DE3009969A1

DE3009969A1 - Hitzdrahtstroemungsmesser

Info

Publication number: DE3009969A1
Application number: DE19803009969
Authority: DE
Inventors: Hatsuo Nagaishi; Toyoaki Nakagawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-03-16
Filing date: 1980-03-14
Publication date: 1980-09-18
Also published as: FR2451568A1; JPS5917371B2; GB2044466A; US4458529A; GB2044466B; JPS55124017A

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Ritzdrahtströmungsmesser. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung bei einem Hitzdrahtströmungsmesser, mit dem die Strömungsmenge eines pulsierenden Fluids gemessen wird, welches durch den Ansaugkanal einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug fließt, und besonders die Strömungsmenge der -Luft bei einer Kraftmaschine mit elektronisch gesteuerter Treibstoffeinspritsung oder die Strömungsmenge eines pulsierenden Fluids bestimmt wird, das durch einen Kanal in einer Kolbenpumpe, einer Membranpumpe oder ähnlichem strömt, wobei der Hitzdrahtströmungsmesser einen der Strömungsmenge entsprechenden Ausgang bzw. ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.
Im allgemeinen ist die Kennlinie der Strömungsmenge gegen die Ausgangsspannung bei einem Hitzdrahtströmungsmesser nicht linear und der Ausgang (Y) für eine pulsierende Strömung, die mit einem Hitzdrahtströmungsmesser bestimmt wird, wird, wie es in Figur 1 gezeigt ist, klein im Vergleich mit dem Ausgang (X) bei einer stetigen Strömung, die mit dem Hitzdrahtströmungsmesser bestimmt worden ist. Die Kennlinie für den Unterdruck an einem Ansaugkanal (Abszisse) gegen den Ausgang des Hitzdrahtes (Ordinate) ist für den Fall einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug in Figur 2 durch die Kurve (X) bei stetiger Strömung und die Kurve (Y) bei pulsierender Strömung dargestellt. Man sieht aus Figur 2, daß der Ausgang im Falle der pulsirenden Strömung sehr stark in der Nähe von NullcUnterdruck absinkt (mehr als 20 %) verglichen mit dem Fall der stetigen Strömung.
Um diese Schwierigkeiten zu beheben, wurden beispielsweise eine Linearisierungseinrichtung und ein Filter bei den herkömmlichen Meßinstrumenten verwandt. Jedoch ist die Verwendung einer Linearisierungseinrichtung und eines Filters kostspielig.
Ausgehend von den vorherigen Darlegungen ist es eine Zielsetzung der Erfindung,eir Hitzdrahtströmungsmesser zu schaffen, bei dem der Strömungsmengenausgangbei mit dem Strömungsmesser gemessener pulsierender Strömung so korrigiert werden kann, daß dieser Ausgang sich demjenigen so weit als möglich nähert, welcher bei einer stetigen Strömung vorliegt.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, einen Ritzdrahtströmungsmesser zu schaffen, der mit geringeren Herstellungskosten hergestellt werden kann, indem keine Linearisierungseinrichtung und ähnliches verwendet wird.
Eine weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin,einenHitzdrahtströmungsmesser zu schaffen mit dem ein der Strömungsmenge entsprechender, korrigierter Ausgang mit hoher Genauigkeit erhalten werden kann.
Wach der Erfindung sind ein Steuerschaltkreis, der durch einen Hitzdraht und einen Temperaturfühler steuerbar ist, die in einem pulsierenden, durchaen Ansaugkanal einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug, einer Eolbenpumpe, einer Membranpumpe und dergleichen strömenden Fluid angeordnet sind und einen der Strömungsmenge entsprechenden Ausgang erzeugen, und eine Einrichtung vorgesehen, wobei diese Einrichtung derart mit dem Steuerschaltkreis verbunden ist, daß dessen Ausgang so korrigiert wird, daß diesersich so weit wie möglich dem bei stetiger Strömung erzeugten Ausgang nähert.
Weitere Zielsetzungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen, bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen naher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 charakteristische Kurven bezüglich der Strömungsmenge gegen den von einem Hitzdrahtströmungsmesser bei stetiger Strömung bzw bei pulsierender Strömung erzeugten Ausgang, Figur 2 charakteristische Kurven bezüglich des Unterdrucks in einem Ansaugkanal einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung eines Kraftfahrzeuges gegen den Ausgang, welcher von einem Hitzdrahtströmungsmesser bei stetiger Strömung bzw. bei pulsierender Strömung erzeugt wird, Figur 3 ein Blockdiagramm, welches die erste Ausführungsform nach der Erfindung darstellt, Figur 4 einen elektrischen Schaltkreis als ein Beispiel für die; erste: Ausführungsform nach der Erfindung, Figur 5 verschiedene Signalformen an verschiedenen Teilen der Figur 4, Figur 6 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform nach der Erfindung, Figur 7 einen elektrischen Schaltkreis als ein Beispiel für die zweite Ausführungsform nach der Erfindung, Figur 8 verschiedene Signalformen bei der Figur 7, Figur 9 ein Blockdiagramm, welches die dritte AusSührungsform nach der Erfindung darstellt, Figur 10 einen elektrischen Schaltkreis als ein Beispiel für die dritte Ausführungsform nach der Erz in dung, Figur 11 eine Darstellung von Signalformen bei der Figur 10, Figur 12 eine Darstellung, die zeigt, daß sich der Ausgang bei einer pulsierenden Strömung nach der Erfindung dem Ausgang annähert, welcher bei einer stetigen Strömung erzeugt wird, und Figur 13 eine Darstellung, welche zeigt, daß das Luft-Treibstoff-Verhältnis nach der Erfindung-so gesteuert werden kann, daß es dem stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis angenähert ist.
In allen Figuren sind die gleichen Bezugszeichen für die gleichen oder entsprechenden Teile verwandt worden.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen und die anliegenden Zeichnungen beschrieben.
Bei einem Hitzdrahtströmungsmesser 1, welcher in Figur 3 gezeigt ist, bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine Steuerschaltung, welche durch einen Hitzdraht 3 und einen Fühler 4 für die Korrektur der Ansauglufttemperatur so gesteuert wird, daß ein der Luftströmungsmenge entsprechendes Signal erzeugt wird, wobei der Hitzdraht und der Fühler in einer pulsierenden Luftsträmung angeordnet sind, die durch einen Lufteinführkanal 5 für eine Kraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug hindurchströmt. Mit dem Bezugszeichen 6 ist ein Feststellschaltkreis bezeichnet, welcher das Ausgangssignal des Steuerschaltkreises 2 erhält und die Ausganges amplitude feststellt, welche durch die Pulsierung der durch den Lufteintrittskanal 5 hindurchgehenden Ansaugluft bewirkt wird. Eine Ausgangssignalkorrekturschaltung 7 empfängt das Ausgangs signal von dem Steuerschaltkreis 2 und korrigiert das Ausgangssignal auf der Basis der Ausgangsamplitude, welche durch den Feststellschaltkreis 6 festgestellt worden ist. Das Ausgangssignal von dem Korrekturschaltkreis 7 wird einem Steuerschaltkreis 8 für die Kraftmaschine zugdührt und der Ausgang des Steuerschaltkreises 8 für die Kraftmaschine steuert die Treibstoffeinspritz-Einrichtung 9. Der Ausgang des Steuerschaltkreises 8 für die Kraftmaschine kann ferner zu verschiedenen Arten von Betätigungseinrichtungen 10 geführt werden. Mit Bezugszeichen 11,12 bzw. 13 sind eine Ansaugrohrverzweigung, ein Drosselventil bzw. ein Luftfilter bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist es erwünscht, daß ein Drehzahlsignal 14 der Kraftmaschine dem Ausgangssignalkorrekturschaltkreis 7 zugeführt wird, so daß der Eorrekturkoeffizient in dem Eorrekturschaltkreis 7 aufgrund der Amplitude, welche von dem Feststellschaltkreis 6 festgestellt wird, und des Drehzahlsignals 14 der Kraftmaschine bestimmt werden kann. Dadurch wird es möglich, den Ausgang an dem Korrekturschaltkreis 7 mit größerer Genauigkeit zu korrigieren.
Ein elektrischer Schaltkreis als ein Beispiel für die erste Ausführungsform gemäß Figur 3 ist in Figur 4 dargestellt.
Die Signalformen oder Potentiale an den mit den Bezugszeichen A bis E in Figur 4 bezeichneten Stellen sind in Figur 5 gezeigt. In diesem Fall erhält der Feststellschaltkreis 6 den Ausgang A von dem Steuerschaltkreis 2 und stellt die Amplitude D = B - C des Ausganges A fest. 25 % der Amplitude D wird als ein Potential E für die Korrektur genommen, welches dem Ausgang A von dem Steuerschaltkreis in dem Eorrekturschaltkreis 7 hinzugefügt wird, so daß ein korrigierter Ausgang F erhalten wird. Der Prozentwert 25 ist als ein geeigneter, sich aus vielen Experimenten ergebender Wert gewählt worden.
Bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform wird das Ausgangssignal von der Steuerschaltung 2 einem Schaltkreis 21 zum Feststellen eines oberen Grenzwertes und einem Schaltkreis 22 zum Feststellen eines unteren Grenzwertes zugeführt, welche den oberen Grenzwert bzw. den unteren Grenzwert des Ausgangssignals des Steuerschaltkreises 2 feststellen. Der Ausgangsbestimmungsschaltkreis 23 empfängt die dusgangssignale von den beiden Feststellschaltkreisen 21 und 22 und bestimmt und erzeugt aufgrund jener einen gesteuerten Ausgang. Der gesteuerte Ausgang von dem Bestimmungsachaltkreis 23 wird einem Steuerschaltkreis 24 für die Kraftmaschine zugeführt. Wenn es erforderlich ist, kann das Drehzahlsignal 25 der Kraftmaschine dem Bestimmungsschaltkreis 23 zugeführt werden, so daß der gesteuerte Ausgang unter Zugrundelegung der Ausgänge von beiden Feststellschaltkreisen 21 und 22 und des Drehzahlsignals 25 der Kraftmaschine bestimmt werden kann.
Dadurch kann der gesteuerte Ausgang mit einer größeren Genauigkeit bestimmt und erzeugt werden.
Bei einem in Figur 7 dargestellten elektrischen Schaltkreis als Beispiel für die Ausführungsform gemäß Figur 6 wird das Ausgangssignal A des Steuerschaltkreises 2 den Feststellschaltkreisen 21 und 22 für den oberen bzw. unteren Grenzwert zugeführt, welche den oberen Grenzwert B bzw. den unteren Grenzwert C feststellen. Das Potential auf der Höhe von 75 % zwischen B und C wird als der gesteuerte Ausgang H genommen, wie es in Figur 8 gezeigt ist. Der Wert von 75 % ist als Ergebnis einer Vielzahl von Experimenten als der geeignete gewählt worden. Man sieht, daß der Aufbau der zweiten Ausführungsform im Vergleich mit demjenigen der ersten Ausführungsform einfach ist.
In dem Fall, daß der Durchmesser des Hitzdrahtes 7 klein ist (kleiner als 10 Fm), wird der Hitzdraht so empfindlich, daß Rausch- bzw. Untergrundkomponenten auftreten.
Bei einem solchen Fall ist es wünschenswert, daß der Ausgang von dem Steuerschaltkreis durch ein Filter hindurchgeht. Die dritte in Figur 9 und in Figur 10 gezeigte Ausführungsform ist zur Verwendung in einem solchen Fall geeignet. Hier geht der Ausgang A des Steuerschaltkreises 2 durch ein Filter 31 hindurch, wodurch das Rauhen N oder Zündungsuntergrund ', die an dem Ausgang auftreten, entfernt werden und der Ausgang A1 ohne irgendwelche UTntergrunikomponenten einem Spitzenwertfeststellschaltkreis 32 zugeführt wird, welcher den Spitzenwert des Signals A' feststellt und einen-Ausgang 33 als Signal für die Strömungsmenge erzeugt, wie es durch die gestrichelte Linie R in Figur 11 gezeigt ist.
Gemäß der Erfindung hat es sich als Ergebnis einer Vielzahl von Experimenten bestätigt, daß sich der Ausgang Y für eine pulsierende Strömung dem Ausgang X bei einer stetigen Strömung in erwünschter Weise annähert, wie es in Figur 12 gezeigt ist, und daß das stöchiometrische Luft-Treibstoff-Verhältnis mit großer Genauigkeit erzielt werden kan, wie es in Figur 17 dargestellt ist.
Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich ohne weiteres, daß nach der Erfindung ein Hitzdrahtströmungsmesser mit einer Einrichtung geschaffen wird; um dessen Ausgang so zu korrigieren, daß der Ausgang sich einem solchen so weit wie möglich nähert, der bei einer stetigen Strömung erzeugt wird.
Entsprechend.kann die Verringerung des Ausgangs, insbesondere bei einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung wirkungsvoll verhindert werden.
Ferner ist die Verwendung einer Linearisierungseinrichtung und ähnliches nicht erforderlich, wodurch die Herstellungskosten verringert werden.
Zusätzlich kann das Drehzahlsignal der Kraftmaschine oder der Pumpe bei der Bestimmung des Koeffizienten zur Korrektur des Ausganges berücksichtigt werden, wodurch der der Strömungsmenge entsprechende, korrigierte Ausgang mit großer Genauigkeit erhalten werden kann.
Die Erfindung wurde in bezug auf besonders bevorzugte Ausführungsformen und die Zeichnungen beschrieben.
Dies stellt jedoch in keiner Weise irgendeine Beschränkung der- Erfindung dar, welche durch die Patentansprüche definiert wird. Eine Vielzahl von Abänderungen an den bevorzugten Ausführungsformen kann . von dem Durchschnittsfachmann vorgenommen werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.
Durch die Erfindung wird also ein Hitzdrahtströmungsmessvr geschaSen, welcher einen Steuerschaltkreis umfaßt, der durch einen Hitzdraht und einen Temperaturfühler steuerbar ist, die in einem pulsierenden, durch den Ansaugkanal einer Eraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug, einer Kolbenpumpe, einer Membranpumpe und dergleichen strömenden Fluid angeordnet sind und einen der Strömungsmenge entsprechenden Ausgang erzeugen. Der Strömungsmesser umfaßt ferner eine Einrichtung, welche mit dem Steuerschaltkreis derart verbunden ist, daß dessen Ausgang so korrigiert wird, daß sich dieser Ausgang demjenigen so weit wie möglich nähert, welcher bei einer stetigen Strömung erzeugt wird.
L e e r s e i t e

Claims

Hitzdrahtströmungsmesser Patentansprüche 1. Hitzdrahtströmungsmesser mit einem Steuerschaltkreis, der durch einen Xitzdraht und einen Temperaturfühler, die in einem pulsierenden, durch den Ansaugkanal einer Kraftmaschine mit innerer Verbrennung für ein Eraftfahrzeug, einer Eolbenpumpe, einer Membranpumpe und dergleichen strömenden Fluid angeordnet sind, deart steuerbar ist, daß ein der Strömungsmenge entsprechender Ausgang bzw. ein entsprechendes Ausgang signal erzeugt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Einrichtung (6,7;21,22,23;32) vorgesehen ist, die mit dem Steuerschaltkreis (2) so verbunden ist, daß deren Ausgang derart korrigiert wird, daß stch der Ausgang einem solchen nähert, welcher bei einer stetigen Strömung erzeugt wird.
2. Hitzdrahtströmungsmesser nach Anspruch 1, dadurch g e k e- n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung einen Feststellschaltkreis (6), der die durch die Pulsierung des Fluids bewirkte Amplitude des Ausganges des Steuerschaltkreises (2) feststellt, und einen Ausgangskorrekturschaltkreis (7) umfaßt, welchem der Ausgang von der Steuerschaltung (2) zugeführt wird und durch den ein Ausgang erzeugbar ist, welcher aufgrund der Amplitude des Ausganges korrigiert ist, die durch den Feststellschaltkreis (6) festgestellt worden ist.
3. Uitzdrahtströmungsmesser nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Korrekturkoeffizient in dem Xorrekturschaltkreis (7) aufgrund des Ausgangssignals von dem Feststellschaltkreis (6) und eines Drehzahlsignals(14) der Kraftmaschine oder der Pumpe bestimmt wird, welches dem Korrekturschaltkreis (7) zugeführt wird.
4. Hitzdrahtströmungsmesser nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung einen Schaltkreis (21) zum Feststellen eines oberen Grenzwertes, der den Ausgang von der Steuerschaltung (2) erhält und den oberen Grenzwert der Amplitude des Ausganges feststellt, und einen Schaltkreis (22) zum Feststellen eines unteren Grenzwertes umfaßt, welcher den Ausgang des Steuerschaltkreises (2) verhält und den unteren Grenzwert der Amplitude des Ausganges feststellt, und daß ein Bestimmungsschaltkreis (23) vorgesehen ist, dem der Ausgang von den Schaltkreisen (21 und 22) zum Feststellen des oberen bzw. unteren Grenzwertes zugeführt wird und der ein Ausgangssignal erzeugt, welches aufgrund des oberen Grenzwertes und des unteren Grenzwertes korrigiert ist, die durch die Schaltkreise (21 und 22) zum Feststellen des oberen bzw.

unteren Grenzwertes festgestellt worden sind.
5. Hitzdrahtströmungsmesser nach Aspruch 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Korrekturkoeffizient in dem Bestimmungsschaltkreis (23) aufgrund der Ausgänge der Schaltkreise (21 und 22) zum Feststellen des oberen und unteren Grenzwertes und aufgrund eines Drehzahlsignals (25) der Eraftmaschine oder der Pumpe bestimmt worden ist, welches dem Bestimmungsschaltkreis (23) zugefuhrt wird.
6. Ritzdrahtstömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung einen Spitzenwertreststellschaltkreis (32) umfaßt, welcher den Spitzenwert des Ausgangssignals (A) des Steuerschaltkreises (2) feststellt und ein Ausgangssignal (33) erzeugt, welches aufgrund des Spitzenwertes korrigiert ist.
7. Hitzdrahtströmungsmesser nach Anspruch 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung einen Filterschaltkreis (31) umfaßt, um Untergrundkomponenten zu entfernen, die auf dem Ausgangssignal (A) des Steuerschaltkreises (2) auftreten.