(57)【要約】  本発明は、管と、該管内に取り付けられた、該管内を所定の流れ速度で主流れ方向で流れる気体量を測定するためのセンサモジュールとから成っていて、該センサモジュールは管内に前記主流れ方向で延在しており、前記センサモジュールの始端部が前記主流れ方向に対して垂直な第１の平面を規定していて、前記センサモジュールの終端部が前記主流れ方向に対して垂直な第２の平面を規定しており、前記センサモジュールが流れ通路を有しており、該流れ通路は前記管内を流れる前記気体量の一部を受容し、測定エレメントを介して案内する、空気流量計に関する。安価に製造可能であって、空気質量流の正確な測定が可能であるような空気流量計を提供するために、前記管内に延在する流れ案内部材が配置されていて、該流れ案内部材は主流れ方向に対して平行に向けられており、前記流れ案内部材の端面に前記気体量が当接しながら流れ、前記流れ案内部材の壁領域に沿って前記気体量が流過し、前記流れ案内部材の前記壁領域は少なくとも部分的に前記第１の平面と前記第２の平面との間に延在しており、これにより前記流れ案内部材は、前記センサモジュールの領域における前記管内の流れ速度が前記管内の前記流れ速度に対して低い場合には、前記気体量の流れ速度を高くし、前記センサモジュールの領域における管内の前記気体量の速度が前記流れ速度に対して高い場合には、前記気体量の流れ速度を殆ど高くしない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管（２）と、該管（２）内に取り付けられた、該管（２）内を所定の流れ速度で主流れ方向（４）で流れる気体量を測定するためのセンサモジュール（３）とから成っていて、該センサモジュール（３）は管（２）内に前記主流れ方向（４）で延在しており、前記センサモジュール（３）の始端部（５）が前記主流れ方向（４）に対して垂直な第１の平面を規定していて、前記センサモジュール（３）の終端部（６）が前記主流れ方向（４）に対して垂直な第２の平面を規定しており、前記センサモジュール（３）が流れ通路（７）を有しており、該流れ通路（７）は前記管（２）内を流れる前記気体量の一部を受容し、測定エレメントを介して案内する、空気流量計であって、
前記管（２）内に延在する流れ案内部材（８）が配置されていて、該流れ案内部材（８）は主流れ方向（４）に対して平行に向けられており、前記流れ案内部材（８）の端面（９）に前記気体量が当接しながら流れ、前記流れ案内部材（８）の壁領域（１０）に沿って前記気体量が流過し、前記流れ案内部材（８）の前記壁領域（１０）は少なくとも部分的に前記第１の平面と前記第２の平面との間に延在しており、これにより前記流れ案内部材（８）は、前記センサモジュール（３）の領域における前記管（２）内の流れ速度が前記管（２）内の前記流れ速度に対して低い場合には、前記気体量の流れ速度を高くし、前記センサモジュール（３）の領域における管（２）内の前記気体量の速度が前記流れ速度に対して高い場合には、前記気体量の流れ速度を殆ど高くしないことを特徴とする、空気流量計。
【請求項２】
前記流れ案内部材（８）が空気力学的に形成されている、請求項１記載の空気流量計。
【請求項３】
前記流れ案内部材（８）が滴形に形成されている、請求項２記載の空気流量計。
【請求項４】
前記流れ案内部材（８）が翼状に形成されている、請求項２記載の空気流量計。
【請求項５】
前記流れ案内部材（８）が管横断面を１０〜５０％減じている、請求項１記載の空気流量計。
【請求項６】
前記管（２）と前記流れ案内部材（８）が一体的な構成部分として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の空気流量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管と、該管内に取り付けられた、該管内を所定の流れ速度で主流れ方向で流れる気体量を測定するためのセンサモジュールとから成っていて、該センサモジュールは管内に前記主流れ方向で延在しており、前記センサモジュールの始端部が前記主流れ方向に対して垂直な第１の平面を規定していて、前記センサモジュールの終端部が前記主流れ方向に対して垂直な第２の平面を規定しており、前記センサモジュールが流れ通路を有しており、該流れ通路は前記管内を流れる前記気体量の一部を受容し、測定エレメントを介して案内する、空気流量計に関する。
【０００２】
空気という記載は、この出願の文脈では、その質量流量を検出することができる気体又は気体混合物の一例として用いている。基本的には、本発明による空気流量計によって、あらゆる気体又は気体混合物の質量流量を検出することができる。
【０００３】
このような空気流量計は公知であり、例えば内燃機関を流れる空気質量を検出するために、自動車の構造において多く使用されている。空気流量計によって検出された空気質量流量に応じて、例えば内燃機関の運転の診断を行うことや、内燃機関の制御を行うことができる。この目的で、異なる運転条件下であっても確実かつできるだけ精密な実際の空気質量流の検出が重要である。
【０００４】
EP 0 458 998 A1号明細書により公知の空気流量計はケーシングを備えていて、このケーシング内には流れ通路が形成されていて、センサエレメントの上流側に整流器が取り付けられている。 この整流器は、ハニカム体と、流れ方向で前記ハニカム体を超えて突出するリングとを有しており、このリングには、マイクロ渦流を発生させる格子がハニカム体に間隔を置いて埋め込まれている。この格子が有する欠点は、例えば自動車技術分野ではしばしばあるように、空気流量計を高い振動負荷を伴って長期稼働させると、格子が疲労し、機械的に故障する恐れがあることにある。さらに、格子を、ハニカム体のリングに取り付けることは手間がかかり、従ってコストが高い。
【０００５】
本発明の課題は、安価に製造可能であって、空気質量流の正確な測定が可能であるような空気流量計を提供することである。
【０００６】
この課題は、独立請求項の特徴部により解決される。
【０００７】
前記管内に延在する流れ案内部材が配置されていて、該流れ案内部材は主流れ方向に対して平行に向けられており、前記流れ案内部材の端面に前記気体量が当接しながら流れ、前記流れ案内部材の壁領域に沿って前記気体量が流過し、前記流れ案内部材の前記壁領域は少なくとも部分的に前記第１の平面と前記第２の平面との間に延在しており、これにより前記流れ案内部材は、前記センサモジュールの領域における前記管内の流れ速度が前記管内の前記流れ速度に対して低い場合には、前記気体量の流れ速度を高くし、前記センサモジュールの領域における管内の前記気体量の速度が前記流れ速度に対して高い場合には、前記気体量の流れ速度を殆ど高くしないことにより、管内を流れる空気質量を極めて正確に測定することができる。
【０００８】
別の構成では、流れ案内部材が空気力学的に形成されていて、これにより空気流の流れは渦流により抑制され、正確な測定が保証される。流れ案内部材が滴形又は翼状に形成されていてもこのような利点が得られる。
【０００９】
本発明のさらに別の構成では、流れ案内部材は管横断面を１０〜５０％減じている。これによりセンサモジュールにおける圧力が上昇し、これにより空気質量流の測定は極めて安定的であり、正確に行うことができる。
【００１０】
一実施形態では、管と流れ案内部材とが一体的な構成部分として形成されている。これにより極めて安価かつ堅牢で耐久性のある空気流量計が得られる。
【００１１】
次に本発明を図１〜図６につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術の形式の空気流量計を示した図である。
【図２】格子を示した図である。
【図３ａ】本発明による空気流量計の空気流入側を示した図である。
【図３ｂ】図３ａの空気流量計の空気流出側を示した図である。
【図４ａ】本発明による空気流量計の別の構成を空気流入側で示した図である。
【図４ｂ】図４ａの空気流量計の空気流出側を示した図である。
【図５ａ】本発明による空気流量計の第３の構成を空気流入側で示した図である。
【図５ｂ】図５ａの空気流量計の空気流出側を示した図である。
【図６ａ】本発明による空気流量計の第４の構成を空気流入側で示した図である。
【図６ｂ】図６ａの空気流量計の空気流出側を示した図である。
【００１３】
図１には従来技術の形式の空気流量計１が示されている。この空気流量計１は管２とセンサモジュール３とを有している。センサモジュール３は、管２内の空気質量の主流れ方向に関して始端部５と終端部６とを有している。管２内における空気質量の全ての流れ速度に関してエラーなく測定することができるようにするために、センサモジュール３の手前に、センサモジュール３の始端部５に対して所定の間隔を置いて流れ案内部材８が形成されている。この従来技術の形式の流れ案内部材８は格子１１から成っている。
【００１４】
この格子１１は図２において正面図で示されている。
【００１５】
図３〜図６に示されている本発明による空気流量センサでは、格子１１として形成された流れ案内部材８は完全に省かれている。
【００１６】
図３ａには、本発明による空気流量計１の空気流入側が示されている。管２内にセンサモジュール３が配置されていることが判る。このセンサモジュール３は、管２内を所定の流れ速度で主流れ方向４で流れる気体量を測定するために形成されている。センサモジュール３は、管２内に主流れ方向４で延在している。センサモジュール３の始端部５は、主流れ方向４に対して垂直な第１の平面を規定していることが判る。
【００１７】
主流れ方向４に対して垂直な第２の平面は図３ｂにおいて、空気流量計１の空気流出側に示されている。センサモジュール３は流れ通路７を有しており、この流れ通路７は、管２内を流れる気体量の一部を受容し、測定エレメントを介して案内する。空気流量計１の管２内には、主流れ方向４に対して平行に向けられて延在する流れ案内部材８が配置されている。気体量は流れ案内部材８の端面９に当接して流れ、その後この気体量は流れ案内部材８の壁領域に沿って流過する。流れ案内部材８の端面９によって管２の横断面は減じられる。これにより、センサモジュール３の領域における圧力は上昇し、気体量の流れ速度は高くなる。これに対して、気体量が沿って流過する流れ案内部材８の壁領域１０が対応している。生じる流れ速度に応じて、この壁領域１０に沿って気体量の層流又は乱流が形成される。流れ案内部材８の壁領域１０は少なくとも部分的に、第１の平面と第２の平面との間に延在していて、これにより流れ案内部材８は、センサモジュールの領域における管内の流れ速度が、管内の流れ速度に対して低い場合、気体量の流れ速度を高める。しかしながら、センサモジュール３の領域において管内の気体量の流れ速度が高い場合、流れ速度は殆ど高められない。これは流れ速度が高い場合は、流れ案内部材８の壁領域１０に乱流が生じることに起因するものである。流れ速度が低い場合には、流れ案内部材８の壁領域１０に沿って気体量の層流が生じ、これにより、センサモジュール３の領域における管２内の流れ速度が、管内の流れ速度に対して低い場合、気体量の流れ速度は高められる。
【００１８】
図３ｂには、図３ａの空気流量計１の空気流出側が示されている。さらに、センサモジュール３を備えた管２が示されている。この図では、センサモジュール３の、主流れ方向４に関する終端部６が示されている。センサモジュール３の終端部６は主流れ方向４に対して垂直な第２の平面を形成している。さらに流れ案内部材８の壁領域１０が示されている。
【００１９】
図３ａと図３ｂでは、流れ案内部材８が段状（podestartig）のものとして形成されている。流れ案内部材８は管２と一体に形成することができ、射出成形法により製造可能である。
【００２０】
図４ａには、本発明による空気流量計１の空気流入側が示されている。さらに管２内にはセンサモジュール３が示されている。センサモジュール３の、主流れ方向４に関する始端部５が示されている。さらに、センサモジュール３における流れ通路７の始端部が示されている。流れ案内部材８は管２内で平行なウェブとして形成されている。流れ案内部材８の端面９が示されており、さらに流れ案内部材８の壁領域１０が示されている。
【００２１】
図４ｂには、図４ａに示された空気流量計１の空気流出側が示されている。この図では、センサモジュール３の、主流れ方向４に関する終端部６が示されている。さらに流れ案内部材８の形状が示されている。
【００２２】
図５ａにも、本発明による空気流量計１が示されている。管２内にはやはりセンサモジュール３が示されており、センサモジュール３の、主流れ方向４に関する始端部５が示されている。センサモジュール３には流れ通路７が形成されている。複数の流れ案内部材８は、この場合、管２内に部分的に破断された同心円として形成されており、センサモジュール３に対して平行に段状に形成された流れ案内部材８と組み合わせられている。
【００２３】
図５ｂには、図５ａに示された空気流量計１の空気流出側が示されている。この場合も流れ案内部材８の形状が判る。管２に対して同心的な破断円は流れ案内部材８の一部を形成している。センサモジュール３に対して平行に配置されている２つの段状の流れ案内部材がこれに組み合わせられていることが判る。
【００２４】
図６ａには、本発明による空気流量計１の別の構成が示されている。管２内にはやはりセンサモジュール３が配置されている。センサモジュール３に対して平行に、流れ案内部材８を形成する２つのウェブが位置している。これらのウェブは、別の流れ案内部材８を形成する、管に対して同心的な円によって補完される。
【００２５】
図６ｂには、図６ａの空気流量計１の空気流出側が示されている。この場合も流れ案内部材８の形状が判る。本発明による空気流量計１の各構成では、例えば射出成形法によって、流れ案内部材８を管２と一体的な構成部分として製造することができる。
【図１】
2013525755.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2013525755.tif 000006
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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