DE2729413A1

DE2729413A1 - Durchsatzmesser

Info

Publication number: DE2729413A1
Application number: DE19772729413
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Hayakawa; Keizaburo Usui
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1978-01-19
Also published as: JPS536254U; US4141240A; AU2662277A; CA1079090A; AU503454B2

Description

PATENTANWÄLTE 2 7 2 9 A 1 TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER D-8OOO München 22 D- 48OO Bielefeld Triftstraße 4 Siekerwall 7

23-77052 Hb

Nissan Motor Company, Limited 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Durchsatzmesser

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Munin μμπμι ι.'πιπ Nissan

Die Erfindung betrifft einen Durchsatzmesser gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem Oszillations-Durchsatzmesser zur Verwendung in einem Fluidzufuhrsystem, dessen Funktion durch einen pulsierenden Druck eines durch eine Pumpe geförderten Fluids beeinträchtigt wird, so daß der wirkliche Wert des Strömungsdurchsatzes des einem Fluidverbraucher zugeführten Fluids nicht korrekt gemessen werden kann. Die Erfindung befaßt sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, mit einem Oszillations-Durchsatzmesser zur Verwendung in einem Meßsystem zur Messung des Brennstoffverbrauches eines Kraftfahrzeugs, dessen Meßgenauigkeit durch den pulsierenden Druck einer Brennstoffpumpe beeinträchtigt wird.

Es ist bekannt, ein System zur Messung des Brennstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeuges mit einem Brennstoff-Durchsatzmesser in einer Brennstoffleitung zwischen einer Brennstoffpumpe und einer Einrichtung zur Herstellung eines Luft-Brennstoff-Gemisches, wie etwa eines Vergasers, im Rahmen eines Brennstoffzufuhrsystems für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu verwenden. Weiter ist ein System bekannt, daß mit einem Geschwindigkeitssensor für die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zusätzlich zu dem Brennstoff-Durchsatzmesser versehen ist und den Brennstoffverbrauch des Fahrzeugs aus Eingangssignalen des Geschwindigkeitssensors und des Durchsatzmessers bestimmt.

Als Brennstoff-Durchsatzmesser für derartige Brennstoff-Verbrauchsmessungssysteme ist ein oszillierender Durchsatzmesser gemäß Fig.1 bekannt. Gemäß Fig.2 ist der Durchsatzmesser 10 in einer Brennstoffleitung 11 zwischen einer nicht gezeigten Brennstoffpumpe und einer Einrichtung zur Herstellung eines Luft-Brennstoff-Gemisches, die durch das Beispiel eines Vergasers 12 veranschaulicht ist, angeordnet. Gemäß Fig.1 umfaßt der Durchsatzmesser 10 ein Gehäuse

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13 mit einer Kammer 14, die teilweise eine im wesentlichen zylindrische Form aufweist, einem Einlaß 16 zur Verbindung der Brennstoffpumpe mit der Kammer 14, und einem Auslaß 18, der die Kammer 14 und eine Schwimmerkammer 19 des Vergasers

> 12 verbindet. Ein Oszillator 20 ist schwenkbar innerhalb der Kammer 14 angeordnet und erstreckt sich von einem stromauf wärtigen Bereich der Kammer 14 zu einem stromabwärtigen Bereich dieser Kammer. Eine Trennwand 22 befindet sich in der Kammer 14 dicht angrenzend oder in Berührung mit dem

) stromabwärtigen Ende des Oszillators 20. Die Trennwand 22 liegt in einem Abstand von einer stromabwärtigen inneren Wandfläche der Kammer 14 und bildet mit dieser einen Durchgang 23, der mit dem Auslaß 18 in Verbindung steht. Die Trennwand 22 weist einen bogenförmigen Querschnitt auf.

Der Oszillator 2O unterteilt die Kammer 14 in einen Bereich stromaufwärts der Trennwand 22 in zwei Abteilungen 24 und 25. Die Trennwand 22 bildet eine erste Düse 26 zwischen einem ihrer Enden und einer inneren Wandfläche der Kammer 14 und eine zweite Düse 27 zwischen dem anderen Ende der Trennwand 22 und einer inneren Wandfläche der Kammer 14. Die erste Düse 26 stellt eine Verbindung her zwischen der Abteilung 24 und dem Durchgang 23, und die zweite Düse 27 verbindet die Abteilung 25 mit dem Durchgang 23. Der Oszillator 20 wird durch den Brennstoffstrom zwischen dem Einlaß 16 und der Kammer 14 hin- und herbewegt, so daß abwechselnd ein stromabwärtiges Ende des Oszillators 20 mit gegenüberliegenden, stromaufwärtigen, inneren Wandflächen der Kammer

14 in Berührung treten und abwechselnd der Einlaß 16 mit den Abteilungen 24 und 25 in Verbindung gesetzt wird, so daß der Hauptstrom des Brennstoffs abwechselnd von dem Einlaß 16 in die Abteilungen 24 und 25 der Kammer 14 gelangt. Wenn das stromaufwärtige Ende des Oszillators 20 eine der inneren, stromaufwärtigen Wandflächen erfaßt und einen ■5 Hauptanteil des durch den Einlaß 16 eintretenden Brennstoffs in eine der Abteilungen 24 und 25 umlenkt, wird er durch den Hauptstrom, der auf den stromabwärtigen Endbereich des Oszillators 20 einwirkt, in eine Position bewegt,

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in der das stromaufwärtige Ende des Oszillators 20 mit der anderen stromaufwärtigen innern Wandfläche der Kammer 14 in Eingriff tritt, so daß der Hauptbrennstoffstrom von dem Einlaß 16 in die andere der Abteilungen 24 oder 25 gelenkt wird. Durch Wiederholungen dieses Vorganges wird der Oszillator 20 abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen in der Kammer 14 hin- und herbewegt, so daß der Hauptstrom des Brennstoffs von dem Einlaß 16 abwechselnd durch die Düsen 26 und 27 in den Durchgang 23 eintritt. Da die Frequenz dieses Os- ; zillationsvorganges des Oszillators 20 proportional zu dem Strömungsdurchsatz des Brennstoffes ist oder ein Funktion des Strömungsdurchsatzes darstellt, läßt sich der Brennstoffdurchsatz messen durch Abtasten der Frequenz der Oszillationsbewegung des Oszillators 20. Bei einem Strömungsdurchsatz Null ist die Frequenz der Oszillation in dem Durchsatzmesser 10 ebenfalls null, und beim Ansteigen des Strömungsdurchsatzes nimmt die Frequenz des Oszillationsvorganges in dem Durchsatzmesser 10 beispielsweise linear zu.

Andererseits sind zwei Typen von Brennstoffpumpen für das BrennstoffVersorgungssystem von Brennkraftmaschinen bekannt, und zwar elektromagnetische und mechanische Pumpen. Beide Pumpentypen erzeugen jedoch einen abwechselnd und wiederholt zunehmenden und abnehmenden Brennstoffdruck, wie in Fig.3 gezeigt ist. Folglich ergibt sich ein pulsierender Druck des Brennstoffs in der Brennstoffleitung 11, in die der unter Druck stehende Brennstoff von der Brennstoffpumpe eingeleitet wird. Wenn der pulsierende Druck des Brenn-'!-' Stoffs an einen Oszillations-Durchsatzmesser 10 gelangt, wird die Meßgenauigkeit des Strömungsdurchsatzes verringert, so daß es zu Fehlfunktionen kommt. Dies beruht darauf, daß selbst dann, wenn die Zufuhr von Brennstoff von der Einrichtung zur Gemischbildung, wie etwa dem Vergaser, zu der Brennkraftmaschine, praktisch null ist und folglich die Frequenz der Oszillation des Durchsatzmessers 10 ebenfalls null sein sollte, eine bestimmte Brennstoffmenge aufgrund des pulsierenden Brennstoffdruckes durch den

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Durchsatzmesser 10 hindurchgeht und eine Oszillationsbewegung des Oszillators 20 mit einer Frequenz hervorruft, die über einen Wert hinausgeht, der proportional oder repräsentativ für den Brennstoffdurchsatz zu der Maschine, das heißt null im angenommenen Beispiel ist. Folglich führt das Meßsystem zu Meßergebnissen, die repräsentativ für einen Brennstoffverbrauch sind, der wesentlich höher oder niedriger als der tatsächliche Brennstoffverbrauch sind.

Eine derartige Fehlfunktion des Durchsatzmessers 10 oder ein Einfluß des pulsierenden Druckes auf den Durchsatzmesser ist insbesondere festzustellen in einem Betriebsbereich der Maschine, bei dem die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig und der Strömungsdurchsatz des Brennstoffs gering ist. Außerdem wird der Einfluß des pulsierenden Druckes auf den Durchsatzmesser 10 erheblich, wenn eine Brennstoff-Rückleitung zwischen der Brennstoffpumpe und dem Durchsatzmesser 10 vorgesehen ist, da das Pulsieren des Brennstoffdruckes verstärkt wird.

Verschiedene Beispiele für die Tatsache, daß der Durchsatzmesser 1O durch das Pulsieren des Brennstoffdruckes beeinflußt wird, sollen anschließend genannt werden.

(1) Selbst wenn die Brennstoffmenge, die von dem Vergaser der Brennkraftmaschine zugeführt wird, gleich Null ist, kann der Fall eintreten, daß ein Nadelventil 28 durch Druckspitzen des pulsierenden Druckes oberhalb eines vorgegebenen Wertes in Richtung des Inneren der Schwimmerkammer 19 in eine Position gedrückt wird, in der die Druckspitzen des pulsierenden Druckes mit der Kraft im Gleichgewicht stehen, die das Nadelventil 28 in Richtung einer Schließung des Einlasses der Schwimmerkammer 19 drückt, wie der Pfeil in Fig.2 andeutet. Wenn folglich eine bestimmte Brennstoffmenge in die Schwimmerkammer 19 durch das Nadelventil 28 eintritt und den Brennstoffspiegel innerhalb der Schwimmerkammer 19 von einer normalen Höhe t auf beispielsweise

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eine Höhe t anhebt, die sich beispielsweise in Höhe oder in der Nähe der unteren stromabwärtigen Kante einer Hauptdüse 29 befindet und um einen Wert h über der normalen Höhe t liegt, stellt der Durchsatzmesser 10 einen Brennstoffstrom fest und zeigt damit einen Brennstoffverbrauch an, obgleich tatsächlich durch die Hauptdüse 29 kein Brennstoff abgegeben wird.

(2) Wenn eine Luftblase in die Brennstoffleitung 11 zwiiw sehen dem Durchsatzmesser 1O und dem Vergaser 12 gelangt, wird diese durch die Druckspitze des pulsierenden Brennstoff druckes zusammengedrückt, so daß eine bestimmte Brennstoffmenge durch den Durchsatzmesser 10 hindurchtritt und ein Brennstoffstrom abgetastet wird, der eine Brennstoffzufuhr von dem Vergaser 12 zu der Brennkraftmaschine anzeigt, obwohl das Nadelventil 28 geschlossen ist und tatsächlich durch die Hauptdüse 29 kein Brennstoff abgegeben wird.

(3) Wenn ein Rohr oder ein Schlauch die Brennstoffleitung 11 zwischen dem Durchsatzmesser 10 und dem Vergaser 12 bildet und durch die Druckspitze des pulsierenden Brennstoffdruckes gedehnt wird, tritt eine bestimmte Brennstoffmenge durch den Durchsatzmesser 10 hindurch, so daß ein Brennstoffverbrauch gemessen wird, der tatsächlich nicht stattfindet.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, einen Durchsatzmesser zu schaffen, dessen Meßgenauigkeit durch das Pulsieren des Brennstoffdruckes in der Brennstoffleitung nicht

.3) beeinflußt wird, und den Durchsatzmesser derart anzuordnen, daß der wirkliche oder richtige Wert des Strömungsdurchsatzes des Brennstoffs, der der Brennkraftmaschine zugeführt wird, zu jeder Zeit durch den Durchsatzmesser auch dann gemessen werden kann, wenn sich das Fahrzeug mit niedriger

Ji Geschwindigkeit bewegt, das heißt, wenn eine geringe Brennstoffmenge zu der Maschine gelangt.

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Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.

Erfindungsgemäß wird ein Druckpuffer mit der Brennstoffleitung zwischen der Brennstoffpumpe und dem Durchsatzmesser verbunden, und der Brennstoffpuffer wird so ausgebildet, daß er das Pulsieren des Brennstoffdruckes, das in der Brennstoffleitung durch die Brennstoffpumpe erzeugt wird, absorbiert oder eliminiert, so daß die Meßgenauigkeit des Durch-" satzmessers erhöht wird.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt durch einen herkömmlichen Oszillations-Durchsatzmesser;

Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt eines Teils

eines Brennstoff-Zufuhrsystems für eine Maschine ..*> mit einem Durchsatzmesser gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ist eine grafische Darstellung der Beziehung

zwischen dem Druck und der Zeit des Pulsierens des Brennstoffdruckes, das in der Brennstoff- : : leitung durch die Brennstoffpumpe erzeugt wird;

Fig. 4 ist ein schematischer Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Durchsatzmessers in Kombination mit einem Brennstoff-Zufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine;

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung eines ersten

Beispieles eines Druckpuffers als Teil des Durchsatzmessers der Fig.4;

Fig. 6 zeigt ein zweites Beispiel eines Druckpuffers;

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Fig. 7 zeigt ein drittes Beispiel eines Druckpuffers;

Fig. 8 ist eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs

! und dem Brennstoffverbrauch des Fahrzeugs, ge

messen durch ein Brennstoffverbrauchs-Meßsystem ohne erfindungsgemäße Vorrichtung;

Fig. 9 ist eine grafische Darstellung der Beziehung ι. zwischen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs

und dessen Brennstoffverbrauch, gemessen mit einem erfindungsgemäßen Meßsystem;

Fig.10 ist eine grafische Darstellung des Brennstoff-' durchsatzes sowie der Frequenz der Oszillation

des entsprechenden Oszillations-Durchsatzmessers und der Pulsfrequenz des Druckes, die durch die Brennstoffpumpe erzeugt wird.

::.i In Fig. 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Durchsatzmessers gezeigt. Der allgemein mit 30 bezeichnete Durchsatzmesser bildet im dargestellten Beispiel ein Teil eines Verbrauchsmeßsystems, das mit einem Brennstoff-Zufuhrsystem für eine Brennkraftmaschine eines Kraft-

.':'.'.< fahrzeuge kombiniert ist. Das Brennstoff-Zufuhrsystem umfaßt einen Brennstofftank 32, der flüssigen Brennstoff enthält, eine Brennstoffpumpe 34, eine Brennstoffleitung 36, eine Brennstoff-Rückleitung 38, und eine Einrichtung zur Aufbereitung eines Luft-Brennstoff-Gemisches, im dargestellten

j; Beispiel einen herkömmlichen Vergaser 40. Die Brennstoffpumpe 34 zieht Brennstoff aus dem Brennstofftank 32 und gibt ihn unter Druck in die Brennstoffleitung 36 ab. Die Brennstoff-Rückleitung 38 stellt eine Verbindung her zwischen der Brennstoffleitung 36 und dem Brennstofftank 32 und dient

' zur Rückführung von Brennstoff, der in die Brennstoffleitung 36 gelangt ist. Die Brennstoff-Rückleitung 38 kann fortgelassen werden. Der Vergaser 40 umfaßt eine Schwimmerkammer

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4 2 in Verbindung mit der Brennstoffleitung 36, ein Ansaugrohr 44 mit einem Lufttrichter 46 und einer Drosselklappe 48, die drehbar in dem Ansaugrohr angeordnet ist, eine Hauptbrennstoffleitung 50 zwischen der Schwimmerkammer 4 2 und einer in den Lufttrichter 46 mündenden Hauptdüse 52, in der eine Hauptdosierdüse 54 angeordnet ist, und eine Hauptluftdüse 56, die mit der Atmosphäre und der Hauptbrennstoffleitung 50 in Verbindung steht. Der in die Brennstoffleitung 36 von der Brennstoffpumpe 34 abgegebene Brennstoff

Ί '. gelangt in die Schwimmerkammer 4 2 und sodann als Nebel aus feinen Flüssigkeitsteilchen von der Hauptdüse 52 in den Lufttrichter 46 durch die Hauptdosierdüse 54 zusammen mit Luft aus der Hauptluftdüse 56. Anschließend werden Luft und Brennstoff mit Luft gemischt, die von dem Ansaugrohr 44 stromaufwärts des Lufttrichters 46 eintritt, so daß ein Luft-Brennstoff-Gemisch entsteht. Der Strömungsdurchsatz des in die nicht gezeigte Brennkammer der Maschine gesaugten Gemisches wird durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe 48, das Vakuum in dem Lufttrichter 46 etc. gesteuert.

Der Durchsatzmesser 30 umfaßt einen Oszillations-Durchsatzmesser 58 in der Brennstoffleitung 36 zwischen der Brennstoffpumpe 34 und der Schwimmerkammer 42 des Vergasers 40, der im wesentlichen dem Durchsatzmesser 10 der eingangs be- ; : schriebenen Art umfaßt, und einen Druckpuffer oder Druckdämpfer 60, der mit der Brennstoffleitung 36 zwischen der Brennstoffpumpe 34 und dem Durchsatzmesser 58 verbunden ist und pulsierende Drücke, die in der Brennstoffleitung 36 durch die Brennstoffpumpe 34 erzeugt werden, absorbiert oder puffert.

Wie aus Fig.5 hervorgeht, umfaßt der Druckdämpfer 60 eine Membrananordnung, die ein Gehäuse 61 mit einer ersten Gehäusehälfte 62, die ein Verbindungsstück 64 zur Verbindung mit 2f der Brennstoffleitung 36 mit einer Bohrung oder Leitung 66 in Verbindung mit der Brennstoffleitung 36 umfaßt, und eine zweite Gehäusehälfte 68 aufweist, die mit der ersten Gehäuse-

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hälfte 62 umlaufend verklemmt ist. Eine flexible Membran 70 ist an ihrem Umfang zwischen den beiden Gehäusehälften 62, 68 eingeklemmt, so daß sie innerhalb des Gehäuses 61 liegt. Die Membran 70 unterteilt das Innere des Gehäuses 61 in Kammern 72 und 74. Die Kammern 72 und 74 sind gegenüber der umgebenden Atmosphäre durch Dichtringe 76 abgedichtet, die zwischen die beiden Gehäusehälften 62 und 68 und die Membran 70 in ihren Umfangsbereichen eingeklemmt sind. Die erste Klammer 72 steht mit der Brennstoffleitung 36 über die Bohrung 66 des Verbindungsstücks 64 in Verbindung. Die Membran 70 springt in Richtung der ersten Gehäusehälfte 62 tassenförmig vor, so daß die der Gehäusehälfte 62 zugewandte Seite der Membran 70 konvex ausgebildet ist und die der Gehäusehälfte 68 zugewandte Seite der Membran 70 einen kugelabschnittförmigen Hohlraum bildet, der einen Teil der zweiten Kammer 74 darstellt. Die Membran 70, die auf diese Weise kugelabschnittförmig gewölbt ist, ist mit Rillen oder Stufen konzentrisch und parallel zu dem eingespannten Umfangsbereich versehen, so daß eine Anzahl von kreisförmigen Stufen entstehen, deren Durchmesser nach und nach in Richtung des Bodens des Kugelabschnitts abnehmen. Die zweite Kammer 74 ist mit Luft oder einem anderen geeigneten Gas gefüllt, das ein bestimmtes Volumen bei einem vorgegebenen Druck aufweist. Anstelle der Membran 70 kann eine Membran aus elastischem oder flexiblem Material verwendet werden.

Dieser Durchsatzmesser arbeitet wie folgt.

Wenn durch die Brennstoffpumpe 34 in der Brennstoffleitung 36 ein pulsierender Brennstoffdruck erzeugt wird und dieser Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung 36 zu den Spitzenwerten des pulsierenden Druckes zunimmt, wird die Membran des Druckdämpfers 60 in Richtung der zweiten Gehäusehälfte 68 verschoben, so daß die Luft oder das Gas in der zweiten Kammer 74 zusammengedrückt wird. Der zunehmende Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung 36 wird daher durch den Druckdämpfer 60 absorbiert. Wenn umgekehrt der Brennstoff-

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druck in der Brennstoffleitung 36 zu dem tiefsten Wert des pulsierenden Druckes abgesenkt wird, dehnt sich die Luft oder das Gas in der zweiten Kammer 74 aus und drückt die Membran 70 zurück zu der ersten Gehäusehälfte 62, so daß die Druckabnahme ausgeglichen wird. Dadurch wird die Verringerung des Fluiddrucks in der Brennstoffleitung 36 durch den Druckdämpfer 60 ausgeglichen.

Fig.6 zeigt ein zweites Beispiel eines Druckdämpfers, der w mit der Brennstoffleitung 36 des Durchsatzmessers 30 gemäß Fig.4 anstelle des Druckdämpfers 60 der Fig.5 verbunden ist. Fig.6a zeigt einen Druckdämpfer 78 in der Form eines Akkumulators. Der Druckdämpfer umfaßt einen Behälter 80, der beispielsweise die Form einer Bombe aufweist und mit einem Verbindungsstück 81 versehen ist, das zur Verbindung mit der Brennstoffleitung 36 dient. Ein Kissen 82 aus flexiblem und elastischem oder elastomerem Material liegt im Inneren des Behälters 80 und nimmt einen Teil des Behälters ein, der auf der von der Brennstoffleitung 36 oder dem Verbin-■: dungsstück 81 abgewandten Seite liegt. Dadurch wird im verbleibenden Teil des Behälters 80 eine Kammer 84 gebildet, die vom Inneren des Kissens 82 getrennt ist und mit der Brennstoffleitung 36 über einen Durchlaß oder eine Bohrung 86 in dem Verbindungsstück 81 in Verbindung steht. Das Kissen 82 ist teilweise an einer inneren Wandfläche des Behälters 80 befestigt und mit Inertgas, beispielsweise Stickstoff mit geeignetem Volumen bei vorbestimmtem Druck gefüllt.

Wenn der Druckdämpfer 78 in dem Durchsatzmesser 30 anstelle ο des Druckdämpfers 60 verwendet wird und der Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung 36 zu dem Spitzenwert des pulsierenden Druckes zunimmt, wird durch den erhöhten Brennstoffdruck das Gas in dem Kissen 82 zusammengedrückt, so daß dieses aus der in Fig.6a gezeigten Position um den Wert _\ P in '■ die Position der Fig. 6b verschoben wird. Daher nimmt der Druckdämpfer 78 den erhöhten Brennstoffdruck auf und absorbiert ihn. Wenn andererseits der Brennstoffdruck in der

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Brennstoffleitung 36 auf den tiefsten Wert des pulsierenden Druckes abfällt, dehnt sich das Kissen 82 aus der in Fig.6a gezeigten Position in die Position der Fig.6b um den Wert ^ P aus. Dadurch wird der Druckabfall des Brennstoffs ausgeglichen.

In Fig.7 ist ein drittes Beispiel eines für den Durchsatzmesser 30 gemäß Fig. 4 zu verwendenden Druckdämpfers gezeigt, der anstelle der Druckdämpfer 60 und 78 gemäß Fig.5 und 6 verwendet werden kann. Der Druckdämpfer 88 gemäß Fig.7 umfaßt einen Faltenbalg und weist im einzelnen ein Gehäuse 90 auf, dessen Form zylindrisch ist und das über ein Verbindungsstück 92 mit der Brennstoffleitung 36 verbunden ist. Eine Scheibe oder ein Kolben 94 ist gleitend in dem Gehäuse 90 angeordnet und unterteilt das Innere des Gehäuses 90 in erste und zweite Kammern 96,98. Die erste Kammer 96 steht mit der Brennstoffleitung 36 über eine Bohrung 100 in dem Verbindungsstück 92 in Verbindung. Ein Faltenbalg 102 befindet sich in der zweiten Kammer 98 und stützt sich auf einer Seite an dem Kolben 94, auf der anderen Seite an der Stirnwand der zweiten Kammer 98 ab. Eine Luft oder ein anderes Gas enthaltende Kammer 104 steht mit dem Inneren des Faltenbalgs 102 über eine Leitung 106 in Verbindung. Es ist notwendig, den Druck im Inneren des Faltenbalges 102 und in der Kammer 104 auf einen vorbestimmten Wert einzustellen, wenn der Faltenbalg 102 ein vorgegebenes Volumen aufweist.

Wenn der Druckdämpfer 88 für den Durchsatzmesser 30 anstelle des Druckdämpfers 60 verwendet wird und der Brennstoffdruck in der Brennstoffleitung 36 pulsierend zu den Spitzenwerten erhöht und verringert wird, wird der Faltenbalg 102 zusammengeschoben und ausgedehnt, so daß Änderungen des Brennstoffdruckes absorbiert oder gedämpft werden, wie es in ähnlicher Weise bei den Druckdämpfern 60 und 78 der Fall ist.

Da das Pulsieren des Brennstoffdruckes, das durch die Brenn-

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stoffpumpe erzeugt wird, durch die Druckdämpfer 60,78 oder 88 ausgeschaltet oder weitgehend abgebaut wird, werden Meßfehler von Oszillations-Durchsatzmessern 58 stark verringert. Dadurch wird es ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt den tatsäch- : liehen Wert der einer Maschine zugeführten Brennstoffmenge während der langsamen Fahrt eines Fahrzeugs und bei entsprechend geringer Brennstoffzufuhr genau zu messen oder anzugeben.

Fig.8 und 9 veranschaulichen die Beziehungen zwischen der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs (km/h) und dessen Brennstoffverbrauch (km/1) für zwei Fälle im zweiten und vierten Gang. Die Kurve A der Fig.8 und 9 zeigt übliche Werte, die mit einem Verbrauchsmessungssystem für Versuchsstreckentests r gemessen und nicht durch Pulsieren des Brennstoffdruckes in einer Brennstoffleitung aufgrund der Arbeitsweise einer Brennstoffpumpe beeinflußt sind. Die Kurven B und C gemäß Fig.8 zeigen Werte, die durch ein Verbrauchsmessungssystem gemessen sind, das nicht mit einem Druchsatzmesser 30 oder

. ' Druckdämpfern 60,78,88 versehen ist. Die Kurven B und C in Fig.9 zeigen Werte eines Verbrauchsmessungssystems, das mit dem Durchsatzmesser 30 oder Druckdämpfern 60,78,88 versehen ist. Die Kurve B in Fig.8 und 9 betrifft den Fall eines Brennstoff-Zufuhrsystems mit Brennstoff-Rückleitung 38. Die

".':< Kurve C in Fig.8 und 9 bezieht sich auf ein Brennstoff-Zufuhrsystem ohne Rückleitung 38. Wie aus Fig.8 hervorgeht, liegen die Werte der Kurven B und C unter den Normwerten, das heißt, der Brennstoffverbrauch ist höher als im Falle der Normkurve A bei geringer Geschwindigkeit im vierten Gang.

■' '■ Weiterhin liegen die Werte der Kurve B unterhalb der Werte der Kurve C. Der Grund hierfür liegt in folgendem.

Es soll davon ausgegangen werden, daß ein Oszillations-Dur ch sat zmes se r mit einer Oszillationscharakteristik von Impulsen pro ecm und ein Kraftfahrzeug verwendet wird, dessen Maschine einen Hubraum in der Größenordnung von zwei Litern aufweist. Weiter soll davon ausgegangen werden, daß

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das Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit von 20 km/h fährt und Brennstoff mit einem Strömungsdurchsatz von etwa 24 cm / min verbraucht. In diesem Falle beträgt die Oszillationsfrequenz des Durchsatzmessers 4 Hz. Wenn Brennstoff mit dem erwähnten Strömungsdurchsatz zugeführt wird, beträgt die Pulsfrequenz des Druckes des Brennstoffs bei Verwendung einer elektromagnetischen Brennstoffpumpe etwa 0,6 Hz bei einem tatsächlich gemessenen Wert und bei fehlender Brennstoff-Rückleitung (Kurve C). Damit beträgt die resultierende

'.) Frequenz 4+0,6 = 4,6 Hz. Wenn andererseits eine Brennstoff-Rückleitung vorgesehen ist (Kurve B), verringert sich der Strömungswiderstand stromabwärts der Brennstoffpumpe, und die Pulsfrequenz des durch die Brennstoffpumpe erzeugten Brennstoffdruckes nimmt gegenüber dem Falle der Kurve C auf

: etwa 3,8 Hz zu, so daß die resultierende Frequenz 4 + 3,8 = 7,8 Hz beträgt. Mit anderen Worten, der Fall der Kurve B wird durch das Pulsieren des Brennstoffdruckes, der durch die Brennstoffpumpe erzeugt wird, stärker beeinflußt als der Fall der Kurve C. In jedem Falle hat das Pulsieren des : Brennstoffdruckes einen Einfluß auf die Oszillationsfrequenz des Durchsatzmessers, und zwar unabhängig von der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Brennstoff-Rückleitung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist und in einem Bereich liegt, in dem die der Maschine des Fahrzeugs zugeführ-

: te Brennstoffmenge gering ist.

Da gemäß Fig.9 die Wert der Kurve B und C wesentlich näher an den Normwerten liegen, als im Falle der Fig.8, sofern der Bereich niedriger Fahrgeschwindigkeit betrachtet wird, .J ist die Genauigkeit der Messung des Oszillations-Durchsatzmessers 58 erheblich durch die Verwendung der Druckdämpfer 60,78 oder 88 verbessert, und zwar insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten.

ii> Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen dem Strömungsdurchsatz des der Maschine eines Fahrzeugs der Maschine zugeführten Brennstoffs und damit der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu der Oszillationsfrequenz eines Oszillations-Durchsatzmessers

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entsprechend dem Durchsatzmesser 58 aufgrund des Strömungsdurchsatzes und der Pulsfrequenz des unter Druck stehenden Brennstoffs, die durch die Brennstoffpumpe im Falle der Verwendung einer Brennstoff-Rückleitung erzeugt wird. Wie aus

Γ» Fig. 10 hervorgeht, ändert sich die Oszillationsfrequenz des Durchsatzmessers genau linear proportional zu dem Strömungsdurchsatz, während die Pulsfrequenz des Brennstoffdruckes selbst dann einen bestimmten Wert aufweist, wenn der Brennstoffdurchsatz null ist und ansteigt mit der Zunahme des

.: Brennstoffdurchsatzes, jedoch in wesentlich geringerem Ausmaß als die Oszillationsfrequenz. Daraus ergibt sich folgendes. Da die Frequenz des Durchsatzmessers in einem Bereich großer Strömungsdurchsätze größer als die Frequenz des pulsierenden Brennstoffdruckes ist, kann der Einfluß des pul-

'■' sierenden Brennstoffdruckes vernachlässigt werden. Da jedoch die Differenz zwischen der Frequenz des pulsierenden Brennstoffdruckes und der Frequenz des Durchsatzmessers im Bereich kleiner Brennstoffdurchsätze gering ist, hat die Frequenz des Brennstoffdruckes auf die Genauigkeit der Messung '..) des Durchsatzmessers in diesem Falle einen erheblichen Einfluß, der nicht vernachlässigt werden kann.

Durch Experimente ist bestätigt worden, daß der Druckdämpfer ein Volumen von 40 cm aufweisen muß, damit der Meßfehler ' :· des Durchsatzmessers bei einem Personenwagen mit einer Maschine mit 2.OOO cm Hubraum bei einer Geschwindigkeit im Bereich von 20 bis 40 km/h im oberen Gang ausgeschaltet wird. Daher sind 20 bis 8O cm als Volumen des Druckdämpfers für einen normalen Personenwagen ausreichend.

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit dem Brennstoff-Zufuhrsystem einer Maschine eines Kraftfahrzeugs mit Verbrauchsmessungssystem beschrieben worden ist, kann der erfindungsgemäße Durchsatzmesser auch für andere Fluid-Zufuhrsysteme .: zum Zuführen beliebiger Fluide zu einem Verbraucher verwendet werden.

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Die Erfindung ist anwendbar auf ein System, das einen Oszil lations-Durchsatzmesser und einen Fahrzeug-Geschwindigkeits messer aufweist und bei dem der Brennstoffverbrauch aus Aus gangssignalen des Geschwindigkeitsmessers und des Durchsatz messers errechnet wird.

Der erfindungsgemäße Durchsatzmesser verbessert die Meßgenauigkeit des Durchsatzes bei einem Oszillations-Durchsatzmesser erheblich.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

f 1 J Durchsatzmesser für Fluidzufuhrsysterne, mit einer Zufuhrleitung, einer Pumpe zur Erzeugung eines Fluid-Druckes in der Zufuhrleitung und einem Oszillations-Durchsatzmesser in der Zufuhrleitung, gekennzeichnet durch einen Druckdämpfer (60,78,88) in Verbindung mit der Zufuhrleitung (36) zwischen der Pumpe (34) und dem Durchsatzmesser (30).
2. Durchsatzmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (36) mit der Pumpe (34) einerseits und mit einem Fluid-Verbraucher (40) andererseits verbunden ist.
3. Durchsatzmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zufuhrleitung eine Brennstoffleitung (36) für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und daß die Pumpe eine Brennstoffpumpe (34) ist.
4. Durchsatzmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckdämpfer ein Membran-Druckdämpfer (60) ist.
5. Durchsatzmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckdämpfer ein Gehäuse (61) mit einer ersten Kammer (72) in Verbindung mit der Zufuhrleitung (36) und einer zweiten Kammer (74) umfaßt, die gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist, und daß eine flexible Membran (70) die Kammern(72,74) voneinander trennt und entsprechend dem Pulsieren des Druckes des Fluids in der Zufuhrleitung verformbar ist.
6. Durchsatzmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckdämpfer ein Akkumulator-Druckdämpfer (78) ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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7. Durchsatzmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckdämpfer (78) einen Behälter (80), ein Kissen (82) aus elastischem Material in einem Teil des Inneren des Behälters zur Abgrenzung des verbleibenden Teils des Behälters und eine Kammer (84) in Verbindung mit der Zufuhrleitung (36) umfaßt, und daß das Kissen (82) mit einem Gas gefüllt und entsprechend den oberen und unteren Spitzen des pulsierenden Fluid-Druckes ausdehnbar und zusammenziehbar ist.
8. Durchsatzmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckdämpfer ein Faltenbalg-Druckdämpfer (88) ist.

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9. Durchsatzmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Druckdämpfer (88) ein Gehäuse (90) und einen gleitend innerhalb des Gehäuses angeordneten Kolben (94) umfaßt, daß der Kolben (94) das Innere des Gehäuses in eine erste Kammer (96) in Verbindung mit der Zufuhrleitung (36) und eine zweite Kammer (98) unterteilt, daß der Faltenbalg (102) in der zweiten Kammer (98) liegt, und daß eine mit einem Gas gefüllte Kammer (104) mit dem Inneren des Faltenbalgs (102) in Verbindung steht.

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