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    • 专利摘要:
    Gegenstand der Anmeldung ist ein Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) mit einem Sensor-Gehäuse (20), welches dazu vorgesehen ist, in einen Fluid-Strom eingesetzt zu werden. Das Sensor-Gehäuse (20) bildet eine interne Passage (22) aus mit einem Einlass (24), der der Hauptrichtung des Fluid-Stroms entgegengesetzt angeordnet ist, und mit einem in einem bestimmten Winkel relativ zur Hauptrichtung angeordneten Auslass (26). Ein- und Auslass (24, 26) sind so angeordnet und der Sensor ist derart gestaltet, dass ein minimaler Druckabfall am Auslass (26) relativ zum Einlass (24) erzeugt wird, wenn der Fluid-Strom in seiner Haupteinrichtung um das Sensor-Gehäuse (20) strömt.The application relates to an air mass flow meter (10) with a sensor housing (20) which is intended to be used in a fluid flow. The sensor housing (20) forms an internal passage (22) with an inlet (24), which is arranged opposite to the main direction of the fluid flow, and with an outlet (26) arranged at a certain angle relative to the main direction. Inlet and outlet (24, 26) are arranged and the sensor is designed in such a way that a minimal pressure drop at the outlet (26) is generated relative to the inlet (24) when the fluid flow in its main device around the sensor housing (20) flows.
    公开号:DE102004008790A1
    申请号:DE200410008790
    申请日:2004-02-20
    公开日:2004-09-09
    发明作者:Richaard W. Canton Caron；Erich C. Howell Myers；Lawrence A. Warren Zurek
    申请人:Visteon Global Technologies Inc；
    IPC主号:G01F1-684
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft ein System,in dem ein Bogen in einem fluidführendemKanal oder Passage definiert ist, der sich normalerweise zwischeneinem ersten Bereich mit relativ höherem Druck zu einem zweitenBereich mit relativ niedrigeren Druck erstreckt, wie es in Bypass-Passagenvon thermisch-basierten oder „Heißdraht"-Massenflusssensorenvorkommen kann.The invention relates to a systemin which an arc in a fluid-carryingChannel or passage is defined, which is usually betweena first area with relatively higher pressure to a secondArea with relatively lower pressure stretches as in bypass passagesof thermally based or "hot wire" mass flow sensorscan occur.
    [0002] Aus dem Stand der Technik ist dieBedeutung der Messung der Luftzufuhr in einen Verbrennungsmotorzum Zweck der Verbesserung der Motorregelung bekannt. Eine Art vonMassenflusssensoren beinhaltet ein in das Hauptlufteinlassrohr des Motorsreichendes Gehäuseund definiert eine Bypass-Passgage, in die eine kleine Menge derAnsaugluft umgeleitet wird, z.B. durch einen konvergierenden Einlassbereichder Passage, der entgegen der Hauptströmungsrichtung des Luftstromsin der Röhreangeordnet ist. Ein in der Passage angeordnetes Heißdraht-Widerstandselementwird zur Erzeugung eines Signals verwendet, das kennzeichnend für den momentanenFluid-Massenfluss durch die Passage ist und aus dem ein Controllerden momentanen Luftmassenfluss in den Motor bestimmt, wie z.B. ausder US 10/126,910 bekanntist. Der Inhalt dieser US-Patentanmeldung wird hiermit zum Gegenstanddieser Anmeldung gemacht.The importance of measuring the air supply to an internal combustion engine for the purpose of improving engine control is known from the prior art. One type of mass flow sensor includes a housing that extends into the main air intake pipe of the engine and defines a bypass passageway into which a small amount of the intake air is diverted, for example through a converging inlet area of the passage, which is arranged in the tube against the main flow direction of the air flow. A hot wire resistance element arranged in the passage is used to generate a signal which is characteristic of the instantaneous fluid mass flow through the passage and from which a controller determines the instantaneous air mass flow into the engine, such as from the US 10 / 126,910 is known. The content of this US patent application is hereby made the subject of this application.
    [0003] Das Sensorgehäuse weist vorzugsweise eine äußere Oberflächenkonturauf, die mit der relativen Position des Auslassbereichs der Passagezusammenwirkt, um einen Niederdruckbereich zu erzeugen, der Luftaus der Bypass-Passage ansaugt. Die hieraus resultierende „Push-Pull"-Konfiguration verstärkt den Fluss des Fluids durchdie Passage, und verbessert so das Signal-Rausch-Verhältnis des Sensors.Im U.S. Patent No. 5,556,340 ist z.B. die äußere Oberflächenkontur ein keilförmiges Luftleitbleichauf der Anströmkantedes Gehäusesunmittelbar stromaufwärtsdes Auslass-Bereichs der Passage.The sensor housing preferably has an outer surface contourwith the relative position of the outlet area of the passagecooperates to create a low pressure area that is airdrawn from the bypass passage. The resulting “push-pull” configuration increases the flow of the fluid throughthe passage, thus improving the signal-to-noise ratio of the sensor.In U.S. Patent No. 5,556,340 is e.g. the outer surface contour is a wedge-shaped air bleachon the leading edgeof the housingimmediately upstreamthe outlet area of the passage.
    [0004] Aus dem Stand der Technik ist weiterhindie Bedeutung des Effekts des Rückflussesdurch die Bypass-Passage bei der Luftdurchfluss-Messung bekannt.Das U.S. Patent No. 5,556,340 legt die Verwendung eines U-förmigen Bypasses dar, das die Einlass-und Auslassbereiche der Bypass-Passage relativnah zueinander in der Hauptrichtung des Luftstromes positioniert,um dadurch den Rückfluss durchErzeugung eines ähnlichenDrucks an den Einlass- und Auslassbereichen der Passage im Gegenstromzustandzu reduzieren.From the prior art is stillthe importance of the effect of refluxknown by the bypass passage in the air flow measurement.The U.S. Patent No. 5,556,340 outlines the use of a U-shaped bypass that defines the inletand outlet areas of the bypass passage relativepositioned close to each other in the main direction of the air flow,to thereby get the backflow throughGenerating a similarPressure at the inlet and outlet areas of the passage in countercurrent conditionto reduce.
    [0005] Leider erzeugen die Kanalwindungenoder -bögen,die mit dem U-förmigen Designeinhergehen, beim Auftreffen des umgelenkten Stroms auf die äußere Wandungdes Kanalbogens, ebenso wie durch die entlang der inneren Wandungjedes Kanalbogens induzierten turbulenten Strömung, die das Geschwindigkeitsprofildes umgeleiteten Luftstromes beim passieren des Heißdraht-Elementsstört,ungeachtet der „PushPull"-Konfigurationder Passage strömungstechnischeVerluste. Diese Effekte minimieren wiederum das Signal-Rausch-Verhältnis undden Dynamikbereich, das mit solchen Sensoren erreicht werden kann.Unfortunately, the channel turnsor arches,the one with the U-shaped designgo hand in hand, when the deflected current hits the outer wallof the duct arch, as well as through that along the inner walleach channel arc induced turbulent flow, which is the velocity profileof the redirected airflow when passing the hot wire elementdisturbs,regardless of the "PushPull "configurationthe passage fluidicLosses. These effects in turn minimize the signal-to-noise ratio andthe dynamic range that can be achieved with such sensors.
    [0006] Gemäß der vorliegenden Erfindungumfasst ein Massenflusssensor z.B. zur Messung eines Luftstromsin der Hauptströmungsrichtungeiner Luftansaugung eines Kraftfahrzeugs ein zum Einsetzen in denLuftstrom geeignetes Gehäuse.Das Gehäuse schließt eineinterne Passage mit einem entgegen der Hauptluftstromrichtung angeordnetenEinlass und einen in einem bestimmten Winkel relativ zur Hauptluftstromrichtungangeordneten Auslass ein, so dass ein minimaler Druckabfall am Auslassrelativ zum Einlass bei der Passage des Fluidflusses in der Hauptrichtung über demGehäuseauftritt. Ein Sensor-Element, z.B. ein Heißdraht-Element, ist zur Messungdes Fluidflusses durch die Passage innerhalb der Passage angeordnet.According to the present inventionincludes a mass flow sensor e.g. for measuring an air flowin the main flow directionan air intake of a motor vehicle for insertion into theAirflow suitable housing.The case closes oneinternal passage with one arranged opposite to the main air flow directionInlet and one at a certain angle relative to the main air flow directionarranged outlet, so that a minimum pressure drop at the outletrelative to the inlet when the fluid flow passes in the main direction above thecasingoccurs. A sensor element, e.g. a hot wire element, is for measurementthe fluid flow through the passage is arranged within the passage.
    [0007] In einer bevorzugten Ausgestaltungder vorliegenden Erfindung umfasst die Passage der Reihenfolge nacheinen ersten Bereich, der entlang einer ersten Achse unter Ausbildungeiner ringförmigenDüse miteinem Düsendurchmesserkonvergiert, und einen im Wesentlichen zylindrischen und an den erstenBerech angrenzenden und sich entlang der ersten Achse erstreckendenzweiten Bereich, wobei der zweite Bereich einen Durchmesser aufweist,der größer istals der Durchmesser der Düse,so dass ein radialer Absatz unmittelbar stromabwärts der Düse ausgebildet wird. Das Sensor-Element ist vorzugsweisein der Passage benachbart der Düsenmündung angeordnet.In a preferred embodimentIn the present invention, the passage comprises in orderforming a first area along a first axisan annularNozzle witha nozzle diameterconverges, and a substantially cylindrical and at the firstCalculate adjacent and extending along the first axissecond area, the second area having a diameter,which is biggerthan the diameter of the nozzle,so that a radial shoulder is formed immediately downstream of the nozzle. The sensor element is preferredarranged in the passage adjacent to the nozzle mouth.
    [0008] Die Passage umfasst weiterhin einenan dem zweiten Bereich angrenzenden dritten Bereich, der eine aufder ersten Achse gegenüberdem radialen Absatz zentrierte im Wesentlichen halbkugelförmige Kammerdefiniert, wobei die Kammer einen effektiven Radius besitzt, derim wesentlichen gleich dem halben Durchmesser des zweiten Bereichsist. Die Passage schließtweiterhin einen vierten Bereich ein, der sich an den zweiten oderdritten Bereich anschließt,wobei der vierte Bereich entlang einer zweiten Achse zu einem minimalenDurchmesser konvergiert. Die zweite Achse ist in einem ersten Winkelungleich 0 relativ zur ersten Achse angeordnet und ist in einembevorzugten Ausführungsbeispielmit einem Winkel von ungefähr 90° relativzur ersten Achse angeordnet.The passage also includes oneat the second area adjacent third area, the one onopposite the first axisthe radial shoulder centered substantially hemispherical chamberdefined with the chamber having an effective radius thatsubstantially equal to half the diameter of the second regionis. The passage closescontinue with a fourth area that is related to the second orthird area joinsthe fourth area along a second axis to a minimumDiameter converges. The second axis is at a first anglenot equal to 0 arranged relative to the first axis and is in onepreferred embodimentwith an angle of approximately 90 ° relativearranged to the first axis.
    [0009] Gemäß einem weiteren Aspekt dervorliegenden Erfindung ist das Sensor-Element vorzugsweise in derPassage benachbart dem radialen Absatz angeordnet, wobei das Sensor-Elementdem abgelenkten Luftstrom ausgesetzt ist, der durch den ersten Bereichzur Vergrößerung desSensor-Aussteuerungsbereichsbeschleunigt ist, und der infolge der mehreren Bereichen der Passageein gleichmäßigeresGeschwindigkeitsprofil aufweist.According to another aspect ofIn the present invention, the sensor element is preferably in thePassage arranged adjacent to the radial shoulder, the sensor elementis exposed to the deflected air flow through the first areato enlarge theSensor triggering rangeis accelerated, and that due to the multiple areas of the passagea more even oneHas speed profile.
    [0010] Gemäß einem weiteren Aspekt dervorliegenden Erfindung ist der kleinste Durchmesser des viertenBereichs nicht geringer als der Durchmesser des zweiten Bereichs.Vorzugsweise ist der Durchmesser im Wesentlichen gleich dem Durchmesser deszweiten Bereiches, so dass das Geschwindigkeitsprofil des Luftstromsim Bereich des geringsten Durchmessers des vierten Bereichs derPassage ungefährgleich dem Geschwindigkeitsprofil des Luftstroms im stromabwärtigen Bereichdes zweiten Bereichs der Passage ist.According to another aspect ofpresent invention is the smallest diameter of the fourthArea not less than the diameter of the second area.The diameter is preferably substantially equal to the diameter of thesecond area, so the velocity profile of the air flowin the area of the smallest diameter of the fourth area of thePassage approximatelyequal to the velocity profile of the airflow in the downstream areaof the second area of the passage.
    [0011] Gemäß einem weiteren Aspekt dervorliegenden Erfindung beinhaltet die Passage einen fünften Bereichmit im wesentlichen konstanten Durchmesser, der an den vierten Bereichangrenzt, wobei der Durchmesser des fünften Bereichs im Wesentlichengleich dem kleinsten Durchmesser des vierten Bereichs ist. Vorzugsweiseschließtder fünfteBereich einen Bogen ein, der durch eine im Wesentlichen konstanteQuerschnittsfläche über denBogen charakterisiert ist. Der fünfteBereich endet entlang einer Auslass-Achse, die im Wesentlichen parallel zurLängs-Achsedes ersten Bereichs verläuft,so dass die Passage eine U-förmigeKonfiguration aufweist und der Passagen-Auslass dicht neben dem Passagen-Einlassangeordnet ist.According to another aspect ofIn the present invention, the passage includes a fifth areawith a substantially constant diameter that corresponds to the fourth areaadjacent, the diameter of the fifth region essentiallyis equal to the smallest diameter of the fourth area. Preferablyincludesthe fifthRange an arc through a substantially constantCross-sectional area over theArch is characterized. The fifthThe area ends along an outlet axis that is substantially parallel to theLongitudinal axisof the first area,so the passage is a U-shapedConfiguration and the passage outlet close to the passage inletis arranged.
    [0012] Weitere Vorzüge und Vorteile der vorliegendenErfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung unterBerücksichtigungder fol genden Beschreibung der Bevorzugen Ausführung und der anhängendenAnsprüchein Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich werden.Further advantages and advantages of the presentInvention will become apparent to those skilled in the artconsiderationthe fol lowing description of the preferred embodiment and the appendedExpectationscan be seen in conjunction with the accompanying drawings.
    [0013] 1 zeigteine Schnittdarstellung eines Lufteinlasssystems eines Verbrennungsmotorsausgestattet mit einem erfindungsgemäßen Fluid-Massenfluss-Sensor gemäß einemersten Ausführungsbeispiel, 1 1 shows a sectional illustration of an air intake system of an internal combustion engine equipped with a fluid mass flow sensor according to the invention in accordance with a first exemplary embodiment,
    [0014] 2 zeigteine Schnittdarstellung des Fluid-Massenfluss-Sensors aus 1; 2 shows a sectional view of the fluid mass flow sensor 1 ;
    [0015] 3 zeigteinen vergrößerten Teilschnitt desunteren Teils des Fluid-Massenfluss-Sensors; und 3 shows an enlarged partial section of the lower part of the fluid mass flow sensor; and
    [0016] 4 zeigteine vergrößerte, isometrische Teilansichtdes zweiten, dritten und vierten Bereichs der internen Bypass-Passagedes Gehäuses. 4 shows an enlarged, isometric partial view of the second, third and fourth areas of the internal bypass passage of the housing.
    [0017] Aus 1 istein erfindungsgemäßer Luftmassen-Durchfluss-Messer 10 in Übereinstimmung mitder vorliegenden Erfindung gezeigt, der in einem Lufteinlass-System 12 einesVerbrennungsmotors angeordnet ist. Der Luftmassen-Durchfluss-Messer 10 isthier beispielhaft in einem Luftkanal 14 stromabwärts voneinem Filter-Element 16 angeordnet, so dass der untereBereich 18 des Sensor-Gehäuses 20 in den Hauptstromder durch den Luftkanal 14 strömenden Luft hineinreicht. Wiein den 2 und 3 dargestellt, ist im unterenBereich 18 des Sensor-Gehäuses 20 eine U-förmige fluid-sammelnde Bypass-Passage 22 ausgebildet,so dass der Einlass 24 in die Passage 22 entgegender Hauptrichtung des Luftstroms durch den Luftkanal 14 während desMotorbetriebs orientiert ist. Der Auslass 26 der Passage 22,der im Sensor-Gehäuse 20 inNachbarschaft zum Einlass 24 der Passage 22 ausgebildetist, ist in einem Winkel relativ zur Hauptluftstromrichtung angeordnet.Wie in 2 dargestelltist der Auslass 26 der Passage 22 vorzugsweiseunmittelbar stromabwärts einergeeigneten externen Gehäusekontur-oder -merkmal angeordnet, wie z.B. einem Keil-Luftleitblech 28, das vorteilhafterweiseeinen Niederdruckbereich in der durch den Luftkanal 14 inder Hauptrichtung strömendenLuft benachbart zum Auslass 26 erzeugt. Die so erreichteDruckdifferenz zwischen dem Einlass 24 der Passage 22 unddem Auslass 26 der Passage 22 verbessert auf vorteilhafterWeise den Fluss der umgelenkten Luft durch die Passage 22.Out 1 is an inventive air mass flow meter 10 in accordance with the present invention shown in an air intake system 12 an internal combustion engine is arranged. The air mass flow meter 10 is an example here in an air duct 14 downstream of a filter element 16 arranged so that the lower area 18 of the sensor housing 20 into the main stream through the air duct 14 into the flowing air. As in the 2 and 3 is shown in the lower area 18 of the sensor housing 20 a U-shaped fluid-collecting bypass passage 22 trained so that the inlet 24 in the passage 22 against the main direction of the air flow through the air duct 14 is oriented during engine operation. The outlet 26 the passage 22 in the sensor housing 20 in the neighborhood of the entrance 24 the passage 22 is formed, is arranged at an angle relative to the main air flow direction. As in 2 the outlet is shown 26 the passage 22 preferably located immediately downstream of a suitable external housing contour or feature, such as a wedge air baffle 28 , which advantageously has a low pressure area in the through the air duct 14 air flowing in the main direction adjacent to the outlet 26 generated. The difference in pressure between the inlet 24 the passage 22 and the outlet 26 the passage 22 advantageously improves the flow of redirected air through the passage 22 ,
    [0018] Wie am besten aus 3 ersichtlich ist beinhaltet die Passage 22 fünf diskrete,benachbarte Bereiche. Der elliptisch konvergierende erste Bereich 30 derPassage 22, angrenzend an den Einlass 24 der Passage 22,definiert eine sich entlang einer ersten Achse 32 erstreckendeStrahldüse,um so einen kritischen Bereich 34 benachbart der Düsenmündung 36 auszubilden,der durch eine im wesentlichen gleichförmige Fluid-Strömungsgeschwindigkeitcharakterisiert wird. Es ist erkennbar, dass der konvergierendeerste Bereich 30 weiterhin eine vorteilhafte Konditionierungdes umgelenkten Luftstroms zur Verringerung der Turbulenzen in derPassage 22 bewirkt.How best to look 3 can be seen includes the passage 22 five discrete, adjacent areas. The elliptically converging first area 30 the passage 22 , adjacent to the inlet 24 the passage 22 , defines itself along a first axis 32 extending jet nozzle around a critical area 34 adjacent to the nozzle mouth 36 form, which is characterized by a substantially uniform fluid flow rate. It can be seen that the converging first area 30 furthermore an advantageous conditioning of the deflected air flow to reduce the turbulence in the passage 22 causes.
    [0019] Der zweite Bereich 38 derPassage 22 in unmittelbarer Nachbarschaft zum ersten Bereich 30 ist einradial erweiterter Bereich der mit zylindrischer Konfiguration,deren Längsachsezur ersten Achse 32 verläuft. Der nominelle DurchmesserD2 des erweiterten zweiten Bereichs 38 ist signifikantgrößer alsder Minimaldurchmesser D1 des ersten Bereichs 30 der Passage 22 (ander Düsenmündung 36).Wie in 3 dargestellterzeugt der radiale Absatz 40, der an der Verbindungsstelledes ersten und zweiten Bereichs 30, 38 der Passage 22 ausgebildetwird, ringförmigeWirbel, wenn der umgelenkte Luftstrom die Düse verlässt, um so eine „Fluid-Lagerungzu erzeugen, die sich ringsum die Düsenmündung 36 erstrecktund den Fluidstrom durch die Passage 22 verbessert. Dieaxiale Längedes zweiten Bereichs 38 der Passage ist dabei so gewählt, dassbei einer maximalen Strömungsgeschwindigkeit derumgelenkte Luftstrom die Wändedes zweiten Bereichs 38 im stromabwärtigen Bereich 42 berührt oderan ihnen anliegt.The second area 38 the passage 22 in the immediate vicinity of the first area 30 is a radially expanded area of the one with a cylindrical configuration, its longitudinal axis to the first axis 32 runs. The nominal diameter D2 of the expanded second area 38 is significantly larger than the minimum diameter D1 of the first area 30 the passage 22 (at the nozzle mouth 36 ). As in 3 represented the radial paragraph 40 that is at the junction of the first and second areas 30 . 38 the passage 22 annular vortices are formed when the redirected airflow exits the nozzle so as to create a "fluid bearing that extends around the nozzle mouth. ***" 36 extends and the fluid flow through the passage 22 improved. The axial length of the second area 38 the passage is chosen so that at a maximum flow rate the redirected airflow hits the walls of the second area 38 in the downstream area 42 touches or bears against them.
    [0020] Der dritte Bereich 44 derPassage 22 in unmittelbarer Nachbarschaft zum stromabwärtigen Bereich 42 deszweiten Bereichs 38 definiert im Wesentlichen halbkugelförmige Kammer 46 dieauf der ersten Achse 32 gegenüber dem radialen Absatz 40 zentriertist, wobei die Kammer 46 einen effektiven Radius R3 besitzt,der im wesentlichen gleich dem halben Durchmesser D2 des zweitenBereichs 38 ist.The third area 44 the passage 22 in the immediate vicinity of the downstream area 42 of the second area 38 defines a substantially hemispherical chamber 46 the one on the first axis 32 compared to the radial shoulder 40 is centered, the chamber 46 has an effective radius R3 which is substantially equal to half the diameter D2 of the second region 38 is.
    [0021] Der vierte Bereich 48 derPassage 22, der mindestens einem von beiden, dem zweitenoder dritten Bereich, benachbart ist, konvergiert entlang einer zweitenAchse 50 zu einem minimalen Durchmesser D4, der im wesentlichengleich dem Durchmesser D2 des zweiten Bereichs 38 ist,so dass das Geschwindigkeitsprofil des Luftstroms im Minimaldurchmesserbereich 52 desvierten Bereichs 48 ungefähr dem Geschwindigkeitsprofildes Luftstroms im stromabwärtigenBereich 42 des zweiten Bereichs 38 der Passage 22 entspricht.Obwohl die zweite Achse 50 in der vorliegenden Erfindung über einenweiten Winkelbereich mit Winkeln ungleich 0 relativ zur ersten Achse 32 angeordnetwerden kann, wie in 3 dargestellt,ist bei dem exemplarischen Luftmassen-Durchfluss-Messer 10 diezweite Achse ungefährin einem Winkel von 90° relativzur ersten Achse 32 angeordnet. Und während der minimale Radius desMündungsbereichs 54 desvierten Bereichs jeden geeigneten Wert besitzen kann, weist beidem exemplarischen Luftmassen-Durchfluss-Messer 10 derMündungsbereich 54 eineim wesentlichen konstante Krümmungmit dem Radius R4 auf, der hinreichend groß ist, um Wirbelbildung inder Passage 22 stromabwärtsdes Bereichs des Minimaldurchmesserbereichs 52 zu verhindern.Wie am besten aus 4 ersichtlichdefiniert die Überschneidungdes zweiten, dritten und vierten Bereichs 38, 44, 48 der Passage 22 einpaar entgegengesetzter, ungefähr dreieckigerFlächenin der Passage 22.The fourth area 48 the passage 22 , the at least one of the two, the second or third region, is adjacent, converges along a second axis 50 to a minimum diameter D4 which is substantially equal to the diameter D2 of the second region 38 is, so the velocity profile of the air flow in the minimum diameter range 52 of the fourth area 48 roughly the velocity profile of the downstream airflow 42 of the second area 38 the passage 22 equivalent. Although the second axis 50 in the present invention over a wide angular range with non-zero angles relative to the first axis 32 can be arranged as in 3 is shown in the exemplary air mass flow meter 10 the second axis approximately at an angle of 90 ° relative to the first axis 32 arranged. And during the minimum radius of the mouth area 54 of the fourth range may have any suitable value, as shown in the exemplary air mass flow meter 10 the mouth area 54 a substantially constant curvature with the radius R4, which is sufficiently large to create eddies in the passage 22 downstream of the range of the minimum diameter range 52 to prevent. How best to look 4 it clearly defines the intersection of the second, third and fourth areas 38 . 44 . 48 the passage 22 a few opposite, roughly triangular areas in the passage 22 ,
    [0022] Schließlich beinhaltet die Passage 22 inunmittelbarer Nachbarschaft zum vierten Bereich 48 einenfünftenBereich 58 mit im Wesentlichen konstantem Durchmesser D5der im Wesentlichen dem Minimaldurchmesser D4 des vierten Bereichs 48 entspricht.Wie in den 2 und 3 dargestellt beinhaltet derfünfteBereich 58 vorteilhafterweise einen Bogen 60,der durch eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche über denBogen 60 charakterisiert ist. Der fünfte Bereich 58 endetentlang einer Auslass-Achse 62,die im wesentlichen parallel zur ersten Achse 32 des erstenBereichs 30 der Passage 22 verläuft, sodass die Passage 22 eine U-förmige Konfiguration aufweistund der Auslass 26 der Passage 22 dicht nebendem Einlass 24 der Passage 22 angeordnet ist.Finally, the passage includes 22 in the immediate vicinity of the fourth area 48 a fifth area 58 with a substantially constant diameter D5 which is essentially the minimum diameter D4 of the fourth region 48 equivalent. As in the 2 and 3 shown is the fifth area 58 advantageously an arch 60 which is due to a substantially constant cross-sectional area across the arch 60 is characterized. The fifth area 58 ends along an outlet axis 62 that are substantially parallel to the first axis 32 of the first area 30 the passage 22 runs so the passage 22 has a U-shaped configuration and the outlet 26 the passage 22 close to the inlet 24 the passage 22 is arranged.
    [0023] Wiederum bezugnehmend auf die 2 und 3 schließt der exemplarische Luftmassen-Durchfluss-Messer 10 eineMehrzahl vom Sensor-Gehäuse 20 getragenerWiderstands-Elemente ein, die in elektrischer Verbindung mit einemSchaltmodul 64 stehen, das im oberen Bereich des Sensor-Gehäuses 20 angeordnetist. Die Widerstands-Elemente beinhalten ein im kritischen Bereich 34 derPassage 22 angeordnetes Heißdraht-Element 66 inNachbarschaft zur Düsenmündung 36 unddem radialen Absatz 40 der Passage 22, wobei dasHeißdraht-Element 66 demabgelenkten Luftstrom ausgesetzt ist, der zur Vergrößerung desSensor-Aussteuerungsbereichs durch den ersten Bereich 30 beschleunigtist, und der erfindungsgemäß ein gleichmäßigeresGeschwindigkeitsprofil aufweist. Die Anordnung des Heißdraht-Elements 66 imkritischen Bereich 34 stellt sicher, dass das über dasHeißdraht-Elements 66 strömende Fluidein gleichmäßiges Geschwindigkeitsprofilaufweist, wodurch eine verbesserte Wärmeabfuhr vom Heißdraht-Element 66 erreichtwird, wodurch eine verbesserte Fluid-Flussmessung erzielt wird.Weitere (nicht dargestellte) Widerstandselemente beinhalten Kaltdraht-Elementeund ein internes Fluidtemperatur-(IAT)-Element, wobei letzteres vorzugsweiseauf dem Sensor-Gehäuse 20 aneinem Punkt außerhalb zurPassage 22 angeordnet ist, um den Einfluss der durch dieWärmeabfuhrvom Heißdraht-Element 66 verursachtenFluid-Erwärmungauf die Temperaturmessung zu minimieren. Allgemein verändern dieWiderstandselemente ihren Widerstand als Funktion der Temperaturund das Schaltmodul 64 misst den Luftstrom durch die Passage 22 durchdie Überwachungder von den Widerstandselementen dissipierten Leistung.Again referring to the 2 and 3 the exemplary air mass flow meter closes 10 a plurality of the sensor housing 20 worn resistance elements in electrical connection with a switching module 64 stand in the upper area of the sensor housing 20 is arranged. The resistance elements include one in the critical area 34 the passage 22 arranged hot wire element 66 in the vicinity of the nozzle mouth 36 and the radial heel 40 the passage 22 , the hot wire element 66 is exposed to the deflected air flow, which is used to enlarge the sensor modulation area through the first area 30 is accelerated, and according to the invention has a more uniform speed profile. The arrangement of the hot wire element 66 in the critical area 34 makes sure that this is over the hot wire element 66 flowing fluid has a uniform velocity profile, which improves heat dissipation from the hot wire element 66 is achieved, whereby an improved fluid flow measurement is achieved. Other resistance elements (not shown) include cold wire elements and an internal fluid temperature (IAT) element, the latter preferably on the sensor housing 20 at a point outside the passage 22 is arranged to influence the heat dissipation from the hot wire element 66 to minimize fluid heating caused by temperature measurement. In general, the resistance elements change their resistance as a function of temperature and the switching module 64 measures the air flow through the passage 22 by monitoring the power dissipated by the resistance elements.
    [0024] Im Betrieb, wenn Luft vom Motor indas Lufteinlass-System 12 gesaugt wird, wird ein Teil derLuft in die Sensor-Bypass-Passage 22 mittels des konvergierendenersten Bereichs 30 der Passage umgelenkt. Der erste Bereich 30 derPassage 22 dient der Beschleunigung des umgelenkten Luftstromsdurch die Düse,währendlokale Turbulenzen reduziert werden und der Luftstrom für eine laminareAnnäherung andas Heißdraht-Element 66 „konditioniert" wird, wodurch dieMess-Sensitivität,Stabilitätund Genauigkeit verbessert werden. Verlässt der umgelenkte Luftstromdie Düse,expandiert der Luftstrom in den radial größeren, koaxialen zweiten Bereich 38 der Passage 22.Die am zwischen dem ersten und zweiten Bereich 30, 38 derPassage ausgebildeten radialen Absatz 40 erzeugten Turbulenzenverhalten sich wie ein Diffusor-Bereich, um dadurch sowohl im kritischenBereich 34 nahe der Düsenmündung 36 als auchim stromabwärtigenBereich 42 des zweiten Bereichs 38 ein verbessertesGeschwindigkeitsprofil zur Verfügungzu stellen. Der halbkugelförmigedritte Bereich 44 und der konvergierende vierte Bereich 48 sorgengemeinsam füreine Verringerung von Druckverlusten, während der umgelenkte Luftstromdurch den fünftenBereich 58 der Passage 22 mit relativ gleichförmigem Geschwindigkeitsprofilzum Auslass 26 der Passage 22 weitergeleitet wird.Die relative Nähedes Einlasses 24 und Auslasses 26 der Passage 22 zueinanderhilft, den Rückstromdurch die Passage durch Erzeugung ähnlicher Luftdrucke sowohl amEinlass 24 als auch am Auslass 26 zu reduzieren.In operation when air from the engine enters the air intake system 12 part of the air is sucked into the sensor bypass passage 22 by means of the converging first area 30 redirected the passage. The first area 30 the passage 22 serves to accelerate the deflected air flow through the nozzle, while reducing local turbulence and the air flow for a laminar approach to the hot wire element 66 Is "conditioned", which improves the measuring sensitivity, stability and accuracy. When the deflected airflow leaves the nozzle, the airflow expands into the radially larger, coaxial second region 38 the passage 22 , The most between the first and second area 30 . 38 radial passage formed in the passage 40 Turbulence generated behave like a diffuser area, thereby both in the critical area 34 near the nozzle mouth 36 as well as in the downstream area 42 of the second area 38 to provide an improved speed profile. The hemispherical third area 44 and the converging fourth area 48 work together to reduce pressure drops while the redirected airflow through the fifth area 58 the passage 22 with a relatively uniform velocity profile to the outlet 26 the passage 22 is forwarded. The relative proximity of the inlet 24 and outlet 26 the passage 22 each other helps reverse the flow through the passage by generating similar air pressures both at the inlet 24 as well as at the outlet 26 to reduce.
    [0025] Währenddie obige Beschreibung die bevorzugte Ausführung darstellt, ist anzuerkennen,dass an der vorliegenden Erfindung Modifikationen, Variationen und Änderungenvorgenommen werden können,ohne den geeigneten Anwendungsbereich und die angemessene Bedeutungder nachfolgenden Ansprüchezu verlassen. Währendzum Beispiel der exemplarische Luftmassen-Durchfluss-Messer 10 in Verbindungmit der Messung der in einen Verbrennungsmotor geleiteten Luftmengebeschrieben wird, kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mitder Messung des Luftstroms durch andere Kanäle, und anderer Fluid-Ströme im allgemeinen,ebenso wie für dasDesign verlustarmer Gängeund Passagen verwendet werden. Wie im Zusammenhang des in den Zeichnungendargestellten Luftmassen-Durchfluss-Messers 10 zum Einsatz kommend,weist der fünfteBereich 58 der dargestellten Luftmassen-Sensor-Passageweiterhin einen abgestuften Bogen 60 mit konstantem Durchmesserauf, um eine nominelle Auslass-Achse 62, die im wesentlichenparallel zur Einlass-Achse (ersten Achse) 32 der Passage 22 verläuft, zurVerfügungzu stellen; es ist jedoch festzuhalten, dass im Rahmen der vorliegendenErfindung andere relative Auslass-Achsenwinkel, die andere als einen90°-Winkelzur zweiten Achse 50 einschließen oder in einer anderen Ebeneder Einlass-Achse (ersten Achse) 32 liegen, möglich sind.While the above description represents the preferred embodiment, it is to be appreciated that modifications, variations and changes can be made in the present invention without departing from the appropriate scope and meaning of the following claims. For example, the exemplary air mass flow meter 10 in connection with the measurement of in a burn When the amount of air directed to the motor is described, the present invention can be used in conjunction with measuring air flow through other channels, and other fluid flows in general, as well as for designing low loss passages and passages. As in the context of the air mass flow meter shown in the drawings 10 the fifth area is used 58 the air mass sensor passage shown still a graded arc 60 with a constant diameter around a nominal outlet axis 62 that are essentially parallel to the inlet axis (first axis) 32 the passage 22 proceeds to provide; however, it should be noted that, within the scope of the present invention, other relative outlet axis angles other than a 90 ° angle to the second axis 50 include or in another plane of the inlet axis (first axis) 32 lying, are possible.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) mitden folgenden Merkmalen: a. ein Sensor-Gehäuse (20), welchesdazu vorgesehen ist, in einen Fluid-Strom eingesetzt zu werden, wobeidas Sensor-Gehäuse(20) eine interne Passage (22) ausbildet mit i.einem Einlass (24), der der Hauptrichtung des Fluid-Stroms entgegengesetztangeordnet ist, und ii. einem in einem bestimmten Winkel relativzur Hauptrichtung angeordneten Auslass (26), so dass einminimaler Druckabfall am Auslass (26) relativ zum Einlass(24) erzeugt wird, wenn der Fluid-Strom in der Hauptrichtungum das Sensor-Gehäuse(20) strömt,wobei die Passage folgendes aufweist: iii. einen ersten Bereich(30), der entlang einer ersten Achse (32) konvergiert,um eine ringförmigeDüse mit einemDüsendurchmesserauszubilden, iv. einen im Wesentlichen zylindrischen zweitenBereich (38), der dem ersten Bereich (30) benachbartist und sieh entlang der ersten Achse (32) erstreckt, wobeider zweite Bereich (38) einen Durchmesser aufweist, dergrößer istals der Düsendurchmesserund einen radialen Absatz (40) unmittelbar stromabwärts derDüse definiert, v.einen dritten Bereich (44), der dem zweiten Bereich (38)benachbart ist und eine auf der ersten Achse (32) zentrierteim Wesentlichen halbkugelförmige Kammer(46) ausbildet, die dem radialen Absatz (40) gegenüberliegt,und vi. einen vierten Bereich (48), der dem erstenoder zweiten Bereich (30, 38) benachbart angeordnetist, dem wobei der vierte Bereich (48) entlang einer zweitenAchse (50) zu einem minimalen Durchmesser konvergiert unddie zweite Achse (50) in einem ersten, von Null verschiedenenWinkel relativ zur ersten Achse (32) angeordnet ist, und b.ein Sensor-Element, welches vom Sensor-Gehäuse (20) getragenwird und in der Passage (22) dem radialen Absatz (40)benachbart angeordnet ist.Air mass flow meter ( 10 ) with the following characteristics: a. a sensor housing ( 20 ), which is intended to be inserted into a fluid stream, the sensor housing ( 20 ) an internal passage ( 22 ) trains with i. an inlet ( 24 ), which is arranged opposite to the main direction of the fluid flow, and ii. an outlet arranged at a certain angle relative to the main direction ( 26 ) so that there is a minimal pressure drop at the outlet ( 26 ) relative to the entrance ( 24 ) is generated when the fluid flow in the main direction around the sensor housing ( 20 ) flows, the passage having the following: iii. a first area ( 30 ) along a first axis ( 32 ) converges to form an annular nozzle with a nozzle diameter, iv. an essentially cylindrical second region ( 38 ) which corresponds to the first area ( 30 ) is adjacent and see along the first axis ( 32 ), the second area ( 38 ) has a diameter that is larger than the nozzle diameter and a radial shoulder ( 40 ) defined immediately downstream of the nozzle, v. a third area ( 44 ), the second area ( 38 ) is adjacent and one on the first axis ( 32 ) centered substantially hemispherical chamber ( 46 ) that forms the radial shoulder ( 40 ), and vi. a fourth area ( 48 ) which corresponds to the first or second area ( 30 . 38 ) is arranged adjacent to which the fourth area ( 48 ) along a second axis ( 50 ) converges to a minimum diameter and the second axis ( 50 ) at a first non-zero angle relative to the first axis ( 32 ) is arranged, and b. a sensor element, which is separated from the sensor housing ( 20 ) is worn and in the passage ( 22 ) the radial shoulder ( 40 ) is arranged adjacent.
    [2]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldurchmesser des viertenBereichs (48) nicht kleiner als der Durchmesser des zweitenBereiches (38) ist.Air mass flow meter ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the minimum diameter of the fourth region ( 48 ) not less than the diameter of the second area ( 38 ) is.
    [3]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass der Minimaldurchmesser des viertenBereichs (48) im Wesentlichen gleich dem Durchmesser deszweiten Bereiches (38) ist.Air mass flow meter ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the minimum diameter of the fourth region ( 48 ) essentially equal to the diameter of the second area ( 38 ) is.
    [4]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) nach Anspruch3, dadurch gekennzeichnet, dass die Passage (22) weiterhineinen fünftenBereich (58) umfasst, der einen im Wesentlichen konstantenDurchmesser aufweist und benachbart zum vierten Bereich (48) angeordnetist, wobei der Durchmesser des fünften Bereichs(58) im wesentlichen gleich dem Minimaldurchmesser desvierten Bereichs (48) ist.Air mass flow meter ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the passage ( 22 ) a fifth area ( 58 ) which has a substantially constant diameter and is adjacent to the fourth region ( 48 ) is arranged, the diameter of the fifth region ( 58 ) essentially equal to the minimum diameter of the fourth area ( 48 ) is.
    [5]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) nach Anspruch4, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Bereich (58)einen Bogen (60) einschließt, der durch eine über denBogen (60) im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche charakterisiertist.Air mass flow meter ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the fifth region ( 58 ) a bow ( 60 ), which is marked by an over the arch ( 60 ) characterized essentially constant cross-sectional area.
    [6]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte Bereich (58)entlang einer Auslass-Achse(62) endet, die im Wesentlichen parallel zur ersten Achse(32) des ersten Bereichs (30) verläuft.Air mass flow meter ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the fifth region ( 58 ) along an outlet axis ( 62 ) ends, which is essentially parallel to the first axis ( 32 ) of the first area ( 30 ) runs.
    [7]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) nach Anspruch5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bogen (60) des fünften Bereichs(58) in einer gemeinsamen Ebene mit der ersten Achse (32)liegt.Air mass flow meter ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the arch ( 60 ) of the fifth area ( 58 ) in a common plane with the first axis ( 32 ) lies.
    [8]
    Luftmassen-Durchfluss-Messer (10) nach Anspruch1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des zweiten, drittenund vierten Bereichs (38, 44, 48) einPaar im wesentlichen ebener Passage-Oberflächen ausbildet, die einandergegenüberliegen.Air mass flow meter ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the connection of the second, third and fourth region ( 38 . 44 . 48 ) forms a pair of substantially flat passage surfaces that face each other.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    GB0402042D0|2004-03-03|
    GB2398642B|2005-04-06|
    US6973825B2|2005-12-13|
    GB2398642A|2004-08-25|
    US20040163460A1|2004-08-26|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2004-09-09| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2005-05-12| 8127| New person/name/address of the applicant|Owner name: VISTEON GLOBAL TECHNOLOGIES, INC., VAN BUREN TOWNS |
    2005-05-12| 8128| New person/name/address of the agent|Representative=s name: BAUER-VORBERG-KAYSER, 50968 KöLN |
    2008-12-24| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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