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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Messung von Rotationsanteilen einer Messströmung in einem zylinderförmigen Brennraum einer Brennkraftmaschine, eine Messanordnung mit einer solchen Messvorrichtung sowie ein Messverfahren mit einer Verwendung einer solchen Messvorrichtung.
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Es ist bekannt, dass bei der Konstruktion und Auslegung von Brennkraftmaschinen der Strömungssituation im zylinderförmigen Brennraum der Brennkraftmaschine eine entscheidende Bedeutung zukommt. Die Strömungssituation in den einzelnen Brennzylindern der Brennkraftmaschine basiert dabei auf einer Vielzahl von Einflussgrößen und stellt sich insbesondere durch die Art und Geometrie des Einlasses ein. Üblicherweise weist eine Brennkraftmaschine einen Zylinderkopf auf, welcher Einlassventile für den Einlass von Luft oder einer Luft-Brennstoff-Mischung in jeden der zylinderförmigen Brennräume aufweist. Bei der Konstruktion der Brennkraftmaschine wird ein großes Augenmerk daraufgelegt, dass eine möglichst exakt definierte und ideale Vermischung sowie Einströmung dieses Gases oder Gasgemisches in den Brennraum stattfinden kann. Um dies sicherzustellen, sind möglichst genaue Kenntnisse über das Strömungsverhalten im zylinderförmigen Brennraum notwendig.
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Es ist bekannt, dass die Strömungsverhältnisse in dem zylinderförmigen Brennraum gemessen werden sollen. Insbesondere wird hier eine sogenannte integrale Messung durchgeführt, also die Messung von mechanischen Reaktionsgrößen auf Strömungsverhältnisse. Dabei ist zu berücksichtigen, dass insbesondere zwei Strömungsphänomene innerhalb des zylindrischen Brennraums erfasst werden sollen. Zum einen handelt es sich dabei um den Drall der Strömung, also eine Rotationsbewegung mit Rotationsanteilen der Messströmung um eine Zylinderachse des zylindrischen Brennraums. Darüber hinaus ist eine walzenförmige Strömung, welche auch als Tumble-Strömung bezeichnet wird, bekannt. Diese Tumble-Strömung ist eine Rotation der Strömung um eine Rotationsachse quer zur Zylinderachse des Brennraums. Diese Tumbleströmung ist eine Rotationsströmung um eine Achse quer zur Zylinderlängsachse und ist als entsprechender Anteil des Strömungsfeldes zu verstehen. Aus der Überlagerung unterschiedlicher Rotations- und Translationskomponenten können sich beliebig komplexe Strömungsfelder ergeben, wie beispielsweise ein torusförmiges Strömungsfeld, das eine Überlagerung von einem Drall und einem Tumble darstellt.
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Bekannte Lösungen zur Bestimmung dieser rotierenden Strömungsanteile basieren darauf, insbesondere mit flachen Strömungsgleichrichtern, mechanische Messgrößen als Reaktionskräfte auf die Rotationsanteile der Messströmung aufzunehmen. Hierfür sind Strömungsgleichrichter vorgesehen, welche mit einer flachen beziehungsweise ebenen Erstreckung in eine Messbuchse eingesetzt sind. Die zylinderförmige Messbuchse bildet dabei den zylinderförmigen Brennraum nach und kann auf diese Weise durch die Integration eines Strömungsgleichrichters nun mit einer Messströmung beaufschlagt und vermessen werden. Eine Messströmung wird über ein zu vermessendes Messobjekt, beispielsweise einen Teil eines Zylinderkopfs, in die zylinderförmige Messbuchse eingebracht. Durch die sich einstellende zumindest teilweise rotierende Messströmung wird nun der darin angeordnete Strömungsgleichrichter ausgelenkt, sodass Reaktionskräfte auf diese Auslenkung an einer mit dem Strömungsgleichrichter verbundenen Messeinheit bestimmt werden können. Dies erlaubt ein Rückrechnen auf die tatsächlichen für diese Reaktionskräfte ursächlichen Rotationsanteile der Messströmung, die mit der Tumblezahl beschrieben werden.
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Nachteilhaft bei den bekannten Lösungen ist es, dass insbesondere hinsichtlich der tumbleförmigen Rotationsanteile der Messströmung ein entscheidender Unterschied besteht, an welcher axialen Position entlang der Buchsenachse der zylinderförmigen Messbuchse der Strömungsgleichrichter angeordnet ist. Dies führt dazu, dass Messergebnisse für unterschiedliche Massenströme und/oder unterschiedliche Buchsendurchmesser der zylinderförmigen Messbuchse uneinheitlich werden und damit nicht oder nur schwer vergleichbar sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in kostengünstiger und einfacher Weise eine Messvorrichtung für unterschiedliche Messbuchsen mit möglichst vergleichbaren Messergebnissen zur Messung von Rotationsanteilen einer Messströmung zur Verfügung zu stellen.
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Die voranstehende Aufgabe wird gelöst, durch eine Messvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Messanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 17 sowie ein Messverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Messanordnung sowie dem erfindungsgemäßen Messverfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Erfindungsgemäß wird eine Messvorrichtung vorgeschlagen, zur Messung von Rotationsanteilen einer Messströmung in einem zylinderförmigen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Eine solche Messvorrichtung weist eine zylinderförmige Messbuchse mit einem Buchsendurchmesser, einer Buchsenlänge und einer Buchsenachse auf. Diese Messvorrichtung zeichnet sich durch einen beweglich gelagerten Strömungsgleichrichter aus mit einem Gleichrichterkörper, wenigstens abschnittsweise in Form eines konvexen Kugelschalensegments. Dieses konvexe Kugelschalensegment weist eine zentrale Gleichrichterachse durch den Krümmungsmittelpunkt des Kugelschalensegments sowie zwei Quer-Gleichrichterachsen auf, welche sich quer zur zentralen Gleichrichterachse erstrecken. Dabei weist der Gleichrichterkörper eine Vielzahl von Durchlassöffnungen zum Durchlass der Messströmung auf. Darüber hinaus ist die Messvorrichtung mit einer Messeinheit ausgestattet mit einem Verbindungselement in kraftschlüssiger Verbindung zum Strömungsgleichrichter zur Erfassung von drei räumlichen Komponenten eines auf den Strömungsgleichrichter durch die Messströmung aufgebrachten Reaktionsmoments. Dabei weist die Messbuchse ein Verhältnis der Buchsenlänge zum Buchsenradius zwischen 1,5 und 2 auf.. Der Buchsenradius ist hier als halber Buchsendurchmesser zu verstehen.
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Der erfindungsgemäße Kerngedanke beruht darauf, mechanische Reaktionskräfte aufzunehmen und mit einer Messeinheit zu erfassen. Diese räumlichen Komponenten in Form von Reaktionskräften oder Reaktionsmomenten basieren auf einem aufgebrachten Reaktionsmoment, welches von Rotationsanteilen der Messströmung innerhalb der zylinderförmigen Messbuchse resultiert. In bekannter Weise wird durch ein Messobjekt, beispielsweise einen Zylinderkopf und/oder ein entsprechendes Einlassventil in einen zylinderförmigen Brennraum die Messströmung in die zylinderförmige Messbuchse, welche den zylinderförmigen Brennraum nachbildet, eingebracht. Insbesondere erfolgt dies durch Ansaugen von der Unterseite der Messvorrichtung.
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Die eingeströmte Messströmung bildet nun in gleicher Weise, wie auch im zylinderförmigen Brennraum, eine komplexe Strömungssituation aus, welche insbesondere unterschiedliche Rotationsanteile aufweist. Entscheidend für die erfindungsgemäße Betrachtung sind Tumble-Rotationsanteile mit einer Rotation um eine Achse quer zur Buchsenachse.
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Die genannten Rotationsanteile der Messströmung führen dazu, dass der Strömungsgleichrichter und insbesondere der Gleichrichterkörper aus seiner Ruheposition ausgelenkt wird. Dabei erfolgt das Erzeugen eines Reaktionsmoments in einer oder mehreren räumlichen Richtungen über die kraftschlüssige Verbindung mit der Messeinheit, je nach Ausrichtung und Stärke der jeweiligen Rotationsanteile der Messströmung. Insbesondere kann das aufgebrachte Reaktionsmoment nun in drei räumliche Komponenten aufgeteilt und diese von der Messeinheit erfasst werden, sodass für die drei räumlichen Komponenten jeweils eine Parameterinformation über die Auslenkung aus mechanischer Sicht zur Verfügung gestellt ist. Die Messeinheit erlaubt es also, mechanische Parameter zu erfassen, welche mit der jeweiligen Auslenkung des beweglich gelagerten Strömungsgleichrichters korrelieren. Je stärker eine Messströmung in einer Richtung um eine jeweilige Achse ausgebildet ist, umso stärker ist eine dazu gehörende Auslenkung und das damit zugehörige Reaktionsmoment zu erwarten.
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Ein weiterer erfindungsgemäßer Kerngedanke beruht nun darauf, dass für den Strömungsgleichrichter ein Kugelschalensegment als Gleichrichterkörper eingesetzt wird. In diesem Gleichrichterkörper sind eine Vielzahl von Durchlassöffnungen angeordnet, welche mit ihren Innenflächen die Reaktionsflächen beziehungsweise Impulsaufnahmeflächen für die Rotationsanteile der Messströmung darstellen. Messströmung dringt also quer zu den Durchlassrichtungen der einzelnen Durchlassöffnungen in dieselben ein und führt aufgrund dieser Querströmung zu einer seitlichen Auslenkungskraft in der jeweiligen Durchlassöffnung auf den Gleichrichtungskörper.
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Um sicherzustellen, dass die Messvorrichtung nicht nur bei einem ganz spezifischen zylinderförmigen Brennraum eingesetzt werden kann, sondern vielmehr für unterschiedliche zylinderförmige Messbuchsen und entsprechend unterschiedliche geometrische Korrelationen einsetzbar ist, ist nun ein erfindungsgemäßer Kerngedanke darin enthalten, dass das Verhältnis der Messbuchse hinsichtlich der Buchsenlänge zum Buchsenradius zwischen 1,5 und 2 aufweist. Bevorzugt wird bei diesem Verhältnis zwischen Buchsenlänge zu Buchsenradius der Wertebereich zwischen 1,7 und 1,9 nicht überschritten.
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Während bei Rotationsanteilen für Drall-Anteile der Messströmung der Abstand zwischen der Einströmkante in die Messbuchse zum Strömungsgleichrichter im Wesentlichen irrelevant ist, ist dieser Abstand für Tumble-Rotationsanteile der Messströmung wesentlich. Um sicherzustellen, dass auch für unterschiedliche Dimensionierungen der Messbuchsen bei gleichen Größenverhältnissen des Strömungsgleichrichters vergleichbare Messergebnisse erzielt werden können, wird nun sichergestellt, dass für unterschiedliche Messbuchsen das Verhältnis zwischen der Buchsenlänge und dem Buchsenradius zwischen 1,5 und 2 aufweist. Damit ist es möglich, die Messvorrichtung für unterschiedliche Geometrien unterschiedlicher Messbuchsen und damit insbesondere unterschiedlich große Brennräume einzusetzen, und trotzdem vergleichbare Messergebnisse erzielen zu können.
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Es ist noch darauf hinzuweisen, dass die Messeinheit vorzugsweise unterhalb des Strömungsgleichrichters, also den Durchlassöffnungen entlang der Messströmung nachgeordnet angeordnet ist. Dies führt dazu, dass die Messeinheit keinen Einfluss auf die Messströmung und insbesondere auf die Rotationsanteile der Messströmung in der zylinderförmigen Messbuchse einbringt. Darüber hinaus kann die Messeinheit auf diese Weise einfach und kompakt unterhalb des Strömungsgleichrichters gelagert werden und entsprechend eine Aufnahmeposition für die Abstützung der Reaktionsmomente zur Verfügung stellen.
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Es kann Vorteile mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die zentrale Gleichrichterachse entlang der Buchsenachse ausgerichtet ist, insbesondere in koaxialer Weise. Dies gilt insbesondere bei der Verwendung von unterschiedlichen zylinderförmigen Messbuchsen für alle solche Messbuchsen, sodass alle zylinderförmigen Messbuchsen bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung zentral und koaxial mit ihrer Buchsenachse auf die zentrale Gleichrichterachse des Strömungsgleichrichters aufgesetzt werden. Dies führt unter anderem dazu, dass auch unabhängig von der tatsächlichen geometrischen Erstreckung der zylinderförmigen Messbuchse sich für alle unterschiedlichen geometrischen Ausbildungsformen ähnliche Messverhältnisse für die Messströmung einstellen, sodass in der erfindungsgemäß bevorzugten Weise die einzelnen Messergebnisse einfach miteinander vergleichbar sind.
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Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung das Verbindungselement der Messeinheit die kraftschlüssige Verbindung zum Strömungsgleichrichter auf der zentralen Gleichrichterachse, insbesondere im oder im Wesentlichen im Krümmungsmittelpunkt des Kugelschalensegments, ausbildet. Die Ausbildung des Verbindungselementes auf der zentralen Gleichrichterachse führt dazu, dass Hebelverhältnisse sich verbessern und insbesondere keine sich quer zur zentralen Gleichrichterachse beabstandeten zusätzlichen Hebelarme ausbilden. Auch dies führt durch die zentrierte Anbindung der Messeinheit an den Strömungsgleichrichter zu einer vereinfachten Aufnahme und Bestimmung der Reaktionskräfte in Form der drei räumlichen Komponenten für das aufgebrachte Reaktionsmoment. Insbesondere passt dies auch für alle unterschiedlichen Messpunkte, da kein Achsversatz zwischen der Messeinheit und dem Strömungsgleichrichter besteht. Wenn darüber hinaus noch die Messeinheit hinsichtlich des Verbindungselementes mit der Positionierung in oder im Wesentlichen im Krümmungsmittelpunkt des Kugelschalensegments gelagert wird, werden diese bereits beschriebenen Vorteile noch weiter verstärkt.
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Ebenfalls kann es von Vorteil sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung der Strömungsgleichrichter an der Messbuchse entlang einer umlaufenden Buchsenkontaktfläche über die Oberfläche des Kugelschalensegments gleitend gelagert ist. Mit anderen Worten wird, zum Beispiel von unten, entgegen der Strömungsrichtung der Messströmung, der Strömungsgleichrichter gegen die Buchsenkontaktfläche der Messbuchse gehalten oder sogar gedrückt. Hier kann auch eine Vorspannung vorgesehen sein, um die Gleitlagerung dieser kontaktierenden Oberflächen mit einer definierten Gleitkraft und damit einer definierten Dichtwirkung auszustatten. Um den gleitenden Kontakt möglichst vorteilhaft zu gestalten, ist die Buchsenkontaktfläche vorzugsweise mit einer komplementären Oberflächenkrümmung ausgestattet, zur Oberflächenkrümmung des Kugelschalensegments in diesem Bereich. Mit anderen Worten ist die Buchsenkontaktfläche vorzugsweise mit einer konkaven Krümmung mit gleichem Krümmungsradius und gleichem Krümmungsmittelpunkt ausgebildet, wie die konvex ausgestaltete Krümmung des Kugelschalensegments. An dieser Stelle bildet sich nun zwischen Buchsenkontaktfläche und Kugelschalensegment ein Ringspalt aus, in welchen die Oberfläche des Kugelschalensegments hinein und aus welchem diese Oberfläche wieder herausgleitet. Hier ist eine möglichst gute Abdichtung mit einer möglichst kraftfreien Lagerung zu erreichen, um einen möglichst geringen Einfluss auf die bereits erläuterten Reaktionsmomente zu erzielen und gleichzeitig einen Bypass an den Durchlassöffnungen des Strömungsgleichrichters vorbei soweit wie möglich auszuschließen.
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Bei einer Messvorrichtung gemäß dem voranstehenden Absatz kann es von Vorteil sein, wenn die Querschnittsfläche eines sich zwischen der Oberfläche des Kugelschalensegments und der Buchsenkontaktfläche ausbildenden Ringspalts weniger als 1 % der Querschnittsfläche aller Durchlassöffnungen des Kugelschalensegments beträgt. Die Querschnittsfläche aller Durchlassöffnungen des Kugelschalensegments ist sozusagen die Gesamtsumme der möglichen Durchströmungsfläche für alle Durchlassöffnungen. Mit anderen Worten ist hier die Querschnittsfläche aller Durchlassöffnungen die Querschnittsfläche, welche für das Durchströmen mit der Messströmung zur Verfügung steht. Im Vergleich zu dieser gesamten Querschnittsfläche aller Durchlassöffnungen wird bei dieser Ausführungsform nun die Querschnittsfläche des Ringspaltes möglichst gering, nämlich weniger als 1 %, gehalten. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass mindestens 99% der Messströmung auch tatsächlich durch die Durchlassöffnungen hindurchströmt und auf diese Weise zumindest 99% der Messströmung in die Strömungsgleichrichtungsfunktion eingeführt wird und damit auch im Reaktionsmoment, welches von der Messeinheit erfasst wird, resultiert. Der Querschnitt des Ringspalts kann als Bypass verstanden werden, welcher insbesondere zu einem entsprechenden Messfehler an der Messeinheit führen würde, da über den Bypass diese Messströmung nicht mehr zur Erfassung des Reaktionsmoments zur Verfügung steht. Je kleiner also die Querschnittsfläche des Ringspalts ausgebildet wird, umso genauer kann die Messung der tatsächlichen Strömungsverhältnisse der Messströmung in der Messbuchse zur Verfügung gestellt werden.
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Ebenfalls Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtungen der beiden voranstehenden Absätze die Tiefe eines sich zwischen der Oberfläche des Kugelschalensegments und der Buchsenkontaktfläche ausbildenden Ringspalts wenigstens das zweifache des maximalen Durchlassdurchmessers der Vielzahl der Durchlassöffnungen beträgt. Es ist grundsätzlich möglich, dass alle Durchlassöffnungen des Strömungsgleichrichters identische oder im Wesentlichen identische Durchlassdurchmesser aufweisen. Jedoch können auch unterschiedliche Durchlassdurchmesser vorgesehen sein. Im Bereich des genannten Randspalts ist nun vorzugsweise darauf zu achten, dass dieser Randspalt hinsichtlich der Erstreckung in der Tiefe entlang der Buchsenkontaktfläche eine größere geometrische Dimension aufweist, als der Durchlassdurchmesser einer Durchlassöffnung an dieser Stelle. Andernfalls könnte bei entsprechender Positionierung der Durchlassöffnung diese eine zu geringe Tiefe der Buchsenkontaktfläche überbrücken und auf diese Weise eine unerwünschte Dichtigkeit zur Verfügung stellen. Die Ausbildung auf wenigstens das Zweifache des maximalen Durchlassdurchmessers erlaubt es, diesen Bypass zu vermeiden und bezieht sich insbesondere auf die Durchlassdurchmesser der Durchlassöffnung, welche entlang eines Breitenkreises an oder im Bereich des Ringspalts angeordnet sind. Im weiteren Verlauf der Tiefe des Ringspalts kann sich dieser wieder öffnen, sodass insbesondere durch diese Öffnung eine mögliche Verklemmung von Spänen oder anderen Partikeln vermieden werden kann, da diese im Öffnungsbereich in der Tiefe des Ringspalts wieder herausfallen können. Eine Blockade der Beweglichkeit des Strömungsgleichrichters kann auf diese Weise vermieden oder zumindest reduziert werden.
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Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Vielzahl der Durchlassöffnungen in Richtung oder im Wesentlichen in Richtung des Krümmungsmittelpunktes des Kugelschalensegments ausgerichtet sind, wobei die Durchlassöffnung insbesondere einen prismatischen Querschnitt aufweisen. Die Vielzahl der Durchlassöffnungen sind somit zentral auf einen gemeinsamen Punkt, nämlich den Krümmungsmittelpunkt des Kugelsegments, ausgerichtet, sodass sie eine verbesserte Krafteinwirkung auch für unterschiedliche ausgerichtete Drall-Strömungen und Tumble-Strömungen der Messströmungen zur Verfügung stellen. Dies führt zu einem genauer eingebrachten Reaktionsmoment und einer entsprechend genaueren Messerfassung der drei räumlichen Komponenten durch die Messeinheit. Grundsätzlich sind unterschiedlichste Querschnittsformen für die Durchlassöffnungen möglich. Neben besonders einfach zu fertigenden runden Bohrungen können jedoch prismatische Querschnitte bevorzugt sein, da auf diese Weise die Stabilität hinsichtlich der verbleibenden Wandstärke, insbesondere auf der Innenseite des Kugelschalensegments, mit möglichst geringen Versperrungsgraden korreliert wird. Ein runder Querschnitt der Durchlassöffnungen ist eine mögliche Ausführungsform und soll als allgemeinster prismatischer Querschnitt hier explizit eingeschlossen sein. Unter einem Versperrungsgrad ist im Sinne der vorliegenden Erfindung das Verhältnis der offenen Querschnittsfläche aller Durchlassöffnungen zur versperrten Querschnittsfläche der verbleibenden geschlossenen Oberfläche des Kugelschalensegments zu verstehen. Je größer die versperrte Fläche ist, umso kleiner ist die verbleibende offene Querschnittsfläche, durch welche die Messströmung hindurchtreten muss. Um ein möglichst unverfälschtes Messergebnis zu erzielen, ist ein möglichst geringer Versperrungsgrad von Vorteil. Wie später noch erläutert wird, soll der Versperrungsgrad vorzugsweise unter 50%, bevorzugt noch kleiner, gehalten werden. Durch den prismatischen Querschnitt bei Durchlassöffnungen kann ein Versperrungsgrad reduziert werden und trotzdem die gewünschte notwendige Stabilität für den Strömungsgleichrichter beibehalten werden. Vorzugsweise ist für alle Durchlassöffnungen die identische oder im Wesentlichen identische Formgebung vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ können die einzelnen Durchlassöffnungen jedoch auch unterschiedliche Durchlassdurchmesser und/oder andere Durchlass-Geometrien aufweisen.
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Weitere Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Durchlasslänge wenigstens einiger Durchlassöffnungen wenigstens viermal so groß wie der jeweilige Durchlassdurchmesser ist. Die Durchlasslänge entspricht dabei vorzugsweise gleichzeitig auch der Dicke des Kugelschalensegments in radialer Richtung auf den Krümmungsmittelpunkt des Kugelschalensegments zu. Vorzugsweise ist die Durchlasslänge aller Durchlassöffnungen gleich groß oder im Wesentlichen gleich groß. Die größere Erstreckung entlang der Durchlasslänge im Vergleich zum Durchlassdurchmesser führt dazu, dass die Gleichrichtungsfunktionalität verbessert wird. Bevorzugt ist die Durchlasslänge sogar bis zu fünfmal oder sogar bis zu zehnmal so groß, um die entsprechende Gleichrichtungsfunktion noch weiter zu verbessern. Bevorzugt sind also insbesondere sehr kleine Durchlassdurchmesser, die entsprechend lang ausgebildet sind, um eine möglichst dünne Kugel zur Verfügung zu stellen als Basis für das Kugelschalensegment und gleichzeitig eine möglichst gute Gleichrichtungsfunktionalität auszubilden.
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Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung das Verhältnis von maximalem Buchsendurchmesser der zylinderförmigen Messbuchse zum Durchmesser des Kugelschalensegments wenigstens 0,7 und/oder das Verhältnis von minimalem Buchsendurchmesser der zylinderförmigen Messbuchse zum Durchmesser des Kugelschalensegments wenigstens 0,3 beträgt. Wie bereits erläutert worden ist, können für ein und denselben Strömungsgleichrichter unterschiedlich dimensionierte Messbuchsen eingesetzt werden. Die Messbuchsen werden dabei hinsichtlich ihrer geometrischen Erstreckung, insbesondere hinsichtlich ihres Buchsendurchmessers, an das jeweilige Messobjekt angepasst, und bilden damit unterschiedlich große Brennräume als Anschluss an das Messobjekt nach. Damit wird es nun möglich, insbesondere den maximalen Buchsendurchmesser, als Nenndurchmesser zu bezeichnen. Dadurch, dass das Verhältnis des Buchsen-Nenndurchmessers zum Durchmesser des Kugelschalensegment kleiner als 1 ist, ist dementsprechend die radiale Erstreckung des Kugelschalensegments größer als die radiale Erstreckung und damit der Buchsendurchmesser der Messbuchse. Dies führt dazu, dass insbesondere die bereits erläuterte kontaktierende Gleitabdichtung zwischen der Messbuchse an der Buchsenkontaktfläche und der Oberfläche des Strömungsgleichrichters gewährleistet wird. Wird darüber hinaus auch noch eine Untergrenze für das minimale Durchmesserverhältnis von mindestens 0,3 zur Verfügung gestellt, so bedeutet dies, dass der minimale Buchsendurchmesser bei circa 40% des maximalen Buchsendurchmessers aller möglichen zylinderförmigen Messbuchsen liegt. Mit anderen Worten wird auf diese Weise eine sehr große Bandbreite zur Verfügung gestellt, um unterschiedliche Buchsendurchmesser mit ein und demselben Strömungsgleichrichter in der gleichen Messvorrichtung vermessen zu können. Je größer der Durchmesser des Kugelschalensegments wird, umso geringer ist der Versperrungsgrad wie weiter oben bereits definiert. Darüber hinaus führt dies jedoch dazu, dass die Ausrichtungsgenauigkeit der Durchlässe abnimmt, der Hebelarm für die Bestimmung einer Tumble-Bestimmung größer wird und grundsätzlich sich das Messprinzip verschlechtert. Somit ist es notwendig, für ein Kugelschalensegment einen möglichst exakten Kompromiss zwischen diesen unterschiedlichen positiven und negativen Auswirkungen zu finden, welcher dann anschließend auch für unterschiedliche Geometrien der zylinderförmigen Messbuchse eingesetzt werden kann.
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Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Vielzahl der Durchlassöffnungen wenigstens teilweise beabstandet von den Breitenkreisen des Kugelschalensegments über das Kugelschalensegment verteilt sind. Die Breitenkreise sind dabei ähnlich der Weltkugel, die Breitengrade entlang des Kugelschalensegments. Vom Pol, welcher in Ruhesituation des Kugelschalensegments vorzugsweise auf der Buchsenachse und auf der zentralen Gleichrichterachse liegt, sind diese Breitenkreise konzentrisch nach außen angeordnet bis zum Äquator des Kugelschalensegments. Wären nun die Durchlassöffnungen auf den Breitenkreisen, insbesondere im Bereich des bereits erläuterten Ringspaltes angeordnet, so führt dies zum nachfolgend beschriebenen Nachteil. Durch das Einwirken der Messströmung bewegt sich der Strömungsgleichrichter insbesondere um eine oder mehrere der Quer-Gleichrichterachsen. Dies führt dazu, dass auf der einen Seite dieser Bewegung ein Teil der Durchlassöffnungen in den Ringspalt in dessen Tiefenrichtung eintritt und damit von der Buchsenkontaktfläche an dieser Stelle verdeckt wird. Diese verdeckten Durchlassöffnungen stehen damit nicht mehr einer Durchströmung mit der Messströmung zur Verfügung. Auf der gegenüberliegenden Seite des Strömungsgleichrichters findet die entgegengesetzte Bewegung statt. Das bedeutet, dass entsprechend vorher von der Buchsenkontaktfläche verdeckte Durchlassöffnungen aus dem Ringspalt entgegen der Tiefenrichtung austreten und nun eine zusätzliche Durchlassöffnung für Messströmungen zur Verfügung stellen. Der Grad dieser Bewegung hängt von dem Massenstrom, aber nicht von den veränderten Strömungsverhältnissen ab. Dies kann nun dazu führen, dass je nach Menge an Luftstrom, welche als Messströmung in die Messbuchse eingeführt wird, unterschiedliche Messergebnisse erzielt werden, da sich die Strömungsverhältnisse durch Veränderungen der Durchlassöffnungen hinsichtlich ihrer Anzahl und Position einstellen. Um dies zu vermeiden, wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Anordnung der Durchlassöffnung auf den Breitenkreisen vermieden, indem sie zumindest teilweise von diesen beabstandet angeordnet sind. Dies führt dazu, dass bei der beschriebenen Bewegung nicht mehr alle Durchlassöffnungen gemeinsam, welche gemeinsam auf einem Breitenkreis im Bereich des Randspaltes angeordnet sind, in die Abdeckung des Ringspaltes in Tiefenrichtung eintreten oder aus dieser heraustreten. Vielmehr werden immer nur einzelne Durchlassöffnungen dieses Eintreten oder Austreten durchführen, sodass der Effekt der Veränderung der Durchlassöffnungen hinsichtlich Anzahl und Positionierung deutlich minimiert werden kann.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Vielzahl der Durchlassöffnungen wenigstens teilweise entsprechend einer Projektion eines Vielflächners auf dem Kugelschalensegment angeordnet sind. Beispielsweise ist es möglich einen solchen Vielflächner zu definieren, indem ausgehend von einem Pol des Kugelschalensegments gleichseitige Dreiecke und an diese anschließende, gleichseitige Vierecke angeordnet sind. Um eine solche Anordnung zur Verfügung zu stellen, sind unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten denkbar. Beispielsweise ist es möglich, ausgehend vom Pol des Kugelschalensegmentes einzelne Längenkreise zu definieren, welche definierte Winkelabstände von zum Beispiel 30° aufweisen. Anschließend werden Dreiecke auf der Oberfläche des Kugelschalensegments ausgebildet, welche einheitliche Kantenlängen definieren. Von diesen gleichseitigen Dreiecken auf der Oberfläche des Kugelschalensegments ausgehend, werden entsprechend gleichseitige Vierecke nachgeordnet, sodass entsprechend eine Anordnung mit gleichseitigen Dreiecken und gleichseitigen Vierecken ausgebildet wird, welche anschließend immer weiter nach innen verfeinert werden kann. Weiter kann es vorteilhaft sein, wenn bei einer solchen erfindungsgemäßen Messvorrichtung der Vielflächner ein abgestumpfter Ikosaeder oder ein Ikosidodekaeder ist. Zum Beispiel können Ikosaeder, abgestumpfte Ikosaeder oder Ikosidodekaeder verwendet werden, welche anschließend die einzelnen angenäherten Flächen wiederum in Vielecke, Vierecke oder Dreiecke aufteilen. Bei den voranstehend genannten Varianten ist anschließend eine weitere Feinunterteilung möglich, bis eine Vielzahl von einzelnen Kanten und Knotenpunkten die einzelne Position für alle Durchlassöffnungen definiert und auf diese Weise eine definierte Beabstandung von den Breitenkreisen mit den genannten Vorteilen zur Verfügung stellt. Neben einer Vergleichmäßigung des Ergebnisses für unterschiedliche Massenströme, wird auf diese Weise auch ein reduzierter Versperrungsgrad erzielt.
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Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die Vielzahl der Durchlassöffnungen wenigstens teilweise unterschiedliche Durchlassdurchmesser aufweisen. Beispielsweise sind Durchlassdurchmesser im Bereich zwischen 2 und 3 mm variierbar. Auch Durchlassdurchmesser zwischen 1,3 und 1,8 mm sind grundsätzlich denkbar. Unterschiedliche Durchlassdurchmesser können frei variiert werden, aber auch zwischen zwei oder mehr unterschiedlichen definierten exakten Durchlassdurchmessern schrittweise variiert werden. Das Variieren der Durchlassdurchmesser über die Oberfläche des Kugelschalensegments führt darüber hinaus zu einer Reduktion des Versperrungsgrades, da je nach Anordnungsposition auch kleinere Durchlassöffnungen die Oberfläche des Kugelschalensegments durchbrechen und der gleichrichtenden Funktionalität für die Messströmung zur Verfügung stehen können.
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Ebenfalls Vorteile kann es mit sich bringen, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung der Massenschwerpunkt des Strömungsgleichrichters im oder im Wesentlichen im Krümmungsmittelpunkt des Kugelschalensegments angeordnet ist. Dies führt dazu, dass eine Massenträgheit bei der Auslenkung des Strömungsgleichrichters eine geringere oder vorzugsweise keine Auswirkung auf die Reaktionskräfte mit sich bringt, sodass eine Verfälschung des Reaktionsmoments und damit eine Verfälschung der Erfassung der drei räumlichen Komponenten auf ein Minimum reduziert werden kann. Der Massenschwerpunkt kann dabei zum Beispiel durch entsprechende konstruktive Ausgestaltungen am Kugelschalensegment festgelegt werden. So können beispielweise Volumina, Dicken oder Hohlräume so angepasst werden, dass bei der Auslegung des Strömungsgleichrichters sich der Massenschwerpunkt in den gewünschten Krümmungsmittelpunkt verschiebt. Auch die Materialien für das Kugelschalensegment können hinsichtlich ihrer Dichte entsprechend angepasst sein. Nicht zuletzt ist es auch möglich, in Form von Zusatzmassen, welche insbesondere unterhalb des Krümmungsmittelpunktes angeordnet sind, die Anordnung des Masseschwerpunkts in oder im Wesentlichen in den Krümmungsmittelpunkt zu legen.
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Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung die zylindrische Messbuchse, insbesondere angrenzend an einen sich zwischen der Oberfläche des Kugelschalensegments und der Buchsenkontaktfläche ausbildenden Ringspalt wenigstens einen ferromagnetischen Magnetabschnitt aufweist. Dieser ferromagnetische Magnetabschnitt hat den Vorteil, dass Partikel und Verschmutzungen, insbesondere in Form von metallischen Spänen, davon abgehalten werden, in den sich ausbildenden Ringspalt einzutreten. Während der Ringspalt sich nach hinten öffnen kann, um eingetretene Verunreinigungen einfach wieder zu entfernen, hat das Vorsehen des vorzugsweise umlaufenden Magnetabschnitts das Ziel, bereits den Eintritt von metallischen Verunreinigungen in den Ringspalt zu verhindern. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die Innenfläche oder sogar komplette Messbuchse mit der ferromagnetischen Magnetabschnittausbildung zur Verfügung gestellt wird.
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Weitere Vorteile bringt es mit sich, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung der Strömungsgleichrichter einen Versperrungsgrad für den Durchlass der Messströmung durch die Vielzahl der Durchlassöffnung von weniger als 50%, insbesondere von weniger als 40% aufweist. Wie bereits weiter oben mehrfach erläutert, gibt es verschiedene Möglichkeiten den Versperrungsgrad zu reduzieren. Beispielsweise kann das durch die optimierte Anordnung der Durchlassöffnungen, durch optimierte Durchlassdurchmesser der Durchlassöffnungen oder durch eine optimierte Durchmesserverhältnisse zwischen Messbuchse und Strömungsgleichrichter erzielt werden. Auch ist hier auf die Fertigungstechnik Rücksicht zu nehmen, sodass insbesondere hinsichtlich der Innenseite des Kugelschalensegments die verbleibende Restwandung zwischen den einzelnen Durchlassöffnungen die notwendige mechanische Stabilität für die Wandstärke erfüllt.
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Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Messanordnung für ein Messen von Rotationsanteilen einer Messströmung in einem zylinderförmigen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Diese weist eine Messvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein Messobjekt mit einem Strömungsauslass in fluidkommunizierender Verbindung mit der Messbuchse der Messvorrichtung auf. Damit bringt eine erfindungsgemäße Messanordnung die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Messvorrichtung erläutert worden sind. Die Messauswertung erlaubt es nun, zum Beispiel mithilfe eines Computerprogrammprodukts, eine Rückbestimmung durchzuführen, auf Basis der erfassten mechanischen Komponenten in den drei Raumrichtungen, welche auf den aufgebrachten Reaktionsmomenten der Messströmung beruhen. Um die Messströmung zu erzielen, kann diese Messanordnung ein Sauggebläse aufweisen oder mit einem solchen fluidkommunizierenden verbunden werden, um entsprechend die Messströmung durch das Messobjekt hindurch über den Strömungsauslass in die Messbuchse und aus der Messbuchse durch den Strömungsgleichrichter hindurch zu saugen.
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Vorteilhaft kann es sein, wenn bei einer erfindungsgemäßen Messanordnung die Messvorrichtung mit einer der Quer-Gleichrichterachsen parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Kurbelwellenachse der Brennkraftmaschine ausgerichtet ist. Dies erlaubt es darüber hinaus, eine entsprechende Korrelation zu der tatsächlichen Wirkung auf einen Zylinder, welcher sich innerhalb des Brennraums der Brennkraftmaschine bewegt, mit Bezug auf die von diesem Zylinder bewegte Kurbelwellenachse zu nehmen. Die Genauigkeit bei der Ausrichtung bezieht sich dabei auf die entsprechende Anordnung der Einlassbereiche des Messobjekts, welche definiert an der tatsächlichen Brennkraftmaschine auch zur Kurbelwellenachse ausgerichtet sind.
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Darüber hinaus ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Messverfahren für eine Messung von Rotationsanteilen einer Messströmung in einem zylinderförmigen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Ein solches Messverfahren weist die folgenden Schritte auf:
- - Ausbilden einer Messanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung,
- - Ansaugen von Messgas durch das Messobjekt und die Messvorrichtung zur Ausbildung einer Messströmung,
- - Aufnehmen von Messwerten mittels der Messeinheit der Messvorrichtung.
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Durch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Messanordnung bringt das erfindungsgemäße Messverfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Messanordnung und mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Messvorrichtung erläutert worden sind.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen schematisch:
- 1 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung,
- 2 eine Detaildarstellung eines Kugelschalensegments,
- 3 eine weitere Detaildarstellung eines Kugelschalensegments,
- 4 eine Detaildarstellung des Kugelschalensegments in einer ersten Position,
- 5 die Darstellung der 4 in einer anderen Position,
- 6 eine Draufsicht auf einen Strömungsgleichrichter,
- 7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Strömungsgleichrichters,
- 8 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform eines Strömungsgleichrichters,
- 9 eine seitliche Darstellung einer Messvorrichtung,
- 10 die Darstellung der 9 mit einer anderen Messbuchse und
- 11 eine Ausführungsform einer Messanordnung.
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1 zeigt schematisch, wie eine erfindungsgemäße Messvorrichtung aufgebaut sein kann. Die Messströmung MS kann dabei von oben eingebracht werden, und bildet sich dann innerhalb der Messbuchse 20 aus. Die Messbuchse 20 bildet dabei zylindrischer Weise eine Brennraum einer Brennkraftmaschine nach. Der Buchsendurchmesser BD ist angepasst an den Strömungsauslassdurchmesser eines Strömungsauslasses 112 eines Messobjekts 110, wie er später noch in einer Messanordnung 100 in 11 näher dargestellt ist.
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Die Messströmung MS bildet hier zwei wesentliche Rotationsanteile aus. Zum einen wird ein Drall um die Buchsenachse BA ausgebildet. Darüber hinaus entsteht eine Tumble-Strömung mit einer Messströmung MS um eine Querachse, welche parallel zu den später noch erläuterten Quer-Gleichrichterachsen QGA und damit senkrecht zur Buchsenachse BA ausgerichtet ist.
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Um nun die Rotationsanteile dieser Messströmung MS bestimmen zu können, erfolgt ein Gleichrichten der Messströmung MS. Hierfür ist ein Strömungsgleichrichter 30 vorgesehen und unterhalb der Messbuchse 20 angeordnet. Der Strömungsgleichrichter 30 weist hier einen Gleichrichterkörper 32 auf, welcher ein Kugelschalensegment 34 aufweist. In dieses Kugelschalensegment 34 sind eine Vielzahl von Durchlassöffnungen 36 eingebracht, durch welche die Messströmung MS hindurchtreten kann. Die Messströmung MS wird dabei von unten in 1 angesaugt und führt damit zu einem Durchströmen des Kugelschalensegments 34 durch die Durchlassöffnungen 36. Aufgrund der Tatsache, dass die Messströmung MS nun ein oder mehrere Rotationsanteile aufweist, erzeugen diese Rotationsanteile Krafteinwirkungen auf die Seitenwandungen der Durchlassöffnungen 36. Der Gleichrichterkörper 32 ist bewegbar gelagert, sodass diese Krafteinwirkung zu einem Auslenken und einer Bewegung des Kugelstrahlensegments 34 um den Krümmungsmittelpunkt KM und damit um die zwei Quer-Gleichrichterachsen QGA und die zentrale Gleichrichterachse ZGA führt. Diese Ausrichtung kann hinsichtlich Kraft und Weg nun von der Messeinheit 40 erfasst werden, da diese über ein Verbindungselement 42 mit dem Gleichrichterkörper verbunden ist. In der Messeinheit 40 oder separat davon können mechanische Rückstellelemente den Gleichrichterkörper mit Rückstellkräften zur Rückstellung in die Ruheposition, wie sie in der 1 dargestellt ist, beaufschlagen.
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Wie hier gut zu erkennen ist, findet eine kontaktierende Abdichtung zwischen der Oberfläche des Kugelschalensegments 34 und einer Buchsenkontaktfläche 22 an der Unterseite der Messbuchse 20 statt. Dies erlaubt es, insbesondere mit weniger als 1 % der gesamt möglichen Durchtrittsfläche aller Durchlassöffnungen 36 eine Hauptdurchströmung der Messströmung MS durch das Kugelstrahlensegment 34 zu gewährleisten.
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Um sicherzustellen, dass für unterschiedliche geometrische Verhältnisse der unterschiedlichen zu vermessenden Messbuchsen 20 ein und derselbe Gleichrichterkörper 32 verwendet werden kann, ist auf die axiale Beabstandung zwischen der Oberfläche des Kugelschalensegments 34 und dem oberen Eingang als Strömungskante der Messbuchse 20 abzustellen. Hierfür wird nun sichergestellt, dass hierfür alle einzusetzenden unterschiedlich großen Messbuchsen 20 das Verhältnis zwischen der Buchsenlänge BL zum Buchsenradius (der Hälfte des dargestellten Buchsendurchmessers BD) zwischen 1,5 und 2 liegt. Dies führt dazu, dass die Messbuchse 20 immer kleiner als der entsprechende Durchmesser des später noch erläuterten Durchmessers des Kugelschalensegments 34 ist und eine Anordnung, wie sie die 1 zeigt, erzielt werden kann. Weiterhin hilft die so festgelegte Buchsengröße einheitliche Strömungsverhältnisse für unterschiedlich große Brennräume sicherzustellen.
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Die Buchsenlänge BL erstreckt sich dabei von dem oberen Anschlussflansch für das Messobjekt 110 bis zum Kontaktumfang der inneren Mantelfläche der Messbuchse 20 mit der Oberfläche des Gleichrichterkörpers 32. Dieser Kontaktumfang bildet damit auch den Eingang des Ringspaltes 50 aus.
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In der 1 ist darüber hinaus noch ein Magnetabschnitt 24 dargestellt, welcher ein Aufnehmen und magnetisches Halten von metallischen Spänen und anderen metallischen Verunreinigungen erlaubt, sodass diese nicht in den sich ausbildenden Ringspalt 50 zwischen Buchsenkontaktfläche 22 und Oberfläche des Kugelschalensegments 34 eintreten können.
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Die 1 zeigt darüber hinaus noch, dass der Masseschwerpunkt MSP des Gleichrichterkörpers 32 hier nicht nur axial auf der zentralen Gleichrichterachse ZGA, sondern darüber hinaus auch im Krümmungsmittelpunkt KM des Kugelschalensegments 34 angeordnet ist. Auf diese Weise können unerwünschte auf Massenträgheit beruhende Hebel vermieden und die Exaktheit der Messung durch die Messeinheit 40 erhöht werden.
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Die 2 zeigt schematisch anhand von drei nebeneinander angeordneten Durchlassöffnungen 36 deren geometrische Verhältnisse. Selbstverständlich sind deutlich mehr Durchlassöffnungen 36 vorhanden, welche jedoch der Übersichtlichkeit halber in 2 und in folgenden Figuren nicht dargestellt sind. Hier ist gut zu erkennen, dass die Durchlasslänge DL deutlich größer als der Durchlassdurchmesser DD ausgebildet ist. Dies führt dazu, dass die gleichrichtende Wirkung, und entsprechend je nach Auftreffwinkel der Messströmung MS die daraus resultierende Einwirkung auf die Seitenwandungen der Durchlassöffnungen 36 verbessert wird, sodass eine möglichst gleichgerichtete Strömung auf der Unterseite des Kugelschalensegments 34 austritt. Mit anderen Worten wird auf diese Weise ein Maximum der Rotationsanteile der Messströmung MS in ein tatsächliches Reaktionsmoment in Form einer Auslenkung an dem Strömungsgleichrichter 30 ausgebildet.
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In der 3 ist in vergrößerter Darstellung die Kontaktierung an der Buchsenkontaktfläche 22 dargestellt. Hier ist gut zu erkennen, wie sich der Ringspalt 50 ausbildet. Auch ist hier zu erkennen, dass in Tiefenrichtung des Ringspaltes 50 dieser eine längere Kontaktierungsfläche in Form der Buchsenkontaktfläche 22 aufweist, als der Durchlassdurchmesser DD der jeweiligen Durchlassöffnung 36 ausgebildet ist. Die Tiefenrichtung des Ringspaltes erstreckt sich entlang der Buchsenkontaktfläche 22 von deren Beginn im Inneren der Messbuchse 20 bis zu deren Ende am unteren Auslauf der Messbuchse 20. Insbesondere ist die Tiefenrichtung zweimal so lang, wie der maximale Durchlassdurchmesser DD, sodass ein unerwünschtes Überbrücken dieser Tiefenrichtung im Ringspalt 50 und damit einem Ausbilden einer unerwünschten vergrößerten Bypassströmung für die Messströmung MS vermieden wird.
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Die 4 und 5 zeigen, wie sich im Bereich des Ringspaltes 50 die Durchlassöffnungen 36 verhalten können, wenn es zu einer Verschiebung des Kugelschalensegmentes 34 kommt. Die 4 ist dabei die Ursprungssituation und die 5 eine Position unter Last einer Messströmung MS. Hier ist gut zu erkennen, dass ein Teil der Durchlassöffnungen 36 durch die Verschiebung auf der linken Seite in den Ringspalt 50 eintritt und von der Buchsenkontaktfläche 22 verdeckt wird. Im gleichen Maße tritt auf der gegenüberliegenden rechten Seite ein Teil der Durchlassöffnungen 36 aus dem Ringspalt 50 aus und wird damit für die Messströmung MS wirksam. Um sicherzustellen, dass die Anzahl der auf diese Weise verschwindenden und auf der gegenüberliegenden Seite hinzutretenden Durchlassöffnungen 36 das Messergebnis nicht verfälscht, kann neben einer Ausbildung entlang der Breitenkreise für die Durchlassöffnungen 36 der 6 eine Anordnung beabstandet von diesen Breitenkreisen durchgeführt werden. Dies ist zum Beispiel in den 7 und 8 dargestellt, wobei die einzelnen Durchlassöffnungen 36 nun auf Dreieckskanten und Knotenpunkten angeordnet sind und insbesondere unterschiedliche einzelne Durchlassdurchmesser DD aufweisen können.
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Anhand der 9 wird nochmals schematisch dargestellt, dass unterschiedliche Messbuchsen 20 eingesetzt werden können. Wird der Buchsendurchmesser BD reduziert, um entsprechend an einen kleineren Strömungsauslass 112 eines Messobjekts 110 angepasst zu sein, so muss um das Verhältnis zwischen Buchsenlänge BL und Buchsendurchmesser BD und damit auch zum Buchsenradius, welcher den halben Buchsendurchmesser BD darstellt, anzupassen, auch die Buchsenlänge BL angepasst werden. Der kleinere Buchsendurchmesser BD gemäß der 10 führt dementsprechend zu einer kürzeren Buchsenlänge BL im Vergleich zur Ausführungsform der 9.
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In der 11 ist nochmals ein erfindungsgemäßes Verfahren an einer erfindungsgemäßen Messanordnung 100 dargestellt. Schematisch ist das Messobjekt 110 als Teil eines Zylinderkopfes dargestellt, über welchen über einen Ventileinlass ein Strömungsauslass 112 gebildet wird. Durch diesen tritt die Messströmung ein und kann auf Basis der geometrischen Situation im Messobjekt 110 nun die Messströmung MS mit der entsprechenden Tumble-Strömung und der entsprechenden Drallströmung ausbilden, welche nun vermessen wird.
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Die voranstehende Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Messvorrichtung
- 20
- Messbuchse
- 22
- Buchsenkontaktfläche
- 24
- Magnetabschnitt
- 30
- Strömungsgleichrichter
- 32
- Gleichrichterkörper
- 34
- Kugelschalensegment
- 36
- Durchlassöffnung
- 40
- Messeinheit
- 42
- Verbindungselement
- 50
- Ringspalt
- 100
- Messanordnung
- 110
- Messobjekt
- 112
- Strömungsauslass
- MS
- Messströmung
- BD
- Buchsendurchmesser
- BL
- Buchsenlänge
- BA
- Buchsenachse
- ZGA
- zentrale Gleichrichterachse
- QGA
- Quer-Gleichrichterachse
- KM
- Krümmungsmittelpunkt
- MSP
- Masseschwerpunkt
- DD
- Durchlassdurchmessers
- DL
- Durchlasslänge