DE19543236C2 - Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung für Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Hitzdraht-Luftströmungsmesser ist als Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung be­ kannt, welche bei einem elektronischen Kraftstoffeinspritzsystem bei Verbren­ nungsmotoren wie z. B. für ein Kraftfahrzeug vorgesehen ist, da es möglich ist, den Luftmassenstrom zu erfassen. Der in den SAE-Veröffentlichungen 800468, 830615 beschriebene Luftströmungsmesser ist für einen kommerziellen Gebrauch entwickelt worden. Wenn ein Motor mit weniger als vier Zylindern bei niedriger Motordreh­ zahl unter starker Last arbeitet, tritt eine pulsierende Strömung auf, in welcher die Amplitude des Pulsierens der Einlaßluftmenge groß ist, und es tritt während eines Teils des Einströmens der Einlaßluft Rückströmung auf. In einem solchen Fall ist es schwierig, den Einlaßluftmengenstrom mit hoher Genauigkeit unter Verwendung des konventionellen Hitzdraht-Luftströmungsmessers, wie oben erwähnt, zu erfassen.

In der japanischen Patentanmeldung 62-73124 ist eine Einlaßluftmengen- Meßvorrichtung für einen Verbrennungsmotor beschrieben, in der zwei erste. Heizwiderstände derart angeordnet sind, daß sie sich quer zu der Strömungsrichtung des Ansaugluftstromes mit ihren Längsseiten gegenüberliegen. Zwei weitere tempe­ ratur-kompensierende Widerstände sind in Strömungsrichtung gesehen abwärts ge­ genüber den beiden Heizwiderständen angeordnet. Die Heizwerte der beiden ersten Heizwiderstände werden in einem Komparator verglichen und die Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung der Strömung beurteilt. Darüber hinaus werden die Heizwerte in den ersten Heizwiderständen gemessen und es wird die Strömungsrate ermittelt.

In der DE 34 14 176 wird des weiteren ein als Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung verwendbares Konstanttemperatur-Anemometer mit verbessertem Frequenzgang offenbart, welches ein Fühlerelement in einem Zweig einer elektronischen Brücken­ schaltung enthält, während an die Brückenschaltung eine Rückkopplungsschaltung wirksam angeschlossen ist. Der Frequenzgang der Brückenschaltung wird durch Impedanzelemente geformt, die in Parallelschaltung mit einem anderen Zweig der Brückenschaltung verbunden sind.

In der Zeitschrift IEEE Trans. (IM-16, March 1967, Nr. 1, Seite 68-73) wird ein mathematisches Rechenverfahren offenbart, dem eine Konstanttemperatur-Meßvor­ richtung zugrunde liegt, bei der ein Aufnehmerwiderstand bzw. die Temperatur un­ abhängig von den Fluidparametern konstant gehalten wird. Dies wird durch eine geschlossene Rückkopplungsschleife erreicht, welche die Abweichungen in dem Aufnehmerwiderstand erfaßt und den Aufnehmerstrom entsprechend regelt.

Auch der im Buch Meßtechnik, Strickert: Hitzdraht- und Hitzfilmanemometrie, VEB, Verlag Technik Berlin, 1974, abgedruckte Abschnitt 6.2: Dynamisches Ver­ halten, S. 147-151 stellt mathematische Berechnungsverfahren zur Beurteilung der dynamischen Eigenschaften stabiler Konstanttemperatur-Meßvorrichtungen zur Ver­ fügung.

Wenn das Rückströmphänomen mittels konventionellem Hitzdraht-Luftströmungs­ messer gemessen wird, bei welchem die Luft von einer Abgasventilseite zu einem Lufteinlaßventil zurückkehrt, wenn sich der Kolben nach oben bewegt, gibt der Luftströmungsmesser ein positives Signal aus, welches dem Absolutwert einer Strömungsrate entspricht, und zwar unabhängig von der Strömungsrichtung einer Vorwärtsströmung oder einer Rückströmung. Deshalb zeigt ein Ausgangssignal während der Rückströmung ein Signal an, das ähnlich einem während der Vorwärts­ strömung ist. Im Ergebnis gibt der Luftströmungsmesser ein Signal mit einem Wert aus, welcher größer ist als der der tatsächlichen durchschnittlichen Luftströmungs­ menge. Zu diesem Zeitpunkt kann der Meßfehler 30% bis 100% werden. Wenn nun die spezielle Hitzdrahtsonde verwendet wird, mittels welcher es möglich ist, schnell und unabhängig die Vorwärtsströmung und die Rückströmung zu erfassen, ist es möglich, den Fehlei der durchschnittlichen Luftströmungsmenge durch Erfassen der Richtung aus der Differenz der Luftströmungsmenge zwischen der Vorwärtsströ­ mung und der Rückströmung zu minimieren und die Luftströmungsmenge entspre­ chend der erfaßten Richtung auszugeben. Es gibt jedoch einige Probleme dahinge­ hend, daß die Herstellungskosten sich erhöhen und die Zuverlässigkeit sich verrin­ gert, da es nötig ist, die oben erwähnte spezielle Hitzdrahtsonde zu verwenden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung für Verbrennungsmotoren zu schaffen, mittels welcher es möglich ist, eine Rück­ strömung mit hoher Genauigkeit zu erfassen.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Einlaßluftmengen- Meßvorrichtung gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen (Ansprüche 2 bis 7) angegebenen Merkmale ermöglicht.

Zur Erläuterung wird noch ausgeführt:

Gemäß einem Aspekt weist die Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung für Verbren­ nungsmotoren eine Erfassungseinheit einschließlich eines Heizwiderstandes und eine Strömungsmengen-Arithmetikeinheit zum Berechnen der Luftströmungsmenge auf der Basis der Ausgabe von der Erfassungseinheit auf. Des weiteren ist eine Ein­ richtung zum Einstellen der Amplitude des Ausgangssignals der Erfassungseinheit zwischen der Erfassungseinheit und der Strömungsmengen-Arithmetikeinheit vorge­ sehen.

Die Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung für Verbrennungsmotoren weist zwei Erfas­ sungseinheiten einschließlich einer Brückenschaltung mit einem Heizwiderstand und eine Strömungsmengen-Arithmetikeinheit zum Berechnen einer Luftströmungsmen­ ge auf der Basis einer Ausgabe der Erfassungseinheit auf. Des weiteren sind zwei Einrichtungen jeweils zum Modulieren der Amplitude eines Ausgangssignals der Erfassungseinheit, und zwar zwischen der einen der Erfassungseinheiten und der Strömungsmengen-Arithmetikeinheit, und zwischen der anderen der Erfassungsein­ heiten und der Strömungsmengen-Arithmetikeinheit vorgesehen.

Entsprechend dem oben beschriebenen Aufbau ist es möglich, das kor­ rigierte Hitzdrahtsignal zu erhalten, welches nahe der tatsächlichen Luftströmungsmenge ist, und den Fehler der durchschnittlichen Luftströ­ mungsmenge durch elektrisches Erfassen bzw. Ermitteln der Antwortver­ zögerung des Hitzdrahtsignals und durch Schalten zweier Hitzdrahtsignale zu minimieren, wobei die Antwortverzögerungen auf der Basis des erfaß­ ten Richtungssignals kompensiert werden. Des weiteren kann die Rück­ strömung oder rückkehrende Strömung in der Luftströmung erfaßt wer­ den, welche durch einen Kanal strömt, und wird vor einem Korrigieren der Luftströmungsmenge bezüglich der Rückströmung das Rückströmungs­ kennfeld korrigiert, welches eine Umwandlungsfunktion der Luftströmungs­ menge auf der Rückströmungsseite zum Umwandeln eines Ausgabesignals von dem Heizwiderstand in die Luftströmungsmenge darstellt. Daher ist es möglich, die Genauigkeit der Messung durch Korrigieren der Luft­ strömungsmenge zu verbessern, wenn die Rückströmung auftritt, und zwar in einer zweistufigen Art unter Verwendung des Korrektur-Rückströ­ mungskennfeldes.

Die Erfindung wird nun detailliert anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung von Ausgleichsschaltungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt Wellenformen einer pulsierenden Strömung, bei welcher Einlaßluftströmungen Rückströmungen aufweisen.

Fig. 3 zeigt Frequenzcharakteristiken der Ausgleichsschaltung sowie einer Hitzdraht-Treiberschaltung.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Ausgleichsschaltung.

Fig. 5 zeigt eine Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung der Ausgleichsschaltungen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung der Ausgleichsschaltungen.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Ausgleichsschaltung.

Fig. 8 zeigt eine Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung der zweiten Ausgleichsschaltung gemäß einem weiteren Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 zeigt Frequenzcharakteristiken der zweiten Ausgleichsschaltung und einer Hitzdraht-Treiberschaltung.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel der zweiten Ausgleichsschaltung.

Fig. 11 zeigt eine Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung der zweiten Ausgleichsschaltung.

Fig. 12 zeigt eine Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung von nur einem Temperaturkompensationswiderstand.

Fig. 13 zeigt eine Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung von nur einem Temperaturkompensationswiderstand.

Fig. 14 zeigt eine Hitzdraht-Treiberschaltung unter Verwendung der Ausgleichsschaltung.

Fig. 15 zeigt ein Luftströmungs-Mengenkennfeld mit einem Rückströ­ mungs-Korrekturkennfeld.

Fig. 16 zeigt den Aufbau der Schaltung einer Hitzdraht-Strömungsmen­ gen-Meßvorrichtung.

Fig. 17 zeigt die Wirkung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert. Die Hitzdraht Treiberschaltungen 1 und 2 sind unabhängig voneinander. Sie sind mit einer Energiever­ sorgung 10 verbunden und erzeugen jeweils Ausgaben entsprechend der Luftströmungsmenge. Die Hitzdraht Treiberschaltung 1 ist so aufgebaut, daß ein Strom, welcher in einem Heizwiderstand 11 fließt, mittels eines Differenzverstärkers 15 und eines Transistors 16, in einer solchen Art und Weise eingestellt werden kann, daß die Potentialdifferenz an einem neutralen Punkt der Wheatstone-Brücke Null wird, wobei die Wheatstone- Brücke den Heizwiderstand 11, einen temperaturkompensierenden Wider­ stand 12 und die Widerstände 13 und 14 aufweist. Dadurch wird der Widerstandswert des Heizwiderstandes so gesteuert, daß er konstant ist, d. h. wird so gesteuert, daß die Temperatur konstant sein kann.

In einem solchen Fall liegt ein Signal, welches der Luftströmungsrate entspricht, welche von dem Heizwiderstand 11 erhalten wird, an dem Punkt A des elektrischen Potentials gemäß Fig. 1 an. Genauso wie in dem Fall bei dem Heizwiderstand 11 liegt ein Signal, welches der Luft­ strömungsrate entspricht, welche von dem Heizwiderstand 21 erhalten wurde, an dem Punkt B des elektrischen Potentials gemäß Fig. 1 an.

Die Heizwiderstände 11 und 21 sind durch Wickeln eines Weißgold- oder Wolfram-Hitzdrahtes als Heizer auf der Oberfläche eines zylindrischen oder röhrenförmigen Spulenkörpers, welcher aus Isoliermaterial mit guter thermischer Leitfähigkeit, wie z. B. Keramik, und Überziehen von Glas oder Keramiken als Beschichtungsmaterial hergestellt ist. Die Heizwi­ derstände 11 und 21 können auch durch Formen eines dünnen oder dicken Filmes aus Weißgold oder Wolfram auf dem Substrat eines plattenartigen Glases oder einer plattenartigen Keramik als Beschichtungs­ material hergestellt sein.

Der Heizwiderstand 11 und 21 ist innerhalb eines Einlaßluftkanals des Verbrennungsmotors vorgesehen, detaillierter ausgedrückt ist der Heizwi­ derstand 11 an der oberen Einströmseite bzw. stromaufwärtigen Seite der Einlaßluft vorgesehen, während der Heizwiderstand 21 an der strom­ abwärtigen Seite vorgesehen ist. Beide sind dicht parallel zueinander an­ geordnet. Genauso wie im Fall eines normalen Hitzdraht-Strömungs­ ratenmessers eines Konstanttemperaturtyps werden die Heizwiderstände 11 und 21 elektrisch durch die Hitzdraht-Treiberschaltungen 1 bzw. 2 er­ wärmt bzw. erhitzt, so daß die Differenzen in der Temperatur zwischen der Luftströmung und den Heizwiderständen 11, 12 unabhängig von der Lufströmungsrate konstant wird. Da der Heizwiderstand 11 durch den Luftstrom niedriger abgekühlt wird als der Heizwiderstand 21, wenn die Luft in der Vorwärtsrichtung von der stromaufwärtigen Seite der Ein­ laßluft zur stromabwärtigen Seite strömt, fließt mehr von der Hitzdraht- Treiberschaltung 1 zugeführter Strom in den Heizwiderstand 11 als in den Heizwiderstand 21.

Da der Heizwiderstand 21 durch den Luftstrom niedriger bzw. tiefer abgekühlt wird als der Heizwiderstand 11, wenn die Luft in der umge­ kehrten Richtung von der stromabwärtigen Seite der Einlaßluft zur stromaufwärtigen Seite strömt, fließt mehr von der Hitzdraht Treiberschal­ tung 1 zugeführter Strom in den Heizwiderstand 21 als in den Heizwi­ derstand 11. Deshalb kann die Richtung der Lufströmung unter Ver­ wendung der Differenz in der Größe des zugeführten Stromes erfaßt werden. In der Einlaßluftleitung tritt jedoch das Pulsieren der Luft sowie ein Verzögern des Ansprechens in den Hitzdraht Treiberschaltungen 1 und 2 wegen der thermischen Antwortcharakteristiken bzw. Ansprech­ charakteristiken der Heizwiderstände 11 und 12 auf. Im Ergebnis wird die Erfassung der Richtung der Luftströmung langsam, weshalb ein Fehler bei der Erfassung der durchschnittlichen Strömungsmenge auftritt.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Frequenzantwort­ charakteristiken der Ausgaben der Heizwiderstände 11 bzw. 12 entspre­ chend der Luftströmungsmenge elektrisch unter Verwendung von Aus­ gleichsschaltungen 3 und 4 verbessert. Des weiteren wird die Differenz der Größe der Ausgaben der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 mittels eines Spannungskomparators 5 erfaßt, wodurch die Richtung der Luftströmung erfaßt wird. Außerdem kann ein Luftströmungssignal mit kleineren Fehlern durch Schalten der Ausgänge der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 mittels einer Umschalt-Schaltung 6 ausgegeben werden. Die Umschalt- Schaltung schaltet die Ausgänge der Ausgleichsschaltungen 3 und 4, indem bewirkt wird, daß das Ausgangssignal der Ausgleichsschaltung 4 auf der Rückströmungsseite durch eine Invertierschaltung 61 invertiert wird. In diesem Fall ist es möglich, eine Schnittstelle bei einer Motor­ steuereinheit unter Verwendung von nur dem Ausgangssignal zu bilden, nämlich ohne ein Richtungssignal auszugeben. Ein Analogschalter, welcher durch einen CMOS-Prozeß hergestellt wurde, ein weiterer Ana­ logschalter, welcher die Transistoren verwendet, welche durch einen Bipolar-Prozeß hergestellt wurden, usw. können als die Umschalt-Schal­ tung verwendet werden.

Bezugnehmend nun auf Fig. 2 wird eine Vorrichtung unter Verwendung der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 detailliert erläutert. In Fig. 2 wird ein Hitzdrahtsignal vollständig in die Lufströmungsmenge umgewandelt und angezeigt. Wenn ein Motor mit weniger als vier Zylindern bei niedriger Motordrehzahl und unter starker Last betrieben wird, ist die pulsierende Amplitude der Einlaßluftmenge groß, und eine negative Lufströmungsmenge, welche eine Rückströmung genannt wird, tritt für einen Teil der Einlaßluft auf bzw. während eines Teils des Einströmens der Luft. Daher ist die Lufströmungsmenge im allgemeinen fast sinus­ wellenartig, wie in Fig. 2(1) gezeigt. Wenn die Motordrehzahl bei 1000 min^-1 liegt, liegt die pulsierende Frequenz bei 33 Hz. Dieses Phänomen zeigt unterschiedliche Formen entsprechend der Form der Brennkammer des Motors, der Form der Einlaß- und Auslaßleitungen oder der Form des Luftfilters.

Wenn die pulsierende Strömung bezüglich der Rückströmung unter Verwendung der speziellen Hitzdrahtsonde gemessen wird, welche bei schnellansprechenden Meßinstrumenten als Heizwiderstand verwendet wird, wird ein positives Signal entsprechend dem Absolutwert der Strö­ mungsrate unabhängig von den Richtungen der Vorwärtsströmung und der Rückströmung ausgegeben, wie in Fig. 2(2) gezeigt. Da der Hitz­ draht ein gutes Ansprechverhalten auf die Luftströmung aufweist, wird der Wert seines Signals nahezu Null, wenn die Vorwärtsströmung und die Rückströmung geschaltet werden. Es ist möglich, das Hitzdrahtsignal zu erhalten, welches der tatsächlichen Luftströmungsmenge am nächsten kommt, und zwar unter Verwendung zweier derartiger spezieller Hitz­ drahtsonden, Erfassen der Richtungen der Vorwärtsströmung und der Rückströmung und Kombinieren ihrer Wellenformen. Da jedoch eine Spezial-Hitzdrahtsonde sehr teuer ist, ist es, auch vom Standpunkt der Zuverlässigkeit her, schwierig, sie ständig in Maschinen bzw. Motoren zu verwenden, welche großen Vibrationen, wie z. B. Motoren für Kraftfahr­ zeuge, unterliegen.

Demgemäß werden zwei konventionelle Hitzdrahtsonden mit hoher Zuverlässigkeit, welche den Mangel eines schnellen Ansprechverhaltens aufweisen, parallel verbunden und als Heizwiderstände 11 und 21 ver­ wendet. In einem solchen Fall wird ein positives Signal, welches dem Absolutwert der Strömungsrate entspricht, unabhängig von den Richtun­ gen der Vorwärtsströmung und der Rückströmung ausgegeben, wie in Fig. 2(3) gezeigt. Da die Antwortverzögerung in diesem Fall auftritt, wird das Hitzdrahtsignal nicht Null, wenn die Vorwärtsströmung und die Rückströmung umgeschaltet werden. Des weiteren weist ein Ausgang A des Heizwiderstandes 21, welcher an der stromaufwärtigen Seite der Einlaßluft angeordnet ist, einen großen Wert während der Vorwärts­ strömung auf, jedoch einen kleinen Wert während der Rückströmung. Auf der anderen Seite weist eine Ausgabe B des Heizwiderstandes 21, welcher an der stromabwärtigen Seite der Einlaßluft angeordnet ist, einen großen Wert während der Rückströmung auf, jedoch einen kleinen Wert während der Vorwärtsströmung. Das Ergebnis des Vergleichs dieser zwei Signale durch den Spannungskomparator 5 ist in Fig. 2(4) gezeigt, in welcher hohe elektrische Potentialpegel (Hi), welche kennzeichnend für die Vorwärtsströmung sind, und niedrige elektrische Potentialpegel (Low), welche kennzeichnend für die Rückströmung sind, einander abwechseln. Das Hitzdrahtsignal, welches zu einer Rückströmungskorrektur durch Umschalten der Vorwärtsrichtung und der Gegenstromrichtung unter Verwendung des Richtungssignals durch die Umschalt-Schaltung erzeugt wird, zeigt eine zusammengesetzte Wellenform bezüglich der Rückströ­ mung, wie es in Fig. 2(5) gezeigt ist. Dieses Signal ist jedoch außer Phase zu dem Signal der tatsächlichen Luftströmungsmenge, und seine Wellenform befindet sich in der Nähe von Null. Deshalb weist das unter Verwendung von nur dem Richtungssignal kombinierte Signal im Vergleich zu der durchschnittlichen Luftströmungsmenge der tatsächlichen Luftströmung einen Fehler auf.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Hitzdrahtsignal mit der An­ sprechverzögerung, welches in Fig. 2(3) gezeigt ist, den Ausgleichsschal­ tungen 3 und 4 zugeführt, in welchen die Ansprechverzögerung elektrisch kompensiert wird. Das Signal zu diesem Zeitpunkt ist in Fig. 2(6) gezeigt. Ein Hitzdraht-Ausgangssignal A2 auf der Vorwärtsströmungsseite und ein Ausgangssignal B2 auf der Rückströmungsseite sind bereits durch die Ausgleichsschaltungen 3 und 4 abgestimmt, so daß ihre Phasen bzw. Amplituden dicht zu jenen der tatsächlichen Luftströmungsmenge werden. Ein neues Richtungssignal wird unter Verwendung dieser Signale A2 und B2 erzeugt. Ein rückströmungs-korrigiertes Hitzdrahtsignal, dessen Wel­ lenform nahe einem der tatsächlichen Luftströmungsmenge ist, wie in Fig. 2(7) gezeigt, kann durch Schalten der Ausgaben unter Verwendung des neuen Richtungssignals und durch ihr Kombinieren erhalten werden. Dadurch ist es möglich, den Fehler der durchschnittlichen Luftströmungs­ menge zu minimieren.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Frequenzcharakteristiken der Ausgleichs­ schaltungen 3 und 4. Spezifisch ausgedrückt, zeigt Fig. 3 eine elektrische Frequenzcharakteristik der Hitzdraht-Treiberschaltungen 1 und 2 ein­ schließlich der Heizwiderstände 11 und 12 bei einer konstanten Strö­ mungsrate. Bezüglich des Ansprechverhaltens der Hitzdraht-Treiberschal­ tung beträgt ihre Grenzfrequenz etwa mehrere 10 Hz und weniger als 100 Hz. Wenn die Motordrehzahl innerhalb des Bereiches von 1000 min^-1 bis 2000 min^-1 ist, liegt die pulsierende Frequenz der Luftströ­ mungsmenge innerhalb des Bereiches von 33 Hz bis 66 Hz. Deshalb wird die Grenzfrequenz durch sie beeinflußt, und der erfaßte Wert weist die Antwortverzögerung auf. Durch Addieren der Charakteristik der Ausgleicher, welche den Phasenvoreilfaktor aufweisen, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, wird jedoch die zusammengesetzte Antwort bzw. das zusam­ mengesetzte Ansprechverhalten mehrere 100 Hz. Diese Antwort kann um eine Größenordnung schneller sein als im Vergleich zu einer ein­ zigen Antwort der Hitzdraht Treiberschaltung. Es ist wünschenswert, daß die Verstärkungscharakteristiken der zusammengesetzten Antwort flach sind und sich in Richtung auf große Frequenzen ausdehnen, wie dies der Fall ist. Dadurch ist es möglich, das Verlangsamen der Erfassung der Luftströmungsmenge zu verringern.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in welchem die Ausgleichsschaltungen 3 und 4 unter Verwendung einer elektrischen Schaltung realisiert werden. In dieser Schaltung ist ein Differentialverstärker vorgesehen, dessen Eingangs/Ausgangsverstärkung durch die Widerstände 33, 34, 36 und 38 festgelegt sind. Die Charak­ teristik des Phasenvoreilfaktors wird durch einen Widerstand 37 und Kondensatoren 32, 35 bestimmt.

Entsprechend dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel bei Verwendung der Ausgleichsschaltung ist es möglich, die Antwort ohne Verwendung der Spezial-Hitzdrahtsonden als Heizwiderstand leicht zu verbessern und die Genauigkeit der Messung der durchschnittlichen Luftströmungsmenge relativ leicht zu verbessern. Da des weiteren die Antwort der Hitzdraht- Treiberschaltung durch eine elektrische Schaltung verbessert werden kann, besteht eine Wirkung darin, daß es möglich ist, die Hochfahrcharak­ teristik zu beschleunigen, unmittelbar nachdem eine Energieversorgung gestartet wird.

Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5 erklärt. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel wird die Umwandlungsschaltung bzw. Inverterschaltung des ersten Ausführungsbeispiels eliminiert, und eine Motorsteuereinheit be­ stimmt, ob die Vorwärtsströmung auftritt, und zwar unter Verwendung des Ausgangssignals und des Richtungssignals. Es ist deshalb möglich, die tatsächliche Strömungsmenge zu messen, indem die Rückströmung berücksichtigt wird. Entsprechend dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, da der dynamische Bereich der Vorwärtsströmung und der Rück­ strömung in dem Ausgangssignal groß bzw. breit zugelassen werden kann, die Genauigkeit der Erfassung wegen eines A/D Wandlers der Motor­ steuereinheit verbessert.

Nun wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 6 erklärt. In dem Fall, daß die Rückströ­ mung auftritt, selbst wenn die Amplitude des Pulsierens der Einlaßluft­ menge relativ klein ist, ist entsprechend der Form des Brennraumes eines Motors, der Form der Einlaß/Auslaßleitungen oder der Form des Luftfilters der Fehler wegen der Verlangsamung der Erfassung des Richtungssignals der Vorwärtsströmung und der Rückströmung, was durch das Verlangsamen der Antwort bzw. des Ansprechverhaltens bewirkt wird, gravierend, nicht jedoch der Fehler der Amplitude der Lufströmungs­ menge infolge des Verlangsamens der Antwort. Bei diesem Ausführungs­ beispiel sind die Ausgänge der Hitzdraht-Treiberschaltungen 1 und 2 mit den Ausgleichsschaltungen 3 bzw. 4 verbunden. Die Ausgänge der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 sind mit den Eingängen eines Spannungs­ komparators 5 verbunden, denn die Ausgabe des Komparators 5 stellt das Richtungssignal dar. Das rückströmungs-korrigierte Strömungsmen­ gensignal wird durch Umschalten der Ausgangssignale A und B der Hitz­ draht-Treiberschaltungen 1 und 2 durch die Umschalt-Schaltung 6 erhal­ ten. Da die Ausgaben der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 nicht direkt als die Luftströmungsausgabesignale verwendet werden, wird die Erfassung der Luftströmungsmenge nicht direkt beeinflußt, selbst wenn die Am­ plitudencharakteristiken der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 nicht strikt kalibriert sind. Falls die Amplitudencharakteristik vernachlässigt werden kann, können des weiteren die Ausgleichsschaltungen 3 und 4 aus passi­ ven Bauteilen aufgebaut sein, wie z. B. Widerstände und Kondensatoren, nicht jedoch aus aktiven Bauteilen, wie z. B. dem Differentialverstärker, welcher in Fig. 4 gezeigt ist.

Als nächstes wird ein Beispiel der Ausgleichsschaltung unter Verwendung der passiven Bauteile unter Bezugnahme auf Fig. 7 erklärt. Diese Schaltung verbessert eine Wechselstrom-Amplitudencharakteristik durch Verbinden eines Tiefpaßfilters, welcher aus einem Widerstand 41 und einem Kondensator 42 besteht, mit einer Phasenvoreilschaltung, welche aus Widerständen 43, 44 und einem Kondensator 45 besteht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es, obwohl die Verstärkung bezüglich eines Gleichstromes reduziert wird, möglich, diese Schaltung als eine Ausgleichsschaltung zum Erfassen der Richtung durch Ändern der Wechselstrom-Amplitudencharakteristik zu verwenden.

Da der durch das Verlangsamen der Erfassung der Richtungssignale der Vorwärtsströmung und der Rückströmung bewirkte Fehler stärker ver­ ringert wird, ist es möglich, die Empfindlichkeit des Richtungssignals während der Rückströmung zu erhöhen, indem bewirkt wird, daß die Amplitudencharakteristiken der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 größer werden als die Amplitude der tatsächlichen Luftströmungsmenge gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Insbesondere ist es möglich, die Rückströmung bei hoher Empfindlichkeit zu erfassen, selbst wenn das Pulsieren oder die Rückströmung der Luftströmungsmenge klein ist, und es ist deshalb möglich, die Luftströmungsmenge genauer zu messen. Es ist ebenfalls leicht, die Zeitkonstanten der Ausgleichsschaltungen 3 und 4 festzulegen bzw. einzustellen. Außerdem ist es möglich, die Genau­ igkeit des Widerstandes und des Kondensators zur Bestimmung der Zeitkonstante zu reduzieren, und somit ist es nicht erforderlich, diese über das normale Maß hinaus einzustellen bzw. zu justieren.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert. Wenn die Rückströmung gering ist, die pulsierende Amplitude jedoch relativ groß ist, liegt ein solcher Fall vor, bei dem der Fehler des durchschnittlichen Wertes der Ein­ laßluftströmungsmenge infolge der pulsierenden Amplitude gravierend bzw. relevant ist, nicht jedoch der Fehler der Luftströmungsmenge infolge des Auftretens der Rückströmung. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Richtungssignal durch Eingeben der Ausgaben der Hitzdraht Treiber­ schaltung 1 und 2 an den Spannungskomparator 5 erfaßt. Nach Kor­ rigieren der Wirkung der Rückströmung durch Umschalten der Ausgangs­ signale A, B der Hitzdraht-Treiberschaltungen 1, 2 durch die Umschalt- Schaltung 6 wird das Luftströmungsmengen-Ausgangssignal neu durch Korrigieren der pulsierenden Amplitude durch eine zweite Ausgleichs­ schaltung 7 erzeugt. Da die pulsierende Amplitude willkürlich unter Verwendung der zweiten Ausgleichsschaltung 7 bei diesem Ausführungs­ beispiel festgelegt wird, ist es möglich, die durchschnittliche Luftströ­ mungsmenge in positive und negative Richtungen zu korrigieren.

Fig. 9 zeigt ein Beispiel der Frequenzcharakteristiken der zweiten Aus­ gleichsschaltung 7, welche ein elektrisches Ansprechverhalten bzw. eine elektrische Antwort der Frequenz der Hitzdraht-Treiberschaltung 1 und 2 einschließlich der Heizwiderstände 11 und 21 bei einer bestimmten konstanten Strömungsrate veranschaulicht. Die Frequenzcharakeristik der zweiten Ausgleichsschaltung bezüglich der Antwort der Hitzdraht-Treiber­ schaltung ist wie folgt. Wenn ein derartiger Phasenvoreilfaktor, wie in Fig. 9 gezeigt, allmählich von dem Zeitpunkt an hinzugefügt bzw. addiert wird, wenn die Antwort der Hitzdraht Treiberschaltung flach ist, wird die zusammengesetzte Antwort allmählich erhöht. Deshalb ist es möglich, eine solche Antwort zu erhalten, daß die Grenzfrequenz größer als 100 Hz ist. Die Reduzierung der Amplitude infolge des Verlangsamens der Antwort, wenn das Pulsieren in der Luftströmungsmenge auftritt, wird durch Ändern einer Verstärkungscharakteristik kompensiert bzw. wettge­ macht. Deshalb ist es möglich, den Meßfehler der durchschnittlichen Luftströmungsmenge zu reduzieren.

Fig. 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die zweite Ausgleichs­ schaltung 7 durch eine elektrische Schaltung realisiert wird. Die zweite Ausgleichsschaltung 7 ist durch Verbinden von Netzwiderständen 91, 92, 93, 94 und Kondensatoren 95, 96 zum Ändern der Eingangs/Ausgangs­ verstärkung auf die Ausgleichsschaltung 3 aufgebaut, wie in Fig. 4 ge­ zeigt. Es ist möglich, die Verstärkungscharakteristik der zweiten Aus­ gleichsschaltung 7 durch Einstellen des Wertes eines Widerstandes 93 zu ändern. Bezüglich der Grundcharakteristik der Schaltung selbst wird die Eingangs/Ausgangsverstärkung eines Differentialverstärkers 71 durch Widerstände 73, 74, 76, 78 bestimmt, während die Frequenzcharakteristik des Phasenvoreilfaktors durch Kondensatoren 72, 75 bestimmt wird.

Da die zweite Ausgleichsschaltung 7 bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist es möglich, die Beziehung zwischen der Drosselklap­ penöffnung und der Luftströmungsmenge unter Verwendung einer ein­ fachen Schaltung monoton zu erhöhen und das Anpaßleistungsverhalten an eine Motorsteuereinheit für Kraftfahrzeuge zu verbessern.

Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. In dem Fall, daß sowohl die pulsierende Amplitude als auch die Rückströmung groß sind und die pulsierende Amplitude eine Vielzahl von Komponenten von Wellen hoher Harmonischer aufweist, kann der Fehler der Erfassung der Einlaßluft­ strömungsmenge infolge des Verlangsamens der Antwort der Hitzdraht- Treiberschaltungen 1 und 2 in einem bestimmten Fall groß werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Ausgaben der Hitzdraht- Treiberschaltungen 1 und 2 dem Spannungskomparator 5 durch die Ausgleichsschaltungen 3 bzw. 4 eingegeben. Eine Ausgabe des Kom­ parators ist ein Richtungssignal. Nach Korrigieren der Wirkung der Rückströmung durch Umschalten der Ausgangssignale A, B der Hitz­ draht-Treiberschaltungen 1, 2 durch die Umschalt-Schaltung 6 wird das Luftströmungsmengen-Ausgangssignal neu durch Korrigieren der pulsieren­ den Amplitude durch die zweite Ausgleichsschaltung 7 erzeugt. Da das Verlangsamen der Antwort für die Erfassung der Rückströmung durch die Ausgleichsschaltungen 3 und 4 bei diesem Ausführungsbeispiel behan­ delt wird, ist es möglich, die Empfindlichkeit der Erfassung zu erhöhen und den Fehler der Erfassung der Einlaßluftströmung durch Kompensie­ ren der Reduzierung der pulsierenden Amplitude infolge des Verlang­ samens der Antwort insgesamt zu reduzieren, wenn das Pulsieren auftritt, und zwar unter Verwendung der zweiten Ausgleichsschaltung 7. Ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung ist es, selbst wenn das Pulsieren oder die Rückströmung der Luftströmungsmenge groß ist, möglich, die Rückströmung mit guter Empfindlichkeit zu erfassen und somit die Luftströmungsmenge präzise zu messen. Da die Empfindlichkeit des Pulsierens und der Rückströmung unabhängig voneinander festgelegt werden können, ist es deshalb leicht, diese in Kombination mit einem Motor einzustellen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 wird nun ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Wärmewiderstände 11 und 21, welche eine Brückenschaltung in den Hitzdraht Treiberschaltungen 1 und 2 bilden, auf der Masseseite angeordnet. Des weiteren ist eine temperaturkompensierende Schaltung 8 vorgesehen, weshalb es möglich ist, zwei Brückenschaltungen unter Verwendung von nur einem Temperaturkompensations-Widerstand auf­ zubauen. Bei der temperaturkompensierenden Schaltung 8 wird die Beziehung zwischen einem Temperaturkompensations-Widerstand 81, einem Widerstand 82 und den Hitzdrah-Treiberschaltungen 1, 2 durch Umschalt-Schaltungen 88, 84, 86 synchron mit einem Signal von einem Oszillator 89 geschaltet. Um die Variation der Spannung zu reduzieren, welche durch Umschalten eines elektrischen Potentials der Emitterseite der Transistoren 16 und 26 in den Hitzdraht-Treiberschaltungen 1 und 2 durch die Umschalt-Schaltung 88 bewirkt wird, zu reduzieren, wird ein Differentialverstärker 87 als Puffer verwendet. Somit wird der Strom, welcher einem Widerstand 82, der mit dem Temperaturkompensations- Widerstand 81 auf der Masseseite verbunden ist, zugeführt wird, durch die Pufferschaltung bzw. den Differentialverstärker 87 zugeführt. Eine Ausgabe des Temperaturkompensations Widerstandes 81 wird seriell dem Differentialverstärker 15, 25 der Hitzdraht-Treiberschaltungen 1, 2 durch eine Abtast-Halte-Schaltung eingegeben, welche Umschalt-Schaltungen 84, 86 und Kondensatoren 83, 85 aufweist. Deshalb bilden der temperatur­ kompensierende Widerstand 81 und die Hitzdraht-Treiberschaltung 1 sowie der Widerstand 81 und die Schaltung 2 jeweils unabhängig eine Brückenschaltung. Es ist wünschenswert, Kondensatoren 17, 27 parallel zu den Heizwiderständen 11, 21 vorzusehen, um den Betrieb der Hitz­ draht-Treiberschaltungen 1 und 2 zu stabilisieren.

Zusätzlich wird das Richtungssignal durch Eingeben der Ausgaben der Hitzdraht-Treiberschaltungen 1 und 2 in den Spannungskomparator 5 erfaßt. Währenddessen wird das Strömungsmengen-Ausgangssignal durch Umschalten der Ausgangssignale A und B der Hitzdraht-Treiberschaltung durch die Umschalt-Schaltung 6 und durch Korrigieren der Wirkung der Rückströmung erhalten. Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel die Ausgleichsschaltung in der Ausgangsstufe der Hitzdraht-Treiber­ schaltung nicht verwendet worden ist, kann eine Vielfalt von Ausgleichs­ schaltungen in Kombination mit dem Umschalten der Richtungssignale, der Strömungsmengen-Ausgangssignale usw. verwendet werden.

Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein relativ teurer tempera­ turkompensierender Widerstand vorgesehen ist, welcher in dem Einlaßluft­ kanal zusammen mit zwei Heizwiderständen vorgesehen ist, ist es daher möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren. Da der Abschnitt bzw. der Bereich, in welchem die Temperatur in diesen zwei Brückenschaltun­ gen eingestellt werden muß, nur ein Abschnitt bzw. ein Bereich ist, nämlich der benötigte temperaturkompensierende Widerstand nur einer ist, ist es möglich, den Herstellungsprozeß zu vereinfachen und somit die Herstellungskosten zu reduzieren.

Unter Bezugnahme auf Fig. 13 wird nun ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Ausgaben der Hitzdraht-Treiberschaltungen 1 und 2 durch die Ausgleichsschaltungen 3 und 4 dem Spannungskomparator 5 eingegeben. Die Ausgaben der Hitzdraht-Treiberschaltungen werden auch den zweiten Ausgleichsschaltungen zugeführt, in welchen das Verlangsamen der Ant­ wort ausgeglichen wird. Das Strömungsmengen-Ausgangssignal wird durch Umschalten der Ausgänge der zweiten Ausgleichsschaltungen erhalten. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Genau­ igkeit weiter zu verbessern, da die Differenz der Frequenzantwort zwi­ schen den Sensoren individuell eingestellt werden kann.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 ein achtes Ausführungs­ beispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Verlangsamen der Antwort des Ausgangs­ signals der Hitzdraht-Treiberschaltung 1 durch die Ausgleichsschaltung 3 kompensiert. Die Ausgabe der Ausgleichsschaltung 3 wird einer Strö­ mungsmengen-Arithmetikeinheit 99 zugeführt. Da die Ausgleichsschaltung zwischen der Hitzdraht-Treiberschaltung und der Strömungsmengen-Arith­ metikeinheit in diesem Fall vorgesehen ist, ist es möglich, die Genau­ igkeit der Erfassung der Luftströmungsmenge relativ leicht zu erhöhen.

Unter Bezugnahme nun auf die Fig. 15 bis 17 wird ein weiteres Aus­ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hier nachfolgend erläutert, bei welchem ein Korrektur-Rückströmungskermfeld vorgesehen ist. Das Strömungskennfeld wird zum Umwandeln eines Ausgangssignals von dem Heizwiderstand in eine Luftströmungsmenge verwendet. Bei dem Hitz­ draht-Meßverfahren für die Luftströmungsmenge gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Luftströmungsmenge, welche während der Rückströ­ mung auftritt, in einer zweistufigen Art unter Verwendung des Korrektur- Rückströmungskennfeldes gemessen, und zwar so, daß die Korrektur in dem Strömungskennfeld der Rückströmung ausgeführt worden ist.

Ein in Fig. 15 gezeigtes Strömungskennfeld ist in die Vorwärtsströmungs­ seite und die Rückströmungsseite gemäß den Richtungen der Luftströme unterteilt. Das auf der rechten Seite veranschaulichte Strömungskennfeld ist nämlich ein Strömungskennfeld (welches hiernachfolgend als ein Vorwärtsströmungskennfeld bezeichnet wird) für die Vorwärtsströmung, welches durch eine dicke Linie entlang der Luftströmungsmengen-Um­ wandlungsfunktion (Q = f(V)) auf der Vorwärtsströmungsseite gezeichnet ist. Im Gegensatz dazu ist ein auf der linken Seite veranschaulichtes Strömungskennfeld ein Strömungskennfeld (welches hiernachfolgend als Rückströmungskennfeld bezeichnet ist) für die Rückströmung dargestellt, welches durch eine dünne Linie entlang der Luftströmungsmengen-Um­ wandlungsfunktion (-Q = f(-V)) der Rückströmungsseite gezeichnet ist, während das andere ein Korrektur-Rückströmungskennfeld ist, welches durch Korrigieren des Rückströmungskennfeldes erhalten wurde.

Unter dem Einfluß der Rückströmung wird eine Luftströmungsmenge unter Verwendung des Rückströmungskennfeldes korrigiert. Das Rück­ strömungskennfeld wird des weiteren korrigiert, bevor die Luftströmungs­ menge korrigiert wird. Demgemäß wird die Korrektur eine Zweistufen­ korrektur genannt. Das durch Korrigieren des Rückströmungskennfeldes erhaltene Kennfeld wird als ein Rückströmungs-Korrekturkennfeld be­ zeichnet, während eine Luftströmungs-Umwandlungsfunktion abgekürzt wird als "eine Umwandlungsfunktion".

Bei einem Verfahren zum Korrigieren des Rückströmungskennfeldes gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Umwandlungsfunktion (-Q = f(-V)) der Rückströmseite unter Verwendung von zwei Parametern korrigiert, nämlich ein Strömungsmengen-Zuwachs K1 und ein Offset K0, welche zustandsbestimmende Faktoren sind, um einen dynamischen Luftströmungszustand zu bestimmen. Mit anderen Worten, das Rück­ strömungs-Korrekturkennfeld, wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 15 dargestellt ist, wird durch Verwendung der folgenden Korrekturfunk­ tion aufgestellt:

-Q' = K1(-Q) + K0,

in welcher -Q = f(-V) und V ein Signal von dem Heizwiderstand (Aus­ gangsspannung) sind.

Das Vorwärtsströmungskennfeld, das Rückströmungskennfeld und die Korrekturfunktion oder das Rückströmungs-Korrekturkennfeld sind in einem ROM gespeichert (ein internes ROM oder ein externes ROM). Ein Microcomputer erhält das Kernfeld oder die Korrekturfunktion von dem ROM, verwendet sie gemäß der Richtung des Luftstromes und wandelt das Signal von dem Heizwiderstand in eine Luftströmungsmenge. Wie aus dem oben Ausgeführten ersichtlich ist, ist die grundlegende Ein­ richtung zum Umwandeln des Signals von dem Heizwiderstand in die Luftströmungsmenge die Luftströmungsmengen-Umwandlungsfunktion. Das Luftströmungskennfeld stellt eine Art Hilfswerkzeugeinrichtung bzw. ein Hilfsmittel dar. Demgemäß ist es möglich, das Hilfsmittel, welches im voraus korrigiert wurde, oder das Rückströmungs-Korrekturkennfeld zu verwenden.

Fig. 16 zeigt den Aufbau einer Schaltung in der Hitzdraht-Meßvorrich­ tung für die Luftströmungsmenge gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Vorrichtung verwendet das Strömungskennfeld mit dem Rückströ­ mungs-Korrekturkennfeld, welches in Fig. 15 dargestellt ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 16 wird nun die Funktion bzw. der Betrieb der Luftströmungsmengen-Meßvorrichtung nachfolgend erläutert.

In der in Fig. 16 gezeigten Vorrichtung ist jede der Hitzdraht-Treiber­ schaltungen 1 und 2 eine unabhängige Schaltung, welche mit der Ener­ gieversorgung 10 verbunden ist, und jede gibt ein Signal aus, welches der Luftströmungsmenge entspricht. Die Hitzdraht-Treiberschaltung 1 regu­ liert den Strom, welcher durch den Heizwiderstand 11 fließt, unter Verwendung des Differentialverstärkers 15 und des Transistors 16, so daß die Potentialdifferenz im neutralen Punkt einer Brückenschaltung Null wird. Dadurch wird der Wert des Widerstandes des Heizwiderstandes 11 auf einen konstanten Wert gesteuert, mit anderen Worten, die Tempera­ tur des Heizwiderstandes 11 wird auf einen konstanten Wert gesteuert. Zu diesem Zeitpunkt stellt das Signal von dem Heizwiderstand 11, welches dem Luftstrom entspricht, ein elektrisches Signal dar, welches am Punkt A gemäß Fig. 16 erhalten wurde. Genauso wie in dem Fall des Heizwiderstandes 11 stellt ein Signal von dem Heizwiderstand 21 ein elektrisches Signal dar, welches am Punkt B gemäß Fig. 16 erhalten wurde.

Die als Hitzdrahtsonden verwendeten Heizwiderstände werden durch Wickeln eines Weißgold- oder Wolfram-Hitzdrahtes als einen Heizer auf der Oberfläche einer zylindrischen oder röhrenförmigen Spulenkörper, welcher aus Isoliermaterial mit guter thermischer Leitfähigkeit, wie z. B. Keramik, und Beschichten bzw. Überziehen von Glas oder Keramiken als Beschichtungsmaterial hergestellt ist. Die Heizwiderstände können auch durch Ausbilden eines dünnen oder dicken Filmes aus Weißgold oder Wolfram auf dem Substrat eines plattenartigen Glases oder einer platten­ artigen Keramik als Beschichtungsmaterial hergestellt sein.

Die Heizwiderstände 11 und 21 sind innerhalb eines Einlaßluftkanals für den Verbrennungsmotor vorgesehen, und zwar detaillierter ausgedrückt ist der Heizwiderstand 11 auf der stromaufwärtigen Seite der Einlaßluft und der Heizwiderstand 21 auf der stromabwärtigen Seite davon vorgesehen. Beide sind dicht parallel zueinander angeordnet. Genauso wie in dem Fall bei einem normalen Konstanttemperatur-Hitzdraht-Strömungsmesser werden die Heizwiderstände 11 und 21 elektrisch durch die Hitzdraht- Treiberschaltung 1 bzw. 2 erwärmt, so daß die Differenzen in der Tem­ peratur zwischen der Luftströmung und den Heizwiderständen 11, 12 unabhängig von der Luftströmungsrate konstant werden. Da der Heizwi­ derstand 11 tiefer als der Heizwiderstand 21 durch den Luftstrom abge­ kühlt wird, wenn die Luft in der Vorwärtsrichtung von der stromaufwärti­ gen Seite der Einlaßluft zu der stromabwärtigen Seite strömt, fließt mehr Strom, welcher von der Hitzdraht-Treiberschaltung 1 zugeführt wird, in den Heizwiderstand 11 stärker als in den Heizwiderstand 21. Während auf der anderen Seite, da der Heizwiderstand 21 durch die Luftströmung langsamer gekühlt wird als der Heizwiderstand 11, wenn die Luft in der entgegengesetzten bzw. Rückströmrichtung von der stromabwärtigen Seite der Einlaßluft zu der stromaufwärtigen Seite fließt, fließt mehr Strom, welcher von der Hitzdraht-Treiberschaltung 1 geliefert wird, in den Heizwiderstand 21 als in den Heizwiderstand 11.

Daher kann die Richtung der Luftströmung unter Verwendung der Differenz der Größe des zugeführten Stromes erfaßt werden. Das Pulsieren der Luft tritt jedoch im Einlaßluftkanal auf, und das Verlang­ samen oder Verzögern der Antwort tritt in den Hitzdraht-Treiberschaltun­ gen 1 und 2 aufgrund der thermischen Antwortcharakteristik der Heizwi­ derstände 11 und 12 auf. Im Ergebnis wird die Erfassung der Richtung der Luftströmung langsam, und somit tritt ein Fehler in der Messung der durchschnittlichen Strömungsmenge auf.

Der Spannungskomparator 5 erfaßt die Richtung der Luftströmung durch Verwendung der Differenz der Größe zwischen den Signalen von den Heizwiderständen 11 und 21 und gibt ein Richtungssignal C aus. Die Umschalt-Schaltung 6 schaltet das Signal von dem Heizwiderstand 11 und das Signal, was erhalten wird, indem das Signal von dem Heizwiderstand 21 durch eine Umwandlungsschaltung 61 bzw. Invertierschaltung durch­ gelassen wird, entsprechend dem obigen Richtungssignal, und gibt ein Ausgangssignal D an einen Microcomputer 107 als ein Vorwärtsströ­ mungssignal oder ein Rückströmungssignal. Der Microcomputer ermittelt die Richtung der Luftströmung unter Verwendung des Richtungssignales C, greift auf eine Vielzahl von Strömungsmengenkennfeldern oder Kor­ rekturfunktionen zu, welche in einem ROM gespeichert sind (nicht gezeigt), und wandelt das Ausgangssignal D in die Luftströmungsmenge um. Es kann möglich sein, daß das Richtungssignal C und das Aus­ gangssignal D in dem Vorwärtsströmungssignal bzw. dem Rückströmungs­ signal beinhaltet sein können.

Ein Analogschalter, welcher durch ein CMOS-Verfahren hergestellt ist, ein anderer Analogschalter, welcher die Transistoren verwendet, welche durch ein Bipolar-Verfahren hergestellt wurden, und ähnliches können als die Umschalt-Schaltung 6 verwendet werden, welche hier angewendet wird. Des weiteren kann man als eine Vielzahl von Strömungskennfeldern durch Korrigieren lediglich ein Strömungskennfeld verwenden.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht die Ausgabeeinrichtung zum Ausgeben des Vorwärtsströmungssignals und des Rückströmungs­ signals aus den Hitzdraht-Treiberschaltungen 1 und 2, dem Spannungs­ komparator 5 und der Umschalt-Schaltung 6. Als Speichereinrichtung zum Speichern des Vorwärtsströmungskennfeldes oder der Luftströmungs­ mengen-Umwandlungsfunktion der Vorwärtsströmungsseite und des Rück­ strömungskennfeldes oder der Luftströmungsmengen-Umwandlungsfunktion der Rückströmungsseite wird ein ROM verwendet. Des weiteren wird der Microcomputer 7a als die Arithmetikeinrichtung zum Ausführen der Berechnung auf der Basis der Luftströmungsmenge der Vorwärtsströmung und der Rückströmung verwendet. Des weiteren werden das ROM zum Speichern der Korrekturfunktionen der oben erwähnten Gleichung und der Microcomputer 107 zum Ausführen der Berechnung der Korrektur unter Verwendung derselben Gleichung wie oben als die Korrekturein­ richtung zum Korrigieren der Luftströmungsmengen-Umwandlungsfunktion der Rückströmungsseite verwendet.

Es versteht sich, daß das Meßverfahren, welches das Rückströmungs- Korrekturkennfeld, welches aus der Luftströmungsmengen-Umwandlungs­ funktion der Rückströmungsseite aufgebaut ist, welche zuvor durch die Korrekturfunktion berechnet wurde, ebenfalls innerhalb des Bereiches des Verfahrens enthalten ist, in welchem die Luftströmungsmengen-Umwand­ lungsfunktion der Rückströmungsseite korrigiert wird, bevor das Rück­ strömungssignal in die Rückströmungs-Luftströmungsmenge umgewandelt wird.

Die Fig. 17(a) bis 17(c) sind Diagramme zum Veranschaulichen der Wirkung der vorliegenden Erfindung. Diese Figuren zeigen die Bezie­ hung zwischen dem Ladedruck eines Motors und der Luftströmungs­ menge. Die charakteristische Kurve, welche zweistufig Art korrigiert wurde, nähert sich allmählich der tatsächlichen charakteristischen Kurve in einer Linearität der Luftströmungsmenge in der Reihenfolge der Fig. 17(a), Fig. 17(b) und Fig. 17(c), so daß die Spitze reduziert wird und der Meßfehler sich verringert.

Fig. 17(a) zeigt die Luftströmungsmenge Qaf der Vorwärtsströmung bezüglich des Ladedruckes. Unter der Annahme, daß die Motordrehzahl konstant ist, erhöht sich die Luftströmungsmenge monoton und linear, wie es durch eine dünne Linie (die tatsächliche Luftströmungsmenge) gezeigt ist, wenn der Ladedruck, welcher kennzeichnend für den Druck in der Einlaßleitung ist, erhöht wird. Bezüglich einer Luftströmungs­ mengen-Meßvorrichtung, welche bei dem elektronischen Kraftstoffein­ spritzsystem verwendet wird, ist es wünschenswert, daß der Meßfehler der tatsächlichen Luftströmungsmenge so klein wie möglich ist. Wenn das Verlangsamen der Antwort des Heizwiderstandes auftritt, wird jedoch ein großer Meßfehler durch die Wirkung der pulsierenden Strömung oder die Rückströmung erzeugt.

Ein Faktor eines solchen Fehlers ist die pulsierende Strömung, wie oben beschrieben. Dies ist das Phänomen, daß die Luftströmungsgröße, welche durch Verwendung des Strömungskennfeldes umgewandelt wurde, ver­ ringert wird, wenn die pulsierende Amplitude eines Ausgangssignals infolge des Verlangsamens der Antwort verringert wird. Dieses Phäno­ men wird im allgemeinen als "Binärwert" bezeichnet. Die Luftströmungs­ menge ist, wenn die Pulsierung auf sie wirkt, durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 17(a) gezeigt. In Fig. 17(a) liegt der Meßfehler Gb in­ nerhalb des Maximums von 10%. Die Pulsierung bezüglich der Rück­ strömung wird im allgemeinen mit "Hochspringen" bezeichnet, in welcher die Luftströmungsmenge, wenn die Rückströmung auf sie wirkt, durch eine dicke Linie in Fig. 17(a) gezeigt ist. In Fig. 17(a) liegt der Meß­ fehler Ga innerhalb des Bereiches von 30% bis 100%. Es ist aus der Differenz zwischen der Luftströmungsmenge, wenn die Rückströmung wirkt, und der tatsächlichen Luftströmung ersichtlich, daß der Meßfehler wie eine Hyperbel erhöht wird.

Fig. 17(b) zeigt die Luftströmungsmenge Qab der Rückströmung be­ züglich des Ladedruckes. Wenn die Rückströmung bei einem vorbe­ stimmten Ladedruck auftritt, steigt die tatsächliche Luftströmungsmenge der Rückströmung monoton. Die tatsächliche gemessene Luftströmungs­ menge (durch eine strichpunktierte Linie dargestellt) der Rückströmung ist jedoch, wenn die Pulsierung auf sie wirkt, kleiner als die tatsächliche Luftströmungsmenge der Rückströmung (dünne Linie). Von diesem Standpunkt wird das Rückströmungs-Korrekturkennfeld, welches kenn­ zeichnend für die Charakteristik der Rückströmungs-Luftströmungsgröße ist, erzeugt, wie es durch die gepunktete Linie in Fig. 17(b) gezeigt ist.

Fig. 17(c) zeigt die zu messenden Luftströmungsmenge Qa. Selbst wenn die gemessene Luftströmungsmenge einfach durch Umschalten der Vor­ wärtsströmung und der Rückströmung korrigiert wird und sie substrahiert werden, kann die genaue Luftströmungsmenge nicht erhalten werden, wie durch eine dicke Linie in Fig. 17(c) dargestellt. Der Fehler zu diesem Zeitpunkt ist noch groß. Deshalb ist es erforderlich, die Luftströmungs­ menge während der auftretenden Rückströmung zu korrigieren, und zwar durch das Rückströmungs-Korrekturkennfeld. Im Ergebnis wird die zweistufig korrigierte Luftströmungsmenge erhalten, wie durch eine ge­ punktete Linie in Fig. 17(c) gezeigt. Da nämlich die Korrektur entlang des dynamischen Luftströmungszustandes ausgeführt wird, kann der Meßfehler (Gd) reduziert werden, wie in Fig. 17(c) gezeigt. Das vor­ liegende Ausführungsbeispiel veranschaulicht ein Beispiel der Korrektur, welche entlang des dynamischen Luftströmungszustandes ausgeführt wird, in welchem die Korrektur unter Verwendung von zwei Parametern ausgeführt wird, nämlich der Strömungszuwachs K1 und das Offset K0, und wobei -Q' gleich Null ist, wenn -V gleich oder größer als Null ist.

Claims (7)

1. Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung für einen Verbrennungsmotor, welche ein Paar Erfassungseinheiten (1, 2), die jeweils eine Brückenschaltung mit einem Heizwiderstand (11, 21) aufweisen, einen Spannungskomparator (5), der Ausgangssignale von den jeweiligen Brückenschaltungen ver­ gleicht und eine Richtung eines Luftstromes bestimmt, um ein Richtungs­ signal zu erzeugen, und eine Strömungsmengen-Arithmetikeinheit zum Berechnen einer Luftströmungsmenge auf der Basis der Ausgangssignale von den jeweiligen Brückenschaltungen und das Richtungssignal von dem Spannungskomparator (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung weiter zwei Ausgleichsschal­ tungen (3, 4), wobei die eine zwischen einer der beiden Brückenschaltun­ gen und dem einen Eingang des Spannungskomparators (5) und die ande­ re zwischen der anderen Brückenschaltung und dem anderen Eingang des Spannungskomparators (5) angeordnet ist, wobei jede der Ausgleichs­ schaltungen (3, 4) wenigstens eine der Größen Phase und Amplitude der Ausgangssignale von den betroffenen Brückenschaltungen moduliert, um die Frequenzcharakteristiken der Ausgangssignale von der betroffenen Brückenschaltung geeignet anzupassen, und eine Umschalteinrichtung (6) aufweist, die zwischen den beiden Erfassungseinheiten (1, 2) und der Strömungsmengen-Arithmetikeinheit angeordnet ist, wobei die Umschalt­ einrichtung (6) selektiv eines der Ausgangssignale von den jeweiligen Brückenschaltungen auf der Basis des Richtungssignals von dem Span­ nungskomparator (5) schaltet und dieselben an die Strömungsmengen- Arithmetikeinheit ausgibt.

2. Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale von den jeweiligen Brüc­ kenschaltungen über die jeweiligen betroffenen Ausgleichsschaltun­ gen (3, 4) zu der Umschalteinrichtung (6) übertragen werden.

3. Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine zweite Ausgleichsschaltung (7) aufweist, die an der Ausgangsseite der Umschalteinrichtung (6) angeordnet ist, wobei die zweite Ausgleichsschaltung (7) wenigstens eine der Größen Phase und Amplitude der Ausgangssignale von der Umschalteinrichtung (6) moduliert, um so insbesondere die Am­ plitudencharakteristiken der Ausgangssignale von der Umschalt­ einrichtung (6) zu verbessern.

4. Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei zweite Ausgleichsschaltungen (7, 70) aufweist, wobei die eine zwischen einer der Brückenschaltungen und der Umschalteinrichtung (6) angeordnet ist, und die andere zwischen der anderen Brückenschaltung und der Umschalteinrichtung (6) angeordnet ist, wobei jede der zweiten Ausgleichsschaltungen (7, 70) wenigstens eine der Größen Phase und Amplitude der Aus­ gangssignale von den jeweils betroffenen Brückenschaltungen modu­ liert, um somit insbesondere die Amplitudencharakteristiken der Ausgangssignale von den betroffenen Brückenschaltungen zu verbes­ sern.

5. Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgleichsschaltung (3, 4) einen Differentialverstärker (31), Widerstandsnetze (33, 34, 36, 38), die an den Differentialverstärker (31) für eine Bestimmung einer Eingangs- und Ausgangsverstärkung der ersten Ausgleichsschaltung (3, 4) angeschlossen sind, und eine Phasenvoreil-Schaltung mit einem Widerstands- und Kondensatornetz (32, 35, 37) aufweist, das an den Differentialverstärker (31) zur Bestimmung von Frequenz­ charakteristiken der ersten Ausgleichsschaltung (3, 4) angeschlossen ist.

6. Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ausgleichsschaltung (3, 4) einen Tiefpaßfilter mit einem Widerstand (41) und einem Kondensa­ tor (42), und eine Phasenvoreil-Schaltung mit einem Widerstands- und Kondensatornetz (43, 44, 45, 46) aufweist, das an einen Ausgang des Tiefpaßfilters angeschlossen ist, die in Kombination eine Eingangs- und Ausgangsverstärkung und eine Frequenzcharak­ teristik der ersten Ausgleichsschaltung (3, 4) bestimmen.

7. Einlaßluftmengen-Meßvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ausgleichsschaltung (7, 70) einen Differentialverstärker (71), Widerstandsnetze (73, 74, 76, 78), die an den Differentialverstärker (71) zum Bestimmen einer Eingangs- und Ausgangsverstärkung der zweiten Ausgleichsschaltung (7, 70) angeschlossen sind, und eine Phasenvoreil-Schaltung mit ersten Widerstands- und Kondensatornetzen (72, 75, 77), die an den Differentialverstärker (71) zum Bestimmen von Frequenzcharak­ teristiken der zweiten Ausgleichsschaltung (7, 70) angeschlossen sind, und zweite Widerstands- und Kondensatornetze (91, 92, 93, 94, 95, 96) aufweist, die an die Widerstandsnetze für eine Ände­ rung der Eingangs- und Ausgangsverstärkung der zweiten Aus­ gleichsschaltung (7, 70) angeschlossen sind.