DE3326047A1 - Luftmassenmessvorrichtung - Google Patents
LuftmassenmessvorrichtungInfo
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Description
E. 188O9
U. T-1983 Kh/Wl
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Luftmassenmeßvorrichtung
Stand der Technik
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Luftmassenmeßvorrichtung nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Luftmassenmeßvorrichtung
bekannt, die einen sehr großen Raumbedarf hat, so daß es nicht nur zu unerwünschten Störungen in der Strömung
kommt, sondern auch die Einsatzfähigkeit begrenzt ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Luftmassenmeßvorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil eines geringen Raumbedarfes, so daß diese Luftmassenmeßvorrichtung
bei im wesentlichen gleicher Ausbildung sowohl zur Luftmassenmessung direkt im Luftströmungskanal
oder in einem Bypass zum Luftströmungskanal verwendet
werden kann, bei gleicher gewünschter Meßgenauigkeit.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch
angegebenen Luftmassenmeßvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, daß der Trägerkörper in eine Wandung
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R. 18809
eines Luftströmungskanals eingesetzt wird und so einen Bypass
zum Luftströmungskanal durchdringt, daß der Durchbruch fluchtend
zum Bypass verläuft und in diesem Bereich den Bypassq.uer schnitt bestimmt. Weiterhin vorteilhaft ist es, daß
der Meßwiderstand als Draht ausgebildet so in dem Durchbruch über Stützstellen an den einzelnen Seiten des Durchbruches
geführt ist, daß zwischen den Stützstellen der kürzeren Seiten des Durchbruches ein nahezu in Richtung der
Längsachse des Durchbruches verlaufender Drahtabschnitt gebildet wird. Vorteilhaft ist es ebenfalls, Meßwiderstand
und Kompensationswiderstand als Filmwiderstände auszubilden.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schaltungsmäßige
Darstellung einer Luftmassenmeßvorrichtung, Figur 2 ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung,
Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2,
Figur h ein zweites Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung,
Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Figur U, Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel
einer Luftmassenmeßvorrichtung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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 Strömungsquerschnitt 1 befindet sich beispielsweise als Teil eines
R. I88O9
Durchflußmeßorganes ein temperaturabhängiger Meßwiderstand
3, z.B. 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 Mediumtemperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsgeschwindigkeit,
d.h. die pro Zeiteinheit fließende Mediummasse mit einem Durchflußwert Q zu, so kühlt sich der temperaturabhängige
Meßwiderstand 3 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 temperaturabhängigen
Meßwiderstand 3 einstellt. Die Augangsgröße des Reglers regelt die. Temperatur des temperaturabhängigen Meßwiderstandes
3 bei Änderungen des Durchflußwertes Q des Mediums jeweils auf den vorbestimmten Wert ein und stellt
gleichzeitig ein Maß für die strömende Mediummasse dar, das als Durchflußmeßwert U0 beispielsweise einem Zumeß-
kreis 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 Referenzwiderstand h zusammen
einen ersten Brückenzweig, dem ein aus den beiden festen Widerstäanden 5 und 6 aufgebauter zweiter Brückenzweig
parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen 3 und k befindet sich der Abgriffspunkt T und zwischen
den Widerständen 5 und 6 der Abgriffspunkt 8. Die beiden
Brückenzweige sind in den Punkten 9 und 1o parallel geschaltet. Die zwischen den Punkten T und 8 auftretende
-X- R. 18809
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. Der gleichzeitig als Stellgröße dienende Durchflußmeßwert U0 ist zwischen den Klemmen
12 und 13 abnehmbar, wie angedeutet.
Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 wird durch den
ihn durchfließenden Strom aufgeheizt bis zu einem Wert,
bei dem die Eingangsspannung des Vestärkers 11, die Brükkendiagonalspannung,
Null wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers 11 fließt
dabei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung. Verändert sich infolge von Massenänderungen Q 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
Stellgröße U0, stellt ebenso wie der Strom im tempe^
raturabhängigen Meßwiderstand 3 einen Durchflußmeßwert
für die strömende Mediummasse dar, beispielsweise der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse und
kann einem elektronischen Steuergerät 29 eingegeben werden, das beispielsweise mindestens ein Kraftstoffeinsprit zventil 30 ansteuert.
Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur des Mediums auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von
dem Medium umströmten zweiten temperaturabhängigen Kompensationswider stand 1k in den zweiten Brückenzweig zu
. 18809
schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5>
6 und 1U so zu wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen
Kompensationswiderstandes 1U, die durch den ihn
durchfließenden Zweigstrom erzeugt wirs, so gering ist, daß sich.die Temperatur des Kompensationswiderstandes
lh praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung
verändert, sondern stets der Temperatur des vorbeiströmenden Mediums entspricht.
Der Referenzwiderstand k ist zweckmäßigerweise ebenfalls
in dem Strömung sq.uerschnitt 1 oder in wärmeleitender Verbindung
zur Strömungskanalwand 31 angeordnet, so daß die Verlustwäre des Referenzwiderstandes h durch die strömende
Luft oder die Strömungskanalwand 31 abgeführt werden
kann. Hierfür kann der Referenzwiderstand k wie auch
der Meßwiderstand 3 entsprechend dem Ausführungsbeispiel
nach den Figuren 2 und 3 an einem zylindrischen Trägerkörper 33 angeordnet sein. Bei der Darstellung nach Figur 2
strömt die Luft senkrecht zur Zeichenebene und umströmt den teilweise durch eine Öffnung k~\ der Strömungskanalwand
31 in den Strömungsquer schnitt 1 ragenden Trägerkörper
33 bzw. durchströmt einen rechteckförmigen und parallel
zur Strömungsrichtung 2 verlaufenden Durchbruch 3^ des Trägerkörpers 33, in dem der Meßwiderstand 3 an beispielsweise
vier Stützstellen 35> 36, 37, 38 gelagert ist. Die Enden des drahtförmigen Meßwiderstandes 3 sind
dabei mit den Stützstellen 35» 37 an den längeren Seiten
39 des Durehbruches 3^ verbunden, während um die beiden
mittleren Stützstellen 36, 38 an den kürzeren Seiten ho
der Meßwiderstandsdraht 3 schlaufenförmig geführt ist
und die sich kreuzenden Drahtabschnitte miteinander im Kreuzungspunkt verlötet sind. Dabei verläuft der zwischen
den Stüt.zstellen 36, 38 gebildete Drahtabschnitt k3 nahe-
-/ - R- 18809
zu in der Längsachse des Durchbruches 3^· Der Referenzwiderstand
k wird durch einen Referenzvriderstandsdraht h
gebildet, der auf einen ebenfalls in den Strömungsquerschnitt
ragenden Teilabschnitt hk des Trägerkörpers 33
gewickelt ist. Der Referenzwiderstand k ist mit Abstand
zum Durchbruch 3^ an dem Trägerkörper 33 angeordnet. In
möglichst·großer Entfernung zum Referenzwiderstand k ist
der die Temperatur der strömenden Luft messenden Kompensationswiderstand
Ii+ im Durchbruch 3^ stromaufwärts des
Meßwiderstandes 3 angeordnet, also vie dargestellt in der
Nähe der dem Referenzwiderstand k abgewandten kürzeren
Seite Uo des Durchbraches 3^. Das dem Durchbruch 3^ abgewandte
Ende des Trägerkörpers 33 ist mit einem Schaltungsgehäuse U5 verbunden, das an der Strömungskanalwandung 31
außerhalb des Strömungsquerschnittes gelagert ist und einen
elektrischen Steckanschluß k6 zur Stromversorgung und
Signalabgabe aufweist.
Bei dem in den Figuren k und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die gegenüber den Figuren 1 bis 3 gleichgebliebenen
und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. So ist in einem Luftansaugstutzen
31 stromabwärts eines nicht dargestellten Luftfilters ein Kraft stoffeinspritzventil U8, das beispielsweise
elektromagnetisch betätigt wird derart konzentrisch angeordnet, daß der abgespritzte Kraftstoff kegelförmig
verlaufend in einen Öffnungsspalt an einer Drosselklappe
1+9 gelangt, die stromabwärts des Kraftstoffeinspritzventiles
U8 in dem durch den Luftansaugstutzen 31 gebildeten
Strömungsquerschnitt 1 angeordnet ist. Durch die Verkleidung
des Kraftstoffeinspritzventiles kö wird am Luftansaugstutzen
31 ein Einschnürungsabschnitt 50 gebildet, an dessen engster Stelle vorteilhafterweise die Mündung
- y-
18809
51 einer Bypassleitung 52 zum Einschnürungsa"bschnitt 50
angeordnet ist. Der Beginn 53 der Bypassleitung 52 liegt
vorteilhafterweise am Luftansaugstutzen 31 stromabwärts
des Luftfilters. In eine Aufnahmebohrung 55 der Wandung
des Luftansaugstutzens 31 senkrecht zur Strömungsrichtung
2 der strömenden Ansaugluft ist der Trägerkörper so eingesetzt, daß der Durchbruch 3^+ fluchtend zur Bypassleitung
52 verläuft und in diesem Bereich den Bypassq.uerschnitt bestimmt. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel
nach den Figuren 2 und 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel
nach den Figuren k und 5 der Kompensationswiderstand 1^
stromaufwärts des Meßwiderstandes 3 angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 sind die gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen gleichbleibenden
und gleichwirkenden Teile ebenfalls durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Abweichend von den
bisherigen Ausführungsbeispielen sind Meßwiderstand 3 und
Kompensationswiderstand 1^ als Film- oder Schichtwider··
stände ausgebildet. Dabei sind Meßwiderstand 3 und Kompensationswider
stand 1^ in dem Durchbruch 3^ zueinander
versetzt angeordnet.
Claims (6)
1./Luftmassenmeßvorrichtung mit einer elektronischen
Regelschaltung und einem in einem Strömungsquerschnitt angeordneten temperaturabhängigen Meßwiderstand, der wie
auch ein Referenzwiderstand als Element einer gemeinsamen
Brückenschaltung an einem Trägerkörper angeordnet ist, wobei der Referenzwiderstand durch einen Referenzwiderstandsdraht
gebildet wird, der auf den Trägerkörper gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper
(33) zylindrisch ausgebildet ist und parallel zur Strömungsrichtung (2) verlaufend einen den Meßwiderstand
(3) aufnehmenden rechteckförmig gestalteten Durchbruch
(3*0 aufweist, in dem stromaufwärts des Meßwiderstandes
(3) ein Kompensationswiderstand (1*0 in möglichst grosser
Entfernung zu dem mit Abstand zum Durchbruch (3*0 auf dem Umfang des Trägerkörpers (33) gewickelten Referenzwiderstand
(k) angeordnet ist.
2. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Trägerkörper an einer Wandung (31) eines Strömungskanales gehaltert ist und so weit
in die Luftströmung (2) ragt, daß der den Durchbr.uch (3*0 aufweisende Bereich und der den Referenzwiderstandsdraht
(k) aufnehmende Bereich {kh) von Luft umströmt
wird.
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3. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (33) in eine Aufnahmebohrung (55) einer Wandung (31) eines Luftströmungskanals
senkrecht zur Strömungsrichtung (2) eingesetzt ist und so einen Bypass (52) zum Luftströmungskanal durchdringt,
daß der Durchbruch (3*0 fluchtend zum Bypass
(52) verläuft und in diesem Bereich den Bypassquerschnitt bestimmt.
h. Luftmassenmeßvorriehtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch
gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) als Draht ausgebildet jeweils an jeder Seite (39>
ho) des Durchbruches (31O vorgesehenen Stützstellen (35, 36, 3T, 38) gelagert
und zwischen seinen Enden an den Stützstellen (35» 37)
der längeren Seiten (39) über die Stützstellen (36,' 38) der kürzeren Seiten (ho) so geführt ist, daß zwischen
den Stützstellen (36, 38) der kürzeren Seiten (1J-O) des
Durchbruches (31O eine nahezu in Richtung der Längsachse
des Durchbruches (31O verlaufender Drahtabschnitt (k3)
gebildet wird.
5. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 33 dadurch
gekennzeichnet, daß Meßwiderstand (3) und Kompensationsviderstand
(1h) als Filmwidersand ausgebildet sind.
6. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 5>
dadurch gekennzeichnet, daß Meßwiderstand (3) und Kompensationswiderstand (1h) im Durchbruch (31O zueinander versetzt angeordnet
sind.
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