DD231638A1

DD231638A1 - ARRANGEMENT FOR MEASURING FUEL OR AIR BREAKAGE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: DD231638A1
Application number: DD27137684A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Freiberg; Harald Kroll; Matthias Reitz
Original assignee: Zwickau Ing Hochschule
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1984-12-21
Publication date: 1986-01-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung des Kraftstoff- oder Luftmassendurchsatzes an Brennkraftmaschinen mittels Hitzdraht unter Beruecksichtigung der Notwendigkeit der Temperaturkompensation. Ziel und Aufgabe ist es eine Anordnung zu schaffen, mit der es moeglich ist, den Temperatureinfluss zu kompensieren, das Ausgangssignal zu linearisieren sowie die Anordnung zu kalibrieren, ohne das sich der schaltungstechnische Aufwand erhoeht. Der Erfindungsgegenstand ist zur Kraftstoff- oder Luftmassendurchsatzmessung an Brennkraftmaschinen mittels Hitzdraht-Konstant-Strom-Verfahren verwendbar. Er kann aber auch in anderen Bereichen zur Mengendurchsatzmessung von gasfoermigen und fluessigen Medien eingesetzt werden.The invention relates to an arrangement for measuring the fuel or air mass flow rate of internal combustion engines by means of hot wire, taking into account the need for temperature compensation. The goal and task is to provide an arrangement with which it is possible to compensate for the influence of temperature, to linearize the output signal and to calibrate the arrangement, without increasing the circuit complexity. The subject invention is useful for fuel or air mass flow rate measurement on internal combustion engines by means of hot-wire constant-current method. However, it can also be used in other areas for mass flow rate measurement of gaseous and liquid media.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Anordnung zur Messung des Kraftstoff- oder Luftmassendurchsatzes an BrennkraftmaschinenArrangement for measuring the fuel or air mass flow rate of internal combustion engines

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung des Kraftstoff- Oder Luftmassendurchsatzes an Brennkraftmaschinen mittels Hitzdraht unter Berücksichtigung der Hotwendigkeit der Temperaturkompensation«The invention relates to an arrangement for measuring the fuel or air mass flow rate of internal combustion engines by means of hot wire, taking into account the hotness of the temperature compensation «

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bekannt ist aus der DE-OS 1573098 eine Lösung zur Ermittlung des Massendurchsatzes eines Mediums, bei der zwei ebene Gitter im Strömungskanal als Hitzdrahtwiderstände angebracht sind und die nach dem Konstant-Strom-Verfahren arbeitet· nachteilig daran ist, daß keine Möglichkeit der Kompensation des Temperatureinflusses und der notwendigen Linearisierung des Ausgangssignals vorgesehen ist· Weiterhin- ist aus der DE-OS 3037340 ein Treiber für Hitzdraht-Luftmengen-Messer bekannt, bei der der Sitzdraht und ein Widerstandsglied aus KonstantStromquellen mit konstanten Strömen gespeist werden· Das Luftmengensi.gnal wird in einem Mikrorechner aus dem, in verschiedenen Punktionsblöcken ermittelten Tastverhältnis gebildet· Nachteilig an dieser Lösung ist der komplizierte Aufbau des Treibers, der u.a« den Einsatz eines Mikrorechners erfordert . *It is known from DE-OS 1573098 a solution for determining the mass flow rate of a medium, are mounted in the two flat grids in the flow channel as Hitzdrahttwiderstände and works according to the constant-current method · disadvantageous fact that no possibility of compensation of the influence of temperature and the necessary linearization of the output signal is provided. Furthermore, DE-OS 3037340 discloses a driver for hot-wire air-flow meter in which the seat wire and a resistance element are fed with constant currents from constant current sources A disadvantage of this solution is the complicated structure of the driver, which requires, inter alia, the use of a microcomputer. *

. 2 ΐ.GEZ. 19S 4 ^2 210 7 3, 2 ΐ.GEZ. 19S 4 ^ 2 210 7 3

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Messung des Kraftstoff- oder Luftmassendurchsatzes an Brennkraftmaschinen zu schaffen, mit der der Massendurchsatz mit verbesserter Genauigkeit bei geringem schaltungstechnischen Aufwand gemessen werden kann.The aim of the invention is to provide an arrangement for measuring the fuel or air mass flow rate of internal combustion engines, with which the mass flow rate can be measured with improved accuracy at low circuit complexity.

Wesen der ErfindungEssence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Messung des Kraftstoff- oder luftmassendurchsatzes an Brennkraftmaschinen zu schaffen, wobei die Kompensation des Temperatureinflusses, die Linearisierung des Ausgangssignals sowie die Kalibrierung der Anordnung ohne größere schaltungstechnische Anforderungen möglich sein soll.The object of the invention is to provide an arrangement for measuring the fuel or air mass flow rate of internal combustion engines, wherein the compensation of the temperature influence, the linearization of the output signal and the calibration of the arrangement should be possible without major circuitry requirements.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Anordnung aus einer Sonde zur Mengenmessung mit Hitzdrahtmengensensor zur Erzeugung eines dem Massenstrom äquivalenten elektrischen Signals und Temperatursensor zur Erzeugung eines der Temperatur des strömenden Mediums äqui- valenten Signals, einer einstellbaren Konstantstromquelle zur Bereitstellung des notwendigen durch den Hitzdraht fließenden konstanten Heizstroms in der, entsprechend dem zu messenden Mediums, benötigten Größe, einer einstellbaren Konstantspannungsquelle, in der ein Spannungssignal zur Hullpunktgrundkorrektur erzeugt wird, einer Temperaturmeßschaltung zur Wandlung des Signals des Temperatursensors in der Temperatur des strömenden Mediums äquivalente Signale zur temperaturabhängigen Nullpunkt- und Kalibrierungskorrektur, einer Kalibriereinrichtung zur Einstellung des Meßbereichsendwertes, einem ersten Verstärker, der mittels der Signale der einstellbaren Konstantspannungsquelle und der Temperaturmeßschaltung ein temperaturkompensiertes Hullpunktkorrektursignal erzeugt, einem zweiten Terstärker, der mittels derAccording to the invention the object is achieved in that the arrangement of a probe for measuring quantity with hot wire amount sensor for generating a mass flow equivalent electrical signal and temperature sensor for generating the temperature of the flowing medium equivalent signal, an adjustable constant current source to provide the necessary through the hot wire flowing constant heating current in the, according to the medium to be measured, required size, an adjustable constant voltage source in which a voltage signal for Hullpunktgrundkorrektur is generated, a Temperaturmeßschaltung for converting the signal of the temperature sensor in the temperature of the flowing medium equivalent signals for temperature-dependent zero and calibration correction , a calibration device for setting the Meßbereichsendwertes, a first amplifier, by means of the signals of the adjustable constant voltage source and the tempera turmeßschaltung generates a temperature compensated Hullpunktkorrektursignal, a second Terstärker using the

Signale der Semperaturmeßschaltung und der Kalibriereinrichtung ein temperaturkompensiertes Korrektursignal zur Einstellung des Meßbereichsendwertes erzeugt, einem dritten Verstärker, der mittels der Signale des ersten Verstärkers und des Signals Spannungsabfall über den Hitzdraht ein temperaturkompensiertes, nullpunktkorrigiertes, nichtlineares Signal für den Massendurchsatz des Mediums erzeugt, einem vierten Verstärker, der mittels der Signale des zweiten und des dritten Verstärkers ein temperaturkompensiertes nullpunkt- und endwertkorrigiertes, nichtlineares Signal für den Massendurchsatz des Mediums erzeugt sowie einem Linearisator an dessen Ausgang ein temperaturkompensiertes_s nullpunkt- und endwertkorrigiertes, lineares Signal für den Massendurchsatz des Mediums zur Anzeige oder Weiterverarbeitung bereit gestellt wird, besteht, wobei der Eingang des Linearisators mit dem Ausgang eines Verstärkers, dessen erster Eingang mit dem Ausgang eines weiteren Verstärkers verbunden ist, dessen erster Eingang an den Ausgang einer Kalibriereinrichtung und dessen zweiter Eingang an den Ausgang der Temperaturmeßschaltung angelegt ist, dessen zweiter an den Ausgang eines weiteren Verstärkers angeschaltet ist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Verstärkers, wobei dessen Eingänge mit den Ausgängen der Konstantspannungsquelle verbunden sind und dessen zweiter Eingang mit der stromführenden Leitung, die zwischen Konstantstromquelle und dem Hitzdrahtmengensensor verläuft, verbunden ist.Signals of the Semperaturmeßschaltung and the calibration means generates a temperature-compensated correction signal for setting the Meßbereichendwertes, a third amplifier, which generates a temperature-compensated, zero-point corrected, non-linear signal for the mass flow rate of the medium by means of the signals of the first amplifier and the signal drop across the hot wire, a fourth amplifier which generates by means of the signals of the second and the third amplifier a temperature-compensated zero-point and final-corrected, non-linear mass flow rate signal of the medium, and a linearizer at the output thereof a temperature-compensated _s zero-point and final-value corrected linear mass-throughput signal of the medium for display or Further processing is provided, wherein the input of the linearizer verbu with the output of an amplifier whose first input Verbu with the output of another amplifier nden whose first input is applied to the output of a calibration and the second input to the output of the temperature measuring, the second is connected to the output of another amplifier whose first input to the output of the first amplifier, and whose inputs to the outputs the constant voltage source are connected and whose second input is connected to the current-carrying line which runs between the constant current source and the Hitzdrahtmengensensor.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand Pig. 1 "Blockschaltbild der Anordnung" erläutert. ·An embodiment is based on Pig. 1 "Block diagram of the arrangement" explained. ·

In einer Sonde zur Mengenmessung 1 ist ein Hitzdrahtmengensensor 2 und ein Temperatursensor 3 eingebaut. Der Hitzdrahtmengensensor wird aus einer einstellbaren Konstantstromquelle 4 mit einem konstanten Heizstrom gespeist.In a probe for quantity measurement 1, a hot-wire amount sensor 2 and a temperature sensor 3 are installed. The hot wire amount sensor is fed from an adjustable constant current source 4 with a constant heating current.

Wird der Hitzdraht von einem Medium umströmt, ändert sich seine Temperatur und damit sein Widerstand in Abhängigkeit vom Massendurchsatz des Mediums. Bei vorhandenem konstanten Heizstrom wird dadurch ein Spannungsabfall über den Hitzdraht erzeugt, der als.Signal für die Größe des Massendurchsatzes zur Weiterverarbeitung zur Verfügung steht. Dieses Signal hat bei einem Massendurchsatz = 0 seinen größten Wert. Steigt der Massendurchsatz an, verkleinert sich das Signal nichtlinear, es ist außerdem abhängig von der Temperatur des Mediums. Mittels der weiteren Elemente der Anordnung wird das Spannungssignal nun so weiter verarbeitet, daß am Ausgang der Anordnung ein, dem Massendurchsatz des Mediums proportionales, temperaturkompensiertes Signal anliegt.If the hot wire flows around a medium, its temperature and thus its resistance changes depending on the mass flow rate of the medium. If a constant heating current is present, this produces a voltage drop across the hot wire, which is available for further processing as a signal for the size of the mass flow rate. This signal has its highest value at a mass flow rate = 0. If the mass flow rate increases, the signal decreases non-linearly, it also depends on the temperature of the medium. By means of the further elements of the arrangement, the voltage signal is now further processed so that at the output of the arrangement, a proportional to the mass flow rate of the medium, temperature-compensated signal is applied.

Zu diesem Zwecke wird durch einen Temperatursensor 3 und eine Temperaturmeßschaltung 6 ein der Temperatur des strömenden Mediums entsprechendes Signal bereitgestellt. Zur Uullpunktgrundkorrektur dient eine einstellbare Eonstantspannungsquelle 5, deren Ausgangsspannung entsprechend dem-Spannungsabfall über dem Hitzdraht bei Massendurchsatz = 0 eingestellt wird.For this purpose, a signal corresponding to the temperature of the flowing medium is provided by a temperature sensor 3 and a temperature measuring circuit 6. To Uullpunktgrundkorrektur is an adjustable Eonstantspannungsquelle 5, the output voltage is set according to the voltage drop across the hot wire at mass flow rate = 0.

Das Signal der Temperatunaeßschaltung und der Konstantspannungsquelle wird in einem ersten Rechenverstärker 8 zu einem temperaturkompensierten Hullpunktkorrektursignal aufgearbeitet. In einem dritten Rechenverstärker 10 wird mit diesem Signal und dem Spannungsabfall über den Hitzdraht ein temperaturkompensiertes, nullpunktkorrigiertes Signal als Maß für den Massendurchsatz des Mediums gebildet. Mit dem Signal einer Kalibriereinrichtung 7 und dem Signal der Temperaturmeßschaltung liegt am Ausgang eines zweiten Rechenverstärkers 9 ein temperaturkompensiertes Sndwertkorrektursignal an, welches mit dem Ausgangssignal desdritten Rechenverstärkers 10 in einem vierten Rechenverstärker 11 zu einem temperaturkompensierten, nullpunkt- und endwertkorrigierten,nichtlinearen Signal als Maß für den Massendurchsatz des Mediums verarbeitet wird.The signal of the Temperatunaeßschaltung and the constant voltage source is processed in a first arithmetic amplifier 8 to a temperature-compensated Hullpunktkorrektursignal. In a third operational amplifier 10, a temperature-compensated, zero-point-corrected signal is formed with this signal and the voltage drop across the hot wire as a measure of the mass flow rate of the medium. With the signal of a calibration device 7 and the signal of the temperature measuring is at the output of a second operational amplifier 9, a temperature-compensated Sndwertkorrektursignal, which with the output of the third arithmetic amplifier 10 in a fourth operational amplifier 11 to a temperature-compensated, zero-point and final corrected, nonlinear signal as a measure of the Mass flow rate of the medium is processed.

2Jaeh der Linearisierung im- Linearisator 12 wird am Ausgang der Anordnung ein Signal für den Hassendurensatζ des Mediums "bereitgestellt, welches t einperaturkompens iert, null- und endwertkorrigiert sowie linear dem Massendurchsatz des Mediums entspricht·2Jaeh the linearization in- linearizer 12, a signal for the Hassendurensatζ the medium "is provided at the output of the arrangement, which tperperaturkompens iert, zero and final value corrected and linearly to the mass flow rate of the medium corresponds ·

Claims

claim

1. Arrangement for measuring the fuel or air mass flow rate of internal combustion engines by means of hot wire consisting of a measuring probe for generating a mass flow equivalent electrical signal and for spontaneous generation of the temperature of the flowing medium equivalent signal, a constant current source, a calibration device, a linearizer and a temperature measuring circuit
characterized in that

the input of the linearizer (12) to the output of the amplifier (11) whose first input is connected to the output of the amplifier (9) whose first input in turn to the output of a calibration device (7) and the second input to the output of Temperature measuring circuit is applied whose second input is connected to the output of the third amplifier (10) whose first input mit- the output of the first amplifier (8), the inputs of which with the outputs of the constant voltage source (5) and the temperature measuring circuit (6) are connected and whose second input to the current-carrying line which runs between the constant current source (4) and the Hitzdrahtmengensensor connected.

Hien h ^ j