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專利名稱：測量流動介質(zhì)的至少一個參量的裝置的制作方法
現(xiàn)有技術本發(fā)明涉及一種對流動介質(zhì)的至少一個參量進行測量的裝置，其類型如權利要求1所述。已經(jīng)知道一種裝置(DE 197 35 664 A1)，其中的測量元件被安置于被介質(zhì)穿流而過的一個管體內(nèi)部。這里，位于上游一側的管體端部一直伸展到過濾室內(nèi)，并且在那里在外殼面上具有入口，來避免測量元件受到贓物顆粒或者水滴的沖擊。尤其是在空氣受到強烈污染、以及在內(nèi)燃機吸入空氣中含水量高的情況下，存在的危險是，空氣過濾器吸足水份，所述水份隨后通過過濾墊，并攜帶上贓物顆粒。在空氣過濾器的下游一側，即自身的潔凈側，就可能出現(xiàn)這樣的危險，即，吸入空氣又將贓物顆粒和水滴從過濾器表面上帶出，它們隨后以所不希望的方式沉積于測量元件上，并導致測量元件發(fā)生測量錯誤或者故障。現(xiàn)有技術的管體通過將入口設置于外殼面上，減低了在測量元件上沉積的危險，不過，通過這樣的構造造成了不希望出現(xiàn)的壓力降低，使得測量靈敏度下降。
DE 44 07 209 C2中，給出了可安裝于一臺內(nèi)燃機進氣管的清潔通道內(nèi)的測量體，來測量吸入空氣的質(zhì)量。它具有一條流動通道，該通道又被基本上分為沿著流動方向逐漸收縮的一條測量通道和一條與之相連接的S-形轉(zhuǎn)向通道。測量元件被安置于逐漸收縮的測量通道中。測量元件、如DE 43 38 891 A1所公開的那種、可以作為帶有一個介電膜片的微機械結構的傳感器構件構成。
本發(fā)明的優(yōu)點具有本發(fā)明權利要求1所述特征的裝置，比較而言的優(yōu)點是，以簡單的方式避免測量元件受到贓物顆粒和液體的沖擊，又不形成有缺點的壓力損失。當被一臺內(nèi)燃機中的介質(zhì)、如吸入空氣帶入的贓物顆粒和液滴被防護篩攔截住并被轉(zhuǎn)向?qū)肟諝饬骰蛘哒f內(nèi)通道壁所在區(qū)域內(nèi)，(該區(qū)域不會遇到測量元件)時，流動的吸入空氣幾乎沒有障礙地穿過防護篩而直達測量元件。
通過從屬權利要求所給出的措施，能夠?qū)τ跈嗬?所給出的裝置進行有利的進一步構造和改進。
將贓物顆粒和液滴導向一個預定方向的可能性以有利的方式獲得，方法是使防護篩在流動方向上傾斜地伸展。
在防護篩的下游端部和穿流通道的一個內(nèi)通道壁之間設置一個敞開的出流口為佳，這樣，由防護篩所阻攔的液體與可能沉積的贓物顆粒到達管體的一個壁區(qū)域，并在那里被流動的空氣在保持附著在壁上的情況下攜帶著向下游方向移動。
同樣具有優(yōu)點的是，將測量元件安置于一個測量體內(nèi)，該測量體伸入到穿流通道中去，并且防護篩完全或者部分地位于該測量體的上游，因而確保液滴和贓物顆粒被防護篩捕獲并導送到管體的邊緣區(qū)域。另外有利的是，將測量元件安置于沿著縱向軸線伸展的一個測量體內(nèi)，該測量體穿過管體的第一壁段上的一個插入口向管體的第二壁段方向伸到穿流通道之中，并且防護篩撐開一個篩面，該篩面與縱向軸線形成小于90°的夾角，并在朝向第二壁段的方向上傾斜，因而使得從防護篩上導引下來的液滴和贓物顆粒經(jīng)過測量體的下方或者旁邊導出。
在另一種具有優(yōu)點的構造中，測量元件被安置于沿著一條縱向軸線伸展的測量體內(nèi)。該測量體穿過管體的第一壁段上的一個插入口向管體的第二壁段方向伸入到穿流通道之中，其中，防護篩撐開一個篩面，該篩面大致平行于縱向軸線分布，因而由防護篩導引下來的液滴和贓物顆粒從測量體旁側導過。
為了保證測量元件上的流體盡量均勻，有利的是，在管體的上游和/或者下游，在管道內(nèi)安置一個流體整流器。
為了使流體均勻，以有利的方式在管道的內(nèi)壁與管體之間設置至少兩個在流動方向定向并且垂直于流動方向扁平構造的支撐件。
同樣具有優(yōu)點的是，在防護篩的下游端部的上游附近，或者在出流口的下游，在管體的壁上設有一個通入管道的抽吸口，通過它，由防護篩導出的液滴和贓物顆粒能夠立即從管體中排放出去。
附圖本發(fā)明的實施例在附圖中簡單地示出，并且在后面的說明中予以進一步解釋。圖示中，

圖1示出了用于測量一種流動介質(zhì)質(zhì)量的裝置的第一個實施例，圖2是用于測量一種流動介質(zhì)質(zhì)量的裝置的第二個實施例，圖3是如圖1或者圖2所示裝置的部分視圖，帶有一個抽吸口，圖4以部分視圖給出了用于測量一種流動介質(zhì)質(zhì)量的裝置的第三個實施例，圖5、6、7和8以不同的比例分別示出了一個防護篩的部分。
管道1具有一個管道壁2，它具有一個內(nèi)壁3，通過它圍成流體通道4。內(nèi)燃機的吸入空氣經(jīng)過該通道沿箭頭所標示的流動方向5流動。在管道1中安置著一個管體8，它沿流動方向5定向，并且例如與管道1的管道中心線7同心。管體8具有一個壁9，它以一個內(nèi)通道壁10在管體8中構成了一個穿流通道11的邊界，沿流動方向5被吸入的空氣的一部分流過管體。管體8的固定保持可以通過至少兩個支撐件12來實現(xiàn)，它們伸展于管道1的內(nèi)壁3和管體8的壁9之間、與流動方向5垂直，并且在此具有一個平板形狀。支撐件12除了起到管體8的支撐作用外，還在管道1和管體8之間的空氣流中增大了壓力降，因而提高了流動通過穿流通道11的空氣量。另一方面，支撐件12還具有按照所希望的方式對吸入空氣流進行整流的作用。
被內(nèi)燃機吸入的空氣質(zhì)量，可以通過圖中未示出的一個在管體8的下游處被安置于內(nèi)燃機進氣管內(nèi)的節(jié)氣門隨意地進行調(diào)節(jié)。被測量的流動介質(zhì)的參量可以是流動介質(zhì)的單位時間內(nèi)流過的質(zhì)量(質(zhì)量流量)，例如一臺內(nèi)燃機的吸入空氣質(zhì)量。為了測量內(nèi)燃機的吸入空氣質(zhì)量，設置了一個測量體15，它基本上呈長形、長方體狀構成，并且沿著一個縱向軸線16延伸。縱向軸線16基本上與管道中心線7垂直，因而也垂直于流動方向5。測量體15部分地穿過在管道壁2上的一個固定孔17并且插入穿過管體8壁9的一個插入口18，并且以一個測量端部19伸進到穿流通道11中。測量體15的承接諸如插簧片式的電接頭的插頭端部22在此留在管道1的外面。管體8的插入口18構造于一個第一壁段23上，在縱向軸16的方向上在其對面的是該管體的一個第二壁段24。在測量體15的測量端部19中，以已知的方式設置了一個測量元件25。它與穿流過穿流通道11的空氣相接觸，并借助于它確定被內(nèi)燃機吸入的空氣質(zhì)量。測量元件25可以以已知的方式、例如以熱耦合、與溫度有關的電阻形式來構成。特別是可以，如DE 43 38891 A1中所給的那樣，將測量元件25構造成一個微機械結構的元件，它具有一個介電膜片，其上構造了一個電阻元件。
流動介質(zhì)的其他待測參量可以是它的溫度、壓力等等。為此，可以將測量元件25分別構造成如DE 42 37 224 A1、DE 43 17 312 A1、DE 197 11 939 A1或者DE 197 31 420 A1所述。
為了避免測量元件25以不希望的方式受到贓物顆粒或者液體的沖擊，在管體8的穿流通道11內(nèi)部測量元件25的上游，至少部分地安裝一個防護篩28。該防護篩28可以呈圓形或者橢圓形，在迎著吸入空氣的方向上撐開著一個篩面29。在第一個實施例中，防護篩28從管體8的第一壁段23一直延伸到第二壁段24處，并且相對于縱向軸線16和流動方向5或者說管道中心線7的傾斜方式為，篩面29沿流動方向5傾斜分布，并與縱向軸線16構成一個小于90°的夾角。在第一實施例中，防護篩28的安置，應當使得它完全位于測量元件25的上游。不過，防護篩28也可以如圖2所示的第二實施例中那樣安置，即，它僅僅是部分地位于測量體15的上游。通過防護篩28的傾斜，防護篩具有一個下游位置上的端部30，它在第一個實施例中指向管體8的第二壁段24。在管體8的下游端部30和內(nèi)通道壁10之間，設計有一個敞開的出流口31，它的構成方式為，或者是下游端部30終止于與內(nèi)通道壁10有一定距離之處，或者是該下游端部30雖然延伸到了內(nèi)通道壁10處，不過從防護篩28或者內(nèi)通道壁10中，留出出流口31。構成防護篩28的既可以是細網(wǎng)眼的絲網(wǎng)，也可以是一個薄板，其上具有呈篩狀分布的篩孔32。用于制作絲網(wǎng)和板狀防護篩28的材料，可以是塑料、金屬、陶瓷或者玻璃。用塑料制作的片狀防護篩28，可以通過如壓鑄方法制造，或者通過用一個材料剝離的方法制造出篩孔32來完成。而用金屬制成的板狀防護篩28，可以由金屬板通過沖壓、腐蝕、鉆孔等方法制造，其中還可以通過彎折使得包圍篩孔的邊緣材料33相對于篩面29傾斜一點(圖7和8)。如果進入到管體8的穿流通道11中的吸入空氣含有贓物顆粒和液滴，它們就將部分地沉積于篩面29上，并主要地朝著防護篩28的下游端部30移動，其中，這既發(fā)生在篩面29上面對著流動方向5的前表面35上，也發(fā)生在沿流動方向5看的背面36上。該液體積聚物42(圖5、6和7)從下游端部30被吸入空氣攜帶到出流口31中，并且主要地粘附于內(nèi)通道壁10上，沿著它，吸入空氣將同時還帶有極細贓物顆粒形式為極細液滴或者一層薄的液體膜的液體繼續(xù)沿著流動方向5從測量元件25旁經(jīng)過輸送到在測量體15下游的管端部37，積聚的液體從其上脫開，并被包圍地流動的吸入空氣輸送到內(nèi)燃機中。在圖5、6、7和8中以不同的比例示出了圖1、2、3和4中的防護篩28的部分。其中，圖5所示的實施例中，防護篩28和篩孔32以其中心線41相對于流動方向5傾斜，因而也相對于管道中心線7傾斜。現(xiàn)在，如果在流體中攜帶的液滴43(在圖5中以小圓圈表示)和贓物顆粒碰到篩孔32周邊的邊緣材料33，它們就在前表面35上形成了以虛線表示的液體積聚物42，并且部分地通過篩孔32遷移到背面36上，在那里它們繼續(xù)移動并到達內(nèi)通道壁10，或者沿著篩孔32的中心線41方向從防護篩28上脫開向內(nèi)通道壁10的方向運動(見圖7，上部液滴43的虛線飛行線45)。液滴43和直接地從空氣流帶入到篩孔32中的贓物顆粒撞擊到一個篩孔壁44上，向著防護篩28的下游沿著一條如所標示的虛線飛行線45轉(zhuǎn)向，其中，飛行線45在防護篩28的下游指向內(nèi)通道壁10，即從測量體15旁邊經(jīng)過。
在圖6中所示的實施例中，盡管篩孔32也以其中心線41相對于流動方向5傾斜，但是防護篩28相對于流動方向5垂直或者接近于垂直地定位，其中就空氣流和液滴43與贓物顆粒的導出而言，其功效是相同的，如圖5的實施例那樣。圖6中進一步顯示，篩孔32及其中心線41的傾斜可以不同，并且可以沿著不同方向分布。穿過了防護篩28并積聚于內(nèi)通道壁10上的液體一般情況下在出流口31下游除了沿著流動方向5的流動外還被分為在內(nèi)通道壁10上沿圓周方向的流動，并且由于高的氣流速度而以極薄的一層呈環(huán)狀在測量體15旁流過。與以描述的方式通過防護篩28捕獲的贓物顆粒和液體成分42、43不同，吸入空氣依照用46標示的實線的流動線幾乎不受阻礙地穿過篩孔32，并流向測量元件25，其中發(fā)生贓物顆粒和液體成分42、43積聚的危險性明顯地降低了。
在圖7和8中，為結構相同和功能相同的構件使用了與前面圖中相同的參考標號。其中，就空氣流46和對液滴43與贓物顆粒的引導而言，具有相同的作用，如在圖5和6中所給出的實施例那樣。在圖7中所示的實施例中，防護篩28相對于流動方向5垂直或者接近于垂直地定位，但是通過對邊緣材料33的彎折或者做成波動狀，使得篩孔32以其中心線41相對于流動方向5傾斜。圖8示出了依據(jù)如圖5、6或者7的一個防護篩28，其篩孔32呈蜂房狀構造和設置，相對于流動方向5傾斜。
管體8的下游可以安置一個已知構造形式的流體整流器38，它垂直于流動方向5穿過管道1的流體通道4延伸，其作用是保證測量元件25上及其周圍的空氣流盡量均勻分布，從而可以得到高精度的測量結果。
在圖2中所示的本發(fā)明的第二個實施例中，結構相同和功能相同的構件使用相同的參考標號。相對于圖1而言，圖2中的管道1和管體8以及測量體15旋轉(zhuǎn)90°示出，因而測量體15和其縱向軸線16沿著垂直于繪圖平面的方向伸展。如在圖1的第一個實施例中那樣，在圖2的第二個實施例中，防護篩28被安置于管體8內(nèi)、沿流動方向5從測量體15的上游向測量體15傾斜地分布。不過，防護篩僅僅部分地位于測量體15的上游，因而防護篩28的下游端部30沿著流動方向5看至少處于與測量體15相同的高度上。這樣，使得被防護篩28所引導的液體及贓物顆粒在下游端部30出流口31所在區(qū)域內(nèi)積聚到管體8的內(nèi)通道壁10上。從而可以保證從旁邊流過的空氣不再到測量元件25附近去。防護篩28在依據(jù)圖2的第二個實施例中在管體8中安置方式，應當使其撐開的篩面29大致平行于測量體15的縱向軸線16分布。在依據(jù)圖2的第二個實施例中，贓物顆粒和液體的一部分因而基本上從測量體15的側面旁邊導過，而在依據(jù)圖1的第一個實施例中該部分基本上從測量體15的下方導過。在依據(jù)圖2的第二個實施例中，其中篩面29大致平行于縱向軸線16分布，也可以將防護篩28完全地安置于測量元件25的上游。在這兩個實施例中，篩孔32可以具有不同的形狀，如圓形，或正方形、矩形、菱形、蜂房形、橢圓形，或者一種其它的幾何形狀。
在圖3中以部分圖示出了圖1所示的第一個實施例，其中相同的構件用相同的標號標示。除了圖1中所給裝置的構造之外，在圖3所示的裝置中，在出流口31的下游，在管體8的壁9上設置了一個穿透壁9并通向管道1的一個抽吸口39，沿著流動方向5看上去，它與下游的端部30之間僅有很小的間距，并且通過它，將通過出流口31導出的液體以及贓物顆粒抽吸到流體通道4中。
依據(jù)圖4的第三個實施例也基本上與圖1所示的第一個實施例相同，不過，不同之處在于，防護篩28的下游端部30不是終止于內(nèi)通道壁10之前，而是一直到達內(nèi)通道壁10上，并且在接近于該下游端部30的上游附近，在管體8的內(nèi)通道壁10上，設置了一個通向管道1的抽吸口39。通過它，將被防護篩28導出的贓物顆粒以及液體抽吸到管道1的流體通道4中，而不會到達防護篩28的下游。
權利要求
1．測量在一個管道中流動的介質(zhì)的至少一個參量的裝置，特別是測量一臺內(nèi)燃機的吸入空氣質(zhì)量，具有安置于一條管道中并被介質(zhì)沿著流動方向穿流的一個管體，和被安置于該管體的穿流通道內(nèi)、被介質(zhì)環(huán)繞流過的一個測量元件，其特征為在管體(8)的穿流通道(11)內(nèi)至少部分地在測量元件(25)的上游安置了一個防護篩(28)，它具有帶中心線(41)的篩孔(32)，在安置于管體(8)內(nèi)的防護篩(28)中，它們相對于流動方向(5)傾斜地分布。
2．如權利要求1所述的裝置，其特征為防護篩(28)在流動方向(5)上傾斜地分布。
3．如權利要求1所述的裝置，其特征為在防護篩(28)的一個下游端部(30)和穿流通道(11)的一個內(nèi)通道壁(10)之間，設有一個敞開的出流口(31)。
4．如權利要求1所述的裝置，其特征為測量元件(25)被安置于一個測量體(15)內(nèi)，該測量體伸入到穿流通道(11)中，并且防護篩(28)位于該測量體(15)的上游。
5．如權利要求1所述的裝置，其特征為測量元件(25)被安置于一個測量體(15)內(nèi)，該測量體伸入到穿流通道(11)中，并且防護篩(28)僅僅部分地位于測量體(15)的上游。
6．如權利要求1所述的裝置，其特征為測量元件(25)被安置于沿著一條縱向軸線(16)伸展的一個測量體(15)中，該測量體穿過一個在管體(8)的第一壁段(23)上的插入口(18)向管體(8)的第二壁段(24)方向伸入到穿流通道(11)中，并且防護篩(28)撐開一個篩面(29)，它與縱向軸線(16)形成一個小于90°的夾角，并且向著第二壁段(24)的方向傾斜。
7．如權利要求1所述的裝置，其特征為測量元件(25)被安置于沿著一條縱向軸線(16)伸展的一個測量體(15)中，該測量體穿過一個在管體(8)的第一壁段(23)上的插入口(18)向管體(8)的第二壁段(24)方向伸入到穿流通道(11)中，防護篩(28)撐開一個篩面(29)，它大致與縱向軸線(16)平行分布。
8．如權利要求1所述的裝置，其特征為在管體(8)的下游，在管道(1)中安置著一個流體整流器(38)。
9．如權利要求1所述的裝置，其特征為在管道(1)的一個內(nèi)壁(3)和管體(8)之間，設有至少兩個沿流動方向(5)定向并且垂直于流動方向(5)扁平構造的支撐件(12)。
10．如權利要求1所述的裝置，其特征為在防護篩(28)的下游端部(30)的上游附近，在管體(8)的壁(9)中設有一個通向管道(1)的抽吸口(39)。
11．如權利要求3所述的裝置，其特征為在出流口(31)的下游，在管體(8)的壁(9)上設有一個通向管道(1)的抽吸口(39)。
12．如權利要求1所述的裝置，其特征為測量元件作為與溫度有關的測量元件(25)構成。
全文摘要
在用于測量如內(nèi)燃機中通過一條管道吸入空氣的質(zhì)量的裝置中,已經(jīng)知道,在該管道中設置一個管體、并且在該管體中設置一個與溫度有關的測量元件。然而,這樣還不能夠保證使測量元件遠離這些被吸入空氣帶入的臟物顆粒和液滴。在新的裝置中,在管體(8)中、于測量元件(25)的上游安置了一個防護篩(28),它沿著流動方向(5)傾斜分布,臟物顆粒和液滴沉積在該防護篩上,并且被引導至防護篩的下游的一個端部(30),以便通過一個出流口(31)到達管體(8)的內(nèi)通道壁(10)上,并且從測量元件(25)旁導過。
文檔編號G01F15/00GK1321240SQ00801758
公開日2001年11月7日 申請日期2000年9月5日 優(yōu)先權日1999年9月7日
發(fā)明者漢斯·黑希特, 格哈德·許夫特勒, 托馬斯·倫津, 曼弗雷德·施特羅爾曼, 沃爾夫?qū)っ桌? 迪特爾·湯克, 霍爾格爾·克雷布斯, 烏韋·康策爾曼, 馬庫斯·西佩爾, 霍斯特·庫比茨, 亨寧·馬貝格 申請人:羅伯特·博施有限公司