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JPH05223615A - 空気測定装置 - Google Patents

空気測定装置

Info

Publication number
JPH05223615A
JPH05223615A JP4254698A JP25469892A JPH05223615A JP H05223615 A JPH05223615 A JP H05223615A JP 4254698 A JP4254698 A JP 4254698A JP 25469892 A JP25469892 A JP 25469892A JP H05223615 A JPH05223615 A JP H05223615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
section
air
flow
passage
length
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP4254698A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernd Osswald
オスヴァルト ベルント
Thomas Schwegel
シュヴェーゲル トーマス
Hans-Peter Stiefel
シュティーフェル ハンス−ペーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JPH05223615A publication Critical patent/JPH05223615A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/684Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G01F1/6842Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00Measuring a proportion of the volume flow

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 空気量の精確な測定を可能にする空気測定装
置を提供する。 【構成】 図1には例えば混合気を圧縮する火花点火式
内燃機関の燃料噴射装置のための空気量計測器のケーシ
ングが示されており、ケーシングはケーシング上方部分
2とこれと結合された、詳しくは示されていないケーシ
ング下方部分3とを備えている。ケーシング上方部分2
は細まりノズル状の区分4を有し、この区分には下流側
でケーシング下方部分内の広がりノズル状の区分5が続
き、この区分は細まり区分4と一緒にベンチュリ形の主
流路6を形成している。ケーシング上方部分2の細まり
区分4とケーシング下方部分3の広がり区分5との結合
は両部分の接触面9における環状のキー−キーみぞ結合
10によって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主請求項の上位概念で規
定された種類の、流れ媒体の量を測定するための空気測
定装置に関する。
【0002】
【従来技術】US−PS4527423から流れ媒体、
特に内燃機関の吸引空気の量を測定するための空気測定
装置が公知であり、これは主流路のベンチュリ形の区分
と空気バイパス路とを備え、空気バイパス路は主流路内
でベンチュリ形区分の流れ方向でみて最も狭い横断面へ
開口している。この構成では空気バイパス路内に配置さ
れた温度依存性の測定抵抗の出力信号が内燃機関のどの
運転状態においても実際に内燃機関によって吸引された
空気量に相当する訳ではないのが欠点である。測定抵抗
から発生された出力信号の、空気量に相当する値に対す
る偏差は絞り部材の完全開放時の空気流の脈動並びに一
定の負荷状態で発生する、吸引空気の空気バイパス路を
貫流する部分の逆流効果によって惹起される。この測定
エラーを避けるためには流れ長さが主流路の流れ長さに
比べて3対1の比を有する空気バイパス路が提案され
た。
【0003】同様に空気バイパス路内に感温性の測定抵
抗が配置された、他の公知の吸引空気の量を測定するた
めの装置では、測定抵抗の特性曲線が2,3の範囲内で
不都合な履歴を有し、その曲率が媒体の質量流れの増大
とともに一様には変化しないことが示された。一定の上
昇の範囲はこのように変化する上昇と入れ替わる。この
特性は測定抵抗の下流側の直ぐ後方で形成される剥離ゾ
ーンによって惹起される。このゾーンにより測定抵抗の
周囲の流れが乱されるのである。測定抵抗の下流側の下
流縁における周期的な渦剥離によって特性づけられる非
定常の流れ状態が支配するこの剥離領域は一般にカルマ
ン渦列と呼ばれている。渦内の負圧により主流に対して
横方向に振動する流れが負圧領域の方向に生じ、これが
特性曲線の上記の誤りをもたらす。
【0004】特性曲線のエラーに導く上記の、測定抵抗
の周囲の流れは内燃機関のどの運転状態でも同じ様に生
じる訳ではなく、したがって測定抵抗の特性曲線の再現
性は限られる。更には測定抵抗の出力信号の品質は出力
信号に重ねられたノイズによって低下せしめられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は従来技
術の欠点を回避することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
れば主請求項の特徴を備えた空気測定装置によって解決
される。
【0007】
【発明の効果】本発明による空気測定装置は、空気バイ
パス路を流れる吸引空気部分が加速されるという利点を
有している。空気流の加速とともに生じる圧力降下は流
れの剥離の危険を低下させる。それにもかかわらずカル
マン渦列の形で測定抵抗の下流に形成される流れ剥離は
加速空気流により測定抵抗からより迅速に遠ざけられ、
これにより渦の作用が測定抵抗から遠ざけられる。した
がって測定抵抗の特性曲線は空気質量流れの増大に際し
てコンスタントに変化する曲率を有する。挙げられた寸
法比による空気バイパス路のジオメトリ構成は測定抵抗
の周囲における特に乱れのない流れを与える。
【0008】測定抵抗の領域における加速流は流れが測
定抵抗の表面に沿うように作用し、これにより測定抵抗
の周囲の流れは改善され、これは出力信号に重ねられる
ノイズの強さが著しく減少せしめられたことを示す。更
には測定抵抗の領域内の流れを乱す効果の減少により測
定抵抗特性曲線の再現性は改善される。
【0009】
【実施例】図1には例えば混合気を圧縮する火花点火式
内燃機関の燃料噴射装置のための空気量計測器のケーシ
ングが示されており、ケーシングはケーシング上方部分
2とこれと結合された、詳しくは示されていないケーシ
ング下方部分3とを備えている。ケーシング上方部分2
は細まりノズル状の区分4を有し、この区分には下流側
でケーシング下方部分内の広がりノズル状の区分5が続
き、この区分は細まり区分4と一緒にベンチュリ形の主
流路6を形成している。ケーシング上方部分2の細まり
区分4とケーシング下方部分3の広がり区分5との結合
は両部分の接触面9における環状のキー−キーみぞ結合
10によって形成されている。
【0010】細まり区分4の上流側にあって環状壁11
の1区分を形成する、ケーシング上方部分2の入口横断
面12(これを図示されない空気フィルタによって濾過
された全空気が通過する)は細まり区分4の部分入口横
断面16と空気バイパス路17の部分入口横断面15と
に分かれており、かつ流れ均一化部材18によって完全
にカバーされている。
【0011】部分入口横断面15から延びた空気バイパ
ス通路17は例えば細まり区分4と環状壁11との間の
切欠21内に配置された流路挿入体22によって形成さ
れており、流路挿入体はケーシング2,3の流路軸線2
3に平行に延びている。吸引空気の流れ方向でみて流路
挿入体22に続いて環状通路24が存在している。環状
通路は環状壁11の内壁面27と、細まり区分4の外壁
面28と、ケーシング下方部分3の半径方向に延びたフ
ランジ30の、ケーシング上方部分2に向いた面29と
によって制限されていて、しかも例えば周方向に部分的
に延びた流出開口31の形でベンチュリ形の主流路6の
例えば最も狭い横断面へ開口している。縦長扁平の基板
を持った温度依存性の測定抵抗33、例えばホットフィ
ルム空気量計測器が空気バイパス路17ないしは流路挿
入体22内に配置されている。
【0012】流路挿入体22は空気の流れ方向でみて一
定の横断面を持つ第1の区分38を有し、これに細まり
区分39が続いており、細まり区分は再び一定の横断面
を持つ第2の区分40へ移行している。測定抵抗33は
細まり区分39の領域内、例えば流路横断面の中央に配
置されている。測定抵抗に作用する、この周囲の流れの
乱れが最小であるときに得られるきわめて良好な結果は
次のジオメトリ関係式を満たした流路挿入体22でもっ
て達成される:l1/ls>3.8、l1/l2>1.5、
1/l3>2.0、l1/l4>9.0、l5/ls>1.
5、l5/l6=1.7〜1.9、b1/bs>40.0、
1/b2>2.0、l1/b1>3.5およびl5/b3
5.5〜6、式中l1は流路挿入体22の全長であり、
2は流路挿入体22の上流側の流入横断面46から測
定抵抗33の中心までの長さであり、l3は第1の区分
38の長さであり、l4は第2の区分40の長さであ
り、l5は細まり区分39の長さであり、l6は測定抵抗
33の中心から細まり区分39の下流端までの長さであ
り、lsは測定抵抗33の長さであり、bsは測定抵抗3
3の幅であり、b1は第1の区分38の幅であり、b2
第2の区分40の幅であり、かつb3は第1の区分38
の幅と第2の区分40の幅との差の1/2である。各寸
法の示すものは図2から判る。更には空気バイパス通路
17に関して空気質量流50〜150kg/hの範囲で
測定抵抗長さlsに対してレイノルズ数約Re=400
0が該当しなければならない。
【0013】測定抵抗33は空気バイパス路17内を流
れる吸引空気部分にとって障害物であり、これは空気流
および特に測定抵抗33の周囲の流れの乱れを導く。特
に測定抵抗33の下流側に形成される剥離領域(ここで
は周期的な渦剥離によって特性づけられる非定常流状態
が支配する)の作用が空気流の量に相応しない出力信号
をもたらす。渦(渦内では相対的に高い動力学的エネル
ギーに基いて圧力が乱れのない流れのレベルよりも低
い)は測定抵抗33の下流側の下流面43の縁41,4
2で剥離し、かつ空気流とともに第2の区分40の方向
に流れる。負圧領域の方向に、主流に対して横方向に振
動する部分流れが形成される。
【0014】図示されない内燃機関によって吸引された
空気は詳しくは図示されないフィルタ要素によって精製
されて入口横断面12を通ってケーシング2,3内へ流
入する。全吸引空気量の適当な部分空気流が部分入口横
断面15から空気バイパス路17内に流入し、ここで先
ず流路挿入体22の一定の流れ横断面を有する第1の区
分38を貫流する。この下流に続いた細まり区分39内
において空気質量部分流は細まり区分39の入口と出口
における流れ横断面の比に応じて加速されて、次いで環
状路24内の第2の区分40を貫流し、ここから出口開
口31を通ってベンチュリ形の主流路6内へ流入する。
【0015】流路挿入体22の細まり区分39における
流れの加速によって細まり区分39に沿って静圧が降下
し、かつ流れは測定抵抗33の表面での剥離現象を発生
しにくいものとなる。それにもかかわらず流れの剥離で
測定抵抗33の縁41,42で生じた渦(これは剥離後
空気流内で一緒に漂流する)はほぼ空気の流速でもって
測定抵抗33から離れる。この区分内の空気の流速が増
大せしめられると、測定抵抗近傍領域内における渦の滞
留時間が短くなり、これにより渦によって惹起される横
流の測定抵抗33への影響は減少せしめられる。
【0016】内燃機関によって吸引された空気量の精確
な測定は、運転静粛性および排ガス放出の観点で最適な
混合気形成に必要な燃料の、吸引空気量に相応した配量
のための前提である。本発明による空気測定装置は空気
バイパス路の本発明による構成により内燃機関によって
吸引された空気量のきわめて精確な測定を可能にし、し
たがって特に混合気を圧縮する火花点火式並びに空気を
圧縮する自己着火式の内燃機関の燃料噴射装置に使用す
るのに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による構成の空気バイパス路を備えた空
気質量計測器のためのケーシングの断面図である。
【図2】本発明により構成された空気バイパス路の拡大
図である。
【符号の説明】
2 ケーシング上方部分 3 ケーシング下方部分 4,5,38,39,40 区分 6 主流路 9 接触面 10 キー−キーみぞ結合 11 環状壁 12 入口横断面 15,16 部分入口横断面 17 空気バイパス路 18 流れ均一化部材 21 切欠 22 流路挿入体 23 流路軸線 24 環状路 27 内壁面 28 外壁面 29 面 30 フランジ 31 出口開口 33 測定抵抗 41,42 縁 46 流入横断面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス シュヴェーゲル ドイツ連邦共和国 ファイヒンゲン アン デア エンツ 1 ブレスラウアー シ ュトラーセ 3 (72)発明者 ハンス−ペーター シュティーフェル ドイツ連邦共和国 ディッツィンゲン ミ ュールシュトラーセ 10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気測定装置であって、ベンチュリ形流
    れ区分を有する主流路と空気バイパス路と空気バイパス
    路内に配置された温度依存性の測定抵抗とを有してお
    り、空気バイパス路が第1の一定の流れ横断面を有する
    流れ区分を有していてしかも主流路内の、流れ方向でみ
    てベンチュリ形流れ区分の最狭横断面領域内でまたはベ
    ンチュリ形流れ区分の下流で開口している形式のものに
    おいて、空気バイパス路(17)が流れ方向でみて第1
    の区分(38)に続いて細まり区分(39)を有してお
    り、この区分内に測定抵抗(33)が配置されており、
    かつ細まり区分(39)に第2の一定の流れ横断面を有
    する区分(40)が続いており、空気バイパス路(1
    7)のジオメトリが比:l1/ls>3.8、l1/l2
    1.5、l1/l3>2.0、l1/l4>9.0、l5
    s>1.5、l5/l6=1.7〜1.9、b1/bs
    40.0、b1/b2>2.0、l1/b1>3.5および
    5/b3>5.5〜6に相応しており、ここでl1は流
    路挿入体(22)の全長を表わし、l2は流路挿入体
    (22)の上流側の流入横断面(46)から測定抵抗
    (33)の中心までの長さを表わし、l3は第1の区分
    (38)の長さを表わし、l4は第2の区分(40)の
    長さを表わし、l5は細まり区分(39)の長さを表わ
    し、l6は測定抵抗(33)の中心から細まり区分(3
    9)の下流端部までの長さを表わし、lsは測定抵抗
    (33)の長さを表わし、bsは測定抵抗(33)の幅
    を表わし、b1は第1の区分(38)の幅を表わし、b2
    は第2の区分(40)の幅を表わし、かつb3は第1の
    区分(38)の幅と第2の区分(40)の幅との差の1
    /2を表わすことを特徴とする、空気測定装置。
  2. 【請求項2】 測定抵抗(33)の長さlsおよび空気
    質量流量50〜150kg/hに対して空気バイパス路
    (17)についてレイノルズ数約Re=4000が該当
    する、請求項1記載の空気測定装置。
JP4254698A 1991-09-26 1992-09-24 空気測定装置 Pending JPH05223615A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4132050A DE4132050A1 (de) 1991-09-26 1991-09-26 Luftmessvorrichtung
DE4132050.6 1991-09-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05223615A true JPH05223615A (ja) 1993-08-31

Family

ID=6441550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4254698A Pending JPH05223615A (ja) 1991-09-26 1992-09-24 空気測定装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5301547A (ja)
JP (1) JPH05223615A (ja)
DE (1) DE4132050A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013528750A (ja) * 2010-06-17 2013-07-11 カミンズ フィルトレイション アイピー インク. エンジン吸気系統用の最適統合型吸気口

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Publication number Publication date
DE4132050A1 (de) 1993-04-01
US5301547A (en) 1994-04-12

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