), welches an dem Meßrohr (21) in Axialrichtung des Meßrohrs (21) angeordnet ist, um dadurch das in das Meßrohr (21) hineinfließende Gas zu vergleichmäßigen, daß das in dem Hauptrohr (1) fließende Gas vergleichmäßigt wird.
ein in einem Hauptrohr (1) angeordnetes Meßrohr (21);
ein in dem Meßrohr (21) angeordnetes Flußmassenmeßelement (7) zur Feststellung der Masse eines Gases, welches in dem Hauptrohr (1) fließt; und
ein Vergleichmäßigungsteil (24, 27, 30, 33), welches an dem Meßrohr (21) in Axialrichtung des Meßrohrs (21) angeordnet ist, um dadurch das in das Meßrohr (21) hineinfließende Gas zu vergleichmäßigen, daß das in dem Hauptrohr (1) fließende Gas vergleichmäßigt wird.
2. Wärmeempfindlicher Luftmassensensor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der
Vergleichmäßigungsteile (27) in Abständen in
Umfangsrichtung des Meßrohrs (21) vorgesehen sind.
3. Wärmeempfindlicher Luftmassensensor nach Anspruch 1 oder
2,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Vergleichmäßigungsteil (30) zur stromabwärtigen Seite des
Meßrohrs (21) hin ausgelenkt ist.
4. Wärmeempfindlicher Luftmassensensor gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rand
(33a) des Vergleichmäßigungsteils (33) an dessen
stromaufwärtiger Seite als gekrümmte Oberfläche
ausgebildet ist.
5. Einlaßsystem für eine Brennkraftmaschine, welches
aufweist:
ein Einlaßrohr (41, 64), in welchem Ansaugluft fließt;
ein Meßrohr (43, 62), welches in dem Einlaßrohr (41, 64) angeordnet ist;
ein Luftmassenmeßelement (45), welches in dem Meßrohr (43, 62) angeordnet ist, um die fließende Masse der Ansaugluft festzustellen, die in dem Einlaßrohr (41, 64) fließt; und
ein Vergleichmäßigungsteil (36, 48, 51, 54, 57, 63), welches innerhalb des Einlaßrohrs (41, 64) in Axialrichtung des Meßrohrs (43, 62) angeordnet ist, um die in das Meßrohr (43, 62) fließende Ansaugluft dadurch zu vergleichmäßigen, daß die in dem Einlaßrohr (41, 64) fließende Ansaugluft vergleichmäßigt wird.
ein Einlaßrohr (41, 64), in welchem Ansaugluft fließt;
ein Meßrohr (43, 62), welches in dem Einlaßrohr (41, 64) angeordnet ist;
ein Luftmassenmeßelement (45), welches in dem Meßrohr (43, 62) angeordnet ist, um die fließende Masse der Ansaugluft festzustellen, die in dem Einlaßrohr (41, 64) fließt; und
ein Vergleichmäßigungsteil (36, 48, 51, 54, 57, 63), welches innerhalb des Einlaßrohrs (41, 64) in Axialrichtung des Meßrohrs (43, 62) angeordnet ist, um die in das Meßrohr (43, 62) fließende Ansaugluft dadurch zu vergleichmäßigen, daß die in dem Einlaßrohr (41, 64) fließende Ansaugluft vergleichmäßigt wird.
6. Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere
Vergleichmäßigungsteile (51) in Abständen in
Umfangsrichtung des Einlaßrohres (41, 64) vorgesehen
sind.
7. Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 5
oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Vergleichmäßigungsteil (54) zur stromabwärtigen Seite des
Meßrohrs (43, 62) hin ausgelenkt ist.
8. Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine nach einem der
Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rand
(57a) des Vergleichmäßigungsteils (57) an dessen
stromaufwärtiger Seite als gekrümmte Oberfläche
ausgebildet ist.
9. Einlaßsystem einer Brennkraftmaschine nach einem der
Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß ein
Drosselventil (65) in dem Einlaßrohr (64) in der Nähe des
Meßrohrs (62) angeordnet ist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8331 | Complete revocation |