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WO1998007007A1 - Vorrichtung zur messung der masse eines strömenden mediums - Google Patents

Vorrichtung zur messung der masse eines strömenden mediums Download PDF

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WO1998007007A1
WO1998007007A1 PCT/DE1997/000596 DE9700596W WO9807007A1 WO 1998007007 A1 WO1998007007 A1 WO 1998007007A1 DE 9700596 W DE9700596 W DE 9700596W WO 9807007 A1 WO9807007 A1 WO 9807007A1
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mass
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disturbing
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Inventor
Uwe Konzelmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring 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
    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
    • G—PHYSICS
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    • G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
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    • G01F15/08—Air or gas separators in combination with liquid meters; Liquid separators in combination with gas-meters

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the mass of a flowing medium according to the preamble of claim 1.
  • a device (DE-OS 35 15 206) is already known in which a capture element in the vicinity of a measuring element in a measuring channel of the device is provided to avoid the accumulation of dirt particles in the air flow on the measuring element. The intended location of the capture element near the
  • Measuring element causes a slipstream downstream of the capture element, which is intended to prevent the dirt particles from accumulating on the measuring element. Nevertheless, in the case of liquid constituents which are also transported in the air flow, precipitation can occur on the measuring element, which leads to a disadvantageous change in the characteristic curve of the device or its measuring accuracy.
  • the inventive device for measuring the mass of a flowing medium with the characterizing features of claim 1 has the advantage that a
  • FIG. 1 shows a cross section through a suction line with the device and disturbing body accommodated therein
  • FIG. 2 shows a longitudinal section along a line II-II in FIG. 1 through the suction line with device and disturbing body
  • FIG. 3 shows a plan view of the suction line with disturbing body. Description of the embodiment
  • FIG. 1 shows a cross section of a device labeled 1, which is used to measure the mass of a flowing medium, in particular the intake air mass of internal combustion engines.
  • the internal combustion engine can be a mixture-compressing, spark-ignited or also an air-compressing, self-igniting.
  • a longitudinal section along a line II-II in FIG. 1 the device 1 preferably has a slim, rod-shaped, cuboid shape that extends in the direction of a plug-in axis 10 and is in a wall 5 recessed opening 6 of a flow line forming
  • Suction line 7 inserted, for example, pluggable.
  • the hatched wall 5 is, for example, part of the, for example, cylindrical suction line 7 through which a medium, in particular the air drawn in by the internal combustion engine, flows.
  • the wall 5 of the suction line 7 delimits a flow cross section which, in the case of the cylindrical suction line 7, has a circular cross section, in the middle of which, in the direction 18 of the flowing medium, extends parallel to the wall 5, a central axis 11 which is oriented perpendicular to the plug axis 10.
  • the direction of the flowing medium is identified in FIGS. 1 and 2 by corresponding arrows 18 and runs from left to right there.
  • the device 1 projects into the flowing medium with a part referred to below as the measuring part 17.
  • a measuring channel 20 is formed in the measuring part 17 of the device 1, in which a measuring element 21 for measuring the medium flowing in the suction line 7 is accommodated.
  • the structure of such a device 1 is known to the person skilled in the art Sufficiently known example from DE-OS 44 07 209, the disclosure of which should be part of the present patent application.
  • device 1 is upstream
  • Störk ⁇ rper 25 housed in the suction line 7, the shape of which is designed such that components also transported in the flow 18 of the medium, in particular those in liquid form, from the center of the suction line 7 marked by the central axis 11 essentially to one shown in FIG. 2 below , with the reference numeral 8 marked lower part of the wall 5 are deflected out.
  • the vertically arranged interference body 25 has a prismatic shape with an essentially triangular shape
  • Cross-sectional area which is delimited by an end face 26 opposing the flow 18 and two side faces 29.
  • the interfering body 25 is accommodated in a section 30 of the suction line 7 that tapers in the flow direction 18 and reduces the cross section of the suction line 7.
  • the tapering section 30 in the flow direction 18 of the Suction line 7 forms a convergent nozzle section in which there is an increase in the flow velocity of the medium or an acceleration.
  • the design of the interfering body 25 is such that a flow around the interfering body 25 substantially without
  • the device 1 is accommodated in the suction line 7 downstream of the section 30 and downstream of a narrowest cross section 33 adjoining the section 30.
  • the suction line 7 downstream of the section 30 and downstream of a narrowest cross section 33 adjoining the section 30.
  • the disturbing body 25 extends parallel and in the flow direction 18 in alignment with the plug axis 10 and thus transversely to the central axis 11 from the upper wall 5 preferably to the lower part 8 of the wall 5.
  • the opening 31 provided on the disturbing body 25 at an end 28 opposite the opening 6 for the device 1 has, for example, a semicircular cross-section from which the liquid components collected in the trough-shaped recess 27 can flow again, which can then flow from the Flow are transported away and remain due to the influence of gravity essentially in the region of the lower part 5 of the wall 8.
  • the rod-shaped interfering body 25 is therefore upstream of the likewise rod-shaped device 1 which projects into the suction line 7, with at least the part of the measuring channel 20 which runs approximately at the height of the central axis 11 with the
  • Measuring element 21 lies in the slipstream of the disturbing body 25.
  • the interfering body 25 and the device 1 run, for example, parallel to one another through the central axis 11 of the intake line 7.
  • the arrangement of the interfering body 25 in the section 30 tapering in the direction of flow 18 means that on the interfering body 25 there are no vortices generated by boundary layer detachments which occur at the Device 1 would lead to measurement errors.
  • the downstream base of the recess 27 is inclined in the direction of the flow 18 and towards the end 28 and the opening 31 or the gap 32 tapers in the direction of flow 18.

Landscapes

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Abstract

Die erfindungsgemässe Vorrichtung (1) besitzt einen Störkörper (25), der stromaufwärts der Vorrichtung (1) in einem in Strömungsrichtung (18) verjüngend zulaufenden Abschnitt (30) einer Ansaugleitung (7) untergebracht ist, um in der Strömung (18) mittransportierte flüssige Bestandteile mittels des Störkörpers (25) auszufiltern und von der Vorrichtung (1) abzulenken. Die Erfindung ist zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, vorgesehen.

Description

Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums nach der Gattung des Anspruchs 1. Es ist schon eine Vorrichtung (DE-OS 35 15 206) bekannt, bei der ein Einfangelement in der Nähe eines Meßelements in einem Meßkanal der Vorrichtung vorgesehen ist, um eine Anlagerung von im Luftstrom befindlichen Schmutzteilchen am Meßelement zu vermeiden. Die vorgesehene Unterbringung des Einfangelements in der Nähe des
Meßelements bewirkt einen Windschatten stromabwärts des Einfangelements, der eine Anlagerung der Schmutzteilchen am Meßelement verhindern soll. Dennoch kann es bei im Luftstrom mittransportierten flüssigen Bestandteilen zu einem Niederschlag am Meßelement kommen, der zu einer nachteiligen Veränderung der Kennlinie der Vorrichtung beziehungsweise deren Meßgenauigkeit führt. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß eine
Anlagerung von insbesondere flüssigen Bestandteilen aus dem Luftstrom am Meßelement verhindert wird, so daß sich ein gleichbleibend präzises Meßergebnis einstellen kann.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich. Es hat sich herausgestellt, daß insbesondere bei einer prismatischen Ausbildung eines Störkörpers sich in vorteilhafter Weise eine besonders effektive Ableitung der im Luftstrom mittransportierten flüssigen Bestandteile ergibt. Von besonderem Vorteil ist dabei eine vorgesehene rinnenfδrmige Vertiefung an einer Stirnfläche des prismatischen Störkörpers, in der sich die flüssigen Bestandteile ansammeln können, um danach ohne die Vorrichtung zu beeinflussen in Richtung einer der Vorrichtung gegenüberliegenden Wandung der Ansaugleitung abzutropfen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigen Figur 1 einen Querschnitt durch eine Ansaugleitung mit darin untergebrachter Vorrichtung und Störkörper, Figur 2 einen Längsschnitt entlang einer Linie II- II in Figur 1 durch die Ansaugleitung mit Vorrichtung und Störkörper, Figur 3 eine Draufsicht auf die Ansaugleitung mit Störkörper. Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist ein Querschnitt einer mit 1 gekennzeichneten Vorrichtung gezeigt, die zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, dient. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine gemischverdichtende, fremdgezündete oder auch um eine luftverdichtende, selbstzündende handeln. Wie in Figur 2, einem Längsschnitt entlang einer Linie II- II in Figur 1, näher dargestellt ist, hat die Vorrichtung 1 vorzugsweise eine schlanke, stabförmige, sich in Richtung einer Steckachse 10 länglich erstreckende, quaderförmige Gestalt und ist in eine aus einer Wandung 5 ausgenommenen Öffnung 6 einer eine Strömungsleitung bildenden
Ansaugleitung 7 zum Beispiel steckbar eingeführt . Die schraffiert dargestellte Wandung 5 ist beispielsweise Teil der zum Beispiel zylindrisch ausgebildeten Ansaugleitung 7, durch die hindurch ein Medium, insbesondere die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft, strömt. Die Wandung 5 der Ansaugleitung 7 begrenzt einen Strömungsquerschnitt, der im Fall der zylindrischen Ansaugleitung 7 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, in dessen Mitte sich in Richtung 18 des strömenden Mediums, parallel zur Wandung 5 eine Mittelachse 11 erstreckt, die senkrecht zur Steckachse 10 orientiert ist. Die Richtung des strömenden Mediums ist in den Figuren 1 und 2 durch entsprechende Pfeile 18 gekennzeichnet und verläuft dort von links nach rechts.
Die Vorrichtung 1 ragt mit einem im folgenden als Meßteil 17 bezeichneten Teil in das strömende Medium. In dem Meßteil 17 der Vorrichtung 1 ist ein Meßkanal 20 ausgebildet, in welchem ein Meßelement 21 zur Messung des in der Ansaugleitung 7 strömenden Mediums untergebracht ist . Der Aufbau einer derartigen Vorrichtung 1 ist dem Fachmann zum Beispiel aus der DE-OS 44 07 209 hinreichend bekannt, deren Offenbarung Bestandteil der hier vorliegenden Patentanmeldung sein soll.
Erfindungsgemäß ist stromaufwärts der Vorrichtung l ein
Störkδrper 25 in der Ansaugleitung 7 untergebracht, dessen Form so gestaltet ist, daß in der Strömung 18 des Mediums mittransportierte Bestandteile, insbesondere die in flüssiger Form, von der von der Mittelachse 11 gekennzeichneten Mitte der Ansaugleitung 7 im wesentlichen zu einem in Figur 2 unten dargestellten, mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichneten unteren Teil der Wandung 5 hin abgelenkt werden. Wie in Figur 1 näher dargestellt ist, hat der vertikal angeordnete Störkörper 25 hierzu eine prismatische Form, mit einer im wesentlichen dreieckigen
Querschnittsfläche, die begrenzt wird von einer der Strömung 18 entgegenstehenden Stirnfläche 26 und zwei Seitenflächen 29. An der der Strömung 18 zugewandten Stirnfläche 26 ist eine leicht konkav gewölbte, rinnenförmige Vertiefung 27 vorgesehen, in welcher sich in der Strömung 18 befindliche flüssige Bestandteile ansammeln können, die dann in der rinnenförmigen Vertiefung 27 zum in Figur 2 unten dargestellten, der Vorrichtung 1 gegenüberliegenden Teil 8 der Wandung 5 abfließen können, so daß eine Beeinflussung der Strömung im Meßkanal 20 der Vorrichtung 1 durch die flüssigen Bestandteile ausgeschlossen wird. Der Störkörper 25 ist dabei in einem in Strömungsrichtung 18 düsenförmig zulaufenden, den Querschnitt der Ansaugleitung 7 verringernden Abschnitt 30 der Ansaugleitung 7 untergebracht. Vorzugsweise verlaufen die von der
Stirnfläche 26 ausgehenden, in S römungsrichtung 18 aufeinander zulaufenden Seitenflächen 29 in etwa parallel zur gewölbten Wandung 5 des Abschnittes 30 der Ansaugleitung 7 und treffen sich zum Beispiel an der Mittelachse 11. Der in Strömungsrichtung 18 sich verjüngende Abschnitt 30 der Ansaugleitung 7 bildet einen konvergenten Düsenabschnitt, in welchem es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums beziehungsweise einer Beschleunigung kommt . Die Gestaltung des Störkörpers 25 erfolgt derart, daß eine Umströmung des Störkörpers 25 im wesentlichen ohne
Strδmungsablösungen an diesem erfolgt. Flüssige und feste Partikel können der Umlenkung nicht folgen und es kommt zu einer Ansammlung insbesondere flüssiger Schmutzstoffe in der rinnenförmigen Vertiefung 27, so daß stromabwärts des Störkörpers 25 eine Verschmutzung der Vorrichtung 1 beziehungsweise des Meßelements 21 durch diese Schmutzstoffe ausgeschlossen wird. Die Vorrichtung 1 ist stromabwärts des Abschnitts 30 und stromabwärts eines sich an den Abschnitt 30 anschließenden engsten Querschnitts 33 in der Ansaugleitung 7 untergebracht. Vorzugsweise ist die
Vorrichtung 1 dabei in relativer Nähe des Störkörpers 25 untergebracht, wobei ein in Strömungsrichtung 18 gemessener Abstand a der Vorrichtung 1 vom Störkörper 25 in etwa der ein- bis dreifachen in Strömungsrichtung 18 gemessenen Breite b des Störkörpers 25 entspricht.
Der Störkörper 25 erstreckt sich parallel und in Strδmungsrichtung 18 fluchtend zur Steckachse 10 und damit quer zur Mittelachse 11 von der oberen Wandung 5 vorzugsweise bis zum unteren Teil 8 der Wandung 5. Wie in Figur 3 , einer Draufsicht auf den in der Ansaugleitung 7 untergebrachten Störkörper 25, näher dargestellt ist, ist im Bereich des unteren Teils 8 der Wandung 5 ein in Strömungsrichtung 18 verlaufender Durchbruch 31 aus dem Störkörper 25 ausgenommen. Der an einem der Öffnung 6 für die Vorrichtung 1 gegenüberliegenden Ende 28 am Störkörper 25 vorgesehene Durchbruch 31 hat beispielsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt, aus welchem die in der rinnenförmigen Vertiefung 27 gesammelten flüssigen Bestandteile wieder abfließen können, die dann von der Strömung abtransportiert werden und dabei durch den Einfluß der Schwerkraft im wesentlichen im Bereich des unteren Teils 5 der Wandung 8 verbleiben. Es ist aber auch möglich, den Störkörper 25 von der oberen Wandung 5 nur bis in die Nähe des unteren Teils 8 der Wandung 5 auszubilden, so daß ein in Figur 3 durch eine gestrichelte Linie 35 angedeuteter Spalt 32 am Ende 28 des Stδrkörpers 25 zum unteren Teil 8 der Wandung 5 verbleibt, aus welchem die in der rinnenförmigen Vertiefung 27 gesammelten, flüssigen Bestandteile zum unteren Teil 8 der Wandung 5 hin abtropfen können.
Der stabförmige Störkörper 25 liegt also stromaufwärts der ebenfalls stabförmig ausgebildeten, in die Ansaugleitung 7 ragenden Vorrichtung 1, wobei zumindest der etwa in Höhe der Mittelachse 11 verlaufende Teil des Meßkanals 20 mit dem
Meßelement 21 im Windschatten des Störkörpers 25 liegt. Der Störkörper 25 und die Vorrichtung 1 verlaufen dabei beispielsweise parallel zueinander durch die Mittelachse 11 der Ansaugleitung 7. Die Anordnung des Störkδrpers 25 im sich in Strömungsrichtung 18 verjüngenden Abschnitt 30 bedingt, daß an dem Störkörper 25 keine durch Grenzschichtablösungen erzeugten Wirbel entstehen, die an der Vorrichtung 1 zu Meßfehlern führen würden. Zur besseren Ableitung der Ablagerungen in der Vertiefung 27 ist der stromabwärts gerichtete Grund der Vertiefung 27 in Richtung der Strömung 18 und zum Ende 28 hin geneigt und der Durchbruch 31 beziehungsweise der Spalt 32 verjüngt sich in Strömungsrichtung 18.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere der Ansaugluft von
Brennkraftmaεchinen, die in eine Strömungsleitung ragt und zur Messung der in der Strömungsleitung strömenden Masse ein Meßelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts der Vorrichtung (1) ein Störkörper (25) in einem sich in Strömungsrichtung (18) des Mediums verjüngenden Abschnitt (30) der Strömungsleitung (7) untergebracht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) eine prismatische Form aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Strömung (18) zugewandte Stirnfläche (26) des Störkörpers (25) eine rinnenförmige Vertiefung (27) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) vertikal angeordnet ist und an seinem unteren Ende (28) einen mit der rinnenförmigen Vertiefung (27) verbundenen Durchbruch (31) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) vertikal angeordnet ist und an seinem unteren Ende (28) ein Spalt (32) zu einem unteren Teil (8) einer Wandung (5) der Strömungsleitung (7) ausgespart ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (25) in relativer Nähe der Vorrichtung (1) untergebracht ist, wobei ein in Strömungsrichtung (18) gemessener Abstand a der Vorrichtung (1) vom Störkörper (25) in etwa der ein- bis dreifachen in Strömungsrichtung (18) gemessenen Breite b des Störkörpers (25) entspricht.
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