[發(fā)明專利]用于檢測(cè)流體介質(zhì)的特性的流量計(jì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110267406.2
• 申請(qǐng)日: 2011-09-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102435231A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: U·康策爾曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): G01F1/00
• 分類號(hào): G01F1/00;G01F1/66;G01F1/36
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于檢測(cè)流體介質(zhì)的特性的流量計(jì)。

背景技術(shù)

在技術(shù)和自然科學(xué)的很多領(lǐng)域中，流體介質(zhì)必須被以預(yù)給定的或者說(shuō)受控的速率輸送給一個(gè)過(guò)程或者從該過(guò)程導(dǎo)出。為此目的，尤其允許使用流量計(jì)，流量計(jì)被設(shè)置用于測(cè)量流體介質(zhì)的體積流量或質(zhì)量流量。根據(jù)所測(cè)得的流量可以例如執(zhí)行調(diào)節(jié)措施。機(jī)動(dòng)車技術(shù)中的空氣量測(cè)量領(lǐng)域是一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域，但是本發(fā)明不僅僅限于該應(yīng)用領(lǐng)域。在此，可以例如在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣歧管中測(cè)量以及必要時(shí)通過(guò)相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置例如節(jié)流閥調(diào)節(jié)輸送給燃燒過(guò)程的吸入空氣量。

除了用熱學(xué)方法測(cè)量空氣質(zhì)量以外，長(zhǎng)久以來(lái)在汽車制造或者在其它技術(shù)領(lǐng)域中存在用壓力方法測(cè)量進(jìn)氣歧管中的空氣量、尤其體積流量和/或質(zhì)量流量的可能性。流量計(jì)的例子、如尤其所謂的流量孔板在Robert?Bosch?GmbH：Sensoren?im?Kraftfahrzeug，2001版，96-103頁(yè)中被描述。流量計(jì)的其它例子是普朗特探頭(Prandtl-Sonde)或皮托管探頭(Pitot-Sonde)，它們例如在飛機(jī)中用于確定飛機(jī)的速度。由現(xiàn)有技術(shù)已知的流量計(jì)的一個(gè)更現(xiàn)代的例子是德國(guó)Puchheim的Systec?Controls公司的所謂德?tīng)査?Deltaflow)全壓頭探針。其它的空氣流量計(jì)例如在Robert?Bosch?GmbH：Sensoren?im?Kraftfahrzeug，2007版，86-91頁(yè)中被描述。

用于在機(jī)動(dòng)車中測(cè)量空氣量的很多傳感器根據(jù)所謂的伯努利原理工作。這類傳感器的一些例子在DE?10?2007?023?163中被描述。根據(jù)伯努利原理的空氣流量計(jì)基本上基于以下基本原理：流動(dòng)管的流動(dòng)橫截面局部地通過(guò)一個(gè)干擾元件從原始橫截面A₁變窄至較小的橫截面A₂。空氣的體積流量或質(zhì)量流量的測(cè)量通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)：在干擾元件前面和后面測(cè)量壓力p₁或p₂并且由其確定差壓。為此，第一測(cè)量點(diǎn)安置在未變窄的區(qū)域中并且第二測(cè)量點(diǎn)安置在變窄的區(qū)域中。由所測(cè)得的壓差Δp允許分析地或憑經(jīng)驗(yàn)推斷出體積流量或質(zhì)量流量，例如根據(jù)以下公式：

Δp＝Q_v²·ρ·(1/A₂²-1/A₁²)

在此，Q_v表示空氣或流體介質(zhì)的體積流量，ρ表示密度(它在此也被假設(shè)為常數(shù))，以及A₁或A₂表示變窄的或未變窄的橫截面。為了將體積流量換算成質(zhì)量流量或?qū)①|(zhì)量流量換算成體積流量或者為了改善結(jié)果的精度，可以附加地進(jìn)行絕對(duì)壓力或溫度的測(cè)量，由此例如允許推斷出流體介質(zhì)的密度。然而，按照伯努利原理或其它有效壓力測(cè)量原理工作的裝置尤其在低空氣流量時(shí)或者在劇烈變化的空氣流量時(shí)具有顯著的動(dòng)態(tài)誤差。

因此，對(duì)于低的空氣流量通常使用超聲測(cè)量原理，它在確定的流動(dòng)范圍內(nèi)確保非常精確的測(cè)量。超聲流量計(jì)(USD)借助聲波測(cè)量流動(dòng)的介質(zhì)(氣體、液體)的速度。這些流量測(cè)量裝置包括至少一個(gè)傳感器，該傳感器不僅將聲波發(fā)射器的功能而且將聲波接收器的功能統(tǒng)一在自身中。聲學(xué)的流量測(cè)量提供了相對(duì)于其它測(cè)量方法的優(yōu)勢(shì)。該測(cè)量在很大程度上與所使用的介質(zhì)的特性、例如導(dǎo)電性、密度、溫度和黏度無(wú)關(guān)。運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件的缺失減小了維護(hù)耗費(fèi)并且不會(huì)形成通過(guò)橫截面變窄的壓力損失。所述方法的缺點(diǎn)是：它們分別具有一個(gè)有限的范圍，在該有限的范圍中它們能夠足夠精確地測(cè)量流動(dòng)的介質(zhì)的質(zhì)量流量或體積流量。如果一個(gè)大的流動(dòng)范圍(該流動(dòng)范圍此外可以檢測(cè)整個(gè)測(cè)量范圍中的流動(dòng)速度變化的高動(dòng)態(tài)性)被覆蓋，則各個(gè)測(cè)量原理要么在高的流動(dòng)范圍內(nèi)要么在低的流動(dòng)范圍內(nèi)具有高測(cè)量精度。

因此所希望的是一種流量計(jì)，它至少在很大程度上避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。尤其是該流量計(jì)應(yīng)當(dāng)在寬的范圍內(nèi)可用于測(cè)量流體介質(zhì)的體積流量和/或質(zhì)量流量并且也應(yīng)當(dāng)可用于高的通流速度。

發(fā)明內(nèi)容