(57)【要約】インテークマニホールド内に差し込まれた空気流量計は、吸い込まれた空気によって環流される。吸い込まれた空気質量を正確に測定するために、インレット開口及びアウトレット開口の領域内にコンスタントな流動条件が必要とされる。このために、インレット開口の領域内に少なくとも２つのフローエレメントが設けられており、これら２つのフローエレメントのうちのそれぞれ１つが、インレット開口の各側に設けられていて、差し込み領域の側方にそれぞれ１つの流路を形成している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって吸い込まれる空気質量を測定するための空気流量計であって、差し込み領域（１２）が設けられており、該差し込み領域（１２）が、吸い込まれた空気流のためのインレット開口（１６）及び空気流のためのアウトレット開口を有している形式のものにおいて、
少なくとも２つのフローエレメント（１８）がインレット開口（１４）の領域に設けられており、これらのフローエレメント（１８）のうちのそれぞれ少なくとも１つが、インレット開口のそれぞれの側に配置されていて、差し込み領域（１２）の側方でそれぞれ１つの流路（１９，３４）を制限していることを特徴とする、フローエレメントを備えた空気流量計。
【請求項２】
各フローエレメントが、ほぼプレート状のウイングエレメント（１８）として構成されている、請求項１記載の空気流量計。
【請求項３】
各ウイングエレメントは、その流れ方向（Ａ）に向いた縁部が、インレット開口（１４）の上流側に位置している、請求項２記載の空気流量計。
【請求項４】
２つのウイングエレメントが設けられている、請求項２又は３記載の空気流量計。
【請求項５】
ウイングエレメントが、流れ方向（Ａ）を基準にして対称に整列されている、請求項４記載の空気流量計。
【請求項６】
ウイングエレメントが差し込み領域で保持されている、請求項２から６までのいずれか１項記載の空気流量計。
【請求項７】
ウイングエレメントが差し込み領域と共にそれぞれ１つの貫通通路を形成しており、該貫通通路が、差し込み領域（１２）の外壁（２４）及びウイングエレメント（１８）の平らな側（２２）によって制限されている、請求項２から５までのいずれか１項記載の空気流量計。
【請求項８】
前記貫通通路内における、差し込み領域の外壁（２４）とウイングエレメントの平らな側（２２）との間の間隔が、下流側に向かって次第に小さくなっている、請求項７記載の空気流量計。
【請求項９】
ウイングエレメントが、差し込み方向で見てインレット開口の上側で保持されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の空気流量計。
【請求項１０】
ウイングエレメントが、差し込み方向で見てインレット開口の高さ位置又はそれより下の位置で保持されている、請求項６から８までのいずれか１項記載の空気流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関によって吸い込まれる空気質量（エアマス；air mass）を測定するための空気流量計（エアマスフローメータ；air mass flow meter）であって、差し込み領域が設けられており、該差し込み領域が、吸い込まれた空気流のためのインレット開口及び空気流のためのアウトレット開口を有している形式のものに関する。
【０００２】
空気流は、インレット開口を通って空気流量計に侵入し、測定装置を擦過して（つまり測定装置に接触して）、さらにアウトレット開口を通って流出する。この場合、空気流量計の差し込み領域は、空気流量計を通らない空気質量によって環流される。つまり、空気流量計を通らない空気質量が、空気流量計の差し込み領域の周囲を流れる。
【０００３】
内燃機関のインテークマニホールド若しくは供給マニホールド内に空気流量計を設けることは公知である。空気流量計は、エンジン制御のために吸込み空気／供給空気の質量流量を測定するために用いられる。何故ならば、それは、シリンダ内の燃焼の化学的過程において質量比に基づいているからである。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許第１９５４７９１５号明細書によれば、差し込み形空気流量計が公知である。この差し込み形空気流量計の測定通路はその主受容方向（Hauptaufnahmerichtung）が、流れ方向に対して小さい角度で向きを変えられている。このように向きを変えることによって、測定通路を平行に組み込みのに対して、組み込み公差に基づいて発生する、特性曲線のばらつきが著しく減少される。
【０００５】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９６２３３３４号明細書に開示された差し込み形空気流量計によれば、測定通路が、変向領域内で、流れ方向に抗して傾斜された縁部面が設けられており、この縁部面は、測定通路内の流れ変動を抑制するようになっている。
【０００６】
ヨーロッパ特許公開第０９０８７０４号明細書によれば、空気流を熱的に測定するエアマスセンサが公知である。このエアマスセンサはその差し込み領域が、内燃機関に通じるインテークマニホールド内に配置されている。空気の一部は、差し込み領域内に侵入して、測定装置を通り過ぎる前に、測定装置を擦過するようにガイドされる。公知のエアマスセンサは、一種のベンチュリノズルのように作用する円形の開口を有している。吸い込まれた空気質量の主空気流に対して垂直に、上昇及び下降するエアダクトを介して、空気流が主空気流の一部として測定装置を擦過するようにガイドされる。
【０００７】
ヨーロッパ特許公開第０９０８７０４号明細書により公知のエアマスセンサ並びにその他の空気流量センサにおいては、差し込み領域を環流する空気質量によって困難が生じる。特に下流に位置する、エアマスセンサの領域内にスワール流が発生する。このようなスワール流は、インレット及びアウトレット開口の領域内で時間的にコンスタントでない流れを生ぜしめ、それによって、差し込み領域を通って流れる空気流の変動が発生する。差し込み領域を通って流れる空気が、差し込み領域の下流側のスワール流発生範囲に基づいて増大又は減少すると、吸い込まれた空気質量のための測定された値が狂うことになる。特に問題なのは、流れが層流から乱流に変化する箇所である。この流れが変化する領域においては、流れ及び圧力がコンスタントではなく、測定結果が狂うことになる。別の問題は、カルマン渦流が発生する点にある。カルマン渦流は、交互の回転方向に伴って同様に、アウトレット開口の下流側で時間的に一定でない流れフィールドを生ぜしめる。
【０００８】
本発明の課題は、測定値の狂いを阻止する簡単な手段を備えた空気流量計を提供することである。
【０００９】
この課題は、請求項１に記載した特徴を有する空気流量計によって解決される。
【００１０】
空気流量計は差し込み領域を有しており、この差し込み領域は、吸い込まれた空気流のためのインレット開口と、空気流のためのアウトレット開口とを有している。本発明によれば、インレット開口の領域内に少なくとも２つのフローエレメント（flow element；流れ部材)がインレット開口の領域内に設けられており、これらのフローエレメントのうちのそれぞれ少なくとも１つがインレット開口の各側に設けられている。差し込み領域のインレット開口に関連して、それぞれ１つのフローエレメントが流れ方向でインレット開口の側方に設けられている。フローエレメントは、吸い込まれた空気流と協働して、空気領域の側方を環流する空気の流動条件が安定化されるように作用する。流れの安定化とは、主としてフローエレメントの下流側で常に同じ流れが存在し、それによって測定信号の妨害が阻止される、ということである。このために、フローエレメントは、所定の空気のための側方の流路を形成するように、整列されている。流路は、フローエレメントと差し込み領域とによって制限されている。この流路は流動条件の迅速な形成のために役立つ。これは特に、脈動波において有利である。何故ならば、流れ方向が変化した後で、脈動波は特に迅速に安定化するからである。さらにまた、側方に配置されたフローエレメントによって、平均的な流れ速度とはまったく無関係に、層流から渦流への規定された変化ポイントが得られる。その他の作用として、同様に所定の領域内に流れのための方向独立性が得られるという点が挙げられる。インレット開口に種々異なる方向から流入することによって、種々異なる測定結果が生じるものではない。何故ならばインレット開口の領域内において流れは安定化されるからである。
【００１１】
有利には、フローエレメントはほぼプレート状のウイングエレメント（請求項２参照）である。ウイングエレメントは、主流れ方向で吸い込まれた空気によって掃気される平らな側を有している。ウイングエレメントは一方では、空気流を変向させる調整作用を有している。また他方では、フローエレメントは、側面を擦過して流れる空気の摩擦に基づいて空気流を均一化する、直接的な安定化作用も有している。
【００１２】
ウイングエレメントによって空気流を特に効果的に整列させるために、主流れ方向とは逆方向に向けられた、各ウイングエレメントの縁部が、インレット開口の上流に配置されている（請求項２参照）。従ってウイングエレメントは、空気流がインレット開口内に侵入する前に、空気流の調整作用を有している。ウイングエレメントの、上流側に向けられた縁部は、例えば丸味を付けられていてよい。
【００１３】
空気流量計の特に有利な構成では、正確に２つのウイングエレメントがインレット開口の側方に配置されている（請求項４参照）。この場合、ウイングエレメントは有利には、主流れ方向に対して対称的に配置されている。これは特に、差し込み領域が、主流れ方向を基準にして対照的に構成されている場合でも、そうである（請求項５参照）。
【００１４】
有利にはウイングエレメントは差し込み領域で保持されている（請求項６参照）ので、ウイングエレメントは組み付け前に既に、差し込み領域に対して相対的に整列することができる。次いでウイングエレメントの組み込みは、空気流量計の組み込みと共に行われる。
【００１５】
有利には各ウイングエレメントは、それぞれ１つの貫通通路が差し込み領域の外壁及びウイングエレメントの平らな側（側面）によって規定されていることによって、差し込み領域と整列される（請求項７参照）。この流れ通路は、有利には下流に向かって先細りしている（請求項８参照）。差し込み領域を擦過して流れる空気は、側方でそれぞれ１つの貫通通路を通ってガイドされ、この貫通通路の、差し込み領域の外壁及びウイングエレメントの側面によって形成された内壁部に沿って流れる。流れ通路内で横断面が先細りしていることによって、流れ速度が高くなる。流れ通路は、側面に対して隣接する壁部内で開放しているので、流れ通路は例えば３方側が閉鎖されている。
【００１６】
有利には、ウイングエレメントはその流れ方向とは反対側の縁部が、差し込み領域を越えて突き出していない。有利な構成では、ウイングエレメントはほぼ方形の形状を有しており、この場合、方形の長手方向側が差し込み領域の長手方向に延びている。ウイングエレメントは差し込み方向で、インレット開口の高さ位置、又はその上側又はその下側で保持されている（請求項９参照）。
【００１７】
本発明による空気流量計（エアマスメーター）の実施例が、以下に図面を用いて詳しく説明されている。
【００１８】
図１は、ウイングエレメントを備えた空気流量計の側面図、
図２は、図１に示した空気流量計の差し込み領域を、差し込み方向で下方から見た図、
図３は、空気流量計を流れ方向で前方から見た概略図、
図４は、第２実施例による空気流量計を前方から見た図である。
【００１９】
図１には、空気流量計１０を側方から見た概略図が示されている。空気流量計１０は、その領域１２がインテークダクト内に配置されている。吸い込まれた空気は入口開口１４を介して差し込み領域内に侵入する。この差し込み領域（図示していない）内で、侵入した空気が測定装置を擦過して流過し、この測定装置が例えば一定温度のホットフィルム式エアマスセンサーの方式に従って流過する空気量を測定する。開口１６において空気流は再び流出する。流出した空気流は、吸い込んだ空気の主空気流と合流する。差し込み領域１２を通って流れる空気流は吸い込んだすべての空気質量（エアマス）だけに基づいているのではなく、本質的にインレット開口１４及びアウトレット開口１６の領域内の圧力状態及び流動条件にも基づいている。
【００２０】
ウイングエレメント１８は、主流れ方向Ａに関連して側方に配置されている。図１にはウイングエレメント１８が示されており、このウイングエレメント１８はほぼ縦長の方形形状を有していて、流れ方向Ａとは逆方向で差し込み領域１２を越えて突き出している。ウイングエレメント１８は、差し込み方向でインレット開口１４と差し込み領域の自由端部との間で終わっている。ウイングエレメントは流れ方向Ａで、差し込み領域の半分の手前まで延びている。ウイングエレメント１８は、それぞれ１つの側方の流路１９を制限している。
【００２１】
図１には、差し込み領域１２におけるインレット開口１４及びアウトレット開口を下方から見た概略図が示されている。図面からよく分かるように、ウイングエレメント１８はプレート状のエレメントとして差し込み領域１２の側方に配置されていて、主流れ方向Ａに対して左右対称に整列されている。また同様に、ウイングエレメント１８は、平らな面を有しているのではなく、湾曲部を有していてもよい。
【００２２】
図３には、空気流量計を前方から見た概略図が示されている。差し込み領域１２は、インレット開口１４に向かって先細りしている。ウイングエレメント１８は区分２０で以て差し込み領域１２に保持されている。
【００２３】
図２に示されているように、差し込み領域１２を直接擦過する流れは、ウイングエレメントによって差し込み領域に向かって変向せしめられる。この場合、ウイングエレメント１８の内壁２２と差し込み領域１２の外壁２４との間の間隔は、流れ方向Ａで次第に狭くなる。このような形式で、差し込み領域１２を擦過する流れは加速される。このような加速によって、特に層流から乱流への変化のための、差し込み領域の下流側の領域内で規定された流動条件が得られる。
【００２４】
図４には、本発明による空気流量センサ２６の第２の構成が示されている。空気流量センサ２６は差し込み領域２８を有しており、この差し込み領域２８は、図３に示した差し込み領域１２にほぼ相当する。差し込み領域２８の自由端部はインレット開口３０を有している。差し込み領域の側方に２つのウイングエレメント３２が配置されており、これら２つのウイングエレメント３２は、差し込み領域２８を擦過する空気のための流路３４を形成する。これらのウイングエレメント３２は領域３６において、差し込み方向に位置する、差し込み領域２８の端部で保持されている。図４に示した例では、フローエレメントとしてのウイングエレメント３２は、前方が湾曲して示されている。これに対して択一的に、ウイングエレメント３２が、互いに逆向きに折り曲げられた真っ直ぐな区分より成っていてもよい。
【００２５】
図示の実施例では、方形の横断面を有する差し込み領域１２が示されていて、また、ほぼ正方形のインレット開口及びアウトレット開口が示されている。これらの形状は、例として示されているだけであり、この形状に限定されるものではない。従って差し込み領域の横断面は例えば、その下流に位置する側が丸味をつけられていてもよく、またインレット開口及びアウトレット開口を、別の形状を有する差し込み領域の別の位置に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ウイングエレメントを備えた空気流量計の側面図である。
【図２】図１に示した空気流量計の差し込み領域を、差し込み方向で下方から見た図である。
【図３】空気流量計を流れ方向で前方から見た概略図である。
【図４】第２実施例による空気流量計を前方から見た図である。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月2日(2003.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって吸い込まれる空気質量を測定するための空気流量計であって、差し込み領域（１２）が設けられており、該差し込み領域（１２）が、吸い込まれた空気流のためのインレット開口（１６）及び空気流のためのアウトレット開口を有している形式のものにおいて、
ほぼプレート状の少なくとも２つのウィングエレメント（１８）がインレット開口（１４）の領域に設けられており、これらのウィングエレメント（１８）のうちのそれぞれ少なくとも１つが、インレット開口のそれぞれの側に配置されていて、差し込み領域（１２）の側方でそれぞれ１つの流路（１９，３４）を制限していることを特徴とする、空気流量計。
【請求項２】
各ウイングエレメントは、その流れ方向（Ａ）に向いた縁部が、インレット開口（１４）の上流側に位置している、請求項１記載の空気流量計。
【請求項３】
２つのウイングエレメントが設けられている、請求項１又は２記載の空気流量計。
【請求項４】
ウイングエレメントが、流れ方向（Ａ）を基準にして対称に整列されている、請求項３記載の空気流量計。
【請求項５】
ウイングエレメントが差し込み領域で保持されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の空気流量計。
【請求項６】
ウイングエレメントが差し込み領域と共にそれぞれ１つの貫通通路を形成しており、該貫通通路が、差し込み領域（１２）の外壁（２４）及びウイングエレメント（１８）の平らな側（２２）によって制限されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の空気流量計。
【請求項７】
前記貫通通路内における、差し込み領域の外壁（２４）とウイングエレメントの平らな側（２２）との間の間隔が、下流側に向かって次第に小さくなっている、請求項６記載の空気流量計。
【請求項８】
ウイングエレメントが、差し込み方向で見てインレット開口の上側で保持されている、請求項５から７までのいずれか１項記載の空気流量計。
【請求項９】
ウイングエレメントが、差し込み方向で見てインレット開口の高さ位置又はそれより下の位置で保持されている、請求項５から７までのいずれか１項記載の空気流量計。
【国際調査報告】
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