DE2750050A1

DE2750050A1 - Einrichtung zur luftmengenmessung

Info

Publication number: DE2750050A1
Application number: DE19772750050
Authority: DE
Inventors: Cornelius Dipl Ing Peter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-11-09
Filing date: 1977-11-09
Publication date: 1979-05-10
Also published as: IT1100465B; SE443043B; GB1604771A; FR2408820B1; IT7829596A0; JPS6343688B2; DE2750050C2; FR2408820A1; US4322970A; SE7811535L; JPS61198023A; JPH0125011B2; US4196622A; JPS5476182A

Description

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und zur Unterdrückung von Störeinflüssen die im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordneten elektrischen Bauelemente und die übrigen Bauelemente der elektronischen Regeleinrichtung zu einer baulichen Einheit zusammenzufassen.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Luftmengenmessung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon eine derartige Einrichtung bekannt, die an sich zuverlässig arbeitet, die jedoch verschiedenen Störeinflüssen, beispeilsweise bei längerer Betriebsdauer den Einflüssen von Ablagerungen auf der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstandes unterliegt. (DE-AS 2 H2 983).

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß die Meßgenauigkeit auch über eine sehr lange Betriebsdauer hin konstantgehalten werden kann, indem nach jedem Meßzyklus die Ablagerungen an der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstandes im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine abgebrannt werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung zur Luftmengemessung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn als temperaturabhängiger Widerstand ein strukturstabilisierter Platindraht verwendet wird. Dieser besondere Platindraht erlaubt es, den temperaturabhängigen Widerstand zum Abbrennen von Rückständen an seiner Oberfläche sehr stark zu erhitzen. Ein weiterer Vorteil, der die elektrische Störanfälligkeit der Einrichtung zur Luftmengenmessung günstig beeinflußt, ist durch den Zusammenbau der im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordneten elektrischen Bauelemente mit den übrigen elektrischen Bauele-

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menten der elektronischen Regeleinrichtung gegeben. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß durch Zuordnung eines temperaturunabhängigen Widerstandes zu dem temperaturabhängigen Widerstand Beeinflussungen der Meßgenauigkeit durch Pulsationen im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine weitgehend vermieden werden können.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer Einrichtung zur Luftmengenmessung und Fig. 2 die Anordnung von zwei Widerständen im Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine.

Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist eine Brückenschaltung aus einem temperaturabhängigen Widerstand 10, einem temperaturabhängigen Widerstand 11, einem Widerstand 12 und aus Widerständen 13 und I¹I dargestellt. An die Brückendiagonale ist ein Regelverstärker 15 einer Regeleinrichtung 16 angeschlossen. Dabei ist der invertierende Eingang des Regelverstärkers 15 über einen Eingangswiderstand 17 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 11 und 12 verbunden, während der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 15 über einen Eingangswiderstand 18 an den Verbindungspunkt der Widerstände 13 und 14 angeschlossen ist. Der Regelverstärker 15 ist über zwei Versorgungsleitungen 19 und 20 mit einer Gleichspannungsquelle 21 verbunden. Dieser Gleichspannungsquelle 21 ist ein Glättungskondensator 22 parallelgeschaltet. Der Ausgang des Regelverstärkers 15 ist mit der Reihenschaltung von zwei Widerständen 23 und 24 verwunden, wobei der Widerstand 24 an die gemeinsame Versorgungsleitung 19 angeschlossen ist. Diese beiden Widerstände 23 und 24 bilden einen Spannungsteiler für eine Darlingtonstufe 25» die zu-

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sammen mit einem Widerstand 26 eine spannungsgesteuerten Stromquelle zur Stromversorgung der Brückenschaltung aus den Widerständen 10, 11, 12, 13 und 14 bildet. Zwischen die gemeinsamen Versorugngsleitungen 19 und 20 ist ein Spannungsteiler aus Widerständen 27 und 28 geschaltet.An den Verbindungspunkt der Widerstände 27 und 28 ist die Anode einer Diode 37 angeschlossen, deren Kathode mit dem invertierenden Eingang des Regelverstärkers 15 verbunden ist. Zwischen den invertierenden Eingang des Regelverstärkers 15 und die gemeinsame Versorgungsleitung 20 ist die Reihenschaltung eines Widerstandes 29 und eines Kondensators 30 geschaltet,wobei diese Widerstands-Kondensator· Kombination zur Frequenzabstimmung dps Regelkreises auf das Zeitverhalten der temperaturabhängigen Widerstände dient.

Mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 13 und Ik ist ein Widerstand 31 verbunden, der über die Schaltstrecke eines Schalttransistors 33 mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 20 verbindbar ist. Die Basis des Schalttransistors 32 ist mit dem Ausgang einer monostabilen Kippstufe 33 verbunden, die über ein Differenzierglied J>k von einem bei 35 angedeuteten Zündschalter für die Zündanlage der Brennkraftmaschine auslösbar ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende. Über den temperaturabhängigen Widerstand 11 der Brückenschaltung fließt ein bestimmter Strom und heizt diesen Widerstand 11 auf seine normale Betriebstemperatur auf. In einem anderen Brückenzweig nimmt der temperaturabhängige Widerstand 10 einen Widerstandswert ein, der die Temperatur der angesaugten Luft charakterisiert. Dadurch wird erreicht, daß als Referenzsignal für die Heizstromregelung der Einrichtung zur Luftmengenmessung immer die Temperatur der Ansaugluft verwendet wird. Je nach der Menge der vorbeiströmenden Ansaugluft wird der temperaturabhängige Widerstand 11 mehr oder weniger abgekühlt. Dies führt zu einer Verstimmung der Brückenschaltung. Diese

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Verstimmung der Brückenschaltung wird dadurch ausgeregelt, daß der Regelverstärker über die spannungsgesteuerte Stromquelle 23, 24, 25 und 26 einen höheren Speisestrom für die Brückenschaltung liefert, so daß die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 11 und damit dessen Widerstandswert auf einem wenigstens annähernd konstanten wert gehalten wird. Der durch die Brückenschaltung fliessende Strom ist ein Maß für die an dem temperaturabhängigen Widerstand 11 vorbeiströmende Luftmenge. Eine entsprechendes elektrisches Signal kann zwischen einer Klemme 36 und einer Klemme 41 abgenommen werden.

Zur Erleichterung des Anlaufens der Regeleinrichtung dient der Sapnnungsteiler 27, 28 mit der Diode 37· Beim Einschalten der Regeleinrichtung wird am invertierenden Eingang des Regelverstärkers 15 eine Spannung von etwa 0,5 Volt erzwungen, die ein sicheres Anlaufen der Regeleinrichtung erlaubt. Im normalen Betriebsfall wird dagegen die Spannung am invertierenden Eingang des Regelverstärkers 15 wesentlich über dieser Anfangsspannung liegen, so daß die Diode 37 gesperrt ist und damit über den Spannungsteiler 27, 28 kein Einfluß auf die Regelvorgänge genommen werden kann.

Damit der temperaturabhängige Widerstand 11 von Zeit zu Zeit von Ablagerungen auf seiner Oberfläche befreit wird, soll nach einem bestimmten Meßzyklus ein erhöhter Strom über diesen temperaturabhängigen Widerstand 10 fließen. Als Meßzyklus kann dabei beispielsweise jeweils eine bestimmte Betriebsdauer der Brennkraftmaschine gewählt werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, den Ausglühvorgang mit jedem Abschalten der Zündanlage der Brennkraftmaschine auszulösen. Dies geschieht beim Ausschalten des Zündschalters 35· Das entsprechende Signal wird differenziert und steuert die monostabile Kippstufe in ihren instabilen Schaltzustand. Während dieses instabilen Schaltzustandes der monostabilen Kippstufe 33 wird der Schalttransistor 32 leitend und schaltet den Widerstand 31 zu dem Widerstand 14 der Brückenschaltung parallel. Dadurch wird die Brückens<kiÄ^±jjng_ aus.den Widerständen 10, 11, 12

13 und l4 stark verstimmt und zwar in dem Sinne, daß der Regelverstärker 15 zur Kompensation dieser Verstimmung einen erhöhten Strom für die Brückenschaltung liefert. Dieser höhere Strom heizt den temperaturabhängigen Widerstand 11 für die Dauer des instabilen Schaltzustandes der monostabilen Kippstufe auf eine über der normalen Betriebstemperatur liegende Temperatur auf, so daß Rückstände an der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstandes verbrennen.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das Material des temperaturabhängigen Widerstandes 11 aus strukturstabilisiertem Platindraht besteht, weil dieses Material besonders gut geeignet ist, auf hohe Temperaturen erhitzt zu werden. Dies ist für dan Abbrennvorgang besonders wichtig.

Der Widerstand 12 ist zweckmäßigerweise ebenfalls in dem durch eine unterbrochene Linie 38 angedeuteten Ansaugrohr der Brennkraftmaschine untergebracht, da dann die Verlustwärme des Widerstandes 12 durch die abgesaugte Luft abgeführt werden kann. Die Widerstände 13 und 14 sind zweckmäßigerweise als einstellbare Widerstände ausgebildet, damit das Temperaturverhalten des Regelkreises eingestellt werden kann.

In Pig. 2 ist das Ansaugrohr 38 der Brennkraftmaschine dargestellt. In diesem Ansaugrohr 38 ist der temperaturabhängige Widerstand 11 angeordnet. Dieser temperaturabhängige Widerstand ist dem durch einen Pfeil 39 angedeuteten Ansaugluftstrom ausgesetzt. Unter bestimmten Bedingungen beispielsweise bei niedriger Drehzahl und Vollast kann es zu starken Pulsationen im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine kommen. Dabei kehrt sich die Störmungsrichtung, wie durch den unterbrochenen Pfeil bei ¹IO dargestellt, kurzzeitig um. Die Folge davon ist eine über die normale Betriebstemperatur hinausgehende Erwärmung des temperaturabhängigen Widerstandes 11 durch Mehrfachmessung der Ansaugluft. Wenn im Wind-

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schatten des temperaturabhängigen Widerstandes 11 ein temperaturunabhängiger Widerstand 41 angebracht wird, der in Reihe zu dem temperaturabhängigen Widerstand 11 liegt, kann dieser Effekt weitgehend vermieden werden und die Meßgenauigkeit der Einrichtung zur Luftmengemmessung erhalten bleiben. Durch die besondere Anordnung der beiden Widerstandsdrähte 11 und 41 im gegenseitigen Windschatten ergibt sich, daß die beiden Widerstandswerte zunächst gleich sind und damit auch etwa die gleiche Temperatur der temperaturabhängigen Widerstände gegeben ist. Bei normaler Strömungsrichtung, die durch einen Pfeil bei 39 gekennzeichnet ist, verhält sich die Einrichtung zur Luftmengemessung so, als ob der temperaturunabhängige Widerstand 41 nicht vorhanden wäre, Kehrt sich die Strömungsrichtung jedoch kurzzeitig um, so wird die rückströmende Luft von dem Widerstandsdraht 41 vorgewärmt, ehe sie auf den temperaturabhängigen Widerstand 11 trifft. Im Idealfall hat die durch den Widerstand 41 vorgewärmte Rückströmluft die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 11, so daß kein Einfluß mehr auf die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 11 gegeben ist. Um diesen Effekt zu erreichen, muß der Widerstand 41 in die Brückenschaltung aus den Widerständen 10, 11, 12, 13 und 14 eingeschaltet werden. Zweckmäßigerweise ersetzt dabei der temperaturunabhängige Widerstand 41 den Widerstand 12.

Die Regeleinrichtung 16 kann zweckmäßigerweise als Hybridschaltkreis aufgebaut werden. Besonders zweckmäßig ist es, diesen Hybridschaltkreis als bauliche Einheit mit den im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordneten elektrischen Bauelementen, also dem temperaturabhängigen Widerstand 10, dem temperaturabhängigen Widerstand 11 und ggf. dem temperaturunabhängigen Widerstand 12 zu verbinden. Dadurch ist eine besonders große Betriebssicherheit gewährleistet. Wackelkontakte etwa an Steckverbindungen können den eigentlichen Hitzdraht 11 nicht mehr zerstören. Auch Zuleitungswiderstände zwischen der Brückenschaltung und dem Regelverstärker entfallen und außerdem werden Störeinflüsse durch Einstreuungen beispielsweise von der Zündanlage vermieden. Ebenfalls entfallen durch die baulicheg\ie»M.a^u^, JuJ-eitungsblindwiderstände.

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In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung können die Darlingtonstufe 25 sowie der Widerstand ebenfalls im Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine ange ordnet werden, so daß eine besonders gute Wärmeabfuhr von diesen Bauelementen gegeben ist.

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Claims

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25-10.1977 Ka/Do

Robert Bosch GmbH, Stuttgart

Ansprüche

.!Einrichtung zur Luftmengemessung, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmenge von Brennkraftmaschinen, mit einer einer Regeleinrichtung zugeordneten Brückenschaltung, die in wenigstens einem Brückenzweig einen im Ansaugluftstrom angeordneten temperaturabhängigen Widerstand enthält, dessen Temperatur und Widerstandswert in Abhänigigkeit von der Ansaugluftmenge geregelt wird, wobei die Stellgröße ein Maß für die Ansaugluftmenge ist, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Widerstand (11) nach einem Meßzyklus von einem Strom durchflossen wird, welcher zum Abbrennen von Rückständen auf der Oberfläche des Widerstandes (11) diesen auf eine über der* normalen Betriebstemperatur liegende Temperatur erhitzt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als temperaturabhängiger Widerstand (11) ein strukturstabilisierter Platindraht vorgesehen ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (32) vorgesehen ist, der für die Dauer des Ausglühvorganges über einen Widerstand (31) die Brückenschaltung (10,11,12,13,14) im Sinne einer Erhöhung des über den temperaturabhängigen Widerstand (11) fließenden Stromes durch die Regeleinrichtung (16) verstimmt
4. Einrichtung nach Anspruch 3₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (32) von einer monostabilen Kippstufe (33) betätigbar ist, welche beim Abschalten der Zündung der Brennkraftmaschine auslösbar ist.
5.Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinrichtung der Brennkraftmaschine, insbesondere der Zündschalter (35) über ein Differenzierglied (34) mit dem Eingang der monostabilen Kippstufe (33) verbunden ist, die einen als Schalter (32) dienenden Transistor ansteuert, welcher während des instabilen Schaltzustandes der monostabilen Kippstufe (33) den Widerstand (31) der Brückenschaltung (10, 11, 12, 13, 14) zuschaltet.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (16) einen Regelverstärker (15) aufweist, dessen Eingänge mit der Brückendiagonale verbunden sind und dessen Ausgang mit einer Spannungsgesteuerten Stromquelle (23> 24, 25, 26) verbunden ist, welche den Speisestrom für die Brückenschaltung (10, 11, 12, 13, 14) liefert.

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7· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem temperaturabhängigen Widerstand (11) ein temperaturunabhängiger Widerstand (12) zugeordnet ist, der als Bestandteil der Brückenschaltung in Reihe zu dem temperaturabhängigen Widerstand (11) geschaltet ist und daß die beiden Widerstände (11,12) im gegenseitigen "Windschatten" des Ansaugluftstromes angeordnet sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem temperaturabhängigen Widerstand (11) bzw. den Widerständen (11,12) ein die Referenztemperatur ermittelnder Widerstand (10) der Brückenschaltung im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
9· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im Ansaugluftstrom angeordneten elektrischen Bauelemente und eie elektrischen Bauelemente der zugeordneten Regeleinrichtung eine bauliche Einheit bilden.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung mit Ausnahme einer Darlingtonstufe (25) und eines Widerstandes (26) als Hybridschaltkreis ausgebildet ist und außerhalb des Ansaugrohres (38) angeordnet ist und daß die temperaturabhängigen Widerstände (10, 11), die Widerstände (12, 26) sowie die Darlingtonstufe (25) innerhalb des Ansaugrohres (38) angeordnet sind.

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