DE2905304A1

DE2905304A1 - Einrichtung zur messung des kraftstoffverbrauches eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE2905304A1
Application number: DE19792905304
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Sauerschell; Karl-Heinz Werkmann
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1979-02-12
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1980-08-21
Also published as: JPS55107919A; BR8000481A; IT1141364B; IT8019790A0; AU524638B2; AU5375279A; FR2448710A1; GB2043243A; US4294108A

Description

VDO 6 FRANKFURT/MAIM 90

ADOLF SCHINDLING AG GRÄFSTRASSE 109

Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs mit Mitteln zur Messung des Kraftstoff vorlauf s in einer Verlaufleiibuing und des Kraftstoffrückflusses in einer Rückflussleitung, mit Mitteln zur Differenzbildung dieser Durchflüsse und zur Errechnung des Kraftstoffverbrauchs,

Derartige Einrichtungen werden benötigt, um bei modernen Kraftfahrzeugen den Kraftstoffverbrauch zu messen, in denen ein Kraftstoffvorlauf zum Vergaser oder zu einer Einspritzanlage und ein Kraftstoffrückfluss des nicht verbrauchten Kraftstoffes vorhanden sind. Der Kraftstoffvorlauf und der Kraftstoffrückfluss sollen dafür sorgen, dass auch bei extremen Umweltbedingungen sich der Kraftstoff nicht zu stark aufheizen kann, was sonst zu Störungen im Betrieb des Kraftfahrzeugs Anlass geben kann, üblicherweise ist der Kraftstoffvorlauf auf einen kon.-stauten Durchfluss, beispielsweise 120 1 pro Stunde, mit einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffpumpe eingestellt. Bei niedrigerem Kraftstoffverbrauch ist der Rückfluss annähernd genauso gross, also sehr hoch.

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Bei der Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs durch Messung der Durchflüsse des Kraftstoffvorlaufs und des Kraftstoffrückflusses durch Differenzbildung tritt das Problem auf, dass hier die Differenzen grosser Zahlenwerte gebildet werden nüssen, wobei die Messfehler bei der Ermittlung einer der Grossen entsprechend des Vorlaufs und des Rückflusses grosser sein können als die Differenz dieser Zahlenwerte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, dass solche Messfehler der Durchflüsse möglichst nicht in das Messergebnis bzw. in den errechneten Kraftstoff verbrauch eingehen. Der Kraftstoffverbrauch soll dabei durch möglichst unkomplizierte und wenig aufwendige Mittel errechnet werden.

Diese Aufgabe wird für eine Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Kraftstoffvorlaufmessung und zur Kraftstoffrückflussmessung je ein Turbinendurchflussmesser in der Vorlaufleitung und in der Rückflussleitung angeordnet ist, dessen Drehung zur Erzeugung einer dem Vorlauf bzw. dem Rückfluss entsprechenden elektrischen Grosse fotoelektrisch abtastbar ist, dass die Turbinendurchflussmesser derart dimensioniert sind, dass sie bei betriebsmässigem Kraftstoffvorlauf und bei gleichem Kraftstoffrückfluss in ihrem linearen Kennlinienbereich arbeiten und dass Mittel zur Eichung vorgesehen und so eingestellt sind, dass diese bei betriebsmässigem Kraftstoffvorlauf und bei gleichem Kraftstoffrückfluss übereinstimmende elektrische Grossen bzw. eine Differenz Null dieser beiden elektrischen Grossen abgeben.

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Es wird also zur Messung des Kraftstoffverbrauchs von zwei an sich bekannten üBurbinendurohflussmessern Gebrauch gemacht, die eine iai üblicher Weise im Bereich niedriger Durchflüsse nicht linear® .Kennlinie, Jedoch bei grossen Durchflüssen sehr lineare Kennlinie aufweisen. Diese Erscheinung ist in der Lagerr-eibung des Turbinenrades begründet,, die s±ch besonders bei niedrigen Drehzahlen störend bemerkbar maelht.. Die Turlbinendurchflussmessaer werden nun so ausgewählt,, dass sie bei betriebsmässigem Kraftstoffvorlauf und - bei fehlendem TerbirsuEh - bei gleichem Kraftstoff rückfluss in ührem linearen Kennli-nienbereich arbeiten» Es ist Jedoch nicht; erforderlich., dass sich die Kennliniein bei diesem Vorlauf !bzw. Rückfluss decken, d.h. dass die TorMnendurciifliiassmessej? toei <gleichem Durchfluss übereinstimmende elektrische SrSssem albgeben, die beispielsweise als Frequenzen einer durch das Flügelrad unterbrochenen Lichtschranke gemessen werden. Da die beiden Turbinendurchflussmesser nicht genau übereinstimmende Kennlinien aufweisen müssen, entfällt ein aufwendiger Auswählvorgang bei der Herstellung der Messeinrichtung. Es werden vielmehr bei der Verwendung von Turbinendurchflussmessem mit Abweichungen der abgegebenen elektrischen Grossen bei übereinstimmenden Durchflüssen Mittel zur Eichung vorgesehen und so eingestellt, dass entweder die beiden Turbinendurchflussmesser übereinstimmende elektrische Grossen bei gleichem Durchfluss abgeben oder dass eine vorhandene Differenz durch die Mittel zur Eichung in einer Auswertungsschaltungsanordnung auf Null einreguliert wird. Wegen der guten Linearität der Kennlinie der Turbinendurchflussmesser im oberen Durchflussbereich erzielt man so auch bei kleinen Verbrauchswerten eine gute Genauigkeit, obwohl die Turbinendurchflussmesser infolge ihrer exemplarischen Streuung bei gleichem Durchfluss unterschiedliche Grossen an ihren Ausgängen abgeben können.

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in einer vorteilhaften Ausfilhrungsform der Einrichtung lsi; als Mittel zur Eichung vor einem Turbinenrad mindestens eines der TurMnendurehflussmesser ein die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes beeinflussendes Element angeordnet. Dieses Element zur mechanischen Eichung kann insbesondere in einem Ring bestehen, mit dem der .StartSmungsquerschnitt verengt wird und damit die Strömungsgeschwindigkeit ansteigt, was wiederum eine wachsende !elektrische Grosse am Ausgang des Turbimendnrchflusismessers zur Folge hat. Eine vorteilhafte Variante., die auf mechanische Mittel zur Eichung verzidhtet, hat Sie Merkmale, «lass an fotoelektrische Abtaetmittel der ftarbinendurchfliissmesser je ein Frequenz-Spannungsumsetzer angeschlossen ist, dass beide Frequenz-Spannungsumaetzer an eine Schaltungsanordnung zur Spannungsdifferenzblldung angeschlossen sind, die mit einer Schaltungsanordnung zur Quotientenbildung mit einer der Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportionalen elektrischen Grosse in Verbindung steht und dass als Mittel zur Eichung Mindestens ein einstellbares elektrisches Bauelement in dieser Schaltungsanordnung vorgesehen ist.

In dieser Einrichtung erfolgt also die Eichung ohne Eingriff in die Turbinendurchflussmesser durch in einfächer Weise justierbare elektrische Bauelemente, die vorzugsweise in Signalflussrichtung im Anschluss an die Frequenz-Spannungsumsetzer angeordnet sind oder Bestandteile von diesen bilden.

Die Erfindung sei im folgenden anhand einer Zeichnung mit zwei Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Turbinendurchflussmesser im Längsschnitt und

Fig 2 ein Blockschaltbild der Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs unter Verwendung zweier

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Turbinendurchflussmesser nach Fig. 1 in einem schematischen Blockschaltbild.

In Fig. 1 ist mit 1 die Wandung eines Turbinendurehflussmessers bezeichnet, in dessen Längsachse ein Turbinenrad 2 Mit mehreren Flügeln drehbar gelagert ist. Die Flussrichtung des Kraftstoffs in dem Turbinendurchflussmesser ist mit Pfeilen 3, 4 gekennzeichnet. In dem durch die Wandung 1 gebildeten rohrförmigen Abschnitt sind auf der Eintrittsseite des Kraftstoffes und auf der Austrittsseite Strömungsgleichrichter 5 und 6 angeordnet, die aus im Querschnitt kreuzförmig zueinander orientierten festen Lamellen bestehen.

Ausserhalb neben dem Turbinenrad befinden sich eine Lichtquelle 7 und ein foto elektrisches Element 8, und zwar so, dass die von der Lichtquelle 7 ausgehenden Lichtstrahlen durch die Flügel des Turbinenrads in bestimmten Drehstellungen des Turbinenrads unterbrochen werden, jedoch in anderen Stellungen des Turbinenrads zu dem fotoelektrischen Element durchgelassen werden. Die Wandung 1 besteht dazu, zumindest im Bereich der Lichtquelle und des fotoelektrischen Elements,aus durchsichtigem Material. Die Lichtquelle und das fotoelektrisehe Element bilden einen elektrischen Geber, der eine der Drehgeschwindigkeit des Turbinenrads proportionale Frequenz als elektrische Grosse abgibt.

In Fig. 1 ist ferner ein schematisch eingezeichneter Ring erkennbar, der als Mittel zur Eichung den Strömungsquerschnitt im Bereich des Turbinenrads verengen kann, um eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bei gegebenem Durchfluss zu erzeugen.

Ein anderes Mittel zur Eichung wird im folgenden anhand von Fig. 2 beschrieben.

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In Fig. 2 ist mit 9 ein Turbinendurchflussmesser mit einem fotoelektrischen Element zur Abgabe einer Frequenz schematisch dargestellt, der in einer Vorlaufleitung 10 angeordnet ist. Mit dem Bezugszeichen 11 ist ein entsprechender Turbinendurchflussmesser bezeichnet, der in einer Rücklaufleitung 12 angeordnet ist. Von den Turbinendurchflussmessern 9 und 11 führen Leitungen 13 und 14 zu je einem Frequenz-Spannungsumsetzer 15, 16. Ausgangsseitig sind die beiden Frequenz-Spannungsumsetzer an einen Differenzbilder 17 angeschlossen, der wiederum mit einer Einrichtung zur Quotientenbildung 18 in Verbindung steht. Diese Einrichtung 18 erhält an einem Eingang 19 eine Grosse, die der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs proportional ist und gibt dementsprechend an seinem Ausgang 20 eine Grosse ab, die aus der Differenz des Kraftstoffvorlaufs und des Kraftstoffrückflusses dividiert durch die Geschwindigkeit gebildet ist und somit den Kraftstoffverbrauch pro Kilometer oder - bei anderer Dimensionierung - pro 100 Kilometer angibt.

Als Mittel zur Eichung der Turbinendurchflussmesser 9 und 11 kann wenigstens einer dieser beiden Turbinendurchflussmesser einen solchen den Querschnitt verengenden Ring 1a in Fig. 1 aufweisen, dass beide Turbinendurchflussmesser bei übereinstimmendem Durchfluss, d.h. bei dem Kraftstoffverbrauch Null, die gleiche Frequenz auf die Leitungen 13 und 14 abgeben.

Statt dessen kann aber auch die exemplarische Streuung der Turbinendurchflussmesser 9 und 11 beibehalten werden, und es kann bei gleichem Durchfluss durch die Turbinendurchflussmesser 9 und 11 wenigstens einer der Frequenz-Spannungsumsetzer, hier der Frequenz-Spannungsumsetzer oder in einer anderen Ausführungsform ein diesem Frequenz-

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Spannungsumsetzer nachgeschaltetes einstellbares Bauelement - so justiert werden, dass der Differenz bilder die Spannungsdifferenz Null erzeugt.

Somit ist mit verhältnismassig wenig aufwendigen Turbinendurchflussmessern - da sie nicht paarweise für eine Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs ausgewählt werden müssen - eine exakte Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs möglich. 10

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Claims

Patentansprüche

] Einrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, mit Mitteln zur Messung des Kraftstoffverbrauchs in einer Vorlaufleitung und des Kraftstoffrückflusses in einer Rückflussleitung, mit Mitteln zur Differenzbildung dieser Durchflüsse und zur Errechnung des Kraftstoffverbrauchs,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Kraftstoffvorlaufmessung und zur Kraftstoffrückflussmessung je ein Turbinendurchflussmesser (9, 11) in der Vorlaufleitung (10) und in der Rückflussleitung (12) angeordnet ist, dessen Drehung zur Erzeugung einer dem Vorlauf bzw. dem Rückfluss entsprechenden elektrisehen Grosse fotoelektrisch abtastbar ist, und dass Mittel (1a in Fig. 1, 16 in Fig. 2) zur Eichung vorgesehen und so eingestellt sind, dass diese bei betriebsmässigem Kraftstoffvorlauf und bei gleichem Kraftstoffrückfluss übereinstimmende elektrische Grossen bzw. eine Differenz Null dieser beiden elektrischen Grossen abgeben.
2. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur Eichung vor einem Turbinenrad (2) mindestens eines der Turbinendurchflussmesser ein die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes beeinflussendes Element (Ring 1a) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass an fotoelektrische Abtastmittel (fotoelektrisches Element 8 in Fig. 1)

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der Turbinendurchflussmesser (9, 11) de ein Frequenz-Spannungsumsetzer (15, 16) angeschlossen ist, dass beide Frequenz-Spannungsumsetzer an eine Schaltungsanordnung zur Spannungsdifferenzbildung (Differenzbilder 17) angeschlossen sind, die mit einer Schaltungsanordnung zur Quotientenbildung (Einrichtung zur Quotienteribildung 18) mit einer der Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportionalen elektrischen Grosse in Verbindung steht, und dass als Mittel zur Eichung mindestens ein einstellbares Bauelement (Frequenz-Spannungsumsetzer 16) in dieser Schaltungsanordnung vorgesehen ist.

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