DE19738337A1 - Hitzdraht-Luftmassenmesser - Google Patents
Hitzdraht-LuftmassenmesserInfo
- Publication number
- DE19738337A1 DE19738337A1 DE19738337A DE19738337A DE19738337A1 DE 19738337 A1 DE19738337 A1 DE 19738337A1 DE 19738337 A DE19738337 A DE 19738337A DE 19738337 A DE19738337 A DE 19738337A DE 19738337 A1 DE19738337 A1 DE 19738337A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air mass
- flow
- hot wire
- line
- main
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/0007—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for using electrical feedback
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6842—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow with means for influencing the fluid flow
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Luftmassenmesser
und insbesondere einen Hitzdraht-Luftmassenmesser, der
die Ansaugluftmasse eines Fahrzeug-Verbrennungsmotors
messen kann.
Aus der JP 2-1518-A ist ein Hitzdraht-Luftmassenmesser
für Verbrennungsmotoren bekannt, dessen Luftmassenleitung
ein L-förmiges Erfassungsrohr aufweist, um bei pulsieren
dem Massenstrom die Meßgenauigkeit zu verbessern. Die
Luftmassenleitung enthält eine Wand, die im Rückwärts
massenstrom angeordnet ist, so daß der Rückwärtsmassen
strom nicht direkt auf den Hitzdraht trifft. Obwohl bei
dieser Konstruktion einer Luftmassenleitung der Rück
wärtsmassenstrom nicht unterdrückt werden kann, kann ein
sogenanntes Zweiwert-Phänomen, d. h. ein Absinken des
Erfassungswerts des Hitzdraht-Luftmassenmessers, das bei
einem Anstieg der Pulsationsamplitude des Luftmassen
stroms verursacht wird, abgeschwächt werden.
Ferner ist aus der JP 1-110220-A eine Luftmassenleitung
mit einer Blende bekannt. Bei dieser Konstruktion ist der
Hitzdraht direkt stromabseitig von einer Blende innerhalb
eines Erfassungsrohrs angeordnet, welches nahezu geradli
nig und kurz ist und parallel zur Hauptmassenstromrich
tung orientiert ist.
In dem obenbeschriebenen Stand der Technik ist es nicht
möglich, die Durchflußgeschwindigkeit durch Identifizie
ren der Richtung des Massenstroms zu messen. Wenn daher
die Ausgangssignale des Hitzdraht-Luftmassenmessers
aufgezeichnet werden, wenn der Ladedruck durch allmähli
ches Öffnen der Drosselklappe bei konstant gehaltener
Motordrehzahl verändert wird, nimmt das durchschnittliche
Ausgangssignal allmählich zu, es steigt jedoch sprunghaft
an, wenn der Ladedruck einen bestimmten Punkt übersteigt,
was einen positiven Meßfehler für die Ist-Durchflußge
schwindigkeit (den Ist-Massenstrom) bedeutet, wie in
Fig. 12 gezeigt ist. Dieses Phänomen wird dadurch verur
sacht, daß die Pulsationsamplitude des Hitzdraht-Luft
massenmessers allmählich zunimmt, wenn der Öffnungsgrad
der Drosselklappe erhöht wird, wobei schließlich bei
einem Öffnungsgrad der Drosselklappe oberhalb eines
Punkts B ein Rückwärtsmassenstrom auftritt, wie in
Fig. 12B gezeigt ist. Der Hitzdraht-Luftmassenmesser kann
jedoch die Richtung des Massenstroms nicht ermitteln.
Wenn daher ein Rückwärtsmassenstrom auftritt, nimmt das
durchschnittliche Ausgangssignal zu, weil die Durchfluß
geschwindigkeit gleichermaßen sowohl für einen Vorwärts
massenstrom als auch für eine Rückwärtsmassenstrom erfaßt
wird. Es ist bekannt, daß dieses Phänomen insbesondere
bei Motoren mit nicht mehr als vier Zylindern in einem
vergleichsweise niedrigen Drehzahlbereich von 1000 bis
2000 min-1 auftritt und bei einem Motor mit mehr als vier
Zylindern kaum auftritt.
Es ist möglich, den durch den Rückwärtsmassenstrom verur
sachten Fehler zu reduzieren, indem die obenbeschriebene
Technik verwendet wird, bei der in der Luftmassenleitung
eine dem Rückwärtsmassenstrom entgegenwirkende Wand
vorgesehen ist, so daß der Rückwärtsmassenstrom nicht
direkt auf den Hitzdraht trifft. Der Fehler kann jedoch
nur um die Hälfte reduziert werden. Der Grund hierfür
besteht darin, daß bei Auftreten eines Rückwärtsmassen
stroms der Vorwärtsmassenstrom um den Betrag zunimmt, der
dem Rückwärtsmassenstrom zu diesem Zeitpunkt entspricht.
Ferner kann das Auftreten eines Rückwärtsmassenstroms in
einer Luftansaugleitung aufgrund der Strukturen des
Motors und der Luftansaugleitung nur schwer verhindert
werden. Um daher den durch den Rückwärtsmassenstrom
verursachten Fehler zu reduzieren, muß ein kompliziertes
Verfahren verwendet werden, indem etwa der Betrag des
Rückwärtsmassenstroms vom Betrag des Vorwärtsmassenstroms
subtrahiert wird oder indem der Vorwärtsmassenstrom und
der Rückwärtsmassenstrom getrennt gemessen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kosten
günstigen und einfach handzuhabenden Hitzdraht-Luft
massenmesser für Kraftfahrzeuge zu schaffen, bei dem die
Meßgenauigkeit einschließlich der Abweichungsgenauigkeit
bei Vorhandensein eines einen Rückwärtsmassenstrom be
gleitenden pulsierenden Massenstroms verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen
Hitzdraht-Luftmassenmesser, der die im Anspruch 1 angege
benen Merkmale besitzt. Die abhängigen Ansprüche sind auf
zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung gerichtet.
Der erfindungsgemäße Hitzdraht-Luftmassenmesser enthält
einen Haupt-Luftmassenleitungskörper, der eine Haupt-
Luftmassenleitung bildet, durch die zu messende Luft
strömen kann, und einen Meßmodul, das einen Hitzdraht zum
Messen einer Luftmasse aufweist und in den Haupt-Luft
massenleitungskörper eingesetzt ist, wobei
der Hitzdraht des Meßmoduls in einem Hilfs-Luft massenleitungskörper vorgesehen ist, der eine L-förmige Hilfs-Luftmassenleitung bildet, die einen Einlaßöffnungs abschnitt, dessen Einlaßfläche zum Hauptluftstrom im wesentlichen senkrecht ist, sowie einen Auslaßöffnungsab schnitt, dessen Auslaßfläche zum Hauptluftstrom im we sentlichen parallel ist, enthält,
der Haupt-Luftmassenleitungskörper an der inneren Umfangswand stromaufseitig vom Hilfs-Luftmassenleitungs körper eine Blende aufweist, und
sowohl der Einlaßöffnungsabschnitt als auch der Auslaßöffnungsabschnitt innerhalb einer Durchflußzone angeordnet sind, die durch eine an der Oberkante der Blende beginnenden und parallel zum Hauptluftstrom ver laufenden imaginären Fläche gebildet ist.
der Hitzdraht des Meßmoduls in einem Hilfs-Luft massenleitungskörper vorgesehen ist, der eine L-förmige Hilfs-Luftmassenleitung bildet, die einen Einlaßöffnungs abschnitt, dessen Einlaßfläche zum Hauptluftstrom im wesentlichen senkrecht ist, sowie einen Auslaßöffnungsab schnitt, dessen Auslaßfläche zum Hauptluftstrom im we sentlichen parallel ist, enthält,
der Haupt-Luftmassenleitungskörper an der inneren Umfangswand stromaufseitig vom Hilfs-Luftmassenleitungs körper eine Blende aufweist, und
sowohl der Einlaßöffnungsabschnitt als auch der Auslaßöffnungsabschnitt innerhalb einer Durchflußzone angeordnet sind, die durch eine an der Oberkante der Blende beginnenden und parallel zum Hauptluftstrom ver laufenden imaginären Fläche gebildet ist.
Da gemäß der Erfindung aufgrund der Erhöhung der Durch
flußgeschwindigkeit in der durch die Blende gebildeten
Durchflußzone die Wirkung des Rückwärtsmassenstroms
reduziert ist, der in der Hilfs-Luftmassenleitung vorhan
den ist, deren beide Öffnungsabschnitte innerhalb der
Durchflußzone angeordnet sind, kann die Meßgenauigkeit
verbessert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut
lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger
Ausführungsformen, die auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht im Querschnitt einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hitz
draht-Luftmassenmessers;
Fig. 2 eine Vorderansicht des Hitzdraht-Luftmassen
messers nach Fig. 1 bei Betrachtung in Strö
mungsrichtung;
Fig. 3 einen Schaltplan des Hitzdraht-Luftmassenmes
sers nach Fig. 1;
Fig. 4A, 4B Darstellungen zur Erläuterung des Mechanis
mus, mit dem ein fehlerhafter sprunghafter
Anstieg mittels einer Blende gemäß der Erfin
dung reduziert werden kann;
Fig. 5A, 5B Darstellungen zur Erläuterung des Mechanis
mus, mit dem ein Zweiwert-Phänomen mittels
einer Blende gemäß der Erfindung reduziert
werden kann;
Fig. 6 einen Graphen, der die Beziehung zwischen den
Abmessungen der Blende und einem fehlerhaften
sprunghaften Anstieg zeigt;
Fig. 7 einen Graphen, der die Beziehung zwischen der
Position einer Blende relativ zu den Einlaß- und
Auslaßanschlüssen einer Hilfs-Luftmassen
leitung und einem Ausgangssignalrauschen
zeigt;
Fig. 8, 9 Querschnittsansichten weiterer zweckmäßiger
Ausführungsformen des Hitzdraht-Luftmassen
messers gemäß der Erfindung;
Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht eines Verbindungsab
schnitts im Luftmassenmesser nach Fig. 9;
Fig. 11 eine Teilansicht einer Ausführungsform eines
Verbrennungsmotors mit elektronischer Kraft
stoffeinspritzsteuerung, die einen Luft
massenmesser gemäß der Erfindung umfaßt;
Fig. 12A, B die bereits erwähnten Darstellungen zur
Erläuterung eines fehlerhaften sprunghaften
Anstiegs des Ausgangssignals eines Luft
massenmessers bei pulsierendem Massenstrom;
und
Fig. 13 eine Darstellung zur Erläuterung des Zwei
wert-Phänomens in einem Luftmassenmesser bei
pulsierendem Massenstrom.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht im Querschnitt einer zweck
mäßigen Ausführungsform eines Hitzdraht-Luftmassenmessers
gemäß der Erfindung. Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die
den Hitzdraht-Luftmassenmesser nach Fig. 1 bei Betrach
tung in Strömungsrichtung zeigt. Die folgende Beschrei
bung nimmt auf Fig. 1 und auf Fig. 2 Bezug.
Der Hitzdraht-Luftmassenmesser (im folgenden einfach als
"Luftmassenmesser" bezeichnet) enthält ein Meßmodul 52
zum Messen des Luftmassenstroms und einen Körper 53, der
seinerseits einen Haupt-Luftmassenleitungskörper 20 sowie
Teile zum Befestigen des Körpers 53 am Meßmodul 52 wie
etwa Schrauben 54a, eine Dichtung 54b und dergleichen
enthält und eine Haupt-Luftmassenleitung 22 bildet.
In einer Wand des Haupt-Luftmassenleitungskörpers 20 des
die Haupt-Luftmassenleitung 22 bildenden Körpers 53 ist
ein Loch 25 vorhanden, in das das Meßmodul 52 eines
Hilfs-Luftmassenleitungskörpers 10 eingesetzt ist und am
Haupt-Luftmassenleitungskörper 20 unter Verwendung der
Schrauben 54a befestigt ist, um so eine mechanische
Festigkeit zwischen der Paßfläche des Haupt-Luftmassen
leitungskörpers 20 und der Paßfläche des Modulgehäuses 1
sicherzustellen. Die Dichtung 54b ist zwischen das Meßmo
dul 52 und den Körper 53 des Haupt-Luftmassenleitungskör
pers 20 eingefügt, um die Verbindung luftdicht zu machen.
Das Meßmodul 52 umfaßt im wesentlichen das Gehäuse 1, das
eine Leiterplatte 2 für die Anbringung einer später
beschriebenen Treiberschaltung enthält, und den Hilfs-
Luftmassenleitungskörper 10, der aus nichtleitendem
Material hergestellt ist. In dem Hilfs-Luftmassenlei
tungskörper 10 sind ein Hitzdraht 3 für die Erfassung des
Luftmassenstroms und ein Temperaturerfassungswiderstand
für die Kompensation der Ansauglufttemperatur so ange
bracht, daß sie mit der Leiterplatte 2 über einen aus
leitendem Material hergestellten Haltekörper 5 elektrisch
verbunden sind. Somit sind das Gehäuse 1, die Leiter
platte 2, der Hitzdraht 3, der Temperaturerfassungswider
stand 4, die Hilfs-Luftmassenleitung 10 und dergleichen
zu einer Einheit zusammengefaßt, die das Meßmodul 52
bildet.
Zunächst wird zur Erläuterung des Funktionsprinzips der
Luftmassenmessung in dem obenbeschriebenen Luftmassenmes
ser die Konstruktion der elektrischen Schaltung beschrie
ben. Fig. 3 ist ein Schaltplan zur Erläuterung der Kon
struktion des Hitzdraht-Luftmassenmessers nach Fig. 1.
Die auf der Leiterplatte 2 des Luftmassenmessers angeord
nete Treiberschaltung umfaßt grob eine Brückenschaltung
und eine Rückkopplungsschaltung. Die Brückenschaltung ist
aus dem Hitzdrahtwiderstand 4 (RH) zum Messen der Ansaug
luftmassenstroms, aus dem Temperaturerfassungswiderstand
4 (RC) zum Kompensieren der Ansauglufttemperatur sowie
aus Widerständen R10 und R11 aufgebaut, wobei an den
Hitzdrahtwiderstand RH ein Heizstrom Ih geschickt wird,
der mittels eines Operationsverstärkers OP1 in der Weise
rückkopplungsgesteuert wird, daß zwischen dem Hitzdraht
RH und dem Temperaturerfassungswiderstand RC eine kon
stante Temperaturdifferenz aufrechterhalten wird und ein
dem Luftmassenstrom entsprechendes Ausgangssignal V2
ausgegeben wird. Wenn die Luftdurchflußgeschwindigkeit
hoch ist, ist der Heizstrom Ih hoch, da die vom Hitzdraht
RH abgeführte Wärmemenge hoch ist. Wenn andererseits die
Luftdurchflußgeschwindigkeit niedrig ist, ist der Heiz
strom klein, da die vom Hitzdraht RH abgeführte Wärme
menge niedrig ist. Da die vom Hitzdraht RH abgeführte
Wärmemenge von der Massenstromrichtung unabhängig ist,
d. h. unabhängig davon ist, ob es sich um einen Vorwärts
massenstrom oder um einen Rückwärtsmassenstrom handelt,
fließt der Heizstrom Ih selbst dann, wenn die Luft in
Rückwärtsrichtung strömt, mit dem Ergebnis, daß im Luft
massenmesser das Phänomen eines sprunghaften Anstiegs
auftritt.
Nun wird unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2
die die Erfindung kennzeichnende Struktur beschrieben.
Der Hilfs-Luftmassenleitungskörper 10 enthält eine im
wesentlichen L-förmige Hilfs-Luftmassenleitung 13 (einen
longitudinalen Leitungsabschnitt 13a und einen transver
salen Leitungsabschnitt 13b), die aufgebaut ist aus einem
Hilfs-Luftmassenleitungs-Einlaßanschluß 11, dessen Ein
laßfläche zur Hauptstromrichtung der in Vorwärtsrichtung
23 strömenden Luft im wesentlichen senkrecht ist, aus dem
longitudinalen Leitungsabschnitt 13a, der sich vom Hilfs-
Luftmassenleitungs-Einlaßanschluß 11 im wesentlichen
parallel zur Hauptstromrichtung erstreckt, aus dem trans
versalen Leitungsabschnitt 13b, der mit dem longitudina
len Leitungsabschnitt 13a in Verbindung steht, im wesent
lichen rechtwinklig gebogen ist und sich zur Hauptstrom
richtung 23 im wesentlichen senkrecht erstreckt, sowie
aus einen Hilfs-Luftmassenleitungs-Auslaßanschluß 12, der
sich am hinteren (unteren) Ende des transversalen Lei
tungsabschnitts 13b befindet und dessen Auslaßfläche zur
Hauptstromrichtung im wesentlichen parallel ist. Im
allgemeinen sind die Widerstände wie etwa der Hitzdraht
widerstand 3 und der Temperaturerfassungswiderstand 4 in
einem Abschnitt innerhalb des longitudinalen Leitungsab
schnitts 13a angeordnet.
Der Haupt-Luftmassenleitungskörper 20 des Körpers 53
enthält eine Blende 21, die an der Umfangsfläche seiner
inneren Seitenwand stromaufseitig vom eingesetzten Hilfs-
Luftmassenleitungskörper 10 ausgebildet ist. Die beiden
Mündungsflächen, d. h. der Hilfs-Luftmassenleitungs-
Einlaßanschluß 11 des Einlaßöffnungsabschnitts des Hilfs-
Luftmassenleitungskörpers 10 und der Hilfs-Luftmassenlei
tungs-Auslaßanschluß 12 des Auslaßöffnungsabschnitts,
befinden sich innerhalb einer Durchflußzone D, die durch
imaginäre Verlängerung des Vorwärtsmassenstroms 23 der zu
messenden Luft von der Oberkante der Blende 21 in einer
zur Hauptstromrichtung parallelen Richtung gebildet wird.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Zone durch die Strö
mungslinien G1, G2 begrenzt, die sich von der Oberkante
der Blende 21 parallel zur Hauptstromrichtung erstrecken;
die Durchflußzone entspricht beispielsweise einem Zylin
der mit Innendurchmesser D, wenn der Haupt-Luftmassenlei
tungskörper 20 zylindrisch ist, wie in Fig. 2 gezeigt
ist.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist die Form des Haupt-Luft
massenleitungskörpers 20, in den der Hilfs-Luftmassenlei
tungskörper 10 eingesetzt werden soll, im wesentlichen
zylindrisch (kreisförmiges Rohr), wobei in der effektiven
Querschnittsfläche, die durch den Durchfluß der zu mes
senden Luftmasse definiert ist, welche durch die durch
den Haupt-Luftmassenleitungskörper 10 gebildete Haupt-
Luftmassenleitung 22 strömt, die Einlaß- und Auslaßflä
chen (den Hilfs-Luftmassenleitungs-Einlaßanschluß 11 und
den Hilfs-Luftmassenleitungs-Auslaßanschluß 12) des
Hilfs-Luftmassenleitungskörpers 10 berücksichtigt sind.
Die Blende 21 ist an der Umfangsfläche der inneren Sei
tenwand des Haupt-Luftmassenleitungskörpers 20 stromauf
seitig vom eingesetzten Hilfs-Luftmassenleitungskörper 10
angeordnet. Der Querschnitt der Blende 21 besitzt die
Form eines Venturi-Rohrs, dessen Mittelachse mit derjeni
gen der Haupt-Luftmassenleitung 22 im wesentlichen zusam
menfällt, wobei die Eintrittsseite der Blende 21 bogen
förmig ist und die auslaßseitige Wandfläche der Blende 21
zur Richtung des Vorwärtsluftmassenstroms 23 im wesentli
chen senkrecht orientiert ist. Was die Anordnung der
Blende und der Einlaß- und Auslaßanschlüsse des Hilfs-
Luftmassenleitungskörpers 10 betrifft, so liegen diese
Anschlüsse 11 bzw. 12 bei Betrachtung von vorn (wie in
Fig. 2) innerhalb des Blendendurchmessers D (d. h. der
Durchflußzone D in den Fig. 1 und 2). Der Hilfs-Luft
massenleitungs-Einlaßanschluß 11 ist zweckmäßig nahe der
Wandseite der Leitung in der Nähe der Stromlinie G1
(Fig. 1) angeordnet, während der Hilfs-Luftmassenlei
tungs-Auslaßanschluß 12 zweckmäßig nahe der Wandseite der
Leitung in der Nähe der Stromlinie G2 (Fig. 1) angeordnet
ist.
Der Grund, weshalb die stromaufseitige Hälfte der Blende
bogenförmig (trompetenförmig) geformt ist, besteht darin,
daß die Luftströmung in der Nähe der Mitte der Luft
massenleitung stromabseitig von der Blende 21 nicht
zerstört werden soll. Der Grund, weshalb die Wandfläche
der stromabseitigen Hälfte zur Hauptstromrichtung angenä
hert senkrecht orientiert ist, besteht darin, daß im
Vorwärtsluftmassenstrom 23 stromabseitig von der Blende
21 leicht eine Strömungstrennung auftreten kann. Dadurch
ist es möglich, die Durchflußgeschwindigkeit des Vor
wärtsmassenstroms bei pulsierendem Massenstrom stromab
seitig von und innerhalb des Durchmessers der Blende zu
erhöhen, ohne die Strömung zu zerstören.
Der erfindungsgemäße Hitzdraht-Luftmassenmesser enthält
einen Haupt-Luftmassenleitungskörper, der eine Haupt-
Luftmassenleitung bildet, durch die zu messende Luft
strömen kann, und einen Meßmodul, das einen Hitzdraht zum
Messen einer Luftmasse aufweist und in den Haupt-Luft
massenleitungskörper eingesetzt ist, wobei der Hitzdraht
des Meßmoduls in einem Hilfs-Luftmassenleitungskörper
vorgesehen ist, der eine L-förmige Hilfs-Luftmassenlei
tung bildet, die einen Einlaßöffnungsabschnitt, dessen
Einlaßfläche zum Hauptluftstrom im wesentlichen senkrecht
ist, sowie einen Auslaßöffnungsabschnitt, dessen Auslaß
fläche zum Hauptluftstrom im wesentlichen parallel ist,
enthält, der Haupt-Luftmassenleitungskörper an der inne
ren Umfangswand stromaufseitig vom Hilfs-Luftmassenlei
tungskörper eine Blende aufweist, und sowohl der Einlaß
öffnungsabschnitt als auch der Auslaßöffnungsabschnitt
innerhalb einer Durchflußzone angeordnet sind, die durch
eine an der Oberkante der Blende beginnenden und parallel
zum Hauptluftstrom verlaufenden imaginären Fläche gebil
det ist.
Im folgenden wird der Mechanismus beschrieben, mit dem
der fehlerhafte sprunghafte Anstieg und das Zweiwert-
Phänomen, die durch die Wirkung des Rückwärtsmassenstroms
verursacht werden, reduziert werden können, indem strom
aufseitig von dem L-förmigen Hilfs-Luftmassenleitungskör
per 10 eine Blende vorgesehen ist, die ein wesentliches
Merkmal der Erfindung darstellt. Zunächst werden die
Wirkungen bei Vorhandensein und Fehlen der Blende anhand
der Fig. 4A, 4B sowie 5A, 5B miteinander verglichen.
Die Fig. 4A und 4B sind Darstellungen zur Erläuterung des
Mechanismus zum Reduzieren eines fehlerhaften sprunghaf
ten Anstiegs mittels einer Blende gemäß der Erfindung.
Die Fig. 5A und 5B sind Ansichten, die den Mechanismus
zum Reduzieren des Zweiwert-Phänomens mittels einer
Blende gemäß der Erfindung veranschaulichen.
In den Fig. 4A und 4B sind Signalformen für den Fall mit
Blende bzw. für den Fall ohne Blende gezeigt. Wenn bei
einem herkömmlichen Luftmassenmesser ohne Blende in der
Haupt-Luftmassenleitung ein Rückwärtsmassenstrom auf
tritt, wie durch die Signalform in Fig. 4A gezeigt ist,
ist die Signalform eines tatsächlich erfaßten Signals an
einer Linie in der Umgebung einer Null-Durchflußgeschwin
digkeit umgeklappt, wie in der Figur schraffiert gezeigt
ist, da die Stromrichtung lediglich mit dem Hitzdraht
nicht erfaßt werden kann. Durch Verwenden der obenbe
schriebenen L-förmigen Hilfs-Luftmassenleitung kann
verhindert werden, daß der Rückwärtsmassenstrom in die
Hilfs-Luftmassenleitung eindringt, was durch die Signal
form von Fig. 4A gezeigt ist, die die Wirkung der Hilfs-
Luftmassenleitung zeigt.
Wenn die Amplitude der Durchflußgeschwindigkeit hoch
genug ist, um bei einer durchschnittlichen Durchflußge
schwindigkeit U1 im Fall ohne Blende einen Rückwärts
massenstrom hervorzurufen, kann ein Eindringen des Rück
wärtsmassenstroms in die Hilfs-Luftmassenleitung dennoch
verhindert werden. Ein Durchschnittswert der Signalform,
die die Ansprechzeitverzögerung des Hitzdrahtes berück
sichtigt, wird jedoch um ΔU1 erhöht, da der dem Rück
wärtsmassenstrom entsprechende Betrag vom Durchschnitts
wert nicht subtrahiert wird, weshalb der Vorwärtsmassen
strom um den entsprechenden Betrag erhöht wird. Der Wert
ΔU1 ist ein Erfassungsfehler aufgrund des Rückwärts
massenstroms.
Wenn jedoch stromaufseitig von der L-förmigen Hilfs-
Luftmassenleitung eine Blende angeordnet ist, wird die
effektive Querschnittsfläche der Haupt-Luftmassenleitung
verkleinert, da stromabseitig von der Blende Strö
mungstrennungswirbel erzeugt werden, so daß die durch
schnittliche Durchflußgeschwindigkeit U2 höher als U1
wird und außerdem die Pulsationsamplitude in dem Ab
schnitt, in dem die Hilfs-Luftmassenleitung angeordnet
ist, erhöht ist. Da jedoch in dem Abschnitt der Hilfs-
Luftmassenleitung keine Einrichtung für die Reduzierung
der effektiven Querschnittsfläche für den Rückwärts
massenstrom vorhanden ist (da die Blende stromaufseitig
von der Hilfs-Luftmassenleitung im wesentlichen keine
Auswirkung auf den Rückwärtsmassenstrom hat), werden die
Werte ΔU1 und ΔU2 in Folge des Rückwärtsmassenstroms im
wesentlichen gleich. Daher kann die durchschnittliche
Durchflußgeschwindigkeit ohne Änderung des Rückwärts
massenstroms erhöht werden, indem stromaufseitig von der
Hilfs-Luftmassenleitung die Blende angeordnet wird.
Daher ist wegen der obigen Beziehungen, d. h. U1 < U2,
ΔU1 = ΔU2, die Beziehung (ΔU1/U1) < (ΔU2/U2) erfüllt,
weshalb der Meßfehler (fehlerhafter sprunghafter Anstieg)
des Luftmassenmessers aufgrund des Rückwärtsmassenstroms
durch Vorsehen der Blende stromaufseitig von der Hilfs-
Luftmassenleitung im Vergleich zu dem Meßfehler in dem
Fall, in dem keine Blende vorgesehen ist, reduziert
werden kann.
Die Blende stromaufseitig von der Hilfs-Luftmassenleitung
hat die weitere Wirkung, daß das sogenannte Zweiwert-
Phänomen abgeschwächt werden kann, d. h., daß ein erfaß
ter Wert des Luftmassenmessers, der erzeugt wird, wenn
selbst ohne Rückwärtsmassenstrom eine Pulsationsamplitude
des Luftmassenstroms ansteigt, abgesenkt werden kann. Wie
in Fig. 13 gezeigt ist, besteht das Zweiwert-Phänomen in
einer Abnahme des Ausgangssignals, die hervorgerufen
wird, wenn der Ansauggegendruck durch allmähliches Öffnen
der Drosselklappe bei konstant gehaltener Motordrehzahl
verändert wird. Der Grund für die Entstehung dieses
Phänomens besteht darin, daß die Ausgangskennlinie des
Hitzdrahtes zu dem Luftmassenstrom (Durchflußgeschwindig
keit) in keiner linearen Beziehung steht.
Wenn dieses Phänomen auftritt, kann ein Steuersystem des
Motors eine genaue Kraftstoffsteuerung nicht ausführen,
weil für denselben Wert des Massenstroms zwei unter
schiedliche Betriebsbedingungen vorliegen können. Wie
oben in Verbindung mit dem Stand der Technik beschrieben
worden ist, kann dieses Phänomen in bestimmtem Maß ver
mieden werden, wenn der Hitzdraht in der L-förmigen
Hilfs-Luftmassenleitung einer Luftmassenleitung ohne
Blende angeordnet ist. Um jedoch das Zweiwert-Phänomen
für sämtliche Arten von Motoren abzuschwächen, muß die
Form der Hilfs-Luftmassenleitung für sämtliche Motortypen
optimiert werden. Andererseits bewirkt die Blende, die
erfindungsgemäß stromaufseitig von der Hilfs-Luftmassen
leitung vorgesehen ist, eine Abschwächung des Zweiwert-
Phänomens für sämtliche Motortypen. Das Zweiwert-Phänomen
wird im folgenden mit Bezug auf die Fig. 5A und 5B be
schrieben, in denen Durchflußgeschwindigkeitsverteilungen
für Fälle mit Blende bzw. ohne Blende gezeigt sind.
Wie in den Fig. 5A und 5B gezeigt ist, ist die Durchfluß
geschwindigkeitsverteilung eines Luftstroms in einer
Rohrleitung in einem stationären Zustand im allgemeinen
parabolisch. Bei einer pulsierenden Strömung wechselt
jedoch das Verteilungsprofil von einer parabolischen
Durchflußgeschwindigkeitsverteilung zu einer flachen
Geschwindigkeitsverteilung, wenn die Amplitude der Durch
flußgeschwindigkeit allmählich ansteigt. Wenn die Durch
flußgeschwindigkeitsverteilungen für die Fälle, in denen
eine Blende vorhanden ist bzw. fehlt, verglichen werden,
wird die Verteilung ohne Blende diejenige von Fig. 5A,
während die Verteilung mit Blende diejenige von Fig. 5B
wird.
Wie in Fig. 5B gezeigt ist, kann bei Vorhandensein der
Blende 21 die Luft nur schwer in der Nähe der Wandfläche
der Haupt-Luftmassenleitung 22 strömen, da die Umgebung
der Wand durch die Blende 21 abgeschattet ist. Daher wird
die Durchflußgeschwindigkeit der Luft in dem verbleiben
den Abschnitt, d. h. in der Zone D stromabseitig von der
Blende 21 (beispielsweise in dem zylindrischen Abschnitt
mit dem Innendurchmesser D), äußerst stark erhöht. Ferner
ist der Erhöhungsbetrag der Durchflußgeschwindigkeit im
Abschnitt stromabseitig von der Blende 21 nahe der Wand
der Leitung, d. h. in einem Abstand von der Mittellinie
der Leitung, größer als in der Mitte dieses Leitungsab
schnitts. Dies ist der Grund dafür, daß der Hilfs-Luft
massenleitungs-Einlaßanschluß 11 an einer Position in der
Nähe der Wand der Leitung und in der Nähe der Stromlinie
G1 angeordnet ist und daß der Hilfs-Luftmassenleitungs-
Auslaßanschluß 12 an einer Position in der Nähe der Wand
der Leitung und in der Nähe der Stromlinie G2 angeordnet
ist.
Wie oben beschrieben worden ist, besteht zwischen dem
Erhöhungsbetrag der Durchflußgeschwindigkeit ΔU1′ an
einer Position an der Wand der Leitung wie in Fig. 5A
gezeigt und dem Erhöhungsbetrag der Durchflußgeschwindig
keit ΔU2′ an einer Position an der Wand der Leitung wie
in Fig. 5B gezeigt die Beziehung ΔU1′ < ΔU2′. Daher wird
durch Anordnen des Einlaßanschlusses und des Auslaßan
schlusses der Hilfs-Luftmassenleitung stromabseitig von
der Blende 21 und innerhalb der Zone D die Durchflußge
schwindigkeit der Luft, die durch die Hilfs-Luftmassen
leitung strömt, ebenfalls erhöht, wenn die Pulsati
onsamplitude ansteigt. Selbst wenn daher ein Ausgangs
signal des Hitzdrahtes aufgrund der Nichtlinearität
abnimmt, kann durch den Erhöhungsbetrag der Durchflußge
schwindigkeit, um den die Durchflußgeschwindigkeit durch
die Hilfs-Luftmassenleitung zunimmt, der entsprechenden
Abnahmebetrag ausgeglichen werden.
Wenn jedoch die Abmessung (Innendurchmesser D) der Blende
auf einen zu kleinen Wert reduziert ist, wird der Erhö
hungsbetrag der Durchflußgeschwindigkeit übermäßig groß,
weshalb das Phänomen auftritt, daß das Ausgangssignal des
Hitzdrahtes unabhängig vom Fehlen oder Vorhandensein
eines Rückwärtsmassenstroms ansteigt. Unter Berücksichti
gung der Abnahme der Wirkung des Rückwärtsmassenstroms
und der Reduzierung des Zweiwert-Phänomens sollte daher
das Verhältnis der effektiven Querschnittsfläche A1 der
Haupt-Luftmassenleitung 20 zur effektiven Querschnitts
fläche A2 der Blende 21 (effektive Querschnittsfläche der
Zone D) auf einen optimalen Wert gesetzt werden, der
später angegeben wird.
Da die obenbeschriebene Wirkung der Erhöhung der Durch
flußgeschwindigkeit in einem Abschnitt mit hoher Durch
flußgeschwindigkeit groß ist, ist es wichtig, daß der
Einlaßanschluß und der Auslaßanschluß der Hilfs-Luft
massenleitung in einem Abschnitt stromabseitig von der
Blende 21 innerhalb der Zone D (beispielsweise innerhalb
des zylindrischen Abschnitts mit dem Durchmesser D)
angeordnet sind. Das bedeutet, daß der Einlaßanschluß 11
der Hilfs-Luftmassenleitung, dessen Einlaßfläche zur
Richtung der Hauptströmungslinie der Luftströmung im
wesentlichen senkrecht ist, in der Weise angeordnet sein
sollte, daß der Staudruck direkt auf den Einlaßanschluß
11 wirkt, während der Auslaßanschluß 12 der Hilfs-Luft
massenleitung, dessen Auslaßfläche zur Richtung der
Hauptströmungslinie der Luftströmung im wesentlichen
parallel ist, in der Weise angeordnet werden sollte, daß
die Saugwirkung am Auslaßanschluß erhöht ist, da der
Staudruck stromaufseitig vom Auslaßanschluß hoch ist und
Strömungstrennungswirbel erzeugt werden.
Da die Auslaßfläche des Auslaßanschlusses 12 der Hilfs-
Luftmassenleitung zur Richtung des Hauptluftmassenstroms
im wesentlichen parallel ist, muß ein Energieverlust
aufgrund der Kollision der Luftmasse mit der Wandfläche
des Haupt-Luftmassenleitungskörpers 20 unterdrückt wer
den. Daher sollte der Auslaßanschluß 12 der Hilfs-Luft
massenleitung in einem geeigneten Abstand von der Wand
fläche angeordnet sein.
Im folgenden werden mit Bezug auf die Fig. 6 und 7 die
Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen der obener
wähnten Blendenabmessungen in einem wirklichen Fahrzeug
beschrieben.
Fig. 6 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen den
Abmessungen der Blende und einem fehlerhaften sprunghaf
ten Anstieg zeigt. Fig. 7 ist ein Graph, der die Bezie
hung zwischen der Position einer Blende relativ zu den
Einlaß- und Auslaßanschlüssen einer Hilfs-Luftmassenlei
tung und dem Ausgangssignalrauschen zeigt.
An einem auf einem Prüfstand angebrachten Motor wurde
eine Prüfung in der gleichen Weise wie in den Fig. 12A
und 12B vorgenommen, indem die Drosselklappe allmählich
geöffnet wurde und dabei die Motordrehzahl konstant
gehalten wurde, wobei der Erfassungsfehler des Hitzdrahts
bei vollständig geöffneter Drosselklappe für unterschied
liche Abmessungen (Innendurchmesser D) der Blende aufge
tragen wurde. Anhand der Prüfung konnte in bezug auf die
Abmessungen der Blende wie in Fig. 5B und in Fig. 6
gezeigt eine Reduzierungswirkung des fehlerhaften sprung
haften Anstiegs aufgrund der Rückströmung im Bereich
eines Verengungsverhältnisses R = (A2/A1) 70% erhalten
werden, wobei A1 die effektive Querschnittsfläche der
Haupt-Luftmassenleitung ist, in der sich die Hilfs-Luft
massenleitung befindet, und A2 die effektive Quer
schnittsfläche der Blende mit Innendurchmesser D ist.
Wenn andererseits das Verengungsverhältnis R kleiner als
70% war, fand eine Zunahme des Ausgangssignals statt.
Der Grund hierfür besteht darin, daß die erfaßte Durch
flußgeschwindigkeit ihrerseits stromabseitig von der
Blende 21 zunimmt, wenn die Amplitude des Pulsations
massenstroms zunimmt, wie oben beschrieben worden ist.
Ein Prüfergebnis bei einer Motordrehzahl, bei der kein
Rückwärtsmassenstrom auftritt, ist in der Figur zu Refe
renzzwecken ebenfalls gezeigt. Es konnte bestätigt wer
den, daß das Ausgangssignal im Bereich des Verengungsver
hältnisses R < 70% schnell ansteigt.
Daher sollte das Verhältnis der Querschnittsfläche A2 der
Blende zur Querschnittsfläche A1 der Haupt-Luftmassenlei
tung, in der sich die Hilfs-Luftmassenleitung befindet,
zweckmäßig die Beziehung R = (A2/A1) 70% erfüllen.
Wenn jedoch ein Verengungsverhältnis R von 100% (das der
herkömmlichen Technologie entspricht) betrachtet wird,
kann gesagt werden, daß der Bereich 90% R 70%
zweckmäßig ist. Um insbesondere den Fehler auf die Hälfte
zu reduzieren, ist der Bereich 80% R 70% zweckmä
ßig. Ferner konnte anhand des Prüfergebnisses bestätigt
werden, daß die Wirkung der Reduzierung des fehlerhaften
sprunghaften Anstiegs im Bereich 90% R 70% gut ist
und der Abstand L von der Blende 21 zum Einlaßmündungsab
schnitt 11 wie in Fig. 1 gezeigt in der Umgebung eines
Wertes liegt, der die Beziehung L = 0,7D erfüllt.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 7 die Beziehung zwischen dem
räumlichen Verhältnis der Blende zu den Einlaß- und
Auslaßanschlüssen der Hilfs-Luftmassenleitung einerseits
und dem Ausgangssignalrauschen des Luftmassenmessers
andererseits für den stationären Zustand beschrieben. In
Fig. 7 ist auf der Ordinate das Ausgangssignalrauschen
aufgetragen, während auf der Abszisse das Verengungsver
hältnis R nach Fig. 6 aufgetragen ist.
Die Abmessungen der als Probe in dieser Prüfung verwende
ten Blende ergaben ein Verengungsverhältnis R von unge
fähr 60%. Daher hat ein Verengungsverhältnis R in einem
Bereich von weniger als 60% die Bedeutung, daß sowohl
die Position des Einlaßanschlusses als auch die Position
des Auslaßanschlusses der Hilfs-Luftmassenleitung inner
halb einer Zone liegen, die von der Blende 21 abgeschat
tet ist (innerhalb einer Wandzone außerhalb der von den
in Fig. 1 gezeigten Hauptstromlinien G1 und G2 umgebenen
Zone).
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, nimmt innerhalb des Bereichs
des Verengungsverhältnisses R von 100% bis 60% das
Ausgangssignalrauschen bei abnehmendem Verengungsverhält
nis R ab. In einem Bereich des Verengungsverhältnisses
unterhalb von 60% nimmt jedoch das Ausgangssignalrau
schen deutlich zu. Das bedeutet, wenn sowohl die Position
des Einlaßanschlusses als auch die Position des Auslaßan
schlusses der Hilfs-Luftmassenleitung innerhalb der Zone
D liegen (innerhalb der Zone, die in Fig. 1 von den
Hauptstromlinien G1 und G2 umgeben ist), ist das Aus
gangssignalrauschen gering. Es hat sich gezeigt, daß das
Ausgangssignalrauschen grundsätzlich durch Erhöhen des
Verengungsverhältnisses R, d. h. durch Reduzieren der
Abmessungen der Blende, um die Durchflußgeschwindigkeit
der Luft zu erhöhen, reduziert werden kann. Weiterhin hat
sich gezeigt, daß die Strömung in der Haupt-Luftmassen
leitung gestört wird und daher das Ausgangssignalrauschen
zunimmt, wenn die Blende stromaufseitig vorhanden ist und
stromabseitig eine Strömungstrennung stattfindet, d. h.
wenn sowohl die Position des Einlaßanschlusses als auch
die Position des Auslaßanschlusses der Hilfs-Luftmassen
leitung innerhalb der durch die Blende 21 abgeschatteten
Zone (d. h. außerhalb der Zone D) liegen.
Daraus ergibt sich, daß sowohl der Einlaßanschluß als
auch der Auslaßanschluß erfordern, daß die stromaufsei
tige Strömung nicht gestört wird, da der Wert der Durch
flußgeschwindigkeit in der Hilfs-Luftmassenleitung durch
eine Druckdifferenz zwischen dem Einlaßanschluß und dem
Auslaßanschluß bestimmt ist. Daher ist es in dem Fall, in
dem eine Blende oder dergleichen stromaufseitig von der
Hilfs-Luftmassenleitung angeordnet ist, notwendig, die
relativen Positionen des Einlaßanschlusses und des Aus
laßanschlusses der Hilfs-Luftmassenleitung sowie die
Abmessungen der Blende für die Erzielung eines niedrigen
Ausgangssignalrauschens wie oben beschrieben zu optimie
ren.
Aus den Ergebnissen der Fig. 6 und 7 geht hervor, das für
eine Reduzierung des fehlerhaften sprunghaften Anstiegs
und des Ausgangssignalrauschens ein Bereich für das
Verengungsverhältnis von 90% R 70% zweckmäßig ist.
Nun werden mit Bezug auf die Fig. 8 bis 10 weitere Aus
führungsformen beschrieben.
Fig. 8 ist eine Querschnittsseitenansicht einer weiteren
Ausführungsform des Hitzdraht-Luftmassenmessers gemäß der
Erfindung. In den Luftmassenmesser ist ein geradliniges
Rohr 41a mit Blende, das eine Haupt-Luftmassenleitung
bildet, in den Nachfilterabschnitt (den stromabseitigen
Abschnitt) 41 eines Ansaugluftfilters 68 integriert. In
Fig. 8 ist der Ansaugluftfilter 68 eines der das Ansaug
system bildenden Ansaugrohrelemente aus dem Nachfilterab
schnitt 41, in den das geradlinige Rohr 41a mit Blende
des Haupt-Luftmassenleitungskörpers 20 als Einheit inte
griert ist, und aus einem Vorfilterabschnitt (einem
stromaufseitigen Abschnitt) 42 des Ansaugluftfilters 68
sowie aus einem Filterelement 43 aufgebaut.
In dieser Ausführungsform ist die Blende 21 in einem
Ansaugluftauslaßabschnitt des Nachfilterabschnitts 41 des
Ansaugluftfilters 68 (in einer Rohrleitung stromabseitig
vom Luftfilterelement 43) vorgesehen, wobei das als
Luftmassenmesser dienende geradlinige Rohr 41a stromab
seitig von der Blende einteilig angeschlossen ist und das
Meßmodul 52 der in Fig. 1 gezeigten Hilfs-Luftmassenlei
tung 10 in eine Bohrung 25 eingesetzt ist, die in einer
Wandfläche des geradlinigen Rohrs 41a mit Blende vorhan
den ist. Da in dieser Ausführungsform der Ansaugluftfil
ter 68 eines vorhandenen Ansaugrohrelements als Haupt-
Luftmassenleitungskörper 20 mit Blende 21 und Bohrung 25
dient, ist eine besondere Luftmassenleitung nicht erfor
derlich, so daß die Systemkosten bei einer kundenspezifi
schen Fertigung reduziert werden können.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Aus
führungsform des Hitzdraht-Luftmassenmessers gemäß der
Erfindung. In dem Luftmassenmesser von Fig. 9 ist in dem
Nachfilterabschnitt 41 eines Luftansaugfilters eine
Blende 21 vorgesehen, ferner ist mit diesem Nachfilterab
schnitt 41 des Luftansaugfilters ein Haupt-Luftmassenlei
tungskörper 20 verbunden. Fig. 10 ist eine vergrößerte
Ansicht des Verbindungsabschnitts von Fig. 9. Fig. 10
zeigt Einzelheiten der Verbindung eines Lötabschnitts 47
und eines Verbindungsabschnitts 48.
Diese Ausführungsform ist grundsätzlich der Ausführungs
form von Fig. 8 ähnlich, der Auslaßöffnungsabschnitt des
Ansaugluftauslaßabschnitts des Luftansaugfilters 68 ist
jedoch mit einer trompetenförmigen Blende 21 ausgebildet,
wobei ein Körper 53 des Haupt-Luftmassenleitungskörpers
20 des Luftmassenmessers mit dem stromabseitigen Ab
schnitt mechanisch verbunden ist, indem er im Lötab
schnitt 47 und im Verbindungsabschnitt 48 durch Kleben
oder Verschrauben befestigt wird. Das heißt, daß die
Blende des Haupt-Luftmassenleitungskörpers, der den
Hitzdraht-Luftmassenmesser bildet, vom Haupt-Luftmassen
leitungskörper selbst getrennt ist, da die Blende im
Ansaugluftauslaßabschnitt des Ansaugrohrelements, das mit
der Haupt-Luftmassenleitung verbunden ist, vorhanden ist.
Da in dieser Ausführungsform ein Abschnitt des vorhande
nen Ansaugrohrelements als Blende 21 dient, ist eine
spezielle Luftmassenleitung nicht erforderlich. Ferner
kann ein Hitzdraht-Luftmassenmesser ohne Blende verwendet
werden. Daher können die Systemkosten für eine kundenspe
zifische Fertigung reduziert werden.
Fig. 11 ist eine Ansicht einer Ausführungsform eines
Verbrennungsmotors mit elektronischer Kraftstoffein
spritzsteuerung, die einen Luftmassenmesser gemäß der
Erfindung enthält. Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform
eines Kraftstoffsteuersystems eines Verbrennungsmotors
zum Steuern der Kraftstoffzufuhrmenge unter Verwendung
eines Luftmassensignals, das vom Hitzdraht-Luftmassenmes
ser gemäß der Erfindung erhalten wird.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, kann Ansaugluft 67 in einen
Motorzylinder 62 über ein Ansaugsystem angesaugt werden,
das aus einem Luftreiniger 68, einem Körper 53 des Luft
massenmessers, einer Rohrleitung 55, einem Drosselklap
penkörper 58, einem Ansaugkrümmer 59 mit einer Einspritz
einrichtung 60, der Kraftstoff zugeführt wird, usw.
aufgebaut ist. Andererseits wird das im Motorzylinder 62
erzeugte Abgas durch einen Abgaskrümmer 64 ausgestoßen.
Eine Steuereinheit 66 empfängt ein von einem Meßmodul 52
des Luftmassenmessers ausgegebenes Luftmassensignal, ein
Drosselklappenwinkelsignal, das von einem Drosselklappen
winkel-Sensor 57 ausgegeben wird, ein Sauerstoffkonzen
trationssignal, das von einem im Abgaskrümmer 64 vorgese
henen Sauerstoffkonzentrationsmesser 65 ausgegeben wird,
ein Motordrehzahlsignal, das von einem Motordrehzahlsen
sor 61 ausgegeben wird, usw. Die Steuereinheit verarbei
tet diese Signale, um eine optimale Kraftstoffeinspritz
menge und einen optimalen Leerlaufluft-Steuerventilöff
nungsgrad zu erhalten, und steuert die Einspritzeinrich
tung 60 und das Leerlaufluft-Steuerventil 56 unter Ver
wendung dieser erhaltenen Werte, um eine an die Ansaug
luftmasse angepaßte Kraftstoffmenge zu liefern.
Da die Ansaugluftmasse im Verbrennungsmotor mit elektro
nischer Kraftstoffeinspritzsteuerung, die den Luftmassen
messer gemäß der Erfindung enthält, geeignet gemessen
werden kann, kann die elektronische Kraftstoffeinspritz
steuerung korrekt ausgeführt werden, so daß die Menge
unverbrannter Kraftstoffgase im Abgas reduziert werden
kann.
Wenn dieser Luftmassenmesser in einem Fahrzeug angebracht
ist, reduziert erfindungsgemäß ein Anstieg der Durchfluß
geschwindigkeit in der durch die Blende mit einfacher
Struktur gebildeten Durchflußzone bei pulsierendem Mas
senstrom, der einen Rückwärtsmassenstrom begleitet, einen
fehlerhaften sprunghaften Anstieg des Ausgangssignals des
Hitzdraht-Luftmassenmessers. Außerdem wird die nachtei
lige Wirkung des Zweiwert-Phänomens abgeschwächt, so daß
ein kostengünstiger und hochgenauer Hitzdraht-Luftmassen
messer geschaffen werden kann.
Weiterhin kann eine geeignete Kraftstoffsteuerung ausge
führt werden, wenn ein Fahrer das Gaspedal niederdrückt,
was sich günstig auf die Abgasreinigung des Verbrennungs
motors mit elektronischer Kraftstoffeinspritzung aus
wirkt.
Claims (6)
1. Hitzdraht-Luftmassenmesser, mit einem Haupt-
Luftmassenleitungskörper (20), der eine Haupt-Luftmassen
leitung (22) bildet, durch die zu messende Luft strömen
kann, und einem Meßmodul (52), das einen Hitzdraht (3)
zum Messen einer Luftmasse aufweist und in den Haupt-
Luftmassenleitungskörper (20) eingesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Hitzdraht (3) des Meßmoduls (52) in einem Hilfs-Luftmassenleitungskörper (10) vorgesehen ist, der eine L-förmige Hilfs-Luftmassenleitung (13) bildet, die einen Einlaßöffnungsabschnitt (11), dessen Einlaßfläche zum Hauptluftstrom (23, 24) im wesentlichen senkrecht ist, sowie einen Auslaßöffnungsabschnitt (12), dessen Auslaßfläche zum Hauptluftstrom (23, 24) im wesentlichen parallel ist, enthält,
der Haupt-Luftmassenleitungskörper (20) an der inneren Umfangswand stromaufseitig vom Hilfs-Luftmassen leitungskörper (10) eine Blende (21) aufweist, und sowohl der Einlaßöffnungsabschnitt (11) als auch der Auslaßöffnungsabschnitt (12) innerhalb einer Durch flußzone (D) angeordnet sind, die durch eine an der Oberkante der Blende (21) beginnenden und parallel zum Hauptluftstrom (23, 24) verlaufenden imaginären Fläche gebildet ist.
der Hitzdraht (3) des Meßmoduls (52) in einem Hilfs-Luftmassenleitungskörper (10) vorgesehen ist, der eine L-förmige Hilfs-Luftmassenleitung (13) bildet, die einen Einlaßöffnungsabschnitt (11), dessen Einlaßfläche zum Hauptluftstrom (23, 24) im wesentlichen senkrecht ist, sowie einen Auslaßöffnungsabschnitt (12), dessen Auslaßfläche zum Hauptluftstrom (23, 24) im wesentlichen parallel ist, enthält,
der Haupt-Luftmassenleitungskörper (20) an der inneren Umfangswand stromaufseitig vom Hilfs-Luftmassen leitungskörper (10) eine Blende (21) aufweist, und sowohl der Einlaßöffnungsabschnitt (11) als auch der Auslaßöffnungsabschnitt (12) innerhalb einer Durch flußzone (D) angeordnet sind, die durch eine an der Oberkante der Blende (21) beginnenden und parallel zum Hauptluftstrom (23, 24) verlaufenden imaginären Fläche gebildet ist.
2. Hitzdraht-Luftmassenmesser nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Abmessungen der Blende (21) so gesetzt sind,
daß das Verhältnis der effektiven Querschnittsfläche der
Blende (21) zur effektiven Querschnittsfläche der Haupt
luftdurchlaßleitung (22) am Ort der Blende (21) in einem
Bereich von 70 bis 90% liegt.
3. Hitzdraht-Luftmassenmesser nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Blende (21) so geformt ist, daß die stromauf
seitige Hälfte der Blende (21) ungefähr bogenförmig ist
und die Wandfläche der stromabseitigen Hälfte zur Rich
tung der Hauptströmung (23, 24) im wesentlichen senkrecht
ist.
4. Ansaugrohrelement mit einer Haupt-Luftmassenlei
tung (20) und einer Bohrung (25), in die ein Meßmodul
(52) eingesetzt wird, die zu einem Hitzdraht-Luftmassen
messer nach Anspruch 1 gehört, dadurch gekennzeichnet,
daß
das Ansaugrohrelement außerdem als die Haupt-
Luftmassenleitung (20) dient.
5. Ansaugrohrelement, das an einer Ansaugluftauslaß
position eine Blende (21) eines Haupt-Luftmassenleitungs
körpers (20) umfaßt, der zu einem Hitzdraht-Luftmassen
messer nach Anspruch 1 gehört, dadurch gekennzeichnet,
daß
die Blende (21) vom Haupt-Luftmassenleitungskör
per (20) getrennt ausgebildet ist.
6. Kraftstoffsteuersystem für Verbrennungsmotoren
zum Steuern der Kraftstoffzufuhrmenge unter Verwendung
eines Luftmassensignals, das von einem Hitzdraht-Luft
massenmesser nach Anspruch 1 erhalten wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23162096A JP3527813B2 (ja) | 1996-09-02 | 1996-09-02 | 発熱抵抗体式空気流量測定装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19738337A1 true DE19738337A1 (de) | 1998-03-05 |
DE19738337C2 DE19738337C2 (de) | 2000-02-03 |
Family
ID=16926371
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19738337A Revoked DE19738337C2 (de) | 1996-09-02 | 1997-09-02 | Luftmassensensor |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5892146A (de) |
JP (1) | JP3527813B2 (de) |
KR (1) | KR100495362B1 (de) |
DE (1) | DE19738337C2 (de) |
GB (1) | GB2316750B (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10009154A1 (de) * | 2000-02-26 | 2001-09-13 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Messung von zumindest einem Parameter eines strömenden Mediums |
DE10308880A1 (de) * | 2003-02-28 | 2004-09-09 | Siemens Ag | Massenstromvorrichtung |
US6851309B2 (en) | 2000-08-30 | 2005-02-08 | Robert Bosch Gmbh | Device for determining at least one parameter of a flowing medium |
DE102012211133A1 (de) | 2012-06-28 | 2014-01-02 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums |
DE102013226345A1 (de) | 2013-12-18 | 2015-06-18 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19815656A1 (de) * | 1998-04-08 | 1999-10-14 | Bosch Gmbh Robert | Meßvorrichtung zum Messen der Masse eines strömenden Mediums |
DE10046943A1 (de) * | 2000-09-21 | 2002-04-18 | Siemens Ag | Massenstrommesser |
JP3764860B2 (ja) * | 2001-09-11 | 2006-04-12 | 株式会社日立製作所 | 流量計測装置 |
US6622555B2 (en) | 2001-10-11 | 2003-09-23 | Visteon Global Technologies, Inc. | Fluid flow meter |
JP3709373B2 (ja) * | 2001-12-19 | 2005-10-26 | 株式会社日立製作所 | 流量計測装置 |
US6708561B2 (en) * | 2002-04-19 | 2004-03-23 | Visteon Global Technologies, Inc. | Fluid flow meter having an improved sampling channel |
US6692551B2 (en) | 2002-07-17 | 2004-02-17 | Delphi Technologies, Inc. | Air cleaner assembly and process |
US6826955B2 (en) * | 2002-09-20 | 2004-12-07 | Visteon Global Technologies, Inc. | Mass fluid flow sensor having an improved housing design |
US6752859B2 (en) * | 2002-10-02 | 2004-06-22 | Delphi Technologies, Inc. | Air cleaner assembly for reducing pollutants from being discharged into the atmosphere |
US6845661B2 (en) | 2002-10-11 | 2005-01-25 | Visteon Global Technologies, Inc. | Lead frame for automotive electronics |
DE102004005532A1 (de) * | 2003-02-04 | 2004-08-26 | Hitachi Unisia Automotive, Ltd., Atsugi | Ansaugluftmengen-Erfassungsvorrichtung für einen Motor und Verfahren davon |
US6886401B2 (en) * | 2003-02-26 | 2005-05-03 | Ckd Corporation | Thermal flow sensor having sensor and bypass passages |
US7404337B2 (en) * | 2006-01-09 | 2008-07-29 | Fluid Energy Conversion, Inc. | Mass flow meter with fluid lens |
JP4569831B2 (ja) * | 2006-04-12 | 2010-10-27 | 株式会社デンソー | 空気流量測定装置 |
JP4911351B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2012-04-04 | 三機工業株式会社 | フレキシブルダクトと風量調整装置との接続構造 |
JP2009063391A (ja) * | 2007-09-06 | 2009-03-26 | Hitachi Ltd | 発熱抵抗体式空気流量測定装置が装着される吸気系部品 |
JP5172313B2 (ja) * | 2007-12-14 | 2013-03-27 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流体流量計測装置 |
JP2009204586A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流体計測装置、流体計測方法 |
JP2013024710A (ja) * | 2011-07-20 | 2013-02-04 | Denso Corp | 空気流量測定装置 |
DE102011086088A1 (de) | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Mahle International Gmbh | Luftparametermesseinrichtung |
JP5936744B1 (ja) * | 2015-05-15 | 2016-06-22 | 三菱電機株式会社 | 流量測定装置 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH073352B2 (ja) * | 1987-10-09 | 1995-01-18 | 株式会社日立製作所 | 熱式空気流量計 |
JP2656570B2 (ja) * | 1987-10-23 | 1997-09-24 | 株式会社日立製作所 | 熱線式空気流量計 |
JPH0621805B2 (ja) * | 1987-10-23 | 1994-03-23 | 株式会社ユニシアジェックス | 内燃機関の吸気流量測定装置 |
US4911008A (en) * | 1988-10-03 | 1990-03-27 | Allied-Signal Inc. | Hot film anemometer |
JPH0718726B2 (ja) * | 1989-08-28 | 1995-03-06 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関用空気流量計及びその製造方法 |
JP2846207B2 (ja) * | 1992-09-17 | 1999-01-13 | 株式会社日立製作所 | 空気流量測定装置 |
JP3240782B2 (ja) * | 1993-08-10 | 2001-12-25 | 株式会社デンソー | 熱線式空気流量測定装置 |
US5355726A (en) * | 1994-01-03 | 1994-10-18 | Ford Motor Company | Housing for reducing back air flow to mass air flow sensors |
JP3324106B2 (ja) * | 1994-06-23 | 2002-09-17 | 株式会社デンソー | 熱式流量計 |
-
1996
- 1996-09-02 JP JP23162096A patent/JP3527813B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-08-28 GB GB9718258A patent/GB2316750B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-09-01 KR KR1019970045366A patent/KR100495362B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-09-02 US US08/921,555 patent/US5892146A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-09-02 DE DE19738337A patent/DE19738337C2/de not_active Revoked
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10009154A1 (de) * | 2000-02-26 | 2001-09-13 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Messung von zumindest einem Parameter eines strömenden Mediums |
US6722196B2 (en) | 2000-02-26 | 2004-04-20 | Robert Bosch Gmbh | Device for measuring at least one parameter of a flowing medium |
US6851309B2 (en) | 2000-08-30 | 2005-02-08 | Robert Bosch Gmbh | Device for determining at least one parameter of a flowing medium |
DE10308880A1 (de) * | 2003-02-28 | 2004-09-09 | Siemens Ag | Massenstromvorrichtung |
DE10308880B4 (de) * | 2003-02-28 | 2006-04-06 | Siemens Ag | Massenstromvorrichtung |
DE102012211133A1 (de) | 2012-06-28 | 2014-01-02 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums |
DE102012211133B4 (de) | 2012-06-28 | 2023-09-07 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums |
DE102013226345A1 (de) | 2013-12-18 | 2015-06-18 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums |
CN104729604A (zh) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于确定通过通道流动的流体介质的至少一个参数的传感器组件 |
US9752910B2 (en) | 2013-12-18 | 2017-09-05 | Robert Bosch Gmbh | Sensor system for determining at least one parameter of a fluid medium flowing through a channel |
CN104729604B (zh) * | 2013-12-18 | 2020-06-09 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于确定通过通道流动的流体介质的至少一个参数的传感器组件 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1073465A (ja) | 1998-03-17 |
GB2316750B (en) | 1998-09-02 |
DE19738337C2 (de) | 2000-02-03 |
KR100495362B1 (ko) | 2005-09-30 |
JP3527813B2 (ja) | 2004-05-17 |
KR19980024244A (ko) | 1998-07-06 |
GB9718258D0 (en) | 1997-11-05 |
US5892146A (en) | 1999-04-06 |
GB2316750A (en) | 1998-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19738337A1 (de) | Hitzdraht-Luftmassenmesser | |
DE3855552T2 (de) | Heissdraht-Luftdurchflussmesser und dessen Verwendung in einer Brennkraftmaschine | |
DE19636095C2 (de) | Meßfühler und Abfühlverfahren für einen Luftmengenstrom | |
DE19852015B4 (de) | Flussratensensor | |
DE3855746T2 (de) | Luftdebitmeter mit heissem draht | |
DE69533006T2 (de) | Thermischer Luftdurchflussmesser | |
DE4410049C2 (de) | Luftmassenstrom-Sensor-Baugruppe | |
DE2730770C3 (de) | Ultraschallmeßvorrichtung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine | |
DE102018218679A1 (de) | Aktives Kanisterspülsystem und Verfahren zur Steuerung desselben | |
DE4446082A1 (de) | Gehäuse für einen Luftmengen-Strömungssensor | |
DE2539185B2 (de) | Dosiersteuerung fuer die abgas-rezirkulationsstroemung eines verbrennungsmotors | |
WO2008037586A1 (de) | Steckfühler mit optimiertem strömungsauslass | |
DE7333072U (de) | Ansaugfilter bzw. geraeuschdaempfer fuer brennkraftmaschinen | |
DE102008042807B4 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung eines Parameters eines strömenden fluiden Mediums | |
DE4428216B4 (de) | Heißdrahtluftströmungsmessinstrument | |
DE3836351C2 (de) | ||
DE3130626C2 (de) | ||
DE112016004975T5 (de) | Thermischer Durchflussmesser | |
DE2832378A1 (de) | Lufteinlasseinrichtung zur verwendung mit einem karman'schen wirbelabloesungs- durchsatzmesser | |
EP0607505B1 (de) | Ventilanordnung für eine Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor | |
DE10233362A1 (de) | Vorrichtung zur Bestimmung der Abgasrückführungsrate einer Brennkraftmaschine | |
DE3934759C2 (de) | ||
DE3922488A1 (de) | Luftmessvorrichtung | |
DE3043780C2 (de) | Luftströmungsmeßeinrichtung zum Erfassen der Ansaugluftmenge einer Brennkraftmaschine | |
DE9116731U1 (de) | Luftströmungsmesser für Verbrennungsmotor und Herstellungsverfahren für einen solchen Luftströmungsmesser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |