DE2828102C2

DE2828102C2 -

Info

Publication number: DE2828102C2
Application number: DE2828102A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 7141 Benningen De Sauer; Heinz 7140 Ludwigsburg De Gneiss; Peter Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart De Romann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-06-27
Filing date: 1978-06-27
Publication date: 1988-02-11
Also published as: FR2430000B1; US4252016A; FR2430000A1; JPS556294A; JPS6231285B2; GB2024510A; GB2024510B; DE2828102A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Luftmengenmessung nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 21 51 774 ist bereits eine Einrichtung zur Luftmengen messung bekannt, welche über einen als Hitzdraht ausgebildeten tem peraturabhängigen Widerstand verfügt. Dieser Hitzdraht ist über mehrere Punkte eines Sondenringes geführt und mit diesen Punkten fest verbunden. Da die Befestigung so ausgeführt ist, daß der Hitz draht straff gehalten wird, kann es aufgrund stark wechselnder Tem peraturen bei Verwendung der Einrichtung in einem Kraftfahrzeug re lativ schnell zu Drahtbrüchen kommen. Außerdem wirkt sich die bei Temperaturänderungen zwangsläufig auftretende Drahtdehnung auf die Größe des Widerstandes aus und beeinflußt damit die Genauigkeit der Messung.

Aus der DE-PS 8 89 845 ist es bekannt, zwei Drahtenden eines thermi schen Strömungsmessers miteinander zu verzwirbeln und am Ende der Zwirbelung einen Lötpunkt vorzusehen, welcher beide Drahtenden in thermischen Kontakt mit einer Platte bringt. Die beiden Drahtenden bilden dabei die beiden Meßdrähte eines Thermoelementes. Bei dieser Einrichtung besteht aufgrund des eher willkürlichen Charakters der Zwirbelung keine genaue Fixierung des Verbindungspunktes beider Drähte und damit der wirksamen Drahtlänge. Die Länge und die Lage der Zwirbelung entscheiden mithin über die wirksame Drahtlänge des Hitzdrahtes, was, übertragen auf die in der DE-OS 21 51 774 offen barte Einrichtung, zu einer schlecht abschätzbaren Größe des Wider standes des Hitzdrahtes führen würde. Außerdem besteht der Nachteil, daß es bei einer temperaturbedingten Zugspannung in den Drähten zu einer teilweisen Aufweitung der Zwirbelung und damit zu einer Ände rung der wirksamen Länge der Drähte kommen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine mit einem Hitz draht als Meßwiderstand ausgebildete Einrichtung zur Luftmengenmes sung dahingehend zu verbessern, daß die wirksame Länge des Hitzdrah tes und damit die Größe des Meßwiderstandes unabhängig ist von Tem peraturänderungen im Kraftfahrzeug und durch die Betriebsweise des Hitzdrahtes bedingte Temperaturänderungen. Außerdem sollen Draht brüche aufgrund zu hoher Zugspannungen im Hitzdraht vermieden werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß Temperaturänderun gen keine Meßfehler bzw. Meßungenauigkeiten hervorrufen können. Der Strom fließt bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht mehr über den an dem mittleren Stützpunkt anliegenden Hitzdraht. Vielmehr ist durch die Schlaufenbildung und die elektrische Verbindung der sich kreuzenden Drahtabschnitte der Schlaufe dafür gesorgt, daß der Hitzdraht an dem mittleren Stützpunkt stromlos ist. Weiterhin ist besonders vorteilhaft, daß es durch die erfindungsgemäße Lösung unkritisch geworden ist, wenn der Draht infolge einer temperaturbedingten Längung am mittleren Stützpunkt etwas abhebt oder etwas ver rutscht oder verdreht, da dies keinen Einfluß auf die wirksame Länge des Hitzdrahtes hat. Die gesamte aktive Länge des Hitzdrahtes befindet sich außerdem im Gebiet der vollen Luftströmung und nicht mehr im wandnahen Bereich eines Ansaugrohres, so daß aufgrund einer geringen und undefinierten Luftgeschwindigkeit in diesem Bereich keine Meßungenauigkeiten mehr auftreten können.

Besonders vorteilhaft ist es, der Schlaufe eine bestimmte Form zu geben, bei der der Umschlingungswinkel der Schlaufe kleiner als 180° ist, und wobei zwischen den Anlagepunkten der Schlaufe an dem Stützpunkt und den Punkten, von denen ab die Drahtab schnitte der Schlaufe zusammenlaufen, ein Abstand besteht, der eine spannungsfreie Ausdehnung des Hitzdrahtes bzw. der Schlaufe erlaubt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung die V-förmige Aufspannung eines Hitzdrahtes zwischen drei Stützpunkten, wobei der Hitzdraht schlaufenförmig über den mittleren Stützpunkt geführt ist und

Fig. 2 besondere Formgebungen der Schlaufe.

Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist schematisch ein Sondenring 10 mit an drei Stützpunkten 11, 12 und 13 dargestellt. Mit Hilfe der Sondenstützpunkte 11, 12 und 13 ist ein Hitzdraht 14 V-förmig ausgespannt. Dabei ist der Hitzdraht 14 mit seinen Enden nur an den beiden Stützpunkten 11 und 13 befestigt, whrend er über den Stützpunkt 12 nur lose geführt ist.

Der Hitzdraht 14 ist zweckmäßigerweise aus Platin herge stellt. Der Sondenring 10, welcher als Träger für den Hitz draht 14 dient, ist mit seinem Wärmeausdehnungskoeffizienten auf den Wärmeausdehnungskoeffizienten des Hilfsdrahtes 14 ab gestimmt, so daß durch Wärmedehnung bedingte Längenänderungen des Hitzdrahtes 14 bzw. des Sondenringes 10 nahezu keine Zug- oder Druckspannungen in dem Hitzdraht 14 hervorrufen, sondern durch Abstandsänderungen zwischen den Stützpunkten 11, 12, 13 weitgehend ausgeglichen werden.

Die zug- und druckspannungsfreie Einspannung des Hitzdrahtes ist außerordentlich wichtig, wenn der Hitzdraht beispiels weise als Luftmengenmesser im Ansaugrohr eines Kraftfahr zeuges verwendet werden soll. Der dabei zu berücksichtigende Temperaturhub beträgt üblicherweise -30°C bis +120°C. Hinzu kommt vielfach noch eine weitere Temperaturänderung, die durch die Betriebsweise des Hitzdrahtes 14 bedingt ist. Vielfach wird der Hitzdraht noch auf eine hohe Temperatur erhitzt und zum Glühen gebracht, damit an seiner Oberfläche sich festsetzende Rückstände abgebrannt werden können. Auch diese kurzzeitige Erhöhung der Temperatur führt zu Längen änderungen des Drahtes, die bei einer starren Einspannung des Drahtes zu Zug- und Druckspannungen führen können. Die V-förmige Ausspannung des Hitzdrahtes 14 und die Anpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Sondenringes 10 und des Hitzdrahtes 14 verhindern weitgehend die Einleitung von Zug- oder Druckspannungen in den Hitzdraht 14. Zweckmäßiger weise ist der Sondenring 10 bei einem aus Platin bestehenden Hitzdraht 14 aus einer Nickel-Eisen-Legierung hergestellt, deren Wärmeausdehnungskoeffizient etwa dem von Platin ent spricht. Es ist auch möglich, den Sondenring aus Glas, ins besondere aus sogenanntem Platin-Glas herzustellen. Auch der Wärmeausdehnungskoeffizient dieses Glases entspricht weit gehend dem des Platindrahtes, so daß weitgehend Zug- oder Druckspannungen bei Temperaturänderungen von dem Hitzdraht 14 abgehalten werden.

Wie in Fig. 1 zu erkennen ist, ist der Hitzdraht 14 an dem Stützpunkt 12 über eine Glasperle 15 zur elek trischen Isolation von dem Stützpunkt 12 geführt. Der mittlere Abschnitt des Hitzdrahtes 14, der um den Stützpunkt 12 bzw. die Glasperle 15 geführt ist, bildet dabei eine Schlaufe 16, wobei die sich kreuzenden Drahtabschnitte des Hitzdrahtes 14 bei 17 elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Dadurch wird die Schlaufe 16 stromlos und erwärmt sich also nicht. Da durch ist der Umschlingungswinkel des Hitzdrahtes 14 an der Glasperle 15 unkritisch, Probleme mit einer un definierten Wärmeabfuhr vom Hitzdraht 14 zu der Glas perle 15 treten bei Längenänderungen bzw. bei Verschie bungen des Hitzdrahtes 14 an dem Stützpunkt 12 nicht auf. Durch die besondere Aufhängung an dem Stützpunkt 12 ist es auch ohne Bedeutung, wenn der Hitzdraht 14 infolge von Wärmedehnungen geringfügig von der Glasperle abhebt, sich in seiner Lage verändert oder sich verdreht. Durch die besondere Art der Führung des Hitzdrahtes 14 über den mittleren Stützpunkt 12 sowie durch die Verbindung der sich kreuzenden Drahtabschnitte wird die Schlaufe 16 elektrisch und wärmetechnisch von dem übrigen Hitzdraht ab gekoppelt. Deshalb kann es auch zweckmäßig und kostengünstig sein, wenn auf die Glasperle 15 an dem mittleren Stützpunkt 12 verzichtet wird und die Schlaufe 16 direkt über den Stützpunkt 12 geführt wird. Außerdem ist durch die besondere Art der Auf hängung, nämlich durch die Bildung der stromlosen Schlaufe 16 an dem Stützpunkt 12 dafür gesorgt, daß die gesamte aktive Drahtlänge im Gebiet der vollen Luftströmung liegt und nicht etwa im wandnahen Bereich, wo wegen der geringen und undefinierten Luftgeschwindigkeit leicht Überhitzungen des Hitzdrahtes 14 auftreten können. Die Aufhängung mit Hilfe der Schlaufe 16 ist außerdem vor teilhaft, weil der Hitzdraht 14 bei Schwingungen, die beispielsweise durch Saugrohrezündungen entstehen können, nicht mehr an der Umlenkstelle an der Glasperle 15 hin- und hergezogen werden kann, so daß zusätzliche mechanische Beanspruchungen vermieden sind.

Besonders zweckmäßig ist es, der Schlaufe 16 für die An bringung des Hitzdrahtes 14 an dem mittleren Stützpunkt 12 bzw. der Glasperle 15 die in Fig. 2 dargestellte Form zu geben. Gemäß Fig. 2 ist der Umschlingungswinkel der Schlaufe 16 in bezug auf die Glasperle 15 kleiner als 180°. Außerdem ist die Form der Schlaufe 16 so gewählt, daß zwischen zwei Anlagepunkten 18 und 19 der Schlaufe 16 an der Glasperle 15 und zwei Punkten 20 und 21, von denen an die Drahtabschnitte der Schlaufe 16 zum Verbindungspunkt 17 hier zusammenlaufen, ein ausreichend großer Abstand besteht, der gewährleistet, daß bei Dehnungen der Schlaufe 16 bzw. des Hitzdrahtes 14 keine mechanischen Spannungen in den Hitzdraht 14 einge leitet werden, sondern daß vielmehr entsprechend dem bei 2 a eingezeichneten Abstand eine freie Beweglichkeit der Schlaufe 16 auf der Glasperle 15 gewährleistet ist.

Die elektrisch leitende Verbindung der beiden sich kreuzenden Drahtabschnitte erfolgt zweckmäßigerweise durch Schweißen oder Hartlöten.

Im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Hitz draht 14 mit Hilfe von drei Stützpunkten ausgespannt. Es wird als im Rahmen der Erfindung liegend angesehen, wenn mehr als drei Stützpunkte zur Ausspannung des Drahtes verwendet werden und mit Ausnahme der Endstützpunkte alle weiteren Stützpunkte schlaufenförmig von dem Hitzdraht 14 umschlossen werden.

Claims

1. Einrichtung zur Luftmengenmessung, insbesondere zur Messung der An saugluftmenge von Brennkraftmaschinen, mit einem im Luftstrom ange ordneten Hitzdraht als temperaturabhängigem Widerstand, dessen Tem peratur und/oder Widerstand in Abhängigkeit von der Luftmenge gere gelt wird, indem die Stellgröße ein Maß für die Ansaugluftmenge ist, und mit einem Sondenring, der wenigstens drei Stützpunkte aufweist, zwischen denen der Hitzdraht derart ausgespannt ist, daß die neben einanderliegenden Drahtabschnitte unter einem Winkel zueinander verlaufen, wobei der Hitzdraht nur an den den Drahtenden zugeordne ten Stützpunkten befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzdraht (14) schlaufenförmig über den bzw. die zwischen den End stützpunkten (11, 13) befindlichen Stützpunkte (12) geführt ist, wo bei die sich kreuzenden Drahtabschnitte der Schlaufe (16) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlaufe (16) des Hitzdrahtes (14) über eine Isolierstoffauflage, insbesondere über eine Glasperle (15) des Stützpunktes (12) geführt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die sich kreuzenden Drahtabschnitte (bei 17) der Schlaufe (16) durch Schweißung oder Hartlötung miteinander verbunden sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschlingungswinkel der Schlaufe (16) an dem zugeord neten Stützpunkt (12) kleiner als oder gleich 180° ist und zwischen den Anlagepunkten (18, 19) der Schlaufe (16) an dem Stützpunkt (12) und den Punkten (20, 21), von denen ab die Drahtabschnitte der Schlaufe (16) zusammenlaufen, ein Abstand besteht, der eine spannungsfreie Ausdehnung des Hitzdrahtes (14) bzw. der Schlaufe (16) erlaubt.