DE69116221T2

DE69116221T2 - Luftdurchflussmesser

Info

Publication number: DE69116221T2
Application number: DE69116221T
Authority: DE
Inventors: Takao Ban; Norihide Hattori; Yukio Mori; Ryo Nagasaka; Yukio Sawada
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1991-04-25
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2011-04-26
Also published as: EP0458081A3; US5209113A; EP0458081B1; DE69116221D1; EP0458081A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Luft-Durchfluß-Meßgerät mit einer Bypass-Leitung und insbesonders ein Luft-Durchfluß-Meßgerät vom Heißdraht-Typ für eine Brennkraft-Maschine mit innerer Verbrennung eines Fahrzeugs, das ein Einlaß-System der Brennkraft-Maschine mit innerer Verbrennung bildet, und es ist dazu ausgebildet, die Durchfluß-Rate der Einlaß-Luft zu erfassen und zu messen.
Die Dokumente DE-A 39 22 489, US-A 4 562 731 und DE-A 31 03 170 zeigen herkömmliche Luft-Durchfluß-Meßgeräte, die einen Haupt-Durchgang aufweisen, der mit einem Drossel-Mittel in der Art eines Ventun-Rohres versehen ist. Ein Bypass ist außerhalb des Haupt-Durchganges vorgesehen und im wesentlichen parallel zu dem Haupt-Durchgang. Der Bypass besitzt einen Einlaß, der stromaufwärts des Drossel-Mittels angeordnet ist, sowie einen Auslaß in der Nähe des Drossel-Mittels, um zu bewirken, daß die Luft in dem Haupt-Durchgang dazu gezwungen wird, in den Einlaß der Bypass-Leitung einzutreten.
Weitere Luft-Durchfluß-Meßgeräte vom Heißdraht-Typ, die eine Bypass-Leitung besitzen, sind bekannt, so wie sie in den US- Patenten 3,314,290 und 4,709,581 und der offengelegten japanischen Patentanmeldung 57-105551 offenbart sind.
Entsprechend den oben beschriebenen herkömmlichen Luft- Durchfluß-Meßgeräten öffnet sich ein Auslaß einer Bypass-Leitung zu einem Drossel-Abschnitt hin, der innerhalb einer Einlaß- Leitung in einer solchen Art gebildet ist, daß die Einlaß-Luft, die durch die Einlaß-Leitung strömt, in die Bypass-Leitung durch die Druckdifferenz eingezogen wird, die zwischen einem Einlaß- Abschnitt der Einlaß-Leitung und dem Drossel-Abschnitt auftritt. Die Durchfluß-Rate der Luft, die in die Einlaß-Leitung eingezogen wird, wird durch einen Heißdraht-Sensor erfaßt, der in der Bypass-Leitung vorgesehen ist. Wenn diese Art von Luft-Durchfluß- Meßgeräten dazu verwendet wird, die Durchfluß-Menge der Einlaß- Luft einer Brennkraft-Maschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug zu messen, dann ist das Luft-Durchfluß-Meßgerät zwischen einem Luftfilter und einer Drosselklappe vorgesehen. Beispielsweise ist das Luft-Durchfluß-Meßgerät direkt am Gehäuse des Luftfilters angebracht. In einem solchen Fall wird Einlaß- Luft in das Gehäuse des Luftfilters eingeführt, und der Luftstrom der eingeführten Luft wird innerhalb des Gehäuses des Luftfilters verwirbelt. Auf diese Weise wird ein Luftstrom in der Nähe des Auslasses des Luftfilter-Gehäuses ungleichmäßig. Insbesonders ist der Luftstrom unmittelbar stromaufwärts des Luft-Durchfluß- Meßgeräts ungleichmäßig. Das gleiche Phänomen tritt auf, wenn eine Einlaß-Leitung stromaufwärts des Luft-Durchfluß-Meßgeräts in der Nähe des Luft-Durchfluß-Meßgeräts gebogen ist oder wenn ein Filter-Element des Luftfilters verschmutzt ist.
Wenn der Luftstrom stromaufwärts des Luft-Durchfluß- Meßgeräts ungleichmäßig ist, ist die Durchfluß-Rate der Luft, die in die Bypass-Leitung eingeführt wird, unterschiedlich zu der durchschnittlichen Durchfluß-Rate der Einlaß-Luft. Als ein Ergebnis wird eine ungenaue Durchfluß-Rate durch den Heißdraht- Sensor erfaßt, und zwar wegen der oben beschriebenen ungleichmäßigen Luftströmung.
Die US-A 4 739 651 oder die US-A 4 709 581 offenbaren ein Durchfluß-Meßgerät, das die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 aufweist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luft- Durchfluß-Meßgerät zu schaffen, das dazu geeignet ist, die Durchfluß-Rate auch dann genau zu erfassen, wenn die Verteilung der Luftströmung, die zu messen ist, über den Querschnitt ungleichmäßig ist.
Die Erfindung sieht ein Luft-Durchfluß-Meßgerät entsprechend dem Patentanspruch 1 vor.
Entsprechend diesem Aufbau der vorliegenden Erfindung wird ein Teil der in den Haupt-Durchgang eingeführten Luft in die Bypass-Leitung durch das stromabwärtige Drossel-Mittel eingeführt.
Währenddessen wird ein Luftstrom in der Nähe des Einlaß- Abschnittes des Gehäuses durch den stromaufwartigen Drossel- Abschnitt gedrosselt, so daß sich die vom Einlaß-Abschnitt des Gehäuses eingeführte Luft in eine Umfangsrichtung dreht. Als ein Ergebnis wird der Luftstrom stromabwärts des stromaufwärtigen Drossel-Abschnittes über den gesamten Umfang des Einlaß- Abschnittes des Gehäuses gleichmäßig gemacht.
Dementsprechend entspricht die Durchfluß-Rate in der Bypass-Leitung der durchschnittlichen Durchfluß-Rate der Einlaß- Luft, die durch den fortzusetzenden Haupt-Durchgang strömt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein teilweiser Schnitt, der einen Schnitt nach I - I eines Luft-Durchfluß-Meßgeräts vom Heißdraht-Typ einer ersten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Ansicht des Luft-Durchfluß-Meßgeräts von oben, in einer Richtung eines Pfeiles B, der in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3 ist eine Kurve, die das Luftstrom-Haupt- Durchgangs-Flächen-Verhältnis der ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer Halte- Konstruktion von zwei Widerständen der ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die eine Luft- Strömung in der ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die eine Versuchsvorrichtung zeigt, die auf die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung angewendet ist;
Fig. 7 ist ein Schnitt der Versuchsvorrichtung in einer Richtung von einer Linie V - V, die in Fig. 6 gezeigt ist;
Fig. 8 ist eine schematische Ansicht, die eine Versuchsvorrichtung als ein Vergleichsbeispiel zeigt, im Vergleich zu der Vorrichtung, die in Fig. 6 gezeigt ist;
Fig. 9 ist ein Schnitt der Versuchsvorrichtung in einer Richtung einer Linie VII - VII, die in Fig. 8 gezeigt ist;
Fig. 10 ist eine charakteristische Kurve, die die Verteilung einer Durchfluß-Rate in der ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigt und die eine Verteilung der Durchfluß-Rate beim Vergleichsbeispiel zeigt;
Fig. 11 ist eine charakteristische Kurve, die Fehlerwerte der erfaßten Durchfluß-Rate in der ersten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt, sowie Fehlerwerte der erfaßten Durchfluß-Rate beim Vergleichsbeispiel;
Fig. 12 ist eine charakteristische Kurve, die einen Zusammenhang zwischen einem Flächenverhältnis bei Drossel- Abschnitten und dem Fehlerwert der erfaßten Durchfluß-Rate zeigt;
Fig. 13 ist ein teilweiser Schnitt, der einen Aufbau einer zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist eine charakteristische Kurve, die einen Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Einlaß-Luft und dem Fehlerwert der erfaßten Durchfluß-Rate zeigt, wenn die zweite Ausführungsvariante verwendet wird;
Fig. 15 ist eine Ansicht von oben, die ein Luft- Durchfluß-Meßgerät einer dritten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 ist ein Schnitt, der einen Schnitt zeigt, der entlang der Linie XVI - XVI geschnitten ist, die in Fig. 15 gezeigt ist;
Fig. 17 ist eine Ansicht von oben, die eine Rippe in einer vierten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 18 ist ein Schnitt, der den Aufbau eines Luft- Durchfluß-Meßgeräts einer fünften Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 19 ist eine elektrische Schaltung der fünften Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 20 ist eine charakteristische Kurve, die den Zusammenhang zwischen einer Temperatur der Einlaß-Luft und dem Fehlerwert der erfaßten Durchfluß-Rate zeigt, wenn die fünfte Ausführungsvariante verwendet wird;
Fig. 21 ist ein teilweiser Schnitt, der den Aufbau eines Luft-Durchfluß-Meßgeräts einer sechsten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 22 ist eine schematische Ansicht, die eine Halte- Konstruktion eines Widerstandes der sechsten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 23 ist eine Kurve, die eine Temperaturverteilung zeigt, wenn die erste Ausführungsvariante verwendet wird,
Fig. 24 ist ein Diagramm, das eine Temperaturverteilung zeigt, wenn die sechste Ausführungsvariante verwendet wird;
Fig. 25 ist eine Ansicht von oben, die eine Halte- Konstruktion eines Widerstandes einer siebenten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 26 ist eine Ansicht von oben, die eine Halte- Konstruktion einer achten Ausführungsvariante entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSVARIANTEN

Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

(Erste Ausführungsvariante)

Eine erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 12 beschrieben werden.
Ein Luft-Durchfluß-Meßgerät 100 vom Heißdraht-Typ ist zwischen einem Luftfilter und einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung vorgesehen, so daß es die Durchfluß-Rate von Einlaß-Luft mißt, die vom Luftfilter eingeführt wird und die dann dem Motor zugeführt wird. Die Einlaß-Luft wird in das Luft-Durchfluß-Meßgerät 100 von einer Richtung eingeführt, die in Fig. 1 durch einen Pfeil A bezeichnet ist. Das Luft-Durchfluß-Meßgerät 100 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 1, in dem ein Haupt-Durchgang 2 der Einlaß-Luft gebildet ist. Ein eiförmiges mittleres Glied 4 wird von vier Rippen getragen, die sich vom Gehäuse 1 weg erstrecken, so daß das mittlere Glied 4 in der Mitte des Gehäuses 1 angeordnet ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In diesem Fall minimiert die Form des mittleren Gliedes 4 den Luftwiderstand im Haupt-Durchgang. Sowohl das Gehäuse 1 als auch das mittlere Glied 4 sind durch Spritzgießen von Harz gebildet. Ein Durchmesser des Einlaß- Abschnitts 3 des Gehäuses 1 ist kleiner als der des Auslaß- Abschnitts 1c des Gehäuses 1, und zwar in einer solchen Art, daß ein stromaufwärtiger Drossel-Abschnitt B in der Nachbarschaft des Einlaß-Abschnitts 3 gebildet ist.
Das mittlere Glied 4 umfaßt einen stromaufwärtigen Abschnitt 5 und einen stromabwärtigen Abschnitt 10. Eine Bypass- Wand 5c des stromaufwärtigen Abschnitts 5 ist parallel zu der zylindrischen Fläche des Gehäuses 1, und sie erstreckt sich von einem stromaufwärtigen Ende 5a zu einem stromabwärtigen Ende 5b, so daß eine Bypass-Leitung 7 in dem stromaufwärtigen Abschnitt 5 gebildet wird. Die Bypass-Leitung 7 ist durch einen hohlen Abschnitt 6 umgeben. Ein Einlaß-Abschnitt 8 der Bypass-Leitung 7 ist stromabwärts des Einlaß-Abschnitts 3 des Haupt-Durchgangs 2 vorgesehen. Der Durchmesser des stromaufwärtigen Abschnitts 5 ist von seinem stromaufwärtigen Ende 5a zu seinem stromabwärtigen Ende 5b hin leicht vergrößert, und zwar in einer Weise, daß ein stromabwärtiger Drossel-Abschnitt C oberhalb einer kreisförmigen Abdeckung 9 in dem Haupt-Durchgang 2 gebildet ist. Die kreisförmige Abdeckung 9, die eine mittige Bohrung besitzt, ist mit dem stromabwärtigen Ende 5b verbunden, so daß ihr Umfangsende 9a unmittelbar mit dem stromabwärtigen Ende 5 verbunden ist.
Ein Durchmesser des stromabwärtigen Abschnitts 10 des mittleren Gliedes 4 ist geringfügig kleiner als der der Abdeckung 9, so daß eine Verbindungs-Leitung 15 zwischen der Abdeckung 9 und dem stromabwärtigen Abschnitt 10 gebildet ist. Die Verbindungs-Leitung 15 ist über eine mittige Bohrung 9b der Abdeckung 9 mit der Bypass-Leitung 7 verbunden. Entsprechend diesem Aufbau öffnet sich ein Auslaß-Abschnitt 17 der Verbindungs-Leitung 15, die ringförmig ist, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, zwischen dem Umfangs-Abschnitt 9a der Abdeckung 9 und der Außenfläche des stromabwärtigen Abschnitts 10. Der stromabwärtige Abschnitt 10 umfaßt eine Steuer-Schaltung 14, die elektrisch mit einem eine Durchfluß-Rate erfassenden Widerstand 12 und mit einem Temperatur-Ausgleichs-Widerstand 13 verbunden ist. Beide Widerstände 12 und 13 werden jeweils durch Halte- Stifte 121 und 122, und 131 und 132 getragen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, so daß sie dem Luftstrom innerhalb der Bypass- Leitung 7 ausgesetzt sind.
Entsprechend dem oben beschriebenen Aufbau ändert sich die Durchtritts-Fläche des Luftstroms des Haupt-Durchgangs 2 zwischen dem Einlaß-Abschnitt 3 und dem Auslaß-Abschnitt 1c, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, und dies zeigt insbesonders ein bedeutsames Merkmal, daß eine Luftstrom-Durchgangs-Fläche des stromaufwärtigen Drossel-Abschnitts B kleiner ist als die stromabwärtigen Drossel-Abschnitts C.
Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsvariante wird in der Folge beschrieben. Die Einlaß-Luft vom Luftfilter wird in das Luft-Durchfluß-Meßgerät 100 von der Richtung des Pfeiles A eingeführt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Da in diesem Fall die Durchtritts-Fläche des Luftstroms des Drossel-Abschnittes C kleiner ist als die des Einlaß-Abschnitts 3 des Gehäuses 1, ist der Luftdruck des Drossel-Abschnittes C kleiner als der des Einlaß-Abschnitts 3. Der Druck des Auslaß-Abschnitts 17 der Verbindungs-Leitung 15 ist nämlich kleiner als der des Einlaß- Abschnitts der Bypass-Leitung 7. Auf diese Weise strömt Luft in die Bypass-Leitung 7 zufolge der Druckdifferenz zwischen dem Einlaß-Abschnitt 8 und dem Auslaß-Abschnitt 17. Die Durchfluß- Rate der Einlaß-Luft, die durch die Bypass-Leitung 7 strömt, wird durch den die Durchfluß-Rate erfassenden Widerstand 12 gemessen.
Bei dieser Ausführungsvariante wird auch dann, wenn die Einlaß-Luft eine ungleichmäßige Luftstrom-Verteilung aufweist, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, eine solche ungleichmäßige Luftströmung gleichmäßig gemacht, wenn die Einlaß-Luft durch den stromaufwärtigen Drossel-Abschnitt B hindurchtritt. Wenn nämlich eine Luftmenge in der Nähe des oberen Endes des Einlaß-Abschnitts 3 größer ist als die durchschnittliche Menge von Einlaß-Luft, wird ein Luftstrom in der Nähe des oberen Endes des Einlaß- Abschnitts 3 durch den stromaufwärtigen Drossel-Abschnitt B gedrosselt, so daß sich die eingeführte Luft in eine Umfangsrichtung dreht, wie dies durch die Pfeile D in Fig. 5 angedeutet ist. Als ein Ergebnis wird der Luftstrom stromabwärts des stromaufwärtigen Drossel-Abschnitts B (z.B. ein Luftstrom in der Nähe des Auslaß-Abschnitts 17) über den gesamten Umfang des Einlaß-Abschnitts 3 gleichmäßig gemacht. Währenddessen ist die Bypass-Leitung 7 ausreichend schmal und lang, um die eingeführte Luft in der Bypass-Leitung 7 gleichmäßig zu machen, wenn die eingeführte Luft durch die Bypass-Leitung 7 strömt. Auf diese Weise wird die in die Bypass-Leitung 7 eingeführte Luft gleichmäßig von dem Auslaß-Abschnitt 17 ausgestoßen. Dementsprechend entspricht die Durchfluß-Rate in der Bypass- Leitung 7 der durchschnittlichen Durchfluß-Rate der Einlaß-Luft, die durch den Haupt-Durchgang 2 strömt.
Was oben zur Luftströmung beschrieben ist, wird durch die folgenden Versuche bestätigt, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden. Fig. 6 zeigt eine Versuchsvorrichtung, um den Betrieb einer ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung zu messen. Diese Vorrichtung umfaßt eine gekrümmte Leitung 20, sowie das Luft- Durchfluß-Meßgerät 100, das mit der Leitung 20 verbunden ist. Entsprechend dieser Vorrichtung wurde die Luftstrom-Rate an mehreren Punkten X1 bis X3 gemessen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wobei jeder von ihnen in einem vorbestimmten Abstand ausgewählt worden ist. Fig. 8 zeigt eine Vergleichsvorrichtung zum Messen des Betriebs eines Vergleichsbeispiels. Diese Vorrichtung umfaßt die gekrümmte Leitung 20, sowie eine gerade Leitung 21, die mit der Leitung 20 verbunden ist. Zum Zweck des Vergleichs dieser Vorrichtung mit der obigen Vorrichtung unter Verwendung des Luft-Durchfluß-Meßgeräts 100 wurde die Luftströmungs-Rate an mehreren Punkten Y1 bis Y3 gemessen, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, wobei jeder von ihnen in einem vorbestimmten Abstand ausgewählt worden ist. Fig. 10 zeigt zwei Arten der Verteilung in bezug auf jedes Verhältnis einer Durchfluß-Rate V an jedem Punkt zu einer durchschnittlichen Durchfluß-Rate V, die auf der Basis der oben beschriebenen Messungen erzeugt werden. Eine durchgezogene Linie in Fig. 10 zeigt ein Ergebnis der ersten Messung an, daß die Durchfluß-Rate an jedem Punkt X1 bis X3 nahezu die durchschnittliche Durchfluß- Rate V entsprechend der ersten Ausführungsvariante ist. Eine unterbrochene Linie in Fig. 10 zeigt ein Ergebnis der zweiten Messung an, daß die Durchfluß-Rate Y1 bis Y3 in extremer Weise unterschiedlich zu der durchschnittlichen Durchfluß-Rate V entsprechend dem Vergleichsbeispiel ist. Der Unterschied zwischen der ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung und dem Vergleichsbeispiel ist auch in der Fig. 11 gezeigt. Die Fig. 11 zeigt den Meßunterschied (Fehler) zwischen einem Fall, in dem die Durchfluß-Rate unter Verwendung einer geraden Leitung (in den Figuren nicht gezeigt) und dem anderen Fall, in dem die Durchfluß-Rate unter Verwendung der gekrümmten Leitung 20 gemessen wurde. Entsprechend der Messung, die die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung verwendet, ist der Fehlerwert kleiner als 10 %, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, und zwar auch dann, wenn die Menge der durchströmenden Luft verändert wird. Jedoch in bezug auf das Vergleichsbeispiel steigt der Fehlerwert an, wenn die Menge der durchströmenden Luft ansteigt.
Fig. 12 zeigt eine Änderung des Fehlerwertes der Durchfluß-Rate, wenn ein Verhältnis des Durchmessers des stromaufwärtigen Drossel-Abschnitts B in bezug auf den Durchmesser des stromabwärtigen Drossel-Abschnitts C verändert wird. Wie dies in der Fig. 12 in einer klaren Weise gezeigt ist, ist der Fehler-Wert dann extrem klein, wenn des stromaufwärtigen Drossel-Abschnitts B (d.h. der Drossel-Fläche des stromaufwärtigen Drossel-Abschnitts B) kleiner ist der Durchmesser des stromabwärtigen Drossel-Abschnitts C (d.h. der Drossel-Fläche des stromabwärtigen Drossel-Abschnitts C). In dieser ersten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis des Durchmessers des stromaufwärtigen Drossel- Abschnitts B zu dem Durchmesser des stromabwärtigen Drossel- Abschnitts C auf 0,8 festgesetzt, und zwar unter Berücksichtigung der Drossel-Wirkung und eines Strömungswiderstandes in dem stromaufwärtigen Drossel-Abschnitt B.

(Zweite Aus führungsvariante)

Eine zweite Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 13 und auf die Fig. 14 beschrieben.
Diese zweite Ausführungsvariante besitzt einen Aufbau zur Minimierung eines Effekts, daß die Einlaß-Luft innerhalb der Bypass-Leitung 7 durch die Wärme der Bypass-Wand 5c erwärmt wird. Fig. 13 zeigt einen Aufbau, bei dem ringförmige Öffnungen 250 und 260 an dem oberen Abschnitt 205 gebildet sind. Entsprechend diesem Aufbau wird Einlaß-Luft von der ringförmigen Öffnung 250 in den hohlen Abschnitt 206 eingeführt und strömt dann durch den hohlen Abschnitt 206 entlang der zylindrischen Bypass-Wand 5c und wird letztlich von der ringförmigen Öffnung 260 in den Haupt- Durchgang 2 ausgestoßen. Wenn die eingeführte Einlaß-Luft entlang der zylindrischen Bypass-Wand 206 strömt, wird die innere Wand 206 durch die strömende Luft gekühlt, so daß die Temperatur der Bypass-Wand 206 die der strömenden Luft erreicht. Dementsprechend wird die Temperatur der strömenden Luft innerhalb der Bypass- Leitung bei einer Temperatur der Einlaß-Luft gehalten, die durch den Haupt-Durchgang 2 strömt.
Fig. 14 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Temperatur der Bypass-Wand 5c und einem Wert des Meßfehlers der Luftströmungs-Menge. Eine durchgezogene Linie L1, eine unterbrochene Linie L2 und eine strichpunktierte Linie L3 zeigen die Temperatur der Einlaß-Luft, die Temperatur der Bypass-Wand 5c, die in Fig. 13 gezeigt ist bzw. die Temperatur der Bypass- Wand 5c an, die in Fig. 1 gezeigt ist. Eine unterbrochene Linie L4 und eine strichpunktierte Linie L5 zeigen jeweils eine Änderung des Wertes des Meßfehlers der Luftströmungs-Menge bei der ersten Ausführungsvariante und eine Anderung des Wertes des Meßfehlers der Luftströmungs-Menge bei der zweiten Ausführungsvariante an. In diesem Fall ist der Wert des Meßfehlers der zweiten Ausführungsvariante geringer als der der ersten Ausführungsvariante, wie dies durch die Linien L4 und L5 dargestellt ist, da die Temperatur der Bypass-Wand 5c, die in Fig. 13 gezeigt ist, näher der Temperatur der Einlaß-Luft ist als die Temperatur der Bypass-Wand 5c, die in Fig. 1 gezeigt ist.

(Dritte Ausführungsvariante)

Eine dritte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 15 und 16 beschrieben.
Fig. 15 und Fig. 16 zeigen vier Rippen 318, von denen jede drei Einlaß-Bohrungen 320 und drei Auslaß-Bohrungen 340 aufweist. Einlaß-Luft, die durch den Haupt-Durchgang 2 strömt, wird von der Einlaß-Bohrung 320 in einen hohlen Abschnitt 310 eingeführt und aus der Auslaß-Bohrung 340 ausgestoßen. Dementsprechend erreicht eine Temperatur der Rippen 318 die Temperatur der Einlaß-Luft, wenn die eingeführte Einlaß-Luft durch den hohlen Abschnitt 310 strömt. Auch dann, wenn eine Temperatur des Gehäuses 1 sehr viel größer ist als die der Einlaß-Luft, die durch den Haupt-Durchgang 2 strömt, verhindert die in dem hohlen Abschnitt 310 eingeführte Einlaß-Luft, daß die hohe Temperatur des Gehäuses 1 auf das mittlere Glied 4 übertragen wird. Als ein Ergebnis ist die Temperatur der in die Bypass-Leitung 7 eingeführten Einlaß-Luft ungefähr die gleiche wie die Temperatur der Einlaß-Luft, die durch den Haupt-Durchgang 2 strömt, und das sogar dann, wenn das Gehäuse 1 sehr heiß ist.

(Vierte Ausführungsvariante)

Eine vierte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 17 erklärt.
Fig. 17 zeigt einen Aufbau einer Rippe 418, die eine Mehrzahl von Kühlrippen 430 aufweist, um einen Wärmeaustausch zwischen der Rippe 418 und der Einlaß-Luft innerhalb des Haupt- Durchgangs 2 zu fördern. Wie dies in der obigen dritten Ausführungsvariante erklärt worden ist, verhindert diese Rippe 430, daß die hohe Temperatur des Gehäuses 1 auf das mittlere Glied 4 übertragen wird.

(Fünfte Ausführungsvariante)

Eine fünfte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 18 und 20 erklärt.
Fig. 18 zeigt eine Schaltungs-Platine der Steuer- Schaltung 515, die in dem hohlen Abschnitt 11 des stromabwärtigen Abschnitts 10 angeordnet ist. Fig. 19 zeigt eine Brücken- Schaltung in der Steuer-Schaltung 514. Diese Brücken-Schaltung umfaßt Widerstände 530 und 534, von denen jeder jeweils mit dem Temperatur-Kompensations-Widerstand 13 und dem Durchfluß-Raten- Erfassungs-Widerstand 12 verbunden ist, sowie einen Widerstand 532. In dieser Schaltung steuert ein differentieller Operationsverstärker 538 einen Transistor 536, so daß die Brücken-Schaltung abgeglichen ist. Eine Spannung, die an einem Punkt P12 erzeugt wird, wird durch eine Ausgangs-Schaltung 540 verstärkt und stellt eine Ausgabe dar. Falls die Steuer-Schaltung 540 außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sein würde, könnten die Widerstandswerte der Widerstände 530, 532 und 534 leicht durch die Strahlungswärme verändert werden, die von der Brennkraft- Maschine mit innerer Verbrennung abgestrahlt wird. Entsprechend dieser fünften Ausführungsvariante jedoch nähert sich eine Temperatur der Steuer-Schaltung 540 der Temperatur der Einlaß- Luft an, die durch den Haupt-Durchgang 2 strömt, da die Schaltungs-Platine in dem hohlen Abschnitt 12 des mittleren Gliedes 4 angeordnet ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben den Fehlerwert der durchströmenden Luftmenge bei der oben beschriebenen fünften Ausführungsvariante gemessen. Die Messung wurde bei einer Vorrichtung der fünften Ausführungsvariante durchgeführt, bei der die Steuer-Schaltung 540 in dem hohlen Abschnitt 11 vorgesehen ist, wie dies in der Fig. 18 gezeigt ist, sowie bei einer Vergleichsvorrichtung, in der die Steuer- Schaltung außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet ist. Fig. 20 zeigt das Ergebnis der Messung, nämlich den Zusammenhang zwischen der Temperatur der Steuer-Schaltung und einem Meßfehler-Wert der Luft bei der durchströmenden Luftmenge. Eine durchgezogene Linie L20 und eine Strich-Punkt-Punkt-Linie L23 zeigen die Lufttemperatur bzw. die Temperatur des Gehäuses 1 an. Eine strichpunktierte Linie L21 und eine unterbrochene Linie L24 zeigen jeweils die Temperatur der Steuer-Schaltung 540, die in Fig. 18 gezeigt ist bzw. eine Temperatur der Steuer-Schaltung, die außerhalb des Gehäuses 1 vorgesehen ist, an. Wenn die Temperatur der Steuer- Schaltung größer ist als die der Einlaß-Luft, wie dies durch die Linie L4 gezeigt ist, steigt der gemessene Fehlerwert der durchströmenden Luftmenge an, wie dies durch die unterbrochene Linie L26 gezeigt ist. Wenn jedoch die Temperatur der Steuer- Schaltung nahezu die gleiche ist wie die der Einlaß-Luft, wie dies mit der Linie L21 gezeigt ist, ist der gemessene Fehlerwert der durchströmenden Luftmenge sehr gering, wie dies durch die strichpunktierte Linie L25 gezeigt ist.

(Sechste Aus führungsvariante)

Eine sechste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 21 und 24 erklärt.
Fig. 22 zeigt einen Aufbau der Halte-Stifte 620 und 610, die beide rechtwinkelig zur Strömungsrichtung (durch den Pfeil A bezeichnet) der in die Bypass-Leitung 7 eingeführten Einlaß-Luft sind, und zwar in einer solchen Weise, daß gebogene Abschnitte 611 und 621 gebildet sind. Der die Durchfluß-Rate erfassende Widerstand 12 ist sowohl durch den gebogenen Abschnitt 611 als auch 621 getragen. Diese Halte-Konstruktion vergrößert das Ansprechen des die Durchfluß-Rate erfassenden Widerstandes 12 auf eine Temperaturänderung der Einlaß-Luft.
Das Temperatur-Ansprechverhalten des die Durchfluß-Rate erfassenden Widerstandes 12 entsprechend der sechsten Ausführungsvariante wird erklärt, indem die Halte-Konstruktion der sechsten Ausführungsvariante mit der der ersten Ausführungsvariante verglichen wird. Fig. 23 zeigt einen Vergleich zwischen der Halte-Konstruktion des die Durchfluß-Rate messenden Widerstands 12 und der Temperatur-Verteilung der Halte- Stifte 121 und 122 entsprechend der ersten Ausführungsvariante. Eine durchgezogene Linie zeigt den Wärmeübergang zwischen Luft und den Halte-Stiften 121 und 122 an. Eine unterbrochene Linie zeigt eine Temperatur-Verteilung der Halte-Stifte 121 und 122 an. Wenn der die Durchfluß-Rate erfassende Widerstand 12 durch die Stifte getragen wird, die parallel zu der Strömungsrichtung (bezeichnet durch einen Pfeil V), der in die Bypass-Leitung 7 eingeführten Einlaß-Luft sind, wird eine Temperatur-Grenzschicht 603 um die Halte-Stifte 121 und 122 gebildet, wie dies in Fig. 23 gezeigt ist. Diese Temperatur-Grenzschicht 603 verhindert einen Wärmeübergang zwischen den Halte-Stiften 121 und 122. Dementsprechend wird der Wärmeübergang vom Ende der Halte-Stifte 121 und 122 zu ihrer Basis hin kleiner. Als ein Ergebnis ist die Wärmeverteilung auf einen breiten Bereich X1 aufgeteilt, wie dies in Fig. 23 gezeigt ist.
Fig. 24 zeigt einen Zusammenhang zwischen der Halte- Konstruktion des die Durchfluß-Rate messenden Widerstands 12 und der Temperatur-Verteilung der Halte-Stifte 610 und 620 entsprechend der sechsten Ausführungsvariante. Eine durchgezogene Linie zeigt einen Wärmeübergang zwischen Luft und den Halte- Stiften 610 und 620 an. Eine unterbrochen Linie zeigt eine Temperatur-Verteilung in der Nähe der gebogenen Abschnitte 611 und 621. Wenn der die Durchfluß-Rate erfassende Widerstand 12 durch die gebogenen Abschnitte 611 und 612 getragen wird, wie dies in Fig. 22 gezeigt ist, ist eine Temperatur-Grenzschicht 605 in der Nähe der gebogenen Abschnitte 611 und 612 sehr dünn, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist. Als ein Ergebnis ist die Temperatur- Verteilung in der Nähe der gebogenen Abschnitte 611 und 621 in einem Bereich X3 ausgebildet, der wesentlich kürzer ist als der Bereich X1, der in Fig. 23 gezeigt ist. Da der Bereich der Temperatur-Verteilung X3, der in Fig. 24 gezeigt ist, kürzer ist als der Bereich X1, der in Fig. 23 gezeigt ist, erreicht der die Durchfluß-Rate erfassende Widerstand 12 entsprechend der sechsten Ausführungsvariante einen stabilen Betriebszustand schneller als der der ersten Ausführungsvariante, wenn der Motor des Fahrzeuges gestartet wird, wenn nämlich der elektrische Strom dem Widerstand 12 zugeführt wird. Wenn in der Zwischenzeit das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, nimmt die entsprechende Einlaß- Luft stark zu oder sie fällt stark ab. Wenn jedoch die Durchfluß- Rate der Einlaß-Luft stark zunimmt oder abfällt, dann ändert sich die Temperatur des die Durchfluß-Rate erfassenden Widerstands 12 schnell zufolge eines solchen Ansteigens oder Abfallens, entsprechend der sechsten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung.

(Siebente Ausführungsvariante)

Eine siebente Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 25 erklärt.
Fig. 25 zeigt einen Aufbau von Halte-Stiften 710 und 720, die in der Durchfluß-Richtung der Einlaß-Luft diagonal sind. Entsprechend diesem Aufbau wird die gleiche Wirkung erreicht, wie sie oben bei der sechsten Ausführungsvariante erwähnt worden ist, in bezug auf das schnelle Temperatur-Ansprechverhalten des die Durchfluß-Rate erfassenden Widerstands 12.

(Achte Ausführungsvariante)

Eine achte Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die Fig. 26 erklärt.
Fig. 26 zeigt einen Aufbau von Halte-Stiften 810 und 820, an deren Spitze wärmeleitende Glieder 811 bzw. 821 vorgesehen sind. Entsprechend diesem Aufbau wird die gleiche Wirkung erreicht, wie sie bei der oben beschriebenen sechsten Ausführungsvariante erhalten wird, und zwar in bezug auf das schnelle Temperatur-Ansprechverhalten des die Durchfluß-Rate erfassenden Widerstands 12.
Obwohl nur einige Ausführungsvarianten oben detailliert beschrieben worden sind, wird es der Fachmann sicherlich verstehen, daß viele Abänderungen der bevorzugten Ausführungsvarianten möglich sind, ohne ihre Lehre zu verlassen.
Alle solchen Abänderungen sollen durch die folgenden Patentansprüche umfaßt sein.
Ein Luft-Durchfluß-Meßgerät besitzt ein zylindrisches Gehäuse, das an eine Einlaß-Luft-Leitung eines Fahrzeuges in einer solchen Art anzukoppeln ist, daß ein Haupt-Durchgang innerhalb des Gehäuses gebildet wird. Ein eiförmiges Glied zur Bildung einer Bypass-Leitung darin wird von einer Mehrzahl von Halte-Gliedern in einer Mitte des Haupt-Durchganges gehalten. Ein die Durchfluß-Rate erfassender Widerstand ist in der Bypass- Leitung vorgesehen. Es sind zwei Drossel-Abschnitte innerhalb des zylindrischen Gehäuses gebildet. Ein stromabwärtiger Drossel- Abschnitt, der in der Nähe eines Auslasses der Bypass-Leitung vorgesehen ist, drosselt eine Luftströmung in dem Haupt-Durchgang in der Nähe des Auslasses der Bypass-Leitung, um so zu bewirken, daß die Luft in dem Haupt-Durchgang in die Bypass-Leitung eingeführt wird. Ein stromaufwärtiger Drossel-Abschnitt, der stromaufwärts des stromabwärtigen Drossel-Abschnitts vorgesehen ist, drosselt eine Luftströmung in dem Haupt-Durchgang, so daß die Luftströmung in dem Haupt-Durchgang gleichmäßig gemacht wird.

Claims

1. Luft-Durchfluß-Meßgerät, umfassend:

- ein Gehäuse, das einen Einlaß-Abschnitt und einen Auslaß-Abschnitt aufweist, zwischen denen ein länglicher Haupt- Durchgang gebildet ist, durch den Luft strömt;

- ein längliches, die Bypass-Leitung bildendes Glied, das im wesentlichen entlang der Mittelachse des Haupt-Durchgangs des Gehäuses befestigt ist und das einen Einlaß an seinem stromaufwärtigen Ende und einen Auslaß umfaßt, der sich an einer äußeren Umfangsfläche des den Bypass bildenden Gliedes an einer ersten axialen Stelle öffnet, die einer Innenfläche des Gehäuses gegenüberliegt, wobei das Glied eine Bypass-Leitung vorsieht, die mit dem Haupt-Durchgang über den Einlaß und den Auslaß in Verbindung steht;

- ein die Durchfluß-Rate erfassendes Mittel, das in der Bypass-Leitung vorgesehen ist, um die Durchfluß-Rate der Luft zu erfassen, die durch die Bypass-Leitung strömt;

- ein stromabwärtiges Drossel-Mittel zur Drosselung einer Strömung von Luft in dem Haupt-Durchgang, wobei das Mittel die ringförmigen Querschnitts-Bereich umfaßt, der zwischen der Innenfläche des Gehäuses und einer Außenfläche des die Bypass- Leitung bildenden Gliedes gebildet ist, und zwar an einer ersten Stelle, und das einen ersten Querschnitts-Drossel-Bereich vorsieht, um zu bewirken, daß Luft in dem Haupt-Durchgang dazu gebracht wird, in den Einlaß der Bypass-Leitung einzutreten; gekennzeichnet durch

- ein stromaufwärtiges Drossel-Mittel, umfassend den ringförmigen Querschnitts-Bereich, der zwischen der Innenfläche des Gehäuses und der Außenfläche des die Bypass-Leitung bildenden Gliedes gebildet ist und der die Außenfläche des die Bypass- Leitung bildenden Gliedes an einer zweiten axialen Stelle stromaufwärts des stromabwärtigen Drossel-Mittels umgibt, wobei die zweite axiale Stelle stromabwärts des Einlasses ist, jedoch näher dazu als zu der ersten axialen Stelle, um einen zweiten Querschnitts-Drossel-Bereich zu bilden, der kleiner ist als der erste Drossel-Bereich des stromabwärtigen Drossel-Mittels, wobei der zweite Drossel-Bereich die Luftströmung an der zweiten Stelle begrenzt, so daß die Strömung von Luft in dem Haupt-Durchgang über ihren gesamten Querschnitt ausgeglichen wird.

2. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei das Gehause mit einer Einlaß-Luft-Leitung einer Brennkraft-Maschine mit innerer Verbrennung verbunden ist.

3. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei sich die Bypass-Leitung im wesentlichen parallel zu einer Strömung von Luft erstreckt, die durch den Haupt-Durchgang strömt, so daß eine Strömung der eingeführten Luft ausgeglichen wird, während eine solche Luft durch die Bypass-Leitung strömt.

4. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei das die Bypass-Leitung bildende Glied eine Luft-Leitung aufweist, die die Bypass-Leitung umgibt.

5. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei das die Bypass-Leitung bildende Glied durch eine Mehrzahl von Rippen getragen wird, die zwischen dem Gehäuse und dem die Bypass- Leitung bildenden Glied angeordnet sind.

6. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 5, wobei die Rippen Mittel zur Verhinderung der Wärmeleitung aufweisen, um zu verhindern, daß Wärme des Gehäuses auf das die Bypass-Leitung bildende Glied übertragen wird.

7. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei das die Bypass-Leitung bildende Glied eine Steuer-Schaltung umfaßt, die in seinem Inneren gebildet wird, um das die Durchfluß-Rate erfassende Mittel in einer solchen Weise zu steuern, daß eine Temperatur der Steuer-Schaltung die der Luft innerhalb des Haupt- Durchgangs erreicht

8. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei das die Bypass-Leitung bildende Glied ein eiförmiges Glied ist.

9. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei das die Durchfluß-Rate erfassende Mittel einen Widerstand umfaßt, der Wärme abstrahlt, wenn ihm ein elektrischer Strom zugeführt wird, sowie mindestens zwei Halte-Stifte, die sich von einem stromabwärtigen Ende der Bypass-Leitung in der stromaufwärtigen Richtung der Bypass-Leitung erstrecken und die verlängerte Abschnitte aufweisen, um den Widerstand mit den verlängerten Abschnitten zu tragen.

10. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 9, wobei jeder der Halte-Stifte einen geraden Abschnitt aufweist, der sich parallel zu einer Richtung der Luftströmung in der Bypass-Leitung erstreckt, sowie einen gebogenen Abschnitt, der stromaufwärts des geraden Abschnitts gebildet ist, und zwar in einem rechten Winkel zu einer Richtung der Luftströmung in der Bypass-Leitung, um so den Widerstand zu tragen.

11. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 9, wobei die Halte- Stifte in einer Richtung ausgerichtet sind, die nicht parallel in bezug auf eine Richtung des Luftstroms in der Bypass-Leitung ist.

12. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 9, wobei jeder Halte-Stift wärmeleitende Glieder an seinem stromaufwärtigen Ende aufweist.

13. Luft-Durchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, wobei die Bypass-Leitung so ausgebildet ist, daß sie sich ausreichend lang erstreckt, um eine Luftströmung auszugleichen, die von dem Haupt- Durchgang durch den Einlaß in die Bypass-Leitung eingeführt wird.