DE2442155C3 - Durchflußmesser, insbesondere Benzin-Durchflußmesser für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Tachowelle (51) und Tachometer einsetzbare,

insbesondere mit diesen verschraubbare Einheit

ausgebildet ist. _2J

26. Durchflußmesser nach zumindest einem der Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß an Durchflußmesser, insbesondere Benzin-Durchflußmesder Seite der Membrankammer (5) an der die Spule ser für Kraftfahrzeuge, mit einem vom strömenden (10) angeordnet ist, diese durch eine zumindest Medium betätigten Differenzdruckmesser mit zwei zwischen Spule (10) und Metallscheibe (23) wirksa- 30 durch eine Membran getrennten Druckkammern und me isolierende Platte (59) abgeschlossen ist (F i g. 9- einem mit der Membran gekuppelten Metallteil, das bei 11)· Druckänderung im Bereich einer in einem Schwingkreis

27. Durchflußmesser nach zumindest einem der eines Oszillators liegenden Induktivität bewegbar ist Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die und damit in Abhängigkeit von der Strömungsge-Membran (9) aus elektrisch isolierendem Material 35 schwindigkeit M/t die Funktion des Oszillators beeinmit einer im Zentrum vorgesehenen Metallscheibe flußbar ist. Ein derartiger Durchflußmesser ist aus der (23) besteht. GB-PS 12 05 311 bekannt.

28. Durchflußmesser nach Anspruch 27, dadurch Hierbei bewirkt die Membran des Differenzdruckgekennzeichnet, daß die Metallscheibe (23) mit messers über ein Hebelsystem die Verschiebung einer federnden, nach außen gerichteten Armen (24) oder 40 Metallplatte zu einer Induktivität, die Teil eines Stegen (28) versehen ist (F i g. 5-11). Oszillatorkreises ist. Der von der Membran wegführen-

29. Durchflußmesser nach Anspruch 28, dadurch de Hebel ist in der einen Wand des Differenzdruckmesgekennzeichnet, daß die Arme (24) oder Stege (28) sers durch einen Faltenbalg schwenkbar gelagert. Eine mit einem Einspannrand (25) verbunden sind. derartige Lagerung besitzt jedoch keine exakt festge-

30. Durchflußmesser nach Anspruch 28 oder 29, 45 legte Schwenkachse. Zur Verdeutlichung sei nur darauf dadurch gekennzeichnet, daß die Arme (24) oder hingewiesen, daß sich der Faltenbalg bei verschiedenen Stege (28) gewellt sind. Drücken ausdehnt oder zusammenzieht, so daß allein

31. Durchflußmesser nach Anspruch 29 oder 30, dadurch eine Verlagerung der Schwenkachse auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (23), Abgesehen davon treten immer Reibungskräfte auf, die die Arme (24) bzw. Stege (28) und der Einspannring 50 zwangsläufig zu einer Verminderung der Empfindliches) einstückig ausgebildet sind und auf der keit des gesamten Systems führen und damit bei sehr Druckseite von einer dichtenden Membran (26) kleinen Durchflußmengen zu hohen Ungenauigkeiten bedeckt sind. führen muß.

32. Durchflußmesser nach zumindest einem der Aufgabe der Erfindung ist es, mit möglichst wenig Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß 55 Aufwand eine genügend genaue Durchflußmessung, die Metallscheibe (23) und die Stege (28) durch im insbesondere der Durchflußmenge des vom Motor eines Abstand voneinander angeordnete sektorförmige, Kraftfahrzeugs verbrauchten Benzins vorzunehmen, einen Ring bildende Schlitze (27) einer Metallplatte Dahei soll vor allem auch im unteren Drehzahlbereich gebildet sind (F ig. 8). des Motors bei sehr geringem Durchfluß eine

33. Durchflußmesser nach Anspruch 32, dadurch 60 brauchbare Aussage über den Verbrauch gemacht gekennzeichnet, daß die Schlitze (27) mehrere werden können. Hierdurch soll der Fahrer immer einen konzentrische Ringe bilden und die Schlitze (27) Überblick über den momentanen Kraftstoffverbrauch derart angebracht sind, daß die die Ringe verschie- erhalten, damit er seine Fahrweise so einrichten kann, denen Durchmessers verbindenden Stege (28) von daß er bei den gegebenen Verhältnissen mit möglichst einem Ring zum nächsten gegeneinander versetzt 65 wenig Kraftstoff auskommt. Schließlich soll in Weitersind, führung der Erfindung auch eine Anzeige in Liter pro

34. Durchflußmesser nach zumindest einem der 100 Kilometer ermöglicht werden, da diese Anzeige Ansprüche 26 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß manchem Kraftfahrer mehr zusagt als eine Angabe der

Menge pro Zeiteinheit.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Metallteil im Differenzdruckmesser vorgesehen und unmittelbar mit der Membran verbunden ist bzw. diese bildet und daß die Induktivität an einer der Membran gegenüberliegenden Abschlußwand einer Druckkammer vorgesehen ist. Bei der Erfindung sind zur Betätigung des Metallteils keinerlei Übertragungsmittel vorgesehen, so daß eine genauere Anzeige besonders bei kleineren Durchflußinengen möglich ist io' und ein störungsfreier Betrieb gewährleistet ist. Beispielsweise können Verunreinigungen in der Flüssigkeit in einem Faltenbalg Ablagerungen bilden, die die Wirkung desselben nachteilig beeinflussen. Derartige Effekte werden durch die Erfindung vermieden. ι j

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Oszillatorspannung von einem von der augenblicklichen Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig gesteuerten Schaltglied getaktet werden und die getaktete Spannung einem Anzeigeinstrument zügeführt werden. Ein derartig vom Tachoantrieb gesteuertes Schaltglied zum getaktctcn Entladen eines Kondensators, der bei jedem Membranhub einer Benzinpumpe aufgeladen wird, ist bekannt aus der DT-AS 11 72 054. Aus dieser ist es auch bekannt, die getaktete Spannung über ein Integricrglied dem Anzeigeinstrument zuzuleiten.

Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, das Schaltglied zwischen der Taehomcterwcl'c und dem Tachometer anzubringen, wie es an sich aus der US-PS 36 35 079 für einen Taktgeber zur Abgabe von einem oder mehreren Impulsen pro Umdrehung der Tachomcterwelle bekannt ist.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiclc ergeben sich aus den Patentansprüchen.

Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Ks zeigt

F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Differenzdruckgeber,

F i g. 2 ein Prinzipschaltbild eines Os/illalors mit einer Ik'diimpfung des Schwingkreises,

I·" i g. J in einem Diagramm die Abhängigkeit der Oszillatorspannung vom Abscind der Membran zur Induktivität, I),*·>·* f(s),

I'ig. 4 die Verschiebung des Arbeitspunktes des ()s/illa(ortransistors auf der Kennlinie /,,.//■- / (Durchfliißmcnge/Zcit) bzw. f(s).

Fig. 0 bis 8 Beispiele für Kurzschlußwindungcn, die gleichzeitig als Rückstellfedern für die Membran so wirken,

Fig.9 ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines Diffcrenzdruckgcbers,

Fig. 10 bis 13 spezielle Ausbildungen der Kammerwand der Unterdruckkammer des Druckdifferenzmes· sers,

Fig. 14 eine Grundschaltung zur Anzeige der am Oszillator anliegenden Spannung als proportionales Muß für die DurchfluBmengc/Zcit (M/t),

Fig. 15 eine Schaltung zur Linearisierung der Oszillatorspannungskcnnlinic tW« ((Wi) durch einen Transistor,

Fig. IbdieKennlinie U„m — f(M/t)bzw.l_mii-fifUut).

Fig. 17 eine Schultung zur Linearisierung mit Hilfe von Dioden, 6s

Fig. 18 die Schultung gemäß Fig. 17, Jedoch mit gedrängtem oberen Anzeigebereich,

Fig. 19 einen mit der Schaltung nach Fig. 18

erzielbaren Anzeigebereich,

F i g. 20 eine Schaltung zur Umwandlung der Anzeige Menge pro Zeiteinheit in Liter pro Weglänge, z. B. I pro 100 km,

Fig. 21 ein Schaltglied für die Schaltung nach F i g. 20,

Fig. 22 die Kennlinie Liter pro Zeiteinheit bzw. U_mc in Abhängigkeit von der Zeit bei verschiedenen Drehzahlen der Abtricbswelle des Getriebes eines Kraftfahrzeugs,

F i g. 23 eine Anzeige gemäß F i g. 20 durch Kondensatorentladung,

Fig. 24 und 25 eine hierzu geeignete Ausbildung der Kontaktfläche einer rotierenden Schaltwalze,

Fig. 26 das zugehörige Mengen pro Zeiteinheit — Zeit-Diagramm,

Fig. 27 zeigt eine Schaltung zur Linearisierung der vom Oszillator abgegebenen Spannung mit einer gegenüber der Schaltung nach F i g. 20 verbesserten Ladeschaltung eines Kondensators zur Umwandlung der Anzeige M/t in eine Anzeige M/Wegstreekc und

Fi g. 28 ein Diagramm der Kurven {/„«·= f(M/t)ohne und mit Linearisierung der Oszillatorspannung.

Die Fig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Differenzdruckmessers. Mit 1 ist ein Venturirohr bezeichnet, von dessen Stauraum 2 eine Druckleitung 1 zu einer Druckkammer 4 einer Membranknmmer 5 führt.

Von der Engstelle 6 des Venturirohres 1 geht eine Unterdruckleitung 7 zur Unterdruckkammer 8 der Membrankammer 5.

Die Membran 9 der Membrankammer 5 besteht aus Metall oder zumindest im inneren Bereich aus Metall und kann zu einer Spule 10 hin bewegt werden. Die Spule 10 ist von der Unterdruckkammer 8 durch eine als Abschlußwand der Membrankummer 5 ausgebildete isolierende Platte 59 getrennt. In der I"ig. i ist diese Spule 10 auf der Seite der Unterdruckkammer 8 vorgesehen. Diese Ausführung soll nachfolgend als Fall A, eine ebenfalls denkbare Anordnung auf der Sei ic der Druckkammer 4 als Fall B bezeichnet werden. An sich sind beide Ausfiihrungsarten gleichwertig, juloeli ergeben sich bei einigen Anwcmlungsfällen im einen oder anderen Fall gewisse Vorteile.

Die Spule !0 ist in einem Schwingkreis eines l.C-Os/illiitors vorgesehen, wie I·'i g. 2 zeigt. Diese Spule 10 besteht dabei aus /wei miteinander gekoppel ten, /. B. neben- oder übcieinandcrgewickelten Indukti vitiiten, von denen die eine als Kreisiiuluktivitat Il einem Schwingkreiskondensator 12 parallel geschaltet ist und deren gemeinsamer Hochpunkl z. B. über einen Widerstand 60 und eine Diode 61 an der Basis 13 eines Transistors 14 liegt. Die andere Induktivität bildet eine Rückkoppelinduktivitüt 15, deren eines Ende mit dem Collcktor 16 und deren anderes Ende, an dem die Oszillatorspannung abgenommen wird, über einen Widerstand 62 mit der Basis 13 des Transistors 14 verbunden ist.

Die Betriebsspannung Uu ist über einen Widerstund 17 und durch eine Zenerdiode 18 stabilisiert und über einen weiteren Widerstand 19 an den Abgriff 20 für die Oszillatorspannung LW gelegt. Der Oszillator wird durch einen Kondensator 21 abgeblockt, so daß keine HF-Spannung nach außen gelangen kann, wodurch um Abgriff 20 als umgekehrt proportionales Maß für den HF-Schwingstrom eine Gleichspannung zur Verfügung steht.

Die Änderung der elektrischen Werte der Kreisin-

duktivität 11 erfolgt durch eine Kurzschlußwindung 22, die durch die Metallmembran 9 der Membrankammer 5, durch eine Metallscheibe oder einen metallischen Kreisring auf einer elastischen nichtleitenden Membran gebildet sein kann. Bei stärkerer Kopplung der Kurzschlußwindung 22 an die Kreisinduktivität U, d.h. bei Annäherung der Membran 9 an die Spule 10, wird letztere bedämpft. Diese Wirkungsweise sei anhand der Fig. 3 erläutert.

Im Fall A, d. h. bei Anordnung der Spule 10 auf der Seite der Unterdruckkammer 8 und daher großem Abstand s zwischen Membran 9 und Spule 10 schwingt bei Ruhelage der Membran 9, also bei schwacher Dämpfung, der Oszillator frei; es stellt sich beispielsweise der Arbeitspunkt P\ ein. Da hierbei der Transistor 14 weit aufgesteuert wird, fließt über den Widerstand 19 sowie über die Collektor-Emitierstrcckc des Transistors 14 ein hoher Strom (Fig.4), der am Widerstand 19 einen hohen Spannungsabfall zur Folge hat. Die zwischen Abgriff 20 und Masse abgenommene Oszillatorspannung LW- hat daher in diesem Fall ihren kleinsten Wert. Dies zeigt die F i g. 3. bei der bei größtem Abstand .vder Membran von der Spule 10 die Oszillatorspannung {Wein Minimum hat.

Mit kleiner werdendem Abstand s, d. h. zunehmender Durchflußmenge pro Zeiteinheit, wird die Bedämpfung größer, bis die Schwingung schließlich abreißt. Dabei fließt jedoch immer noch ein Reststrom durch die Collektor-Emitierstrecke. Durch die jetzt sehr kleine Aussteuerung des Transistors 14 tritt am Widerstand 19 aufgrund des kleinen Stromes nur ein geringer Spannungsabfall auf, die Oszillatorspannung U_tw hat jedoch ein Maximum, der Arbcitspunkl liegt jetzt in den F i g. 3 und 4 bei ft.

Die im Diagramm der I'ig. 3 gezeigte Kurve (W = f(!>) kann direkt zur Anzeige Durchflußmenge M pro Zeiteinheit ι, z.B. angegeben in Liter pro Stunde, verwendet werden. Dabei entspricht der Arbeitspunkt /Ί der Strömungsgeschwindigkeit Null und P; der maximalen Durchflußmenge pro Zeiteinheit.

Im lall B, also Spule 10 auf der Drui'kkammerseite 4. beginnt die Anzeige beim Spannungsmaximum und endet etwa bei /V

Der Kurvenverliuil der Oszillatorspannung <W ist weilgehend abhangig von der Charakteristik der Membran 9. Einer Metallmembran kann zum Beispiel durch bestimmte Formgebung eine bestimmte Federcharakteristik gegeben werden, die eine gewünschte Kurve (Λ«,— f($) gewährleistet. Vorteilhaft kunn gemäß Fig. 5 eine als Kurzschlullwindung 22 wirkende Motnllschcibe 23 tin drei oder mehreren rniiui! oder Im Winkel bis tangential angeordneten fluchen oder

(cgcbcncnfalls gewellten Armen 24, die die Rüekstcll raft erzeugen, nufgehangl sein, deren Querschnitt ».usntzlich entsprechend der gewünschten Charakteri· itik kontinuierlich vergrößert oder verkleinert sein kann. Die Arme 24 sind on einem Einspannring 23 befestigi. Zusätzlich zu einer derartigen Metallschere 23 ist eine dünne dichtende nichtleitende Membran 26 vorgesehen, wie die P i g. 6 und 7 andeuten, die auf der Metallschoibo 23 und deren Armen 24 aufliegt und die die Membrankammer 5 der FI g. I In die Druckkammer 4 und die Unterdruckkammer 8 unterteilt.

Als besonders zweckmäßig hot sich eine metallische Membran mit zusätzlicher dichtender Membran 26 herausgestellt, bei der die metallische Scheibe 23 vom Einspannrand 25 durch zwei oder mehrere konzentrisch angeordnete Schlitze 27 In Form von KrelvlngScg· menten getrennt ist, so daß die Verbindung durch radiale Stege 28 und tangential ringförmige Streifen 29 erfolgt. Durch entsprechende Querschnitte lassen sich gewünschte Federcharakterisiika in weiten Bereichen verwirklichen.

Zur Beeinflussung der Federcharakteristik der Membran 9 bzw. 26 in Verbindung mit der Metallscheibe 23 und den gleichzeitig die Rückstellfeder bildenden Armen 24 und zur Vermeidung einer vorzeitigen

ίο Zerstörung derselben durch hohe Druckunterschiede in der Unterdruckkammer 8 und der Druckkammer 4, insbesondere bei häufigem und raschem Wechsel zwischen geringem und hohem Druckunterschied, kann die Unterdruckkammer 8, wie anhand der F i g. 9 bis 13

¹S beispielsweise dargestellt, derart ausgestaltet sein, daß mit zunehmender Auslenkung der Membran vom Einspannrand 25 nach innen sich immer größere Auflageflächen für die federnden Arme 24 bzw. die radialen Stege 28 und tangentialen Streifen 29 ergeben.

*<> Die in den F i g. 9 bis 11 dargestellte Treppenbildung der Gehäusewand der Unterdruckkammer 8 durch im Durchmesser von innen nach außen immer größer werdende scheibenförmige konzentrisch zueinander angeordnete Aussparungen 63, durch die konzentrische AuNagcringc 64 gebildet werden, bewirkt, daß bei geringer bis mittlerer Auslenkung der Membran 26 die äußeren tangentialen an der Metallscheibc 23 vorgesehenen Streifen 29 zum Aufliegen kommen (F ig. 10) und somit als Feder unwirksam werden. Bei weiterer Auslenkung (F i g. 11) der Membran 26 legen sich immer mehr tangential Streifen 29 auf die konzentrischen Treppen, so daß die Federwirkung immer härter wird. Dies hat den Vorteil, daß die geringe Federkraft zu Beginn der Auslenkung die Messung kleiner Durchflußmengen ermöglicht und bei größeren Durchflußmengen durch ansteigende Federkraft die Memb^ranauslenkung verringert wird, so daß der Teil 23 der Membran praktisch linear im Bereich des magnetischen Feldes der Spule 10 arbeitet.

Außerdem bilden die konzentrischen Auflageringe 64 einen Schutz gegen Deformierung der federnden Teile 24 bzw. 28,29 bei extrem starken Druckunterschieden in beiden Kammern, und es wird ebenfalls verhindert, daß sich hierbei die Membran 26 bei Ausbildung derselben aus einer Folie zwischen die Schlitze 27 pressen kann.

Die konzentrische Treppe kann auch durch eine konische, parabelfönnige oiler andere Kontur ersetz! werden, wie dies in den Fig. 12 und Π beispielhall dargestellt ist

S° Fine Grundschaltung zur Anzeige des Signuls zeig die Fig. 14. Der Signalgeber 30. der dun Oszlllatoi gcmllß F i g. 2 und den Druckmesser enthält und dii Oszillatorspannung in Abhängigkeit von der Durchfluß menge pro Zeiteinheit abgibt, Hegt In Reihe mit einen

SS Widerstand 31 und bildet einen Brückenzweig, und cli dazu parallclgcschaltctcr Einstcllrcglcr 32 bildet dci zweiten Brückenzweig. Im Dlagonalzwclg, also zwl sehen Vcrblndungspunkt 33 von Signalgeber 30 um Widerstand 31 und dem Abgriff 34 eines Einstellreglcr

^M 32 liegt die Reihenschaltung eines Meßgerätes 35 tin eines F.instcllwidcrstandcs 36. Der F.inslcilrcglcr 3 dient zum Einstellen des Nullpunktes, also zu Festlegung des Punktes /Ί der Flg. 3, FaIIA, al Meügerllt 35 und der Klnstcllwidcrstiniil 36 dient /ui

⁶' Eichen des Meßgerätes, d. h. /ur Zuordnung eine bestimmten Durchfluürnengen-Weries zu einem bi stimmten Skalcnpunkt der An/elgesknln des Mcßgcrl (es.

709 634/24

Da normalerweise bei Durchflußmengenmessern der vorliegenden Art im Anfangsbereich bei geringer Strömungsgeschwindigkeit die Auslenkung der Membran sehr klein und die Zunahme der Auslenkung nicht linear sondern weniger als; proportional zunimmt und erst bei höherer Geschwindigkeit in eine annähernd lineare Auslenkung übergeht (vgl. Fig. 16), besteht vor allem bei der Verwendung in der Kraftfahrzeugtechnik das Bedürfnis, den Anfangsbereich zu linearisieren, d. h. nach niedrigeren Werten zu strecken.

Dies kann gemäß Fig. 15 durch Verwendung eines Transistors erreicht werden. Das vom Signalgeber 30 abgegebene Signal, nämlich die Oszillatorspannung U_OiC ist zwischen den Pluspol einer Betriebsspannung und über einen Widerstand 37 nach Masse geschaltet. Der Verbindungspunkt der beiden ist mit der Basis eines npn-Transistors 38 verbunden, dessen Collektor über einen Widerstand 39 am Pluspol liegt und dessen Emitter über einen Widerstand 40 nach Masse geschaltet ist, wobei der Widerxtandswert des ersteren, 39, größer ist als derjenige des letzteren, 40. Das Meßinstrument 35 liegt zwischen Collektor und Masse. Bei Verwendung eines pnp-Transistors sind die Anschlüsse des Signalgebers 30 sowie Pluspol und Masse entsprechend zu vertauschen. Die Wirkungsweise ist folgende Der Beiriebsbereich im Kurvenverlauf M/t = f(LJ_im) soll dem der Fig. 16 zwischen P\ und P> entsprechen. Dazu ist in Fig. 16 die Trarisislorkcnnlinie /,,,//= f(Unt) gestrichelt dargestellt, die im vorliegenden Fall von /V nach Pi durchfahren wird. Bei geringer Strömungsgeschwindigkeit, also im Bereich von P\ ist die OszillatorspaniHing ein Minimum, die Basis wird nach Plus hochgezogen, der Transistor 38 laßt einen großen C'ollektorstrom /„,//fließen entsprechend dem momentanen Arbeiispunkt, /. B. P\, und das Meßinstrument 35 zeigt nur den geringen Spannungsabfall /wischen Masse und Collektor an, da der Widerstand 40 klein ist. Mit zunehmender Oszillatorspannung, d. h. entsprechend größerer Menge pro Zeiteinheit, verschiebt sich der Arbeitspunkt des Transistors 38 nach P₂'. Da die Transistorkennlii ie in ihrem gekrümmten Teil ausge nutzi wird, kann damit die gegenläufige Kennlinie Λ/. ;■>■■ f(LJ_tni) linearisiert werden, so daß z. B. von einem bestimmten Ansprechwerl ab eine lineare Skalenteilung möglich ist.

!•'ine in gleicher Weise wirkende Linearisierung!»· schaltung zeigt die l'i g. 17, wobei jedoch zur Linearisierung die Kennlinie einer oder mehrerer in Reihe liegender Dioden 41 ausgenutzt wird. Die Diode bzw. Dioden 41 liegen in Durchlaßrichtung in Reihe zum Widerstund 40 und anstelle eines npn-Transistors ist ein pnp-Trunsistor 42 verwendet, dessen Arbeitspunkt durch einen Einstcllreglcr 43 festgelegt werden kann. Der Collektor liegt dementsprechend über den Widerstand 40 und die Dioden 41 an Masse und der Emitter über den Widerstand 39 und 43 am Pluspol. Das Meßinstrument 35 liegt über einen Widerstund 44 am Collektor.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist folgende: Bei geringer Durchflußmenge pro Zeiteinheit liegt eine kleine Spannung an der Basis, der Einstcllreglcr 43 ist so eingestellt, daß ab einer bestimmten Durchfluß· menge der Transistor 42 einen geringen Strom zieht. Dabei sperren die Dioden 41 noch, wobei der Spannungsabfall un diesen und dem Widerstand 40 relutiv hoch Ist, so daß schon bei sehr geringer Durchflußmenge eine gute Anzeige möglich Ist.

Mit steigender Durchflußmenge und damit zunehmender Oszillatorspannung wird der Transistor 42 immer weiter aufgesteuert und ab einem bestimmten Spannungsabfall zwischen Collektor und Masse kornmen die Dioden 41 in den Durchlaßbereich, so daß eine

Verringerung der Anzeigespannung auftritt. Wie

ersichtlich, tritt hierdurch eine Linearisierung im

Anfangsbereich (Bereich Pi.Fig. 16) ein.

Die Schaltung gemäß Fig. 17 kann auch zweckmä-

ßigerweise so abgewandelt bzw. erweitert werden, daß im oberen Anzeigebereich, also bei Personen-Kraftfahrzeugen z. B. ab 20 Liter pro Stunde, die Anzeige gerafft, d. h. die Skala zusammengedrückt wird.

Dies kann, wie die Fig. 18 zeigt, durch eine den

Dioden 41 parallelgeschaltete Zcnerdiode 45 erreicht werden, der gegebenenfalls Widerstände 65, 66 vorgeschaltet sind, an deren Verbindungspunkt das Meßinstrument 35 angeschlossen ist. Die Zenerdiode45 ist so gewählt, daß sie erst beim Überschreiten einer

bestimmten Durchflußmenge bzw. Oszillatorspannung leitend wird und dadurch den Anzeigebereich des Meßinstrumentes 35 nach oben immer mehr zusammendrückt. Eine so erhaltene Skala zeigt die F i g. 19.
Eine Umwandlung des Signals Menge pro Zeiteinheit

25in Menge pro Wegstrecke kann gemäß Fig. 20 durch ein dem Signalgeber 30 bzw. einem nachgeschaltcten Lineansierungsglied 46 folgendes Integrierglicd 47 erfolgen, das aus einem Reihenwiderstand 48 und einem nach Masse geschalteten Kondensator 49 besteht, sowie durch ein von der Drehzahl der Abtriebswcllc des Oetricbes (Fachowelle T) gesteuertes Schaltglied 50, das dem Kondensator 49 parallel geschaltet ist. Dieser Schalter 50 kann z. B. zweckmäßig gemäß Fig. 21 aus

«c"l^Cri ^{VUn llcr Tilchuwi:1}l« 51 angetriebenen, als

.Schaltwalze 52 dienenden Isolierstoffwalze bestehen, die an zwei einander gegenüberliegenden Seilen der zylindrisch™ Oberfläche Kontaktsegmente 53 aufweist, die jeweils /.vei Kontakle v. y kurzschließen können Oegebenenfulls, besonders bei höher drehenden Tacho-

wellen, kann es zweckmäßig sein, nur ein Kontaktscgment 53 vorzusehen oder besonders bei Tachowellen mit niedriger Drehzahl können auch mehr als zwei Verwendung linden. Die Kontaktabnahme kann an der Mantelflache und/oder an de,· Slirnfläche(n) der

.seha twalze 52 vorgenommen werden. Anstelle einer .Schaltwal/e kann auch eine Schaltscheibe vorgesehen sein. ^fr

Die Wirkungsweise dieser Schaltung und Schaltvorrichtung ist folgende:

s° Bei einer bestimmten Durehflulimenge. z.B. iOI/h, entsprechend einer Oszillatorspannung des Signalgeber^ 30 von /. ». U₁, wird der Kondensator 49 für die Öffnungszeit fi des Schalters 50 nach einer <?·Funktion über den Widerstund 48 geladen (F i g. 22) und über das

« Meßgerät 35 und den Vorwidersland die Spunnung am Kondensator 49 angezeigt. Wührend der Schließzeit h wird der Kondensator 49 kurzgeschlossen und auf Nullpoteniial gebracht. Die im Kondensator 49 in einer Destimmten Zeiteinheit gespeicherte Energie ist ulso einerseits abhöngig von der Durchflußmenge pro «»einheit und außerdem von der Winkelgeschwindigkeit fl mit der der Schalter 50 durch die Tachowelle 51 8^e.scnlossen und geöffnet wird. Du diese Winkelge· scnwindlgkeii von der Fuhrzeuggeschwindigkeit ab·

KK⁸' ^ei2^lbl ?^{[ch bei} 8^|eicher Durchflußmenge, aber näherer Geschwindigkeit ein geringerer Energieinhalt una damit eine geringere Anzeige des Meßinstrumentes J3, das den jeweiligen Mittelwert der Zeitintearalkurve

anzeigt. Durch entsprechende Eichung der Instrumentenskala kann daher mit wenig Aufwand eine Anzeige in /. B. Liter/100 km vorgenommen werden. Die Fig. 22 zeigt zwei Vorgänge, nämlich einmal bei hoher DurchfluQmenge pro Zeiteinheit z. B. 20 l/h (2 U\) und geringerer Geschwindigkeit Ω\ und einmal bei halber Durchflußmengc/Zeit, z.B. 10 l/h (U\) und nahezu doppelter Geschwindigkeit ßj. Zur Beruhigung des Zeigers des Meßinstrumentes 35 kann diesem ein Kondensator 54 parallel geschaltet werden.

Eine weitere zweckmäßige Schaltung und Vorrichtung zur Umwandlung des /W/i-Wertes in einen A7/Weg-Wert zeigen die F ι g. 23 bis 26. Hierbei wird über einen Umschalter 55 mit den Kontakten a, b, cder Kondensator 49 während der Zeit ii gelader¹ (Stellung JiJL während einer kurzen Zeitspanne t₂ üb;r das Meßinstrument 35 entladen (Stellung IiB) und anschließend nach kurzer Zeit fj innerhalb der Zeitdauer /4 voii entladen (Stellung lic).

Die F i g. 24 zeigt eine hierfür geeignete Isolierstoffwalze oder -scheibe 52, die zwischen Tachowelle 51 und Tachometer eines Kraftfahrzeugs einsetzbar ist und sich dadurch mit der Drehzahl der Tachowelle 51 dreht. Auf der Walzenoberfläche (Mantel- und/oder Stirnfläche) ist eine Kontaktfläche vorgesehen, die in der Mitte einen durchgehenden Ring bildet, der dem Kontakt ;i des Schalters 66 entspricht. An diesem ist nach rechts ein schmaler Kontaktstreifen 57, der an den Kontakt b führt, und nach links ein breiterer Kontaktstreifen 58, der an ilen Kontakt c führt, angebracht. Die Abwicklung der Kontaktflaehe 56 ist in Fig. 25 dargestellt. Die in l'i g. 2b schraffierte Flache zeigt den an das Meßinstrument 35 und den diesem gegebenenfalls parallelgesehalleten Kondensator 54 abgegebenen Energieinhalt für eine bestimmte Durchflußmenge und Drehzahl ii der Isoliersioffwal/e, die ein proportionales Maß der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt.

Wie bereits bei der Beschreibung der F i g. 20 erwähnt, ist dem Signalgeber 30 zwecks Erzielung eines linearen Spannungsverluufs l!_mc=f(M/t) in einem 4η möglichst großen Bereich eine l.inearisierungssehaluing 4h nachgeschaltet. Dies ist die Voraussetzung für eine genaue Anzeige in Liter/Wegeinheil, zweckmäßig I.itcr/100 km, da die vom Durchflußmesser erhaltene Kennlinie nicht linear verläuft, [line solche l.inearisicrungsschaltung 46 zeigt die F i g. 27.

Die vom Signalgeber 30 angebotene Spannung i./„„-wird mit zwei Transisiorstufen Tr verstärkt, wobei innerhalb jeder Verstärkerstufe Tr der Einsatz der Gegenkopplungen mit Hilfe der Einstellregler VR und der Dioden D auf einen beliebigen Wert festgelegt werden kann. Diese Gegenkopplungen sprechen also bei bestimmten Geberspannungen an, d. h. die Verstärkung der einzelnen Transistorstufen Tr kann je nach Höhe der Eingangsspannung auf feste Werte justiert werden. Die F i g. 28 zeigt die Oszillalorspaiinung des Signalgebers 30U_t,^=f(M/t) ohne Linearisierung anhand der Kurve I und mit Linearisierung anhand der Kurvell.

Zur Weiterverarbeitung des nun linearisierten Spannungsverlaufs der vom Signalgeber 30 abgegebenen Spannung in eine Anzeige Liter/100 km dient das gegenüber der Fig. 20 erweitere lntcgrationsglied 47 der Schaltung gemäß Fig. 27, dessen Kondensator 49 hierzu je nach augenblicklicher Geschwindigkeit und dieser entsprechenden Winkelgeschwindigkeit Ω der Tachowelle 51 schnell oder langsam aufgeladen bzw. entladen wird.

Der Lade- und Entladevorgang von Kondensatoren verläuft bekanntlich nach einer e-Funktion. Da dies einen Fehler in der Anzeige zur Folge hätte, wird der Kondensator 49 unter Vorschaltung einer vorzugsweise regelbaren Konstantstromquelle 67 aufgeladen, wodurch der Anstieg der Aufladung einen linearen Verlauf erhält.

Auf diese Weise erhält man also entsprechend der momentanen Geschwindigkeit durch lineare Aufladung bzw. Entladung, deren Größe von der Drehzahl Ω des mit der Tachowelle verbundenen rotierenden Schalters 50 bzw. 55 abhängt, ein Maß für den Verbrauch pro 100 km bzw. pro einer anderen Wegstrecke. Entladen wird der Kondensator 49 über einen Schutzwiderstand 68 und z. B. den oben beschriebenen Schalter 50, der proportional zur augenblicklichen Geschwindigkeit in kurzen bzw. langen Zeitabständen öffnet und schließt. Die Höhe der Spannung, auf die der Kondensator 49 aufgeladen wird, ist somit ein Maß für die Anzeige Liter/100 km. Diese wird dem Meßgerät 35 über einen Vorwiderstand 44 zugeführt. Zur Beruhigung der durch den Schaller 50 pulsierenden Anzeige dient der parallelgeschaltete Kondensator 54.

Die Wirkungsweise entspricht derjenigen, wie sie anhand der F i g. 20 bis 2b erläutert ist.

Hierzu ο lilail /eichnuiu'.cM

Claims (25)

1. Patentansprüche:

   1, Durchflußmesser, insbesondere Benzin-Durch- flußmesser für Kraftfahrzeuge, mit einem vom strömenden Medium betätigten Differenzdruckmes- ser mit zwei durch eine Membran getrennten Druckkammern und einem mit der Membran gekuppelten Metallteil, das bei Druckänderung im Bereich einer in einem Schwingkreis eines Oszillators liegenden Induktivität bewegbar ist und damit in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit M/t die Funktion des Oszillators beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (9; 23) im Differenzdruckmesser (5) vorgesehen und unmittelbar mit der Membran (9) verbunden ist bzw. diese bildet und daß die Induktivität (10; 11, 15) an einer der Membran (9) gegenüberliegenden Abschlußwand einer Druckkammer (4, 8) vorgesehen ist (F ig. 1 und 9—11).
2. 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (9; 23) über die Induktivität (10; 11, 15) den Oszillator bedämpft (Fig. 1.2).
3. 3. Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Oszillator ein LC-Oszillator verwendet wird.
4. 4. Durchflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Oszillator als Signalgeber (30) und einem Anzeigeinstrument (35) eine Linearisierungsschaltung (46) zur Linearisierung der Kurve M/t=f(l/_osc) vorgesehen ist(Fig. 20,27).
5. 5. Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Linearisierung die Kennlinie eines Transistors (38) ausgenutzt ist (F ig. 15).
6. 6. Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Linearisierung die Kennlinie wenigstens einer Diode (41) ausgenutzt ist (Fig. 17).
7. 7. Durchflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Signalgeber (30) und Anzeigeinstrument (35) ein gegengekoppelter Transistorverstärker vorgesehen ist.
8. 8. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplung(en) esnstellbar ist bzw. sind.
9. 9. Durchflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Anzeigeinstrument (35) unmittelbar oder mittelbar eine Zenerdiode (45) parallelgeschaltel ist, die derart bemessen ist, daß sie bei großen Durchflußmengen den Anzeigebereich zusammendrängt (F ig. 18).
10. 10. Durchflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des spezifischen Benzin-Verbrauchs eines Kraftfahrzeugs die Oszillatorspannung durch ein in an sich bekannter Weise von der momentanen Geschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig gesteuertes Schaltglied (50; 55) getaktet wird und die getaktete Spannung dem Anzeigeinstrument (35) zugeführt wird (F i g. 20,23).
11. 11. Durchflußmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillalorspannung einem Integrierglied (47) in an sich bekannter Weise zugeführt und die so gewonnene Spannung getaktet wird(Fig. 27).
12. 12. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrierglied einen Kon densator enthält und zwecks linearer Aufladung desselben diesem eine Konstantstromquelle (67) vorgeschaltet ist.
13. 13. Durchflußmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (67) regelbar ist.
14. 14. Durchflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung getaktet nach Masse kurzgeschlossen
15. 15. Durchflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schakglied (50; 55) in an sich bekannter Weise an die Tachometerwelle (51) eines Fahrzeugs angeschlossen ist (F i g. 24).
16. 16. Durchfiußmesser nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (50; 55) aus einer Schaltwalze (52) oder Schaltscheibe besteht (F i g. 21,24).
17. 17. Durchflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche: 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (50; 55) in an sich bekannter Weise zwischen Tachometerwelle (51) und Tachometer einsetzbar ist.
18. 18. Durchflußmesser nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalze (52) oder Schaltscheibe wenigstens ein Kontaktsegmeni (53) aufweist, das bzw. die als Kontaktbrücke für zwei feststehende Schaltkontakte (x, y) dient bzw. dienen(Fig. 21).
19. 19. Durchflußmesser nach Anspruch 16 oder 17. dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (55) eine ringförmige Kontaktbrücke (56) mit auf jeder Seite mindestens je einem seitlich überstehenden, jeweils paarweise einander zugeordneten und in der Abwicklung gegeneinander versetzten, sich nicht überlappenden Kontaktstreifen (57,58) aufweist und im Bereich der ringförmigen Kontaktfkäche (56) und der Umlaufbahnen der Kontaktstreifen (57,58) je ein feststehender auf diesem schleifender Schaltkontakt (a, b, c)vorgesehen ist (F i g. 24).
20. 20. Durchflußmesser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kontaktstreifen (57) derart ausgebildet ist, daß dessen Kontaktzeit (ti) mit dem zugeordneten Schaltkontakt (b) wesentlich kürzer ist als die Kontaktzeit (u) des anderen Kontaktstreifens (58) mit dem ihm zugeordneten Schaltkontakt (c).
21. 21. Durchflußmesser nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktfläche (56) und Kontaktstreifen (57,58) derart angeordnet sind, daß bei angetriebenem Schaltglied (55) zuerst der Kontaktstreifen (57) mit der kürzeren Kontaktzeit (t₂) mit dem Schaltkontakt (b) zusammenwirken kann und der Abstand zwischen diesem Kontaktstreifen (57) und dem anderen Kontaktstreifen (58) kleiner ist als derjenige zwischen letzterem und dem ersteren.
22. 22. Durciiflußmesser nach zumindest einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Kontaktfläche (56) zusammenwirkende Schaltkontakt (a) mit dem Integrierglied (47 bzw. Kondensator 49), der mit dem die kürzere Kontaktzeit (ti) bewirkenden Kontaktstreifen (57) zusammenwirkende Schaltkontakt (b) mit dem Meßgerät (35) und der mit dem die längere Kontaktzeit (u)

    bewirkenden Kontaktstreifen (58) _2Usam_menwir- die der Membran (9; 23) gegenüberliegende Wand

    kende Schaltkontakt (c) mit Masse verbunden ist der Unterdruckkammer (8) derart ausgebildet ist.

    ' if'rv ufi η , daß mit zunehmender Auslenkung der Membran (9;
23. 23. purchfluömesser nach zumindest einem der 23) diese und/oder deren Stege (28) oder Arme (24) Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß 5 von außen nach innen mit immer größer werdender die Schaltkontaktei(x y;a,b.c)a\e entsprechenden Fläche auf der Wand aufliegt bzw. aufliegen Gegenkontakte (53; 56,57,58) auf der Mantelfläche (Fig IO 11)

    und/oder der Stirnfläche des Schaltgliedes (52) 35.' Durchflußmesser nach Anspruch 34. dadurch

    kontaktieren. gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer (8) die
24. 24. Durchtlußmesser nach zumindest einem der io Form eines Kegelstumpfes aufweist, auf dessen Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß großer Fläche die Membran (9; 23) vorgesehen ist das Schaltglied (50, 55) in an sich bekannter Weise (Fig. 12).

    auf einer Seite zentrisch zur Drehachse eine 36." Durchflußmesser nach Anspruch 35. dadurch Bohrung (Innenvierkant 69) zur verdrehungssiche- gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Kegelren Aufnahme der Tachowelle (51) und auf der 15 stumpfes konkav oder konvex gewölbt ist (F ig. 13).
    gegenüberliegenden Seite einen Stift (Vierkantstift 37. Durchflußmesser nach Anspruch 35 oder 36, 70) zum verdrehungssicheren Einstecken in den dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Tachometer aufweist. Kegefstumpfes stufenförmig abgesetzt ist und
25. 25. Durchflußmesser nach zumindest einem der konzentrische Auflageringe (64) für die Membran (9; Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß 20 23) und/oder deren Arme (24) oder Stege (28) bildet das Schaltglied (50; 55) mit den Schaltkontakten (x. (Fig.9-11).

    y; a, b, c) in an sich bekannter Weise als zwischen