DE3856490T2 - Hitzdraht-Luftmengenmesser-Anordnung für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Hitzdraht-Luftmengenmesser-Anordnung für Brennkraftmaschinen

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hitzdraht- Luftmengenmesseranordnung und insbesondere auf eine Hitzdraht-Luftmengenmesseranordnung für eine Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, die ein Einlaßsystem der Brennkraftmaschine bildet und so beschaffen ist, daß sie eine Durchflußmenge der Einlaßluft erfaßt und steuert.
  • Wie beispielsweise in JP-U-56-135127 und in JP-A-60-185118 dargestellt ist, wurde eine herkömmliche Kanalanordnung für einen Hitzdraht-Luftmengenmesser für Kraftfahrzeugmotoren geschaffen, in der ein Hilfsströmungspfad angeordnet ist; stromabwärts vom Hitzdrahtelement ist ein Hindernis oder ein kompliziert gekrümmter Strömungspfad, der in axialer Richtung lang ist, vorgesehen, um das Hitzdrahtelement gegen ein Rückschlagen bei Fehlzündung des Motors zu schützen und anomale, von den Pulsationen des Motors verursachte Ausgangssignale des Hitzdrahtelements zu verhindern. Da in einem solchen Luftmengenmesser der Hilfsströmungsabschnitt, der das Hitzdrahtelement enthält, in der Weise ausgebildet ist, daß er der Hauptströmung ausgesetzt ist, ist der durch den Temperaturanstieg des Körpers des Luftmengenmessers verursachte Fehler der Ausgangssignale gering. Bei dieser Anordnung ist es jedoch erforderlich, daß sie in axialer Richtung eine große Länge aufweist, ferner wird eine große Anzahl mechanischer Teile benötigt, was die Montage erschwert. Diese Anordnung ist deshalb hinsichtlich ihrer Kompaktheit sowie hinsichtlich der Kosten nachteilig.
  • Weiterhin wurde beispielsweise in JP-A-57-23818 und 57-113926 eine Anordnung vorgeschlagen, bei der ein Hitzdraht-Luftmengenmesser und ein Drosselklappenmittel nahe beieinander zu einem Körper integriert angeordnet sind. In JP-A-57-23818 wurden die gleichen Techniken wie in den vorhergehenden beiden Veröffentlichungen bei einer Anordnung verwendet, bei welcher der Hilfskanal, in dem das Hitzdrahtelement angeordnet ist, durch ein gerades Rohr definiert und im mittleren Teil des Hauptkanals ausgebildet ist. In JP-A-57-23818 sind jedoch keine Mittel zum Schutz des Hitzdrahtelements gegen ein Rückschlagen bei Fehlzündung des Motors vorgesehen. Die stromabwärts vom Hilfsströmungspfad angeordnete Drosselklappe kann das Hitzdrahtelement schützen, wenn sie beinahe geschlossen ist. Wenn sie aber beinahe oder vollständig geöffnet ist, kann die Drosselklappe diese Schutzfunktion nicht übernehmen. Zusätzlich zu diesem Problem hat diese Anordnung noch den weiteren Nachteil, daß die Strömung im Hilfsströmungspfad durch die Bewegung der Drosselklappe beeinträchtigt wird, was die Strömung instabil macht. In JP-A-57-113926 ist ein Luftmengenmesser beschrieben, in dem das Hitzdrahtelement in einem Hilfsströmungspfad angeordnet ist, der sich in der Wandung des Körpers, die eine große Wärmekapazität und eine verhältnismäßig eingeschränkte Wärmeübertragungsfläche besitzt, erstreckt und durch eine L-förmige Struktur definiert ist, die aus einem ersten Strömungspfad parallel zur Hauptströmung und aus einem zweiten Strömungspfad senkrecht zum ersten Strömungspfad besteht. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, das Hitzdrahtelement gegen ein Rückschlagen bei Fehlzündung des Motors zu schützen. Da aufgrund der Anordnung des Hilfsströmungspfades die Luft der Hauptströmung die Wandung des Hilfsströmungspfades umströmen kann, steigt wegen der vom Hitzdrahtelement erzeugten Wärme und der vom Motor übertragenen Wärme die Temperatur der Wandung des Hilfsströmungskanals sehr stark an. Infolgedessen wird die Luft im Hilfsströmungspfad erwärmt, so daß die Temperaturdifferenz zwischen der Luft im Hilfsströmungspfad und der Luft im Hauptströmungspfad groß ist. Daher ist es unmöglich, die Durchflußmenge der Ansaugluft genau zu messen.
  • US-A-4 393 697 offenbart eine Auslegeranordnung für einen Luftmengenmesser mit einem axial sich erstreckenden und im Hauptströmungspfad vorgesehen Hilfsströmungspfad, an dessen Auslaßende eine Wandung für den Schutz eines Rückschlagens bei Fehlzündung angeordnet ist.
  • US-A-4 527 423 offenbart einen Hitzdraht-Luftmengenmesser, der einen Hauptströmungspfad und einen Hilfsströmungspfad umfaßt, die aus einem axial sich erstreckenden Einlaßabschnitt und einem senkrecht zum Einlaßabschnitt orientierten Auslaßabschnitt bestehen, wobei der Hilfsströmungspfad vollständig im Körper des Luftmengenmessers vorgesehen ist. Stromaufseitig vom Ort der Einlaßöffnung des Hilfsströmungspfades besitzt der Hauptströmungspfad einen größeren Durchmesser als stromabseitig hiervon, wodurch am Ort der Einlaßöffnung des Hilfsströmungspfades eine Schulter gebildet wird.
  • In EP-A-173 946 wird ein Luftmengenmesser beschrieben, in dem sich der Hilfsströmungspfad im wesentlichen im Mittelabschnitt des Hauptströmungspfades befindet. Er umfaßt einen axialen Einlaßabschnitt und einen radialen Auslaßabschnitt mit kurzer axialer Länge. Bei diesem Stand der Technik ist die Strömung durch den Hilfsströmungspfad zunächst im axialen Einlaßabschnitt axial, wird dann um 180º abgelenkt, so daß sie wiederum axial ist, jedoch in Gegenströmungsrichtung, und tritt anschließend in einen radialen Teil ein, der eine Auslaßöffnung in den Hauptströmungspfad einer Seitenfläche des Luftmengenmesserblocks umfaßt. Bei dem obenbeschriebenen Stand der Technik finden sich keine Angaben über eine Verringerung der Rohrweglänge zwischen dem Hitzdraht-Luftmengenmesser und den Drosselklappenmitteln. Daher bestehen in diesem Stand der Technik die Probleme eines erhöhten Druckverlusts im Einlaßkanal und eines erhöhten Gewichts und erhöhter Kosten der Anordnung. Darüber hinaus stößt der Stand der Technik auf die folgenden Schwierigkeiten: Wärmeerzeugung des Hitzdrahtelements; Temperaturanstieg der Wandung des Hilfsströmungspfades um das Hitzdrahtelement aufgrund des Wärmeeintrags von außen, d. h. ein Fehler aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen der tatsächlichen Einlaßluft und der durch den Hilfsströmungspfad strömenden Luft, wenn diese auf das Hitzdrahtelement und das Temperaturkompensationselement auftrifft; Gegenmaßnahmen gegen eine Änderung des Verhältnisses der Durchflußmenge des Hauptströmungspfades und des Hilfsströmungspfades aufgrund von Verwirbelungen oder einer Änderung der Einlaßluft oder einer Änderung der Strömung stromabseitig vom Luftmengenmesser; Verringerung der Strömungsturbulenz in dem Hilfsströmungspfad, d. h. Verringerung des Ausgangsrauschens; Schutz der Elemente gegen Rückströmung aufgrund eines Rückschlagens bei Fehlzündung und der Pulsationen sowie Gegenmaßnahmen gegen anomale Ausgangssignale.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hitzdraht-Luftmengenmesseranordnung zu schaffen, die kompakt ist und eine hohe Meßgenauigkeit und einen verbesserten Schutz gegen ein Rückschlagen bei Fehlzündung bietet, so daß es möglich ist, das Luft-/Kraftstoffverhältnis der Brennkraftmaschinen geeignet zu steuern.
  • Die obige Aufgabe wird gelöst durch den unabhängigen Anspruch. Der abhängige Anspruch bezieht sich auf eine bevorzugte Ausführungsform.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Hitzdrahtelement in einem Hilfsströmungspfad, der vom Hauptströmungspfad unabhängig ist, angeordnet, wodurch nachteilige Wirkungen der Turbulenz im Hauptströmungspfad verringert werden. Außerdem besitzt der Hilfsströmungspfad im Vergleich zum Hauptströmungspfad einen kleinen Durchmesser. Ferner ist der Hilfsströmungspfad stromabseitig vom Element gekrümmt, so daß die Strömung im gekrümmten Abschnitt und die Druckdämpfungswirkung eine Beschädigung des Hitzdrahtelements aufgrund einer Gegenströmung verhindern und die nachteiligen Wirkungen der Pulsation verringern.
  • Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform und eine Zeichnung erläutert.
  • Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, die in einer Struktur, deren axiale Abmessung nicht erhöht ist, einen Hilfsströmungspfad mit einem verhältnismäßig großen Fluidwiderstand verwirklicht. In einem Fühlerhalterblock 230, der ein vom Körper 240 getrenntes Element darstellt und mit einer Schaltungseinheit 2 verbunden ist, ist der gesamte Hilfsströmungspfad 242 aus einem Hilfsströmungspfad-Abschnitt 242b parallel zum Hauptströmungspfad 241, einem Hilfsströmungspfad-Abschnitt 242c mit quadratischem Querschnitt, der sich senkrecht zum Strömungspfad 242b erstreckt, einem Hilfsströmungspfad-Abschnitt 242d, der entgegen der Hauptströmung zur Einlaßseite gerichtet ist und zum Hilfsströmungspfad 242c senkrecht ist, und aus einem Hilfsströmungspfad- Abschnitt 242e, der in radialer Richtung senkrecht zum Hilfsströmungspfad-Abschnitt 242d orientiert ist, gebildet. Die stromabseitige Wandung des Hilfsströmungspfad-Abschnitts 242c in bezug auf die Hauptströmung ist durch eine ebene Abdeckung 243 gebildet, die am Halterblock 230 mittels eines Schraubbolzens 244 befestigt ist. Da in dieser Ausführungsform die Länge des Hilfsströmungspfad-Abschnitts 242b stromaufseitig vom Hitzdrahtelement 2a aufgrund seiner Struktur kurz ist, ist an der Einlaßöffnung des Körpers 240 ein Gitterelement 245 vorgesehen. Außerdem erstreckt sich die stromaufseitige Wandung des Halterblocks 230 in Hauptströmungsrichtung weiter in den Hauptströmungspfad in bezug auf den Auslaß 242e des Hilfsströmungspfades, so daß die Hauptströmung an einem direkten Auftreffen auf dem Auslaß 242e des Hilfsströmungspfades gehindert wird, wodurch der statische Druck darauf stabilisiert wird und die Strömung im Hilfsströmungspfad ein verringertes Geräusch erzeugt.
  • In dieser Ausführungsform setzt sich der Fluidwiderstand des Hilfsströmungspfades 242 aus dem Reibungswiderstand, der zu dem Kanal großer Länge proportional ist, und aus dem Kanalkonfigurationswiderstandselement, das aus drei rechtwinkligen Krümmungen aufgebaut ist, zusammen. Die äquivalente Länge des Kanals der elften Ausführungsform ist größer als jene der zehnten Ausführungsform. Mit anderen Worten, diese Ausführungsform ist gegen ein Rückschlagen bei Fehlzündung und gegen Einlaßpulsationen sehr wirksam. Falls ferner der Fluidwiderstand des Hilfsströmungspfades und insbesondere der Konfigurationswiderstand erhöht werden, kann das Verhältnis der Durchflußmengenverteilung des Hilfsströmungspfades zum Hauptströmungspfad bei hohen Durchflußmengen (Bereich hoher Drehzahl) gesenkt werden. Dies ermöglicht eine Verringerung der Durchflußmenge in der Umgebung des Hitzdrahtelements, was nützlich ist, um eine Verunreinigung aufgrund einer Anhaftung von Staub oder Fremdstoffen zu vermeiden.
  • In dieser Ausführungsform ist der Hilfsströmungspfad 242 im Hinblick auf seine Bearbeitbarkeit getrennt vom Körper 240 ausgebildet und am Körper 240 lösbar angebracht.

Claims (2)

1. Hitzdraht-Luftmengenmesseranordnung, mit
- einem Hauptströmungspfad (241), der in einem Körper (240) ausgebildet ist und einen Einlaßluftkanal einer Brennkraftmaschine bildet,
- einem Block (230) in dem ein Hilfsluftpfad (242) ausgebildet ist, wobei der Hilfsluftkanal (242)
- einen ersten Pfadabschnitt (242b) enthält, der parallel zum Hauptluftpfad (241) ist und zur stromaufliegenden Seite des Hauptluftpfads (241) geöffnet ist,
- einen zweiten Pfadabschnitt (242c) enthält, der mit dem Auslaßende des ersten Pfadabschnitts (242b) verbunden ist und senkrecht zu dem ersten Pfadabschnitt (242b) ist,
- einen dritten Pfadabschnitt (242d) enthält, der mit dem Auslaßende des zweiten Pfadabschnitts (242c) verbunden ist und senkrecht zu dem zweiten Pfadabschnitt (242c) ist und zur Einlaßseite des ersten Pfadabschnitts (242b) gerichtet ist, und
- einen vierten Pfadabschnitt (242e) enthält, der mit dem Auslaßende des dritten Pfadabschnitts (242d) verbunden ist und senkrecht zu dem dritten Pfadabschnitt (242d) ist,
- einer Schaltungseinheit (2), die mit dem Block (230) gekoppelt ist, und
- einem Hitzdrahtelement (2a), das mit der Schaltungseinheit (2) verbunden ist, wobei das Hitzdrahtelement (2a) in den ersten Pfadabschnitt (242b) durch eine Wand des ersten Pfadabschnitts(242b) nahe der Schaltungseinheit (2) eingesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- ein Gitterteil (245) ein der Einlaßöffnung des Hauptströmungspfads (241) vorgesehen ist,
- der Block (230) durch die Wand des Körpers (240) in den Hauptströmungskanal (241) entfernbar und freitragend eingesetzt ist,
- der vierte Pfadabschnitt (242e) in radialer Richtung des Hauptströmungspfads (241) ausgerichtet ist,
- der vierte Pfadabschnitt (242e) sich in den Hauptströmungspfad (241) in radialer Richtung des Hauptströmungspfads (241) an der Unterseite des Blocks (230) gegenüberliegend zu der Seite wo die Schaltungseinheit (2) angeordnet ist, öffnet und
- die stromaufliegende Wand (230a) des Blocks (230) sich relativ zu der Hauptströmung weiter in den Hauptströmungspfad (241) in radialer Richtung erstreckt, in Richtung der Seite des Hauptströmungspfads (241) gegenüberliegend zu der Seite, wo die Schaltungseinheit (2) angeordnet ist, relativ zum Auslaß des vierten Pfadabschnitts (242e).
2. Hitzdraht-Luftströmungsmesseranordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Pfadabschnitt (242c) einen rechteckigen Querschnitt aufweist.
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