空气质量流量计的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——空气质量流量计。该专利由大陆汽车有限责任公司申请，并于2016年5月25日获得授权公告。

内容说明

该发明涉及一种空气质量流量计，其由管道和安装在管道中的传感器模块组成。

发明背景

这种空气质量流量计是已知的，并且大量用于例如汽车制造业中，作用是探测流向内燃机的空气质量。根据空气质量流量计测得的空气质量流量，既能够对例如内燃机的运行情况进行诊断，又能够控制内燃机。出于这一目的，在不同的运行条件下都能够可靠并且尽可能精确地测得实际空气质量流量是非常重要的。

EP 0 458 998 A1公开了一种具有外壳的空气质量流量计，其中设有流动通道，并且在该流动通道中插入了在传感器元件上游的整流器。这个整流器包括蜂窝体和在流动方向伸出超过蜂窝体伸出的环，并且其中植入了与蜂窝体分隔开的、可以生成微涡流的格栅。

另外，这种格栅有一个缺点，它会在空气质量流量计长时间运行时，因为（例如经常出现在机动车技术领域中的）振动荷载过高而疲劳，并且可能出现机械故障。除此之外，将格栅引入蜂窝体的环中花费巨大，因而价格高昂。

发明内容

该发明的目的在于提供一种生产成本低而且能够准确测出空气质量流量的空气质量流量计。

从技术原理来看，通过在管道中布置展开的导流元件，该导流元件平行于主流动方向指向，使得气体量冲向导流元件的端面，并且使气体量沿着导流元件的壁区域流过，其中导流元件的壁区域至少部分地在第一和第二平面之间延伸。在管道中的流速较小时，导流元件能够相对于管道中的流速增加在传感器模块的区域内的气体量的流速，并且在管道中的气体量流速较大时，在传感器模块的区域内相对于流速而更低程度地增加。通过这种方法，可以实现对管道中流动的气体质量的准确测量。

该发明中传感器模块用于测量管道中以一个流速在主流动方向上流动的气体量，其中传感器模块在管道中沿主流动方向延伸，并且传感器模块的始端限定了垂直于主流动方向的第一平面，而传感器模块的末端限定了垂直于主流动方向的第二平面，并且其中传感器模块具有流动通道，该流动通道容纳一部分在管道中流动的气体量并引导气体量通过测量元件。

在另外的改进方案中，导流元件可以使管道横截面减小10%至50%。这可以使传感器模块处的压力增大，从而能够特别稳定并且准确地测出空气质量流量。在一个设计方案中，管道和导流元件设计为一体构件。这种方式使空气质量流量计成本低廉、坚固耐用而且使用寿命长。

联系该申请的上下文，空气这一概念例如可以使用作为一种其质量流量可被确定的气体或混合气体。基本上可以通过本发明所述的空气质量流量计来确定每种气体或混合气体的质量流量。