DE19835342A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen einer zur Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Größe eines Gasstroms und der Menge eines durch eine Leitung strömenden Gases, insbesondere zum Messen der Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer zur Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Größe eines Gasstroms, bei dem der Gasstrom in einen Haupt- und einen Teilgasstrom aufgeteilt wird. Der Teilgasstrom wird dabei in einem Meßkanal (11) an einem Meßelement (21) vorbeigeführt, dessen Ausgangssignal zur Strömungsgeschwindigkeit proportional ist. Um den Einfluß des Feuchtigkeitsgehalts des Gases auf die Messung auszugleichen, ist dabei vorgesehen, daß der Teilgasstrom in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des Gases verändert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer zur Strömungsgeschwindigkeit proportiona­ len Größe eines Gasstroms und der Menge eines durch eine Lei­ tung strömenden Gases, insbesondere zum Messen der Ansaug­ luftmenge eines Verbrennungsmotors.

STAND DER TECHNIK

Zur Messung der Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors ist ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt (DE 44 07 209 C2), bei dem die Massenstromdichte, also das Produkt aus Luftdichte und Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft in der Ansaugleitung gemessen wird, so daß aus dem Querschnitt der Ansaugleitung und der Massenstromdichte die jeweils pro Zeiteinheit angesaugte Luftmenge bestimmt werden kann.

Zur Messung der Massenstromdichte ist ein temperaturabhän­ giger Widerstand in Form eines Heißfilmwiderstands vorgese­ hen, der von einem mittels eines Meßkanals vom Hauptluft­ strom in der Ansaugleitung abgezweigten Teilluftstrom um­ strömt und gekühlt wird, während der Heißfilmwiderstand gleichzeitig auf einer konstanten hohen Temperatur gehalten wird. Aus der Größe des Heizstroms läßt sich dann die von der vorbeiströmenden Luft abgeführte Wärme und daraus wiederum die Massenstromdichte ermitteln.

Der verwendete Heißfilmwiderstand wird also als temperatur­ empfindliches Meßelement eines Massenstromdichtemessers eingesetzt, der zur Luftmengenmessung verwendet wird. Aus dem Ausgangssignal des Meßelements läßt sich durch entspre­ chende Kalibrierung ein Meßwert für die Ansaugluftmenge er­ mitteln. Dieser Meßwert wird allerdings durch den Feuchtig­ keitsgehalt der Luft beeinflußt, da unterschiedlich feuchte Luft unterschiedliche Wärmeleitfähigkeit besitzt und damit den Heißfilmwiderstand unterschiedlich kühlt.

Bei einer Vielzahl von Anwendungen, bei denen die Ansaug­ luftmenge für die Steuerung eines Verbrennungsmotors erfaßt wird, stört der feuchteabhängige Fehler der Luftmengenmes­ sung nicht. Beispielsweise ist die Korrektur des Einflusses der Luftfeuchtigkeit auf die Messung der Ansaugluftmenge bei einem im stöchiometrischen Verhältnis λ = 1 geregelten Ottomotor nicht notwendig, da der luftfeuchtigkeitsbeding­ te Fehler durch die λ-Regelung korrigiert wird.

Bei anderen Anwendungsfällen ist jedoch die bekannte Vor­ richtung nicht ohne weiteres einsetzbar, da beispielsweise beim Dieselmotor und/oder bei sogenannten Magerkonzepten am Ottomotor eine einfache Korrektur durch nachfolgende Rege­ lungsschritte nicht erfolgt.

Es ist denkbar, die Luftfeuchtigkeit der Ansaugluft mit be­ kannten Feuchtesensoren, z. B. Oberflächenleitfilm- oder Kondensatorhygrometern, zu messen und den Meßwert für die Ansaugluftmenge entweder durch Eingriff in die Regelschal­ tung für das temperaturempfindliche Meßelement oder durch ein zusätzliches Signal, das vom Motorsteuergerät verarbei­ tet wird, in Abhängigkeit von der gemessenen Luftfeuchtig­ keit zu korrigieren. Praktisch anwendbare Vorrichtungen oder Verfahren, die auf diesem naheliegenden Gedanken ba­ sieren, sind jedoch nicht bekannt. Darüber hinaus sind die genannten Feuchtesensoren relativ teuer und zwar insbeson­ dere dann, wenn sie die hohen Anforderungen an eine beim Ein­ satz zur Steuerung von Verbrennungsmotoren erforderliche Langzeitstabilität erfüllen müssen.

VORTEILE DER ERFINDUNG

Das Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das vom Meßele­ ment gelieferte Ausgangssignal nur von der Dichte und der Strömungsgeschwindigkeit eines Gasstromes und nicht von dessen Feuchtigkeitsgehalt abhängt. Somit läßt sich das Ausgangssignal des Meßelements bei entsprechender Kali­ brierung unmittelbar als Meßwert für eine zur Strömungsge­ schwindigkeit proportionale Größe des Gasstroms oder auch, wenn diese Größe zur Gasmengenmessung dient, als Maß für die Gasmenge verwenden. Je nach der Art des verwendeten Meßele­ ments kann die zur Strömungsgeschwindigkeit proportionale Größe das Produkt (Gasdichte × Strömungsgeschwindigkeit) oder das Produkt (Gasdichte × Strömungsgeschwindigkeit), also im letzteren Fall die Massenstromdichte sein. Insbe­ sondere wenn die Massenstromdichte vorzugsweise mit einem thermischen Meßelement gemessen wird, läßt sich das erfin­ dungsgemäße Verfahren für alle Gase einsetzen, deren Wärme­ leitfähigkeit durch den Feuchtigkeitsgehalt beeinflußt wird.

Erfindungsgemäß erfolgt also eine Korrektur in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit eines Gases dadurch, daß der am Meßele­ ment vorbeiströmende Teilstrom verändert und damit beim Einsatz in der Luftmengenmessung das Verhältnis von Teil­ strom zu Hauptstrom verstimmt wird. Diese Veränderung oder Verstimmung kann beispielsweise durch eine Drosselung des Teilgasstromes erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Konvergenz des Teilgasstroms in einem Einström- oder Konvergenzbereich, in dem das Meßelement angeordnet ist, bei steigendem Feuchtigkeitsgehalt des Gases zu ver­ ringern.

Beim Messen der Menge eines durch eine Leitung strömenden Gases läßt sich das Verhältnis von Teilgasstrom zu Hauptgas­ strom in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des Gases auch dadurch verstimmen, daß der Hauptgasstrom feuchteab­ hängig beeinflußt wird. Eine andere Möglichkeit der Ände­ rung des Verhältnisses von Haupt- zu Teilgasstrom besteht beispielsweise darin, daß ein Meßkanal, durch den der Teil­ gasstrom strömt, gegenüber der Richtung des Hauptgasstroms verdreht wird.

Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Ver­ fahren mit einer Vorrichtung durchführen, bei der ein Meßka­ nal, der einen Gasstrom in einen Haupt- und einen Teilgas­ strom unterteilt, und ein im Meßkanal angeordnetes Meßele­ ment vorgesehen ist, das mit dem Teilgasstrom in Kontakt ist, so daß sein Ausgangssignal proportional zur Strömungs­ geschwindigkeit ist, wobei die Geometrie des Meßkanals oder seiner Anordnung im Gasstrom in Abhängigkeit vom Feuchtig­ keitsgehalt des Gases durch Einstellmittel veränderbar ist, um den Einfluß des Feuchtigkeitsgehalts auszugleichen.

Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, daß die Einstell­ mittel mit Hilfe von Substanzen betätigbar sind, die vom Feuchtigkeitsgehalt abhängige Eigenschaften besitzen. Um die Einstellmittel für die Geometrie des Meßkanals zu betä­ tigen, also beispielsweise um den Strömungsquerschnitt in einem Drosselbereich zu verringern oder um einen eingangs­ seitigen Konvergenzbereich zu verändern, können dabei sämt­ liche Substanzen verwendet werden, die sich mit dem Feuch­ tigkeitsgehalt des Gases ändernde mechanische Eigenschaf­ ten besitzen. Beispielsweise ist es denkbar, Substanzen einzusetzen, deren Dehnbarkeit mit zunehmender Feuchtig­ keit steigt und die sich bei abnehmender Feuchtigkeit zusam­ menziehen, um eine querschnittsverringernde Klappe gegen eine Feder aus dem Strömungsweg herauszuschwenken.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Substanzen zum Betätigen der Einstellmittel hygroskopische Quellsubstan­ zen sind. Dabei kann gegebenenfalls vorgesehen sein, daß die Quellsubstanzen zur Betätigung der Einstellmittel über me­ chanische Getriebemittel wirken, um den Quelleffekt in eine genügend große Stellbewegung umzusetzen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu des­ sen Durchführung hat insbesondere den Vorteil, daß keine Än­ derung der Ansteuer- und Auswerteelektronik des Meßelements erforderlich ist und daß auch beim Einsatz des erfindungsge­ mäßen Verfahrens zur Motorsteuerung kein zusätzlicher Ein­ gangskanal am Steuergerät benötigt wird. Darüber hinaus er­ möglicht insbesondere der Einsatz hygroskopischer Quell­ substanzen, das unter Ausnutzung der elastischen Eigen­ schaften von Kunststoffen einfache mechanische Lösungen möglich sind, die nur Änderungen an dem den Meßkanal bilden­ den Spritzgußteil erforderlich machen. Es ergeben sich da­ her bei hohen Stückzahlen nur geringe Kosten, um die Strö­ mungsgeschwindigkeit oder Menge eines Gasstromes feuchtig­ keitsunabhängig mit hoher Genauigkeit zu messen.

ZEICHNUNG

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Meßkanalgehäuse im wesentlichen nach Linie I-I in Fig. 2 zur Veranschaulichung zweier Varianten eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch ein Meßkanalgehäuse im wesentlichen nach Linie III-III in Fig. 4 zur Veranschaulichung eines zweiten Ausführungs­ beispiels der Erfindung,

Fig. 4 einen Schnitt im wesentlichen nach Linie IV-IV in Fig. 3 und

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Gasleitung mit einem darin angeordneten Meßkanalgehäuse zur Er­ läuterung eines weiteren Ausführungsbei­ spiels der Erfindung.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszeichen verse­ hen.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Gemäß Fig. 1 und 2 ist in einem Meßkanalgehäuse 10 einer Vorrichtung zum Messen einer zur Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Größe eines Gasstroms, insbesondere zum Mes­ sen seiner Massenstromdichte ein im wesentlichen S-förmiger Meßkanal 11 vorgesehen, an dessen Einlaßöffnung 12 sich ein Einströmbereich 13, ein Umlenkbereich 14, ein Gegenstrombe­ reich 15 und ein zur Auslaßöffnung 16 führender Umlenkbe­ reich 17 anschließt. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, wird der konvergente Einströmbereich von Konvergenzwänden 18 be­ grenzt, so daß er sich in Strömungsrichtung verjüngt und da­ mit eine beschleunigte Gasströmung bewirkt, die beim Ein­ tritt in den Umlenkbereich 14 expandiert, um anschließend durch den Gegenstrombereich 15 und den Umlenkbereich 17 zur Auslaßöffnung 16 fließt, wo der Teilgasstrom durch den Meß­ kanal 11 wieder in den Hauptgasstrom mündet.

Im konvergenten Einströmbereich 13 ist ein messerartiger temperaturabhängiger Meßelementhalter 19 mit einer An­ strömkante 20 angeordnet, der ein Meßelement 21 trägt.

Das Meßelement 21 kann, wie in der Zeichnung angedeutet, ein temperaturabhängiger Heißfilmwiderstand sein, der konstant auf einer im Vergleich mit der Temperatur der Gasströmung hohen Temperatur gehalten wird. Anstelle eines Heißfilmwi­ derstands kann auch ein Heißdrahtwiderstand oder ein ande­ res thermisches Meßelement eingesetzt werden, bei dem die von der Strömungsgeschwindigkeit abhängige Kühlwirkung des Gasstroms bestimmt werden kann.

Bei dem Heißfilmwiderstand wird die Kühlwirkung über den Heizstrom erfaßt, der um so größer sein muß, je besser die Kühlwirkung des Gasstroms ist, wenn das thermische Meßele­ ment 21 auf einer konstanten Temperatur gehalten wird. Um eine richtungsabhängige Erfassung der Strömungsgeschwin­ digkeit zu ermöglichen, können an dem als Heißfilmwider­ stand ausgebildeten Meßelement 21 zur Temperaturerfassung zwei in Strömungsrichtung voneinander beabstandete Tempe­ raturfühler vorgesehen sein, deren Temperaturmeßwerte zur richtungsabhängigen Bestimmung der Strömungsgeschwindig­ keit verwendet werden, wie dies in dem SAE Technical Paper 95 04 33 erläutert ist.

Da wie beschrieben die zur Strömungsgeschwindigkeit propor­ tionale Massenstromdichte einer Gasströmung, beispielswei­ se einer Luftströmung, insbesondere der Ansaugluftströmung in einer Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs, über die Kühlwirkung der Gasströmung ermit­ telt wird und die Kühlwirkung auch vom Feuchtigkeitsgehalt des strömenden Gases abhängt, wird die Messung der Massen­ stromdichte verfälscht, wenn sich der Feuchtigkeitsgehalt des strömenden Gases ändert. Um diesen durch den Feuchtig­ keitsgehalt des Gases bewirkten Meßfehler auszugleichen, wird der durch den Meßkanal 11 strömende Teilgasstrom so verändert, daß seine Kühlwirkung infolge der geänderten Strömungsgeschwindigkeit in dem Maße verringert oder ver­ größert wird, wie sich die Kühlwirkung infolge der feuchte­ bedingten Änderung der Wärmeleitfähigkeit des Gases vergrö­ ßert bzw. verringert.

Hierzu ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Er­ findung vorgesehen, daß der den Meßkanal 11 durchströmende Teilgasstrom in Strömungsrichtung hinter dem Meßelement 21 gedrosselt wird. Dazu ist beispielsweise in einer den Ein­ strömbereich 13 vom Gegenstrombereich 15 trennenden Zwi­ schenwand 22 eine Kammer 23 vorgesehen, in der eine hygro­ skopische Quellsubstanz 24 angeordnet ist. Die Kammer 23 wird dabei auf der einen Seite von einer steifen aber luft- und feuchtedurchlässigen Wand 25 und auf der anderen Seite von einer elastischen Wand 26 begrenzt. Die Kammer 23 ist al­ so so ausgebildet, daß die Quellsubstanz darin mit dem durch den Meßkanal strömenden Gas in gutem Kontakt ist, um die mit­ geführte Feuchtigkeit aufzunehmen, ohne daß es zu einem Näs­ sestau oder zu Ansammlung von Kondenswasser kommt.

Die Korrektur eines feuchtebedingten Meßfehlers ergibt sich erfindungsgemäß in der folgenden Weise.

Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des durch den Meßkanal strö­ menden Gases ansteigt, wodurch sich die Kühlwirkung des Gas­ stroms unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit vergrö­ ßert, nimmt die Quellsubstanz 24 in der Kammer 23 Feuchtig­ keit auf, wodurch eine Volumenvergrößerung der Quellsubs­ tanz 24 bewirkt wird, die zur Folge hat, daß die elastische Wand 26 aus der gestrichelt dargestellten Lage heraus in die mit durchgezogenen Linien gezeigte Lage in den Gegenstrom­ bereich 15 hineingedrückt wird, so daß dort der Strömungs­ querschnitt verringert wird. Der verringerte Strömungs­ querschnitt im Gegenstrombereich 15 hat zur Folge, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Teilgasstroms durch den Meß­ kanal 11 verringert wird, was eine verringerte Kühlwirkung der Gasströmung bewirkt. Somit wird die verbesserte Kühl­ wirkung infolge erhöhter Feuchtigkeit durch die verringerte Kühlwirkung infolge einer Verlangsamung der Strömung im Meßkanal 11 kompensiert.

Eine weitere Möglichkeit den Teilstrom durch den Meßkanal 11 zu drosseln besteht darin, anstelle der Kammer 23 in der Zwi­ schenwand 22 eine Kammer 27 zur Aufnahme der Quellsubstanz 24 in einer Trennwand 28 anzuordnen, die den Gegenstrombe­ reich 15 des Meßkanals 11 vom Hauptströmungsbereich trennt. Die Kammer 27 wird dabei von einer relativ steifen aber luft- und feuchtedurchlässigen, an den Hauptströmungsbereich an­ grenzenden Wand 29 und von einer sich in den Gegenstrombe­ reich 15 hinein bewegbaren Wand 30 begrenzt. Die Wand 30, kann dabei in der dargestellten Weise schwenkbar sein. Die Funktionsweise dieser Einrichtung zur feuchteabhängigen Drosselung des Teilgasstroms arbeitet in der gleichen Weise wie die oben beschriebene.

Ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Anstelle einer Drosselung des Teil­ gasstroms durch den Meßkanal 11 wird hier die Geometrie des Einströmbereichs 13 verändert, um die Strömungsgeschwin­ digkeit des Teilgasstroms zu verlangsamen. Dazu ist eine der Konvergenzwände 18 über einen angedeuteten Steilmechanis­ mus 31 schwenkbar an einer entsprechenden Seitenwand 32 aus­ gebildet. Der Steilmechanismus 31, der die Konvergenzwand 18 aus ihrer"Trocken"-Stellung, die in durchgezogenen Li­ nien dargestellt ist, in ihre gestrichelt dargestellte "Feucht"-Stellung bewegt wird von einer Kolben-Zylinder- Einheit 33 angetrieben. Die Zylinderkammer 34 der Kolben- Zylinder-Einheit 33 ist dabei mit der hygroskopischen Quellsubstanz 24 gefüllt, so daß der Kolben 35 zur Betäti­ gung des Stellmechanismus 31 verschoben wird, wenn die Quellsubstanz 24 infolge von Feuchtigkeitsaufnahme ihr Vo­ lumen vergrößert.

Die Wände der Zylinderkammer 34 sind dabei wiederum luft- und feuchtedurchlässig ausgebildet, so daß die Quellsub­ stanz in gutem Luft- und Feuchtigkeitsaustausch mit dem Gas des Teil- und/oder Hauptgasstroms steht, ohne daß es zu ei­ nem Nässestau oder zu Kondenswasseransammlungen kommt.

Steigt in dem durch den Meßkanal 11 strömenden Teilgasstrom der Feuchtigkeitsgehalt an, so wird die dem Meßelement 21 gegenüberliegende Konvergenzwand 18' so verschwenkt, daß ihr Konvergenzwinkel zur Strömungsrichtung S verkleinert wird, wodurch die Beschleunigung des Teilgasstroms im Ein­ strömbereich verringert wird. Demzufolge verlangsamt sich die Strömungsgeschwindigkeit des am Meßelement 21 vorbei­ strömenden Teilgasstroms, was eine Verringerung der Kühl­ wirkung zur Folge hat.

Bei dem anhand von Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungs­ beispiel der Erfindung ist es auch möglich, beide Konver­ genzwände 18 mit Hilfe von quellsubstanzgetriebenen Stell­ mechanismen zu verschwenken.

Je nach Auslegung des Meßkanals 11 kann es auch zweckmäßig sein, zusätzlich zur Änderung der Konvergenz im Einströmbe­ reich 13 den Teilgasstrom im Meßkanal 11 hinter dem Meßele­ ment 21 zu drosseln.

Das beschriebene Verfahren zum Messen der Massenstromdichte eines Gasstroms, bei dem der Gasstrom in einen Haupt- und ei­ nen Teilgasstrom aufgeteilt wird, der durch den Meßkanal 11 an einem ein zur Strömungsgeschwindigkeit proportionales Maß liefernden Meßelement 21 vorbeigeführt wird, läßt sich besonders vorteilhaft zum Messen der Menge eines durch eine Leitung strömenden Gases, insbesondere zum Messen der durch eine Ansaugleitung eines Verbrennungsmotors strömenden An­ saugluftmenge oder -masse verwenden.

Bei einer derartigen Anordnung läßt sich aus dem Verhältnis des wirksamen Strömungsquerschnitts des Meßkanals 11 und des Strömungsquerschnitts der Leitung, insbesondere der An­ saugluftleitung für jeden vom Meßelement 21 gelieferten Meßwert durch entsprechende Kalibrierung der dazugehörige Luftmengenwert festlegen. Das Meßelement 21 oder besser ge­ sagt die mit dem Meßelement 21 verbundene Meß- und Regel­ schaltung liefert einen der durch die Leitung strömenden Luftmenge entsprechenden Meßwert. Wird dabei der Teilgas­ strom durch den Meßkanal 21 verändert, so verändert sich auch der Hauptgasstrom in der restlichen Leitung, so daß das Verhältnis von Haupt- zu Teilgasstrom feuchteabhängig der­ art verstimmt wird, daß der Einfluß der Feuchtigkeitsände­ rung in dem durch die Leitung strömenden Gas bewirkte Meß­ fehler durch das geänderte Verhältnis von Haupt- zu Teilgas­ strom korrigiert wird.

Fig. 5 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Anordnung zum Messen der Menge eines durch eine Leitung strömenden Gases bei dem in einer Leitung 40 ein Meßkanalgehäuse 10 mit einem im wesentlichen S-förmigen Meßkanal 11 angeordnet ist, in dem ein Meßelement 21 gehalten ist, um über die Massenstrom­ dichte des Gasstroms in der Leitung 40 die durch die Leitung strömende Gasmenge zu messen.

Im Bereich des Meßkanals 11 ist an der Wandung 41 der Leitung 40 eine in die Leitung 40 hineinragende Drosselwand 42 vor­ gesehen, die über einen Stellmechanismus 31 aus einer in durchgezogenen Linien dargestellten "Trocken"-Stellung in eine gestrichelt dargestellte "Feucht"-Stellung bewegbar ist. Der Stellmechanismus 31 wird dabei beispielsweise von einer Kolben-Zylinder-Einheit 33 angetrieben, deren Zylin­ derkammer 34 mit einer hygroskopischen Quellsubstanz 24 ge­ füllt ist.

Die Kolben-Zylinder-Einheit 33 arbeitet dabei mit dem Stellmechanismus 31 in gleicher Weise wie anhand von Fig. 4 beschrieben.

Nimmt also der Feuchtigkeitsgehalt in dem durch die Leitung 40 strömenden Gas zu, so quillt die Quellsubstanz 24 auf und die Kolben-Zylinder-Einheit 33 bewegt über den Stellmecha­ nismus die Drosselwand 42 in den Leitungsquerschnitt ver­ größernder Weise. Damit wird das Verhältnis von Teilgas­ strom durch den Meßkanal 11 zu Hauptstrom durch den Rest der Leitung 40 so verändert, daß der Feuchtigkeitseinfluß auf den vom Meßelement 21 bzw. von seiner Meß- und Regelschal­ tung gelieferten Meßwert ausgeglichen wird. Mit anderen Worten wird durch die Querschnittsvergrößerung der Leitung 40 der Teilgasstrom durch den Meßkanal 11 verringert, so daß die feuchtigkeitsbedingte Verbesserung der Kühlung des Meß­ elements 21 durch die verringerte Kühlwirkung des verrin­ gerten Teilgasstroms kompensiert wird.

Neben dem besonders bevorzugten Einsatz des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens bei der Ansaugluftmengenmessung für die elektronische Steuerung von Verbrennungsmotoren läßt sich die Erfindung auch zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung, zur Massenstromdichtemessung oder Gasmengenmessung bei an­ deren Gasen einsetzen, bei denen eine thermische Messung durch den Feuchtigkeitsgehalt im Gas beeinträchtigt wird. Insbesondere ist es möglich, die Erfindung bei Durchfluß­ messern für Erdgasleitungen einzusetzen.

Claims (13)

1. Verfahren zum Messen einer zur Strömungsgeschwindig­ keit proportionalen Größe eines Gasstroms, bei dem der Gasstrom in einen Haupt- und einen Teilgasstrom aufge­ teilt wird, der an einem Meßelement (21) vorbeigeführt wird, dessen Ausgangssignal proportional zur Strö­ mungsgeschwindigkeit ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilgasstrom in Abhängigkeit vom Feuchtigkeits­ gehalt des Gases verändert wird, um dessen Einfluß aus­ zugleichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Teilgasstrom mit zunehmendem Feuchtig­ keitsgehalt entsprechend gedrosselt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßelement (21) in einem konver­ genten Bereich (13) des Teilgasstromes angeordnet ist, und daß die Konvergenz des Teilgasstromes mit zunehmen­ dem Feuchtigkeitsgehalt entsprechend verringert wird.

4. Verfahren zum Messen der Menge eines durch eine Leitung (40) strömenden Gases, insbesondere der Ansaugluftmen­ ge eines Verbrennungsmotors, bei dem die Gasmenge aus einer zur Strömungsgeschwindigkeit proportionalen Grö­ ße des Gasstroms und dem Querschnitt der Leitung (40) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Strömungsgeschwindigkeit proportionale Größe des Gasstromes mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gemessen wird.

5. Verfahren zum Messen der Menge eines durch eine Leitung (40) strömenden Gases, insbesondere der Ansaugluftmen­ ge eines Verbrennungsmotors, bei dem der Gasstrom in der Leitung (40) in einen Haupt- und einen Teilgasstrom auf­ geteilt wird, der an einem Meßelement (21) vorbeige­ führt wird, dessen Ausgangssignal zur Strömungsge­ schwindigkeit proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptgasstrom in Abhängigkeit vom Feuchtig­ keitsgehalt des Gases beeinflußt wird, um den Einfluß des Feuchtigkeitsgehalts auszugleichen.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit

• 1. einem Meßkanal (11), der einen Gasstrom in einen Haupt- und einen Teilgasstrom unterteilt, und
• 2. einem im Meßkanal (11) angeordneten Meßelement (21), das mit dem Teilgasstrom in Kontakt ist, so daß sein Aus­ gangssignal proportional zur Strömungsgeschwindigkeit ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie des Meßkanals (11) oder seiner Anord­ nung im Gasstrom in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsge­ halt des Gases durch Einstellmittel (26; 30; 31, 33) veränderbar ist, um den Einfluß des Feuchtigkeitsge­ halts auszugleichen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einstellmittel (26; 30; 31, 33) mit Hilfe von Substanzen (24) betätigbar sind, die vom Feuchtig­ keitsgehalt abhängige Eigenschaften besitzen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Substanzen zum Betätigen der Einstellmit­ tel (26; 30; 31, 33) hygroskopische Quellsubstanzen (24) sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Quellsubstanzen (24) zur Betätigung der Einstellmittel (18') über mechanische Getriebemittel (31, 33) wirken, um den Quelleffekt in eine genügend große Stellbewegung umzusetzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Meßkanal (11) in Strömungsrichtung hinter dem Meßelement (21) Querschnitt verengende Ein­ stellmittel (26; 30) vorgesehen sind, um den Teilgas­ strom in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt des Gases zu drosseln.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Meßkanal (11) einen konvergenten Be­ reich (13) aufweist, der sich von der Eintrittsöffnung (12) an in Strömungsrichtung (S) verjüngt, daß das Meße­ lement (21) im konvergenten Bereich (13) angeordnet ist, und daß zumindest eine dem konvergenten Bereich (13) begrenzende schräge Seitenwand (18') aus dem Meß­ kanal (11) heraus schwenkbar ist, um die Konvergenz des Teilgasstromes zu verringern.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Meßelement (21) ein thermisches Meße­ lement, insbesondere ein elektrisch geheizter Heiß­ film- oder ein Heißdrahtwiderstand vorgesehen ist.