專利名稱：測量流動介質(zhì)的量的裝置的制作方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的一種測量流動介質(zhì)的量(masse)的裝置。
由DE-OS4407209已公知一種具有安裝在一測量通道中的測量元件的裝置，該測量元件是與溫度相關(guān)的。該測量通道在裝置中由一個入口通到一個出口，在出口處連接有一個具有S型的轉(zhuǎn)向通道。該轉(zhuǎn)向通道由一個第一部件和一個第二部件構(gòu)成，該第一部件具有一個直角，并在一側(cè)面過渡到第二部件。流動的介質(zhì)由測量通道的出口首先流入轉(zhuǎn)向通道的第一部件，轉(zhuǎn)向通道的通流截面大于測量通道的通流截面，這樣存在一個斷續(xù)的、階梯形式的到第一部件的通流過渡，隨后，來自第一部件的介質(zhì)在角處實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，沿第一部件的側(cè)面進(jìn)入橫向連著的轉(zhuǎn)向通道的第二部件，并由一排出口排出，以便與從該裝置旁流過的介質(zhì)再混合。
在內(nèi)燃機(jī)中通過單個缸進(jìn)氣閥的開與關(guān)產(chǎn)生流動的大的變動或者說脈動，其強(qiáng)度取決于單個活塞的進(jìn)氣頻率或者說取決于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速。流動脈動在進(jìn)氣閥處產(chǎn)生，通過吸氣管道傳到測量通道的測量元件并由此繼續(xù)傳下。該脈動使得通過測量元件的熱惰性及定向非靈敏度與脈動強(qiáng)度相關(guān)產(chǎn)生一個測量結(jié)果，該結(jié)果可大大偏離于測量通道中間的流動速度，并使由此可計算出的內(nèi)燃機(jī)吸氣量產(chǎn)生偏差。測量通道與轉(zhuǎn)向通道在它們的尺寸上被這樣相互調(diào)節(jié)，使在吸氣管道中脈動的流動情況下，由于流動變化產(chǎn)生的測量元件的誤差指示最小。但是在高脈動頻率及顯著脈動幅度下，由于轉(zhuǎn)向通道中流體聲學(xué)過程可產(chǎn)生吸入氣體量的誤差指示，這種誤差指示尤其會這樣出現(xiàn)，即在脈動的流動中測量元件順流的臺階處，測量通道的出口與轉(zhuǎn)向通道的第一部件的角之間出現(xiàn)一個壓力波，該壓力波在角處的轉(zhuǎn)向通道的側(cè)面被反射，這樣，測量元件的測量信號被反饋?zhàn)饔酶蓴_。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征的用于測量流動介質(zhì)的量的裝置，相對而言其優(yōu)點(diǎn)是，幾乎與變動的或脈動的流動無關(guān)，可獲得一個精度不變的測量結(jié)果。具有優(yōu)點(diǎn)的是，不必改變轉(zhuǎn)向通道的第一部件的側(cè)面到測量通道的距離，可達(dá)到上述目的，這樣，由測量通道與轉(zhuǎn)向通道組成的整體通道的調(diào)整不被妨害，由此可保持裝置的緊固的結(jié)構(gòu)。
通過從屬權(quán)利要求中的措施使權(quán)利要求1提出的裝置進(jìn)一步的有利結(jié)構(gòu)及改進(jìn)成為可能。
特別有利的是，在轉(zhuǎn)向通道中所設(shè)的用于連接吸氣管道中的外部流體的孔狀流體連接，通過它可完全消除在轉(zhuǎn)向通道中可能還存在的壓力波的剩余干擾，從而獲得測量結(jié)果的進(jìn)一步改善，這樣，本裝置具有一個明顯減弱的測量信號噪聲，該測量信號噪聲可通過在測量通道中出現(xiàn)的紊流產(chǎn)生。附圖本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中簡單地描述并在以下的說明書中進(jìn)一步說明。其中，

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一個實(shí)施例的按照本發(fā)明構(gòu)造的裝置局部剖的側(cè)視圖，圖2是圖1中沿II-II線的剖視圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明第二個實(shí)施例的按照本發(fā)明構(gòu)造的裝置的剖視圖。實(shí)施例的說明圖1局部剖視圖中示出了用于測量流動介質(zhì)的量，尤其是內(nèi)燃機(jī)吸入空氣量的裝置1。裝置1具有細(xì)長的直角平行六面體狀的結(jié)構(gòu)，它在縱軸10方向徑向伸展。并且該裝置可插入在壁5上開的孔6并通入吸氣管道7中，裝置1通過壁5上的密封環(huán)3密封，并且例如通過未進(jìn)一步示出的螺紋連接與它緊固連接。畫剖面線的壁5是例如圓柱狀吸氣管道7的部件，內(nèi)燃機(jī)可通過該吸氣管道經(jīng)一未示出的空氣濾清器由環(huán)境中吸氣。吸氣管道7的壁5限制出一通流截面，它在吸氣管道7為圓柱狀的情況下具有大致圓形截面，在截面中心平行于壁5的軸向方向延伸著與縱軸10垂直的中心軸線11。裝置1以一個以下稱為測量體17的部件伸在流動的介質(zhì)中，其中，測量體17延伸到超過吸氣管道7的中心，并由通過中心軸線11的一個平面對稱地分隔，中心軸線位于繪圖平面內(nèi)，這樣使在測量體17中安裝的、與溫度相關(guān)的測量元件20的入流盡可能沒有壁5的干擾邊際影響。在圖1至3的實(shí)施例中介質(zhì)由右向左流動，其中流動方向由箭頭29指出。
裝置1由測量體17，支架體18及固定體19一體地組成，并且例如由塑料通過塑料壓鑄技術(shù)制造。測量元件20，例如，可構(gòu)造成平板狀并如同現(xiàn)有技術(shù)DE-OS3638138一樣具有一個或多個溫度相關(guān)電阻28，它以電阻薄膜的形式，所謂的熱膜電阻(Heissfilmwiderstaenden)，安裝在作為載體22的平板狀陶瓷基板上。但是也可以如圖1及圖3所示并例如同DE-OS4338891中一樣，該測量元件20構(gòu)造成所謂的微觀機(jī)構(gòu)的組件。該測量元件20具有一載體22，該載體22帶有一個通過腐蝕產(chǎn)生的薄膜狀傳感部分，該傳感部分帶有一個特別小的厚度以及多個同樣通過腐蝕產(chǎn)生的電阻薄膜，電阻薄膜至少構(gòu)造了一個溫度相關(guān)的測量電阻28以及例如一個加熱電阻，該測量元件20由至少一個平板狀的，例如由陶瓷構(gòu)成的載體22以及至少一個溫度相關(guān)的電阻28構(gòu)成，載體22被放置在例如由金屬制成的容納件23的管套34中，被安置在容納件上，并且，例如通過粘接固定住。容納件23具有一個相對著流動方向29的前邊，它最好構(gòu)造成斜的。測量元件20的單個電阻薄膜28借助于裝置1內(nèi)分布的連線24與圖1中虛線描述的電子求值電路25導(dǎo)通，它含有例如一個類似橋路的電阻測量電路。求值電路25被安裝在裝置的例如支架體18或固定體19上。若求值電路25例如安裝在支架體18上，使得例如通過一個冷卻體由在吸氣管路7中流動的介質(zhì)將其冷卻。由求值電路25提供的電信號也可通過一個安裝在固定體19上的插接連接件26傳入另外的電控裝置進(jìn)行計算。對于與溫度相關(guān)的測量元件的功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明被省略，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可由現(xiàn)有技術(shù)獲知。
如沿圖1中II-II線的剖面圖即圖2所示，裝置1的測量體17具有一個直角平行六面體結(jié)構(gòu)以及一個測量通道30，它沿一個在測量通道30中心分布的測量通道軸線12，由具有例如矩形截面的入口35延伸到例如同樣具有矩形截面的出口36。裝置1以其測量通道軸線12平行于中心軸線11被安裝在吸氣通道7中。如圖2中虛線所示的測量通道軸線12’所顯示的，裝置1也可以旋轉(zhuǎn)了的安裝位置來安裝，這樣測量通道軸線12’與中心軸線11構(gòu)成一個若干度的夾角。如圖1所示，測量通道30過渡到一個具有S形形狀的轉(zhuǎn)向通道31。測量通道30由一個遠(yuǎn)離中心軸線11的上面37、一個接近中心軸線11的底面38以及在圖2中示出的兩個側(cè)面39，40限制而成。在按照圖1的實(shí)施例中，將測量通道30以其測量通道軸線12與中心軸線11偏離地安裝。但也可如按照本發(fā)明的裝置1的第二實(shí)施例的圖3所示，將測量通道30以其測量通道軸線12與吸管道7的中心軸線11對中地安裝。用于平板狀測量元件20的容納件23被固定在支架體18內(nèi)的上面37側(cè)，這樣，介質(zhì)環(huán)繞容納件23的兩個平行于測量通道軸線12分布的側(cè)面21，流過具有測量元件20的容納件23。
如圖2所示，測量通道30的側(cè)面39，40傾斜于由測量通道軸線12與縱軸線10構(gòu)成的平面14，并與其構(gòu)成銳角，這樣，沿流動方向29看，該測量通道30軸向變窄，以便以一個出口36的最小截面與轉(zhuǎn)向通道31的第一部件32相通，測量元件20由測量通道30的最窄位置向上游或者說由出口36向上游被安裝在測量通道30中的容納件23上。沿流動方向29所設(shè)的測量通道30的變窄的作用是，可在測量元件20的部位獲得一個盡可能無干擾的、均勻的并流(Parallelstromung)。為了避免在測量通道30的入口35部位的流分層(Stromungsablosungen)，測量通道30的入口部位具有圖1所示的倒圓的邊緣面42。
按照本發(fā)明，轉(zhuǎn)向通道31的第一部件32的一個側(cè)面45被構(gòu)造得與流動方向29不垂直，而是與之傾斜，這樣由測量通道軸線12與側(cè)面45構(gòu)成的傾角α最好大約為45°，側(cè)面45被安置在出口36沿流動方向29在轉(zhuǎn)向通道31的相對的壁的投影上。也可以這樣構(gòu)造側(cè)面45，使傾角α在大約30至60度的范圍內(nèi)變化。如圖1所示，沿側(cè)面45順流在第一部件32之后在它的橫向或者說與縱軸10垂直接著一個轉(zhuǎn)向通道31的第二部件33。設(shè)置斜面45的目的在于將由測量通道30的出口36流入第一部件32的介質(zhì)沿側(cè)面45改道流入第二部件33。在此，側(cè)面45延伸至圖1中的剖切線II-II或者說延伸到圖1中的中心軸線11。側(cè)面45沿縱軸線10的方向在此具有一個寬度br，它比測量通道30沿縱軸線10方向的寬度b小一些。也可以將側(cè)面45的寬度br構(gòu)造得與測量通道30的寬度b相等。側(cè)面45的寬度應(yīng)至少為測量通道30寬度b的三分之二。如圖2所示，側(cè)面45具有與寬度垂直的一個深度tr，它最好與測量通道30的深度t大致相當(dāng)，深度t與測量通道入口35的寬度b垂直。也可以將側(cè)面45構(gòu)造成其深度tr小于測量通道30的入口35的深度t。緊連著側(cè)面45分布著沿縱軸線10方向的第一部件32的壁。
由第一部件32與第二部件33組成的轉(zhuǎn)向通道31特別具有一矩形橫截面，它大致與測量通道30的入口35的橫截面相等，這樣，在出口36處在測量通道30與轉(zhuǎn)向通道31之間，通流截面在一個臺階43處突然變大。在測量通道30中流動的介質(zhì)順出口36流下首先到達(dá)第一部件32中，在側(cè)面45處轉(zhuǎn)向并由此流入第二部件33。如圖1及圖3中箭頭46所示，介質(zhì)隨后流過第二部件33經(jīng)一個排出孔47流出并基本上垂直于流動方向29又流入吸氣管道7中。排出孔47同轉(zhuǎn)向通道31一樣具有例如矩形的橫截面并且被設(shè)置在一個測量體17的平行于測量通道軸線12的底面50上。如圖1及圖3所示，在矩形排出孔47右邊垂直于底面50連著測量體17的相對著流動方向29的邊緣面42，它在測量通道30的入口35的上游，以倒圓的形狀由底面50通到測量通道30的底面38的入口35處。
在轉(zhuǎn)向通道31中的側(cè)面45的傾斜構(gòu)造的作用是，將在測量通道30的出口36處產(chǎn)生的流動中的干擾在側(cè)面45上反射，該干擾例如可以渦流的形式或以壓力波的形式出現(xiàn)。其中，與渦流或者說壓力波的產(chǎn)生部位相關(guān)地在臺階43或出口36沿縱軸10分布的寬度上產(chǎn)生距側(cè)面45不同的距離，這樣，沿該寬度存在的單個的渦流或壓力波時間不同地在側(cè)面45上被反射，其結(jié)果是，它們被轉(zhuǎn)向并且在測量元件20上的干擾作用被總體上減弱。通過這種干擾在側(cè)面45上與時間及部位相關(guān)的反射，可排除其對測量元件20給出的測量信號的影響，由此使得在脈動流中在其它情況下出現(xiàn)的測量元件20的誤差指示，在本發(fā)明中可被大大減小甚至可被避免。
在圖3的本發(fā)明的第二實(shí)施例中，所有與圖1和圖2相同的或相同作用的部件具有相同的符號，在側(cè)面45的下游在轉(zhuǎn)向通道31內(nèi)有一開口55，它可以是一個孔，使轉(zhuǎn)向通道31內(nèi)的流體與吸氣管道7中的外部流體相通。開口55可被做成例如圓孔，它由測量體17的側(cè)壁27延伸至轉(zhuǎn)向通道31的第一部件32與第二部件33的交疊部位。如圖3中虛線所示，開口55也可被設(shè)置為由測體17的底面50向第二部件33分布。開口55具有相對小的橫截面并且其直徑為幾個毫米，例如2mm，當(dāng)然，也可有多個開口55。通過至少一個開口55，可使由轉(zhuǎn)向通道31構(gòu)造的諧振空腔對于由測量通道30的出口36流下引出的壓力波這樣被影響，即通過一個壓力平衡使在側(cè)面45上反射的壓力波減弱，其中，通過至少一個開口55的橫截面的尺寸，使諧振空腔的固有頻率調(diào)諧到引出的壓力波的頻率，從而達(dá)到測量元件20給出的測量結(jié)果的進(jìn)一步改善。
此外，至少一個開口55使得通過轉(zhuǎn)向通道31中流體與吸氣管道7中流體的壓力平衡，在轉(zhuǎn)向通道31中存在的壓力波波弱的情況下，還可以向吸氣管道7泄漏，而對由測量元件20給出的測量結(jié)果沒有負(fù)面影響。
權(quán)利要求
1.用于測量流動介質(zhì)的量、尤其是內(nèi)燃機(jī)吸入空氣量的裝置，帶有一個由流動介質(zhì)環(huán)流的、與溫度相關(guān)的測量元件，它被安置在分布于該裝置中的測量通道內(nèi)，該測量通道由一個入口延伸到一個出口，與該出口緊連著一個轉(zhuǎn)向通道的第一部件，介質(zhì)由出口流入該轉(zhuǎn)向通道并由第一部件的一個側(cè)面轉(zhuǎn)向，流入轉(zhuǎn)向通道的第二部件，其特征是，轉(zhuǎn)向通道(31)的第一部件(32)的側(cè)面(45)位于出口(36)沿流動方向(29)在第一部件(32)的相對的壁上的投影上，并且被構(gòu)造得測量通道(30)的流動方向(29)傾斜。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是，側(cè)面(45)具有一個深度tr以及一個與之垂直分布的寬度br，它大致與測量通道(30)的入口(35)的寬度b相等。
3.按照權(quán)利要求1或2的裝置，其特征是，由側(cè)面(45)與測量通道(30)內(nèi)的流動方向(29)所夾的傾角α的大小在30至60度范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求3的裝置，其特征是，傾角α大約等于45度。
5.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是，側(cè)面(45)的寬度br為測量通道(30)的寬度b的至少三分之二。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是，側(cè)面(45)具有一個寬度br以及與之垂直分布的深度tr，并且側(cè)面(45)的深度tr大致與入口(35)處測量通道(30)的深度t相等。
7.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是，沿流動方向(29)與轉(zhuǎn)向通道(31)的第一部件(32)緊連著一個第二部件(33)，并且在第一部件(32)或在第二部件(33)上至少設(shè)置一個開口(55)，它連通了環(huán)流該裝置(1)的介質(zhì)。
8.按照權(quán)利要求7的裝置，其特征是，至少一個開口(55)通到本裝置(1)的具有測量通道(30)的測量體(17)的側(cè)壁(27)以及/或者底面(50)。
9.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是，測量通道(30)具有一矩形橫截面，它由入口(35)向出口(36)變窄。
10.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征是，轉(zhuǎn)向通道(31)具有一矩形橫截面，其中第一部件(32)被這樣構(gòu)成，即流過測量通道(30)的出口(36)的通流截面突然變大。
全文摘要
現(xiàn)有的帶有溫度相關(guān)的測量元件用于測量流動介質(zhì)的量的裝置具有缺點(diǎn),即在由流動變動為特征的、脈動的流動中可能產(chǎn)生大的測量誤差。為了消除這種測量誤差,本裝置(1)具有一測量通道(30),它由一個入口(35)延伸到一個出口(36),在出口(36)上緊連著一個轉(zhuǎn)向通道(31)的第一部件(32),介質(zhì)由出口(36)流入第一部件并且通過一個側(cè)面(45)被轉(zhuǎn)向流入第二部件(33),其中,轉(zhuǎn)向通道(31)的第一部件(32)的側(cè)面(45)被構(gòu)造成與測量通道(30)中的流動方向(29)傾斜。本發(fā)明的目的在于測量流動介質(zhì)的量,尤其是測量內(nèi)燃機(jī)吸入空氣的量。
文檔編號G01F1/68GK1194690SQ97190627
公開日1998年9月30日 申請日期1997年1月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年6月12日
發(fā)明者阿克斯?fàn)枴な┧? 沃爾夫?qū)っ桌? 烏韋·康澤爾曼 申請人:羅伯特·博施有限公司