-
Kraftstoff-Durchflußmengenmesser Die Erfindung bezieht sich auf einen
Kraftstoff-Durchflußmengenmesser,insbesondere für Kraftfahrzeuge mit Kraftstoff-Förderpumpe
unter Verwendung eines sich im Kraftstoffstrom drehenden
abgebenenden Flügelrades, welches in einem DurcHlußgehäuse angeordnet ist.
-
Derartige Durchitußmengenmesser sind z.B. in den Zapfsäulen bei Tankstellen
angeordnet.
-
Diese Durchflußmengenmesser haben verhältnismäßig große Einbaumaße.
Sie sind nicht für Verwendung im Kraftfahrzeug
gedacht und geeignet,
weil sie bei auftretenden Erschütterungen, wie sie im Fahrzeug unvermeidlich sind,
Lagerschäden bekommen, sie sind ferner in ihrer Meßgenauigkeit abhängig von einer
gleichbleibenden Spannung, und sie zeigen auch nicht die Geschwindigkeit ablesbar
an, sondern nur die Durchflußmenge.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoff-Durchflußinengenmesser
so auszubilden, daß er nur geringe Einbaumaße aufweist, weitgehend von Temperatur-
und Spannungsschwankungen unabhängig ist, eine große Betriebssicherheit aufweist,
die auch bei auftretenden Erschütterungen nicht beeinträchtigt wird und es insbesondere
auch möglich sein muß, die Durchflußgeschwindigkeitsund -menge anzuzeigen, i.B.
beim Anzeigen der Durchflußgeschwindigkeit erkennt der Kraftfahrer, welche Geschwindigkeit
des Fahrzeuges für den geringsten Kraftstoffverbrauch vorhanden sein muß.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß in einem Durchflußgehäuse
feste Indaktionskontakte angeordnet sind, denen auf dem Flügelrad angeordnete bewegliche
Induktionskontakte zugeordnet sind.
-
Durch die Verwendung von Induktionskontakten, die natürlich auch kapazitiv
wirken; ausgebildet sein können, wird die Meßanordnung von Spannungs- und Temperaturschwankungen
weitgehend unabhängig gemacht, guftretende Erschütterungen während
des
Fahrzeugbetriebes verändern auch nicht die Meßgenauigkeit, da die ganze Anordnung
unter Umständen sogar lagerfrei arbeiten kann und große Toleranzen bei der Herstellung
möglich sind.
-
Der Ausgestaltung der Erfindung dient es, daß im Durchflußgehäuse
gleichmäßig verteilt eine gerade Anzahl von Induktionskontakten angeordnet ist,
denen eine ungerade Zahl auf dem Flügelrad angeordnete, die
auslösende, Induktionskontakte zugeordnet sind.
-
Durch diese Maßnahme erreicht man, daß sowohl sehr geringe Durchflußmengen,
z.B. von ein bis zwei Litern pro Stunde genauso genau angezeigt werden, als wenn
man zwanzig bis fünfundzwanzig Liter Durchflußmenge pro Stunde anzeigen will. Die
ganzen Kontakte liegen gewissermaßen mechanisch in Reihe, so daß sie nacheinander
betätigt werden, obwohl sie elektrisch paralEelX geschaltet sind, um die Anzeige
zu bewirken.
-
Für die genaue Anzeige kleiner-Durchflußmengenist es ferner wichtig,
daß sich deA Induktionskontakte des Flügelrades an den Enden der elastischen Flügel
befinden und gleichzeitig deren Abschlußkante bilden.
-
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß diese Abschlußkante, die zweckmäßig
dichtend am Durchflußgehäuse anliegt, Leckverluste
vermieden werden.
Bei dieser Anordnung wird vorausgesetzt, daß eine Kraftstoffpumpe vor dem Eingang
zum Durchflußmengenmesser angeordnet ist. Der Flüssigkeitsdruck überwindet dabei
den Dichtungsdruck, den die elastischen Flügel mit den umgebenden Gehäusflächen
erzeugen. Dabei ist es durchaus möglich, daß sich die Flügel unter diesem Flüssigkeitsdruck
elastisch verformen. Leckverluste sind dadurch ausgeschlossen. Auch die geringste
Durchflußmenge pro Zeiteinheit wird dadurch richtig angezeigt. Für die Dichtung
der Flügel im Durchflußgehäuse können alle an sich bekannten Maßnahmen verwandt
werden, z.B. federnde Dichtungsscheiben, die sich mitdrehen, Labyrinthdichtungen
und ähnliches. Dabei ist die Lagerreibung nur ein Bruchteil dieser kraftschlüssigen
Verbindung zwischen den Umrissen des Flügelrades und dem Gehäuse, so daß diese Durchflußmengenmesser
billig und einfach gebaut werden können, bei Lagerreibungen vernachlässigbar sind,
gegenüber dieser durch die Dichtung erzeugtenieibung.
-
Um bei sehr geringen Durchflußmengen noch eine exakte Anzeige zu erreichen,
besteht also weiter das Erfindungsmerkmal darin, daß die Abschlußkanten der beweglichen
Induktionskontakte sich mit den Abschlußkanten der gehäusefesten Induktionskontaktey
überschneiden, so daß eine Rastung vorhanden ist.
-
Durch diese Rastung soll erreicht werden, daß neben dem
Dichtungsdruck
bzw. der Reibung aufgrund dieser Dichtung
vom Flüssigkeitsdruck noch eine Rastung überwunden werden muß. Dabei ist die Rastung
so angeordnet, daß wenn der Flüssigkeitsdruck diese Rastung überwindet, der bewegliche
Induktionskontakt am festen Induktionskontakt vorbeischnellt. Durch diese hohe Geschwindigkeit
wird ein ausreichend großer Induktionsstoß erzeugt, so daß eine exakte Anzeige gewährleistet
ist. Nachdem das ganze Durchflußgehäuse unter Flüssigkeitsdruck steht und der Motor
die von ihm benötigte Benzinmenge hier absaugt, ist immer gewährleistet unter dem
Druck der Kraftstoffpumpe, daß iuftblasenfrei der Kraftstoff zugeführt wird und
auch bei geringstem Benzinverbrauch eine einwandfreie Anzeige erfolgt.
-
Derartige Rastungen können verschiedenartig ausgebildet sein.
-
winter "Rastung" sind z.B. Maßnahmen zu versteheng,die einen Kraftschluß
zwischen den festen und beweglichen Induktionskontakten hervorrufen, der erst durch
Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes gelöst wird. Diese Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes
tritt auf, wenn auf der einen Seite des Flügels der Motor Kraftstoff absaugt, während
auf die andere Seite des Flügels die E üssigkeitspumpe wirkt.
-
Verwendet man für die Kontaktgabe eine Induktionswirkung, dann ist
es zweckmäßig, daß die gehäusefesten Induktionskontakte
einen offenen
magnetischen Stromkreis bilden, deren Anker die beweglichen Induktionskontakte sind.
-
Dabei wird zweckmäßig so vorgegangen, daß die gehäusefesten Induktionskontakte
Permanentmagnete mit Induktionswicklungen sind, und die beweglichen Induktionskontakte
bzw. Anker von in Kunststoff eingebetteten Eisen bzw. Eisenpulver gebildet werden.
-
Eine derartige Anordnung gestattet eine billige Massenproduktiondieser
Meßgeräte.
-
In diesem Zusammenhang ist es auch wesentlich, daß das Flügelrad von
einen Kunststoff- Speichenrad mit einem umlaufenden Dichtungsring gebildet ist,
in dem die elastischen Flügel mit den Induktionskontakten befestigt sind.
-
An dem starren Kunststoff-Speichenrad sind demnach elastische Flügel
befestigt, die unter dem Dichtungsdruck- verformbar sind und dadurch jeglichen Leckverlust
vermeiden.
-
Zweckmäßig ist es ferner, daß das Gehäuse aus Kunststoff besteht,
in dem die festen Induktionskontakte mit ihren Induktionswicklungen und Anschlleitungen
eingebettet sind.
-
Auch durch diese Maßnahme ist eine billige Massenfertigung gewährleistet.
-
Die Umformung der Induktions- oder Kapazitiv-Zählimpulse in ablesbare
Meßwerte über Instrumente kann durch die verschiedensten an sich bekannten Schaltungen
erfolgen. Die Schaltungen müssen dabei so aufgebaut sein, daß die Anzahl der Impulse
das Meßgerät anzeigt, d.h. die Durchflußmenge und ferner die Anzahl der Impulse
pro Zeiteinheit , das wäre die Durchflußgeschwindigkeit. Bei diesen Schaltungen
können auch Möglichkeiten vorgesehenr, um die Geschwindigkeit pro Zeiteinheit, d.h.
die Beschleunigung und Verzögerung anzuzeigen, falls das für eine wirtschaftliche
Arbeitsweise des Motors erforderlich wäre.
-
Eine bevorzugte Anordnung zur Umwandlung der
in ablesbare Anzeigen besteht darin, daß die Impulse als Spannungsimpulse über eine
Mono-Flip-Flop-Schaltung zum Anzeigegerät gelangen.
-
Durch derartige Flip-Flop-Schaltungen kann man dann die Anzeige weitgehend
unabhängig von Temperatur-und Spannungsschwankungen machen. Von dieser Geschwindigkeitsteige
auggehend, kann man dann durch Integration die Durchflußmenge und gegebenenfalls
durch nochmaliges Differenzieren die Beschleunigung und Verzögerung bzw. ÄNderung
der Durchflußgeschwindigkeit anzeigen.
-
Für die Anzeige der Durchflußmenge ist es wesentlich, daß die der
Durchflußgeschwindigkeit proportionalen Geschwindigkeitssignale einem integritenden
UP-Verstärker zugeführt werden,
vor desen Eingang sich ein WiXderstand
| t " r X |
| an dag Gegenkopplung |
Kondensator geschaltet ist.
-
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt, dabei gehen
aus der Zeichnung
der Beschreibung hierfür noch weitere Erfindungsmerkmale hervor.
-
Fig. 1 zeigt schematisch den Durchflußmengenmesser im Schnitt I- der
Fig. 2,ion der Vorderansicht, Fig. 2 ist die Draufsicht auf die Fig. 1 längs des
Schnittes II-II der Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführung der Verrastung
zwischen den Induktionskontakten, Fig. 4 zeigt eine mögliche Schaltung der Induktionskontakte,
Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit der Umwandlung der
in teschwindigkeitsabhängige Anzeige-Impulse, Fig. 6 zeigt eine mögliche Schaltungsanordnung
für die Umwandlung der geschwindigkeitsabhängigen Impulse in wegabhängige Impulse,
d.h. Umwandlung der Durchflußgeschwindigkeit in die Durchflußmenge, In der Fig.
1 ist das Meßgerät 1 mit einer Zuleitung 2
und einer Ableitung
3 versehen. In die Zuleitung fördert eine nichtpargestellte Kraftstoffpumpe in Pfeilrichtung
4. In Pfeilrichtung 5 saugt der Motor die benötigte Kraftstoffmenge an. Das Meßgerät
wird von einem Durchflußgehäuse 6 gebildet und von einem Flügelrad 7. Das Flügelrad
7 besteht wiederum aus dem Speichenrad 8 und dem Dichtungsring 9.
-
Eine Nabe lo mit Welle 11 des Flügelrades und dem Lager 12 im Durchfluß
gehäuse gewährleisten die mechanische Festigkeit der Anordnung, wenn der Flüssigkeitsdruck
im eigentlihen Durchflußkanal 13 auftritt. Das Speichen-bzw. Flügelrad 8,7 bewegt
sich in Pfeilrichtung 14, wenn die zu messende Flüssigkeit in Pfeilrichtung 4,5
den Durchflùßkanal 13 durchströmt. Im Durchflußkanal 13 sind die Flügel 15 angeordnet.
-
Es kanine größere oder kleinere Anzahl von Flügeln 15 als Speichen
8 vorhanden sein. Die Flügel haben eine Abschlußkante 16, sie wird im Ausführungsbeispiel
von den beweglichen Induktionskontakten 17 gebildet Diese beweglichen Induktionskontakte
sind als Anker ausgebildet, das heißt, sie sind magnetisch leitend. Dieser Anker
schließt den magnetischen Stromkreis der festen Induktionskontakte 18, dabei kann
dieser magnetische Stromkreis sowohl von permanenten Magneten als auch von Eiektromagneten
gebildet werden, weckmäßig sind diese Anker u-förmig ausgebildet und mit einer Induktionswicklung
19 versehen. Die ganzen Induktionswicklungen sind, wie die Fig. 4 zeigt, in einem
Pifaral(elT Stromkreis 20 zusammengefasst mit den Schüssen a, b.
-
Im Ausführungsbeispiel liege + eun bewegliche Induktionskontakte sechs
festen Induktionskontakten gegenüber, so daß jeweils immer nur ein Kontakt einen
abgibt und mechanisch diese ganzen Kontakte hintereinander geschaltet liegen. Um
auch bei sehr kleinen Durchflußmengen , d.h. einem sehr kleinen Literverbrauch in
der Zeiteinheit eine genaue Anzeigzu haben, sind die Induktionskontakte z.B. nach
Fig. 3 so ausgebildet, daß sie eine Verrastung bilden.
-
Dabei sind die Kontaktflächen 21, 22 so zueinander abgeschrägt, daß
sie dichtend aufeinander liegen. Erst unter dem Flüssigkeitsdruck in Pfeilrichtung
14 erfolgt ein Durchbiegen der Flügel 15, wie die Fig. 3 zeigt, und bei höher werdendem
Flüssigkeitsdruck schnappt dann die Abschlusskante 16, die gleichzeitig den Anker
des Induktionskontaktes bildet, von der Kontaktfläche 21 ab und gewährleistet dadurch
einen ausreichend großen Spannungsimpuls. Die Wicklungsanschlüsse a,b werden in
umufenden Leitungen 23,24 zusammengefasst, wobei sowohl die Induktonswicklungen
19 um die festen Induktionskontakte 18 als auch deren Anschlüsse a,b sowie den umlaufenden
Leitungen 23,24 mit dem Durchflußgehäuse 6 vergossen sind , so daß sie eine Einheit
bilden und aus diesem Durchflußgehäuse nur die Anschlussenden a,b, ragen.
-
Fig. 5 zeigt eine an sich von der elektronischen Drehzahlmessung bekannte
Schaltung, um die bei den Anschlussklemmen
25 eintreffenden Zählimpulse
in eine, teschwindigkeitsabhängige Anzeige am Anzeige gerät 26 umzuwandeln. Dabei
kann eine an sich bekannter Eingangsschaltung 27 verwandt werden, mit Spannungsteiler
R 1, R 2 für die Justierung und der Zenerdioat Z 1 . Eine weiterhin bekannte Mono-Flip-Flop-Schaltung
wandelt dann die Zählimpulse um, um sie in der Anzeigeschaltung 29 am Meßgerät 26
sichtbar zu machen. Die Schaltungsbereiche 27, 2i,29 können auch beliebig anders
ausgebildet sein.
-
Fig. 6 ist eine an sich bekannte Integrationsschaltung dargestellt,
dabei ist der Operationsverstärker 30 als integrierte Schaltung dargestellt mit
einem Eingangswiderstand 31 und einem Kondensator 32als Gegenkopplung. Im Schaltungsbereich
33 ist dann das Durchflußmengenanzeigegerät 34 angeordnet, welches z.B. mittels
einer Rückstellung 35 vo*and auf Null zurückgestellt werden kann. Ein Regelwiderstand
36 dient der Anpassung.
-
Die Schaltungsbereiche 27,28,29,30,33,34 sind zwar an einem Ausführungsbeispiel
besonders zweckmäßig für eine bestimmte Art von Durchflußmengenmessern, es können
aber auch alle anderen Schaltungen verwandt werden, sofern das für eine andere Anordnung,
z.B. der Induktionskontakte, oder eine andere Ausbildung dieser Kontakte erforderlich
erscheint.
-
Patentansprüche