DE2849467A1

DE2849467A1 - Regelkreis fuer die heizleistung, insbesondere eines hitzdrahtes oder heissfilmes im luftmassenmesser bei brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2849467A1
Application number: DE19782849467
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Drews; Peter Rapps; Peter Dipl Ing Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-11-15
Filing date: 1978-11-15
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2849467C2

Description

Regelkreis für die Heizleistung, insbesondere
eines Hitzdrahtes oder Heißfilmes im Luftmassenmesser bei Brennkraftmaschinen Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Regelkreis für die Heizleistung eines Kitzdrahtes im Luftmassenmesser bei Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist eine Brückenanordnung mit vorgeschalteter Stromsteuereinrichtung und nachgeschaltetem Meßwiderstand (DE-OS 2 lot48 304), wobei das Brückendiagonal-Signal als Luftmassensignal ausgewertet und die Spannung über dem Meßwiderstand abhängig vom Brückendiagonalsignal als Ansteuersignal für die Stromsteuereinrichtung verwertet wird. Beim bekannten Regelkreis sind somit fünf äußerst genaue Widerstände in Zusammenhang mit der Brücke erforderlich, was einen beachtlichen und nach Möglichkeit zu vermeidenden Aufwand darstellt. Des weiteren ergibt sich beim bekannten Regelkreis ein Mehraufwand für den Fall, daß impulslängenmodulierte Luftmassensignale gewünscht werden.
Vorteile der Erfindung Der erfindungsgemäße Regelkreis mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß das Luftmassensignal als impulslängenmoduliertes Signal vorliegt und der Regelkreis mit vier genauen Widerständen auskommt.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein grobes Blockschaltbild einer Einspritzanlage bei einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug und Figur 2 einen Regelkreis im Zusammenhang mit dem Luftmengenmesser, wie er beim Gegenstand von Figur 1 Verwendung findet.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels In Figur 1 ist mit 10 ein Luftmassenmesser bezeichnet und mit 11 ein Drehzahlmesser. Ausgangsseitig sind beide Signalgeber zu einem Zeitglied 12 geführt, an dessen Ausgang 13 nichtkorrigierte Einspritzimpulse zur Verfügung stehen. Diese werden in einer nachfolgenden Korrekturstufe 14 z.B. betriebsspannungsabhängig korrigiert und letztlich als Einspritzsignale der Dauer ti den Einspritzventilen 15 zugeführt.
Der Luftmassenmesser 10 dient dazu, die Ausgangssignale des Zeigliedes 12 außer drehzahlabhängig auch lastabhängig zu steuern. Um einen guten Fahrkomfort und gleichzeit ein sauberes Abgas zu erhalten, ist erforderlich, den Lastzustand der Brennkraftmaschine möglichst exakt zu erfassen. Dazu eignen sich neben rein mechanischen Luftmengenmessern, die z.B. mit einer Stauklappe arbeiten, sogenannte Nitzdraht-Luftmassenmesser.
Der in Figur 2 dargestellte Regelkreis besteht aus einer Widerstandsbrücke mit den Widerständen 20 bis 23, aus einem Verstärker 24, dessen Eingänge mit der Brückendiagonale gekoppelt sind, aus einer Zeitstufe 25, einer Amplitudenstabilisierungsstufe 26, einem Tiefpaß 27, einem Verstärker 28, dessen invertierender Eingang an der Verbindungsstelle der Widerstände 20 und 21 liegt, sowie einer Stromsteuerstufe 29 zwischen der Widerstandsbrücke mit den Widerständen 20 bis 23 und einer Plusleitung 30. Der im Saugrohr der Brennkraftmaschine angeordnete, temperaturabhängige Widerstand 20 stellt den zur Messung des Luftmassendurchflusses dienenden Hitzdraht dar. Er wird einerseits durch den die Brücke durchfliessenden Heizstrom IH geheizt, andererseits durch die durchs Saugrohr strömende Luft gekühlt. Der Regelkreis regelt den Heizstrom nun so, daß die Heizleistung des Stromes IH die Kühlleistung der anströmenden Luft gerade kompensiert und der Widerstand des Hitzdrahtes denjenigen Wert behält, der nötig ist, damit sich die Brücke im abgeglichenen Zustand befindet. Damit stellen sowohl der von der Stromsteuerstufe gelieferte Heizstrom als auch die den Verstärker 24 steuernde Größe ein Maß für die pro Zeit durchs Saugrohr strömende Luftmasse dar.
Die Widerstände 22 und 23 sind gegenüber den Widerständen 20 und 21 so hochohmig dimensioniert, daß in erster Näherung davon ausgegangen werden kann, daß der gesamte Heizstrom über die Widerstände 20 und 21 fließt und daß die Heizleistung in den beiden Widerständen 22 und 23 vernachlässigbar ist. Der ebenfalls im Saugrohr angeordnete Widerstand 22 hat eine auf die Brückendimensionierung und den Temperaturkoeffizienten des Widerstandes 20 abgestimmte Temperaturdrift und dient zur Kompensation von Anderungen der Außenlufttemperatur.
Der Verstärker 24 steuert ein Zeitglied 25, das von Impulsen einer konstanten, vorzugsweise vom Quarz eines Rechners abgeleiteten Frequenz getriggert, eine Impulsfolge erzeugt, bei der die Dauer der einzelnen Impulse vom Luftmassendurchfluß durch das Luftansaugrohr abhängt und die Impulsfolgefrequenz konstant ist. Als Beispiel sei für das Zeitglied 25 eine monostabile Kippstufe genannt. Die Standzeit der Impulse des Zeitgliedes 25 kann anschließend von.einem Rechner ausgezählt werden.
Die Genauigkeit der Luftmassenmessung wird in starkem Maße durch die Stabilität der Impulsamplitude bestimmt.
Deshalb enthält der Regelkreis eine Stabilisierungsstufe, die die Amplitude der Impulse unabhängig von Temperatur und Batteriespannung auf einem konstanten, von einer Referenzspannung Uref abgeleiteten Spannungswert hält. Die nunmehr spannnungsstabilisierte Impulsfolge wird einem Tiefpaß 27 zugeführt, der daraus eine zum Tastverhältnis proportionale Gleichspannung erzeugt.
Diese liegt am nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 28 an, dessen invertierender Eingang mit der Verbindungss-telle der beiden Widerstände 20 und 21 gekoppelt ist und ausgangsseitig die Stromsteuerstufe 29 in der Weise beeinflußt, daß die vom Heizstrom am Widerstand 20 erzeugte Spannung gerade den Wert der Spannung am Ausgang des Tiefpasses 27 einnimmt.
Aufgrund der Tatsache, daß beim Gegenstand nach Figur 2 die Analog-Digital-Wandlung noch innerhalb des Regelkreises liegt, ist das am Ausgang des Zeitgliedes 25 zur Verfügung stehende Luftmassen-Meßsignal äußerst genau.
In Figur 2 ist parallel zum Tiefpaß 27 ein Schalter 32 gezeichnet. Die zwei Stellungen des Schalters 32 geben Alternativlösungen an. Bei geschlossenem Schalter 32 ist der Tiefpaß 27 wirkungslos bzw. kann entfallen, und der Ausgang der Amplitudenstabilisierungsstufe 26 ist dann direkt mit dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 28 verbunden. Die Stromsteuerstufe 29 wird dann nicht mehr mit einer Gleichspannung, sondern mit einer Impulsfolge angesteuert. Der Heizstrom ist daher kein Gleichstrom mehr, sondern eine Folge von Stromimpulsen, wobei die Impulsdauer sich mit der durchs Saugrohr strömenden Luftmasse ändert und die Impulsfolgefrequenz sowie die Amplitude der Stromimpulse konstant ist.
Die Impulsfolgefrequenz des mit dem Zeitglied 25 gekoppelten Oszillators 33 ist bei dieser Betriebsart jedoch so hoch zu wählen, daß sich die Hitzdrahttemperatur infolge der thermischen Trägheit des Hitzdrahtes (gezeichnet als Widerstand 20) auf einen in erster Näherung konstanten Wert einstellt. Die für den jeweiligen Fall günstige Frequenz hängt von verschiedenen Faktoren, wie Eigenschaften der elektronischen Bauelemente (z.B.
Schaltzeiten der Transistoren), wie Dicke, Länge und Material des Hitzdrahtes und von der Auswerteschaltung ab.
Als günstig hat sich dabei eine Frequenz von etwa 10 Kilohertz (kHz) erwiesen, während die Frequenz beim Betrieb des Regelkreises mit Tiefpaß 27 von der gewünschten Meßhäufigkeit des Luftmassendurchsatzes durch das Saugrohr abhängt. Als zweckmäßig hat sich dabei eine Frequenz von etwa 1 kHz erwiesen.
Der vorstehend beschriebene Regelkreis ist in seiner Güte nicht von der Art des Widerstandes 20 abhängig.
So kann er außer als Hitzdraht auch als Heißfilm auf einem Trägersubstrat ausgebildet sein. Unabhängig vom Regelkreis ist auch die Möglichkeit, den Hitzdraht bzw. den Heißfilm 20 nach Ende einer jeden Betriebszeit zur Reinigung auszuglühen.

Claims

Ansprüche Regelkreis für die Heizleistung insbesondere eines Hitzdrahtes oder Heißfilmes im Luftmassenmesser bei Brennkraftmaschinen mit einer Brückenschaltungsanordnung und vorgeschalteter Stromsteuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückendiagonal-Signal das Ausgangssignal eines Zeitgliedes (25) bestimmt und dieses Ausgangssignal zusammen mit einem Brückenzweig-Teilsignal einem Verstärker (28) zugeführt wird, der ausgangsseitig mit der Stromsteuereinrichtung (29) gekoppelt ist.
2. Regelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zeitglied (25) und Verstärker (28) eine Amplitudenstabilisierungsstufe (26) geschaltet ist.
3. Regelkreis nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenstabilisierungsstufe (26) ein Tiefpaß (27) nachgeschaltet ist.
Lt. Regelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (25) als monostabile Kippstufe wirkt und mit dem Ausgangssignal eines Frequenzgenerators (33) triggerbar ist.
5. Regelkreis nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Frequenzgenerators (33) vorzugsweise 1 bis 10 kHz beträgt.
6. Regelkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brückzweig-Teilsignal vom Widerstand in Reihe zum Hitzdraht abgeleitet ist.