DE3135794A1

DE3135794A1 - Vorrichtung zur messung der masse eines in einem stroemungsquerschnitt stroemenden pulsierenden mediums

Info

Publication number: DE3135794A1
Application number: DE19813135794
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Lauterbach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-09-10
Filing date: 1981-09-10
Publication date: 1983-03-24
Also published as: JPS5855819A; US4449397A

Description

R. 7229

h.8.1981 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Vorrichtung zur Messung der Masse eines in einem Strömungsquer schnitt strömenden pulsierenden Mediums

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon eine Vorrichtung bekannt, bei der zur Messung der τοη einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse das Meßsignal einen Fehler aufweist, der darauf beruht, daß die Vorrichtung auch die Masse der infolge der Pulsation im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine zurückströmenden Luft ermittelt und als positiven Betrag zur angesaugten Luftmasse addiert.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die in der gewünschten Strömungsrichtung strömenden Mediummasse korrekt ermittelt und Fehler des Meßsignales infolge Strömungsumkehr verhindert -werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.

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Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums mit einem druckfühlenden Element zur Korrektur des Meßsignales bei pulsierender Strömung, Figur 2 eine seitliche Darstellung eines druckfühlenden Elementes zur Korrektur des Meßsignales bei pulsierender Strömung, Figur 3 eine weitere Ausbildung eines druckfühlenden Elementes zur Korrektur des Meßsignales bei pulsierender Strömung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele ''j

In der Figur 1 ist mit 1 ein Strömungsquerschnitt, beispielsweise ein Luftansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, gezeigt, durch welchen in Richtung der Pfeile 2 ein Medium, beispielsweise die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luft strömt. In dem Strömungs-₍ querschnitt 1 befindet sich ein temperaturabhängiger Meßwiderstand 3, z.B. ein Heißschicht- bzw. Heißfilmwiderstand oder ein Hitzdraht, der von der Ausgangsgröße '··

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 Lufttemperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsgeschwindigkeit, d.h. die pro Zeiteinheit angesaugte Mediummasse zu, so kühlt sich der temperaturabhängige Meßwiderstand stärker ab. Diese Abkühlung wird an den Eingang des Reglers zurückgemeldet, so daß dieser seine Ausgangsgröße

so erhöht, daß sich, wiederum der festgelegte Temperaturwert an dem. temperaturabhängige)! Meßwiderstand 3 einstellt. Die Ausgangsgröße des Heglers regelt die Temperatur des temperaturabhängigen Meßwiderstandes 3 bei Änderungen der angesaugten Mediummasse jeweils auf den Torbestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für die angesaugte Mediummasse dar, das als Meßsignal beispielsweise einem Zumeßkreis einer Brennkraftmaschine zur Anpassung der erforderlichen Kraftstoffmasse an die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmasse zugeführt werden kann.

Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 ist in einer Widerstandsmeßschaltung, beispielsweise einer Brückenschaltung, angeordnet und bildet mit einem Widerstand k 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 k 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 Brücke ist dem Eingang eines Verstärkers 11 zugeleitet, an dessen Ausgangsklemmen die Punkte 9 und 10 angeschlossen sind, so daß seine Ausgangsgröße die Brücke mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom -versorgt. Die als Stellgröße U₀ bezeichnete Ausgangsgröße ist zwischen den Klemmen 12 und 13 abnehmbar, wie in der Figur 1 angedeutet.

Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt, bis zu einem Wert, bei dem die Eingangs s-pannung des Verstärkers 11, die Brükkendiagonalspannung, Hull wird oder einen Torgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers fließt da-

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bei ein bestimmter■Strom in die Brückenschaltung. Verändert sich infolge von Massenänderungen des strömenden Mediums die Temperatur des temperaturabhängigen Meßwiderstandes 3₅ so ändert sich die Spannung an der Brückendiagonale und der Verstärker 11 regelt die Brückenspeisespannung bzw. den Brückenstrom auf einen Wert, für den die

Brücke wieder abgeglichen oder in vorgegebener Weise verstimmt ist. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 11, die Steuerspannung U , stellt ebenso wie der Strom im temperaturabhängigen Meßwiderstand 3 ein Meßsignal für die strömende Mediummasse dar, beispielsweise der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse.

Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur des Mediums auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von dem Medium umströmten zweiten Widerstand ik in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5s 6 und 1k so zu wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen Widerstandes 1U, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wird, so gering ist, daß sich die Temperatur dieses Widerstandes 1U praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur des vorbeiströmenden Mediums entspricht.

Parallel zur Strömungsrichtung 2 ist in dem Strömungsq.uerschnitt 1 ein plattenförmig ausgebildeter Trägerkörper 20 angeordnet, der von Medium umströmt wird und an dessen der Strömungsrichtung 2 abgewandtem Ende 21 ein fester elektrischer Kontakt 22 angeordnet ist. Mit dem festen Kontakt 22 arbeitet ein beweglicher elektrischer Gegenkontakt 23 zusammen, der beispielsweise an einer am anderen Ende eingespannten Zungenfeder 2k angeordnet ist und bei einer

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Mediumströmung in der erwünschten Strömungsrichtung 2 oder Strömungsunterbrechung durch die Feuerwirkung der Zungenfeder 2k mit Abstand gegenüber dem Kontakt 22 gehalten wird.

In Figur 2 ist eine seitliche Darstellung des druckfühlenden Elementes 22, 23, 2k nach Figur 1 dargestellt. Die Federkraft der Zungenfeder 2k könnte auch noch durch eine zusätzliche, jedoch nicht dargestellte Druckfeder derart ergänzt werden, daß die Druckfeder "bestrebt ist, die Kontakte 22, 23 auseinander zu halten.

In Figur 3 ist eine weitere Ausbildung eines druckfühlenden Elementes mit den Kontakten 22, 23 dargestellt, wobei der Gegenkontakt 23 an einer druckfühlenden Membran 25 angeordnet ist, die an ihrem Umfang eingespannt ist. Die Rückstellkraft kann bei 'dieser Ausbildung durch die Einspannung der Membran 25 erzeugt werden, die bestrebt ist, die Kontakte 22, 23 auseinanderzuhalten.

Die Kontakte 22, 23 sind in einem elektrischen Stromkreis enthalten, der über eine Leitung 2T zu einer Korrekturstufe, beispielsweise mit Schaltfunktion führt, die am Ausgang des Verstärkers 11, der das Meßsignal U₀ entsprechend der Masse des strömenden Mediums liefert, liegt und andererseits mit dem Eingang eines elektronischen Steuergerätes 29 bekannter Bauart verbunden ist, das z.B. Teil einer elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage ist und elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile 30 ansteuert .

Gemäß der Erfindung ist nun das druckfühlende Element 22, 23, 2k, 25 derart ausgebildet, daß bei in erwünschter

Strömungsrichtung 2 erfolgender Strömung die Kontakte 22, einander nicht "berühren, wodurch die Korrektur stuf e 28 das die strömende Mediummasse darstellende Meßsignal U₀ unbeeinflußt zum elektronischen Steuergerät 29 gelangen läßt, während bei einer Strömungsumkehr des Mediums entgegen der Strömungsrichtung 2 der an der Zungenfeder 2l· bzw. der Membran 25 angreifende Staudruck zu einem Schliessen der Kontakte 22, 23 führt, wodurch die Korrekturstufe ■ 28 derart gesteuert wird, daß sie eine Weiterleitung des Meßsignales U₀ zum elektronischen Steuergerät 29 unterbindet, also bei einer derartigen Strömungsrichtung das Meßsignal U₀ unterdrückt oder den gemessenen Betrag bei

dieser Strömungsrichtung toi Meßsignal abzieht, das bei erwünschter Strömungsrichtung 2 ermittelt wurde. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt also auch bei pulsierender Strömung die Ermittlung eines der strömenden Mediummasse entsprechenden korrekten Meßsignales ohne eines durch die Pulsation hervorgerufenen Fehleranteiles.

Das druckfühlende Element 22, 23, 2k, 25 stellt ein Feder-Masse-System dar, dessen Eigenfrequenz zweckmäßigerweise so gewählt wird, daß sie ungefähr der Pulsationsfreq_uenz des strömenden Mediums entspricht. Der Meßwiderstand 3 kann beispielsweise auch als Heißfilm- oder Heißschichtwiderstand 3' auf der einen Seite des Trägerkörpers 20 in Strömungsrichtung aufgebracht sein, während auf der anderen Seite des Trägerkörpers 20 der Widerstand "\k als Film- oder Schichtwiderstand 1 !(·' aufgebracht sein kann.

AO

Leerseite

Claims

R. i ί i ; !+.8. 1981 Kh/Wl ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1 Ansprüche

1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines in ginem Strömungsquerschnitt strömenden pulsierenden Mediums, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, mit mindestens einem in dem Strömungsq.uerschnitt angeordneten temperaturabhängigen Meßwiderstand, dessen Temperatur und/oder Widerstand in Abhängigkeit, von der strömenden Masse geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Mediumströmung ein druckfühlendes Element (22, 23, 2k, 25) in Verbindung steht, das in Abhängigkeit von der Mediumströmungsrichtung das die strömende Mediummasse darstellende Meßsignal (ϋ_σ) beeinflußt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mediumströmung ein Trägerkörper (20) angeordnet ist, an dessen der gewünschten MediumstrÖmungsrichtung (2) abgewandtem Ende (21) ein elektrischer fester Kontakt (22) angeordnet ist, mit dem entgegen einer Rückstellkraft ein beweglicher elektrischer Gegenkontakt (23) derart zusammenwirkt, daß bei einer in der gewünschten Strömungsrichtung (2) erfolgenden Mediumströmung

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die Kontakte (22, 23) durch die Rückstellkraft voneinander getrennt sind und bei einer entgegen der gewünschten Strömungsrichtung (2) erfolgenden Mediumströmung die durch den Staudruck auf den Gegenkontakt (23) wirkende Kraft den Gegenkontakt (23) entgegen der Rückstellkraft zum Anliegen an den festen Kontakt (22) bringt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (23) am beweglichen Ende einer einerseits eingespannten Zungenfeder (2*4-) angeordnet ist.

k. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (23) an einer Membran (25) angeordnet ist.

5· Vorrichtung nach einem der Torhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das druckfühlende Element (22, 23, 2k, 25) eine Eigenfrequenz hat, die ungefähr der Pulsatxonsfrequenz der Mediumströmung entspricht.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Meßsignals (U₀) durch das druckfühlende Element (22, 23, 2k, 25) derart erfolgt, daß "bei einem Mediumdruck, der eine

"Γ Λ Λ ■-:·

-3- ε. ϋ:ϊ

entgegen der gewünschten Mediumströmungsrichtung (2) erfolgende Mediumströmung kennzeichnet, das Meßsignal (U₀)

unterdrückt wird.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Meßsignales (U₀)

durch das druckfühlende Element (22, 23, 2k, 25) derart
erfolgt, daß "bei einem Mediumdruck, der eine entgegen der gewünschten Mediumströmungsrichtung (2) erfolgende Mediumströmung kennzeichnet, der gemessene Betrag von dem Meßsignal bei gewünschter Mediumströmungsrichtung abgezogen wird. ι/