DE3514836A1 - Vorrichtung zum messen des durchsatzes von luft - Google Patents

Description

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Vorrichtung zum Messen des Durchsatzes von Luft

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des Durchsatzes von Luft, beispielsweise zum Messen des Durchsatzes der zu einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft.

Es ist bereits eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei der ein Durchsatzmeßrohr im Luftansaugkanal einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges angeordnet ist und eine elektrische Heizung aus einem Platinwiderstandsdraht und ein Temperaturkompensationswiderstand zum Aufnehmen der Temperatur der Luft im Durchsatzmeßrohr vorgesehen sind, so daß der Durchsatz der angesaugten Luft bezüglich der Ausgangssignale des Durchsatzmeßrohres gemessen wird.

Obwohl der Aufbau dieser herkömmlichen Durchsatzmeßvorrichtung kompakt und einfach ist, muß die elektrische Heizung mit Strom versorgt werden, um sie auf einer konstanten Temperatur zu halten, und wird der Stromwert als ein analoges Signal ausgegeben, das dem Durchsatz entspricht.

Wenn dieses Ausgangssignal daher in ein digitales Signal durch einen Mikrocomputer oder durch eine ähnliche Vorrichtung umzuwandeln ist, muß ein hochgenauer Analog/Digital-Wandler benutzt werden, was zu hohen Herstellungskosten führt.

Dem Ausgangssignal ist darüber hinaus ein WeI1igkeitsantei1 aufgrund eines unregelmäßigen Luftdurchsatzes überlagert. Wenn daher das Ausgangssignal direkt in eine digitales Signal umgewandelt wird, ist die Genauigkeit in unerwünschter Weise aufgrund dieses WeI1igkeitsanteiIs beeinträchtigt.

Durch die Erfindung soll daher eine Vorrichtung zum Messen des Durchsatzes von Luft geschaffen werden, bei der diese Probleme, wie beispielsweise die hohen Kosten und die niedrige Meßgenauigkeit, nicht auftreten und die eine zufrieden-

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stellende Messung durchführen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen des Durchsatzes von Luft umfaßt eine elektrische Heizung, die im Weg der Luft angeordnet ist, einen Temperaturkompensationswiderstand im Abstand von der Heizung im Wege der Luft, wobei der Widerstandswert dieses Widerstandes sich nach Maßgabe der Lufttemperatur ändert, eine selektive Stromversorgungseinheit, die die Heizung mit einem Strom versorgen kann, dessen jeweilige Stärke aus zwei Werten, nämlich einem großen und einem kleinen Wert gewählt ist, eine Temperaturwähleinheit zum Wählen einer Vielzahl von Temperaturwerten der elektrischen Heizung entsprechend der Änderung des Widerstandswertes des Temperaturkompensationswiderstandes, eine Schalteinheit zum Umschalten der jeweiligen Stromstärke der Stromversorgungseinheit derart, daß ein gewählter Temperaturwert erzielt oder beibehalten wird, und eine Zeitmeßeinheit zum Messen der Zeit, die für die Änderung der Temperatur zwischen der Vielzahl von Temperaturwerten aufgrund einer Änderung in der Temperatur in der elektrischen Heizung benötigt wird, die durch die Schalteinheit verursacht wird, wobei die durch die Zeitmeßeinheit gemessene Zeit den Luftdurchsatz anzeigt.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einem Schaltbild ein gesamtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zum Messen des Durchsatzes von Luft,

Fig. 2 den Gesamtaufbau einer Brennkraftmaschine mit der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 3 den Aufbau einer elektrischen Heizung der in Fig. 1

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dargestellten Vorrichtung,

Fig. 4 den Aufbau des Temperaturkompensationswiderstandes bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 5 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 6 in einer graphischen Darstellung die Beziehung

zwischen dem Durchsatzausgangssignal und dem Durchsatz der angesaugten Luft bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 7 eine weitere elektrische Heizung, die bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung verwandt werden kann,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 9 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 11 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise der in Fig. 10 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 12 noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 13 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise, für den

Fall, daß die Eingangsverschiebungsspannung eines

Komparators bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung eine vorbestimmte Spannung ist,

Fig. 14 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise der in

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Fig. 12 dargestellten Vorrichtung, Fig. 15 noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 16 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise der in Fig. 15 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 17 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 18 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise der in Fig. 17 dargestellten Vorrichtung.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Durchsatzmeßvorrichtung und Fig. 2 zeigt eine Maschine mit der in Fig. 1 dargestellten Luftdurchsatzmeßvorrichtung. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, ist die Maschine E eine Maschine E mit Funkenzündung, die Luft zur Verbrennung über ein Luftfilter 12, einen Ansaugkanal 13 und ein Drosselventil 16 ansaugt, die im Ansaugluftweg 1 angeordnet sind. Der Kraftstoff wird von einem elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventil 2 eingespritzt, das am Ansaugkanal 13 vorgesehen ist.

Das Drosselventil 16, das in der gewünschten Weise durch den Fahrer betätigt wird, ist im Ansaugkanal 13 vorgesehen und ein Ausrichtungsgitter 17 zum Geradeausrichten der Luftströmung ist am Verbindungsteil zwischen dem Ansaugkanal 13 und dem Luftfilter 12 vorgesehen.

Im Ansaugkanal 13 ist ein Durchsatzmeßrohr 53 über einen Halteschaft 54 an einem Teil zwischen dem Ausrichtungsgitter 17 und dem Drosselventil 16 so vorgesehen, daß es im wesentlichen parallel zur Axialrichtung des Ansaugkanals 13 verläuft. Eine elektrische Heizung 51, die einen Platinwiderstandsdraht umfaßt, ist im Durchsatzmeßrohr 53 vorge-

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sehen und ein Temperaturkompensationswiderstand 52 aus einem dünnen Platinschichtwiderstandse 1 ement ist auf der stromaufwärts liegenden Seite der elektrischen Heizung 51 in einem geringen Abstand davon vorgesehen, um ein Wärmeaufnahme von der elektrischen Heizung 51 zu vermeiden.

Die elektrische Heizung 51 umfaßt den Platinwiderstandsdraht, der über Haken im Inneren des Durchsatzmeßrohres 51 angeordnet sein kann, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Das dünne Platinschichtwiderstandselement des Temperaturkompensationswiderstandes 52 ist an einer Stütze befestigt, die im Inneren des Durchsatzmeßrohes 53 angebracht ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Luftdurchsatzmeßvorrichtung liegt eine Bezugsspannung V_Qp am Eingang i eines Analogschalters 601 und liegt eine Bezugsspannung Vq₁ am Eingang i eines Analogschalters 602. Die Ausgänge ο der Analogschalter 601 und 602 liegen gemeinsam am nicht invertierenden Eingang 6031 eines Operationsverstärkers 603. Der Ausgang des Operationsverstärkers 603 ist mit der Basis eines Leistungstransistors 604 verbunden. Eine Brückenschaltung 61 umfaßt die elektrische Heizung 51, den Temperaturkompensationswiderstand 52 und Widerstände 611,612,613 und 614 und weist einen Brückeneingang 621 und Brückenausgänge 622,623 und 624 auf. Der Emitter des Leistungstransistors 604 ist mit dem Brückeneingang 621 der Brückenschaltung 61 verbunden,und die invertierenden Eingänge des Operationsverstärkers 603 und ein Komparator 607 liegen gemeinsam am Brückenausgang 622. Die Eingänge i von Analogschaltern und 606 sind jeweils mit den Brückenausgängen 623 und 624 der Brückenschaltung 61 verbunden. Darüber hinaus liegen die Widerstände 611 und 614 gemeinsam an Masse. Die Ausgänge ο der Analogschalter 605 und 606 sind gemeinsam mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 607 ver-

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bunden. Steueranschlüsse c der Analogschalter 602 und 605 sowie ein Eingang und ein Signalausgang des Inverters 608 liegen gemeinsam am Ausgang des !Comparators 607. Die Steueranschlüsse c der Analogschalter 601 und 606 sind gemeinsam mit dem Ausgang des Inverters 608 verbunden.

Der Kollektor des Leistungstransistors 604 liegt am positiven Anschluß einer Batterie 9, um einen Strom zu liefern,und der negative Anschluß der Batterie 9 liegt an Masse. Obwohl es in Fig. 1 nicht dargestellt ist, werden die Analogschalter 601,602,605 und 606,der Operationsverstärker 603, der Komparator 607 und der Inverter 608 über die Batterie 9 mit Energie versorgt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung beschrieben.

Eine bestimmte Luftmenge, die durch den Öffnungsgrad des Drosselventils 16 bestimmt ist, wird in die Maschine E über den Ansaugkanal 13 durch das Luftfilter 12 angesaugt. Eine konstante Luftmenge im gesamten Ansaugkanal geht durch das Durchsatzmeßrohr 53 und wird in die Maschine E gesaugt.

Der Temperaturkompensationswiderstand 52 ist an einer Stelle angeordnet, an der er nicht durch die Wärme der elektrischen Heizung 51 beeinflußt wird und wird somit nur durch die Lufttemperatur beeinflußt. Die Temperatur der elektrischen Heizung 51 steigt an, wenn sie mit Energie versorgt wird, wird jedoch durch die angesaugte Luft herabgesetzt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung anhand des Zeitdiagramms von Fig. 5 beschrieben.

Zunächst wird der Arbeitszustand zum Zeitpunkt t_Q be-

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beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt sei angenommen, daß das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 einen niedrigen logischen Pegel hat, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist, wobei dieses Signal mit niedrigem Pegel durch den Inverter 608 umgekehrt wird und ein Signal mit hohem Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 601 liegt. Der Analogschalter 601 ist daher angeschaltet und die Bezugsspannung V_Q2 liegt am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 603 über den Analogschalter 601, wie es in Fig. 5(5) dargestellt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß aufgrund der Tatsache, daß das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 einen niedrigen logischen Pegel hat, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist, und das Signal mit niedrigem Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 602 liegt, dieser Analogschalter 602 ausgeschaltet ist. Ein Schaltkreis aus dem Operationsverstärker 603, dem Leistungswiderstand 604, der elektrischen Heizung 51 und dem Widerstand 611 bildet einen Konstantstromkreis, der so arbeitet, daß die Spannung über den beiden Anschlüssen des Widerstandes 611 gleich einer Spannung V(6031) des nicht invertierenden Eingangs 6031 ist. In diesem Fall ist der im Widerstand 611 fließende Strom im wesentlichen gleich dem, der in der elektrischen Heizung 51 fließt. Der Strom I_h(02) , der in der elektrischen Heizung 51 fließt, kann daher durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden;

I_h(02) = V₀₂ZR₆₁₁ ...d)_f

wobei Rg₁₁ der Widerstandswert des Widerstandes 611 ist.

Es ist darauf zu achten, daß der Strom I.(02) auf einen Wert gewählt werden muß, der ausreicht, um die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 zu erhöhen, um dadurch die Kühlwirkung der angesaugten Luft zu übertreffen. Die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 wird daher linear

mit einer gegebenen Steigungmit der Zeit erhöht, wie es in Fig. 5(1) dargestellt ist.

Der Widerstandswert R^ der elektrischen Heizung 51 hat einen konstanten Temperaturkoeffizienten K_h und ändert sich nach Maßgabe der Temperatur T. in einer Beziehung, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

^Rh ^{= R}h0 ^{x (1 + K}h ^x V ..-(2),

wobei R_hg der Widerstandswert der elektrischen Heizung bei einer Temperatur von O⁰C ist und K. > 0 ist.

Da die Spannung V(621) des Brückeneingangs 621 dadurch erhalten wird, daß die Spannungen über den beiden Anschlüssen des Widerstandes 611 und die Spannungen der elektrischen Heizung 51 addiert werden, kann daher diese Spannung V(621) in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

V(621) = V₀₂ + V₀₂ χ R_h0 X (1 + K_h χ V/R₆₁₁

Da in der Gleichung (3) der Temperaturkoeffizient K_h > 0 ist, nimmt die Spannung V(621) des Brückeneingangs 621 nach Maßgabe des Anstiegs der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 zu, wie es in Fig. 5(6) dargestellt ist.

Der im Temperaturkompensationswiderstand 52 fließende Strom ist auf einen niedrigen Wert gesetzt, indem die Widerstandswerte der Widerstände 612,613 und 614 so eingestellt sind, daß die Temperatur T_p des Temperaturkompensationswiderstandes 52 die Lufttemperatur aufgrund seiner Wärme nicht überschreitet. Die Temperatur T des Temperaturkompensationswiderstandes 52 kann daher als die Lufttemperatur angesehen werden. Der Widerstandswert R_p des Temperaturkompensationswiderstandes 52 hat einen konstanten Temperaturkoeffizienten

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K . Der Widerstanclswert R des Temperaturkompensationswiderstandes 52, der als die Temperatur T„. der ange-

a ι r

saugten Luft angesehen wird, kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

^Rr ^{= R}r0 ^{x (1 + K}r ^x V ⁽⁴⁾'

wobei Rq ein Widerstandswert des Temperaturkompensationswiderstandes 52 bei einer Temperatur von 0⁰C ist und K_r positiv ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Spannung Δν(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 der Brücken-Schaltung 61,die den Temperaturkompensationswiderstand 52 die elektrische Heizung 51 und die Widerstände 611,612,613 614 umfaßt, so festgelegt ist, daß sie negativ ist, wie es in Fig. 5(3) dargestellt ist.

Zum Zeitpunkt t_Q hat das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 einen niedrigen logischen Pegel, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist, wobei dieses Signal mit niedrigem logischen Pegel durch den Inverter 608 umgekehrt wird, und das umgekehrte Signal am Steueranschluß c des Analogschalters 606 liegt. Dementsprechend ist der Analogschalter 606 angeschaltet und liegt eine Spannung, die am Brückenausgang 624 erscheint, am nicht invertierenden Eingang des Komparators 607 und zwar über den Analogschalter 606. Zum Zeitpunkt t_Q ist daher die Eingangsspannung Δν(607) des Komparators 607 gleich der Spannung Δν(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622, wie es in Fig. 5(3) dargestellt ist,und gleich einer negativen Spannung. Das hat zur Folge, daß das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 auf einem niedrigen logischen Pegel zum Zeitpunkt t_Q gehalten wird, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist. Da das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 einen niedrigen logischen Pegel hat, wie es in Fig. 5(7) darge-

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stellt ist, und ein Signal mit niedrigem logischen Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 605 liegt, ist zum Zeitpunkt t_Q der Analogschalter 605 ausgeschaltet.

Zum Zeitpunkt t_Q ist die Temperatur T, der elektrischen Heizung 51 auf eine erste vorgegebene Temperatur T₁ angestiegen, wie es in Fig. 5(1) dargestellt ist, und hat der Widerstandswert R^ der elektrischen Heizung 51 auf einen Widerstandswert R. , entsprechend der Temperaturzunahme der elektrischen Heizung 51 zugenommen. Der Widerstandswert R_h1 kann in der folgenden Weise aus Gleichung (2) ausgedrückt werden als:

^Rh1 ^{= R}h0 ^{x (1 + K}h ^x V -.-(5)

Die Widerstandswerte R₆₁₂. R₆₁₃ und R₆₁₄ sind so festgelegt, daß die Spannung AV(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 zum Zeitpunkt t, gleich 0 V wird, wie es in Fig. 5(3) dargestellt ist. Da die Brückenschaltung 61 zum Zeitpunkt t. abgeglichen ist, ergibt sich mit anderen Worten die folgende Gleichung:

Wenn in der in Fig. 5(3) dargestellten Weise zum Zeitpunkt t, die Spannung &V(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 0 V überschreitet, wie es in Fig. 5(3) dargestellt ist, überschreitet auch die Eingangsspannung

AV(607) des Komparators 607, an dem die gleiche Spannung wie die Spannung Λν(622,624) liegt, 0 V, wie es in Fig. 5(2) dargestellt ist. Das hat zur Folge, daß zum Zeitpunkt t, das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 vom niedrigen logischen Pegel auf den hohen logischen Pegel kommt, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist. Darauf ansprechend empfängt der Analogschalter 601 an seinem Steueranschluß c über den Inverter 608 ein Signal mit

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niedrigem logischen Pegel und wird der Analogschalter 601 ausgestaltet. Da ein Signal mit hohem logischen Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 602 liegt, wird dieser dann angeschaltet.

Dementsprechend liegt statt der Bezugsspannung V^ die Bezugsspannung V₀₁ am nicht invertierenden Eingang 6031 ·::. Operationsverstärkers 603, wie es in Fig. 5(5) dargestellt ist. In diesem Fall kann der im Widerstand 611 fließende Strom, d.h. der Strom 1^(01), der in der elektrischen Heizung 51 fließt, in der folgenden Weise dadurch ausgedrückt werden, daß in Gleichung (1) V_o~ durch Vq₁ ersetzt wird:

I_h(01) = V₀₁ZR₆₁₁ ,,,(7).

Die Spannung V(621) des Brückeneingangs 621 kann dadurch ausgedrückt werden, daß in Gleichung (3) V^ durch V_Q1 ersetzt wird:

V(MD 'V_{01 +} V₀₁K ₈₎

Wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist, wird zum Zeitpunkt t.. der Analogschalter 606 entsprechend dem Umschalten vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel ausgeschaltet und wird der Analogschalter 605 angeschaltet. Dementsprechend liegt die Spannung vom Brückenausgang 623 statt der Spannung vom Brückenausgang 624 über den Analogschalter 605 am nicht invertierenden Eingang des Komparators 607. Wie es in Fig. 5(2) dargestellt ist, ist daher die Eingangsspannung AV(607) des Komparators 607 gleich der Spannung AV(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622, die in Fig. 5(4) dargestellt ist. Diese Spannung wird nach dem Zeitpunkt t.. positiv. Das hat zur Folge, daß das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 nach dem Zeitpuntk t₁ auf einem hohen logischen Pegel bleibt, wie es in Fig. 5(7)

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•4b·

dargestellt ist.

Die Bezugsspannung V₀₁ ist so gewählt, daß der Strom 1.(01) ausreichend niedrig wird. Ein Temperaturabfal 1, der durch die angesaugte Luft verursacht wird, übersteigt daher einen Temperaturanstieg, der durch die elektrische Heizung 51 infolge des Stromes 1^(01) hervorgerufen wird. Die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 nimmt daher linear mit einer gegebenen Neigung mit der Zeit nach dem Zeitpunkt t. ab, wie es in Fig. 5(1) dargestellt ist.

Zum Zeitpunkt t₂ hat die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 auf einen vorgegebene zweite Temperatur T₂ abgenommen, wie es in Fig. 5(1) dargestellt ist. Entsprechend der Abnahme in der Temperatur der elektrischen Heizung 51 nimmt der Widerstandswert R. der elektrischen Heizung 51 auf R.p ab. R.~ wird in der folgenden Weise aus Gleichung (2) ausgedrückt als:

^Rh2 ^{= R}h0 ^x O + ^K _h ^{x T} ₂) ...O).

Wie es in Fig. 5(4) dargestellt ist, sind die Widerstandswerte R_C4_O> Rcio und R_C1. der Widerstände 612,613 und 614 so

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gewählt, daß die Spannung £V(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622 zum Zeitpunkt t₂ gleich 0 V wird. Da die Brückenschaltung 61 zum Zeitpunkt t₂ abgeglichen ist, ergibt sich mit anderen Worten die folgende Beziehung:

(R_r + R₆₁₂) X R₆₁₁ = R_h2 X (R₆₁₃ +

Wenn die Spannung Λν(622,623) zwischen den Brückenausgängen 622 und 623 unter 0 V fällt, wie es in Fig. 5(4) dargestellt ist, nimmt auch die Eingangsspannung Λν(607) des Komparators 607, an dem die gleiche Spannung /1V(622,623) liegt, unter 0 V ab, wie es in Fig. 5(2) dargestellt ist.

Das hat zur Folge, daß zum Zeitpunkt tp das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel kommt, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist. Auf diese Änderung ansprechend liegt ein Signal mit niedrigem Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 602, so daß dieser ausschaltet. Dann liegt ein Signal mit hohem Pegel am Analogschalter 601 über den Inverter 608, so daß dieser anschaltet. Wie es in Fig. 5(5) dargestellt ist, liegt dann statt der Bezugsspannung V_Q, die Bezugsspannung V_Q2 am nicht invertierenden Eingang 6031 des Operationsverstärkers 603. Zu diesem Zeitpunkt wird der im Widerstand 611 fließende Strom, d.h. der Strom I. , der in der elektrischen Heizung 51 fließt, durch Gleichung (1) ausgedrückt. Die Spannung V(621) des Brückeneingangs 621 wird durch die Gleichung (3) ausgedrückt.

Auf die Änderung vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel ansprechen, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist, wird zum Zeitpunkt t~ der Analogschalter 605 ausgeschaltet und der Analogschalter 606 angeschaltet. Daher liegt statt der Spannung vom Brückenausgang 623 die Spannung vom Brückenausgang 624 am nicht invertierenden Eingang des Komparators 607 und zwar über den Analogschalter 606. Aus diesem Grunde wird nach dem Zeitpunkt tp die Eingangsspannung AV(607) des Komparators 607 gleich der Spannung ^V(622,623) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 und negativ. Das hat zur Folge, daß das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 nach dem Zeitpunkt tp auf einem niedrigen Pegel bleibt, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist. Nach dem Zeitpunkt t~ kann ein durch die Gleichung (1) gegebener Strom I^ wieder in der elektrischen Heizung 51 fließen, so daß die Wärmemenge erhöht wird und die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 linear mit einer gegebenen Steigung mit der Zeit ansteigt, wie es in Fig. 5(1) dargestellt ist. Zum Zeitpunkt tg erreicht die Temperatur T_h der elektrischen

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• β-

Heizung 51 die erste vorgegebene Temperatur T₁ über den gleichen Vorgang, wie er zum Zeitpunkt t_Q abläuft.

Wenn der obige Arbeitsvorgang wiederholt ausgeführt wird, bildet die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 eine dreieckige Wellenform zwischen den Temperaturen T. und T₂, wie sie in Fig. 5(1) dargestellt ist. Darauf ansprechend wird ein Durchsatzausgangssignal mit einer Impulskette, in der hohe und niedrige logische Pegel abwechselnd auftreten, wie es in Fig. 5(7) dargestellt ist, vom Durchsatzsignalausgang 631 erzeugt. Es versteht sich, daß ein Intervall t(a) mit hohem Pegel dieser Impulskette einem Intervall, in dem die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 abnimmt, d.h. einem Intervall entspricht, in dem die elektrische Heizung 51 durch die angesaugte Luft gekühlt wird. Ein Intervall t(b) mit niedrigem logischen Pegel entspricht einem Intervall, in dem die elektrische Heizung 51 aufgeheizt wird.

Im folgenden wird die Beziehung zwischen den Intervallen t(a) und t(b) mit hohem und niedrigem Pegel des Durchsatzausgangssignals und der angesaugten Luftmenge Q(AIR) beschrieben.

Wie es in Fig. 5(1) dargestellt ist, nimmt im Intervall t(a) mit hohem Pegel die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 mit der Zeit ab. Die für die Temperaturabnahme benötigte Zeit ist duch das Verhältnis bestimmt, mit dem die in der elektrischen Heizung 51 angesammelte Wärmemenge durch die Kühlwirkung der angsaugten Luft abnimmt. Die Kühlwirkung wird groß, wenn die angesaugte Luftmenge Q(AIR) größer wird und klein, wenn diese Luftmenge abnimmt.

Wenn daher die angesaugte Luftmenge Q(AIR) groß ist, nimmt die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 schnell ab

und wird das Intervall t(a) mit hohem Pegel kurz. Wenn umgekehrt die angesaugte Luftmenge Q(AIR) klein ist, wird das Intervall t(a) mit hohem Pegel lang. Fig. 6 zeigt die Durchsatzkennlinie im Intervall t(a). In diesem Fall wird die elektrische Heizung 51 während des Intervalls t(a) mit hohem Pegel gekühlt gehalten. Selbst wenn die Ansaugluftströmung unregelmäßig wird, fördert der Luftdurchsatz, der nahe an der elektrischen Heizung 51 vorbei geht und sich über ein Zeitintervall ändert, die Abnahme der Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51. Während des Intervalls t(a) mit hohem Pegel wird der Durchsatz, der sich über ein Zeitintervall ändert, als Abnahme der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 integriert. Der Wert des Intervalls t(a) mit hohem Pegel entspricht daher dem angenäherten Mittel wert der angesaugten Luftmenge Q(AIR) während des Intervalls t(a) mit hohem Pegel. Durch diese Integration wird ein WeI1igkeitsantei1 aufgrund einer unregelmäßigen Luftströmung beseitigt. Wenn daher die Luftströmungsmenge Q(AIR) nach Maßgabe der Durchsatzkennlinie im Intervall t(a) in Fig. 6 erhalten wird, wird ein stabiler Durchsatz ohne Welligkeitsanteil berechnet.

Wenn der Durchsatz der Luft aus der Impulsbreite des Durchsatzausgangssignals entsprechend dem Intervall mit hohem Pegel erhalten wird, ist aufgrund der Tatsache, daß die Impulsbreite entsprechend einer Zunahme des Durchsatzes klein wird, die Beziehung zwischen dem Durchsatz und der Ausgangsimpulsbreite nahezu eine hyperbolische Funktion. Selbst wenn daher der Durchsatz der Luft gering ist, wird die Meßgenauigkeit nicht beeinträchtigt, so daß selbst dann, wenn die Maschine sich im Leerlauf befindet, ein sehr genaues Durchsatzsignal geliefert wird.

Im folgenden wird der Fall beschrieben, daß die angesaugte Luftmenge Q(AIR) auch aus dem Intervall t(b) mit niedrigem

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Pegel erhalten werden kann.

Wie es in Fig. 5(1) dargestellt ist, nimmt während es Intervalls t(b) mit niedrigem Pegel die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 mit der Zeit zu. Die für die Zunahme der Temperatur J^ benötigte Zeit ist durch die Zunahmegeschwindigkeit der Temperatur T. aufgrund der Wärmemenge durch den der elektrischen Heizung 51 gelieferten Strom I. und durch die Geschwindigkeit der Abnahme der Temperatur T. aufgrund der Kühlwirkung der angesaugten Luft bestimmt. Wenn die angesaugte Luftmenge Q(AIR) groß ist, nimmt die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 langsam zu, da der größte Teil der Wärme der elektrischen Heizung 51 durch die Kühlwirkung verbraucht wird. Wenn andererseits die angesaugte Luftmenge klein ist, nimmt die Temperatur T. schnell zu, da nur ein kleiner Teil der Wärme der elektrischen Heizung 51 verbraucht wird.

Wenn daher die angesaugte Luftmenge Q(AIR) groß ist, ist das Intervall t(b) mit niedrigem Pegel lang, da die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 langsam ansteigt. Wenn umgekehrt die angesaugte Luftmenge Q(AIR) gering ist, wird das Intervall t(b) mit niedrigem Pegel kurz. Fig. 6 zeigt die Durchsatzkennlinie im Intervall t(b). Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, ist die Durchsatzkennlinie im Intervall t(b) der Kennlinie im Intervall t(a) entgegengesetzt.

Wenn die angesaugte Luftmenge Q(AIR) aus dem Intervall t(b) mit niedrigem Pegel nach der Durchsatzkennlinie von t(b) in Fig. 6 erhalten wird, kann ein stabiler Luftdurchsatz ohne WeI1igkeitsantei1 aus demselben Grund wie im Fall des Intervalls t(a) mit hohem Pegel erhalten werden.

Wenn sich die Temperatur T_aip der angesauten Luft ändert,

- SiA-

muß die Temperatur kompensiert werden, um die Durchsatzkennlinien in Fig. 6 nicht zu ändern. Der Temperaturkompensationswiderstand 52 ist für diese Temperaturkompensation vorgesehen und bildet zusammen mit der elektrischen Heizung 51 die Brückenschaltung 61. Im folgenden wird die Temperaturkompensation beschrieben.

Das Grundprinzip der Temperaturkompensation besteht darin, daß die Konstanten der Bauelemente, die die Brückenschaltung 61 bilden, die folgenden zwei Bedingungen erfüllen müssen:

Der Unterschied (T₀ - T,, ) zwischen der vorgegebenen

c air

Temperatur T₀ und der Temperatur T,- der angesaugten Luft c air

ändert sich selbst dann nicht, wenn sich die Temperatur T,._ ändert, d.h.

To - T₃ · = konstant ...(11).

c. all

Der Unterschied (T₁ - T₂) zwischen den beiden vorgegebenen Temperaturen T, und T₂ ändert sich nicht, d.h.

T₁ - T₂ = konstant ...(12). (To - T₃. ) wird konstant gehalten, da die Wärmeleitzahl

C oll

zwischen der elektrischen Heizung 51 und der angesaugten Luft konstant sein muß. Andererseits wird (T₁ - T₂) konstant gehalten, da die Gesamtwärmemenge,die von der elektrischen Heizung 51 zur angesaugten Luft geleitet wird, während des Intervalls t(a) oder t(b) konstant sein muß. Wenn die Wärmeleitzahl und die Gesamtwärmemenge konstant sind, wird das Intervall t(a) oder t(b) selbst dann nicht geändert, wenn sich die Temperatur T₃₁. der angesaugten Luft ändert,

air

so daß der Temperaturgang kompensiert ist.

Die Konstanten der Elemente, die die Brückenschaltung 61 bilden und den Gleichungen (11) und (12) genügen, werden im folgenden beschrieben. Zunächst wird eine Bedingung für die Gleichung (11) erläutert. Die Bedingung, die dann ge-

Kl ·

geben ist, wenn die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 die zweite vorgegebene Temperatur T₂ erreicht, ist nämlich durch die Gleichungen (9) und (10) gegeben:

T? — P ν Μ 4- Tf ν Φ \

^Kh2 ^Kh0 ^{X u + K}h ^{X T}2^} (Rj₁ + R₆₁₂) x R₆₁₁ = R_h2 χ (

R_p ist durch die Gleichung (4) gegeben:

^Rr=^Rr0* <^1+K _r^_air,

Die Gleichungen (4) und (9) werden in die Gleichung (10) eingesetzt, um R und R^₂ ^zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung erhalten wird:

T₂ - [{R_r0 x (1 ₊ K_r χ ^{X R}611 - \o ^{x (R}613 /{R_h0 x K_h χ (R₆₁₃ + R₆₁₄)_} _ ₍₁₃₎

Die Gleichung (13) wird in die Gleichung (11) eingesetzt, um T₂ zu ersetzen, und unter Berücksichtigung des Zählers wird die folgende Gleichung erhalten:

{R_r0 x K_r x R₆₁₁ - \_Q x K_h x (R₆₁₃ + R₆₁₄) }

^{x T}air ^{+ (R}r0 ^{+ R}612^{} X R}611 " ^(R613 ^{+ R}614^} x R_h0 = const . .·. (14)

Da in Gleichung (14) die rechte Seite konstant ist, muß auch die linke Seite konstant sein. Da sich jedoch die Temperatur T . der angesaugten Luft ändert, muß der Koeffizient von T . gleich 0 sein. D.h., daß:

35H836

^Rr0 ^{X K}r ^{X R}611 ~ \θ ^{X K}h ^{X (R}613 ^{+ R}614^{} =} °

Gleichung (15) kann in der folgenden Weise umgeschrieben werden:

(R_r0 x V^/(Rh0 ^X V ^{= (R}613 ^{+ R}614^)/R611

Aus Gleichung (16) kann ein Verhältnis des Wertes(R._Q χ Κ. ), der dadurch erhalten wird, daß der Widerstandswert R._Q der elektrischen Heizung 51 bei 0⁰C mit dem Temperaturkoeffizienten K_r multipliziert wird, zu einem Wert (R Q χ K), der dadurch erhalten wird, daß der Widerstandswert R₀ des Temperaturkompensationswiderstandes 52 bei O⁰C mit dem Temperaturkoeffizienten K_r multipliziert wird, gleich dem Verhältnis des Widerstandswertes Rg₁₁ des Widerstandes 611 zu einem Wert (R513 + ^14) gesetzt werden, der dadurch erhalten wird, daß die Widerstandswerte der Widerstände 613 und 614 addiert werden. In dieser Weise kann die Gleichung (11) unabhängig von der Temperatur

Τ,,· der angesaugten Luft erfüllt werden, air

Im folgenden wird eine Bedingung der Gleichung (12) erläutert.

Eine Bedingung, die dann gegeben ist, wenn die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 die erste vorgegebene Temperatur T. erreicht, ist durch die Gleichungen (5) und (6) gegeben:

^Rhl - ^Rh0 x (1 + K_h χ T₁) ... (5)

^(Rr ^{+ R}612 ^{+ 11}Gl₃' ^{X R}611 = ^Rhl ^{X R}614 "· ⁽⁶⁾

Die Gleichungen (4) und (5) werden in die Gleichung (6) eingesetzt, um R_r und R... zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung erhalten wird:

Z£ 35H836

air

T₁ = [{R_r0 X (1 ₊K_r

^{+ R}613^{} X R}611 "

/(R₁₁₀ x K_h x R₆₁₄) ... (17)

Die Gleichungen (13) und (17) werden in die Gleichung (12) eingesetzt, um T. und Tp zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung erhalten wird:

^C{R611 ^{X R}613^)/{(Rh0 ^{X K}h ^{X R}614 ^{X (R}613 ^{+ R}614^{)}] X i(R}612 ^{+ R}613 ^{+ R}614 ^{+ R}r0> ^{+ R}r0 ^{X K}r ^{X T}air^} = const . . . (18)

Aus Gleichung (18) ergibt sich, daß selbst dann, wenn sich die Temperatur T . der angesaugten Luft ändert, die linke Seite der Gleichung (18) als konstant angesehen werden kann, wenn der Ausdruck (R₁,,. χ K χ T,. ) wesentlich kleiner als

ro r air

der Ausdruck (R51? ^{+ R}613 ^{+ R}614 ^{+ R}rCp ^ist' ^{Daner kann die} Gleichung (12) erfüllt werden.

Aus den obigen Erläuterungen der Temperaturkompensationsbedingungen und -Verhältnisse ergibt sich, daß dann, wenn die Konstanten der Bauelemente, die die Brückenschaltung 61 bilden, den Gleichungen (16) und (18) entsprechend festgelegt sind, sich die Durchsatzkennlinien in Fig. 6 selbst dann nicht ändern, wenn sich die Temperatur T,. der ange-

α 1 Γ

saugten Luft ändert und der Temperaturgang kompensiert werden kann.

Das digitale Durchsatzausgangssignal vom Durchsatzsignalausgang 631 der Durchsatzmeßvorrichtung gemäß der Erfindung liegt an einer Kraftstoffsteuerschaltung 3, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und die angesaugte Luftmenge Q(AIR) wird aus dem Intervall t(a) oder t(b) mit hohem oder niedrigem logischen Pegel des Durchsatzausgangssignals nach den in Fig. 6 dargestellten Durchsatzkennlinien berechnet. Die

2A 35U836

. 35-

Kraftstoffsteuerschaltung 3 erzeugt ein Einspritzimpulssignal zum öffnen des Kraftstoffeinspritzventiles 7 nach Maßgabe der berechneten angesaugten Luftmenge Q(AIR). In dieser Weise werden genaue Luft- und Kraftstoffmengen mit dem richtigen Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Maschine E geliefert, was die Sauberkeit des Abgases, die Maschinenleistung und die Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauches verbessert. Da in der in Fig. 1 dargestellten Weise die Brückenschaltung 61 von Bauelementen einschließlich der elektrischen Heizung 51 und des Temperaturkompensationswiderstandes 52 gebildet wird, sind die Temperaturkompensationsbedingungen nur durch die Elemente bestimmt, die die Brückenschaltung 61 bilden, wie es in den Gleichungen (16) und (18) der Fall ist, was zu einer leichten Einstellung der Temperaturkompensation führt.

In der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wurde ein Platindrahtwiderstand in der elektrischen Heizung 51 verwandt. Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, kann jedoch auch eine elektrische Heizung 510, bei der ein Dünnschichtwiderstand 5102 aus einem Material,wie beispielsweise Platin, Nickel-Chrom, Kupfer, Nickel oder ähnlichem,auf einem elektrisch isolierenden Substrat 5101 ausgebildet ist, im Inneren des Durchsatzmeßrohres 530 so angeordnet sein, daß er parallel zur Luftströmung verläuf^und kann die Durchsatzmessung in der gleichen Weise wie in dem Fall erfolgen, in dem ein Platindrahtwiderstand benutzt wird.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Luftdurchsatzmeßvorrichtung. Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung weist die in Fig. 8 dargestellte Vorrichtung ein UND-Glied 641, eine RS-Flip-Flop-Schaltung 642, einen Durchsatzausgangssignalanschluß 651 und einen Startsignaleingang 661 auf. Ein Eingang des UND-Gliedes 641 ist mit einem Ausgang eines Inverters 608

35U836

verbunden. Der andere Eingang des UND-Gliedes 641 liegt an einem Knotenpunkt zwischen dem Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 642 und dem Durchsatzsignal ausgang 651 und ist gleichfalls mit einem Steueranschluß c eines Analogschalters 605 verbunden. Der R-Eingang der Flip-Flop-Schaltung 642 liegt am Ausgang des UND-Gliedes 641 und der S-Eingang der Flip-Flop-Schaltung 642 ist mit dem Startsignaleingang verbunden. Der "Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 642 ist mit einem Steueranschluß c des Analogschalters 606 verbunden,

Im folgenden wird anhand des Zeitdiagramms von Fig. 9 die Arbeitsweise der in Fig. 8 dargestellten Luftdurchsatzmeßvorrichtung beschrieben. Zunächst wird der Betriebszustand zum Zeitpunkt t_Q beschrieben. Wenn zu diesem Zeitpunkt ein Q-Ausgangssignal S(642,Q)der Flip-Flop-Schaltung 642 einen niedrigen logischen Pegel hat, liegt ein Signal mit niedrigem logischen Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 605 und ist der Analogschalter 605 somit ausgeschaltet. Der "Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 642 liegt auf einem hohen logischen Pegel und ein Signal mit hohem logischen Pegel liegt am Steueranschluß c des Analogschalters 606, so daß der Analogschalter 606 angeschaltet ist. Aus diesem Grunde liegt eine Spannung vom Brückenausgang 624 einer Brückenschaltung 61 am nicht invertierenden Eingang eines (Comparators 607. Die Eingangsspannung

V(607) wird gleich einer Spannung Λ v(622,624) , zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 in Fig. 9(3),wie es in Fig. 9(2) dargestellt ist, wobei diese Spannung etwa 0 V beträgt. Die Spannung AV(622,624) beträgt etwa 0 V, da die Temperatur T^ der elektrischen Heizung 51 gleich der ersten vorgegebenen Temperatur T. zum Zeitpunkt t_Q ist, wie es in Fig. 9(1) dargestellt ist, und die Brückenschaltung 61 so ausgebildet ist, daß sie die Gleichheitsbedingung der Gleichung (6) zu diesem Zeitpunkt erfüllt.

35H836

Wenn zum Zeitpunkt t_Q die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 etwas unter die erste vorgegebene Temperatur T. fällt, wird die Eingangsspannung Λν(607) des Komparators 607 negativ, so daß der Ausgangspegel des Komparators 607 vom hohen auf den niedrigen Pegel kommt. Auf diese Pegeländerung ansprechend schaltet der Analogschalter 602 aus und schaltet der Analogschalter 601 an. Aus diesem Grunde schaltet die Spannung V(603), die am nicht invertierenden Eingang 6031 des Operationsverstärkers 603 auftritt, von der Bezugsspannung V₀₁ auf die Bezugsspannung Vq₂ um, wie es in Fig. 9(5) dargestellt ist. Darauf ansprechend nimmt der Strom I. entsprechend der Gleichung (1) zu, wodurch Wärme erzeugt wird. Nach Ablauf einer kurzen Zeitspanne vom Zeitpunkt t_Q wird die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 etwas höher als die erste vorgegebene Temperatur T₁ und wird die Eingangsspannung /\V(607) des Komparators 607 positiv. Das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 kommt vom niedrigen Pegel somit auf den hohen Pegel. Da der Analogschalter 601 ausgeschaltet und der Analogschalter 602 angeschaltet wird, schaltet darauf ansprechend die Spannung V(6031) des nicht invertierenden Eingangs 6031 des Operationsverstärkers 603 von der Spannung Vq2 ^auf die Spannung Vq₁ um, wie es in Fig. 9(5) dargestellt ist. Dann nimmt der Strom I. nach der Gleichung (7) ab, wodurch die Wärmemenge herabgesetzt wird. Mit weiterem Zeitablauf fällt die Temperatur T, der elektrischen Heizung 51 etwas unter die erste vorgegebene Temperatur T.. Wenn die obigen Arbeitsvorgänge wiederholt werden, wechselt das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 zwischen den hohen und niedrigen Pegeln mit hoher Frequenz ab, wie es in Fig. 9(6) dargestellt ist, und bleibt die Spannung

AV(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 bei etwa 0 V, wie es in Fig. 9(3) dargestellt ist, wodurch der abgeglichene Zustand (Gleichung (6)) der Brückenschaltung 61 beibehalten wird.

24 35U836

Zum Zeitpunkt t^ liegt ein Startsignal, das in Fig. 9(8) dargestellt ist, am Startsignaleingang 651 von der Kraftstoffsteuerschaltung 3. Die Flip-Flop-Schaltung 642 wird synchron mit der vorderen Flanke vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel des Startsignals rückgesetzt und das Q-Ausgangssignal S(642,Q) kommt vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel, wie es in Fig. 9(7) dargestellt ist. Darauf ansprechend wird der Analogschalter 606 ausgeschaltet und wird der Analogschalter 605 angeschaltet. Somit liegt eine Spannung gleich der positiven Spannung Δν(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622 als Eingangsspannung Λν(607) am Komparator 607. Das hat zur Folge, daß der Pegel am Ausgang des Komparators 607 auf dem hohen Pegel stabilisiert wird, wie es in Fig. 9(6) dargestellt ist. Darauf ansprechend wird der Analogschalter 601 ausgeschaltet und wird der Analogschalter 602 angeschaltet. Die Spannung V(6031) am nicht invertierenden Eingang 6031 des Operationsverstärkers 603 wird somit auf dem Pegel der Bezugsspannung V₀₁ stabilisiert, wie es in Fig. 9(5) dargestellt ist.

Wenn die Bezugsspannung Vq₁ am Anschluß 6031 liegt, nimmt die Temperatur der T. der elektrischen Heizung 51 linear mit einer gegebenen Neigung in der in Fig. 1 dargestellten Weise mit der Zeit in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ab.

Zum Zeitpunkt t« hat die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 auf die zweite vorgegebene Temperatur Tp abgenommen, wie es in Fig. 9(1) dargestellt ist, wobei die Brückenschaltung 61 zum Zeitpunkt tp in gleicher Weise wie bei dem in Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel abgeglichen ist, so daß die Gleichung (10) erfüllt ist. Wie es in Fig. 9(4) dargestellt ist, hat die Spannung

Δν(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622 auf unter 0 V abgenommen. Daher wird die Eingangsspannung

35H836

Λν(607) des Komparators 607, an dem die gleiche Spannung wie die Spannung /\V(622,623) liegt, kleiner als 0 V, wie es in Fig. 9(2) dargestellt ist. Das hat zur Folge, daß zum Zeitpunkt t₂ das Ausgangssignal S(607) des Komparators vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel kommt, wie es in Fig. 9(6) dargestellt ist. Darauf ansprechend kommt das Ausgangssignal des Inverters 608 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel, wobei dieses Signal an einem Eingang des UND-Gliedes 641 liegt. In diesem Fall liegt das Signal mit hohem Pegel vom Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 642 am anderen Eingang des UND-Gliedes 641. Wenn daher zum Zeitpunkt t~ zwei Signale mit hohem Pegel an den Eingängen des UND-Gliedes 641 nach der UND-Funktion verknüpft werden, kommt das Ausgangssignal des UND-Gliedes 641 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel, wobei das Signal mit hohem Pegel am R-Eingang der Flip-Flop-Schaltung 642 liegt. Die Flip-Flop-Schaltung 642 wird somit rückgesetzt und ihr Signal S(642,Q) am Q-Ausgang kommt zum Zeitpunkt t~ vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel, wie es in Fig. 9(7) dargestellt ist.

Da der Analogschalter 605 ausgeschaltet ist und der Analogschalter 606 angeschaltet ist, liegt zum Zeitpunkt t₂ auf eine Änderung im logischen Pegel des Q-Ausgangssignals S(642,Q) der Flip-Flop-Schaltung 642 vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel ansprechend eine Spannung gleich der Spannung Δν(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 als Eingangsspannung AV(607) anstelle der Spannung

£V(622,623) zwischen den Brückenausgängen 622 und 623 am Komparator 607.

Da der Analogschalter 602 ausgeschaltet ist und der Analogschalter 601 angeschaltet ist, schaltet zum Zeitpunkt t~ die Spannung V(6031 ) des nicht invertierenden Eingangs 6031 des Operationsverstärkers 603 von der Bezugsspannung

« 35U836

V₀₁ auf die Bezugsspannung Vg₂ um, wie es in Fig. 9(5) dargestellt ist. Wenn die Bezugsspannung V_Q2 weiter am Anschluß 6031 liegt, nimmt die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 mit einer gegebenen Steigung mit der Zeit in der in Fig. 9(1) dargestellten Weise ebenso zu, wie es bei dem in Fig. 1 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Wie es in Fig. 9(1) dargestellt ist, erreicht die Temperatur T. der elektrischen Heizu
vorgegebene Temperatur T.

T. der elektrischen Heizung 51 zum Zeitpunkt tg die erste

Nach dem Zeitpunkt t^ wird derselbe Arbeitsvorgang wie zum Zeitpunkt t_Q wiederholt, so daß das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 zwischen dem hohen und dem niedrigen Pegel mit hoher Frequenz abwechselt, während die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 auf der ersten vorgegebenen Temperatur T. gehalten wird, wie es in Fig. 9(1) dargestellt ist.

Wenn die obigen Arbeitsvorgänge wiederholt werden, bleibt die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 auf der ersten vorgegebenen Temperatur T. bevor das Startsignal am Startsignaleingang 661 liegt, wobei die Temperatur unmittelbar nach dem Anlegen des Startsignals abzunehmen beginnt. Unmittelbar nachdem die Temperatur T. die zweite vorgegebene Temperatur T₂ erreicht hat, beginnt sie wieder anzusteigen. Wenn somit die Temperatur T. die erste vorgegebene Temperatur T. erreicht, wird sie auf der ersten vorgegebenen Temperatur T. gehalten, bis wieder ein Startsignal anliegt. Auf derartige Änderungen in der Temperatur T, der elektrischen Heizung 51 ansprechend wird ein Impuls mit einem vorbestimmten Hochpegel interval I vom Durchsatzsignalausgang 651 erzeugt, wie es in Fig. 9(7) dargestellt ist.

Es ist ersichtlich, daß das Hochpegel interval 1 t(a) dieses Impulses einem Intervall, in dem die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 abnimmt, d.h. einem Intervall entspricht, in dem die elektrische Heizung 51 durch die angesaugte Luft gekühlt wird.

Die Beziehung zwischen dem Hochpegel interval 1 t(a) des Durchsatzausgangssignals und der angesaugten Luftmenge Q(AIR) ist ersichtlich gleich der Durchsatzkennlinie des Intervalls t(a), die in Fig. 6 dargestellt ist.

Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung kann bei der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung eine Meßstartzeit, d.h. der Zeitpunkt t₁ durch das Startsignal bestimmt werden, das von der Kraftstoffsteuerschaltung 3 erzeugt wird.

Wenn der Zeitpunkt t. beispielsweise mit einem Drehwinkel der Kurbelwelle der Maschine E synchronisiert ist, werden Änderungen im Luftdurchsatz über ein Zeitintervall im Ansaugkanal, die periodisch von der Maschine E verursacht werden, im wesentlichen die erfindungsgemäße Luftdurchsatzmeßvorrichtung nicht beeinflussen, die somit ein stabiles Durchsatzausgangssignal erzeugt. In dieser Weise können mit der Umdrehung der Maschine synchronisierte Probemessungen der angesaugten Luftmenge Q(AIR) ausgeführt werden, um dadurch ein hochgenaues und stabiles Luftdurchsatzsignal zu erzeugen.

Fig. 10 zeigte eine Sensorsteuerschaltung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Luftdurchsatzmeßvorrichtung. Gleiche Bauteile wie in Fig. 8 sind dabei weggelassen, so daß in Fig. 10 nur die sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 unterscheidenden Bauteile dargestellt sind.

• 3a·

Im Gegensatz zu der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung liegt bei der in Fig. 10 dargestellten Vorrichtung ein Eingang des UND-Gliedes 641 direkt am Ausgang eines !Comparators 607, während sein anderer Eingang mit dem Q-Ausgang einer Flip-Flop-Schaltung 642 verbunden ist. Der Ausgang des UND-Gliedes 641 liegt am S-Eingang der Flip-Flop-Schaltung 642, deren R-Eingang mit einem Startsignaleingang 661 verbunden ist.

Die Arbeitsweise der in Fig. 10 dargestellten Luftdurchsatzmeßvorrichtung wird im folgenden anhand des Zeitdiagramms von Fig. 11 beschrieben.

Zunächst wird der Betriebszustand zum Zeitpunkt t,, beschrieben.

Unter der Annahme, daß das Q-Ausgangssignal S(642,Q) der Flip-Flop-Schaltung 642 einen hohen Pegel hat, wie es in Fig. 11(7) dargestellt ist, ist der Analogschalter 605 zum Zeitpunkt t_Q angeschaltet, da das Signal mit hohem Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 605 liegt. Da das "Q-Ausgangssignal S(642,7}) der Flip-Flop-Schaltung 642 ersichtlich einen niedrigen Pegel hat und das Signal mit niedrigem Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters

606 liegt, ist der Analogschalter 606 ausgeschaltet. Somit liegt eine Spannung, die am Brückenausgang 623 der Brückenschaltung 61 auftrtitt, über den Analogschalter 605 am nicht invertierenden Eingang des Komparators 607. Zum Zeitpunkt t₀ wird daher die Eingangsspannung &V(607) des Komparators

607 gleich der Spannung Δν(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622, d.h. gleich etwa 0 V.

Die Spannung AV(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622 beträgt" etwa 0 V, da die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 gleich der zweiten vorgegebenen Temperatur T_g zum Zeitpunkt t₀ ist, wie es in Fig. 11(1)

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dargestellt ist, und die Brückenschaltung 61 so ausgelegt ist, daß sie zu diesem Zeitpunkt die Gleichung (10) erfüllt. Wenn zum Zeitpunkt t_Q sich die Temperatur T. etwas von der zweiten vorgegebenen Temperatur T₂ ändert, arbeitet die Sensorsteuerschaltung 6 so, daß sie diese Änderung in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 8 zum Zeitpunkt t_Q kompensiert. Wie es in Fig. 11(6) dargestellt ist, wechselt das Ausgangssignal S(607) des Komparators mit hoher Frequenz zwischen dem hohen und dem niedrigen Pegel und bleibt die Spannung ^V( 622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622 bei etwa 0 V, wie es in Fig. 11(4) dargestellt ist, so daß der abgeglichene Zustand (Gleichung (10)) der Brückenschaltung 61 beibehalten wird. Das hat zur Folge, daß die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 auf der zweiten Temperatur T₂ bleibt, wie es in Fig. 11(1) dargestellt ist.

Zum Zeitpunkt t. liegt ein Startsignal, das in Fig. 11(8) dargestellt ist, am Startsignaleingang 661 von der Kraftstoffsteuerschaltung 3. Die Flip-Flop-Schaltung 642 wird synchron mit der vorderen Flanke vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel des Startsignals rückgesetzt und das Q-Ausgangssignal S(642,Q) der Flip-Flop-Schaltung 642 kommt vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel, wie es in Fig. 11(7) dargestellt ist. Darauf ansprechend wird der Analogschalter 605 ausgeschaltet und wird der Analogschalter 606 angeschaltet. Wie es in den Fig. 11(2) und 11(3) dargestellt ist, liegt eine Spannung gleich der negativen Spannung /\V(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 als Eingangsspannung Δν(607) am Komparator 607, wobei dessen Ausgangssignal S(607) auf dem niedrigen Pegel stabilisiert wird, wie es in Fig. 11(6) dargestellt ist. Auf diesen Pegel ansprechend schaltet der Analogschalter 602 aus und schaltet der Analogschalter 601 an. Aus diesem Grunde wird die Spannung V(6031 ) am nicht invertierenden Eingang 6031 des

jo 35U836

- Zk-

Operationsverstärkers 603 auf dem Pegel der Bezugsspannung V₀₂ stabilisiert, wie es in Fig. 11(5) dargestellt ist.

Wenn die Bezugsspannung V_Q2 am Anschluß 6031 liegt, nimmt die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 linear mit einer gegebenen Steigung mit der Zeit in der in Fig. 11(1) dargestellten Weise in derselben Weise zu, wie es bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung der Fall ist.

Zum Zeitpunkt t₂ hat die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 auf die erste vorgegebene Temperatur T. zugenommen, wie es in Fig. 11(1) dargestellt ist, wobei die Brückenschaltung 61 zum Zeitpunkt t₂ in der gleichen Weise wie die Vorrichtung gemäß Fig. 1 abgeglichen ist, so daß die Gleichung (6) erfüllt ist. Wie es in Fig. 11(3) dargestellt ist, fällt die Spannung Δν(622,624) zwischen den Briickenausgängen 624 und 622 auf unter 0 V, wie es in Fig. 11(3) dargestellt ist. Die Eingangsspannung Δν(607) des (Comparators 607, die gleich der Spannung Δν(622,624) ist, fällt daher ebenfalls unter 0 V, wie es in Fig. 11(2) dargestellt ist. Das hat zur Folge, daß zum Zeitpunkt t₂ das Ausgangssignal S(607) des Komparators 607 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel kommt, wie es in Fig. 11(6) dargestellt ist. Das Signal mit hohem Pegel liegt an einem Eingang des UND-Gliedes 641, an dessen anderem Eingang das Signal S(642,Q) mit hohem Pegel vom "Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 642 liegt. Wenn daher zum Zeitpunkt t₂ zwei Signale mit hohem Pegel an den Eingängen des UND-Gliedes 641 nach der UND-Funktion verknüpft werden, kommt der Ausgangspegel des UND-Gliedes 641 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel, wobei das Signal mit hohem Pegel am S-Eingang der Fl ip-FIop-Schaltung 642 liegt, wodurch diese gesetzt wird. Wie es in Fig. 11(7) dargestellt ist, kommt zum Zeitpunkt tp das Q-Ausgangssignal S(642,Q) der Flip-Flop-Schaltung 642 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel.

η 35Η836

• 3S-

Auf eine Änderung im Q-Ausgangssignal S(642,Q) der Flip-Flop-Schaltung 642 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel, wie es in Fig. 11(7) dargestellt ist, ansprechend, wird zum Zeitpunkt t₂ der Analogschalter 605 angeschaltet und wird der Analogschalter 606 ausgeschaltet. Dementsprechend liegt statt der Spannung Δν(622,624) zwischen den Brückenausgängen und 622 eine Spannung gleich der Spannung Λν(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622 als Eingangsspannung /\V(607) am Komparator 607.

Da der Analogschalter 602 angeschaltet ist und der Analogschalter 601 ausgeschaltet ist, ändert sich zum Zeitpunkt tp die Spannung V(6031) des nicht invertierenden Eingangs 6031 des Operationsverstärkers 603 von der Bezugsspannung V₀₂ auf die Bezugsspannung V_Q1, wie es in Fig. 11(5) dargestellt ist. Wenn die Bezugsspannung V₀₁ am Anschluß 6031 liegt, nimmt die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 linear mit einer gegebenen Neigung mit der Zeit ab, wie es in Fig. 11(1) dargestellt ist.

Zum Zeitpunkt t~ erreicht die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 die zweite vorgegebene Temperatur Tp, wie es in Fig. 11(1) dargestellt ist.

Nach dem Zeitpunkt t, wird derselbe Arbeitsvorgang wie zum Zeitpunkt t_Q wiederholt, so daß in der in Fig. 11(6) dargestellten Weise der Ausgangspegel des Komparators 607 mit hoher Frequenz zwischen den hohen und niedrigen Pegeln abwechselt. Die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 bleibt daher auf der zweiten vorgegebenen Temperatur T₂, wie es in Fig. 11(1) dargestellt ist.

Wenn die obigen Arbeitsvorgänge wiederholt werden, wird die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 auf der zweiten vorgegebenen Temperatur T₂ gehalten, bevor das Startsignal

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am Startsignaleingang 661 liegt, wie es in Fig. 11(1) dargestellt ist. Unmittelbar nachdem das Startsignal am Anschluß 661 liegt, beginnt die Temperatur T_h anzusteigen. Unmittelbar nachdem die Temperatur T. die erste vorgegebene Temperatur T₁ erreicht hat, sinkt sie dann wieder ab. Wenn die Temperatur T, die zweite vorgegebene Temperatur erreicht, wird sie auf der zweiten vorgegebenen Temperatur T₂ gehalten, bis das nächste Startsignal anliegt. Auf die Änderungen in der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 ansprechend wird vom Durchsatzsignalausgang 651 ein Impulssignal mit einem vorbestimmten Niedrigpegel interval 1 erzeugt, das in Fig. 11(7) dargestellt ist.

Das Niedrigpegel interval 1 t(b) dieses Impulssignals entspricht ersichtlich einem Intervall, in dem die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 in der in Fig. 11(1) dargestellten Weise zunimmt, d.h. einem Intervall, in dem die elektrische Heizung 51 aufgeheizt wird.

Die Beziehung zwischen dem Niedrigpegel interval 1 t(b) des Durchsatzausgangssignals und der angesaugten Luftmenge Q(AIR) ist ersichtlich gleich der Durchsatzkennlinie t(b) in Fig. 6.

Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung kann bei der in Fig. 10 dargestellten Vorrichtung die Meßstartzeit t. durch ein Startsignal bestimmt werden, das von der Kraftstoffsteuerschaltung 3 erzeugt wird, wie es bei der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung der Fall ist. In dieser Weise können mit der Umdrehung der Maschine synchronisierte Probemessungen der angesaugten Luftmenge Q(AIR) ausgeführt werden und kann ein stabiles Luftdurchsatzsignal erzeugt werden.

Fig. 12 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der er-

35H836 3?·

findungsgemäßen Luftdurchsatzmeßvorrichtung.

Im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung liegt bei der in Fig. 12 dargestellten Vorrichtung ein Brückenausgang 622 an einem Anschluß eines Widerstandes 615, dessen anderer Anschluß mit einem Anschluß eines Widerstandes 616 verbunden ist. Der andere Anschluß des Widerstandes liegt an einem Brückenausgang 624. Ein gemeinsamer Knotenpunkt 625 zwischen den Widerständen 615 und 616 ist mit einem Eingang i eines Analogschalters 606 verbunden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 12 dargestellten Vorrichtung anhand des Zeitdiagrammes von Fig. 13 und 14 beschrieben. Fig. 13 zeigt in einem Zeitdiagramm die Arbeit der Vorrichtung von Fig. 1 und Fig. 14 zeigt in einem Zeitdiagramm die Arbeit der Vorrichtung für den Fall, daß die elektronische Schaltung in Fig. 1 so geändert ist, wie es in Fig. 12 dargestellt ist.

Die durch ausgezogene Linien dargestellten Wellenformen in Fig. 13 sind genau die gleichen wie die in Fig. 5 dargestellten Wellenformen. Die in Fig. 5 dargestellten Wellenformen sind ideale Wellenformen für den Fall, daß die Eingangsverschiebungsspannung des Komparators 607 0 V beträgt. In der Praxis ist jedoch die Eingangsverschiebungsspannung von 0 V verschieden und sind die Arbeitswellenformen der tatsächlichen Luftdurchsatzmeßvorrichtung von den in Fig. dargestellten Wellenformen verschieden.

Wenn beispielsweise die Eingangsverschiebungsspannung des Komparators 607 eine negative Spannung "V₀₅" ist, so sind die Arbeitswellenformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung so verändert, wie es durch strichpunktierte Linien in Fig. 13 dargestellt ist. Die durch strichpunktierte Linien dargestellten Wellenformen werden im folgenden beschrieben.

Anhand der in Fig. 13 dargestellten strichpunktierten Wellenformen lassen sich die folgenden Unterschiede im Vergleich zu den ausgezogenen Linien ermitteln.

Wie es in Fig. 13(3) dargestellt ist, erreicht zunächst zum Zeitpunkt t^'die Spannung Δν(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 eine Spannung -Vq₅, wobei die Spannung -Vq₅ positiv ist, da die Spannung V_Q5 negativ ist. Wie es in Fig. 13(4) dargestellt ist, erreicht zum Zeitpunkt t₂, auch die Spannung AV(622,623) zwischen den Brückenausgängen 623 und 622 die Spannung -V_Q5. Die Eingangsspannung

^\V(607) des Komparators 607 liegt daher auch auf der Spannung -V_Q5 zum Zeitpunkt t^' und immer noch auf der Spannung -Vq₅ zum Zeitpunkt tpi. Das beruht darauf, daß eine Eingangsverschiebungsspannung Vq₅ am Komparator 607 liegt und dessen Bezugsspannung um die Spannung -Vq₅ verschoben ist.

Weiterhin ist die erste vorgegebene Temperatur T₁ der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 in Fig. 13(1) auf T., erhöht und ist die zweite vorgegebene Temperatur Tp auf Tp₁ erhöht. Darüber hinaus ändert sich der Unterschied (T₁ - T₂) zwischen den beiden vorgegebenen Temperaturen auf (T₁,- T₂,), wobei (T₁I- T₂,) größer als (T₁ - T₂) ist:

(T₁ - T₂) < (T₁, - T₂.) ...(19)

Schließlich steigt das Hochpegel interval I des Durchsatzausgangssignals in Fig. 13(5) vom Durchsatzsignalausgang 631 von t(a) auf t(a)¹ und nimmt das Niedrigpegel interval I gleichfalls von t(b) auf t(b)¹ zu:

t(a) < t(a)¹ (20)

t(b) < t(b)¹ (21)

-3-s 35H836

. 39-

Die Gleichungen (20) und (21) ergeben sich ersichtlich aus der Wellenform der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51, die in Fig. 13(1) dargestellt ist,und der Gleichung (19). Wenn beispielsweise eine Abschnitt (d.h. das Intervall t(a)) vom Zeitpunkt t. zum Zeitpunkt t~ und vom Zeitpunkt t/zum Zeitpunkt tp¹ (d.h. das Intervall t(a)¹), das durch die strichpunktierte Wellenform dargestellt ist, miteinander verglichen werden, so haben beide die gleiche Neigung. Da der Unterschied zwischen den beiden jeweiligen vorgegebenen Temperaturen die durch die Gleichung (19) ausgedrückte Beziehung hat, wird jedoch das Intervall t(a)¹ vom Zeitpunkt t^ bis zum Zeitpunkt t₂' länger als das Intervall t(a) vom Zeitpunkt t. zum Zeitpunkt t₂· Die Gleichung (21) ergibt sich gleichfalls aus den gleichen oben beschriebenen Gründen.

Obwohl somit die angesaugte Luftmenge Q(AIR) konstant ist, wenn die Eingangsverschiebungsspannung des Komparators 607 nicht gleich 0 V ist, ändern sich die Hoch- und Niedrigpegel Intervalle t(a) und t(b) des Durchsatzausgangssignals vom Anschluß 631, so daß sich gleichfalls die in Fig. 6 dargestellten Durchsatzkennlinien ändern, was zu einem Fehler führt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise anhand des in Fig. 14 dargestellten Zeitdiagramms beschrieben. Die mit ausgezogenen Linien dargestellten Wellenformen in Fig. 14 sind gleich denen in Fig. 13 und zeigen den Fall, in dem die Eingangsverschiebungsspannung des Komparators 607 0 V beträgt. Die durch strichpunktierte Linien in Fig. 14 dargestellten Wellenformen zeigen den Fall, in dem die Eingangsverschiebungsspannung des Komparators 607 eine negative Spannung Vq,- ist. Aus den durch strichpunktierte Linien dargestellten Wellenformen lassen sich die folgenden Unterschiede verglichen mit den Wellenformen von Fig. 13 ermitteln.

35U836

Zunächst ist der Unterschied (T. - Tp) zwischen den beiden vorgegebenen Temperaturen der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 gleich dem Unterschied (T₁ ¹ - T₂ ¹), wie es in Fig. 14(1) dargestellt ist:

(T₁ -T₂) = (T₁ ¹ - T₂') ...(22)

Zum zweiten fallen in den Hoch- und Niedrigpegel intervallen t(a) und t(b) in Fig. 14(5) des Durchsatzausgangssignals vom Anschluß 631 die durch ausgezogene Linien dargestellten Wellenformen mit den strichpunktiert dargestellten Wellenformen zusammen. Selbst wenn die Eingangsverschiebungsspannung des Komparators 607 nicht 0 V beträgt, ändern sich dann, wenn die angesaugte Luftmenge Q(AIR) konstant ist, die Intervalle t(a) und t(b) nicht und ändern sich auch die Durchsatzkennlinien in Fig. 6 nicht, so daß sich kein Fehler ergibt:

t(a) * t(a)¹ ...(23)

t(b) = t(b)¹ ...(24)

Im folgenden wird eine Bedingung für die Gleichung (22) beschrieben, die erforderlich ist, um die Gleichungen (23) und (24) zu erfüllen.

Eine Spannung Δν(622,625) zwischen den Anschlüssen 625 und 622, die in Fig. 14(3) dargestellt ist, erreicht die Spannung -ν_Ος zum Zeitpunkt t.. Zu diesem Zeitpunkt verschiebt sich die Brückenschaltung 61 etwas aus dem abgeglichenen Zustand, der durch die Gleichung (6) gegeben ist. Wenn angenommen wird, daß der Widerstandswert der Heizung 51 zu diesem Zeitpunkt R...¹ beträgt, ergeben sich die folgenden Gleichungen:

V(621) = ((R₆₁₁ + \ΐ'^)/Η611^{} x V}02 ·*· ^{{25) V}02 - ^Vos' ^{= {R}614^/(R612 ^{+ R}613 ^{+ R}614 ⁺ V^}

χ V(621) . . . (26)

wobei V(621) die Spannung des Brückeneingangs 612 ist und Vqc' die Spannung Δν(622,624) zwischen den Brückenausgängen 624 und 622 zum Zeitpunkt t. bezeichnet.

Die Gleichungen (25) und (26) können durch Ersetzen von V(621) wie folgt geschrieben werden:

= (R₆₁₁ χ (R₆₁₂ + R₆₁₃ + R_r)/R₆₁₄) - ^iVos' ^{X R}611 ^{X (R}612 ^{+ R}613 ^{+ R}614

+ ^R _r)/(^v ₀₂ ^{x R}614^{} }} ··' ⁽²⁷⁾

Gleichung (6) ist so abgewandelt, daß die folgende Gleichung erhalten wird:

nl 611 612 613 r 614 *** ^⁸)

Wenn eine Änderung im Widerstandswert der elektrischen

Heizung 51 mit -^R., bezeichnet wird, so ist diese gegeben als:

AR_h1 = ^Rhi' " ^Rh1 ...(29)

Die Gleichungen (27) und (28) werden in die Gleichung (29) eingesetzt, um R_h1' und R_h1 zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung erhalten wird:

^ARhl =-^(Vos'/^V02^{) X {R}611^{X (R}612 ^{+ R}613

+ R₆₁₄ + V>/^R ₆₁₄ ··· (3°)

Die Spannung Vqc¹ kann durch die folgende Gleichung von der Sensorsteuerschaltung 6 in Fig. 12 dargestellt werden:

^Vos ^{= {R}615^/{R615 ^{+ R}616^{)} X V}Os' '·- ⁽³¹⁾

Die Spannung Δν(622,623) zwischen den Brückenausgängen und 622, die in Fig. 14(4) dargestellt ist, erreicht zum

• te·

Zeitpunkt t~ die Spannung -Vq₅. Zu diesem Zeitpunkt verschiebt sich die Brückenschaltung 61 aus dem durch die Gleichung (6) gegebenen abgeglichenen Zustand. Wenn angenommen wird, daß der Widerstandswert der elektrischen Heizung 51 zu diesem Zeitpunkt R. ₂' beträgt, kann die folgende Gleichung aufgestellt werden:

V(621) = ((R₆₁₁ + R₁₁₂M /R₆₁₁) x

₁ ... (32)

^V01 - ^Vos - ^{(R613 ^{+ R}614^)/(R612 ^{+ R}613 ^{+ R}614

+ R) } x V(621) ... (33)

Die Gleichungen (32) und (33) können durch Ersetzen von V(621) so umgeschrieben werden, daß die folgende Gleichung erhalten wird:

R₁₁₂- = (R₆₁₁ x (R₆₁₂ + R_r)/ (R₆₁₃ + R₆₁₄))

- ^{Vos ^{X R}611 ^{X (R}612 ^{+ R}613 ^{+ R}614

+ V^}/{V01 ^{X (R}613 ^{+ R}614^)} '■· ⁽³⁴⁾

Die Gleichung (10) kann in der folgenden Weise abgewandelt werden:

^Rh2 - ^iR611 ^{X (R}612 ^{+ R}r^)}/(R613 ^{+ R}614^}

Wenn die Änderung im Widerstandswert der elektrischen Heizung 51 zum Zeitpunkt t~ mit A^_n? bezeichnet wird, so ergibt sich:

A^Rh2 ^{β R}h2' - ^Rh2 --·ί³⁶)

Die Gleichungen (34) und (35) werden in die Gleichung (36) eingesetzt, um Rj-' und R.p zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung erhalten wird:

^ARh2 ⁼ -^os^Ol* ^{X {R}611 ^{X {R}612 ^{+ R}613 + R_fil4 + V^}/(R613 ⁺ W '·· ^{37)

35H836

Um die Gleichung (22) zu erfüllen, müssen /\R_h1 und AR. ₂ gemäß Gleichung (30) und (37) gleich sein:

AR_h1 = AR_h2 ...(38)

Der Grund dafür liegt darin, daß der Widerstand R^ der elektrischen Heizung 51 einen Temperaturgang hat, der durch die Gleichung (2) gegeben ist, wobei dann, wenn die Änderung AR. des Widerstandswertes R^ konstant ist, die Änderung Ατ^ der Temperatur T. konstant wird und die Gleichung (22) erfüllt werden kann.

Die Gleichungen (30), (31) und (37) werden in die Gleichung (38) eingesetzt, um die folgende Gleichung zu erhalten:

614^J/ 614^J

Bei einer tatsächlichen Sensorsteuerschaltung 6 ist der Widerstandswert R_C4_O des Widerstandes 613 wesentlich kleiner

D I O

als der Widerstand Rc.. des Widerstandes 614:

D 1 4

^R613 « ^R614 "^⁴⁰) Es kann daher die folgende Gleichung gebildet werden:

^(R613 ^{+ R}614^)/R614 ^{= λ} ''' ⁽⁴¹⁾

Wenn Gleichung (41) in die Gleichung (39) eingesetzt wird, ergibt sich:

^R615^/(R615 ^{+ 11}Sl₆' - ^V01^/V02 "^⁴²)

Aus Gleichung (42) ist ersichtlich, daß die Widerstände 615 und 616 als ein Dämpfungsglied oder Spannungteiler angesehen werden können, der die Spannung /\V(622,624) zwischen

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den Brückenausgängen 624 und 622 in die Spannung ^V(622,625) zwischen den Anschlüssen 625 und 622 umwandelt. Wenn der Dämpfungsfaktor d ⁼(^R615^^615 ⁺ ^616^ dieses Dämpfungsgliedes gleich einem Verhältnis V_Q1/V₀₂ der Bezugsspannungen V₀₁ und Vq₂ gewählt ist, kann selbst dann, wenn sich die Eingangsverschiebungsspannung des (Comparators 607 ändert, die Gleichung (22) immer erfüllt werden und können auch die Gleichungen (23) und (24) immer erfüllt werden. Aus diesem Grunde ändern sich die Durchsatzkennlinien nicht, die in Fig. 6 dargestellt sind.und tritt kein Fehler auf.

Wenn daher das oben beschriebene Dämpfungsglied zwischen der Brückenschaltung 61 und dem Komparator 607 zum Aufnehmen des Brückenausgangssignals vorgesehen ist und sich die Eingangsverschiebungsspannung V_QS des Komparators 607 ändert, wird dadurch das Ausgangssignal nicht beeinflußt. Darüber hinaus ist ein hochgenauer Komparator 607 nicht erforderlich und kann ein mit niedrigen Kosten verbundener Komparator verwandt werden.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung die niedriger gewählte Temperatur, d.h. die zweite vorgegebene Temperatur, während der Arbeit der elektrischen Heizung im Luftströmungsweg ausreichend hoch sein kann und beispielsweise bei 300⁰C oder darüber liegen kann. Wenn die gewählte Temperatur auf einen ausreichend hohen Wert gewählt ist, kann in dieser Weise eine Verschmutzung der elektrischen Heizung vermieden werden, wodurch das Durchbrennen vermieden werden kann. In dieser Weise ändern sich die elektrischen Eigenschaften der elektrischen Heizung nicht und kann eine hohe Genauigkeit im Temperaturgang beibehalten werden. Der obere Grenzwert der gewählten Temperatur ist ein Wert, bei dem sich die elektrischen Eigenschaften der elektrischen Heizung nicht ändern.

35H836

■ ks-

Die Temperatur T₁ der elektrischen Heizung, die in Fig. 5(1) dargestellt ist, ist auf einen Wert gewählt, bei dem sich die elektrischen Eigenschaften der Heizung aufgrund der Wärme nicht ändern, und die Temperatur T₂ liegt bei 300⁰C oder drüber.

Fig. 15 zeigt noch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine KonstantspannungsquelIe 9, beispielsweise eine Batterie mit einer Spannung von beispielsweise 12 V, ist mit einem Anschluß 791 verbunden. Der Anschluß 791 liegt über eine einen Rückstrom verhindernde Diode 733 und einen eine Schwingung verhindernden Kondensator 734 am Eingang eines Reglers 735 mit drei Anschlüssen. Eine Konstantspannung von beispielsweise 5 V tritt am Ausgang des Reglers 735 auf. Ein Kondensator 736 ist dazu vorgesehen, einen Welligkeitsanteil zu steuern. Die erhaltene konstante Spannung wird durch die Widerstände 737,738 und 739 gedämpft, um die Bezugsspannungen V_Q1 und V_o~ zu erhalten. Die Bezugsspannungen Vq₁ und Vq₂ werden den jeweiligen Eingängen i der Analogschalter 701 und 702 zugeführt, deren jeweilige Ausgänge ο gemeinsam mit dem positiven Eingang"+" des Operationsverstärkers 703 verbunden sind. Wenn ein Signal mit dem logischen Wert "1" an den Steueranschlüssen c der Analogschalter 701 und 702 liegt, wird eine der Bezugsspannungen Vq₁ oder Vq~ dem positiven Eingang "+" des Operationsverstärkers 703 zugeführt. Der Transistor 704 verstärkt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 703 und legt diese verstärkte Spannung an den Brückeneingang 761.

Die Brückenschaltung 75 umfaßt eine elektrische Heizung 51, einen Temperaturkompensationswiderstand 52, Widerstände 751, 752,753,754 und 755 und einen eine Schwingung verhindernden Kondensator 756 und weist einen Brückeneingang 761 und Brückenausgänge 762,763,764 und 765 auf. Die Brückenausgänge 763,764 und 765 liegen jeweils an den Eingängen i von

ib.

Analogschaltern 705,706 und 707. Die Ausgänge ο der Analogschalter 705,706 und 707 sind gemeinsam mit dem negativen Eingang "-" eines Komparators 708 über einen Rauschbegrenzungskondensator 709 verbunden. Andererseits ist der Ausgang 762 der Brückenschaltung 75 mit dem negativen Eingang "-" des Operationsverstärkers 703 und mit dem positiven Eingang "+" des Komparators 708 verbunden. Der Operationsverstärker 703 arbeitet dabei so, daß die Durchbruchspannung des Widerstandes 751 mit einer der Bezugsspannungen Vq₂ oder V₀₁ zusammenfällt. Der Komparator 708 arbeitet so, daß er wahlweise die Bezugsspannung V_Q1 oder V₀₂ mit der Spannung der Brückenausgänge 763 bis 765 vergleicht, um an seinem Ausgang ein Impulssignal zu erzeugen. Ein NICHT-Glied 710 kehrt das Ausgangssignal vom Komparator 708 um und liegt mit seinem Ausgang an einem Eingang eines UND-Gliedes 712 und am Eingang eines NICHT-Gliedes 711. Das Ausgangssignal vom NICHT-Glied 711 liegt an einem Eingang eines UND-Gliedes 713 und gleichzeitig an einem Eingang eines NICHT-Gliedes 717.

Ein Eingang 792 einer Schaltung 7 dient als Durchsatzsignaleingang und ist mit der Basis eines signalformenden Transistors 724 über Widerstände 722 und 723 verbunden. Der Kollektor des Transistors 724 ist über einen Widerstand 725 mit dem positiven Pol verbunden und sein Emitter liegt an Masse. Der Kollektor des Transistors 724 ist mit einer integrierenden Schaltung verbunden, die aus einem NICHT-Glied 728, Widerständen 729 und 731 und einem Kondensator 730 besteht. Die Eingänge eines NAND-Gliedes 732 sind mit einem Ausgang des N ICHT-Gliedes 728 und dem Ausgang der integrierenden Schaltung verbunden. Der Ausgang des NAND-Gliedes 732 liegt am anderen Eingang des UND-Gliedes 714. Der Ausgang des NICHT-Gliedes 728 ist mit dem NAND-Glied 732 und gleichfalls mit einem Eingang eines UND-Gliedes 720 verbunden.

Ein Dezimalzähler 715 spielt eine wichtige Rolle in der Arbeitsabfolge der in Fig. 15 dargestellten Schaltung. Der Taktsignaleingang θ des Zählers 715 ist mit dem Ausgang des UND-Gliedes 714 verbunden und sein Q_Q-Ausgang ist mit einem Eingang eines ODER-Gliedes 716, dem Steueranschluß C des Analogschalters 706 und einem ersten Eingang eines NOR-Gliedes 741 mit drei Eingängen verbunden. Ein Q₁- Ausgang des Zählers 715 ist mit dem anderen Eingang des ODER-Gliedes 716 , dem Steueranschluß des Analogschalters 705, einem zweiten Eingang des NOR-Gliedes 741 mit drei Eingängen und einem Durchsatzsignalausgang 793 der Sensorsteuerschaltung 7 verbunden. Ein Qp-Ausgang des Zählers 715 ist mit seinem. Freigabeanschluß E, dem anderen Eingang des UND-Gliedes 720, einem Eingang eines ODER-Gliedes 742 und dem dritten Eingang des NOR-Gliedes 741 mit drei Eingängen verbunden. Ein Ausgang des NOR-Gliedes 741 mit drei Eingängen liegt am anderen Eingang des ODER-Gliedes 742. Ein Ausgang des ODER-Gliedes 742 ist mit dem Steueranschluß c des Analogschalters 707 und den anderen Eingängen der UND-Glieder 712 und 713 verbunden.

Der Analogschalter 707 wird angeschaltet, wenn ein Signal mit dem logischen Wert "1" vom Qp-Ausgang des Zählers 715 oder vom Ausgang des NOR-Gliedes 741 mit drei Eingängen anliegt. Das NOR-Glied 741 mit drei Eingängen dient dazu, zu verhindern, daß alle Analogschalter 705,706 und 707 ausgeschaltet werden, wenn ein Signal mit dem logischen Wert "0" von allen Q_Q-, Q₁- und Q₂- Ausgängen des Zählers 715 am Anfang anliegt. In diesem Zustand liegt ein Signal mit dem logischen Wert "1" vom Ausgang des Zählers 715 an, um den Analogschalter 707 anzuschalten.

Eine D-Flip-Flop-Schaltung 718 ist mit ihrem Taktsignaleingang C mit dem Ausgang des NICHT-Gliedes 717 verbunden. Ein Rücksetzanschluß R der Flip-Flop-Schaltung 718 ist mit

35H836

dem Ausgang eines NICHT-Gliedes 719 verbunden, der Dateneingang D ist mit dem positiven Pol verbunden und ihr Setzeingang S ist mit dem negativen Pol verbunden. Der Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 718 liegt an einem Eingang eines UND-Gliedes 721. Der andere Eingang des UND-Gliedes 721 ist mit dem Ausgang des UND-Gliedes 720 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 721 liegt am Rücksetzanschluß R des Zählers 715. Der Ausgang des UND-Gliedes ist mit dem Steueranschluß c des Analogschalters 702 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 712 ist mit einem Eingang eines ODER-Gliedes 740 verbunden. Der andere Eingang des ODER-Gliedes 740 liegt am Ausgang des ODER-Gliedes 716 und der Ausgang des ODER-Gliedes 740 ist mit dem Steueranschluß c des Analogschalters 701 verbunden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der Erfindung mit dem obigen Aufbau beschrieben.

Eine bestimmte Luftmenge, die durch den Öffnungsgrad des Drosselventils 16 bestimmt ist, geht durch den Ansaugkanal 13 über den Luftfilter 12 und wird in die Maschine E eingesaugt. Eine gegebene Luftmenge der gesamt angesaugten Luft geht durch das Durchsatzmeßrohr 53 und wird gleichfalls in die Maschine E eingesaugt.

Der Temperaturkompensationswiderstand 52 ist an einer Stelle angeordnet, an der er nicht durch die von der elektrischen Heizung 51 erzeugte Wärme und nur durch die Lufttemperatur beeinflußt wird. Die Temperatur der elektrischen Heizung 51 wird durch die elektrische Leitung erhöht, jedoch durch die angesaugte Luft herabgesetzt.

Die Arbeitsweise der gesamten elektronischen Schaltung des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßten Luftdurchsatzmeßvorrichtung, die in Fig. 15 dargestellt ist, wird im

folgenden anhand des Zeitdiagramms von Fig. 16 beschrieben.

Im Zeitdiagramm von Fig. 16 zeigt Fig. 16(1) ein Signal S(792) für das Auslösen der Messung des Luftdurchsatzes, zeigt Fig. 16(2) ein Ausgangssignal S(732) des NAND-Gliedes 732, zeigt Fig. 16(3) ein Ausgangssignal S(708) des (Comparators 708, zeigt Fig. 16(4) ein Takteingangssignal S(714) des Zählers 715, zeigt Fig. 16(5) ein Q_Q-Ausgangssignal S(715,Q_Q) des Zählers 715, zeigt Fig. 16(6) ein Q₁-Ausgangssignal S(715,Q₁) des Zählers 715 als Ausgangssignal der Schaltung 7 und zeigt Fig. 16(7) ein Cs-Ausgangssignal S(715,Q₂) des Zählers 715.Fig. 16(8) zeigt die Wellenform der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 und Fig. 16(9) zeigt die Wellenform einer Spannung V(761 ) am Eingang 761 der Brückenschaltung 75.

Zunächst wird der Betriebszustand zum Zeitpunkt t_Q beschrieben. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal vom Komparator 708 ein Signal mit dem logischen Wert "1" ist, wie es in Fig. 16(3) dargestellt ist, ist das Ausgangssignal vom NICHT-Glied 710 ein Signal mit dem logischen Wert "0" und ist das Ausgangssignal vom NICHT-Glied 711 ein Signal mit dem logischen Wert "1". Wenn andererseits das Signal S(792) vom Anschluß 792 kommt, ist das vom Kollektor des Transistors 724 abgeleitete Signal eine Umkehrung des Signales S(792), wobei dieses umgekehrte Signal über das NICHT-G1ied 728 oder die integrierende Schaltung aus den Widerständen 729 und 731 und dem Kondensator 730 am NICHT-Glied 732 liegt. Wenn das umgekehrte Signal durch das NAND-Glied 732 hindurchgeht, kann ein Signal, das zu einem Signal mit dem logischen Wert "0" und einer Abfallzeit von etwa 1 ms wird, synchron mit der Vorderflanke des Signals S(792) erhalten werden. Dieses Signal liegt an einem Eingang des UND-Gliedes /14,an dessen anderem Eingang ein Signal mit dem logischen Wert "1" vom Komparator 708 liegt, wie es in

BAD

*6 35H836

•SO·

Fig. 16(3) dargestellt ist. Das in Fig. 16(2) dargestellte Signal S(732) liegt aus diesem Grunde am Anschluß 0 des Zählers 15. Wenn in diesem Fall der Zählerstand des Zählers 715 gleich Q_Q oder Q₁ ist, wird das Signal S(732) von Fig. 16(2) zweimal oder einmal gezählt, wodurch der Zählerstand des Zählers 715 auf Q₂ verschoben wird. Da jedoch der Qp-Ausgang mit dem Taktfreigabeanschluß E verbunden ist, ist der folgende Zählvorgang gesperrt und bleibt der Q₂-Ausgang auf dem logischen Pegel 1. Darauf ansprechend wird das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 742 zu einem Signal mit dem logischen Wert ¹V und wird der Analogschalter 707 angeschaltet. Da die Ausgangssignale der UND-Glieder 712 und 713 jeweils zu Signalen mit dem logischen Wert "0" und "1" werden, wird der Analogschalter 702 angeschaltet und liegt die Bezugsspannugn V_Q2 am positiven Eingang "+" des Operationsverstärkers 703.

Wenn die Schaltung 7 mit Energie versorgt wird, wird der Komparator 708 so gesetzt, daß er ein Signal mit dem logischen Wert "1" erzeugt. Da der Qg-und der Q.-Ausgang des Zählers 715 ein Signal mit dem logischen Wert "1" erzeugen, werden der Analogschalter 701 und der Analogschalter 705 oder 706 angeschaltet. Die Brückenschaltung 15 ist somit nicht abgeglichen und die elektrische Heizung 51 wird abgekühlt gehalten. Aus diesem Grunde ist die Spannung am Anschluß 762 höher als die am Anschluß 764, so daß der Komparator 708 ein Signal mit dem logischen Wert "1" erzeugt. Während die Schaltung 7 mit Energie versorgt wird, erzeugt eines der UND-Glieder 712 oder 713 ein logisches Signal mit dem Wert "1" unabhängig vom Signalpegel des Komparators 708, falls der Q₂-Ausgang ein Signal mit dem logischen Wert "1" erzeugt. Somit werden der Analogschalter 701 oder 702 und der Analogschalter 707 angeschaltet. Der Komparator 708 erzeugt daher ein Signal mit dem logischen Wert "1" in der gleichen Weise, wie es oben beschrieben

V 35U836

wurde. Wenn weiterhin einer der Qg-, Q₁- und Q~-Ausgänge ein Signal mit dem logischen Wert "0" erzeugt, wird der Analogschalter 707 durch das NOR-Glied 741 angeschaltet. Da darüber hinaus der Analogschalter 701 oder 702 angeschaltet ist, wie es oben beschrieben wurde, erzeugt der Komparator 708 ein Signal mit dem logischen Wert "1" in derselben Weise wie es oben angegeben wurde. Wenn die Schaltung 7 mit Energie versorgt wird, erzeugt in dieser Weise der Komparator 708 immer das Signal mit dem logischen Wert "1".

Eine elektronische Schaltung, die aus dem Operationsverstärker 703, dem Transistor 704, der elektrischen Heizung 51 und dem Widerstand 751 besteht, bildet eine Konstantstromschaltung. Die Konstantstromschaltung arbeitet so, daß die Spannung über den beiden Anschlüssen des Widerstandes 751 gleich der Spannung am positiven Eingang "+" des Operationsverstärkers 703 ist. In diesem Fall läßt sich der im Widerstand 751 fließende Strom, d.h. der in der elektrischen Heizung 51 fließende Strom I. , durch die folgende Gleichung ausdrucken:

I_h = (^V02^)/(R751^} .-.(43), wobei R₇₅₁ der Widerstandswert des Widerstandes 751 ist.

Der in der elektrischen Heizung 51 fließende Strom I. ist so festgelegt, daß er hoch genug ist, um die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 zu erhöhen und die Kühlwirkung der angesaugten Luft zu übertreffen. Die Temperatur 1. der elektrischen Heizung 51 nimmt daher linear mit einer gegebenen Steigung mit der Zeit zu, wie es in Fig. 16(8) dargestellt ist.

Der Widerstandswert R_h der elektrischen Heizung 51 hat einen konstanten Temperaturkoeffizienten K^ und ändert sich

35H836

in Abhängigkeit von der Temperatur T. gemäß einer Beziehung, die durch die folgende Gleichung wiedergegeben wird:

R_h = R_h0 x (1 + K_h χ T_h) ...(44),

wobei Rug der Widerstandswert der elektrischen Heizung bei einer Temperatur von O⁰C ist und K_h größer 0 ist.

Da die Spannung V(761) des Brückeneingangs 761 dadurch erhalten wird, daß die Spannungen über den beiden Anschlüssen des Widerstandes 751 und der elektrischen Heizung 51 addiert werden, kann diese Spannung daher in der folgenden Weise unter Verwendung der Gleichungen (43) und (44) ausgedrückt werden .als:

V(761) = V₀₂ + V₀₂ χ R_h0 χ (1 + K_h χ T_h)/R₇₅₁

Da der Temperaturkoeffiezient K. größer als 0 ist, nimmt in Gleichung (45) die Spannung V(761) des Brückeneingangs 761 mit steigender Temperatur T_h der elektrischen Heizung

51 zu, wie es in Fig. 16(8) dargestellt ist.

Der im Temperaturkompensationswiderstand 52 fließende Strom ist durch eine entsprechende Wahl der Widerstandswerte der Widerstände 752 bis 755 ausreichend niedrig gewählt, so daß die Temperatur T^ des Temperaturkompensationswiderstandes

52 die Lufttemperatur aufgrund der durch den Widerstand 52 erzeugten Wärme nicht überschreitet. Die Temperatur Tg₂ des Temperaturkompensationswiderstandes 52 kann somit als die Lufttemperatur angesehen werden. Der Widerstandswert R₅₂ des Temperaturkompensationswiderstandes 52 hat einen konstanten Temperaturkoeffizienten K₅₂- °er Widerstandswert R₅₂ des Temperaturkompensationswiderstandes 52, dessen

Temperatur Tr₀ als die Temperatur T,- der angesaugten Luft oc air

angesehen werden kann, ist durch die folgenden Gleichung

♦* 35H836

S3-

gegeben:

R₅₂ = R₅₂₀ χ (1 + K₅₂ χ T₅₂) ... (46)

wobei Rcpn der Widerstandswert des Temperaturkompensationswiderstandes 52 bei einer Temperatur von 0⁰C ist und K₅₂ größer 0 ist.

Da die Spannung V(761) am Anschluß 761 mit steigender Temperatur der elektrischen Heizung 51 zunimmt, nehmen auch die Potentiale der Anschlüsse 763,764 und 765 zu. Wenn die Widerstandswerte der Widerstände 752,753,754 und 755 jeweils

als R750· ^R753» ^754 ^und R755 bezeichnet werden, können diese Potentiale V·,,--,, V_7C. und Vt_CC jeweils durch die

/DJ / O *r /OO

folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

V763	- V761 X	(R753 +	R754 '	f Ε755}	/(R752	. (47)
	+ R753	+ R754 -	K R755	+ R52>
V764	- V761 X	(R754 +	R755)	/(R752	+ R753	. (48)
	+ R754	+ R755	+ R52)
V765	- V761 X	R755Z(R	752 +	R753 +	R754	. (49)
	+ R755	+ R52)

Da die Spannung V₇₆₂ des Anschlusses 762 konstant ist, ist die Beziehung zwischen einer vorgegebenen Temperatur T₂ der Temperatur T, der elektrischen Heizung zum Erfüllen der Gleichung V₇^₃ = V₇₆₂, der vorgegebenen Temperatur T., der Temperatur T^ der elektrischen Heizung zum Erfüllen der Gleichung V₇^₄ = V₇₆₂ und einer vorgegebenen Temperatur T_Q der Temperatur T^ der elektrischen Heizung zum Erfüllen der Gleichung V₇₆₅ = V₇₆₂ gleich T₂ <T^ "^Tq* ^{Aus den} Gleichungen (46),(47),(48) und (49) ist ersichtlich, daß die vorgegebenen Temperaturen Tq₁T₁ und T₂ mit steigender Temperatur T . der angesaugten Luft ansteigen und sich im wesentlichen parallel zueinander verschieben.

•Sir

Da der Analogschalter 707 angeschaltet ist, vergleicht nun der Komparator 708 die Spannungen V₇₆₂ und V₇₆₅. Wenn die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 ansteigt und die vorgegebene Temperatur T« erreicht, ist die Spannung V₇₆₅, die vom Anschluß 765 am positiven Eingang "+" des Komparators 708 liegt, höher als die Spannung V₇₆₂, die vom Anschluß 762 an seinem negativen Anschluß "-" liegt. Der Komparator 708 erzeugt daher ein Signal mit dem logischen Wert "0". Da das NICHT-Glied 710 ein Signal mit dem logischen Wert "1" erzeugt und das NICHT-Glied 711 ein Signal mit dem logischen Wert "0" erzeugt, wird darauf ansprechend der Analogschalter 701 angeschaltet und der Analogschalter 702 ausgeschaltet. In dieser Weise liegt die Bezugsspannung Vq₁ am positiven Eingang "+" des Operationsverstärkers 703. Da in diesem Fall der Operationsverstärker 703 so arbeitet, daß V₇₆₂ = Vq₁, fließt der folgende Strom I. in der elektrischen Heizung 51:

^lh ^{= V}01^/R751*

Die Bezugsspannung V₀₁ ist so gewählt, daß die elektrische Heizung 51 in ausreichendem Maße durch eine kleine Menge an angesaugter Luft abgekühlt werden kann und die Temperatur T. der elektrischen Heizung schnell unter die vorgegebene Temperatur T_Q absinkt. Der Komparator 708 erzeugt wieder ein Signal mit dem logischen Wert "1" und die elektrische Heizung 51 wird aufgeheizt. Wenn die obigen Arbeitsvorgänge wiederholt werden, erzeugt der Komparator 708 mit hoher Frequenz abwechselnd Signale mit dem logischen Wert "1" und dem logischen Wert "0" und wird die Temperatur T^ der elektrischen Heizung 51 im wesentlichen auf der vorgegebenen Temperatur Tq gehalten.

Wenn die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 die vorgegebene Temperatur Tq erreicht, d.h. wenn der Komparator

35H836

708 das Signal mit dem logischen Wert "0" erzeugt, steigt das Ausgangssignal vom NICHT-Glied 717 an. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Zähler 715 vom Qp-Ausgang ein Signal mit dem logischen Wert "1" und erzeugt die Flop-Flop-Schaltung 718 von ihrer Rücksetzklemme R ein Signal mit dem logischen Wert "0". Da darüber hinaus das Potential am Dateneingang D der Flip-Flop-Schaltung 718 vorher angestiegen ist, d.h. davon ein Signal mit dem logischen Wert "1" erzeugt wird, erzeugt die Flip-Flop-Schaltung 718 von ihrem Q-Ausgang ein Signal mit dem logischen Wert "1".

Wenn zu diesem Zeitpunkt das Signal S(792) zugeführt wird, wird ein Umkehrsignal dieses Signals S(792) von der Kollektorseite des Transistors 724 erzeugt und nochmals durch das NICHT-Glied 728 umgekehrt, so daß dasselbe Signal wie das Signal S(792) erhalten wird. Das erhaltene Signal geht durch die UND-Glieder 720 und 721 hindurch, so daß ein Signal mit dem logischen Wert "1" am Rücksetzanschluß R des Zählers 715 liegt. Dieser Zeitpunkt entspricht dem Beginn der Messung.

Wenn der Zähler 715 rückgesetzt wird, wird sein Q_Q-Ausgangssignal, d.h. das Signal S(715_SQ_Q), das in Fig. 16(5) dargestellt ist, zu einem Signal mit dem logischen Wert "1" und wird das Q^-Ausgangssignal , d.h. das Signal S(715,Q₂) , das in Fig. 16(7) dargestellt ist, zu einem Signal mit dem logischen Wert "0". Somit werden die Analogschalter 706 und 701 angeschaltet. Daher liegt die Bezugsspannung Vq₁ am positiven Eingang "+" des Operationsverstärkers 703 und wird die elektrische Heizung 51 durch die angesaugte Luft abgkühlt. Wenn die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 die vorgegebene Temperatur T. erreicht, erzeugt der Komparator 708 das Signal mit dem logischen Wert "1". Ein Taktsignal liegt dann am Anschluß θ des Zählers 715, und der Zählerstand des Zählers 715 wird auf den Ausgang Q_{1 ge}_

schaltet. Wenn das Ausgangssignal am Ausgang Q₁ zu einem Signal mit dem logischen Wert "1" wird, da die Analogschalter 705 und 701 angeschaltet sind, wird die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 mit der vorgegebenen Temperatur T₂ verglichen. Da zu diesem Zeitpunkt T. > T₂ ist, erzeugt der Komparator 708 unmittelbar ein Signal mit dem logischen Wert "0". Das hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des Komparators 708 zu einem Impulssignal S(708) mit geringer Impulsbreite wird, wie es in Fig. 16(3) dargestellt ist. Wenn die Temperatur T^ der elektrischen Heizung 51 weiter abnimmt und die vorgegebene Temperatur T₂ erreicht, erzeugt der Komparator 708 ein Signal mit dem logischen Wert "1", wie es in Fig. 16(3) dargestellt ist, und steigt das Signal vom Anschluß θ des Zählers 715 an, wie es in Fig. 16(3) dargestellt ist. Das O^-Ausgangssignal des Zählers 715 fällt daher ab, wie es in Fig. 16(6) dargestellt ist, und das Q₂-Ausgangssignal steigt an, wie es in Fig. 16(7) dargestellt ist. Da das Signal am Taktfreigabeeingang E gleichfalls ansteigt, wird der Zählerstand des Zählers 715 auf dem Q₂~Stand gehalten, wenn das Q₂-Ausgangssignal ansteigt, bis der Zähler durch das Signal S(792) rückgesetzt wird. Die elektrische Heizung 51 wird daher auf die vorgegebene Temperatur Tq aufgeheizt und in Vorbereitung für die nächste Messung so gesteuert, daß ihre Temperatur Ί. auf der vorgegebenen Temperatur T_Q gehalten wird.

Wie es aus den Fig. 16(6) und 16(8) ersichtlich ist, entspricht die zum Absenken der Temperatur T. der elektrischen Heizung von der vorgegebenen Temperatur T. auf T₂ benötigte Zeit einer Impulsbreite t(a), wie es in Fig. 16(6) dargestellt ist, und wird vom Durchsatzsignalausgang 793, der mit dem 0,-Ausgang des Zählers 715 verbunden ist, ein Signal mit der Impulsbreite t(a) erzeugt. Die Impulsbreite t(a) ist durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Wärmemenge, die in der elektrischen Heizung 51 angesammelt ist, durch

35Ί4836 . SI·

die Kühlwirkung der angsaugten Luft abnimmt, wobei die Kühlwirkung mit steigender und abnehmender angesaugter Luftmenge Q(AIR) zunimmt und abnimmt.

Wenn daher die angesaugte Luftmenge Q(AIR) groß ist, wird die Impulsbreite t(a) kurz, da die Temperatur TV der elektrischen Heizung 51 schnell abnimmt. Wenn umgekehrt die angesaugte Luftmenge Q(AIR) klein ist, wird die Impulsbreite t(a) lang. Die elektrische heizung 51 wird während eines Intervalls mit der Impulsbreite t(a) gekühlt gehalten. Selbst wenn die Strömung der angesaugten Luft unregelmäßig ist, fördert der Durchsatz der Luft, der nahe der elektrischen Heizung 51 vorbeigeht und sich über ein Zeitintervall ändert, die Abnahme in der Temperatur T. , wobei der Durchsatz, der sich über ein Zeitintervall ändert, in Form der Abnahme in der Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 während des Intervalls mit der Impulsbreite t(a) integriert wird. Der Wert der Impulsbreite t(a) entspricht daher einem annähernden Mittelwert der angesaugten Luftmenge Q(AIR) während des Intervalls der Impulsbreite t(a). Da ein WeI1igkeitsantei1 aufgrund einer unregelmäßigen Luftströmung beseitigt werden kann, wird aus dieser Integration dann, wenn die Luftströmungsmenge Q(AIR) aus der Impulsbreite t(a) nach Maßgabe der Durchsatzkennlinie erhalten wird, ein stabilier Luftdurchsatz berechnet, aus dem der WeI1igkeitsantei1 entfernt werden kann.

Da die Impulsbreite t(a) mit zunehmendem Durchsatz klein wird, ist die Beziehung zwischen dem Durchsatz und der Ausgangsimpulsbreite annähernd eine hyperbolische Funktion. Selbst wenn daher der Durchsatz der Luft gering ist, wird die Möglichkeit der Aufnahme des Durchsatzes nicht beeinträchtigt, so daß selbst im Leerlauf der Maschine ein hochgenaues Durchsatzsignal erhalten wird.

M 35U836

Wenn sich die Temperatur T... der angesaugten Luft ändert,

all

muß eine Temperaturkompensation durchgeführt werden, damit sich die Durchsatzkennlinien bei einer Temperaturänderung nicht ändern. Der Temperaturkompensationswiderstand 52 ist dazu vorgesehen, diese Temperaturkompensation auszuführen und bildet zusammen mit der elektrischen Heizung 51 die Brückenschaltung 75. Im folgenden wird die Temperaturkompensation beschrieben.

Das Grundprinzip der Temperaturkompensation besteht darin, daß die Konstanten der Bauelemente, die die Brückenschaltung 75 bilden, so gewählt sein müssen, daß sie die folgenden zwei Bedingungen erfüllen:

Eine Bedingung, daß der Unterschied (T₉ - T.. ) zwischen

c air

der vorgegebenen Temperatur T₀ und der Temperatur T,.

c air

der angesaugten Luft selbst dann sich nicht ändert, wenn sich die Temeperatur T .„ ändert, was bedeutet:

air

J₀ - T₃, = konstant .. .(5O)

C dir

Eine weitere Bedingung, daß sich der Unterschied (T. - T₂) zwischen den beiden vorgegebenen Temperaturen T. udn T₂ nicht ändert, d.h.

T₁ - T₂ = konstant ...(51).

(To - T,₄„) wird konstant gehalten, da die Wärmeleitzahl c. air

zwischen der elektrischen Heizung 51 und der angesaugten Luft konstant ist. Andererseits wird (T. - T₂) konstant gehalten, da die gesamte Wärmemenge, die von der elektrischen Heizugn 51 zur angesaugten Luft geleitet wird, während des Intervalls t(a) konstant sein soll. Wenn die Wärmeleitzahl und die Gesamtwärmemenge konstant sind, ändert sich das Intervall t(a) selbst dann nicht,wenn sich die Temperatur T . der angesaugten Luft ändert, wodurch

Ql Γ

35U836 59.

der Temperaturgang kompensiert wird.

Die Konstanten der Elemente, die die Brückenschaltung 75 bilden und die Gleichungen (50) und (51) erfüllen, werden im folgenden beschrieben.

Zunächst wird eine Bedingung für die Gleichung (50) beschrieben. Wenn der Widerstandswert der elektrischen Heizung 51 mit R_h? bezeichnet wird, ist die Bedingung, die sich ergibt, wenn die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 die vorgegebene Temperatur T₂ erreicht, durch die folgenden Gleichungen (52) und (53) aus dem abgeglichenen Zustand der Brückenschaltung 75 gegeben:

^Rh2 = \θ ^{x (1 + K}h ^{x T}2> --

<^Rh2 ^{+ R}752^{) X R}751 ⁼ *h2 ^{X (R}753 ^{+ R}754

Der Widerstandswert Rr_? des Temperaturkompensationswiderstandes 52 ist durch die Gleichung (46) gegeben:

Rrn ⁼ Rt- ~n X (1 + K V φ \

52 520 ^{v Λ}52 air ...(46)

Die Gleichungen (46) und (51) werden in die Gleichung (53) eingesetzt, um R₅₂ und R_h2 zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung erhalten wird:

^xR751 - *h0 ^{X (R}753 "*754 ^{+ R}755^)] /{R_hn XKX (R₇₅₃ + R₇₅₄ + R₇55^)}

Die Gleichung (54) wird in die Gleichung (50) eingesetzt, um T₂ zu ersetzen, wobei unter Berücksichtigung des Zählers die folgende Gleichung erhalten werden kann:

J* 35Η836

fco-

X K₅₂ X R₇₅₁ - \₀ X K_h χ (R₇₅₃ + R₇₅₄ +

^{χ T}air ^{+ (R}520 ^{+ R}752^{) χ R}751 " ^(R753 ^{+ R}754 ^{+ R}755^{) Χ R}h0^{= const} ...(55)

Da in Gleichung (55) die rechte Seite konstant ist, muß auch die linke Seite konstant sein. Da sich jedoch die Temperatur T,. der angesaugten Luft ändert, muß der

al Γ

Koeffizient von T,. gleich 0 sein. D.h. daß:

air

^R520 ^{x K}52 ^{x R}751 ~ ^Rh0 ^{x K}h ^{x {R}753 ^{+ R}754 ⁺ R₇₅₅) =0 ...(56)

Gleichung (56) kann in der folgenden Weise umgeschrieben werden:

fp χ K )/(R,-« x K.) = (R₇CT + " ^tK=;?n 52' nO h 753

ρ ϊ /R

^R755^}/ 751

Aus Gleichung (57) ergibt sich, daß ein Verhältnis eines Wertes (R^₀ χ K. ), der dadurch erhalten wird, daß der Widerstandswert R_hQ der elektrischen Heizung 51 bei O⁰C mit dem Koeffizienten Kj₁ multipliziert wird, zu einem Wert (R₅₂Q * ^K52^' ^^er dadurch erhalten wird, daß der Widerstandswert R520 des Temperaturkompensationswiderstandes bei O⁰C mit dem Temperaturkoeffizienten K„ multipliziert wird, gleich einem Verhältnis des Widerstandswertes R₇C₁ des Widerstandes 751 zu einem Wert (R753 + ^R754 + ^R755^ gesetzt werden kann, der dadurch erhalten wird, daß die Widerstandswerte der Widerstände 753,754 und 755 addiert werden. In dieser Weise kann die Gleichung (50) unabhängig von der Temperatur T₃₁. der angesaugten Luft erfüllt werden,

air

Im folgenden wird eine Bedingung für die Gleichung (51) erläutert.

Eine Bedingung, die erfüllt ist, wenn die Temperatur T.

⁵^ 35U836

der elektrischen Heizung 51 die vorgegebene Temperatur T. erreicht, wird durch die folgenden Gleichungen (58) und (59) ausgedrückt.

^R752

wobei R. ·,. der Widerstandswert ist, wenn d.ie Temperatur T. die vorgegebene Temperatur T. erreicht.

Die Gleichung (46) und (58) werden in die Gleichung (59) eingesetzt, um R₅₂ und R^, zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung Gleichung erhalten wird:

T₁= [(R₅₂₀ χ (1 +K₅₂ X T_air) + R₇₅₂ ^{+ R}753^{} X R}751 - \0 ^{x {R}754 ^{+ R}755^{)3 /{R}h0 ^{X K}h ^{X {R}754 ^{+ R}755^)} '--

Die Gleichungen (54) und (60) werden in die Gleichung (51) eingesetzt, um T₁ und T₂ zu ersetzen, wodurch die folgende Gleichung erhalten wird:

R₇₅₁ χ R₇₅₃ χ ((R₇₅₂ + R₇₅₃ + R₇₅₄ + R₇₅₅ Rr_9n) + Rc_0n x K_c„ χ T_c~} = const ...(6I)

Aus Gleichung (61) ist ersichtlich, daß selbst dann, wenn sich die Temperatur T . der angesaugten Luft ändert, die linke Seite der Gleichung (18) als konstant angesehen werden kann, wenn der Ausdruck (Rr_0n χ K_co χ T,- ) wesentlich

Oc air

kleiner als der Ausdruck (R₇₅₂ + ^R ₇₅3 + ^R7₅4 + ^R7₅₅ + ist. Daher kann die Gleichung (51) erfüllt werden.

se 35H836

Aus der obigen Beschreibung der Temperaturkompensationsbedingungen ergibt sich, daß dann, wenn die Konstanten der Elemente, die die Brückenschaltung 75 bilden, den Gleichungen (57) und (61) entsprechend gewählt sind, sich die Durchsatzkennlinien selbst dann nicht ändern, wenn sich die Temperatur

T . der angesaugten Luft ändert und der Temperaturgang air *

kompensiert werden kann.

Fig. 17 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Bezugsspannung Vq2 liegt an einem Eingang i eines Analogschalters 801. Eine Bezugsspannung V₀₁ liegt an einem Eingang i eines Analogschalters 802. Die Ausgänge ο der Analogschalter 801 und 802 sind gemeinsam mit dem nicht invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 803 liegt an der Basis eines Leistungstransistors 804, dessen Emitter über die elektrische Heizung 51 und den Widerstand 813 an Masse liegt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 803 ist mit einem gemeinsamen Knotenpunkt zwischen der elektrischen Heizung 51 und dem Widerstand 813 verbunden. Der Emitter des Leistungstransistors 804 liegt über Widerstände 805 und 806 an Masse, deren gemeinsamer Knotenpunkt mit dem Eingang i des Analogschalters 808 verbunden ist. Der Emitter des Leistungstransistors 804 ist auch mit einem Eingang des Analogschalters 807 verbunden. Die Ausgänge ο der Analogschalter 807 und 808 sind gemeinsam mit dem nicht invertierenden Eingang eines Komparators 809 verbunden. Die Steueranschlüsse c der Analogschalter 802 und 807, der Eingang des Inverters 810 und der Durchsatzsignalausgang 820 sind gemeinsam mit dem Ausgang des Komparators 809 verbunden. Die Steueranschlüsse c der Analogschalter und 808 sind gemeinsam mit dem Ausgang des Inverters 810 verbunden. Wenn daher die am Durchsatzsignalausgang 820 auftretende Spannung einen hohen Pegel hat, werden die Analogschalter 802 und 807 angeschaltet und werden die Analog-

. 63·

schalter 801 und 808 ausgeschaltet. Wenn umgekehrt diese Spannung einen niedrigen Pegel hat, werden die Analogschalter 802 und 807 ausgeschaltet und werden die Analogschalter 801 und 808 angeschaltet.

Der Ausgang eines Operationsverstärkers 811 liegt über einen temperaturabhängigen Widerstand 52 und einen Widerstand 812 an Masse und sein invertierender Eingang ist mit dem gemeinsamen Knotenpunkt zwischen den Widerständen 52 und 812 verbunden. Eine Bezugsspannung V_Q3 liegt am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 811. Der Ausgang des Operationsverstärkers 811 ist auch mit dem invertierenden Eingang des Komparators 809 verbunden.

Der Kollektor des Leistungstransistors 804 liegt am positiven Anschluß der Batterie 9, um einen Strom zu liefern, und der negative Anschluß der Batterie 9 liegt an Masse. Obwohl es nicht dargestellt ist, werden die Analogschalter 801,802,807 und 808, die Operationsverstärker 803 und 811, der Komparator 809 und der Inverter 810 über die Batterie 9 mit Energie versorgt.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 17 dargestellten Vorrichtung beschrieben.

Eine bestimmte Luftmenge, die durch den Öffnungsgrad des Drosselventiles 16 bestimmt ist, wird durch den Ansaugkanal 13 über den Luftfilter 12 in die Maschine E angesaugt. Eine konstante Luftmenge in der gesamten angesaugten Luft geht durch das Durchsatzmeßrohr 53 und wird gleichfalls in die Maschine E gesaugt.

Der Temperaturkompensationswiderstand 52 ist an einer Stelle angeordnet, an der er nicht durch dio Warme der elektrischen Heizung 51, sondern nur durch die Lufttemperatur beeinflußt ist.

BAD

w 35H836

. (ok-

Die Temperatur der elektrischen Heizung 51 nimmt zu, wenn sie mit Energie versorgt wird, jedoch ab, wenn sie durch die angesaugte Luft gekühlt wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 17 dargestellten Durchsatzmeßvorrichtung anhand des in Fig. 18 dargestellten Zeitdiagramms beschrieben.

Zunächst wird der Betriebszustand zum Zeitpunkt t_Q beschrieben. Wenn angenommen wird, daß das Durchsatzausgangssignal am Anschluß 820 einen niedrigen logischen Pegel hat, wie es in Fig. 18(5) dargestellt ist, so wird zu diesem Zeitpunkt das Signal mit niedrigem Pegel durch den Inverter 180 umgekehrt und ein Signal mit hohem Pegel an den Steueranschluß c des Analogschalters 801 gelegt. Der Analogschalter 801 ist somit angeschaltet und es liegt die Bezugsspannung Vq2 ^am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 803 und zwar über den Analogschalter 801, wie es in Fig. 18(4) dargestellt ist. Wie es oben beschrieben wurde, ist zum Zeitpunkt t_Q der Analogschalter 802 ausgeschaltet. Eine Schaltung, die aus dem Operationsverstärker 803, dem Leistungstransistor 804, der elektrischen Heizung 51 und dem Widerstand 813 besteht, bildet eine Konstantstromschaltung. Die Konstantstromschaltung arbeitet so, daß die Spannung über den beiden Anschlüssen des Widerstandes 813 gleich der Spannung V(8031) des nicht invertierenden Eingangs des Operationsverstärkers 803, d.h. des Eingangs 8031 ist. Zu diesem Zeitpunkt läßt sich der im Widerstand 813 fließende Strom, d.h. der Strom I_h,der in der elektrischen Heizung 51 fließt, in der folgenden Weise ausdrücken :

¹H = ^V02^/R813 .-.(62), wobei Ro₁O der Widerstandswert des Widerstandes 813 ist.

35U836 • 65-

Es sei darauf hingewiesen, daß der Strom I. , der in der elektrischen Heizung 51 fließt, groß genug sein muß, damit die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 ansteigt und somit die Kühlwirkung der angesaugten Luft übertroffen wird. Die Temperatur Tu der elektrischen Heizung 51 nimmt somit linear mit einer gegebenen Steigung mit der Zeit zu, wie es in Fig. 18(1) dargestellt ist. Die Steigung ist durch die Beziehung zwischen der von der elektrischen Heizung erzeugten Wärme und der durch die Luft abgeleiteten Wärmemenge bestimmt.

Der Widerstandswert R^ der elektrischen Heizung hat einen konstanten Temperaturkoeffiezienten K. und ändert sich mit der Temperatur T. auf der Grundlage einer Beziehung, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

^Rh ^{= R}h0 ^{x (1 + K}h ^x V ...(63),

wobei R.Q der Widerstandswert der elektrischen Heizung 51 bei einer Temperatur von 0⁰C ist und K, größer 0 ist. Da eine Spannung V(804,E) an einem Anschluß, der dem Emitter des Leistungstransistors 804 entspricht, dadurch erhalten wird, daß die Spannungen über den beiden Anschlüssen des Widerstandes 813 und über denen der elektrischen Heizung 51 addiert werden, kann daher die Spannung V(804,E) unter Verwendung der Gleichungen (62) und (63) in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

V(804,E) = V₀₂ + V₀₂ χ R_h0 x (1 + K_h χ VZR₈₁₃

Da in Gleichung (64) der Temperaturkoeffizient K. größer 0 ist, steigt die Spannung V(804,E) mit einer Zunahme in der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 an, wie es in

« 35H836

Fig. 18(3) dargestellt ist.

Eine Schaltung, die aus dem Temperaturkompensationswiderstand 52, dem Widerstand 812, dem Operationsverstärker 811 und der Bezugsspannung V_Qg besteht, bildet gleichfalls eine Konstantstromschaltung. Diese Konstantstromschaltung arbeitet so, daß die Spannung über den beiden Anschlüssen des Widerstandes 812 gleich der Bezugsspannung V_Q3 ist. Zu diesem Zeitpunkt kann ein im Widerstand 812 fließender Strom, d.h. ein Strom I₅₂. der im temperaturabhängigen Widerstand 52 fließt, durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

*52 ^{= V}03^/'^R812 ... (65) , wobei Rg₁₂ der Widerstandswert des Widerstandes 812 ist.

Der im Temperaturkompensationswiderstand 52 fließende Strom I₅₂ ^muß ausreichend gering sein, damit die Temperatur T^₂ des Temperaturkompensationswiderstandes die Lufttemperatur aufgrund der im Widerstand 52 erzeugten Wärme nicht überschreitet. Die Temperatur T^₂ des Temperaturkompensationswiderstandes 52 kann daher als die Lufttemperatur angesehen werden. Der Widerstandswert Rc₂ des Temperaturkompensationswiderstandes 52 hat einen konstanten Temperaturkoeffiezienten K₅₂ und ändert sich mit der Temperatur T₅₂ des Widerstandes 52, d.h. mit der Lufttemperatur T₃. auf

air

der Grundlage einer Beziehung, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

^R52 ^{= R}520 ^{x (1 + K}52 ^{x T}air^} ---t⁶⁶).

wobei Rcpn d^er Widerstandswert des Temperaturkompensationswiderstandes 52 bei einer Temperatur von O⁰C ist und K₅₂ größer 0 ist. Da die Ausgangsspannung Vq. des Operationsverstärkers 811 dadurch erhalten wird, daß die Spannungen über den Anschlüssen des Widerstandes 812 und über denen

^w 35U836

61-

des temperaturabhängigen Widerstandes 52 addiert werden, kann daher die Ausgangsspannung V_Q. des Operationsverstärkers 811 unter Verwendung der Gleichungen (65) und (66) in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

^V04 - ^V03 ^{+ V}03 ^{X R}520 ^{X (1 + K}52 ^{X T}air^}/R812

Da der Temperaturkoeffizient K₅₂ größer 0 ist, nimmt in Gleichung (67) die Ausgangsspannung V₀₄ des Operationsverstärkers 811 zu, wenn die Lufttemperatur T,. ansteigt.

air

Da das Signal mit hohem Pegel vom Ausgang des Inverters auch am Steueranschluß C des Analogschalters 808 liegt, ist zum Zeitpunkt t_Q der Analogschalter 808 angeschaltet und ist der Analogschalter 807 ausgeschaltet. Eine Spannung, die am gemeinsamen Knotenpunkt zwischen den Widerständen 805 und 806 auftritt, liegt an einem Anschluß 8091, der dem nicht invertierenden Eingang des !Comparators 809 entspricht und zwar über den Analogschalter 808. Die Spannung V(8091) , die am Anschluß 8091 liegt, kann in der folgenden Weise mittels einer Definition eines Dämpfungskoeffizienten K₊. ausge-

a lt.

drückt werden:

^V(8091) - V(804,E) χ K^ Λ

^Katt ^{= 11}SO₆/ ^{R805 ^{+ 11}SO₆) J ...(68)

wobei Rg₀₅ und Rg₀₆ ^die jeweiligen Widerstandswerte der Widerstände 805 und 806 sind und 0 < K₃^₊ < 1 ist.

oll

Zum Zeitpunkt t, ist die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 auf eine erste vorgegebene Temperatur T₁ angestiegen, wie es in Fig. 18(1) dargestellt ist. Mit diesem Anstieg der Temperatur der elektrischen Heizung 51 steigt aus Gleichung (64) auch die Spannung V(804,E) am Emitter

35U836

des Leistungstransistors 804 auf eine Spannung (V_Q./K ..) an, die dadurch erhalten wird, daß die Ausgangsspannung V_Q. durch den Dämpfungskoeffizienten K ., dividiert wird, wie es in Fig. 18(3) dargestellt ist. Die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 fällt mit der Spannung (^Vo4/^K _at+^ zusammen, wie es sich aus Gleichung (67) ergibt, da die Spannung V(8091 ) am Anschluß 8091 mit der Ausgangsspannung V_Q. der Operationsverstärkers 811 zum Zeitpunkt t. zusammenfällt, wie es in Fig. 18(2) dargestellt ist.

Wie es in Fig. 18(2) dargestellt ist, überschreitet zum Zeitpunkt t₁ die Spannung V(8091) am Anschluß 8091 die Ausgangsspannung Vq, des Operationsverstärkers 811 und wird diese Spannung an den nicht invertierenden Eingang des Komparators 809 gelegt. Die Ausgangsspannung Vq, des Operationsverstärkers 811 liegt andererseits am invertierenden Eingang des Komparators 809. Aus diesem Grunde kommt der Ausgangssignalpegel des Komparators 809 vom niedrigen Pegel auf den hohen Pegel, wie es in Fig. 18(5) dargestellt ist. Darauf ansprechend empfängt der Analogschalter 801 das Signal mit niedrigem Pegel über den Inverter 810 an seinem Steueranschluß c und kommt der Analogschalter 801 in den ausgeschalteten Zustand. Da ein Signal mit hohem Pegel am Steueranschluß c des Analogschalters 802 liegt, wird dieser dann angeschaltet. Wie es in Fig. 18(4) dargestellt ist, liegt somit die Bezugsspannung V_Q1 am nicht invertierenden Eingang (Anschluß 8031) des Operationsverstärkers 803 statt der Bezugsspannung V_Q2. Zu diesem Zeitpunkt kam die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 in der folgenden Weise ausgedrückt werden, indem in Gleichung (64) Vq^ in V_Q1 geändert wird:

V(804,E) = V₀₁ + V₀₁ χ R_h0 x (1 + K_h χ T^/R₃₁₃

35U836

. 69-

Auf eine Änderung im logischen Pegel vom niedrigen auf den hohen Pegel, wie es in Fig. 18(5) dargestellt ist, ansprechend, wird zum Zeitpunkt t₁ der Analogschalter 808 ausgeschaltet und wird der Analogschalter 807 angeschaltet. Dementsprechend liegt die Spannung V(804,E) direkt am nicht invertierenden Eingang 8091 des Komparators 809 und zwar statt der Spannung (V(804,E) χ K .₊), die dadurch erhalten wird, daß die Spannung V(804_rE) am Emitter des Leistungstransistors 804 mit dem Dämpfungskoeffizienten ^Katt ^multiP^liziert wird, (d.h. V(804,E) = V(8091)). Es sei darauf hingewiesen, daß die Bezugsspannung Vq₁ so gewählt ist, daß die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804, die durch die Gleichung (69) gegeben ist, gleich einer Spannung (V_Q4 + Δν) ist, wobei Δν größer 0 ist und später beschrieben wird, die dadurch erhalten wird, daß der Ausgangsspannung V_Q4 des Operationsverstärkers 811 eine erste bestimmte Spannung Δν zuaddiert wird. Wie es in Fig. 18(2) dargestellt ist, nimmt daher zum Zeitpunkt t₁ die Spannung V(8091) am Anschluß 8091 von der Ausgangsspannung Vq₄ des Operationsverstärkers 811 auf die Spannung (Vq₄ + Δν) schrittweise zu, die um die erste bestimmte Spannung AV höher als die Spannung V_Q4 ist. Wie es in Fig. 18(3) dargestellt ist, nimmt die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 schrittweise von der Spannung (^VQ4^//Katt^ ^{auf aie} Spannung (V_Q4 + /iV) ab.

Die Bezugsspannung Vq₁ ist so gewählt, daß der Strom Ι_[Ί der elektrischen Heizung 51 ausreichend niedrig ist. Die Abnahme der Wärmemenge durch die Kühlwirkung der angesaugten Luft überschreitet die aufgrund des Stromes I. durch die elektrische Heizung 51 erzeugte Wärme. Die Temperatur T. der elektrischen heizung 51 nimmt daher linear mit einer gegebenen Neigung nach dem Zeitpunkt t₁ mit der Zeit ab, wie es in Fig. 18(1) dargestellt ist. Die gegebene Neigung ist durch die Beziehung zwischen der Wärmemenge und der

• TO·

Wärmekapazität der elektrischen Heizung 51 und der durch die Luft abgeleiteten Wärme bestimmt. Wenn die angesaugte Luftmenge größer wird, nimmt die davon abgeführte Wärmemenge zu. Aus diesem Grunde nimmt die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 schnell ab und nimmt die Neigung der Temperaturkurve zu.

Da in der in Fig. 18(1) dargestellten Weise die Temperatur Tu der elektrischen Heizung 51 von der ersten vorgegebenen Temperatur T. mit der Zeit abnimmt, nimmt aus der durch die Gleichung (69) gegebenen Beziehung nach dem Zeitpunkt t. die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 gleichfalls von der Spannung (Vq. +^V) ab, wie es in Fig. 18(3) dargestellt ist. Die Spannung V(8091) am Anschluß 8091 nimmt gleichfalls von der Spannung (V_Q. + Δν) ab. Da der Analogschalter 807 angeschaltet ist und die Spannung V(804,E) am Anschluß 8091 liegt, stimmen die Spannungen V(8091 ) und V(804,E) überein und nehmen diese Spannungen in ähnlicher Weise von der Spannung V_Q. + AV ab, wie es in den Fig. 18(2) und 18(3) dargestellt ist.

Zum Zeitpunkt t~ hat die Temperatur T^ der elektrischen Heizung 51 auf eine zweite vorgegebene Temperatur T₂ abgenommen, wie es in Fig. 18(1) dargestellt ist, und aus der durch die Gleichung (69) gegebenen Beziehung hat auch die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 auf die Ausgangsspannung V₀₄ des Operationsverstärkers 811 abgenommen, wie es in Fig. 18(3) dargestellt ist. Wie es in Fig. 18(2) dargestellt ist, hat auch die Spannung V(8091 ) am Anschluß 8091 auf die Ausgangsspannung V«. des Operationsverstärkers 811 in derselben Weise wie die Spannung V(804,E) am Emitter des Transistors 804 abgenommen.

Wie es in Fig. 18(2) dargestellt ist, überschreitet zum Zeitpunkt t₂ die Spannung V(8091 ) am Anschluß 8091 die

*? 35U836

• η

Ausgangsspannung Vq. des Operationsverstäkers 811. Da die Spannung V(8091) am nicht invertierenden Eingang des Komparators 809 liegt und die Ausgangsspannung V_Q. des Operationsverstärkers 811 am invertierenden Eingang dieses Komparators liegt, kommt der Ausgangssignalpegel des Komparators 809 vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel, wie es in Fig. 18(5) dargestellt ist. Darauf ansprechend wird der Analogschalter 802 ausgeschaltet und wird der Analogschalter 801 angeschaltet. Wie es in Fig. 18(4) dargestellt ist, liegt somit die Bezugsspannung V_Q2 statt der Bezugsspannung Vq₁ am nicht invertierenden Eingang 8031 des Operationsverstärkers 803. Die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 ist zu diesem Zeitpunkt durch die Gleichung (64) gegeben, und die Beziehung zwischen Vq₁ und Vq₂ ist gleich Vq₁ ^ Vq₂- Die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 nimmt daher schrittweise zu. Da der Analogschalter 807 ausgeschaltet ist und der Analogschalter 808 angeschaltet ist, wird zum Zeitpunkt t₂ auf eine Änderung im logischen Pegel vom hohen auf den niedrigen Pegel ansprechend, wie es in Fig. 18(5) dargestellt ist, die Spannung V(8091) am Anschluß 8091 nicht gleich der Spannung V(804,E), sondern gleich der Spannung (V(804,E) x K ..), die das Produkt aus der Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 und dem Dämpfungskoeffizienten K_ai. ist. Die Spannung (V(804,E) χ Κ .,) liegt

all a L L

am nicht invertierenden Eingang des Komparators 809. Die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804, die durch die Gleichung (64) gegeben ist, nimmt schrittweise auf eine Spannung ((Vq₄ - AV')/K ...) zu, die dadurch erhalten wird, daß der Unterschied zwischen der Ausgangsspannung Vq. des Operationsverstärkers 811 und einer zweiten vorbestimmten Spannung AV durch den Dämpfungskoeffizienten K ._t dividiert wird.

Die erste und die zweite vorbestimmte Spannung /\ V und AV'

BAD ORIGINAL

*8 35U836

werden im folgenden beschrieben. Die erste vorbestimmte Spannung AV wird in der folgenden Weise bestimmt. Aus den Fig. 18(1) und 18(3) kann unmittelbar nach dem Zeitpunkt t, aufgrund der Tatsache, daß die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 die erste vorgegebene Temperatur T₁ und die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 die Spannung (V₀₄ + /^V) ist, unter Verwendung der Gleichung (69) die folgende Gleichung gebildet werden:

^V04 ^{+ AV = V}01 ^{+ V}01 ^X \0 ^{X (1 + K}h ^{x T}l^)/R813

Da zum Zeitpunkt t~ die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 die zweite vorgegebene Temperatur T- ist und die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 die Ausgangsspannung V_Q4 des Operationsverstärkers 811 ist, kann unter Verwendung der Gleichung (69) die folgende Gleichung gebildet werden:

^V04 - ^V01 ^{+ V}01 ^{X R}h0 ^{X (1 + K}h ^{X T}2^)/R813

Die erste vorbestimmte Spannung /^V kann aus den Gleichungen (70) und (71) durch Ersetzen von V_Q4 in der folgenden Weise erhalten werden:

ΔΥ = V_n, χ R,_n X A. X (T₁ - T,)/R... ...(72)

Da unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₂ die Temperatur T^ der elektrischen Heizung 51 die zweite vorgegebene Temperatur Tp ist, und die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 die Spannung ((Vq₄ - AV')/K_att) ist, wie es oben beschrieben wurde, kann für die zweite vorbestimmte Spannung ^ V¹ unter Verwendung der Gleichung (64) die

folgende Beziehung aufgestellt werden:

^{V04 - ^AV'^)/Katt =^V02 ^{+ V}02^xRh0 * ^ ⁺ \

X T₂)/R₈₁₃ ... (73)

Da zum Zeitpunkt t. die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 die erste vorgegebene Temperatur T₁ ist und die Spannung V(804,E) gleich der Spannung (^VQ4^/'^Katt^ ^{ist> kann} unter Verwendung der Gleichung (64) die folgende Beziehung aufgestellt werden:

^V04^/Katt ^{= V}02 ^{+ V}02 ^{X R}h0 ^{X (1 + K}h ^{x T}l>^/R813

Die zweite vorbestimmte Spannung AV kann aus den Gleichungen (73) und (74) durch Ersetzen von V₀₄ in der folgenden Weise erhalten werden:

X V₀₂ χ R_h0 X K_h χ

(75)

Wie es in Fig. 18(3) dargestellt ist, ändert sich unmittelbar nach dem Zeitpunkt t₂ die Spannung V(804,E) am Emitter des Leistungstransistors 804 auf die Spannung ((Vq₄ K .₊), wie es oben beschrieben wurde und zwar ausgehend von der Ausgangsspannung Vq. des Operationsverstärkers 811 und wird der Analogschalter 808 angeschaltet. Aus Gleichung (63) ergibt sich, daß aus diesem Grunde die Spannung V(8091 ) am Anschluß 8091 schrittweise von der Ausgangsspannung V_Q4 des Operationsverstärkers 811 auf eine Spannung (V_Q4 -/\V' ) abnimmt, die gleich der Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vq. des Operationsverstärkers 811 und der zweiten vorbestimmten Spannung A_xV ist.

Nach dem Zeitpuntk t₂ fließt ein Strom I_h, der durch die

"i 35H836

- Th-

Gleichung (62) gegeben ist, in der elektrischen Heizung 51, um deren Wärmemenge zu erhöhen, so daß in der in Fig. 18(1) dargestellten Weise die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 linear mit einer gegebenen Steigung mit der Zeit zunimmt. Zum Zeitpunkt to erreicht die Temperatur T, der elektrischen Heizung 51 nach demselben Arbeitsvorgang wie zum Zeitpunkg t. die erste vorgegebene Temperatur T,.

Wenn die obigen Arbeitsvorgänge wiederholt werden, bildet die Temperatur T, der elektrischen Heizung 51 eine Dreieckwellenform zwischen den Temperaturen T₁ und T~, wie es in Fig. 18(1) dargestellt ist. Wie es in Fig. 18(5) dargestellt ist, wird umgekehrt ein Durchsatzausgangssignal mit einer Impulskette, in der abwechselnd hohe und niedrige Pegel auftreten, vom Durchsatzsignalausgang 820 erzeugt. Es versteht sich, daß ein Hochpegel interval 1 t(a) dieser Impulskette einem Intervall, in dem die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 in der in Fig. 18(1) dargestellten Weise abnimmt, d.h. einem Intervall entspricht, in dem die elektrische Heizung 51 durch die angesaugte Luft abgekühlt wird. Andererseits entspricht ein Niedrigpegel interval 1 t(b) einem Intervall, in dem die elektrische Heizung 51 aufgeheizt wird.

Die Beziehung zwischen dem Hochpegel interval 1 t(a) des Durchsatzausgangssignals und der angesaugten Luftmenge Q(AIR) wird im folgenden beschrieben.

Wie es in Fig. 18(1) dargestellt ist, nimmt während des Hochpegelintervalls t(a) die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 mit der Zeit ab. Die für die Abnahme benötigte Zeit ist durch das Verhältnis der in der elektrischen Heizung 51 angesammelten Wärme zu dem Verlust durch die Kühlwirkung der angesaugten Luft bestimmt. Die Kühlwirkung nimmt mit einer Zunahme und Abnahme der angesaugten Luftmenge Q(AIR) zu und ab. Wenn daher die angesaugte Luftmenge Q(AIR) groß ist,

35H836 . T-S-

wird das Hochpegel interval 1 t(a) kurz, da die Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 schnell abnimmt. Wenn im Gegensatz dazu die angesaugte Luftmenge Q(AIR) klein ist, wird das Hochpegel interval 1 t(a) lang (Fig. 6). Die elektrische Heizung 51 wird durch die angesaugte Luft während des Hochpegelintervalls t(a) gekühlt gehalten, wobei selbst dann, wenn die Strömung der angesaugten Luft unregelmäßig wird, der Durchsatz, der nahe der elektrischen Heizung 51 vorbeigeht und sich über ein Zeitintervall ändert, die Abnahme in der Temperatur T. der elektrischen Heizung 51 fördert. Der Durchsatz, der sich über ein Zeitintervall ändert, wird somit in Form der Abnahme der Temperatur T, der elektrischen Heizung 51 integriert. Der Wert des Hochpegel interval Is t(a) enspricht daher einem angenäherten Mittelwert der angesaugten Luftmenge Q(AIR). Durch diese Integration kann ein WeI1igkeitsantei1 aufgrund einer unregelmäßigen Luftströmung beseitigt werden. Wenn die angesaugte Luftmenge Q(AIR) aus dem Hochpegel interval 1 t(a) auf der Grundlage der Durchsatzkennlinie erhalten wird, die in Fig. 6 dargestellt ist, kann daher ein stabiles Luftdurchsatzsignal ohne WeI1igkeitsantei1 erhalten werden.

Im folgenden wird der Fall beschrieben, daß sich die

Temperatur T„. der angesaugten Luft ändert. Da sich der air

Widerstandswert R₅₂ des Temperaturkompensationswiderstandes 52 mit der Temperatur T . der angesaugten Luft ändert, wie

all

es in Gleichung (66) dargestellt ist, ändert sich auch die Ausgangsspannung Vq. des Operationsverstärkers 811, die an dem invertierenden Eingang des !-Comparators 809 liegt, wie es in Gleichung (67) dargestellt ist. Wenn die Temperatur T₅₂ des Temperaturkompensationswiderstandes 52 zunimmt, nimmt auch die Ausgangsspannung V_QZ, des Operationsverstärkers 311 entsprechend zu.

Die erfindungsgemäße Luftdurchsatzmeßvorrichtung ist so

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ausgebildet, daß die Temperatur T_h der elektrischen Heizung 51 in der in Fig. 18(1) dargestellten Weise zwischen den vorgegebenen Temperaturen T₁ und Tp variiert. Aus den Gleichungen (71) und (74) ist ersichtlich, daß sich die vorgegebenen Temperaturen T. und Tp entsprechend der Ausgangsspannung V₀₄ des Operationsverstärkers 811 ändern können. Wenn der Widerstandswert R™ und der Temperaturkoeffizient K₅₂ des temperaturabhängigen Widerstandes 52, der Widerstandswert Rq₁O des Widerstandes 812 und die Bezugsspannung Vq₂ in geeigneter Weise gewählt sind, kann der Unterschied (Tp - T . ) zwischen der zweiten vorgegebenen Temperatur Tp der elektrischen Heizung 51 und der Temperatur

T ■ der angesaugten Luft unabhängig von der Temperatur T air air

der angesaugten Luft konstant sein. Das hat zur Folge, daß der Anteil an Wärme, den die angesaugte Luft von der elektrischen Heizung 51 abführt und der hauptsächlich die Durchsatzkennlinien bestimmt, sich nicht ändert, da der Unterschied zwischen der zweiten vorgegebenen Temperatur Tp der elektrischen Heizung 51 und der Temperatur T₃₁. der ange-

a 1 r

saugten Luft selbst dann konstant bleibt, wenn sich die

Temperatur T ■ der angesaugten Luft ändert. Die Wellenair

form der Temperatur T, der elektrischen Heizung 51, die in Fig. 18(1) dargestellt ist, ändert sich mit anderen Worten solang nicht, solang sich die angesaugte Luftmenge Q(AIR) nicht ändert, und zwar selbst wenn sich die Temperatur T,.

der angesaugten Luft ändert. Aus diesem Grunde werden die vorgegebenen Temperaturen T. und T₂ geändert, während der Unterschied (T. - T-) dazwischen konstant gehalten wird. Selbst wenn sich daher die Temperatur T . der angesaugten Luft ändert, ändert sich das Hochpegelinterval1 t(a) des Durchsatzausgangssignals in Fig. 18(5) nicht, wenn die angesaugte Luftmenge Q(AIR) unverändert bleibt. Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die Durchsatzkennlinien durch die Temperatur T der angesaugten Luft nicht beeinflußt werden.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Vorrichtung zum Messen des Durchsatzes von Luft, gekennzeichnet durch

   eine elektrische Heizung, die im Wege der Luft angeordnet

   ist,

   einen Temperaturkompensationswiderstand im Abstand von der Heizung im Wege der Luft, wobei der Widerstandswert des Widerstandes sich mit der Temperatur der Luft ändert, eine selektive Stromversorgungseinrichtung, die die Heizung mit einem Strom mit einer Stromstärke versorgt, die aus zwei Werten, nämlich einem großen und einem kleinen Wert, gewählt ist,

   eine Temperaturwähleinrichtung zum Wählen einer Vielzahl von Temperaturwerten der elektrischen Heizuag entsprechend

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   der Änderung des Widerstandswertes des Temperaturkompensationswiderstandes,

   eine Stromschalteinrichtung zum Umschalten der Stromstärke der selektiven Stromversorgungseinrichtung unter der Bedingung, daß der gewählte Temperaturwert erreicht oder beibehalten wird, und

   eine Zeitmeßeinrichtung zum Messen der Zeit, die für die Änderung der Temperatur zwischen der Vielzahl an Temperaturwerten aufgrund einer Änderung der Temperatur der elektrischen Heizung benötigt wird, die durch Umschalten durch die Stromschalteinrichtung hervorgerufen wird, wobei die von der Zeitmeßeinrichtung gemessene Zeit den Luftdurchsatz angibt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die elektrische Heizung, der Temperaturkompensationswiderstand und mehrere feste Widerstände eine Brückenschaltung bilden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß der niedrigste Wert der Vielzahl von Temperaturwerten über 300⁰C liegt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Vielzahl der Temperaturwerte aus zwei Temperaturwerten besteht.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Stromschalteinrichtung das Umschalten unmittelbar bei Erreichen eines der beiden, nämlich des hohen oder niedrigen Temperaturwertes, durchführt.

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6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Stromschalteinrichtung das Umschalten so durchführt, daß die Temperatur der elektrischen Heizung auf der gewählten Temperatur beibehalten wird, nachdem die Temperatur der elektrischen Heizung eine der gewählten Temperaturen erreicht hat, die Höhe des Stromes durch Signale umgeschaltet wird, die in einem vorgegebenen Intervall übertragen werden,und die Höhe des Stromes umgeschaltet wird, unmittelbar nachdem die Temperatur der elektrischen Heizung die andere gewählte Temperatur erreicht. ^v
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, · ^K dadurch gekennzeichnet,

   daß das Signal, das den gemessenen Luftdurchsatz wiedergibt, ein digitales Signal mit binären hohen und niedrigen logischen Werten ist.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß der Unterschied zwischen den gewählten Temperaturwerten und der Unterschied zwischen den gewählten Temperaturwerten und der Lufttemperatur selbst dann auf vorbestimmten Werten gehalten werden, wenn sich die Temperatur der Luft ändert.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 4,
   gekennzeichnet durch

   einen Komparator zum Aufnehmen des Ausgangssignals einer Brückenschaltung, die aus der elektrischen Heizung, dem Temperaturkompensationswiderstand und der Vielzahl fester Widerstände besteht, und ein Dämpfungsglied mit

   einem bestimmten Dämpfungsfaktor, das zwischen der *

   Brückenschaltung und dem Komparator vorgesehen ist. i

   35U836
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß die Vielzahl von Temperaturwerten aus drei Temperaturwerten besteht.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    gekennzeichnet durch

    eine Brückenschaltung, die aus der elektrischen Heizung, einem Temperaturkompensationswiderstand und einer Vielzahl von festen Widerständen besteht, eine Temperaturwähleinrichtung zum Wählen von drei Temperaturwerten entsprechend der Änderung des Widerstandswertes des Temperaturkompensationswiderstandes, eine Detektoreinrichtung, die wahrnimmt, daß die Temperatur der elektrischen Heizung die durch die Temperaturwähleinrichtung gewählte Temperatur erreicht, und eine Einrichtung, die die Temperatur der elektrischen Heizung auf dem höheren Wert der Temperaturwähleinrichtung hält, wobei die Stromschalteinrichtung das Umschalten der Stärke des der Brückenschaltung durch die selektive Stromversorgungseinrichtung gewählten Stromes auf eine kleine Stromstärke ausführt und die Zeitmeßeinrichtung die Zeit mißt, die für die Temperaturänderung von einem mittleren Temperaturwert auf den niedrigen Temperaturwert benötigt wird.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,

    daß die elektrische Heizung und der Temperaturkompensationswiderstand ein Bauteil einer unabhängigen Konstantstromschaltung bilden.

    BAD ORiGINAl.