DE19724659A1 - Vorrichtung zum Messen einer Gasflußrate - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasfluß­ ratenmeßvorrichtung, welche vorzugsweise zum Erfassen einer Ansaugluft-Flußrate eines Kraftfahrzeugmotors verwendet wird.

Im allgemeinen ist ein Kraftfahrzeugmotor mit Kraftstoffein­ spritzung mit einer Vorrichtung zum genauen Messen einer An­ saugluft-Flußrate versehen, um die Menge einer Kraftstoff­ einspritzung mit einer hohen Genauigkeit zu erhalten. Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr.61-65053 of­ fenbart eine Gasflußratenmeßvorrichtung, welche aus einem Rohrkörper, einem Gehäuse, das einen Umgehungsdurchgang auf­ weist, und einem Flußratenerfassungselement aufgebaut ist. Ein mittels dieser Vorrichtung zu messendes Gas wird zu dem Rohrkörper geführt, in welchem das Gehäuse eingebaut ist. Das Gehäuse ist mit dem Umgehungsdurchgang versehen, der ei­ nen kreisförmigen Durchgangsquerschnitt aufweist, derart, daß ein Teil des Gases durch den Umgehungsdurchgang fließt. Das Flußratenerfassungselement einer Spulenträgertyp-Hitz­ drahtsonde ist in dem Umgehungsdurchgang eingebaut. Eine Durchgangslänge des Umgehungsdurchgangs ist länger gebildet als die eines Hauptdurchgangs des Rohrkörpers, um den Ein­ fluß des pulsierenden Flusses, der durch den Motorbetrieb verursacht wird, zu reduzieren. Insbesondere wird der Ein­ fluß des pulsierenden Flusses durch Erzeugen einer Druckdif­ ferenz an dem Umgehungsdurchgang bezüglich eines Hauptdurch­ gangs unterdrückt. Außerdem ist das Flußratenerfassungsele­ ment an einem Durchgangsbeschränkungsabschnitt in dem Umge­ hungsdurchgang angeordnet.

Der pulsierende Fluß der Ansaugluft beeinflußt jedoch den Durchgangsbeschränkungsabschnitt des Umgehungsdurchgangs stark, derart, daß der Erfassungsfehler des Hitzdrahttyp-Flußratenerfassungselements groß wird. Dieser Fehler auf­ grund des pulsierenden Flusses steigt gemäß der Zunahme der Größe des pulsierenden Flusses an, wie es durch eine gestri­ chelte Linie in Fig. 13 gezeigt ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Vorrichtung zum genauen Messen einer Gas­ flußrate zu schaffen, wobei der Fehler aufgrund eines pul­ sierenden Flusses bei einer Flußratenerfassung reduziert wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Vor­ richtung zum Messen einer Gasflußrate gemäß Anspruch 1 ge­ löst.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Vorrichtung zum Messen einer Gasflußrate zu schaffen, wobei die Vorrichtung angeordnet ist, um den Feh­ ler aufgrund eines pulsierenden Flusses bei einer Flußraten­ erfassung zu verringern.

Eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Messen einer Gasflußrate vorgesehen und weist einen Rohrkör­ per, ein Gehäuse, einen Umgehungsdurchgang, einen Durch­ gangsbeschränkungsabschnitt und ein Flußratenerfassungsele­ ment auf. Der Rohrkörper weist einen Innenraum auf, der als Durchgang für ein zu messendes fließendes Gas dient. Das Ge­ häuse ist an dem Innenraum des Rohrkörpers angeordnet, um diametral von einer Rohrwand zu einer Mittelachse des Rohr­ körpers vorzustehen. Der Umgehungsdurchgang, durch welchen ein Teil des zu messenden Gases fließt, ist an dem Gehäuse gebildet. Der Durchgangsbeschränkungsabschnitt ist in dem Umgehungsdurchgang angeordnet, um eine Durchgangsquer­ schnittsfläche des Umgehungsdurchgangs zu verringern. Das Flußratenerfassungselement ist in dem Umgehungsdurchgang und in Strömungsrichtung vor dem Durchgangsbeschränkungsab­ schnitt angeordnet.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht, welche eine Ansaugluft-Flußra­ tenmeßvorrichtung eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang den Linien II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine auseinandergezogene Querschnittsansicht von Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines vertikal ge­ schnittenen Gehäuses von Fig. 1;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Gehäuses;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht entlang den Linien VI-VI von Fig. 5;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht entlang den Linien VII-VII von Fig. 5;

Fig. 8 eine Querschnittsansicht entlang den Linien VIII-VIII von Fig. 5;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines plattenförmigen Flußratenerfassungselements, das bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ver­ wendet wird;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht entlang den Linien X-X von Fig. 9;

Fig. 11 einen Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Durchgangsquerschnittsfläche und der Länge des Umge­ hungsdurchgangs zeigt;

Fig. 12 eine Querschnittsansicht eines modifizierten Umge­ hungsdurchgangs, dessen Querschnittsansicht auf ähn­ liche Weise zu der von Fig. 6 aufgenommen ist; und

Fig. 13 einen Graph, welcher einen charakteristischen Ver­ lauf des Flußratenmeßfehlers von ΔQ/Q bezüglich der Größe des pulsierenden Flusses zeigt.

Bezugnehmend auf Fig. 1-13 ist ein Ausführungsbeispiel ei­ ner Vorrichtung zum Messen einer Gasflußrate gemäß der vor­ liegenden Erfindung gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Ansaugluft-Flußratenmeßvorrichtung für einen Kraft­ fahrzeugmotor offenbart.

Die Ansaugluft-Flußratenmeßvorrichtung weist einen Rohrkör­ per 1 auf, der einen Hauptkörper derselben bildet. Der Rohr­ körper 1 ist als Zylinder ausgebildet, der aus einem synthe­ tischen Harzmaterial oder einem Metallmaterial hergestellt ist. Der Rohrkörper 1 ist aus einer Rohrwand 1A, deren In­ nenraum als Durchgang 2 für eine fließende Ansaugluft wirkt, aus einem Flanschabschnitt 1B, der an einem Ende der Rohr­ wand 1A gebildet ist, und aus einem zylindrischen Verbin­ dungsabschnitt 1C, der an dem anderen Ende der Rohrwand 1A gebildet ist, aufgebaut. Der Rohrkörper 1 ist in einem An­ saugrohr des Motors angeordnet. Der Flanschabschnitt 1B ist mit einem Luftfilter verbunden, wobei der Verbindungsab­ schnitt 1C mit einem Luftansaugdurchgang (nicht gezeigt) oder einem Drosselventil (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Luft, die von dem Luftfilter gereinigt wurde, wird gemäß den hin- und hergehenden Bewegungen der Zylinder durch den Rohr­ körper 1 zu den Zylindern des Motors zugeführt.

Ein Einbautor 3 ist in einer kleinen Zylinderform ausgebil­ det, welche aus der Rohrwand 1A in einer diametralen Rich­ tung nach außen vorsteht. Das Einbautor 3 ist an einem be­ liebigen Zwischenabschnitt der Rohrwand 1A eingebaut. Ein Elementtragebauglied 13 ist in das Einbautor 3 eingefügt und an demselben befestigt. Ein Gehäuse 4, das in einer vertikal länglichen, rechteckigen Form gebildet ist, ist einstückig mit dem Rohrkörper 1 angeordnet. Das Gehäuse 4 ragt aus der Rohrwand 1A zu der axialen Mitte 0-0 des Durchgangs 2 nach innen vor und ist an einer Position gegenüber dem Einbautor 3 angeordnet. Das Gehäuse ist aus einer vorderen Oberfläche 4A, die bezüglich des Flusses der Ansaugluft an einer in Strömungsrichtung davorliegenden Seite angeordnet ist, aus einer rückseitigen Oberfläche 4B einer in Strömungsrichtung dahinterliegenden Seite, aus einer linken Oberfläche 4C, aus einer rechten Oberfläche 4D und aus einer oberen Oberfläche 4E aufgebaut.

Das Gehäuse 4 ist mit einem Umgehungsdurchgang 5 versehen, welcher in einer allgemeinen U-Form ausgebildet ist, wie es in Fig. 4 und 8 gezeigt ist. Der Umgehungsdurchgang 5 ist aus einem Einlaßtor 6, einem ersten Durchgang 7, einem zwei­ ten Durchgang 8, einem dritten Durchgang 9 und einem Paar von Auslaßtoren 10 und 10 aufgebaut, welche durchgehend se­ riell gemäß der Reihenfolge der Nennung verbunden sind. Das Einlaßtor 6 ist in der Nähe der axialen Mitte 0-0 des Durch­ gangs 2 und an der vorderen Oberfläche 4A des Gehäuses 4 an­ geordnet und zu der in Strömungsrichtung davorliegenden Sei­ te des Durchgangs 2 geöffnet. Der erste Durchgang 7, der mit dem Einlaßtor 6 verbunden ist, ist in der Nähe der axialen Mitte 0-0 angeordnet und erstreckt sich in der axialen Rich­ tung des Rohrkörpers 1 von der in Strömungsrichtung davor­ liegenden Seite zu der in Strömungsrichtung dahinterliegen­ den Seite des Durchgangs 2. Der zweite Durchgang 8 ist mit dem ersten Durchgang 7 verbunden und erstreckt sich von ei­ nem ersten Abschnitt in der Nähe der axialen Mitte 0-0 und der rückseitigen Oberfläche 4B zu einem Außenabschnitt in der Rohrwand 1A des Rohrkörpers 1. Der dritte Durchgang 9 ist mit dem zweiten Durchgang 8 verbunden und an einer dia­ metral äußeren Seite des Rohrkörpers 1 angeordnet. Der drit­ te Durchgang 9 erstreckt sich von einer in Strömungsrichtung dahinterliegenden Seite zu einer in Strömungsrichtung davor­ liegenden Seite in dem Durchgang 2, um parallel mit der axi­ alen Linie angeordnet zu sein. Das Paar der Auslaßtore 10 und 10 ist an einer diametral äußeren Seite in dem Rohrkör­ per 1 angeordnet, wobei dieselben an den seitenoberflächen 4C und 4D geöffnet sind.

Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, ist der erste Durchgang 7, der mit dem Einlaßtor 6 in Verbindung steht, durch ein Paar von schrägen Oberflächen 7A und 7A definiert, derart, daß eine Durchgangsquerschnittsfläche des ersten Durchgangs 7 zu der in Strömungsrichtung dahinterliegenden Seite allmählich ab­ nimmt. Ein Elementeinfügetor 12 ist an der oberen Oberfläche 4E gebildet. Ein Durchgangsbeschränkungsabschnitt 11 ist in dem zweiten Durchgang 8 angeordnet, um den Umgehungsdurch­ gang 5 zu beschränken oder einzuengen. Da ein Abschnitt des zweiten Durchgangs 8, der an der rückseitigen Oberfläche 4B seitlich zu der axialen Mitte 0-0 angeordnet ist, durch die schrägen Oberflächen 7A und 7A beschränkt oder eingeengt ist, ist ein Abschnitt des zweiten Durchgangs 8 zwischen der axialen Mitte 0-0 und dem Durchgangsbeschränkungsabschnitt 11 bezüglich der Durchgangsquerschnittsfläche beschränkt oder eingeengt, derart, daß sich die Form des Durchgangs­ querschnitts von einer trapezförmigen zu einer rechteckigen Form ändert, indem die Länge einer unteren Seite der vorde­ ren Oberfläche 4A verringert wird.

Eine Durchgangsquerschnittsfläche S0, die durch den Durch­ gangsbeschränkungsbereich 11 definiert ist, ist kleiner als eine Durchgangsquerschnittsfläche S1 des ersten Durchgangs 7 eingestellt, in welchem ein plattenförmiges Flußratenerfas­ sungselement 15 angeordnet ist. Die Durchgangsquerschnitts­ fläche S1 ist eine Querschnittsfläche, welche durch Subtra­ hieren des Querschnitts des Flußratenerfassungselements 15 von der Durchgangsquerschnittsfläche des ersten Durchgangs 7 erhalten wird. Folglich wird das Verhältnis zwischen der Flußrate, die durch den Durchgang 2 fließt, und der Flußra­ te, die durch den Umgehungsdurchgang 5 fließt, derart fest­ legt, daß die Flußrate durch den Umgehungsdurchgang 5 fließt, deren Verhältnis zu der Flußrate der Ansaugluft, die durch den Durchgang 2 fließt, immer konstant ist. Im folgen­ den wird das Verhältnis zwischen der Flußrate, die durch den Durchgang 2 fließt, und der Flußrate, die durch den Umge­ hungsdurchgang 5 fließt, als Umgehungsfluß-Verhältnis be­ zeichnet.

Ferner ist der Umgehungsdurchgang 5 derart ausgebildet, daß die Beziehung zwischen der Durchgangslänge und der Durch­ gangsquerschnittsfläche S von dem Einlaßtor 6 zu den Auslaß­ toren 10, 10 durch einen Graphen, der in Fig. 11 gezeigt ist, dargestellt ist. Daraus ergibt sich, daß der Durch­ gangsquerschnitt S an dem Einlaßtor 6 größtenteils in dem Umgehungsdurchgang 5 gebildet ist, wobei die Durchgangsquer­ schnittsfläche an der Elementeinbauposition S1 beträgt. Dar­ aufhin wird die Durchgangsquerschnittsfläche von der Ele­ menteinbauposition zu dem Durchgangsbeschränkungsabschnitt 11 allmählich verringert. Die Durchgangsquerschnittsfläche an dem Durchgangsbeschränkungsabschnitt 11 beträgt S0, wobei die Durchgangsquerschnittsfläche S von der in Strömungsrich­ tung dahinterliegenden Seite des Durchgangsbeschränkungsab­ schnitts 11 dann radikal vergrößert ist. An dem Auslaßtor 10 ist die Durchgangsquerschnittsfläche wieder eingeengt oder verringert.

Ein Elementeinfügetor 12 ist durch Öffnen der oberen Ober­ fläche 4E des Gehäuses 4 in einer rechtwinkeligen Form aus­ gebildet. Das Elementeinfügetor 12 steht in direkter Verbin­ dung mit dem ersten Durchgang 7, der durch die schrägen Oberflächen 7A und 7A definiert ist. Das plattenförmige Flußratenerfassungselement 12 ist in das Elementeinfügetor 12 eingefügt. Ein Elementtragebauglied 13 ist in einer abge­ setzten Säule gebildet. Ein Verbinder 13B ist durch eine Manschette 13A mit einem Basisendabschnitt des Elementtrage­ bauglieds 13 verbunden. Das Elementtragebauglied 13 weist einen Schaltungsaufnahmeabschnitt 13C mit einer rechteckigen Form auf, wobei der Abschnitt mit einer Abdeckung 13C1, die aus einem Harz hergestellt ist, abgedeckt ist. Ein Wandab­ schnitt 13D ist an einer Spitze eines Endabschnittes des Schaltungsaufnahmeabschnittes 13C gebildet. Das Flußratener­ fassungselement 15 ist in das Elementtragebauglied 13 einge­ baut, um aus dem Wandabschnitt 13D hervorzustehen. Indem der Wandabschnitt 13D des Elementtragebauglieds 13 die obere Oberfläche 4E des Gehäuses 4 berührt, ist der erste Durch­ gang 7 abgedichtet.

Eine Schaltungseinheit 14 ist in dem Schaltungsaufnahmeab­ schnitt 13C des Elementtragebauglieds 13 aufgenommen. Die Schaltungseinheit 14 ist wirksam, um mittels elektrischer Signale eine Kommunikation mit dem plattenförmigen Fluß­ ratenerfassungselement 15 auszuführen. D. h., daß die Schal­ tungseinheit 14 eine Heizersteuerschaltung zum Steuern eines Heizers 18 des plattenförmigen Flußratenerfassungselements 15, eine Verstärkerschaltung zum Verstärken von Erfassungs­ signalen von Widerstandsthermometern 19 und 20 und eine Um­ kehrflußerfassungsschaltung umfaßt.

Das plattenförmige Flußratenerfassungselement 15, das an der Spitze des Endabschnittes des Elementtragebauglieds 13 ein­ gebaut ist, ist aus einer Siliziumbasisplatte 16, einer Iso­ lationsfolie 17, einem Heizer 18 und den Widerstandsthermo­ metern 19 und 20 aufgebaut, wie es in Fig. 9 und 10 gezeigt ist. Die Siliziumbasisplatte 16 weist an einer Zwischen- und unteren Oberfläche ein bearbeitetes Loch 16A mit einer tra­ pezoidförmigen Form auf, und ist mit dem Isolationsfilm 17, wie z. B. einem Oxidfilm (SiO₂) oder einem Nitrid-Film (SiN), bedeckt. Der Heizer 18 ist an einer Position gebil­ det, die dem bearbeiteten Loch 16A durch den Isolationsfilm 17 entspricht, indem Platin aufgedampft wurde, das bei­ spielsweise einen Film mit einer Dicke von etwa 2 µm bildet. Die Widerstandsthermometer 19 und 20 sind Filme, welche auf ähnliche Weise wie der Film des Heizers 18 durch Aufdampfen gebildet sind, und die jeweils an einer rechten und linken Seite des Heizers 19 angeordnet sind. Das bearbeitete Loch 16A der Siliziumbasisplatte 16 ist durch Anwenden eines an­ isotropen Ätzens bei der Siliziumbasisplatte 16 in einer trapezoidförmigen Form ausgebildet.

Das Flußratenerfassungselement 15 erfaßt die Flußrate, indem die Änderung des Widerstandswertes der Widerstandsthermome­ ter 19 und 20 in einem Zustand verwendet wird, bei dem die Widerstandsthermometer 19 und 20 durch einen Luftfluß, der durch einen Pfeil A in Fig. 2 gezeigt ist, gekühlt werden. Da das Flußratenerfassungselement 15 angeordnet ist, damit sich die Widerstandsthermometer 19 und 20 an der rechten und der linken Seite des Heizers 18 befinden, kann sowohl der Fluß, der durch den Pfeil A gezeigt ist, als auch ein Fluß in einer umgekehrten Richtung erfaßt werden. Folglich ist dieses Flußratenerfassungselement 15 als Flußrichtungserfas­ sungselement wirksam.

Die Art und Weise des Betriebs der Ansaugluft-Flußratenmeß­ vorrichtung des Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun im folgenden erörtert.

Ein Teil der Ansaugluft, die durch den Durchgang 2 in dem Rohrkörper 1 fließt, fließt in den Umgehungsdurchgang 5. Die Ansaugluft-Flußratenmeßvorrichtung ist angeordnet, um die Flußrate der Ansaugluft zu erfassen, die einem Motor zuge­ führt wird, indem eine Flußrate der Luft, die durch den Um­ gehungsdurchgang 5 fließt, mittels des Flußratenerfassungs­ elements 15 erfaßt wird.

Da der Umgehungsdurchgang 5 einen Abschnitt aufweist, dessen Durchgangsquerschnittsfläche S0 durch den Durchgangsbe­ schränkungsabschnitt 11 eingeengt und kleiner als die Durch­ gangsquerschnittsfläche S1 des ersten Durchgangs 7 ist, wird es möglich, mittels der Durchgangsquerschnittsfläche S0 das Umgehungsfluß-Verhältnis der Luft zu steuern, die durch den Umgehungsdurchgang 5 fließt, derart, daß die Flußrate bezüg­ lich der Flußrate der Ansaugluft, die durch den Durchgang 2 fließt, immer ein konstantes Verhältnis besitzt. Folglich wird die Luftflußrate, die durch den Durchgang 2 fließt, ge­ nau erfaßt, indem die Luftflußrate, die durch den Umgehungs­ durchgang 5 fließt, mittels des Flußratenerfassungselements 15 erfaßt wird.

Außerdem werden die Flußcharakteristika der Ansaugluft in dem Rohrkörper 1 verbessert, indem die Länge L des Rohrkör­ pers 1, der in Strömungsrichtung vor dem Gehäuse 4 angeord­ net ist, auf das 0,5- bis 2,0-fache des Durchmessers D des Rohrkörpers 1 (vorzugsweise auf denselben Durchmesser des Rohrkörpers 1) eingestellt wird.

Da das Umgehungsventil 5 durch den ersten Durchgang 7, den zweiten Durchgang 8 und den dritten Durchgang 9 in einer U-Form ausgebildet ist, wird es möglich, die Länge des Umge­ hungsdurchgangs 5 ausreichend länger als die Länge des ent­ sprechenden Abschnittes des Durchgangs 2 einzustellen. Dies ermöglicht es, daß die Druckdifferenz zwischen dem Einlaßtor 6 und dem Auslaßtor behalten wird, um den Einfluß des pul­ sierenden Flusses, der in dem Rohrkörper 1 erzeugt wird, zu unterdrücken.

Ferner ist der erste Durchgang 7 in der Nähe der axialen Mitte 0-0 des Durchgangs 2 angeordnet und steht mit dem Ein­ laßtor 6 der Ansaugluft in Verbindung, das sich zu der in Strömungsrichtung davorliegenden Seite öffnet. Der dritte Durchgang 9 ist an einer diametral äußeren Seite in dem Ge­ häuse 4 angeordnet und steht mit den Auslaßtoren 10 und 10 in Verbindung, die an den Seitenoberflächen 4c und 4d geöff­ net sind. Wie es in Fig. 2 gezeigt ist, ändert sich die Flußgeschwindigkeit V der fließenden Luft in dem Rohrkörper 1 über jeden diametralen Teil, d. h., daß die Flußgeschwin­ digkeit V in der Nähe der axialen Mitte 0-0 hoch und in der Nähe der Rohrwand 1A niedrig ist. Folglich wird zwischen dem Einlaßtor 6 und dem Auslaßtor 10 eine Druckdifferenz er­ zeugt, derart, daß die Luft, die in dem Umgehungsdurchgang 5 fließt, vorzugsweise durch den Umgehungsdurchgang 5 fließt, wenn die Flußrichtung der Luft zu dem Motor gerichtet ist.

Ferner befindet sich das plattenförmige Flußratenerfassungs­ element 15, das an der Spitze des Endabschnittes des Ele­ menttragebaugliedes 13 eingebaut ist, in dem ersten Durch­ gang 7 des Umgehungsdurchgangs 5 durch das Elementeinfügetor 12 und ist an der in Strömungsrichtung davorliegenden Seite des Durchgangsbeschränkungsabschnittes 11 angeordnet, indem der Einbauabschnitt 13A des Elementtragebauglieds 13 in dem Einbautor 3 des Rohrkörpers 1 eingebaut ist. Wenn die An­ saugluft in der richtigen Richtung fließt, wie es durch den Pfeil A in Fig. 2 gezeigt ist, wird der eingeschränkte Luft­ fluß zu dem Flußratenerfassungselement 15 zugeführt. Dies verbessert die Erfassungsempfindlichkeit der Flußrate, die von dem Flußratenerfassungselement 15 erfaßt wird. Wenn an­ dererseits die Ansaugluft in der umgekehrten Richtung des Pfeils A von Fig. 2 fließt, unterdrückt der Durchgangsbe­ schränkungsabschnitt 11 den Umkehrfluß der Ansaugluft, der zu dem Flußratenerfassungselement 15 fließt.

Da das Elementeinfügetor 12 für das Flußratenerfassungsele­ ment 15 durch die schrägen Oberflächen 7A und 7A in einer sich verjüngenden Form oder einer umgekehrten V-Form gebil­ det ist, um die Durchgangsquerschnittsfläche allmählich zu verringern, wird das Einschränken des Luftflusses durch Er­ höhen der Flußgeschwindigkeit an dem Flußratenerfassungsele­ ment 15 zusätzlich zu der Wirkung des Durchgangsbeschrän­ kungsabschnittes 11, der in dem Umgehungsdurchgang 5 ausge­ bildet ist, unterstützt. Dies verbessert die Erfassungs­ empfindlichkeit weiter.

Da das plattenförmige Flußratenerfassungselement 15 durch Einbauen des Dünnfilmheizers 18 und der Dünnfilmwiderstands­ thermometer 19 und 20 auf der mit dem Isolationsfilm 17 be­ deckten Siliziumbasisplatte 16 aufgebaut ist, wird die Wär­ mekapazität des Flußratenerfassungselements 15 verglichen mit der der herkömmlichen spulenträgerförmigen Hitzdrahtson­ de verringert. Dies verbessert das Erfassungsansprechverhal­ ten des Flußratenerfassungselements 15.

Da das Flußratenerfassungselement 15 durch den Einbau der Widerstandsthermometer 19 und 20, die an beiden Seiten des Heizers 19 angeordnet sind, als Flußerfassungselement für einen Fluß in eine richtige und eine entgegengesetzte Rich­ tung aufgebaut ist, kann das Flußratenerfassungselement 15 die Flußrate des Luftflusses in entgegengesetzter Richtung selbst dann erfassen, wenn der Luftfluß in entgegengesetzter Richtung durch den Umgehungsdurchgang 5 hindurchläuft.

Da das Elementtragebauglied 13 derart angeordnet ist, daß der Schaltungsaufnahmeabschnitt 13C zum Aufnehmen der Schal­ tungseinheit 14 in dem Durchgang 2 freigelegt ist, wenn das Elementtragebauglied 13 in dem Rohrkörper 1 eingebaut ist, wird ferner die Schaltungseinheit 14 durch die Ansaugluft, die durch den Durchgang 2 fließt, gekühlt. Dies unterdrückt das Ansteigen der Temperatur der Schaltungseinheit 14, wo­ durch folglich das Rauschen verringert wird, das das elek­ trische Signal, das von der Schaltungseinheit 14 ausgegeben wird, überdeckt.

Mit der derart angeordneten Ansaugluft-Flußratenmeßvorrich­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung ist aufgrund der Länge und Form des Umgehungsdurchgangs 5, der innerhalb des Gehäu­ ses 4 gebildet ist, im Vergleich zu einer herkömmlichen Vor­ richtung das Verhältnis ΔQ/Q des Flußratenmeßfehlers bezüg­ lich der Größe des Pulsierens stark verbessert, wie es in Fig. 13 gezeigt ist. Dies verbessert die Flußratenerfas­ sungsgenauigkeit der Ansaugluft.

Da die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung angeord­ net ist, um die Flußrate zu verringern, die bei der Umkehr­ flußbedingung in das Flußratenerfassungselement 15 fließt, und um das Element, das den Umkehrfluß erfassen kann, als das Flußratenerfassungselement 15 zu verwenden, wird es fer­ ner möglich, die Flußrate des Umkehrflusses genau zu erfas­ sen.

Da das plattenförmige Flußratenerfassungselement 15 als Flußratenerfassungselement verwendet wird, wird außerdem im Vergleich zu dem herkömmlichen Flußratenerfassungselement des Spulenträgertyps die Wärmekapazität des Flußratenerfas­ sungselements 15 reduziert. Dies verbessert das Ansprechver­ halten bezüglich der Flußratenerfassung der Ansaugluft.

Da das Gehäuse 4, das den Umgehungsdurchgang 5 umfaßt, ein­ stückig mit dem Rohrkörper 1 gebildet ist, wird es möglich, sowohl den Umgehungsdurchgang 5 von dem Einlaßtor 6 zu den Auslaßtoren 10 und 10 ausreichend lang als auch das Element­ tragebauglied 14 mit einer geringen Größe und einem getrenn­ ten Typ auszubilden. Als Ergebnis wird es möglich, die Schaltungseinheit 14 in dem Schaltungsaufnahmeabschnitt 13C mittels der Ansaugluft zu kühlen und eine stabile Flußraten­ messung auszuführen.

Obwohl das Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfin­ dung gezeigt und beschrieben worden ist, derart, daß das Ge­ häuse 4 die Seitenoberflächen des ersten Durchgangs 7 auf­ weist, die durch die schrägen Oberflächen 7A und 7A defi­ niert sind, um die Durchgangsquerschnittsfläche allmählich zu verringern, wie es in Fig. 6 gezeigt ist, wird es offen­ sichtlich, daß das Gehäuse 4 derart angeordnet sein kann, daß ein erster Durchgang 7′ durch schräge Oberflächen 7A′ und 7A′ definiert ist, um die Durchgangsquerschnittsfläche desselben zu einem zweiten Durchgang 8′ zu verringern, und daß der zweite Durchgang 8′ in einer quadratischen Quer­ schnittsform gebildet ist, damit derselbe bezüglich der Durchgangsquerschnittsfläche größer als der erste Durchgang 7′ ist, wie es in Fig. 12 gezeigt ist. In diesem Fall ist der zweite Durchgang 8′ an dem Abschnitt von der axialen Mitte 0-0 zu einem Durchgangsbeschränkungsabschnitt 11′ ein­ geengt, derart, daß sich die Durchgangsquerschnittsfläche desselben von einer quadratischen zu einer rechteckigen Form ändert.

Obwohl das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden ist, derart, daß das Auslaß­ tor 10 und 10 des Umgehungsdurchgangs 5 an der rechten und linken Oberfläche 4C und 4D gebildet ist, ist es offensicht­ lich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Form be­ grenzt ist und derart ausgebildet sein kann, daß das Auslaß­ tor 10 an einer der Seitenoberflächen 4C und 4D gebildet ist.

Obwohl das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ge­ zeigt und beschrieben worden ist, derart, daß der Durch­ gangsbeschränkungsabschnitt 11 in dem zweiten Durchgang 8 angeordnet ist, und daß das Flußratenerfassungselement 15 in dem ersten Durchgang 7 angeordnet ist, ist es außerdem of­ fensichtlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf diese Form beschränkt ist, und derart angeordnet sein kann, daß der Durchgangsbeschränkungsabschnitt in dem dritten Durch­ gang 9 gebildet ist, und das Flußratenerfassungselement in dem zweiten Durchgang 8 angeordnet ist. D. h., daß das Fluß­ ratenerfassungselement 15 derart angeordnet sein kann, daß sich dasselbe in Strömungsrichtung vor dem Durchgangsbe­ schränkungsabschnitt befindet. Andererseits ist das platten­ förmige Flußratenerfassungselement 15 nicht auf das Flußra­ tenerfassungselement zum Erfassen eines Flusses in beide Richtungen begrenzt, wobei dasselbe ein Flußratenerfassungs­ element zum Erfassen eines Flusses in eine Richtung sein kann.

Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentveröffentli­ chung Nr. 8-172954, die am 12. Juni 1996 eingereicht wurde, ist einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Messen einer Gasflußrate, mit folgenden Merkmalen:
einem Rohrkörper (1), dessen Innenraum als Durchgang (2) für ein zu messendes fließendes Gas dient;
einem Gehäuse (4), das an einem Innenraum des Rohrkör­ pers (1) angeordnet ist, um diametral von einer Rohrwand (1A) zu einer Mittelachse des Rohrkörpers (1) vorzuste­ hen;
einem Umgehungsdurchgang (5), durch welchen ein Teil des zu messenden Gases fließt, wobei der Umgehungsdurchgang (5) an dem Gehäuse (4) gebildet ist;
einem Durchgangsbeschränkungsabschnitt (11), der in dem Umgehungsdurchgang (5) angeordnet ist, um eine Durch­ gangsquerschnittsfläche des Umgehungsdurchgangs (5) zu verringern; und
einem Flußratenerfassungselement (15), das in dem Umge­ hungsdurchgang (5) und in Strömungsrichtung vor dem Durchgangsbeschränkungsabschnitt (11) angeordnet ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Umgehungs­ durchgang (5) in einer allgemeinen U-Form ausgebildet ist und ein Einlaßtor (6), das in der Nähe einer Mittel­ achse des Rohrkörpers (1) angeordnet ist, und zumindest ein Auslaßtor (10), das in der Nähe der Rohrwand (1A) des Rohrkörpers (1) angeordnet ist, aufweist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, bei der das Auslaßtor (10) an zumindest einer der Seitenoberflächen des Gehäuses (4) gebildet ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ferner ein Elementtra­ gebauglied (13) aufweist, in welches das Flußratenerfas­ sungselement (15) eingebaut und durch welches das Fluß­ ratenerfassungselement (15) in dem Umgehungsdurchgang (5) angeordnet ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der der Umgehungs­ durchgang (5) einen ersten Durchgang (7), einen zweiten Durchgang (8) und einen dritten Durchgang (9) aufweist, wobei der erste Durchgang (7) in der Nähe der Mittelach­ se des Rohrkörpers (1) angeordnet ist und sich entlang der axialen Richtung von einer Strömungsrichtung davor­ liegenden zu einer in Strömungsrichtung dahinterliegen­ den Seite erstreckt, wobei sich der zweite Durchgang (8) von dem in Strömungsrichtung dahinterliegenden Ende des ersten Durchgangs (7) zu der Rohrwand (1A) des Rohrkör­ pers (1) erstreckt, wobei der dritte Durchgang (9) in der Nähe der Rohrwand (1A) des Rohrkörpers (1) angeord­ net ist und sich entlang der axialen Richtung von dem zweiten Durchgang (8) zu der in Strömungsrichtung davor­ liegenden Seite des Rohrkörpers (1) erstreckt.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der der Durchgangsbe­ schränkungsabschnitt (11) entweder in dem zweiten Durch­ gang (8) oder dem dritten Durchgang (9) oder in beiden gebildet ist, und das Flußratenerfassungselement (15) in dem ersten Durchgang (7) gebildet ist.

7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der ein Einlaßab­ schnitt (6) des Umgehungsdurchgangs (5) in einer sich verjüngenden Form ausgebildet ist, derart, daß sich eine Durchgangsquerschnittsfläche desselben allmählich ver­ ringert.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der eine Durchgangs­ querschnittsfläche an dem Durchgangsbeschränkungsab­ schnitt (11) kleiner als die an einem Abschnitt des Umgehungsdurchgangs (5) ausgebildet ist, an welchem das Flußratenerfassungselement (15) angeordnet ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das Flußratener­ fassungselement (15) aus einer Siliziumbasisplatte (16), einem isolierenden Film (17) und einem Flußratenerfas­ sungsbauglied aufgebaut ist, wobei die Siliziumbasis­ platte (16) ein bearbeitetes Loch (16A) an einem Zwi­ schenabschnitt in einer Breitenrichtung derselben auf­ weist, wobei der isolierende Film (17) auf der Oberflä­ che der Siliziumbasisplatte (16) gebildet ist, und wobei das Flußratenerfassungsbauglied mittels einer Filmbil­ dung auf dem isolierenden Film (17) und an einer Posi­ tion, die dem bearbeiteten Loch (16A) gegenüberliegt, gebildet ist.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei dem das Elementtrage­ bauglied (13) eine Schaltungseinheit (14) zum Ausführen einer Signalkommunikation mit dem Flußratenerfassungs­ element (15) aufnimmt, derart, daß die Schaltungseinheit (14) mittels der Luft, die durch den Rohrkörper (1) fließt, gekühlt wird.