DE2900690C2

DE2900690C2 -

Info

Publication number: DE2900690C2
Application number: DE2900690A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 7016 Gerlingen De Kraus; Otto Dipl.-Ing. 7253 Renningen De Gloeckler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-01-10
Filing date: 1979-01-10
Publication date: 1988-04-14
Also published as: FR2446512A1; DE2900690A1; FR2446512B1; US4357829A; JPS5594114A; JPH0248843B2

Description

Stand der Technik

Aus der DE-AS 20 42 983 ist eine Einrichtung zur Messung der Ansaug luftmenge von Brennkraftmaschinen mit einer einer Regeleinrichtung zugeordneten Brückenschaltung bekannt, die in einem Brückenzweig einen im Ansaugluftstrom angeordneten temperaturabhängigen Wider stand enthält, dessen Temperatur- und Widerstandswert in Abhängig keit von der Ansaugluftmenge geregelt wird. Dabei ist die Stellgröße der Regeleinrichtung ein Maß für die Luftansaugmenge. Theoretisch gesehen liefert diese Einrichtung gute Meßergebnisse. Infolge des rauhen Betriebes der Meßeinrichtung in Kraftfahrzeugen treten jedoch vor allem bei längerer Betriebsdauer Störungen infolge einer zu nehmenden Verschmutzung der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstands auf.

Zur Verringerung der Verschmutzung der Oberfläche des temperaturab hängigen Widerstandes ist es aus Journal of Scientific Instruments, 1968, Series 2, Volume 1, Seite 504 und ff., sowie aus der nachver öffentlichten DE-OS 27 50 050 bereits bekannt, dem temperaturab hängigen Meßwiderstand nach jedem Meßzyklus einen höheren Strom zu zuführen, der diesen auf eine über der normalen Betriebstemperatur liegende Temperatur erhitzt.

Aus der DE-OS 24 57 650 ist weiter eine Einrichtung zur Überprüfung von Gasen bekannt, mit der Abgase einer Brennkraftmaschine nach dem Wärmetönungsverfahren analysiert werden sollen. Die Einrichtung um faßt eine Glühwendel, die durch Abgasanteile verkrustet wird. Zum Abbrennen der den Meßvorgang störenden Krusten wird ein Strom über die Glühwendel geleitet, so daß sich diese stark erhitzt.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Temperatursteuerung eines Meßzwecken dienenden Widerstands, insbesondere bei Brennkraftmaschinen, sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben, durch das die Meßgenauigkeit auch über eine sehr lange Betriebsdauer hin konstant gehalten und gleichzeitig die Lebensdauer des Meßzwecken dienenden Widerstands erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnah men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserun gen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung mög lich. So hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die ein "Ausglühen" des Widerstandes bewirkende Stromerhöhung beim Einsatz der Einrichtung als Luft massenmesser in einem Kraftfahrzeug nur dann z. B. nach einem Betriebszyklus erfolgt, wenn beim Anlassen die Brennkraftmaschinentemperatur einen bestimmten Wert noch nicht erreicht hatte. Gedacht ist hier an Fälle von häu figen und zugleich kurzzeitigen Betriebspausen. Die an gestrebte Reduzierung der Ausglühvorgänge dient vor allem einer längeren Lebensdauer der z. B. als Hitz drähte ausgebildeten Widerstände. Des weiteren sind zeitabhängige Ausglühvorgänge sinnvoll, um z. B. bei Dauerbetrieben der Einrichtung zumindest gelegentlich auftretende Verschmutzungen auf dem Widerstand zu besei tigen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Zeichnung ist eine Einrichtung zur Temperatursteue rung eines Meßzwecken dienenden Widerstandes in Verbindung mit einem Hitzdraht-Luftmassenmesser bei einer Brennkraft maschine gezeichnet.

Der Hitzdraht als der zu Meßzwecken verwendete Widerstand ist mit 10 bezeichnet und er befindet sich innerhalb eines Luftansaugrohres 11, das zu den Einlaßventilen der Brennkraftmaschine führt. Dieser Widerstand 10 ist einer der Widerstände einer Brückenschaltung mit den weiteren Widerständen 12, 13, 14 und 15, und diese Brücke liegt in Reihe zu einer steuerbaren Stromquelle 16 zwischen einer Plusleitung 17 und einer Masseleitung 18. Die Ver bindungspunkte der Widerstände 12 und 13 sowie 10 und 14 sind zu den Eingängen eines Differenzverstärkers 19 geführt, dessen Ausgangssignal die Stromquelle 16 steuert. Das eigentliche Luftmassenmeßsignal wird eben falls an der Verbindungsstelle der beiden Widerstände 10 und 14 abgenommen.

Der Ausglühvorgang des als Hitzdraht ausgebildeten Wi derstandes 10 findet dadurch statt, daß der Widerstand 15 mittels eines Schalters 20 überbrückt wird und somit die Brücke so verstimmt wird, daß ein höherer Heizstrom durch den Hitzdraht fließt.

Für den Zeitpunkt dieses Ausglühens des als Hitzdraht ausgebildeten Widerstandes 10 gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, die in der Zeichnung mittels logischer ODER-Verknüpfungen dargestellt sind. Dabei können diese Möglichkeiten einzeln oder zu mehreren gemeinsam ge wählt werden, entsprechende Bausteine und Baugruppen sind dann eben zu entkoppeln und wegzulassen.

Die Einrichtung zur Temperatursteuerung umfaßt einen Anlaß- oder Zündschalter 25, dem Differenzierstufen 26 und 27 für die Anstiegsflanke und die Abfallflanke des Schalterausgangssignals nachfolgen. Ausgangsseitig ist die Differenzierstufe 27 mit einem ersten als monosta bile Kippstufe wirkenden Zeitglied 28 gekoppelt, deren Ausgang wiederum zu einem Eingang eines UND-Gatters 29 geführt ist. Dieses UND-Gatter 29 steht mit einem ODER- Gatter 30 in Verbindung und es folgt der zeitgesteuerte Kurzschlußschalter 20 für den Widerstand 15 der Meß brücke. Auch der Differenzierstufe 26 folgt unter ande rem ein Zeitglied 31. Sein Ausgang ist zusammen mit einem Ausgangssignal eines Temperaturschalters 32 zu einem UND-Gatter 33 geführt. Diesem folgt eine Reihen schaltung von Flip-Flop 34 und Inverter 35, welcher aus gangsseitig über ein ODER-Gatter 36 zum zweiten Eingang des UND-Gatters 29 geschaltet ist. Der Rücksetzeingang des Flip-Flops 34 ist über eine Differenzierstufe 37 für die Abfallflanke des Ausgangssignals des Zeit glieds 28 verknüpft. Außer dem Zeitglied 31 folgen der Differenzierstufe 26 noch zwei Impulsgeneratoren 38 und 39. Dem ersten Impulsgenerator 38 ist ein Zähler 40 nachgeschaltet, dessen Rücksetzeingang mit dem Ausgang der Differenzierstufe 37 gekoppelt ist und dessen (Über lauf-)Ausgang am zweiten Eingang des ODER-Gatters 36 angeschlossen ist. Zweckmäßigerweise stellt der Impuls erzeuger 38 einen steuerbaren Tachogenerator oder Dreh zahlgeber dar (der z. B. von dem Zündsignal gesteuert wird), um den zurückgelegten Weg des mit der Brennkraftmaschine ausgestatteten Fahrzeugs oder die Umdrehungszahlen der Brennkraftmaschine erfassen zu können. Der zweite Impuls generator 39 soll hingegen als Zeitgeber wirken, um von Zeit zu Zeit ein Ausglühen des als Hitzdraht ausgebildeten Widerstandes 10 im Luftansaugrohr 11 zu ermöglichen. Dazu steht der Ausgang des Impulsgenerators 39 einmal mit dem ODER-Gatter 30 in Verbindung und ferner über eine Steuer stufe 41 mit einem Schalter 42 in einer Ausgangsleitung 43 des Luftmassenmeßsignals.

Der oben in seinem Aufbau beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Gegenstand arbeitet nun wie folgt.

Wird der Fahrschalter 25 geschlossen, dann gibt die Dif ferenzierstufe 26 ein Ausgangssignal und damit ein Trig gersignal an das Zeitglied 31 ab und bei einer Brennkraft maschinentemperatur oberhalb eines bestimmten Wertes ϑ wird das Flip-Flop 34 gesetzt, sein Ausgangssignal wird positiv und infolge des Inverters gelangt kein positives Signal zum UND-Gatter 29. (Das Ausgangssignal des Zählers 40 sowie des Impulsgenerators 39 sei ebenfalls Null.)

Infolgedessen bleibt der Schalter 20 offen und der als Hitzdraht ausgebildete Widerstand 10 arbeitet zusammen mit der übrigen Beschaltung der Brücke als Luftmassen meßorgan.

Nach Ablauf der Impulsdauer des Ausgangssignals des Zeitgliedes 31 geht auch das Ausgangssignal des UND- Gatters 33 wieder auf Null, das Flip-Flop 34 jedoch bleibt gesetzt.

Wird nun der Fahrschalter 25 wieder geöffnet, dann trig gert die Differenzierstufe 27 das Zeitglied 28, an des sen Ausgang ein positives Signal für eine bestimmte Zeit dauer erscheint. Da während dieser Zeitdauer das Flip-Flop 34 gesetzt bleibt, liegen an beiden Eingängen des UND- Gatters 29 unterschiedliche Signale an und der Schalter 20 wird nicht geschlossen. Nach Ablauf der Zeitdauer des Ausgangssignals des Zeitgliedes 28 gelangt das Flip-Flop 34 wieder in seine Ausgangsstellung.

Solange die Temperatur der Brennkraftmaschine über dem bestimmten Wert ϑ. liegt, solange wird bei einem wie derholten Startvorgang das Flip-Flop 34 gesetzt und da mit nach Ende des Betriebsflusses ein erneutes Ausglühen unterbunden.

Ist die Ausgangstemperatur niedriger als ϑ. (≈80°C), dann wird beim Einschalten des Schalters 25 das Flip-Flop 34 nicht gesetzt (UND-Gatter 33 gesperrt) und beim näch sten Ausschalten findet ein Ausglühvorgang statt.

Es sind nun Fälle denkbar, bei denen bei der vorstehend beschriebenen Art der Ausglühvorgangs-Steuerung zu wenig Ausglühvorgänge stattfinden, weil die jeweiligen Fahrt unterbrechungen so kurz sind, daß keine genügend hohe Ab kühlung der Brennkraftmaschine eintritt und damit auch kein nachfolgendes Ausglühen stattfindet. Diesem Um stand trägt die Schaltungsgruppe mit dem Impulsgenera tor 38 und dem Zähler 40 Rechnung, indem hier nun als zusätzliches Kriterium für das Ausglühen die zurückge legte Kilometerleistung oder die Anzahl der Umdrehungen der Brennkraftmaschine verwertet wird. Die entsprechen den Daten liefern der Impulsgenerator 38, der drehzahl gesteuert wird oder fahrgeschwindigkeitsabhängig. Sein Ausgang ist zum Zähleingang eines Zählers 40 geführt und wenn dieser z. B. zu seinem Überlauf kommt, dann gibt er an seinem entsprechenden Ausgang ein Signal ab, stoppt den Zählvorgang und legt einen Eingang des UND-Gatters 29 über das ODER-Gatter 36 auf positives Potential. Als Folge davon wird nach dem nächsten Ausschaltvorgang der Hitz draht ausgeglüht.

Es kann zweckmäßig sein, den Hitzdraht nicht nur nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine auszuglühen, son dern auch z. B. in bestimmten zeitlichen Abständen. Stell vertretend für weitere Möglichkeiten sei hier der statio näre Betrieb einer Brennkraftmaschine genannt. Der zeit abhängige Ausglühvorgang wird mittels eines gegebenen falls steuerbaren Zeitimpulsgebers getriggert, indem das Ausgangssignal dieses Impulsgebers 39 über das ODER- Gatter 30 letztlich auf den Schalter 20 einwirkt. Es muß dann nur Sorge dafür getragen werden, daß während dieser Ausglühphase das Luftmassenmeßsignal von der nachfolgen den Stufe abgekoppelt wird. Dazu dient der Schalter 42 in der Luftmassensignalleitung 43, wobei der Schalter 42 von einer Steuerstufe 41 betätigt wird.

In der Zeichnung ist nach dem Differenzierglied 26 zur Erkennung des Einschaltens des Fahrschalters 25 ein Ver zögerungsglied 50 strichpunktiert angedeutet. Dieses Ver zögerungsglied soll dafür sorgen, daß die Schaltvorgänge nicht während der Anlaßphase bzw. unmittelbar danach ab laufen, weil während dieser Phase bei schlechter Fahr zeugbatterie die Versorgungsspannung sehr weit absinken kann, was eventuell zu Fehlschaltungen führen könnte.

Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung zur Tempe ratursteuerung eines Meßzwecken dienenden Widerstandes mit diskreten Bauelementen bzw. Baugruppen läßt sich auch mittels eines Rechners realisieren. Diese Lösung bietet sich vor allem dann an, wenn die Einrichtung in einem Kraftfahrzeug verwendet wird und dort z. B. die Einspritz zeit ohnehin mittels Rechenprogramm ermittelt wird. Dann nämlich muß lediglich in das Programm eine Abfrage ein geführt werden, die unmittelbar nach dem Start die Motor temperatur mit einem vorgegebenen Wert vergleicht und die Temperaturinformation abspeichert. Liegt die Motor temperatur über dem vorgegebenen Wert ϑ., dann wird beim nächsten Abstellen der Ausglühvorgang entsprechend der obenstehenden Beschreibung blockiert.

Zusammenfassend sei noch einmal der Hauptvorteil der be schriebenen Einrichtung zur Temperatursteuerung eines Meßzwecken dienenden Widerstands genannt. Es ist der Kompromiß zwischen dem Erfordernis möglichst vieler Aus glühvorgänge im Hinblick auf ein exaktes Meßergebnis und möglichst wenigen Ausglühvorgängen, damit die Standzeit des z. B. als Hitzdraht ausgeführten Widerstandes mög lichst hoch ist.

Claims

1. Verfahren zur Temperatursteuerung eines Meßzwecken dienenden Widerstandes, insbesondere in Verbindung mit Luftmassenmeßgeräten bei Brennkraftmaschinen, wobei die Temperatur des stromdurchflossenen Widerstandes während der Meßphase geregelt wird und bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und/oder zu bestimmten Zeiten der Stromfluß durch den Widerstand zwecks Abbrennen von Rückständen auf der Oberfläche des Widerstands durch Betätigung eines Schalters erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerhöhung in Abhängigkeit von der Brennkraftmaschinentemperatur durchgeführt wird.

2. Verfahren zur Temperatursteuerung eines Meßzwecken dienenden Widerstandes, in Verbindung mit Luftmassenmeßgeräten bei in Fahrzeugen angeordneten Brennkraftmaschinen, wobei die Temperatur des stromdurchflossenen Widerstandes während der Meßphase geregelt wird und bei bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine und/oder zu bestimmten Zeiten der Stromfluß durch den Widerstand zwecks Abbrennen von Rückständen auf der Oberfläche des Widerstands durch Betätigung eines Schalters erhöht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerhöhung fahrstreckenabhängig durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerhöhung abhängig von einem insbesondere zu Beginn der Betriebsphase erfaßten Temperatursignal, insbesondere der Brennkraftmaschinentemperatur, durchgeführt wird.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromerhöhung nur dann erfolgt, wenn die Temperatur zu Beginn der Betriebsphase unter einem vorgewählten Wert liegt.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß erst nach einer bestimmten Zeit nach Beginn einer Betriebsphase das für die Stromerhöhung maßgebliche Temperatursignal gespeichert wird.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausmaß der Stromerhöhung abhängig vom Grad des gewünschten sogenannten "Freibrennens" steuerbar ist.

7. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Meßzwecken dienenden, stromdurchflossenen Widerstand, insbesondere in Verbindung mit Luftmassenmeßgeräten bei Brennkraftmaschinen, mit einem Schalter, dessen Betätigung einen zusätzlichen Stromfluß durch den Widerstand bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Sensor zur Erfassung der Brennkraftmaschinentemperatur, insbesondere einen Temperaturschalter (32), sowie Schaltmittel zur Betätigung des die Stromerhöhung auslösenden Schalters (20) umfaßt.

8. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Meßzwecken dienenden, stromdurchflossenen Widerstand, in Verbindung mit Luftmassenmeßgeräten bei in Fahrzeugen angeordneten Brennkraftmaschinen, mit einem Schalter, dessen Betätigung einen zusätzlichen Stromfluß durch den Widerstand bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Sensor zur Erfassung der Fahrstrecke, insbesondere einen als steuerbaren Tachogenerator ausgebildeten Impulserzeuger (38), sowie Schaltmittel zur Betätigung des die Stromerhöhung auslösenden Schalters (20) umfaßt.

9. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Zur Betätigung des Schalters (20) ist ein erstes ODER-Gatter (30) vorgesehen, dessen ersten Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß eines ersten als Zeitgeber wirkenden Impulsgenerator (39) und dessen zweiter Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß eines ersten UND-Gatters (29) verbunden sind;
b) der erste Eingangsanschluß des ersten UND-Gatters (29) ist mit dem Ausgangsanschluß eines zweiten ODER-Gatters (36), der zweite Eingangsanschluß des UND-Gatters (29) mit den Ausgangsanschlüssen eines Zeitglieds (28) und einer ersten Differenzierstufe (37) verbunden;
c) der erste Eingangsanschluß des zweiten ODER-Gatters (36) ist mit dem Überlaufanschluß eines Zählers (40), der zweite Eingangsanschluß des ODER-Gatters (36) über einen Inverter (35) mit dem Ausgangsanschluß eines Flip-Flops (34) verbunden;
d) der Ausgangsanschluß der ersten Differenzierstufe (37) ist mit dem Resetanschluß des Flip-Flops (34) und des Zählers (40) verbunden, während der Set-Anschluß des Flip-Flops (34) mit dem Ausgangsanschluß eines zweiten UND-Gatters (33) verbunden ist;
e) der erste Eingangsanschluß des zweiten UND-Gatters (33) ist mit einem Temperaturschalter (32), der zweite Eingangsanschluß des UND-Gatters (33) mit dem Ausgangsanschluß eines Zeitglieds (31) verbunden;
f) der Eingangsanschluß des Zählers (40) ist mit dem Ausgangsanschluß eines zweiten Impulsgenerators (38) verbunden, dessen Eingangsanschluß zusammen mit dem Eingangsanschluß des ersten Impulsgenerators (39) an den Eingangsanschluß des Zeitglieds (31) geführt ist und der, ebenfalls wie das Zeitglied (28) über eine zwischengeschaltete zweite Differenzierstufe (26), über eine dritte Differenzierstufe (27) durch den Zündschalter (25) ansteuerbar ist.