DE69005330T2

DE69005330T2 - Hitzedraht-Luftdurchflussmesser und Brennkraftmaschine, welche mit einem solchen ausgestattet ist.

Info

Publication number: DE69005330T2
Application number: DE69005330T
Authority: DE
Inventors: Nobukatsu Arai; Youichi Furuhashi; Shinya Igarashi; Tetsuo Matsukura; Toshifumi Usui
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1989-03-07
Filing date: 1990-03-05
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: EP0386966A2; KR900014728A; JPH02232524A; JP2694664B2; KR940000022B1; DE69005330D1; EP0386966B1; US4991560A; EP0386966A3

Description

Allgemeiner Stand der Technik

1) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hitzdraht- Luftdurchf lußmesser und auf eine Brennkraftmaschine, welche mit einem solchen Messer ausgestattet ist. Insbesondere bezieht ich die Erfindung auf einen Hitzdraht-Luftdurchflußmesser, der als Luftdurchflußmesser geeignet ist, der das Ansaugsystem einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine darstellt und der dessen Ansaugluftmenge mißt, um so die Menge des eingespritzten Kraftstoffs zu regeln.

2) Beschreibung des Stands der Technik

Bei einem gewöhnlichen Hitzdraht-Luftdurchflußmesser befindet sich in einern zentralen Teil des Hauptluftstromdurchgangs ein Unterdurchgang und in dem Unterdurchgang ist ein Hitzdrahtelementvorgesehen, wie dies in den japanischen Patentoffenlegungsschriften mit den Nummern 50520/1975, 14369/1975 und 69021/1980 offenbart ist. Bei einem Hitzdraht-Durchflußmesser mit dem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 50520/1975 offenbarten Aufbau, ist das Hitzdrahtelement jedoch schutzlos gegen einen Rückstoß aufgrund einer Rückzündung, die zum Beispiel bewirkt wird, wenn das Steuerelernent falsch eingestellt ist. Als Gegenmaßnahme ist in den japanischen Patentoffenlegungsschriften mit den Nummern 146369/1975 und 69021/1980 ein Aufbau zum Schutz des Hitzdrahtelements gegen eine Rückzündung offenbart. Aufgrund der Nicht-Linearität eines Hitzdrahtelements jedoch, das heißt, die Wärmeleitfähigkeit ist nicht proportional zu der Spannungsfrequenzleistung des Elements, weist ein Hitzdrahtelement allgemein ein Leistungsmerkmal auf, das trotz der erhöhten durchschnittlichen Strömungsgeschwindigkeit gesenkt wird, wenn das Hitzdrahtelement in einem groben Strom stoßweiser Luft plaziert wird, der durch Kolbenbewegung in einer Brennkraftmaschine bewirkt wird. Sämtliche vorstehend beschriebene, dem Stand der Technik entsprechende Luftdurchflußmesser weisen den Nachteil auf, daß sie die Strömungsgeschwindigkeit eines stoßweisen Luftstroms nicht präzise messen können.
Gemäß der Offenbarung in der japanischen Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift mit der Nummer 135127/1981 unct der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 185118/1985, befindet sich bei einigen Hit-draht- Luftdurchflußmessern ein Unterdurchgang mit darin vorgesehenem Hitzdrahtelernent in dem Hauptdurchgang, so daß der Fluidwiderstand des Unterdurchgangs stromahwärts des Hitzdrahtelements als Gegenmaßnahme zu einer Rückzündung erhöht ist oder um den stoßweisen Strom präzise zu messen und wobei sich die Einlaßöffnung des Unterkanals parallel oder nahezu parallel zu dem Hauptluftstrom befindet. Mit anderen Worten, der Staudruck des Rückstroms, der auf die Einlaßöffnung wirkt, wird gesenkt und der in Richtung des Hitzdrahtelements gehende Strom wird geschwächt, wodurch die Widerstandsfähigkeit bezüglich einer Rückzündung erhöht wird. Da der stromabwärtssliegende Auslaß des Unterdurchgangs direkt zwischengeschaltet ist und sich im wesentlichen parallel zu dem Hauptluftstrom befindet, schwankt der Strom in dem Unterdurchgang aufgrund des statischen Drucks, der durch die Mischung des Stroms von dem Unterdurchgang und dem Hauptdurchgang in diesem Teil bewirkt wird Dies erscheint als Geräusch an dem Hitzdrahtelement. Das Hochtrequenzgeräusch wird zwar auf ein hestimmtes Maß begrenzt doch das durch die vorstehend beschriebene Schwankung verursachte Geräusch stelle bei der Steuerung des Systems ein Problem dar, wenn der Motor mit geringer Drehzahl betrieben wird. Zusätzlich weist der bekannte Aufbau eine lange Axiallänge auf, die einen Einbau in einem Kraftfahrzeug schwierig gestaltet und wobei der Aufbau aus einer Anzahl von Teilen besteht, was die Eertigungskosten hoch gestaltet.
Es gibt Hitzdraht-Luftdurchflußmesser, bei denen sich ein Unterkanal mit darin vorgesehenem Hitzdrahtelement außerhalb des Hauptdurchgangs befindet, und zwar als Gegenmaßnahme zu Rückzündungen und zur Stabilisierung der Ausgabe des Hitzdrahtelements in bezug Auf das Ansaugpulsieren, gemäß dei Offenbarung in den japanischen Patentoffenlegungsschriften mit den Nummern 13557/1972, 109816/1983, 76012/1981 und 28017/19&6. Die in diesen Beschreibungen beschriebenen Ausführungsarten gaben den Nachteil, daß sich der Meßfehler für die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, und zwar aufgrund von Wärmezuständen wie etwa der Wärmeleitfähigkeit des Motors unc des Temperaturanstiegs in dem Motorraum, bewirkt durch Sonneneinstrahlung, wie dies in der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 76012/1981 ausgefühit ist. Das heißt da der Unterdurchgangsteil in dem Inneren dei Gehäusewand vorgesehen ist, die eine hohe Wärmekapazität und in bezug auf den Luftstrom keine große Wärmeübertragungsfläche aufweist wird die Temperatur des Luftstroms in dem Unterdurchgang durch die Temperatur der Durchgangswand beeinf lußt und der Temperaturunterschied zwischen dem Luftstrom in dem Unterkanal und dem Luftstrom in dem Hauptdurchgang erhöht sich. Dies führt zu einer Erhöhung des Fehlers bei der Messung des Ansaugluftstroms.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 250260/1985 ist ein Aufbau offenbart, bei dem der Einlaß des Unterdurchgangs eine glockenförmige Öffnung mit einem großen Durchflußbereichsverhältnis aufweist, um den Meßfehler zu reduzieren, selbst wenn der Luftstrom oberhalb des Einlaßes des Unterdurchgangs stark abgelenkt wird. Dieser Aufbau bewirkt jedoch keine Verbesserung der Neßgenauigkeit (die Stabilisierung der Verteilung des Luftstroms in dem Hauptdurchgang und in dem Unterdurchgang), wenn der Luftstrom oberhalb des Einlaßes dem Unterkanals eine hohe Geschwindigkeitsverteilung und ein hohe Druckverteilung aufweist. Diese Tatsache erhöht sich, wenn dar Unterdurchgang exzentrisch zu dem Hauptdurchgang vorgesehen ist. Außerdem weist dieser Aufbau den Nachteil auf, daß sich die Strömungsgeschwindigkeit in dem Unterdurchgang erhöht, wenn eine große Luftstrommenge vorhanden ist, so daß eine hohe Menge arg Staub an dem Hitzdrahtelement haftet, wodurch sich die Leistungsmerkmale mit der Zeit verändern.
Unter den vorstehend beschriebenen, dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtungen, weisen einige einen Aufbau auf, der zur praktischen Anwendung ungeeignet ist, da sie einer Motorrückzündung und einem starken Rückstoß des Motors nicht widerstehen und sie können die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit eines pulsierendeen Stroms nicht präzise messen. Desweiteren können einige die Strömungsgeschwindigkeit weder dann präzise messen, wenn sich der Strom aufgrund von Veränderungen der Wärmezustände, denen der Luftdurchflußmesser ausgesetzt ist, ändert, noch wenn oberhalb des Luftfilters, der Röhrenleitung, usw., verschiedene Formen der Bestandteile des Ansaugrohrdurchgangs angeordnet sind; ferner wird keine ausreichende Steuerung des Motors durchgeführt, wenn dieser mit dem optimalen Verhältnis angetrieben wird, da das Geräusch der Ausgabe des Hitzdrahtelements groß ist, wodurch eine Säuberung des Abgases des Motors, eine Reduzierung der Kraftstoffkosten und eine Verbesserung der Betriegbsfähigkeit, usw., beinträchtigt wird. Andere, dem Stand der Technik entsprechende Meßeinrichtungen erhöhen den Druckverlust in dem Ansaugrohrdurchgang und das Gewicht des Systems, einschließlich des Motors, wodurch sie jede Senkung der Kraftstoffkosten behindern und den Platz in dem Motorraum verringern, usw.
Es ist Aufgabe dieser Erfindung einen Hitzdraht- Luftdurchflußmesser vorzusehen, der eine Reduzierung der Kraftstoffkosten für das Motorsystem erzielt und der in dem Motorraum weniger Platz in Anspruch nimmt und der unter verschiedenen Bedingungen die Menge der Ansaugluft präzise messen kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Brennkraftmaschine vorzusehen, welche die optimale Regelung (ies Luft-Kraftstoffverhältnisses erzielen kann, und zwar unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Hitzdraht- Luftdurchflußmessers.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Hitzdraht-Luftdurchflußmesser zur Ermittlung des Luftstromeinlaßes, mit einem Hauptdurchgang, einem Unterdurchgang, der sich in dem genannten Hauptdurchgang befindet und der den genannten Hauptdurchgang umgeht, einem Hitzdrahtelement, das sich in dem genannten Unterdurchgang befindet, um den genannten Luftstromeinlaß zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser ferner oberhalb eines Einlaßes des genannten Unterdurchgangs ein einwarts gekrümmtes Element aufweist, wobei das genannte einwärts gekrümmte Element einen Basisteil aufweist, in dem sich ein Unterdurchgangeinlaß befindet und wobei sich eine oberhalb vorstehende Kante von aem genannten Basisteil erstreckt, wobei die genannte vorstehende Kante wenigstens teilweise den genannten Einlaß umgibt und sie sich zwischen dem genannten Einlaß und dem genannten Hauptdurchgang befindet, wodurch das genannte einwärts gekrümmte
Element dazu neigt, den Luftstrom zu stabilisieren, der durch den genannten Einlaß in den genannten Unterdurchgang eintritt.
Bevorzugt wird, daß der Basisteil im wesentlichen orthogonal zu der Längsachse des Hauptdurchgangs ist und daß die Basis im wesentlichen eben ist und in einem Ausführungsbeispiel umgibt die genannte Kante den Einlaß vollständig.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Unterdurchgang eine Längsachse auf, die im wesentlichen parallel und exzentrisch zu der Längsachse des Hauptdurchgangs ist und der Unterkanal ist in Richtung einer Seite des Basisteils positioniert und in vorteilhafter Weise befindet sich der Unterdurchgang neben der Kante.
Die Kante kann sich zu der Längsachse des Hauptdurchgangs erstrecken oder die Kante kann sich über die Längsachse des Hauptdurchgangs erstrecken. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen der Basisteil des einwärts gekrümmten Elements und die vorstehende Kante eine rechteckige Form auf und in diesem Ausführungsbeispiel ist der größte Teil des Rechtecks in bezug auf die Längsachse des Hauptdurchgangs exzentrisch.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Basisteil und die vorstehende Kante fächerförmig, wobei die Achse des Fächers den Einlaß lokalisiert. In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Hauptdurchgang eine radial nach innen gerichtete Wand auf, die unterhalb nach innen geneigt ist und wobei die vorstehende Kante davon nach oben vorsteht und in diesem weiteren Ausführungsbeispiel beträgt die Strecke, um welche die Kante von der geneigten Wand nach oben vorsteht, etwa da Doppelte der Tiefe des einwärts gekrümmten Elements.
In einem wiederum anderen Ausführungsbeispiel stößt die Kante an eine Innenwand des Hauptdurchgangs, wobei die Innenwand des Hauptdurchgangs einen Einlaß aufweist, dein in der Form eines Venturis ausgebildet ist.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel ist der Unterdurchgang koaxial zu der Längsachse des Hauptdurchgangs und das einwärts gekrümmte Element weist in vorteilhafter Weise eine Basis und eine vorstehende Kante auf, die beide oval sind, wobei die kleinere Achse des Oval orthogonal zu dei Längsachse des Hauptdurchgangs ist.
Vorzugsweise ist die Tiefe des einwärts gekrümmten Elements im wesentlichen gleich dem Radius des Unterdurchgangs.
Wo der Unterdurchgang eine Längsachse aufweist, die im wesentlichen parallel zu einem Exzenter der Längsachse des Hauptdurchgangs ist, erstreckt sich der Unterdurchgang vorteilhaft von dem einwärts gekrümmten Element zu einem sich radial erstreckenden Durchgang, wobei ein radial äußeres Ende des radialen Durchgangs in strömender Verbindung mit einem unterhalb liegenden Ende des Hauptdurchgangs steht und vorzugsweise ist eine Stauscheibe vorgesehen, um einen unterhalb liegenden Auslaß des radialen Durchgangs teilweise abzudecken.
An dem unterhalb liegenden Ende des Unterdurchgangs kann eine Verschlußeinrichtung vorgesehen sein, wobei das Verschlußelement so angeordnet ist, daß es den Auslaß des Unterdurchgangs abhängig von der Richtung des Luftdrucks öffnet oder schließt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Unterdurchgang parallel und exzentrisch zu der Längsachse des Hauptdurchgangs und eine Platte befindet sich bogenförmig teilweise um einen Einlaß des Unterdurchgangs an dessen oberhalb liegendem Ende, wobei die Platte zwischen dem Unterdurchgang und dem Hauptdurchgang positioniert ist, wobei ein Basisteil des einwärts gekrümmten Elements in bezug auf die Längsachse des Hauptdurchgangs radial nach außen von dem Unterdurchgang positioniert ist, wobei der Basisteil in bezug auf die Längsachse des Hauptdurchgangs im wesentlichen orthogonal ist. In dem weiteren Ausführungsbeispiel ist das unterhalb liegende Ende des Unterdurchgangs bogenförmig um den Hauptduichgang ausgebildet und es tritt in den Hauptdurchgang in einem umfänglichen Teil des Hauptdurchgangs ein, der mit einem Winkelabstünd zu dem Unterdurchgang versehen ist. In zweckmäßiger Weise ist der Unterdurchgang in einer Brücke ausgebildet, die sich radial zu der Längsachse des Hauptdurchgangs erstreckt, wobei die Brücke integral mit einem Körper des Messers gebildet ist und wobei der Hauptdurchgang durch die Brücke in zwei Teile geteilt ist.
Vorgesehen ist gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Geschwindigkeitsmeßfühler zur Ermittlung der Drehzahl der genannten Brennkraftmaschine, mindestens eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff und eine Regelungseinheit zum Regeln der Kraftstoffeinspritzmenge, und zwar durch den Empfang von Ausgangssignalen von dem genannten Hitzdraht-Luftdurchflußmesser und dem genannten Geschwindigkeitsmeßfühler und Berechnung der gennannten Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge.
Die Kante an der Peripherie der Einlaßöffnung des Unterdurchgangs gleicht die Abweichung der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung und der Druckverteilung des Flusses aus und stabilisiert so die Geschwindigkeit der Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms in dem Unterdurchgang in bezug auf die Gesamtströmungsgeschwindigkeit.
Durch die Bereitstellung eines Unterdurchgangs für einen Hitzdraht-Luftdurchflußmesser mit darin parallel zu einem Hauptdurchgang vorgesehenem Hitzdrahtelement, wird dei Wärmeaustausch der Unterdurchgangswand in bezug auf den Hauptstrom erhöht und die Temperatur der Unterdurchgangswand wird konstant auf einer Temperatur nahe der Temperatur der Ansaugluft gehalten. Ferner kann verhindert werden, daß der Rückwärtsfluß an dem Unterdurchgang direkt dessen Auslaßöf fnung zugeführt wird, wenn der Motor rückzündet oder rückverdichtet.
Durch die Bereitstellung eines Elements zur Vermeidung, daß ein Rückwärtsfluß in den Unterdurchgang eintritt, wird ferner die Schwankung des statischen Drucks, aufgrund der Mischung des Flußes an den entsprechenden Ausläßen des Unterdurchgangs und des Hauptdurchgangs, in der Umgebung des Auslaßteils reduziert, wodurch der Druckunterschied zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Unterdurchgangs stabilisiert wird. Somit wird der Fluß in dem Unterdurchgang stabilisiert und die Schwankung des Flusses beseitigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend durch Beispiele in bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 den Aufbau einer Brennkraftmaschine, welche einen erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmesser verwendet;
Figur 2 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 3 eine Schnittansicht des in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels entlang der Linie III-III;
Figur 4 eine Schnittunsicht des in der Figur 2 durgestellten Ausführungsbeispiels entlang der Linie IV-IV;
Figur 5 eine Schnittansicht des in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels entlang der Linie V-V;
die Figuren C und 7 Beispiele der Verteilung der Durchlaßgeschwindigkeit an der oberhalb liegenden Seite des Luftdurchflußmessers des in der Figur 1 dargestellten Aufbaus;
die Figuren 8 und 9 Beispiele der Verteilung des Druck in den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Beispielen;
Figur 10 eine Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 11 das Ausführungsbeispiel aus Figur 10, in der Ansicht in der durch die Pfeile angezeigte Richtung XI-XI;
Figur 12 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchfflußmessers;
Figur 13 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 12 entlang der Linie XIII-XIII;
Figur 14 eine Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 15 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 14 entlang der Linie XV-XV;
Figur 16 eine Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 17 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aüs Figur 12 entlang der Linie XVII-XVII;
Figur 18 eine Schnittansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 19 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 18 entlang der Linie XIX-XIX;
Figur 20 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiel aus Figur 18 entlang der Linie XX-XX;
Figur 21 eine Schnittansicht eines siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 22 eine Schnittansicht eines achten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 23 eine Schnittansicht eines neunten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 24 eine Schnittansicht eines zehnten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers;
Figur 25 eine Schnittansicht des Ausführungsbeispiels aus Figur 24 entlang der Linie XXV-XXV;
Figur 26 eine Schnittansicht eines Hitzdraht- Luftdurchflußmessers, der dem Stand der Technik entspricht;
Figur 27 eine Schnittansicht der in der Figur 26 dargestellten, dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtung entlang der Linie XXVII-XXVII; und
Figur 28 in graphischer Form Versuchsergebnisse.
In den Figuren bezeichnen übereinstimmende Bezugsziffern entsprechende Teile.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer elektronisch gesteuerten Brennkraftmaschine, bei welcher ein erfindungsgemäßer Hitzdraht-Luftdurchflußmesser angewendet wiid.
In Figur 1 umfaßt die Brennkraftmaschine einen Zylinder 500, in den durch einen Luftfilter 503 Ansaugluft 502 eingesaugt wird, welche dem Zylinder durch eine Ansaugröhrenleitung 504, den Hitzdraht-Luftdurchflußmesser 1 und einen Ansaugkrümmer 501 zugeführt wird. Der Luftdurchflußmesser 1 ist mit einem Unterdurchgang 31 versehen, der in einen Hduptdurchgang 21 vorsteht und in dem Unterdurchgang 31 ist ein Hitzdrahtelement 2a und ein Temperaturangleichelement 2b vorgesehen, die beide integral mit einer Sensoreinheit 2 ausgebildet sind. Der Luftdurchflußmesser 1 mißt die Luftströmungsgeschwindigkeit ir. dem Unterdurchgang und erzielt eine Ausgabe, welche die Gesamtmenge der Ansaugluft anzeigt. In dem Durchgang des Luftdurchflußmessers 1 ist ein Drosselventil 3 vorgesehen, das mit dem Beschleunigungspedal eines Kraftfahrzeugs eingreift und die Menge der Ansaugluft regelt. Der Luftdurchflußmesser 1 ist ferner mit einem Leerlaufregelungsventil (ISC) 8 versehen, zur Regelung der Luftströmungsgeschwindigkeit, wenn das Drosselventil 3 vollständig geschlossen ist (leerlaufend).
Kraftstoff wird aus einem Kraftstofftank 505 über eine Pumpe 506 zugeführt und durch Düsen 507 in den Ansaugkrümmer 501 eingespritzt, um so der Brennkraftmaschine 500 zusammen mit Luft zugeführt zu werden.
Das Ausgangssignal der Sensoreinheit 2 des Hitzdrahtelements 2a, das Drehwinkelsignal des Drosselventils 3, das Ausgangssignal eines Sauerstoffkonzentratlonssensors 508, das an einem Abgaskrümmer 511 bereitgestellt wird und das Ausgangssignal eines Geschwindigkeitssensors 509, werden in eine Steuereinheit 510 eingegeben, welche die einzuspritzende Kraftstoffmenge berrechnet sowie den Öffnungswinkel des Leerlaufregelungsventil (ISC) und gemäß der Ergebnisse, so daß die Steuereinheit 510 die Düsen 507 steuert, das ISC-Ventil 8 sowie die Zündverstellungsvorrichtung (nicht abgebildet).
In bezug auf die Figuren 6-9, sind in den Figuren 6 und 7 Beispiele der Verteilung der axialen Strömungsgeschwindigkeit unmittelbar vor dem Luftdurchflußmesser 1 in dem Ausführungsbeispiel des Aufbaus in Figur 1 dargestellt und die Figuren 8 und 9 zeigen Beispiele der Verteilung des statischen Drucks, insbesondere für den Fall, daß sich in der Ansaugröhrenleitung 504 einige gekrümmte Teile befinden und daß sich der Luftdurchflußmesser 1 direkt hinter dem gekrümmten Teil befindet, wie dies in dem Ausführungsbeispiel des in der Figur 1 dargestellten Systems der Fall ist. Wie dies aus den Beispielen der Figuren 6 und 7 ersichtlich ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit an der Außenseite der Krümmung (auf der linken Seite jeder Zeichnung) hoch und an der Innenseite der Krümmung (auf der rechten Seite jeder Zeichnung) gering, während der statische Druck (dargestellt in den Beispielen der Figuren 8 und 9) an der Außenseite hoch und an der Innenseite gering ist. Mit anderen Worten existiert direkt vor dem Luftdurchflußmesser 1 eine Ablenkung des Flusses. Die Beispiele 1 und 2 zeigen den Unterschied des Flusses, der durch eine Kombination der veränderten Form und den Befestigungspositionen des Filters 503 und der Ansaugröhrenleitung 504 verursacht werden kann. In jedem Beispiel beträgt die Menge des Luftflusses etwa 20 g/s.
Diese Ablenkung des Flusses ist in der Hydromechanik allgemein als der Fluß direkt nach einem Schenkelrohr (Krümmung) bekannt (z.B. Hydraulics von Natsuki Itaya; Lectures on Mechanical Engineering, herausgegeben von der Japan Society of Mechanical Engineers und Hydromechanics von Yoshimasa Furuya und zwei anderen, herausgegeben von Asakura Shoten). Es ist auch bekannt, daß nach der Krümmung im rechten Winkel zwei Wirbel (in den Figuren 6 bis 9 nicht abgebildet) erzeugt werden, die bei einetransversalen Betrachtungsweise des Rohres um entsprechende Hälften des Rohres und von einem sekundären Fluß gegendrehen.
Die Figuren 2 bis 5, die ein erstes Ausführungsbeispiel eines erf indungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers darstellen, werden folgend beschrieben.
Der Luftdurchflußmesser 20 umfaßt ein Gehäuse 20a, ein Drosselventilgehäuse 20h und ein ISC-Ventilgehäuse 20c, die druckeingegossen sind. An dem Einlaß des Luftdurchflußmessergehäuses 20a ist ein Gleichrichtergitterkörper (Wabenaufbau) 40 vorgesehen. Nach dem Gitterkörper 40 ist durch eine Querbahn 30c und ein teils kreisförmiges Element 30h eine Brücke 30 gebildet, die einen Unterdurchgang 31 definiert, wobei die Brücke über den Hauptdurchgang 21 druckeingegossen mit dem Gehäuse 20a ist.
Der Unterdurchgang 31 hat einen geringeren Durchmesser als der Hauptdurchgang 21 und besteht aus einem axialen Unterdurchgang 31h mit einem kreisförmigen Querschnitt, der im wesentlichen parallel, jedoch exzentrisch zu der Achse des Hauptdurchgangs ist. Der axiale Unterdurchgang stößt an ein Ende des radialen Unterdurchgangs 31c, der einen rechteckigen Querschnitt aufweist, wobei der radiale Unterdurchgang im wesentlichen orthogonal zu dem Unterdurchgang 31h ist und wobei das andere Ende des Unterdurchgangs 31c an den Hauptdurchgang 21 stößt. Der Unterdurchgang 31c besteht aus einer Rille, die an dem Ende des unterhalb liegenden Endes der Brücke 30 vorgesehen ist und eine Abdeckung 32 ist an dem unterhalb liegenden Ende der Brücke 30 durch eine Schraube 33 angebracht. Der untere (gemäß der Darstellung in den Figuren 2 und 5) Endteil 32a der Abdeckung 32 ist schmaler als die Rille des Unterdurchgangs 31c, weist aber eine Konfiguration auf, welche die Auslaßöffnung (Auslaßteil) 3ld des Unterdurchgangs überlappt. Die Widerstandsfähigkeit des Unterdurchgangs 31 gegenüber dem Luftstrom ist größer als die Widerstandsfähigkeit des Hauptdurchgu-ngs 21, und zwär nulgrund des Fluidwiderstands des Durchgangs mit rechteckigem Querschnitt, der L-förmig gebogen ist. Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau befinden sich die meisten Teile der Außenwand der Brücke 30 in Kontakt mit dem Hauptstrom der Ansaugluft, so daß die Temperatur der Durchgangswand des Unterdurchgangs 31b im wesentlichen auf der gleichen Temperatur dem Ansaugluft gehalten wird und die Wärme die von außen, wie etwa von dem Motor eintritt, wird durch die Ansaugluft gekühlt, wodurch eine Messung der Luftströmungsgeschwindigkeit mit einem nur geringen Fehler möglich ist. Die Kraft des Rückwärtsflusses der Luft, wie dies durch eine Rückzündung der Brennkraftmaschine verursacht werdeii kann, die in den Unterdurchgang 31 eintritt, wird durch den unteren (gemäß der Figuren 2 und 5) Endteil 32a der Abdeckung verringert, welche die Auslaßöffnung 3ld abdeckt, um so das Hitzdrahtelement 2a und das Element 2b zu schützen. Da der Durchgang 31c einen Widerstand mit abschwächender Wirkung auf Pulsieren erzeugt, wird bei dem Hitzdrahtelement 2a in dem Unterdurchgang eine abnorme Ausgabe aufgrund von Pulsieren vermieden.
Die Sensorkreiseinheit 2 weist eine Öffnung mit im wesentlichen, dem gleichen Durchmesser wie der axiale Unterdurchgang 31b auf, so daß sich das Hitzdrahtelement 2a und das Temperaturangleichelement 2b in dem Unterdurchgang 31h befinder.
Ein Formteil 2c, das einen Bestandteil des Unterdurchgangs 31b bildet, wird durch die Schraubenelemente 41a, 41h so an das Gehäuse 20a geschraubt, daß es von außerhalb des Gehäuses 20a eingeführt wird.
Das obere Ende des axialen Unterdurchgangs 31h umfaßt eine kreisförmige Einlaßöffnung 31a, die sich in einer im wesentlichen ebenen Basis befindet, d.h. einem unterhalb liegenden rechteckigen, einwärt gekrümmten, ausgesparten Element 34 mit einer Umfangskante 30a, die oberhalb der Einlaßöffnung 31a vorsteht und die einen Vorsprung des oberhalb liegenden Endes der Brücke 30 bildet. Die Kante 30a befindet sich in dem fiauptdurchgang 21 an einer Position, die sich von der Hauptdurchgangswand 20a nach innen gelegen befindet. Die Kant 30a der Brücke 30 ist so ausgebildet, daß die nach oben von etner angrenzenden geneigten Wandoberfläche 28 des Hauptdurchgangs 21 um eine Länge vorsteht, die doppelt so groß ist wie die Tiefe des ausgesparten Elements 34.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Einlaßöffnung 31a exzentrisch vorgesehen, und zwar an einer Position in Richtung des oberen Teils in Figur 2 der Basis des einwärts gekrümmten Elements 34, das heißt näher an der Sensoreinheit 2. Der in bezug auf die Einlaßöffnung 31a gegenüberliegende Teil des einwärts gekrümmten Elements 34 erstreckt ich im wesentlichen zu der Mitte des Hauptdurchgangs 21 und die axiale Tiefe des einwärts gekrümmten Elements 34 entspricht in etwa dem Radius des axialen Unterdurchgangs 31h. Die Bereitstellung des ausgesparten Elements 34 macht den Luftstrom zu dem Unterdurchgang 31 gegenüber oberhalb liegenden Luftströmungsunterschieden unempfindlich, die durch Formveränderungen und Befestigungszustände des Luftfilters und der Ansaugröhrenleitung mit gekrümmten Teilen, wie dies in den Figuren 6 bis 9 dargestellt ist, verursacht werden. Mit anderen Worten wird die Verteilung der Luftströmungsgeschwindigkeit zu dem Unterdurchgang 31 durch das Element 34 stabilisiert, welches aus diesem Grund als Stabilisationselement betrachtet werden kann. Diese Ausführungsart ist besonders wirksam, wenn es keine Alternative dazu gibt, die Einlaßöffnung 31a direkt hinter einer Ansaugröhrenleitung mit gekrümmtem Teil zu positionieren.
Da die Einlaßöffnung 31a zu der Sensoreinheit 2 exzentrisch ist, wie dies vorstehend beschrieben worden ist, kann die wirksame Länge des radialen Unterdurchgangs 31c erhäht werden, so daß sie größer ist als der Radius des Hauptdurchgangs 21. Ein unterer Endteil 30b der Brücke 30 umfaßt eine kreisförmige Seitenwand 30d mit einer Höhe in der axialen Richtung des Messers von etwa der Hälfte der Tiefe des radialen Unterdurchgangs 31c, gemessen in der axialen Richtung des Messers und der untere Endteil 30h dient in Verbindung mit der Wand 30d als wirksame Luftschützwand in bezug auf die Auslaßöffnung 31d, die sich knapp unterhalb (gemäß der Darstellung in Figur 2) der unterhalb liegenden Drosselventilwelle 4 befindet, um so zu verhindern, daß der Fluß in der Einlaßöffnung 31d den Hauptluftstrom beeinträchtigt. Die Rippe 30c ist hauptsächlich dafür vorgesehen, den Schmelzfluß zum Zeitpunkt des Druckgusses zu verbessern, sie hat aber auch eine Wirksamkeit zur Vermeidung einer transversalen Zirkulation dem Hauptluftstroms. Diese Teile der Brücke 30 stabilisieren den Fluß und verringern das Geräusch der Ausgabe des Hitzdrahtelements 2a.
Ein eingezogener Teil 22 der Hauptdurchgangswand ist knapp unterhalb der Auslaßöffnung 31d des Unterdurchgangs 31c vorgesehen, um den Fluß in dem Unterdurchgang 31 in bezug auf die Bewegung des Drosselventils 3 zu stabilisieren; anders ausgedrückt, um die Verteilung des Luftflusses des Hauptdurchgangs 21 und des Unterdurchgangs 31 zu stabilisieren und um als Folge daraus zu ermöglichen, daß das Drosselventil 3 in der direkten Umgebung des Luftdurchflußmessers vorgesehen wird. Diesbezüglich befindet sich das Drosselventil 3 zur Regelung der Luftmenge unterhalb des Hitzdrahtmessers und die Ventilwelle 4 zur Betätigung des Drosselventils 3 dringt in das Gehäuse 20b ein. An der Außenseite des Gehäuses 20b sind ein Hebelmechanismus 5 zum Antrieb der Welle 4, eine Feder 6 und ein Drosselpositionssensor 7 zur Erfassung des Drehwinkels der Welle, vorgesehen. An einem Teil des ISC-Ventilgehäuses 20c ist das ISC- Ventil 8 zur Regelung der Menge des Luftdurchflusses während dem Leerlauf der Brennkraftmaschine vorgesehen sowie die Lultdurchgänge 23, 24 und 25 zu dem ISC-Ventil 8. Da die Durchgänge 23 und 25 von der Außenseite des Gehäuses 20c ausgebildet sind, werden die Bolzen 26 und 27 dazu verwendet, die unnötigen Öffnungsbereiche zu füllen.
In diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, einen Hitzdraht- Luftdurchflußmesser mit geringen Kosten zu realisieren, wobei fiie Meßvorrichtung die Menge des Ansaugluftstroms einer Brennkraftmaschine mit Genauigkeit und hoher Zuverlässigkeit messen kann, selbst an einem sehr komplizierten Ansaugdurchgang oberhalb des Luftdurchflußmessers und es gibt große Unterschiedie der Form und der Verbindung des Ansaugdurchgangs, wobei die Meßvorrichtung ein kurzes axiales Ausmaß autweist und von geringem Gewicht ist. Somit ist es möglich, ein Motorsystem zu realisieren, bei dem ein saubereres Abgas sowie ein verringerter Kraftstoffverbrauch erzielt werden können.
Die Figuren 10 und 11 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers. Die Einlaßöffnung 91a eines Unterdurchgangs 91 ist an dem Basisteil eines ausgesparten Elements 94 vorgesehen, welches im wesentlichen dem ausgesparten Element 34 des ersten Ausführungsbeispiels gleicht. An Stelle des gleichrichtenden Wabenelements 40 in dem ersten Ausführungsbeispiel, ist an dem Einlaßteil des Hauptdurchgangs 81 ein enger Durchlaßteil 81a vorgesehen. Die Bereitstellung des engen Durchlaßteils 81a verringert den Durchmesser des Hauptdurchgangs, wodurch der Druckverlust und der maximale Durchlaß des Hauptdurchgangs 8k verringert werden, was einen Einfluß auf die Verteilung des Luftstroms in dem Unterdurchgang 91 ausübt. Somit besteht det untere Endteil 90c (gemäß der Darstellung in Figur 10) einer Brücke 90 nur aus einem Rippenelement, so daß der minimale Querschnitt des Hauptdurchgangs im Vergleich zu dem Querschnitt in dem ersten Ausführungsbeispiel stark verringert wird.
Eine Abdeckung 92, die einen radialen Unterdurchgang 91c bilclet, ist durch die Schraube 33 an dem unterhalb liegenden Ende dem Brücke 90 angebracht, die integral mit den Gehäuse 80 ausgebildet ist. Die Breite eines unteren Endteils 92a der Abdeckung 92 ist geringfügig schmaler als die Breite der Rille des Unterdurchgangs 91c, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. Der untere Endtel 92a ist nach oben in axialer Richtung gekrümmt, um so die Auslaßöffnung 91d des Unterdurchgangs 91c abzudecken. Das Ende des unteren Endteils 92a der Abdeckung 92 steht im wesentlichen in Kontakt mit dem unterhalb liegenden Ende der Brücke über die Rippe 90c. Auf diese Weise wird jegliche Beeinträchtigung dein Hauptluftstroms durch den unteren Endteil 92a der Abdeckung £2 vermieden und es ist möglich, die Kraft des in den Unterdurchgang 91 eintretenden Rückwärtsflusses geringer zu gestalten als in dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der enge Durchlaßteil 81a an dem Einlaß des Luftdurchflußmessers ist weniger zufriedenstellend als ein Gleichrichterelement, wie etwa ein Wabenelement, in bezug auf einen stark zirkulierenden Strom, jedoch wird die in jedem oberhalb liegenden Krümmungsteil erzeugte Grenzschicht reduziert und die Störungen, die innerhalb der Grenzschicht durch den Venturieffekt erzeugt werden, werden unterdrückt. Somit wird dieses Ausführungsbeispiel dann verwendet, wenn geringere Kosten als für das erste Ausführungsbeispiel notwendig sind. Der Druckverlust kann aufgrund des Fehlens des Wabenelements im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel gleich oder geringer gehalten werden.
Die Figuren 12 und 13 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers. Ein ausgespartes Element 114 ist an dem obeftiatb liegenden Ende einer Brücke 110 vorgesehen, die integral mit einem Gehäuse 100 ausgebildet ist und die Einlaßöffnung 111a eines Unterdurchgangs ist an dem Basisteil des einwärts gekrümmten, ausgesparten Elements 114 vorgesehen. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel insofern, als daß sich das ausgesparte Element auch nach oben (gemäß der Darstellung in Figur 12) von dem Einlaßöffnungsteil 111a erstreckt und daß der Teil des ausgesparten Elements unterhalb der Einlaßöffnung llia länger ist. Dieser Aufbau ermöglicht es, daß der Druck über einen großen Bereich ausgeglichen wird. In diesem Fall ist die Funktion jedoch nur wirksam, wenn die Tiefe des ausgesparten Elements 114 größer ist als in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen
Die Figuren 14 und 15 zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers. Ein ausgespartes Element 134 besteht aus zwei parallelen Kanten 130a, die an dem Ende einer Brücke 130, die integral mit dem Gehäuse 120 ausgebildet ist, nach oben vorstehen und die Innenwände 1200a, 120b des Einlasses des Luftdurchflußmessers und die Basisoberflächen 134a, 134b des einwärts gekrümmten, ausgesparten Elements 134 sind als durchgehende, glatte Wandoberfläche ausgebildet. Die Basisoberflächen 134a und l34b des ausgesparten Elements 134 sind leicht zu der Einlaßöffnung 131a eines Unterdurchgangs 131 geneigt.
Die Einlaßinnenwände 120a, 120b, die in den Zeichnungen vertikal dargestellt sind, reduzieren den Luftstrom und stabilisieren den Fluß entlang der Wandoberflächen. Die Neigung der Basisoberflächen 134a, 134b sorgt dafür, daß die in dem ausgesparten Element 134 stagnierende Luft leicht zu der Einlaßöffnung 131a fließt. Durch diesen Aufbau kann ohne Wabenelement eine stabile Verteilung des Luftdurchlasses und bin geringeres Geräusch der Ausgabe des Hitzdrahtelements, wie dies in den Figuren 6 bis 9 dargestellt ist, realisiert werden.
Die Figuren 16 und 17 zeigen ein fünf tes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hitzdraht-Luftdurchflußmessers. Ein einwärts gekrümmtes, ausgespartes Element 54 besteht aus einer Kante 150a, die von einem Ende einer Brücke 150, die integral mit einem Gehäuse 140 ausgebildet ist, nach oben vorsteht. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel insofern, als daS das dusgesparte Element 154 in Form eines sektorförmigen Fächers in dem oberen Teil der Figuren 16 und 17 vorgeselien ist, so daß die Einlaßöffnung 151a eines Unterdurchgangs 151 den Zapfen des Fächers bildet. Der obere Teil (dargestellt im Figur 16) der Basis des ausgesparten Elements 154 ist im wesentlichen eben. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders dann wirksam, wenn der Messer nahe einer Krümmung und in der Einlaßöffnung 151a des Unterdurchgangs positioniert werden soll, orthogonal zu einer Leitung angeordnet, welche das Innere und Äußere der Krümmung verbindet. Da die Veränderung der Luftgeschwindigkeit in der Umgebung der Innenwand groß ist, wie dies in der Verteilung der Geschwindigkeit in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist, ist ein Ausgleich dieses Teils eine wirksame Gegeumaßnahme.
Die Figuren 18 bis 20 zeigen ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LuftdurchfluSmessers. Ein ausgespartes Element 174 ist von einer ovalen Kante 170a umgeben, die an dem oberhalb liegenden Ende einer Brücke 170 nach oben vorsteht, wobei die Brücke integral mit einem Gehäuse 160 ausgebildet ist und die Einlaßöffnung 171a des Unterdurchgangs 171 ist an dem Basisteil des einwärts gekrümmten, ausgesparten Elements 174 vorgesehen, dessen Basis im wesentlichen eben ist. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen eins bis fünf insofern, als daß die Längsachse eines axialen Unterdurchgangs 171b koaxial zu der Längsachse des Hauptdurchgangs 161 ist und ferner sind obere und untere (wie dies in Figur 18 dargestellt ist) radiale Unterdurchgänge 171c vorgesehen. Somit hat eine Abdeckung 172 für die radialen Unterdurchgänge 171c die Form einer Platte, wobei deren obere und untere Endteile 172a eine geringere Breite aufweisen. Gemäß der Darstellung in Figur 18 sind an dem oberen und unteren Teil des Unterdurchgangs 171c entsprechend zwei Auslaßöffnungen 171d vorgesehen. Ein langer, geformter Teil 162 einer Sensoreinheit 162 ist vorgesehen, so daS sich die Sensoren 162a und 162b innerhalb des axialen Unterdurchgangs 171b befinden.
Die Einlaßwand 160a des Luftdurchflußmessergehäuses 160 nimmt wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Form eines Venturis an.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine stabilere Eigenschaft als in den nachstehend beschriebenen Versuchen erzielt, da der Fluß an dem zentralen Teil im wesentlichen stabil ist, doch führt eine größere Länge des geformten Teils 162c der Sensoreinheit 162 in nachteiliger Weise zu einem Anstieg der Kosten.
Die Figur 21 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Eine Sensorkreiseinheit 182 wird zum Halten der Hitzdrahtelemente an dem Block befestigt, wobei der Block getrennt von einem Gehäuse 180 vorgesehen ist. Ein Einlaßelement 195 eines Unterdurchgangs 191 weist einen einwärts gekrümmten, ausgesparten Teil 194 auf und ist an dem oberhalb liegenden Ende einer Brücke 190 durch eine Schraube 196 angebracht, wie dies in Figur 21 dargestell ist. Die Einlaßöffnung 191a des Unterdurchgangs 191 ist in dem ebenen Basisteil des ausgesparten Teils 194 des Elements 195 vorgesehen und die nach oben vorstehende Kante des Elements 195 umgibt die Öffnung 191a, um es von dem Hauptdurchgang 381 zu trennen. Der untere Endteil 192a eines Abdeckungselements 192, das an dem unterhalb liegenden Ende der Brücke 190 angebracht ist, ist zu dessen oberhalb liegendem Ende gekrümmt, und zwar auf die gleiche Art und Weise wie in dem in der Figur 10 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel. Dies ist der Fall, da der Hitzdrahtelement- Halteblock in jedem der Ausführungsbeispiele eins bis sechs integral mit dem Gehäuse ausgebildet ist, wobei diese Elemente in dem Aufbau dieses Ausführungsbeispiels voneinander getrennt sind und wobei sich der Hauptdurchgang 181 auch an dem unteren (wie dies in Figur 21 dargestellt ist) Endteil des Blocks 190 befindet.
Dieser Aufbau hat den Nachteil, daß sich die Anzahl der Teile erhöht, doch er hat den Vorteil, daS er leicht gewartet werden kann, da die Teile auswechselbar sind. Da es ferner möglich ist, das Element 195, das den ausgesparten Teil 194 bildet, durch Veränderung der Befestigungsposition der Schraube 196 an einer leicht um die Einlaßöffnung 191a gedrehten Position zu plazieren, ist dieses Ausführungsbeispiel einer größeren Anzahl von Formen der Elemente der oberhalb liegenden Ansaugröhre gewachsen sowie den Positionen zur Anbringung des Luftdurchflußmessers.
Die Figur 22 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Innerhalb der Brücke 203, die integral mit einem Gehäuse 200 ausgebildet ist, ist koaxial zu einem Hauptdurchgang 201 ein Unterdurchgang 202 vorgesehen, der nur einen axialen Unterdurchgang umfaßt. Das oberhalb liegende Ende der Brücke 203 bildet eine Kante 203, die einen ebenen Teil 204a umgibt, der um die Einlaßöffnung 201a des Unterdurchgangs 201 ausgebildet ist und bildet so ein einwärts gekrümmtes, ausgespartes Element 204. In Richtung des Auslaßteils des Unterdurchgangs 202 ist ein Absperrventil (Stabilisationseinrichtung) 205 vorgesehen, das aus einem dünnen Stahlblech hergestellt ist und das einen Halter 206 aufweist, oer als Sperreinrichtung des Absperrventlls 205 dient, wobei beide durch ein Schraubeneleinent 207 befestigt sind. Das Absperrventil 205 verformt sich bei normalem Fluß nach unten, wie dies in Figur 22 dargestellt ist und bei umgekehrtem Fluß verschließt das Absperrventil 205 den Auslaß (d.h. das rechte Ende, hei der Ansicht in Figur 22) des Unterdurchgangs 202.
Die Figur 23 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Inneren einer Brücke 213, die integral mit einem Gehäuse 211 ausgebildet ist, befindet sich ein Unterdurchgang 212, der nur aus einem sich axial erstreckenden Unterdurchgang besteht, der in bezug auf einen Hauptdurchgang 211 exzentrisch ist. Ein einwärts gekrümmtes, ausgespartes Element 214 ist an dem oberhalb liegenden Ende der Brücke 213 ausgebildet und das Element 214 umfaßt eine nach oben vorstehende Kante 213a, welche eine an dem ebenen Basisteil des ausgesparten Elements 214 vorgesehene Einlaßöffnung 212a des Unterdurchgangs 212 umfänglich umgibt. Die Kante 213a trennt somit die Öffnung 212a von dem Hauptdurchgang 211. In Richtung des Auslaßendes, d.h. des unterhalb liegenden Endes, des Unterdurchgangs 212 ist ein Rückflußsperrventil (Stabilisationseinrlchtung) 215 vorgesehen, das aus einem dünnen Stahlblech hergestellt ist und das durch eine Schraube 217 in einem Halter 216 befestigt ist.
Die Figuren 24 und 25 zeigen ein zehntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dem Inneren eines dickwandigen Teils 230 eines Gehäuses 220 ist ein Unterdurchgang 231 vorgesehen, der aus einem axialen Unterdurchgang 231b, der parallel zu einem Hauptdurchgang 221 ist, besteht sowie aus einem bogenförmig kreisförmigen Querschnittsdurchgang 231c, der um den Außenumfang des Hauptdurchgangs 221 verläuft und ferner ist eine Auslaßöffnung 231d des Unterdurchgangs 231 vorgesehen, die sich. an der Innenwand des Hauptdurchgangs 221 befindet. Ein Röhrengehäuse 225 an der unterhalb liegenden Seite und das Gehäuse 220 sind miteinander durch ein Dichtungsstück 224 verbunden. Die oberhalb liegende Endoberfläche des dickwandiger Teils 230 des Unterdurchgangs 231 bildet senkrecht zu dem Luftstrom eine ebene Oberfläche 230a und auf dieser Oberfläche befindet sich die Einlaßöffnung 231a des Unterdurchgangs 231. Ein gebogenes Element 232 erstreckt sich oberhalb und teilweise um den Einlaß 231a, um so zu vermeiden, daS der Luftstrom an dem Teil der ebenen Oberfläche 230a aus dem Hauptdurchgang 221 strömt. Die Bereitstellung des Elements 232 stabilisiert den statischen Druck in der Umgebung der Einlaßöftfnung 231a und dient zur Trennung des Unterdurchgangeinlasses von dem Hauptdurchgang. Als Folge daraus stabilisiert sich die Verteilung des Luftstroms in dem Unterdurchgang 231 und dem Hauptdurchgang 221 in bezug auf eine Geschwindigkeitsverteilung des Luftstroms auf der oberhalb liegenden Seite, verursacht zum Beispiel durch eine Veränderung der Bedingungen auf der oberhalb liegenden Seite.
Die Figuren 26 und 27 zeigen den Aufbau eines gewöhnlichen Luftdurchflußmessers, der einen Vergleichsgegenstand darstellt, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen. Eine Kante 250a an dem oberhalb liegenden Ende einer Erücke 250, die integral mit einem Körper 240 ausgebildet, ist, wird dadurch gebildet, daS die Kante nur von dem oberhalb liegenden Ende in Form eines Zylinders vorsteht. Der oberste Stromteil der Kante 250a bildet somit die Einlaßöffnung 251a. Ein zu einem Hauptdurchgang 241 paralleler Unterdurchgang 251b ist exzentrisch zu dem Hauptdurchgang 241 positioniert, der zu einer Sensorkreiseinheit 242 versetzt ist.
Die Figur 28 zeigt die Ergebnisse von Versuchen mit einem Luftdurchflußmesser, der gemäß des in der Figur 1 dargestelltex Ausführungsbeispiels des Systems positioniert ist, das heißt, auf der unterhalb liegenden Seite der Luftströme, wie sie in den Figuren 6 bis 9 dargestellt sind. Die Versuche wurden mit dem in den Figuren 26 und 27 dargestellten gewöhnlichen Luftdurchflußmesser durchgeführt und mit dem in den Figuren 2 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Abszisse in Figur 28 stellt den Mengendurchfluß (g/s) der Luft dar, die in dem Luftdurchflußmesser fließt. Die Abszisse ist in eine logarithmische Skala unterteilt, da der Mengendurchfluß einen großen Bereich abdeckt. Die Ordinate stellt den Grad der Ausgabeveränderung (%) des Hitzdrahtmessers dar. Die Ausgabe variiert gemäß der unterschiedlichen Formen des Luftfilters, der Ansaugröhrenleitung und der Abweichung des Befestigungszustands der Ansaugröhrenleitung. Als Bezugsgröße (die Ausgabe ist null) wurde eine Kombination aus Luftfilter, Ansaugröhrenleitung und deren Befestigung ausgewählt, bei der die Abweichung der Ausgabe ein Minimum beträgt und die Veränderung der gemessenen Ausgaben wird als Grad der Ausgabeveränderung (%) dargestellt. Wie dies aus den Ergebnissen det Versuche deutlich wird, zeigt der gewöhnliche Luftdurchflußmesser, der durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, eine Durchflußabweichung von bis zu 8%, wohingegen der Aufbau der vorliegenden Erfindung, der durch die durchgezogene Linie dargestellt ist, eine Durchflußabweichung von innerhalb ±2% aufweist.
Da die Veränderung des Flusses auf der oberhalb liegenden Seite aufgrund der Abweichungen der Ansaugröhrenelemente im wesentlichen aufgehoben wird und da der Rückfluß zu dem Unterdurchgang aufgrund einer Rückzündung bzw. eines Rückstoßes ebenso vermieden wird wie die Störung des Flusses aufgrund der Mischung an dem Auslaßteil des Unterdurchgangs, ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, den Luftdurchfluß unter verschiedenen Bedingungen genau zu messen.
Nach der vollständigen Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist es jetzt deutlich, das die Meßgenauigkeit der Ansaugluftmenge durch einen Hitzdraht-Luftdurchflußmesser verbessert wird, wenn an dem Einlaß eines Unterdurchgangs in einem Hitzdraht- Luftdurchflußmesser eine Flußstabilisationseinrichtung vorgesehen ist und durch die Bereitstellung einer Einrichtung, wie etwa eines radialen Unterdurchgangs oder eines Faltungselements an dem Auslaß des Unterdurchgangs, wird der Rückfluß zu dem Unterdurchgang, aufgrund einer Rückzündung oder eines Rückstoßes und der Störung des Flusses aufgrund der Mischung an dem Auslaßteil des Unterdurchgangs, vermieden, so das es möglich ist den Luftstrom unter verschiedenen Bedingungen genau zu messen.

Claims

1. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser zur Ermittlung des Luftstromeinlaßes, mit einem Hauptdurchgang (21), einem Unterdurchgang (31), der sich in dem genannten Hauptdurchgang befindet und der den genannten Hauptdurchgang umgeht, einem Hitzdrahtelement (2a), das sich in dem genannten Unterdurchgang (31) befindet, um den genannten Luftstromeinlaß zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchflußmesser ferner oberhalb eines Einlaßes (31a) des genannten Unterdurchgangs (31) ein einwärts gekrümmtes Element (34) aufweist, wobei das genannte einwärts gekrümmte Element einen Basisteil aufweist, in dem sich ein Unterdurchgangeinlaß befindet und wobei sich eine oberhalb vorstehende Kante (30a) von dem genannten Basisteil erstreckt, wobei die genannte vorstehende Kante (30a) wenigstens teilweise den genannten Einlaß (31a) umgibt und sie sich zwischen dem genannten Einlaß (31a) und dem genannten Hauptdurchgang (21) befindet, wodurch das genannte einwärts gekrümmte Element (34) dazu neigt, den Luftstrom zu stabilisieren, der durch den genannten Einlaß (31a) in den genannten Unterdurchgang eintritt.

2. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Baslsteil im wesentlichen orthogonal zu der Längsachse des Hauptdurchgangs (21) ist und wobei die genannte Basis im wesentlichen eben ist.

3. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kante (30a) den genannten Einlaß (31a) vollständig umgibt.

4. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Unterdurchgang (31) eine Längsachse aufweist, die im wesentlichen parallel und exzentrisch zu der Längsachse des Hauptdurchgangs (21) ist und wobei der genannte Unterdurchgang (31) zu einer Seite des Basisteils positioniert ist.

5. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Unterdurchgang neben der genannten Kante (30a) positioniert ist.

6. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannte Kante (30a) in Richtung der Längsachse des genannten Hauptdurchgangs (21) erstreckt.

7. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die genannte Kante über die Längsachse des genannten Hauptdurchgangs (21) erstreckt.

8. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil des genannten einwärts gekrümmten Elements (34) und die vorstehende Kante (30a) eine rechteckige Form aufweisen.

9. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil des genannten Rechtecks in bezug auf die Längsachse des genannten Hauptdurchgangs (21) exzentrisch ist.

10. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisteil und die vorstehende Kante (30a) fächerförmig sind, wobei die Achse des Fächers den Einlaß (31a) positioniert.

11. Hltzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Hauptdurchgang (21) eine radial nach innen gerichtete Wand (28) aufweist, die unterhalb nach innen geneigt ist und wobei die vorstehende Kante (30a) davon nach oben vorsteht.

12. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Strecke, um welche die genannte Kante (30a) von der genannten geneigten Wand (28) nach oben vorsteht, etwa das Doppelte der Tiefe des einwärts gekrümmten Elements (34) beträgt.

13. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante (130a) an eine Innenwand (120a, 120b) des genannten Hauptdurchgangs stößt, wobei die genannte Innenwand des genannten Hauptdurchgangs einen Einlaß davon aufweist, der in der Form eines Venturis ausgebildet ist.

14. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdurchgang (171b) koaxial zu der Längsachse des Hauptdurchgangs (161) ist.

15. Hitzdraht-Luftduchflußmesser nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das einwärts gekrümmete Element eine Basis und eine vorstehende Kante (170a) aufweist, die beide oval sind, wobei die kleinere Achse des genannten Ovals orthogonal zu der Längsachse des genannten Hauptdurchgangs ist.

16. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe des einwärts gekrümmten Elements (34) im wesentlichen gleich dem Radius des Unterdurchgangs (31) ist.

17. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Unterdurchgang (31) von dem genannten einwarts gekrümmten Element (34) zu einem sich radial erstreckenden Durchgang (31c) erstreckt, wobei ein radial äußeres Ende des genannten radialen Durchgangs (31c) in strömender Verbindung mit einem unterhalb liegenden Ende des genannten Hauptdurchgangs (21) steht.

18. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stauscheibe (32) bereitgestellt ist, um einen unterhalb liegenden Auslaß des radialen Durchgangs (31c) teilweise abzudecken.

19. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekennzeichnet, daß elastische Verschlußeinrichtungen (205, 206; 215, 216) an dem unterhalb liegenden Ende des genannten Unterdurchgangs bereitgestellt sind, wobei das genannte elastische Verschlußelement so angeordnet ist, daß es den Auslaß des genannten Unterdurchgangs abhängig von der Richtung des Luftdrucks öffnet oder schließt.

20. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Unterdurchgang (231) parallel und exzentrisch zu der Längsachse des Hauptdurchgangs (231) ist und eine Platte (232) befindet sich bogenförmig teilweise um einen Einlaß (231a) des genannten Unterdurchgangs (231) an dessen oberhalb liegenden Ende, wobei die genannte Platte (232) zwischen dem Unterdurchgang (231) und dem Hauptdurchgang (221) positioniert ist, wobei ein Basisteil (230a) des einwärts gekrümmten Elements in bezug aut die Längsachse des Hauptdurchgangs radial nach außen von dem Unterdurchgang positioniert ist, wobei der genannte Basisteil in bezug auf die Längsachse des genannte Hauptdurchgangs im wesentlichen orthogonal ist.

21. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das unterhalb liegende Ende des genannten Unterdurchgangs bogenförmig um den Hauptdurchgang gebildet ist, und daß es in einem umfänglichen Teil des Hauptdurchgangs, der mit einem Winkelabstand zu dem genanntert Unterdurchgang (231) versehen ist, in den Hauptdurchgang eintritt.

22. Hitzdraht-Luftdurchflußmesser nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der genainte Unterdurchgang (31) in einer Brücke (30) ausgebildet ist, dich sich radial zu der Längsachse des Hauptdurchgangs erstreckt, wobei die genannte Brücke integral mit einem Körper (20) des genannten Messers gebildet ist und wobei der genannte Hauptdurchgang (21) durch die genannte Brücke in zwei Teile geteilt ist.

23. Brennkraftmaschine mit einem Hitzdraht- Luftdurchflußmesser gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Geschwindigkeitsmeßfühler (509) zur Ermittlung der Drehzahl der genannten Brennkraftmaschine, mindestens eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (507) zum Einspritzen von Kraftstoff und eine Regelungseinheit (510) zum Regeln der Kraftstoffeinspritzmenge, und zwar durch den Empfang von Ausgangssignalen von dem genannten Hitzdraht-Luftdurchflußmesser (1) und dem genannten Geschwindigkeitsmeßfühler (509) und Berechnung der gennannten Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Ansaugluftmenge.