[发明专利]用于确定质量流的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定在流道中流动的气体的质量流的装置，其具有分别在测量路径的端部设置的声换能器，评估单元连接在该声换能器的下游，该评估单元由声信号的渡越时间确定气体的流速和声速并根据流速以及根据压力和温度确定总质量流。

背景技术

这种类型的装置由US 47 54 650公开。已知的装置具有两个在测量路径的端部设置的超声波换能器，这两个超声波换能器安装在流道的壁上。利用超声波换能器可以确定声信号沿着测量路径的渡越时间。然后，由渡越时间可以确定出在流道中流动的气体的流速和在气体中的声音信号的声速。在已知的装置中，有确定的声速来确定在流道中流动的气体的平均分子质量。由此，可以在压力已知以及温度已知时确定出在流道中流动的气体的质量流。

此外，由EP 0 477 419公开了一种具有超声波流量计的设备单元，其尤其用于在机动车发动机中进行空气质量测量。该设备单元同样包括设置在测量路径的端部的声换能器，利用该声换能器可以确定声信号的渡越时间。然后，由声信号的渡越时间可以确定出在流道中流动的空气的流速。然后，可以通过附加的温度传感器和另外的压力传感器来测定入流的空气的质量流。然而，抽吸入的空气总是具有一部分湿度，由此有水份。由于有附加的水份，空气质量的测量值是有错误的。

发明内容

由该现有技术出发，本发明的目的在于提出一种用于在存在其他气体时确定气体质量流的装置。

该目的通过具有独立权利要求的特征的装置实现。在从属权利要求中提出了有利的设计方案和改进方案。

在该装置中，评估单元根据声信号的渡越时间确定流速并根据压力和温度确定总质量流。此外，评估单元由渡越时间确定声速并由此确定出在流道中流动的其他的气体的含量。然后，评估单元可以将总质量流校正为气体的质量流。

因此，在该装置中不需要用于确定在气体流中的另外的气体含量的单独的传感器。相反地，只要知道压力和温度，就可以在存在其他气体时确定气体的质量流。

在一个优选的实施例中，评估单元被连接到温度传感器和压力传感器上，这些传感器为评估单元提供关于温度和压力的实时值。由此，该装置也可以在压力波动和温度变化时运行。

在另一个优选的实施例中，评估单元根据声速确定处在空气流中的水含量并且将总质量流校正为空气流的质量流。

为此，该装置特别适合于测量在用于机动车的内燃机的吸气管线中的空气质量流。

附图说明

本发明的其他细节和优点由接下来的描述获知，在描述中根据附图来详细说明本发明的实施例。图中示出：

图1用于确定在流道中的质量流的框图；以及

图2是一个图表，由该图表可以获知声速与用于不同温度的相对空气湿度的依赖关系。

具体实施方式

图1示出测量装置1，利用该测量装置可以确定在机动车的内燃机的抽吸管2中的空气质量流。测量装置1包括设置在抽吸管2的壁3中的超声波换能器4，该超声波换能器限定测量路径5。测量路径5以相对于流动方向6成一定角度地横过抽吸管2延伸。

超声波换能器4不仅可以发射超声波而且可以接收超声波。因此，超声波信号7由超声波换能器4在流动方向6上发射和接收。相反于流动方向6来发射和接收另外的超声波信号8。

对于超声波信号7，连接在超声波换能器4下游的渡越时间测量电路9确定渡越时间t_d，对于超声波信号8确定渡越时间t_u。抛开可能歪曲测量结果的不同的干扰作用，在抽吸管2中的气体的流速v与Δt/t_u t_d成比例，其中，Δt是渡越时间t_u和t_d的差。然后，在抽吸管2中的气体的声速c与∑t/t_u t_d成比例，其中∑t是渡越时间的和。

在连接在渡越时间测量电路9下游的运算器10中确定声速c并且在连接在渡越时间测量电路9下游的另外的运算器11中确定流速v。