DE2649040B2 - Konstant-Temperatur-Anemometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Konstant-Tempera'tur-Anemometer zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen, insbesondere zur Messung der Ansaugluft für Verbrennungsmotoren, bestehend aus zwei der Strömung ausgesetzten Widerstandsdrähten aus dem gleichen Werkstoff mit möglichst hohem Temperaturkoeffizienten, die zusammen mit zwei Festwiderständen zu einer Brücke zusammengeschaltet sind, deren Ausgang mit dem Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist, dessen Ausgang den Brükkenspeisestrom regelt

Im Interesse der Reinhaltung der Luft ist es erforderlich, die von Verbrennungsmotoren, insbesondere von Kraftfahrzeugen erzeugten, Schadstoffe zu vermindern. Dieses Ziel wird ii. a. durch eine Verbesserung des Verbrennungsablaufes erreicht. Dazu ist es erforderlich, daß möglichst genaue Informationen über die jeweils angesaugten Luftmengen zur Verfügung stehen, und zwar mit einer möglichst kleinen Zeitverzögerung.

Diese Information wird, zusammen mit anderen Informationen, wie Drehzahl und Motortemperatur, einer elektronischen Regeleinheit zugeführt, die die zur optimalen Verbrennung benötigte Brennstoffmenge und den Zeitpunkt ihres Einsatzes ermittelt und an entsprechende Stellorgane weiterleitet.

Bekannt sind Hitzdrahtanemometer verschiedener Bauart, bei denen zwei temperaturabhängige Widerstände, meist in Form von zwei Drähten, zusammen mit zwei temperaturunabhängigen Widerständen in einer Brücke geschaltet werden. Der eine temperaturabhängige Widerstand wird der Strömung des zu messenden Gases, der andere nur der Temperatur des Gases ausgesetzt. Von Nachteil ist hierbei, daß der die Temperatur des Gases messende Widerstand von der Gasströmung abgeschirmt werden muß. Trotzdem ist die Strömungsmessung bei dieser Anordnung noch in gewissem Umfang temperaturabhängig.

Es ist weiterhin auch bekannt (J. Sei. Instr. Vol. 34 (1957), Seite 24—26), Hitzdrahtanemometer zu verwenden, deren Widerstandsdrähte aus gleichem Material mit gleicher Dicke, aber unterschiedlicher Länge bestehen, die beide der zu messenden Strömung ausgesetzt sind. Die Empfindlichkeit dieser Strömungsgeschwindigkeits-Meßgeräte ist aber für die Anwendung in Verbrennungsmotoren noch nicht hoch genug, da der Draht mit dem höheren Widerstand eine größere Oberfläche hat als der Draht mit dem niedrigeren Widerstand und beim Aufheizen mehr Wärme an die Umgebung abgibt und sich somit relativ weniger stark aufheizt als der Widerstandsdraht mit niedrigerem

ίο Widerstand

Aufgabe dieser Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 25 05 669 bekannt ist so auszubilden, daß sie auch bei den im Kraftfahrzeugbetrieb bedingten Umgebungseinflüssen ermöglicht, die Strömungsgeschwindigkeit der Ansaugluft und damit das Volumen unabhängig von der Temperatur des Gases genügend schnell genau und mit großer Empfindlichkeit zu erfassen und das Meßergebnis auf möglichst einfache Art und Weise in ein elektrisches Ausgangssignal umzuwandeln.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die zwei Widerstandsdrähte unterschiedlichen Durchmesser besitzen.

Der Draht mit dem höheren Widerstand, der somit die höhere Leistung aufnimmt, besitzt im Gegensatz zu den bekannten Hitzdrahtanemometern die kleinere Oberfläche, so daß er sich verhältnismäßig stärker aufheizt als der dickere Draht mit niedrigerem Widerstand und höherer Oberfläche. Dadurch weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine wesentlich höhere Empfindlichkeit und Genauigkeit auf.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der A b b. I und II und beispielhaften Ausführungsformen näher erläutert.

A b b. I zeigt eine elektronische Schaltung der Meßanordnung.

Die Abb.IIA, MB und HC zeigen verschiedene Ausführungsformen der Meßsonde mit den beiden Widerstandsdrähten.

In Abb. 1 ist die elektronische Schaltung der Meßvornchtung schematisch dargestellt. Ri und R 2 sind die beiden Meßdrähte der Sonde, die der zu messenden Luftströmung ausgesetzt werden. R 3 und R 4 bilden einen festen Spannungsteiler. Die Brücken-Diagonalspannung wird über die Begrenzungswiderstände R 5 und R 6 einem Operationsverstärker 8 zugeführt. Der Ausgang dieses Operationsverstärkers 8 steuert über die Entkopplungsdiode 9 den Transistor 10

so an. Dieser Transistor 10 regelt den Brückenspeisestrom, der zum größten Teil über die Widerstände R1 und R 2 und nur zu einem ganz geringen Teil über die wesentlich hochohmigeren Widerstände des Spannungsteilers R 3 und R 4 fließt. Die Zehnerdiode 11 sorgt dafür, daß die am invertierenden und nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 8 liegenden Spannungen eine gewisse Mindesthöhe nicht unterschreiten. Am Widerstand R 5 ruft der die Meßbrücke durchfließende Strom einen Spannungsabfall hervor, der zwischen den Klemmen 12 und 13 als Ausgangsspannung abgenommen werden kann. Die Betriebsspannung wird zwischen den Klemmen 14 und 13 zugeführt.

In den Abb. HA, B und C ist Ri der dünnere Meßdraht, Rl der dickere Meßdraht, die beide mit ihren verstärkten Enden 2! mit den elektrisch leitenden, untereinander isolierten Teilen 22, 23 und 24 des Trägerkörpers 26 mechanisch verbunden sind. In Abb. HA sind die Widerstände Ri und Rl parallel

angeordnet, in A b b. HB in V-Form und in A b b. UC in Y-Form, wobei der untere Teil (26) des Y durch die erforderliche Stromzuleitung zuÄl und R 2 gebildet wird. Die Anschaltung an die Elektronikeinheit erfolgt über die Zuleitungen 25„

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Konstant-Temperatur-Anemometer zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen, insbesondere für die Ansaugluft von Verbrennungsmotoren, bestehend aus zwei der Strömung ausgesetzten Widerstandsdrähten aus dem gleichen Werkstoff mit möglichst hohem Temperaturkoeffizienten, die zusammen mit zwei Festwiderständen zu einer Brücke zusammengeschaltet sind, deren Ausgang mit dem Eingang eines Differenzverstärkers verbunden ist, dessen Ausgangssignal den Brückenspeisestrom regelt, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Widerstandsdrähte (R 1 und R 2) unterschiedlichen Durchmesser besitzen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wandnahen Abschnitte (21) der Widerstandsdrähte {Kl und P2) einen größeren Durchmesser aufweisen als der übrige Draht