DE2904154C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Messung der Masse
eines strömenden Mediums nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist
schon eine derartige Vorrichtung vorgeschlagen worden (DE-PS
27 51 196), bei der aber nachteilig ist, daß der Träger für den
temperaturabhängigen Meßwiderstand infolge seiner nicht zu ver
nachlässigenden Masse eine bestimmte Wärmekapazität hat. In der
Übergangsphase (d. h. bei sich ändernder Luftmasse) kann, bedingt
durch die Wärmekapazität des Trägers, dieser nur mit einer gewissen
Verzögerung der Temperatur des Meßwiderstandes folgen, so daß kurz
zeitige Temperaturgradienten zwischen Meßwiderstand und Träger auf
treten können, was zu einer Verringerung der Ansprechgeschwindigkeit
des temperaturabhängigen Meßwiderstandes bei sich ändernder strömen
der Mediummasse führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer derartigen Vor
richtung die Ansprechgeschwindigkeit auf eine Änderung der Massen
strömung und die Meßgenauigkeit zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale
des Hauptanspruchs gelöst. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vor
teil, daß zwischen dem temperaturabhängigen Meßwiderstand und dem
Träger bei sich ändernder Mediumströmung keine Wärmeströmung mehr
erfolgt, wodurch die Vorrichtung sehr schnell reagiert. Durch Unter
legung des Meßwiderstandes mit dem auf die nahezu gleiche Temperatur
geregelten schichtförmigen Heizwiderstand werden nichtkonvektive
Wärmeströme vom und zum Meßwiderstand auch in der kritischen Über
gangsphase vermieden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Vorrichtung möglich.
Vorteilhaft ist es, weitere Widerstände, welche Bestandteil einer
Regeleinrichtung sind, zwischen dem Heizwiderstand und dem Träger
anzuordnen. Auf diese Weise wird eine kompakte Bauart der Vorrich
tung ermöglicht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschrei
bung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Prinzipschal
tung für eine Vorrichtung zur Messung der Masse eines strö
menden Mediums mit mindestens einem temperaturabhängigen
Widerstand,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ausbildung einer
Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums,
Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Ausbildung einer Vor
richtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein beispielsweise als Strö
mungsquerschnitt dienendes Ansaugrohr einer im übrigen
nicht dargestellten Brennkraftmaschine gezeigt, in wel
ches in Richtung der Pfeile 2 die von der Brennkraftma
schine angesaugte Luft strömt. In dem Ausgangsrohr 1 befin
det sich ein als Heißschichtwiderstand ausgebildeter tem
peraturabhängiger Meßwiderstand 3, der von der Ausgangs
größe eines Reglers durchflossen wird und gleichzeitig
die Eingangsgröße für den Regler liefert. Die Temperatur
des temperaturabhängigen Meßwiderstandes 3 wird von dem
Regler auf einen festen Wert, der über der mittleren Luft
temperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsge
schwindigkeit, d. h. die pro Zeiteinheit angesaugte Luft
menge zu, so kühlt sich der temperaturabhängige Meßwider
stand 3 stärker ab. Diese Abkühlung wird an den Eingang
des Reglers zurückgemeldet, so daß dieser seine Ausgangs
größe so erhöht, daß sich wiederum der festgelegte Tem
peraturwert an dem temperaturabhängigen Meßwiderstand 3
einstellt. Die Ausgangsgröße des Reglers regelt die Tem
peratur des temperaturabhängigen Meßwiderstandes 3 bei
Änderungen der angesaugten Luftmenge jeweils auf den vor
bestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für
die angesaugte Luftmenge dar, das als Meßgröße einem Zu
meßkreis zur Anpassung der erforderlichen Kraftstoffmenge
an die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmenge zugeführt
wird.
Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 bildet mit einem
Widerstand 4 zusammen einen ersten Brückenzweig, dem ein
aus den beiden festen Widerständen 5 und 6 aufgebauter
zweiter Brückenzweig parallel geschaltet ist. Zwischen
den Widerständen 3 und 4 befindet sich der Abgriffspunkt
7 und zwischen den Widerständen 5 und 6 der Abgriffspunkt
8. Die beiden Brückenzweige sind in den Punkten 9 und 10
parallel geschaltet. Die zwischen den Punkten 7 und 8
auftretende Diagonalspannung der Meßbrückenschaltung 3, 4,
5, 6 ist dem Eingang eines Verstärkers 11 zugeleitet, an
dessen Ausgangsklemmen die Punkte 9 und 10 der Meßbrücken
schaltung angeschlossen sind, so daß seine Ausgangsgröße
die Meßbrücke mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom
versorgt. Die im folgenden als Stellgröße U S bezeichnete
Ausgangsgröße ist zwischen den Klemmen 12 und 13 des Ver
stärkers 11 abnehmbar, wie in der Figur angedeutet. Die
Stellgröße U S steuert beispielsweise die Zumessung des
für die angesaugte Luft erforderlichen Kraftstoffes in
einem nicht dargestellten Kraftstoffzumeßkreis der Brenn
kraftmaschine. Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3
wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt, bis
zu einem Wert, bei dem die Eingangsspannung des Verstär
kers 11, die Meßbrückendiagonalspannung, Null wird oder
einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Ver
stärkers 11 fließt dabei ein bestimmter Strom in die Meß
brückenschaltung. Verändert sich die Strömungsgeschwin
digkeit der angesaugten Luft und damit die Temperatur des
temperaturabhängigen Meßwiderstandes 3, so ändert sich
die Spannung an der Meßbrückendiagonale und der Verstär
ker 11 regelt die Meßbrückenspeisespannung bzw. den Meß
brückenstrom auf einen Wert, für den die Meßbrücke wieder
abgeglichen oder in vorgegebener Weise verstimmt ist, so
daß der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 auf der vor
bestimmten konstanten Temperatur verbleibt. Die Ausgangs
größe des Verstärkers 11, die Steuerspannung U S , stellt
ebenso wie der Strom oder der Spannungsabfall im temperatur
abhängigen Meßwiderstand 3 oder in einem anderen Widerstand
der Meßbrückenschaltung 3, 4, 5, 6, 14 ein Maß für die ange
saugte Luftmenge dar.
Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur der Ansaug
luft auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen
von der Ansaugluft umströmten temperaturabhängigen Kom
pensationswiderstand 14 in den zweiten Brückenzweig der
Meßbrückenschaltung zu schalten. Dabei ist die Größe der
Widerstände 5, 6 und 14 so zu wählen, daß die Verlustlei
stung des temperaturabhängigen Kompensationswiderstandes
14, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt
wird, so gering ist, daß sich die Temperatur des Kompen
sationswiderstandes 14 praktisch nicht mit den Änderungen
der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur
der vorbeiströmenden Ansaugluft entspricht.
Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, kann der als
Schicht oder Film ausgebildete temperaturabhängige Meßwi
derstand 3, der nach einem bekannten Verfahren auf einen
Träger 16 aufgebracht ist, den Träger teilweise bedecken,
er kann ihn jedoch auch allseitig umschließen. Dabei ist
erfindungsgemäß zwischen dem temperaturabhängigen Meßwider
stand 3 und dem Träger 16 ein temperaturabhängiger Heizwider
stand 17 angeordnet, der ebenfalls als Schicht oder Film aus
gebildet sowohl gegenüber dem temperaturabhängigen Meßwider
stand 3, als auch gegenüber dem Träger 16 durch eine Isolier
schicht 18, beispielsweise eine im gleichen Abscheidezyklus
wie der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 und der tempera
turabhängige Heizwiderstand 17 aufgebrachte Al2O3 -Schicht,
elektrisch isoliert ist. Die temperaturabhängige Heizwider
standsschicht 17 sollte dabei mindestens eine so große der
temperaturabhängigen Meßwiderstandsschicht 3 zugewandte Ober
fläche haben, daß ein Wärmestrom zwischen dem temperaturabhän
gigen Meßwiderstand 3 und dem Träger 16 vermieden wird. Der
temperaturabhängige Heizwiderstand 17 ist Element einer
von der Meßbrückenschaltung abgekoppelten gesonderten Heiz
brückenschaltung, deren Aufbau der Meßbrückenschaltung ent
spricht. So bildet der temperaturabhängige Heizwiderstand
17 mit dem Widerstand 19 zusammen einen ersten Brückenzweig,
dem ein aus den beiden festen Widerständen 20 und 21 und
einem temperaturabhängigen Kompensationswiderstand 22 auf
gebauter zweiter Brückenzweig parallel geschaltet ist. Zwi
schen den Widerständen 17 und 19 befindet sich der Abgriffs
punkt 23 und zwischen den Widerständen 20 und 21 der Ab
griffspunkt 24. Die beiden Brückenzweige der Heizbrücken
schaltung sind in den Punkten 25 und 26 parallel geschal
tet. Die zwischen den Punkten 23 und 24 der Heizbrücken
schaltung 17, 19, 20, 21, 22 auftretende Diagonalspannung
ist dem Eingang eines Verstärkers 27 zugeleitet, an dessen
Ausgangsklemmen die Punkte 25 und 26 der Heizbrückenschal
tung angeschlossen sind, so daß seine Ausgangsgröße die
Heizbrückenschaltung mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebs
strom versorgt. Die Heizbrückenschaltung 17, 19, 20, 21,
22 ist so ausgelegt, daß der temperaturabhängige Heizwider
stand 17 durch den ihn durchfließenden Strom derart aufge
heizt wird, daß er annähernd immer die gleiche Temperatur,
wie der temperaturabhängige Meßwiderstand 13 aufweist. Durch
Abgleich der Widerstände 6 bzw. 21 kann der Temperaturkoef
fizient in den Brückenzweigen 6, 14 bzw. 21, 22 so eingestellt
werden, daß ein gewünschter Verlauf der Übertemperatur des
Meß- bzw. des Heizwiderstandes 3 bzw. 17 über der Lufttempe
ratur als Funktion der Lufttemperatur entsteht.
Durch die Unterlegung der temperaturabhängigen Meßwiderstands
schicht 3 mit der temperaturabhängigen, auf die gleiche
Temperatur wie die temperaturabhängige Meßwiderstandsschicht
3 geregelte Heizwiderstandsschicht 17 wird ein Wärmestrom
zwischen den temperaturabhängigen Meßwiderstand 3 und dem
Träger 16 unterdrückt, so daß die Ansprechgeschwindigkeit
des temperaturabhängigen Meßwiderstandes 3 auf Änderungen
der Strömungsgeschwindigkeit im Strömungsquerschnitt 1 und
die Meßgenauigkeit wesentlich erhöht werden. Vorteilhafter
weise sind die temperaturabhängigen Widerstände 3, 14, 17
und 22 aus dem gleichen Material hergestellt und besitzen
denselben hohen Temperaturkoeffizienten des elektrischen
Widerstandes. Die weiteren Widerstände 4, 5, 6, 19, 20 und
21 der Meßbrückenschaltung und der Heizbrückenschaltung sol
len einen geringen Temperaturkoeffizienten besitzen. Nach dem
Ausführungsbeispiel in Fig. 2 sind die temperaturabhängi
gen Kompensationswiderstände 14 und 22 auf einem Träger
material 29 aufgebracht, das stromaufwärts des Trägers 16
im Ansaugrohr 1 angeordnet ist. Die weiteren Widerstände
4, 5, 6, 19, 20 und 21 sind vorteilhafterweise auf dem
Träger 16, insbesondere zwischen dem temperaturabhängigen
Heizwiderstand 17 und dem Träger 16 angeordnet. Bei dem
Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Kompensationswi
derstand 22 der Heizbrückenschaltung nicht mehr auf dem
Trägermaterial 29 im Luftstrom angeordnet, sondern ebenfalls
auf dem Träger 16, insbesondere zwischen Träger 16 und dem
temperaturabhängigen Heizwiderstand 17, wie die weiteren
Widerstände 4, 5, 6, 19, 20, 21. Hierdurch ist ein elektri
scher Anschluß weniger auf dem Trägermaterial 29 erforder
lich.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, ins
besondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen,
mit mindestens zwei auf einem Träger aufgebrachten Schichten, von
denen mindestens eine Schicht als Heizwiderstand für den Träger
dient, und mit einer einer Regeleinrichtung zugeordneten Brücken
schaltung, die in wenigstens einem Brückenzweig mindestens eine
weitere im Luftstrom angeordnete und als temperaturabhängiger Wider
stand dienende Schicht enthält, deren Temperatur und Widerstandswert
in Abhängigkeit von der Luftmenge regelbar ist, wobei die Stellgröße
ein Maß für die Luftmenge ist und eine weitere Regeleinrichtung zur
Regelung der Temperatur des Heizwiderstandes vorgesehen und der
Träger durch den Heizwiderstand auf die Temperatur der weiteren
Schicht aufheizbar ist nach Patent 27 51 196, dadurch gekennzeich
net, daß der Heizwiderstand (17) zwischen der weiteren Schicht (3)
und dem Träger (16) auf dem Träger (16) aufgebracht ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Brückenschaltung (3, 4, 5, 6, 14) ein nahezu die Temperatur der vor
beiströmenden Luft annehmender erster temperaturabhängiger Kompen
sationswiderstand (14) und in der weiteren Regeleinrichtung (17, 19,
20, 21, 22) ein die Temperatur seiner Umgebung annehmender, zweiter
temperaturabhängiger Kompensationswiderstand (22) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere
Schicht (3), der Heizwiderstand (17) und die temperaturabhängigen Kom
pensationswiderstände (14, 22) gleich hohe Temperaturkoeffizienten
haben.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kompensationswiderstände (14, 22) stromaufwärts des Trägers (16)
im Mediumstrom angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weitere
Widerstände (4, 5, 6, 19, 20, 21) der Regeleinrichtung auf dem
Träger (16), insbesondere zwischen dem Heizwiderstand (17) und dem
Träger (16) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß nur einer der Kompensationswiderstände (14 oder 22)
der Brückenschaltung (3, 4, 5, 6, 14) oder der weiteren Regelein
richtung (17, 19, 20, 21, 22) stromaufwärts des Trägers (16) im
Mediumstrom und der andere Kompensationswiderstand (14 oder 22) und
weitere Widerstände (4, 5, 6, 19, 20, 21) der Brückenschaltung (3,
4, 5, 6, 14) und der weiteren Regeleinrichtung (17, 19, 20, 21, 22)
auf dem Träger (16), insbesondere zwischen dem Heizwiderstand (17)
und dem Träger (16) angeordnet sind.
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DE102008032300A1 (de) * | 2008-07-09 | 2010-01-14 | Continental Automotive Gmbh | Vorrichtung zur thermischen Massenstrommessung, insbesondere zur Messung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftmasse |
Also Published As
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