DE3207394C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Freibrennen eines Hitzdrahtes in einem Konstanttemperatur-Anemometer nach der Gattung des Patentanspruchs 1, die aus DE 29 29 434 A1 bekannt ist.

Aus der DE 27 50 050 A1 ist weiter ein Luftmassensensor nach dem Prinzip eines Konstanttemperatur-Anemometers bekannt, dessen Hitzdraht zu Reinigungszwecken nach jedem Meßzyklus freigebrannt wird. Dies geschieht bei der bekannten Einrichtung mittels einer starken Brückenverstimmung auf dem daraus resultierenden hohen Stromfluß. Diese Freibrennvorgänge stellen eine hohe Belastung für den Hitzdraht dar. Zur Senkung dieser Belastung wurde auch bereits die Reduzierung der Anzahl der Freibrennvorgänge vorgeschlagen, so daß nicht mehr nach jedem Meßzyklus, sondern nur z. B. nach einer bestimmten Anzahl von Meßzyklen ein derartiges Freibrennen stattfindet. Wenn auch diese bekannten Einrichtungen in der Regel zufriedenstellende Ergebnisse liefern können, so ergeben sich doch im praktischen Betrieb gelegentlich Probleme.

Das Freibrennen von Rückständen auf Hitzdrähte geschieht bei Temperaturen von z. B. 1050 Grad C. Der Freibrennvorgang dauert etwa 1 Sekunde. Wird der Freibrennvorgang nach Ende eines Meßzykluses, d. h. bei ruhender Brennkraftmaschine eingeleitet, so kann dies bei einem betriebswarmen Motor zur Entzündung der aus dem Saugrohr aufsteigenden Dämpfe führen. Als Folge davon ergibt sich eine unkontrollierte Temperaturerhöhung am Hitzdraht, was wiederum zu dessen Zerstörung führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Zerstörung des Hitzdrahtes beitragende thermische Überlastungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 wird sichergestellt, daß die Entzündung von Benzindämpfen im Umfeld des Hitzdrahtes erkannt wird und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben und erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung eines Luftmassensensors im Luftansaugrohr einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 den Strom durch den Hitzdraht während der Freibrennzeit,

Fig. 3 zwei Flußdiagramme zum Erkennen einer möglichen Eigenentzündung des Gemischs und

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung in analoger Schaltungstechnik.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung das Luftansaugrohr einer gemischverdichtenden Brennkraftmaschine mit den Elementen Hitzdraht, Luftmassensensor, zentrales Einspritzventil und Drosselklappe. Im einzelnen besteht folgender Aufbau. Im Luftansaugrohr 10 ist stromaufwärts eines Einspritzventils 11 ein Hitzdraht 12 eines Luftmassensensors angeordnet. Das Einspritzventil 11 spritzt Kraftstoff in den Bereich des Umfangs einer Drosselklappe 13 und das entstehende Gemisch gelangt letztlich über das brennkraftmaschinenseitige Ende 14 des Luftansaugrohrs zu den einzelnen, nicht dargestellten Zylindern.

Wenn dieses Ausführungsbeispiel von Fig. 1 auch den Hitzdraht 12 im Luftansaugrohr 10 selbst zeigt, so sind doch auch Lösungen möglich, den Hitzdraht z. B. in einem Bypaßkanal unterzubringen, um die Verschmutzungsgefahr noch weiter zu verringern. Fig. 1 macht auch das Problem der möglichen Eigenentzündungen des Gemischs im Luftansaugrohr deutlich. Werden nämlich nach Ende eines Meßzykluses, was dem Abstellen der Brennkraftmaschine gleichkommt, nicht die letzten Gemischbestandteile über die Zylinder abgesaugt, dann besteht die Gefahr, daß aufgrund der warmen Luftansaugrohrwände Benzindämpfe aufsteigen und in den Bereich des Hitzdrahtes 12 gelangen. Wird dieser Hitzdraht dann noch zum Freibrennen auf eine Temperatur von über 1000 Grad erhitzt, dann können sich diese Dämpfe entzünden und letztlich den Hitzdraht 12 zerstören.

Fig. 2 zeigt den typischen Verlauf des Stromes durch den Hitzdraht während des Freibrennens. Zu Beginn des Freibrennens steigt der Strom stark bis zu einem Maximalwert an, er fällt dann zuerst etwa linear und dann abrupt ab, um sich bis zum Ende des Freibrennens auf einen bestimmten Wert zu stabilisieren. Es hat sich nun gezeigt, daß dieser Stromverlauf bei Auftreten von Eigenentzündungen des Gemisches Änderungen erfährt und diese Änderungen werden beim Gegenstand der Erfindung systematisch ausgewertet und entsprechend das Freibrennen gesteuert.

Zwei Änderungen im Stromdiagramm nach Fig. 2 treten besonders deutlich hervor. Die erste betrifft eine Verkürzung der Zeitdauer relativ hohen Stromes durch den Hitzdraht (siehe 1.), und die zweite eine Stromabsenkung unter einen bestimmten Wert während des Freibrennens (siehe 2.).

Mittels der Einrichtung nach dem Patentanspruchs 1 werden diese Stromverläufe erfaßt und zur Steuerung der Unterbrechung des Freibrennens herangezogen.

Nach den bisherigen Erkenntnissen läßt sich der starke Stromabfall während des Freibrennens infolge einer Eigenentzündung des Gemischs meßtechnisch am einfachsten erfassen. Ein Flußdiagramm hierzu zeigt Fig. 3a. Nach dem Start des Freibrennens 20 wird eine bestimmte Zeitdauer 21 des Freibrennens eingestellt. Das Freibrennen 22 beginnt und es stellt sich ein bestimmter Freibrennstrom 23 ein, der als Spannung z. B. an einem Meßwiderstand erfaßt wird. Bleibt der Hitzdrahtstrom oberhalb eines bestimmten Schwellwertes, dann wird in das Freibrennen nicht eingegriffen und es läuft während der eingestellten Zeitdauer ab. Unterschreitet der Hitzdrahtstrom jedoch einen bestimmten Wert, was gleichbedeutend ist mit einer bestimmten Spannungsabsenkung, dann wird dies als Indiz einer Eigenentzündung gewertet und das Freibrennen über einen Stop-Eingang 25 des Blocks 21 für die Freibrennzeitdauer beendet.

Wesentlich ist somit beim Flußdiagramm nach Fig. 3a das Erfassen des Stromes durch den Hitzdraht und dessen Auswertung zum Feststellen einer Eigenentzündung des Gemischs.

Fig. 3b zeigt den entsprechenden Teil des Flußdiagramms bei Auswertung der Zeitdauer ta, während der zu Beginn des Freibrennens ein relativ hoher Strom durch den Hitzdraht fließt. Im Falle der Eigenentzündung ist diese Zeitdauer ta kürzer als ohne Eigenentzündung. Über die Abfrage auf einen Mittelwert to läßt sich somit Feststellen, ob eine Eigenentzündung aufgetreten ist. In diesem Fall wird dann ebenfalls das Freibrennen abgebrochen.

Im Hinblick auf eine mögliche Rechnersteuerung des Freibrennens zeigt Fig. 3 zwei Flußdiagramme. Eine entsprechende Programmierung stellt für den Fachmann auf diesem Gebiet kein Problem dar.

Für den Fall einer analogen Schaltungsrealisierung zeigt Fig. 4 ein Prinzipschaltbild der Einrichtung. Sie weist zwei Eingangsklemmen 30 und 31 auf. Über die erste Eingangsklemme 30 gelangt ein Trigger-Impuls für das Starten des Freibrennens zur Einrichtung. Am zweiten Eingang 31 liegt ein den Stromfluß durch den Hitzdraht wiedergebendes Spannungssignal Um an. Den Eingang 30 ist eine erste monostabile Kippstufe 32 nachgeschaltet, die einen Zeitsteuereingang 33 und einen Rücksetzeingang 34 aufweist. Der invertierende Ausgang der monostabilen Kippstufe 32 ist über einen Widerstand 35 zur Basis eines pnp-Transistors 36 geführt, der emitterseitig mit einer Plus-Leitung 37 in Verbindung steht und dessen Kollektor über einen Widerstand 38 an Masse liegt. Eine Ausgangsklemme 39 ist unmittelbar mit dem Kollektor dieses Transistors 36 verbunden.

Die Eingangsklemme 31 steht mit dem Plus-Eingang eines Vergleichers 40 in Verbindung, dessen Minus- Eingang das Potential eines Spannungsteilers aus zwei Widerständen 41 und 46 zwischen den Betriebsspannungsleitungen zugeführt erhält. Ausgangsseitig ist der Vergleicher 40 über eine Umkehrstufe 43 mit einer zweiten monostabilen Kippstufe 42 verbunden, deren Q-Ausgang mit dem Rücksetzeingang 34 der monostabilen Kippstufe 32 in Verbindung steht. Rücksetzbar ist die zweite monostabile Kippstufe 42 mittels des Signals am Ausgang der ersten Kippstufe 32, das über einen Spannungsteiler aus zwei Widerständen 44 und 45 an den Rücksetz-Eingang der monostabilen Kippstufe 42 anlegbar ist.

Die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung ist wie folgt:

Mittels des Triggerimpulses am Eingang 30 wird die monostabile Kippstufe 32 in ihrem instabilen Zustand geschaltet, was einer Spannungsabsenkung am -Ausgang entspricht. Infolgedessen steuert der nachfolgende Transistor 36 durch und an der Ausgangsklemme 39 zeigt sich ein Sprung auf ein positives Potential. Nun beginnt die Auswertung des Stroms durch den Hitzdraht über das Spannungssignal Um am Eingang 31. Solange dieser Spannungswert oberhalb etwa 3,5 Volt liegt, bzw. weniger als etwa 0,3 Volt unterhalb der Spannung beim Freibrennen am Meßwiderstand, bleibt die nachfolgende monostabile Kippstufe 42 wegen des zwischengeschalteten Inverters 43 nicht getriggert und als Folge davon wird der Rücksetz-Eingang 34 der Kippstufe 32 nicht mit einem entsprechenden Rücksetz-Signal beaufschlagt. Sinkt die Spannung Um an der Eingangsklemme 31 unterhalb des Schwellwertes, dann erfolgt die Triggerung der nachfolgenden monostabilen Kippstufe 42 und die erste monostabile Kippstufe 32 wird zurückgesetzt, was wiederum das Sperren des nachfolgenden Transistors 36 nach sich zieht. Als Folge davon wird das Freibrennen unterbrochen, so daß der Hitzdraht nicht mehr der Doppelbelastung aus Freibrennen und willkürlicher Gemischverbrennung am Hitzdraht ausgesetzt ist.

Es hat sich gezeigt, daß dieses gezielte Abbrechen des Freibrennens im Falle einer Brennstoffentzündung zu einer wesentlichen Standzeitverbesserung des Hitzdrahts 12 führt.

Die in Fig. 4 eingezeichnete Signalverbindung über den Widerstand 44 zum Rücksetz-Eingang der zweiten monostabilen Kippstufe 42 dient dazu, die Schaltungsanordnung außerhalb des Freibrennens in definierten Zuständen zu halten.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Freibrennen eines Hitzdrahts in einem Konstanttemperatur- Anemometer eines Luftmassensensors einer Brennkraftmaschine, mit einer Schalteinrichtung zur zeitweiligen Stromerhöhung durch den Hitzdraht abhängig von Betriebskenngrößen, bei der der Stromfluß durch den Hitzdraht während des Freibrennvorgangs steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen einer zusätzlichen, nicht durch die Heizleistung des Stromflusses durch den Hitzdraht verursachten Temperaturerhöhung vorhanden sind, und daß bei Erfassung der zusätzlichen, nicht durch die Heizleistung des Stromflusses durch den Hitzdraht verursachten Temperaturerhöhung die thermische Belastung des Hitzdrahtes (12) durch Unterbrechung des Freibrennvorgangs reduziert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstärke des den Hitzdraht (12) durchfließenden Stromes oder ein von diesem Strom abgeleitetes Spannungssignal zur Steuerung des Freibrennvorganges ausgewertet werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Freibrennvorganges ein Soll-Istwertvergleich des Strom- oder Spannungssignals stattfindet.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsspannungswert etwa 3,5 Volt beträgt oder daß der Vergleichsspannungswert etwa 0,3 Volt unterhalb der Spannung beim Freibrennvorgang am Meßwiderstand liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Stroms durch den Hitzdraht (12) vor Ablauf eines vorgebbaren Zeitintervalls oder ein entsprechendes davon abgeleitetes Spannungssignal zur Steuerung des Freibrennvorganges ausgewertet werden.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absinken eines relativ hohen Stromes vor Beendigung eines vorgebbaren Zeitintervalls der Freibrennvorgang unterbrochen wird.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Triggersignals für den Freibrennvorgang ein erstes rücksetzbares Zeitglied (monostabile Kippstufe 32) geschaltet wird, dessen Ausgangssignal den Freibrennvorgang in seiner Dauer bestimmt, ein Strom- oder Spannungsvergleich bezüglich der Signalverhältnisse am Hitzdraht in einem Komparator (40) stattfindet und abhängig vom Ausgangssignal dieses Vergleichers (40) das Zeitglied (monostabile Kippstufe 32) rücksetzbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Vergleicher (40) und Rücksetz-Eingang (34) des Zeitgliedes (32) ein getrenntes Zeitglied (42) angeordnet ist.