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Technisches
Gebiet
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Zur
Messung von Strömungsgeschwindigkeiten,
Volumenströmen
oder Luftmassenströmen sind
in der Technik Strömungssensoren
oder Luftmassenmesser bekannt. Mittels dieser Geräte wird die
entsprechende Größe als Signalwert,
sei es als Spannung, als Frequenz, als Pulsweitenverhältnis etc.
gemäß einer
Kennlinie ausgegeben. Die Kennlinie entspricht dabei jedoch üblicherweise
statischen Luftmassenströmen.
Daher müssen
bei pulsierenden Strömungen
Korrekturverfahren eingesetzt werden.
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Um
Fehlanzeigen bei pulsierenden Strömungen beispielsweise im Ansaugtrakt
einer Verbrennungskraftmaschine zu korrigieren, werden nachfolgende
Verfahren eingesetzt.
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Im
Motorsteuergerät
der Verbrennungskraftmaschine wird ein Korrekturkennfeld abgelegt,
welches über
die Kenngrößen Drehzahl
der Verbrennungskraftmaschine (gemessen über einen Drehzahlgeber-Sensor)
und Last (z.B. Drosselklappenöffnungsstellung)
adressiert werden kann. Daneben werden nicht linear optimierte Kennlinien
in Motorsteuergeräten
eingesetzt.
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Es
werden Rohsignale UHFM einer Luftmassen-Erfassungseinrichtung
aufgenommen, indem die Luftmassen-Erfassungseinrichtung bei verschiedenen
Betriebspunkten auf einem Kraftmaschinen-Prüfstand einem Luftmassenstrom
m ausgesetzt und das von der Luftmassen-Erfassungseinrichtung erzeugte
Signal erfasst wird. Die Rohsignale UHFM der Luftmassen-Erfassungseinrichtung
werden in Luftmassenstromwerte durch Interpolation an einer Ausgangskennlinie
umgerechnet. Anschließend
werden Mittelwerte der Luftmassenstromwerte über ganzzahlige Vielfache einer
Pulsationsperiode für
die jeweiligen Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine, gegeben
durch die Drehzahl und die spezifische Leistung, gebildet. Es wird
eine Abweichung dm/m berechnet, welche der mittleren Abweichung des
mittleren Luftmassenstroms von einem Vergleichs-Luftmassenstrom
entspricht, jeweils für
die Betriebspunkte (n, pME) der Verbrennungskraftmaschine.
Danach erfolgt die Berechnung der quadratischen Norm (X2) über die
Matrix der Abweichung. Es wird eine angepasste Kennlinie im Sinne
einer Optimierung erzeugt, wobei diese bezüglich der Bedingung optimiert
wird, dass die quadratische Norm (X2) minimal
wird. Die Rohsignale UHFM der Luftmassen-Erfassungseinrichtung
werden in Luftmassenstromwerte durch Interpolation an die angepasste Kennlinie
umgerechnet, wobei mehrere der oben genannten Verfahrensschritte
durch Wiederholen iterativ durchlaufen werden.
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Aus
DE 197 43 340 A1 ist
ein Durchflussmesser bekannt. Der Durchflussmesser ist in Form eines
von dem zu messenden Medium durchflossenen Messrohres ausgebildet,
wobei das Medium mit mindestens einer Ultraschall-Sende/Empfangs-Einheit
beschallt wird. Im Messrohr ist mindestens ein Reflektor zur Reflexion
eines von einer Ultraschall-Sende/Empfangs-Einheit
ausgesandten Ultraschallsignals auf direktem Wege oder unter Reflexion an
einer Messrohrwand in Richtung auf die gleiche oder auf andere Ultraschall-Sende/Empfangs-Einheiten
angeordnet. Zur Vermeidung von Oberflächenwellen bei der Reflexion
ist ein Einfallswinkel des Ultraschallsignals an einem Reflektor,
gemessen zwischen einer Flächennormalen
und einem Reflektor und dem einfallenden Ultraschallsignal vorgegeben, der
größer als
ein Raleigh-Winkel ist oder die Materialeigenschaften der Reflektoren
weisen eine entsprechend hohe Raleigh-Geschwindigkeit auf oder es
liegt eine Kombination daraus vor.
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Darstellung
der Erfindung
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Dem
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren
folgend kann eine genauere Messung von Luftmassenströmen auch
unter pulsierenden, d.h. nicht statischen Luftmassenströmen, erreicht
werden. Dadurch lässt
sich beispielsweise bei Einsatz im Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine
an diesem eine präzisere
Füllungserfassung
der einzelnen Zylinder erreichen, was wiederum eine deutliche Reduktion
der Schadstoffemissionen der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen,
ein einen Luftmassenstrom repräsentierendes
Luftmassensignal nicht linear zu verarbeiten, wobei die Nicht-Lineare-Verarbeitung
vorzugsweise bereits innerhalb des Sensors erfolgt. Da im Luftmassensensor
keine Informationen über
den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich Drehzahl
und Last vorliegen, kann im Luftmassensensor selbst kein Kennfeld
abgelegt werden, welches über diese
im Motorsteuergerät
bekannten Größen adressiert
werden könnte.
Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
ein sensorinternes Korrekturkennfeld einzusetzen, das über Größen adressiert
wird, die nach entsprechender Frequenzfilterung aus dem Rohsignal
des Sensors selbst gewonnen werden. Dabei können empirisch bekannte, nicht
lineare Eigenschaften der Sensorgeometrie, insbesondere eines Bypasskanals,
ausgenutzt werden. Diese Vorgehensweise erlaubt einen Verzicht auf
aufwendige Transformationsverfahren wie z.B. eine Fourrier-Transformation.
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Ein
entscheidender Vorteil gegenüber
einer ausschließlichen
Verwendung eines Korrekturkennfelds im Steuergerät liegt darin, dass alle relevanten Einflussgrößen berücksichtigt
sind. Im Steuergerät der
Verbrennungskraftmaschine hingegen, kommen zum Teil außer Drehzahl
und Last auch weitere pulsationsbestimmte Parameter hinzu, wie z.B.
Nockenwelleneinstellungen, die nicht in die Kennfeldadressierung
eines in einem Motorsteuergerät
gelegten Kennfelds eingehen. Im Falle von starken Pulsationen führen diese
Parameter zu nicht kompensierbaren Fehlern im Luftmassensignal.
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Es
können
in vorteilhafter, bisher nicht bekannter Weise, nicht kompensierbare
Fehlanzeigen korrigiert werden, wodurch sich eine wesentlich genauere
Füllungserfassung
der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit der zur Verbrennung
erforderlichen Luftmasse erreichen lässt. Im Vergleich zu bisher
eingesetzten Kennlinien- und Kennfeldkonzepten werden beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Verfahren nicht nur der momentane Signalzustand des Strömungssensorelements
eines Luftmassenmessers beispielsweise, sondern auch dessen zeitlich
vorhergehende Werte berücksichtigt.
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Es
kann eine nahezu vollständige
Fehlerkorrektur erreicht werden, indem das Rohsignal einfach frequenzgefiltert
wird. Nach der Frequenzfilterung des Rohsignals werden die erhaltenen
Signale geglättet
und zur Adressierung eines Kennfelds eingesetzt. Die Werte der jeweils
adressierten Kennfelder werden dem Rohsignal hinzu gerechnet. Dadurch können Fehlanzeigen
in der Abhängigkeit
von der Pulsationsfrequenz, der Pulsationsamplitude und des mittleren
Luftmassenstroms (der der Amplitude der Frequenz 0 entspricht) individuell
korrigiert werden. Je nach vertretbarem Aufwand und benötigter Kompensationsfähigkeit,
kann die Größe des Kennfelds
und der eingesetzten Frequenzfilter reduziert werden. So kann eine
effektive Pulsationskorrektur bereits durch Übertragungsfunktionen erreicht
werden. Eine besonders einfache Möglichkeit der Frequenzfilterung
ist durch einen Tiefpass- und eine Hochpassfilter gegeben.
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Zeichnung
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es
zeigt:
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1 eine
Pulsationskorrektur durch nicht lineare Kennlinienverzerrung,
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2 eine
Kompensationsschaltung zur Fehlerkorrektur durch Signalfilterungen,
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3.1 bis 3.4 Pulsationsfehler
eines Luftmassenmesser-Musters bei einer Frequenz von f = 58 Hz,
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4.1 bis 4.4 Pulsationsfehler
eines Luftmassenmesser-Musters bei einer Pulsationsfrequenz von
f = 145 Hz,
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5.1 Frequenzgänge
eines Tiefpass- und eines Hochpassfilters,
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5.2 Frequenzgänge
eines Tiefpass-, eine Bandpass- und eines Hochpassfilters und
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6 ein
Blockschaltbild einer analogen Kompensationsschaltung mit Multiplizierern,
Addierern sowie Filterstufen und
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7 eine
Darstellung eines in ein Messrohr hineinragenden Steckfühlers.
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Ausführungsvarianten
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1 zeigt
eine Pulsationskorrektur durch nicht lineare Kennlinienverzerrung.
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Bei
der nicht linearen Kennlinienoptimierung wird die Kennlinie zur
Umrechnung von Signalspannungen UA in Luftmassenströme m so
verzerrt, dass Pulsationsfehlanzeigen zumindest teilweise korrigiert werden
und pulsationsfreie, statische Strömungen ebenfalls möglichst
korrekt angezeigt werden. In der in 1 dargestellten
Kennlinie ist deren ursprünglicher
Kennlinienverlauf a durch einen modifizierten Kennlinienverlauf
b geändert.
Eine konstante Signalspannung U1 wird in
ein zugehöriges,
korrektes Luftmassensignal m1 umgesetzt.
Treten Pulsationen der Signalspannung UA auf,
gegeben durch Umax (maximale Signalspannung)
und Umin (minimale Signalspannung), so kann
es je nach den speziellen Sensor-Eigenschaften z.B. zu einer Mehranzeige
kommen. Im Falle von Umax wird auf einen
maximalen Luftmassenstrom mmax geschlossen;
im Falle des Minimums der Pulsation bei Umin der
Signalspannung wird auf einen minimalen Luftmassenstrom mmin geschlossen. Das zur Signalspannung UA für
den Wert Umin erzeugte Luftmassenstromsignal
kann nun sowohl auf der ursprünglichen
Kennlinie a als auch auf der modifizierten Kennlinie b in einen
Luftmassenstrom m umgerechnet werden. Im Falle der Korrelation über die
ursprüngliche
Kennlinie a wird bei Umin auf mmin (a)
geschlossen; wird auf der modifizierten Kennlinie b abgelesen, so
ergibt sich für
die minimale Signalspannung Umin der Luftmassenstrom
mmin (b). Bei Pulsationen mit Rückströmanteilen
kann durch die Modifikation der Kennlinie eine relative Minderanzeige
erzeugt werden und damit die Fehlanzeige – Korrelation über die
ursprüngliche
Kennlinie a – kompensiert
werden. Durch diese in Zusammenhang mit 1 erläuterte Methode
können
allerdings Fehlanzeigen nur unvollständig kompensiert werden, da diese
auch vom mittleren Luftmassenstrom, von der Pulsationsamplitude,
d.h. der Differenz zwischen Umax und Umin, auch von der Pulsationsfrequenz abhängen.
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2 zeigt
eine Kompensationsschaltung zur Fehlerkorrektur durch Signalfilterung.
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Eine
nahezu vollständige
Fehlerkorrektur lässt
sich durch die in 2 dargestellte Kompensationsschaltung
erreichen. Mit Bezugszeichen 10 ist der Signaleingang bezeichnet,
Bezugszeichen 11 markiert den Signalausgang. Das am Signaleingang 10 eingehende
Signal wird einem Mehrfachfrequenzfilter 12 und parallel
einem Addierer 17 zugeführt.
Der Mehrfachfrequenzfilter 12 umfasst zum Beispiel einen
Tiefpass-Filter 13, einen Hochpass-Filter 14 sowie einen Bandpass-Filter 15,
dem optional eine Glättungsfunktion
nachgeschaltet werden kann. Die durch den Mehrfachfrequenzfilter 12 gefilterten
Signale werden geglättet
und zur Adressierung eines Korrekturkennfelds 16 verwendet.
Das Korrekturkennfeld 16 ist als m × n-Matrix aufgebaut. Die Frequenzanteile
f1, f2, ......fn werden in Adressen 1, 2, 3, ......m des
Korrekturkennfelds 16 eingeschrieben und bei der Addition
dem am Signaleingang 10 anliegenden Rohsignal zugerechnet.
Dadurch können
Fehlanzeigen in Abhängigkeit
von der Pulsationsfrequenz, der Pulsationsamplitude und des mittleren Luftmassenstroms
individuell korrigiert werden. Der mittlere Luftmassenstrom entspricht
der Amplitude zur Frequenz 0, d.h. des Tiefpass-Ausgangs. In 2 ist
die allgemeinste Realisierungsmöglichkeit einer
Kompensationsschaltung zur Fehlerkorrektur durch Signalfilterung
zu entnehmen. Je nach vertretbarem Kostenaufwand und benötigter Kompensationsfähigkeit,
kann die Größe des Korrekturkennfelds 16 und
die Größe des Mehrfachfrequenzfilters 12 reduziert
werden. Eine effektive Pulsationskorrektur lässt sich beispielsweise schon
durch die in den 5.1 und 5.2 dargestellten Übertragungsfunktionen
realisieren. Der Darstellung der Figurensequenz 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 sind Pulsationsfehler
eines Luftmassenmesser-Musters zu entnehmen, die bei einer Standardfrequenz
von z.B. f = 58 Hz aufgenommen wurden. Mit Bezugszeichen 21 ist
ein erster Luftmassenstrom von z.B. 10 kg/h, mit Bezugszeichen 22 ein
zweiter Luftmassenstrom von z.B. 30 kg/h, mit Bezugszeichen 23 ein dritter
Luftmassenstrom von z.B. 60 kg/h und mit Bezugszeichen 24 ein
vierter Luftmassenstrom von z.B. 90 kg/h bezeichnet; Bezugszeichen 25 bezeichnet die
Pulsationsamplitude.
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In
den 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 sind
jeweils der oberen Kurve der Verlauf eines ursprünglichen Luftmassenmessersignals
sowie in der darunter liegenden Kurve ein korrigiertes Signal mit
der in 3 dargestellten Kompensationsschaltung
einander gegenübergestellt.
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Für den in 3.1 dargestellten ersten Luftmassenstrom 21 kann
durch die Frequenzfilterung des Signals mit der Kompensationsschaltung
gemäß 2 eine
erhebliche Reduktion des Fehlers in der Größenordnung von 5 % erreicht
werden, während das
Sensorsignal bei steigender Pulsationsamplitude 25 mit
bis zu 30 % fehlerbehaftet sein kann.
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In 3.2 ist das ursprüngliche Luftmassenmessersignal
für den
zweiten Luftmassenstrom 22 von 30 kg/h über der Pulsationsfrequenz 25 aufgetragen.
Das Originalsignal nimmt bei zunehmender Pulsationsfrequenz einen
stetig steigenden Verlauf, und ist bei größeren Pulsationsamplituden 25 mit
Fehlern behaftet, die größer als
40 % sind und damit unbrauchbar. Darunter liegend im in 3.2 verlaufendem Kurvenzug ist ein durch die Auswerteschaltung gemäß 2 korrigiertes
Signal eingegeben, welches noch mit einem Fehler von 7 % behaftet
ist.
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3.3 zeigt den Signalverlauf des ursprünglichen
Sensorsignals für
einen dritten Luftmassenstrom von 60 kg/h. Mit Steigen der Pulsationsamplitude 25 ist
das ursprüngliche
Luftmassenmessersignal mit Fehlern von jenseits von 25 % behaftet;
das durch die Kompensationsschaltung gemäß 2 gefilterte
Signal weist einen Fehler in der Größenordnung von 10 % auf.
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3.4 ist das ursprüngliche Luftmassenmessersignal
für den
vierten Luftmassenstrom von ca. 90 kg/h zu entnehmen, welches mit
steigender Pulsationsamplitude einen Fehler in der Größenordnung
von 20 % aufweist. Demgegenüber
weist das durch die Kompensationsschaltung gemäß 2 gefilterte
und geglättete
Signal erst ab einer Pulsationsamplitude von 0,6 einen nennenswerten
Fehler zwischen 2 und 8 % auf.
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Den
Darstellungen gemäß der 4.1, 4.2, 4.3 und 4.4 sind
bei einer zweiten Frequenz 30 von f2 =
145 Hz die Luftmassenströme 21, 22, 23 und 24 zu
entnehmen, bzw. das aus diesen resultierende Signal aufgetragen über die
Pulsationsamplitude 25.
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Wie
aus einem Vergleich der beiden in 4.1 einander
gegenübergestellten
Kurvenverläufe
hervorgeht, weist das in fetter Darstellung wiedergegebene ursprüngliche
Signal des Luftmassenmessgeräts
einen bei steigender Pulsationsamplitude 25 stark zunehmenden
Fehler auf, der in der Größenordnung
zwischen 20 und 30 % liegt. Demgegenüber weist das in dünnerer Strichstärke wiedergegebene,
mittels der Kompensationsschaltung gemäß der Darstellung in 2 gefilterte
und geglättete
Signal bei zunehmender Pulsationsdauer lediglich einen etwa 10 %
betragenden Fehler auf.
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Für den zweiten
Luftmassenstrom 22 (30 kg/h) liegen die Verhältnisse ähnlich.
Das ursprünglich,
vom Luftmassenmessgerät
produzierte Signal liegt bei steigender Pulsationsamplitude in der
Größenordnung
von jenseits 30 %, während
das über
die Kompensationsschaltung gemäß 2 gefilterte
und geglättete
Signal auch bei Pulsationsamplituden von > 2,5 einen Fehler in der Größenordnung
zwischen 10 und 15 % aufweist.
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4.3 zeigt die Fehler des ursprünglichen Signalverlaufs des
Luftmassenmessgeräts
sowie den Verlauf eines durch die Kompensationsschaltung gemäß der Darstellung
in 2 gefilterten und geglätteten Signals für einen
dritten Luftmassenstrom von etwa 60 kg/h. Das ursprüngliche,
vom Luftmassenmessgerät
generierte Signal ist bei Pulsationsamplituden 25, die > 1 betragen, mit Fehlern
von mehr als 30 % behaftet und damit nicht mehr brauchbar. Demgegenüber ist
das durch die Kompensationsschaltung gemäß der Darstellung in 2 gefilterte
und geglättete
Signal mit einem maximalen Fehler von 12 % behaftet, der bei einer
Pulsationsamplitude 25 von 1,5 auf 5 % stetig abfällt.
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4.4 zeigt eine Gegenüberstellung der Signalverläufe des
vom Luftmassenmessgerät
ursprünglich
generierten Signals, welches für
Pulsationsamplituden 25 ≥ 1
einen Fehler von mehr als 15 % aufweist. Demgegenüber ist
das in dünner
Strichlinienstärke
aufgetragene durch die Kompensationsschaltung gemäß der Darstellung
in 2 gefilterte und geglättete Signal der Pulsationsamplitude ≥ 1 mit einem
Fehler in der Größenordnung
von 5 % behaftet.
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5.1 zeigt Frequenzgänge von Filterbausteinen, die
innerhalb des Mehrfachfrequenzfilters 12 gemäß der Darstellung
in 2 eingesetzt werden können. In der Darstellung gemäß 5.1 sind für den
einfachsten Fall die Frequenzgänge
eines Tiefpass-Filters ein Frequenzgang eines Hochpass-Filters 32 sowie
der Frequenzgang eines Strömungs-Bypass
dargestellt. Messelemente zur Erfassung des Luftmassenstroms werden üblicherweise
in einen Strömungs-Bypass
integriert. Dieser ist aus aerodynamischen Gründen vorgesehen und hält Verschmutzungen
vom Messelement fern. Andererseits dient der Bypass auch zu einer
Bedämpfung
schnell variierender Strömungsanteile,
zu denen hochfrequente Pulsationen und Turbulenzen gehören. Die Geometrie
des Bypass 33 kann einerseits im Hinblick auf eine minimale
Verschmutzung und andererseits im Hinblick auf eine Pulsationsdämpfung optimiert sein.
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In
der Darstellung gemäß 5.3 sind die Frequenzgänge eines Tiefpass-Filters 31 des
Hochpassfilters 32 des Strömungs-Bypasses 32 sowie
ein Frequenzgang 34 eines Bandpass-Filters dargestellt. Die
Frequenzgänge
gemäß der Darstellung
in 5.2 entsprechen einer Kennfelddimension von n =
3 (vgl. Darstellung gemäß 2 Korrekturkennfeld 16)
und geben die Charakteristik der dort realisierten Beispielsschaltung
wieder. Wird die zweite Kennfelddimension von m auf m = 2 reduziert,
so entspricht dies einer Korrektur, die linear von den Amplituden der
einzelnen Frequenzbereiche abhängt.
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Für diesen
Fall kann die Funktion der Kompensationsschaltung mit einer 6 entnehmbaren Analogschaltung
nachgebildet werden.
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6 zeigt
das Blockschaltbild der analogen Kompensationsschaltung. Die Multiplizier-,
Addier- und Filterstufen werden durch Operationsverstärker realisiert.
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Analog
zur Darstellung gemäß 2 ist
der Signaleingang der Signalspannung UA durch
Bezugszeichen 10 gekennzeichnet, während der Signalausgang hinter
dem Addierer 17 durch Bezugszeichen 11 kenntlich
gemacht ist. Das Eingangssignal UA wird
einerseits dem Addierer 14 direkt zugeleitet, der durch
eine Konstantspannung k beaufschlagt ist. Andererseits wird das
Eingangssignal UA dem Tiefpass-Filter 13,
dem Hochpass-Filter 14 sowie dem Bandpass-Filter 15 aufgegeben.
Dem Tiefpass-Filter 13 ist ein Multiplizierer 41 (Tiefpass)
nachgeschaltet, der seinerseits durch eine Konstantspannung U1 beaufschlagt ist. Dem Bandpass-Filter 15 ist
ein weiterer Multiplizierer 42 (Bandpass) nachgeschaltet,
der seinerseits durch eine Konstantspannung U2 beaufschlagt
ist. Dem Hochpass-Filter 14 ist eine Sperrdiode 44 nachgeschaltet
sowie eine Glättungsstufe 45. Der
Glättungsstufe 45 des
Hochpass-Filters 14 ist ein weiterer, dritter Multiplizierer 43 (Hochpass),
nachgeordnet, der seinerseits durch eine Konstantspannung U3 beaufschlagt ist. Die Konstantspannungen
U1 U2, U3 und k können
mittels eines Spannungsteilers zwischen GND und URef =
+ 5 V eingestellt werden, k entspricht einem Offset, während die
Spannungen U1, U2 und
U3 den Gradienten der Kennfeldeinträge des Korrekturkennfelds 16,
welches als m × n-Matrix
aufgebaut ist.
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Die
in der Kompensationsschaltung 40 gemäß der Darstellung in 6 verwendeten
Multiplizierer 41, 42 und 43 können als
Operationsverstärker ausgebildet
sein.
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Mit
der in 6 dargestellten analog arbeitenden Kompensationsschaltung 40 sind
die in den 3.1 bis 3.4 für die erste
Frequenz f1 (58 Hz) dargestellten, in dünnen Linienzügen wiedergegebenen
kompensierten Signalverläufe
erreichbar, die sich in Bezug auf die Pulsationsamplitude 25 durch einen
im Vergleich zum ursprünglichen
Signal des Luftmas senmessgeräts
für die
Luftmassenströme 21, 22, 23, 24 erheblich
reduzierten Fehleranteil auszeichnen. Die mit wachsender Pulsationsamplitude 25 linear
anwachsenden Anteile des Gesamtpulsationsfehlers werden durch die
Kompensationsschaltung 40 wie in den Figurensequenzen 3.1 bis 3.4 für die erste
Frequenz f1 von 58 Hz sowie in der Darstellung
gemäß der 4.1 bis 4.4 für die zweite
Frequenz f2 von 145 Hz erheblich reduziert.
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Wird
die in 6 dargestellte Kompensationsschaltung 40 digital
realisiert, bzw. eine dieser entsprechende digitale Schaltung in
einen ASIC eines heißen
Luftmassenmessers integriert, können die
Multiplizierer 41, 42 und 43 komplett
entfallen. In diesem Falle wird die Multiplikation durch Bestimmung
der Amplituden einzelner Frequenzbereiche und die entsprechende
Adressierung des Korrekturkennfelds 16 ersetzt. Dadurch
wiederum besteht die Möglichkeit,
die Dimension m des Korrekturkennfelds 16 weiter zu erhöhen, wodurch
die auftretenden Pulsationsfehler weiter reduziert werden können.
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Die
in den Figurensequenzen der 3.1 bis 3.4 bzw. 4.1 bis 4.4 dargestellten Grundmessungen liefern die Basis
für die
Spannungen U1, U2,
U3 und k. Die Messungen können an
einem Pulsationsprüfstand
durchgeführt
werden. Ergänzende
Messungen können
an Motorprüfständen von
Verbrennungsmotoren im Zuge der Applikationsarbeiten durchgeführt werden.
Je mehr Grundmessungen bzw. ergänzende
Messungen als Einzelmessungen vorliegen, einen desto größeren Einsatzbereich
vermag die Kompensationsspaltung 40, sei sie analog aufgebaut,
digital aufgebaut oder in einen ASIC integriert, abzudecken.
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Für Anwendungen,
in denen keine spezifisch angepasste Pulsationskorrektur erforderlich
oder gewünscht
ist, kann die gesamte Korrekturfunktion dadurch ausgeschaltet werden,
dass alle Korrekturgrößen im Korrekturkennfeld 16 auf
den Wert 0 gesetzt werden. Der Darstellung gemäß 7 ist entnehmbar,
dass in ein Messrohr 50, welches einen Strömungsquerschnitt 51 aufweist,
ein Steckfühler 52 eingelassen
ist. In den Körper
des Steckfühlers 52 ist eine
Elektronik 55 integriert. Ferner ist im Steckfühler 52 ein
Bypass 53 aufgenommen, in welchem ein Messelement 54 integriert
ist. Das in den Bypass 53 integrierte Messelement 54 steht
in Verbindung mit der Elektronik 55. Die im Messrohr 50 strömende Luftmassenströmung ist
mit m bezeichnet. Der Bypass 53 ist aus aerodynamischen
Gründen
vorgesehen und dient ferner zum Anhalten von Verschmutzungen vom
Messelement 54. Mit dem Bypass 53 können andererseits
auch schnell variierende Strömungsanteile,
zu denen hochfrequente Pulsationen und Turbulenzen gehören, bedämpft werden.
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- a
- ursprüngliche
Kennlinie
- b
- modifizierte
Kennlinie
- m
- Luftmassenstrom
- mmax
- maximaler
Luftmassenstrom
- U1
- konstante
Signalspannung UA
- U
- pulsierende
Signalspannung
- Umax
- maximale
Signalspannung UA
- Umin
- minimale
Signalspannung UA
- m1
- Luftmassenstrom
bei u1
- mmin(b)
- Luftmassenstrom
bei Umin (Kennlinienbereich b)
- mmax(a)
- Luftmassenstrom
bei Umax (Kennlinienbereich a)
- 10
- Signaleingang
UA
- 11
- Signalausgang
- 12
- Mehrfachfrequenzfilter
- 13
- Tiefpass-Filter
- 14
- Hochpass-Filter
- 15
- Bandpass-Filter
- 16
- Korrektur-Kennfeld
(m × n
Matrix)
- 17
- Addierer
- 20
- 1.
Frequenz F1 = 58 Hz
- 21
- 1.
Luftmassenstrom 10 kg/h
- 22
- 2.
Luftmassenstrom 30 kg/h
- 23
- 3.
Luftmassenstrom 60 kg/h
- 24
- 4.
Luftmassenstrom 90 kg/h
- 25
- Pulsationsamplitude
- 30
- 2.
Frequenz F2 = 145 Hz
- 31
- Frequenzgang
Tiefpass-Filter
- 32
- Frequenzgang
Hochpass-Filter
- 33
- Frequenzgang
Strömungsbypass 53
- 34
- Frequenzgang
Bandpass-Filter
- 40
- Blockschaltbild
Kompensationsschaltung
- u1
- 1.
Konstantspannung
- u2
- 2.
Konstantspannung
- u3
- 3.
Konstantspannung
- k
- 4.
Konstantspannung
- 41
- Multiplizierer
(Tiefpass)
- 42
- Multiplizierer
(Bandpass)
- 43
- Multiplizierer
(Hochpass)
- 44
- Sperrdiode
- 45
- Glättungsstufe
- 50
- Messrohr
- 51
- Strömungsquerschnitt
- 52
- Steckfühler
- 53
- Bypass
- 54
- Messelement
- 55
- Elektronik