DE2904154C2

DE2904154C2 -

Info

Publication number: DE2904154C2
Application number: DE2904154A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dipl.-Phys. Dr. 7016 Gerlingen De Grunder; Dieter Dipl.-Phys. Dr. 7032 Sindelfingen De Handtmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-02-03
Filing date: 1979-02-03
Publication date: 1988-01-14
Also published as: JPS55103424A; DE2904154A1; JPS6365892B2; GB2043264A; GB2043264B; FR2448128A2; FR2448128B2; US4283944A

Description

Stand der Technik

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.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

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.

Zeichnung

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.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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

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.