DE2921787A1

DE2921787A1 - Luft-durchflussmesser

Info

Publication number: DE2921787A1
Application number: DE19792921787
Authority: DE
Inventors: Yutaka Nishimura; Yoshishige Oyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-06-02
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2921787C2; US4264961A; JPS54158524A; JPS6047462B2; CA1124862A

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Luft-Durchflußmesser

Die Erfindung betrifft einen Durchflußmesser (Durchsatzmesser) zum Messen des Durchsatzes von Saugluft in einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge.

Es gibt bereits einen Wärmefühler-Luft-Strömungsmesser zum Messen des Durchsatzes von Saugluft in einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge (vgl. US-PS 3 796 198). Dabei liegt ein elektrischer Wärmeerzeuger, wie z. B. ein Hitzdraht, im Saugluftweg, und der Durchsatz der Saugluft wird aufgrund der vom Wärmeerzeuger abgestrahlten Wärmemenge berechnet, die abhängig vom Luft-Durchsatz veränderlich ist, um damit die Menge des in die Brennkraftmaschine eingespritzten oder injizierten Kraftstoffes zu steuern.

Ein Differenzdruck-Luft-Strömungsmesser wird allgemein verwendet (vgl. US-PS 3 969 614) . Bei diesem Differenzdruck-Luft-Strömungsmesser wird die Unterdruckdifferenz erfaßt, die

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— ft —

sich abhängig von der Veränderung des Durchsatzes der Saugluft ändert, die durch den Teil der Saugleitung hinter oder stromab des Drosselventiles bzw. der Drosselklappe strömt, um den Saugluft-Durchsatz zu messen, der zur Steuerung der-Menge des in die Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffes dient.

Der herkömmliche Differenzdruck-Luft-Strömungsmesser hat den Nachteil, daß er nicht den Luft-Durchsatz mit einer ausreichend hohen Genauigkeit in einem kleinen Durchsatzbereich messen kann, obwohl er im wesentlichen frei von einer langfristigen oder säkularen Änderung ist und die Meßgenauigkeit nicht wesentlich durch die langfristige Änderung beeinflußt wird. Auch hat der herkömmliche thermische Luft-Strömungsmesser den Nachteil, daß die Genauigkeit der Luft-Durchsatz-Messung leicht aufgrund einer langfristigen Veränderung herabgesetzt wird. D. h., Staub und ähnliche im Luftstrom mitgeführte Fremdstoffe lagern sich mit der Zeit auf dem Wärmeerzeuger, wie z. B. dem Hitzdraht, im Luftstrom ab, um dadurch die Wärmestrahlungskennlinie des Wärmeerzeugers zu verschlechtern. Die Änderung der wirksamen Oberfläche des Hitzdrahtes und die entsprechende Änderung der vom Hitzdraht abgestrahlten Wärmemenge führen zwangsläufig zu einer Verschlechterung der Meßgenauigkeit durch diesen Luft-Strömungsmesser.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Luft-Strömungsmesser anzugeben, bei dem eine langfristige Änderung des herkömmlichen thermischen Luft-Strömungsmessers kompensierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Luft-Durchflußmesser nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 4 erfindungsgemäß

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jeweils durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung werden also der durch den Differenzdruck-Luft-Strömungsmesser gemessene Luft-Durchsatzwert und das Ausgangssignal eines thermischen Luft-Strömungsmessers in eine (wechselseitige) Beziehung gebracht, um den Koeffizienten einer langfristigen Änderung des thermischen Luft-Strömungsmessers zu kalibrieren, und mit diesem kalibrierten Koeffizienten wird erreicht, daß am Ausgang des thermischen Luft-Strömungsmessers der tatsächliche oder Ist-Luft-Durchsatz mit hoher Meßgenauigkeit vorliegen kann.

Die Erfindung sieht also einen Durchflußmesser für die Saugluft in einer Brennkraftmaschine vor, bei dem die Wärmestrahlungskennlinie eines im Saugluftdurchgang angeordneten Wärmeerzeugers, die sich zeitlich aufgrund des sich auf dem Wärmeerzeuger ablagernden Staubes und ähnlicher Fremdstoffe verändert, aufgrund des Luft-Durchsatzwertes kalibriert wird, der durch einen Differenzdruck-Luft-Strömungsmesser gemessen ist, um eine genaue Messung des Saugluft-Durchsatzes zu gewährleisten.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Luft-Durchflußmessers,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Beispieles der in Fig. 1 gezeigten Steuereinheit,

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Fig. 3 und 4 Ablaufdiagramme mit aufeinander folgenden Schritten für die arithmetische Berechnung der Kraftstoffmenge G_f in der Steuereinheit im erfindungsgemäßen Luft-Durchflußmesser,

Fig. 5 und 6 schematische Schnitte mit anderen Anordnungen des Druckfühlers im Differenzdruck-Luft-Strömungsmesser und des Wärmeerzeugers im thermischen Luft-Strömungsmesser nach Fig. 1,

Fig. 7 einen schematischen Teilschnitt mit einer Anordnung eines anderen Beispieles des vorzugsweise bei der Erfindung verwendeten Wärmeerzeugers,

Fig. 8 einen schematischen Schnitt mit einem anderen Beispiel eines Trägers für den Wärmeerzeuger,

Fig. 9 eine schematische perspektivische Darstellung mit einem anderen Beispiel des Trägers für den Wärmeerzeuger und den Luft-Temperaturfühler,

Fig. 10 ein schematisches Schaltbild eines herkömmlichen thermischen Luft-Strömungsmessers,

Fig. 11 ein Schaltbild eines thermischen Luft-Strömungsmessers, der vorzugsweise bei der Erfindung verwendet wird,

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Fig. 12 ein Schaltbild eines anderen Beispieles des thermischen Luft-Strömungsmessers, der vorzugsweise bei der Erfindung verwendet wird, und

Fig. 13A, 13B und 13C Kurven mit einzelnen Signalen, die an verschiedenen Punkten der in Fig. 12 gezeigten Schaltung auftreten.

In der Fig. 1, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel· des erfindungsgemäßen Luft-Durchflußmessers zeigt, wird eine Hauptventurieinheit 1 durch einen Venturikammerkörper 2 aus Metall festgelegt, um einen Saugluftdurchgang zu bilden, der sich in eine Brennkraftmaschine erstreckt. Ein Nebendurchgang 3 wird in einem Teil des Körpers 2 gebildet, und ein Teil der durch die Hauptventurieinheit 1 strömenden Saugluft fließt durch diesen Nebendurchgang 3 in einer durch einen Pfeil angezeigten Richtung. Eine öffnung 4 ist am Einlaß des Nebendurchganges 3 vorgesehen, und eine andere Öffnung 3A liegt am Auslaß des Nebendurchganges 3. Diese Öffnungen 4 und 3A bestimmen das Verhältnis zwischen der Menge der durch die Hauptventurieinheit 1 strömenden Luft und der Menge der durch den Nebendurchgang 3 strömenden Luft, d. h. das Strömungsteilungsverhältnis. Der Auslaßkanal des Nebendurchganges 3 liegt im schmälsten Bereich 1A der Hauptventurieinheit 1. Eine herkömmliche Drosselklappe 5 ist an einer Stelle stromab des schmälsten Bereiches 1A der Hauptventurieinheit 1 vorgesehen, und eine Kraftstoff-Einspritzdüse 6 zum Einspritzen von Kraftstoff ist in einer Drosselkammer 7 befestigt. Ein Deckel 8 befindet sich neben der Einlaßöffnung der Hauptventurieinheit 1, so daß Staub und ähnliche Fremdstoffe nicht in den Nebendurchgang 3 eintreten können, und ein Luftfiiter 9 liegt oberhaib oder stromauf der Hauptventurieinheit 1.

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Ein Wärmeerzeuger 10 befindet sich im Nebendurchgang 3 und ist mit einem thermischen Luft-Strömungsmesser 11 verbunden, der ein den Saugluft-Durchsatz anzeigendes Ausgangsspannungssignal V erzeugt und dieses Ausgangssignal V an eine Steuereinheit 200 abgibt. Ein Differenzdruckwandler-Differenzdruckfühler ist vorgesehen, um elektrisch die Differenz zwischen dem Luftdruck an einer Stelle stromab des Luftreinigers 9, d. h. in einem Einlaßbereich der Hauptventurieinheit 1, und dem Luftdruck im schmälsten Bereich 1A der Hauptventurieinheit 1 zu erfassen, wodurch ein Ausgangssignal ΔΡ erzeugbar ist, das den erfaßten oder Ist-Differenzdruck anzeigt. Ein derartiger Fühler 15 ist von herkömmlicher Bauart. Dieses Signal ΔΡ liegt auch an der Steuereinheit 200. Anstelle dieses Differenzdruckfühlers 15 kann auch ein in Fig. 1 in Strichlinien angedeuteter Differenzdruckfühler 20 verwendet werden. Dieser alternative Fühler 20 erfaßt die Differenz P zwischen dem Luftdruck im Einlaßbereich der Hauptventurieinheit 1 und dem Luftdruck in einem Punkt stromab der Drosselklappe 5.

Fig. 2 zeigt den Aufbau eines Beispieles der in Fig. 1 dargestellten Steuereinheit 200. Die dieser Steuereinheit 200 zugeführten Signale werden allgemein in drei Gruppen eingeteilt. Die erste Gruppe umfaßt Analog-Signale, wie z. B. das Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11, das Ausgangssignal ΔΡ des Differenzdruckfühlers 15, das Ausgangssignal P des anderen Differenzdruckfühlers 20 und ein die Lufttemperatur anzeigendes Signal T . Die zweite Gruppe

umfaßt Signale, die einen hohen oder einen niederen Pegel darstellen, d. h. Ein-Aus-Zustand-Signale, wie z. B. ein Signal ΘΤΗ, das anzeigt, ob die Drosselklappe 5 in ihrer vollständig geschlossenen Stellung ist oder nicht. Dieses Signal ΘΤΗ tritt von einem (nicht gezeigten) Schalter auf, der für einen verriegelnden Betrieb mit der Drosselklappe 5 angeordnet ist. Die-

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ses Signal ΘΤΗ kann ein Ein-Bit-Digital-Signal sein. Die dritte Gruppe umfaßt Impulsfolgesignale, wie z. B. ein Impulssignal N, das die Drehzahl der Brennkraftmaschine anzeigt, ein Bezugskurbelwinkelsignal CKP und ein Kurbelstellungsimpulssignal CPP. Derartige Signale werden von einem (nicht gezeigten) herkömmlichen Kurbelwinkelfühler erhalten. Jeder Impuls des Signales CRP tritt bei einem Kurbelwinkel von 180°, 120° und 90° auf, wenn die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine vier bzw. sechs bzw. acht beträgt. Jeder Iir
belwinkels auf.

trägt. Jeder Impuls des Signales CPP tritt alle 0,5° des Kur-

Eine Zentraleinheit (CPU) 208 in der Steuereinheit führt arithmetische Verarbeitungen von Digital-Daten aus. Ein Pestspeicher mit wahlfreiem Zugriff (ROM) 207 speichert Steuerprogramme und feste Daten, und ein Schreib-Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 209 ist ein lesbares und einschreibbares Speicherelement.

Die Zentraleinheit 208 speist ein Multiplexer-Steuersignal zu einer Eingabe/Ausgabe-Einheit 210 über einen Bus, und dieses Signal wird von der Eingabe/Ausgabe-Einheit 210 an einen Multiplexer 203 über eine Steuerleitung 220 abgegeben, so daß ein Analog/Digital-Umsetzer (A/D-Umsetzer) das Signal empfängt, z. B. das Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 über den Multiplexer 203. Das Ausgangssignal des A/D-ümsetzers 204 liegt an der Eingabe/Ausgabe-Einheit 210 zusammen mit dem Schalter-Ausgangssignal ΘΤΗ, dem Kurbelwinkelsignal CRP und dem Kurbelstellungsimpulssignal CPP, die an die Zentraleinheit 208 über Grundglieder abzugeben sind. Nach der arithmetischen Verarbeitung speist die Zentraleinheit 208 Steuersignale G_f und ein Zündsignal IGN über die Eingabe/ Ausgabe-Einheit 210 zur Kraftstoff-Einspritzdüse 6 bzw. zu

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einer Zündspule 18. Die Werte V, ΔΡ und T , die vom A/D-

Umsetzer 204 als Digital-Signale abgegeben werden, sind im Schreib-Lese-Speicher 209 gespeichert, bis sie in einem Schritt 301 (vgl. Fig. 3) ausgelesen werden. Selbstverständlich liegt eine Versorgungsspannung von einem Versorgungsanschluß +B an den einzelnen Schaltungen und Bauelementen, die die Steuereinheit 200 bilden, obwohl der Anschluß +B lediglich in Fig. 2 dargestellt ist. Weiterhin sind eine Ventil-Magnetspule und eine elektromagnetische Energie speichernde Primärspule 19 (vgl. Fig. 1) für jede Kraftstoff-Einspritzdüse 6 und Zündspule 18 vorgesehen. Diese Spulen sind mit ihrem einen Ende mit dem Versorgungsanschluß +B und mit ihrem anderen Ende mit der Eingabe/Ausgabe-Einheit 210 verbunden, so daß der zur Kraftstoff-Einspritzdüse 6 und zur Zündspule 18 gespeiste Strom durch das Steuersignal G^ bzw. IGN steuerbar ist.

Es gilt folgende Beziehung zwischen dem Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 und dem Massendurchsatz G der Brennkraftmaschinen-Saugluft:

mit T = Temperatur des Wärmeerzeugers, d. h. des Hitzdrahtes ,

T = Temperatur der Saugluft,
a

S = wirksamer Oberflächenbereich des Hitzdrahtes, und A, B = Konstanten.

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Die langfristige Änderung in der Wärmestrahlungskennlinie des Hitzdrahtes 10 im thermischen Luft-Strömungsmesser 11 umfaßt eine Änderung im wirksamen Oberflächenbereich S des Hitzdrahtes aufgrund der Ablagerung von Staub und ähnlichen Fremdstoffen auf der Fühleroberfläche. Weiterhin tritt eine Änderung im Wert von T aufgrund der langfristigen Änderung des Widerstandswertes des Hitzdrahtes 10 auf. Die Gleichung (1) kann wie folgt umgeschrieben werden:

V² = K · (A + B -yß) (2) ,

mit K = (T - T ) · S.
w a

Entsprechend der Gleichung (2) ist K eine einzige Konstante oder ein Koeffizient, der sich mit der Zeit ändert, d. h. der Koeffizient, der den Grad der langfristigen Änderung darstellt. Wenn deshalb der Wert von K geeignet kompensiert oder kalibriert wird, ist es möglich, das Problem der langfristigen Änderung des Ausgangssignales V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 zu lösen. In der Massenfertigung derartiger thermischer Luft-Strömungsmesser 11 sind der wirksame Oberflächenbereich S des Hitzdrahtes 10 und die Temperatur T des Hitzdrahtes

10 in der Gleichung (1) die Faktoren, die Schwankungen des Luft-Strömungsmesser-Ausgangssignales V verursachen. Daher können die Schwankungen des Ausgangssignales V der in Massenfertigung hergestellten thermischen Luft-Strömungsmesser

11 vermieden werden, indem der Wert von K in Gleichung (2) für jeden derartigen in Massenfertigung hergestellten Luft-Strömungsmesser kompensiert oder kalibriert wird. Dieser

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Koeffizient K wird im folgenden als Kalibrierkoeffizient bezeichnet.

Weiterhin besteht die folgende Beziehung zwischen dem Ausgangssignal ΔP des Difforcnzdruckfühlers 15 in Fig. und dem Massendurchsatz G der Brennkraftmaschinen-Saugluft:

G = CA_o -V2g JT ΔΡ (3) ,

mit C = Durchsatzkoeffizient,

A = Schnittbereich des Luftdurchganges, ΔΡ = Differenzdruck an Hauptventurieinheit, g = Erdbeschleunigung, und
Y = spezifisches Gewicht der Umgebungsluft.

Die Werte von C, A und g in Gleichung (3) können als im wesentlichen konstant angesehen werden, und sie werden allgemein durch eine einzige Konstante D in einem weiter unten beschriebenen Ablaufdiagramm bezeichnet. Der Wert des Massendurchsatzes G der Brennkraftmaschinen-Saugluft kann deshalb arithmetisch aufgrund des Wertes des spezifischen Gewichtes Y der Umgebungsluft und des Wertes des Venturi-Differenzdruckes Δ Ρ berechnet werden. Da weiterhin das spezifische Gewicht ^ der Umgebungsluft im wesentlichen von der Temperatur der Umgebungsluft abhängt, kann ein Lufttemperaturfühler 69 (vgl. Fig. 7) oder 84 (vgl. Fig. 9) oder R. (vgl. Fig. 10) vorgesehen werden, um den Wert des spezifischen Gewichtes y der Luft zu ermitteln.

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Im folgenden wird erläutert, wie der Luftdurchsatz G arithmetisch bestimmt wird, indem der Wert des Ausgangssignales Δ P des Dif feren'zdruckfühlers 15 (vgl. Fig. 1) in Gleichung (3) eingesetzt wird. Die Meßgenauigkeit ist höher, wenn der Luftdurchsatz G größer ist. Der Wert des Ausgangssignales ΔΡ des Differenzdruckfühlers 15 (vgl. Fig. 1) und der Wert des spezifischen Gewichtes

Y der Luft (der Lufttemperatur) werden bestimmt, um arithmetisch den Wert des Massendurchsatzes G entsprechend Gleichung (3) zu ermitteln, wenn der Wert von ΔΡ größer als ein vorbestimmter Bezugswert (ΔΡ) ist. Der so erhaltene Wert von G und der Wert des Ausgangssignales V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 werden dann in die Gleichung (2) eingesetzt, um den Wert des Kalibrierkoeffizienten K zu ermitteln. Danach wird der Luftdurchsatz G arithmetisch entsprechend Gleichung (2) aufgrund dieses erneuerten Kalibrierkoeffizienten K und des Wertes des Ausgangssignales V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 berechnet, und dann wird die erforderliche Menge an Kraftstoff G^ arithmetisch in üblicher Weise berechnet.

Der Betrieb der diese arithmetische Verarbeitung ausführenden Steuereinheit 200 wird im folgenden anhand der Ablaufdiagramme der Fig. 3 und 4 näher beschrieben. Der Ablauf der Schritte in den Ablaufdiagrammen beginnt durch die vorbestimmte Änderung der Brennkraftmaschinen-Zustände und durch den Ablauf eines vorbestimmten Zeitintervalles. Dieser Vorgang kann z. B. jede Minute als Hintergrundtätigkeit eines Rechners ausgeführt werden.

Die Steuereinheit 200 einschließlich der Zentraleinheit 208, des Festspeichers 207, des Schreib-Lese-Speichers 209, des Multiplexers 203, des A/D-Umsetzers 204 und der Eingabe/

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Ausgabe-Einheit wird gewöhnlich als Vordergrundtätigkeit eines Rechners betrieben, um die Kraftstoff- und Zünd-Steuerungen auszuführen, die für die Steuerung der Brennkraftmaschine bedeutsamer als die oben erwähnte Hintergrundtätigkeit sind. Daher kann das in Fig. 3 gezeigte Ablaufdiagramm in jedem vorbestimmten Zeitintervall ausgeführt werden.

In einem Schritt 301 in Fig. 3 werden das Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 und das Ausgangssignal ΔΡ des Differenzdruckfühlers 15, die im Schreib-Lese-Speicher 209 als Digital-Signale gespeichert sind, aus dem Schreib-Lese-Speicher 209 unter der Steuerung der Steuereinheit 200 zusammen mit dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine anzeigenden Signal N gelesen. In einem Schritt 302 wird der im Festspeicher 207 gespeicherte vorbestimmte Bezugswert (ΔΡ) aus dem Festspeicher 207 mittels eines Busses unter der Steuerung eines von der Zentraleinheit 208 abgegebenen Befehlssignales in die Zentraleinheit 208 gelesen, und dieser Wert (ΔΡ) wird mit dem Wert des Signales ΔΡ in der Zentraleinheit 208 verglichen. Wenn das Vergleichsergebnis zeigt, daß der Wert von ΔΡ größer als der vorbestixnmte Bezugswert ( ΔΡ) ist, wird der analogdigital-umgesetzte Äquivalentwert des Signales T , das die Lufttemperatur anzeigt, in die Zentraleinheit 208 vom Schreib-Lese-Speicher 209 mittels eines Busses unter der Steuerung eines Befehlssignales gelesen, das von der Zentraleinheit in einem Schritt 305 abgegeben wird. In einem Schritt 306 berechnet die Zentraleinheit 208 arithmetisch das spezifische Gewicht y der Luft entsprechend einer vorbestimmten Berechnungsformel aufgrund der ausgelesenen Digital-Daten des Lufttemperatursignales T . In einem Schritt 307 werden der arith-

ei

metisch im Schritt 306 berechnete Wert von )f und der ausge-

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lesene Wert des Differenzdrucksignales ΔΡ verwendet, um arithmetisch den Luftdurchsatz G entsprechend der Gleichung (3) zu berechnen. In einem Schritt 308 werden der arithmetisch im Schritt 307 berechnete Wert von G und der bereits ausgelesene Wert von V verwendet, um arithmetisch den Kalibrierkoeffizienten K entsprechend der Gleichung (2) unter der Steuerung der Zentraleinheit 208 zu berechnen. Dieses arithmetische Berechnen des Koeffizienten K muß nicht kontinuierlich ausgeführt werden, sondern kann in vorbestimmten Zeitintervallen erfolgen. Daher kann dieser Schritt 308 weggelassen werden, wie dies durch eine Strichlinie in Fig. 3 angedeutet ist. Der als Ergebnis der arithmetischen Berechnung im Schritt 308 erhaltene Wert von K wird z. B. im Schreib-Lese-Speicher 209 gespeichert, um aus diesem gelesen zu werden, wenn er in einem weiter unten erläuterten Schritt 303 benötigt wird. In einem Schritt 304 wird der für jede Umdrehung der Brennkraftmaschine erforderliche Kraftstoff G^ arithmetisch mittels des Durchsatzes G berechnet, wobei der Durchsatz G (vgl. oben) aufgrund der Gleichung (2) mittels des Ausgangssignales V vom thermischen Luft-Strömungsmesser und des Kalibrierkoeffizienten K erhalten wird, der bereits im Schritt 308 kalibriert oder festgelegt wurde. Der Buchstabe E in der im Schritt 304 gezeigten Berechnungsformel ist eine Konstante.

Wenn andererseits der Wert von ΔΡ kleiner als der vor-

bestimmte Bezugswert (ΔΡ) ist oder wenn ΔΡ < ( ΔΡ) vor-

o ο

liegt, d. h., wenn der Luftdurchsatz G in seinem kleinen Durchsatzbereich ist, wird das Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 verwendet, um arithmetisch den Luftdurchsatz G entsprechend der Gleichung (2) zu berechnen, und dieser berechnete Wert von G dient zur Steuerung

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-· 20 -

der Kraftstoffmenge G_f- Es sei darauf hingewiesen, daß in der arithmetischen Berechnung entsprechend der Gleichung (2) der zuvor im Schritt 308 arithmetisch berechnete Kalibrierkoeffizient K als der Wert von K verwendet wird, der der langfristigen Veränderung ausgesetzt ist. Daher kann das Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11, das leicht einen Fehler aufgrund einer Ablagerung von Staub oder ähnlichen Fremdstoffen auf dem Wärmeerzeuger oder Hitzdraht 10 enthält, kompensiert oder korrigiert werden, wenn der im Schritt 308 kalibrierte Koeffizient K bei der arithmetischen Berechnung verwendet wird.

Wenn die Beziehung ΔΡ < ( ΔΡ) gilt, d. h. wenn die Beziehung ΔΡ > (AP) nicht gilt, wird dies im Schritt im Ablaufdiagramm der Fig. 3 festgelegt. In diesem Fall werden der Wert von V und der Wert des bereits im Schritt 308 arithmetisch berechneten und im Schreib-Lese-Speicher 209 gespeicherten K unter der Steuerung der Zentraleinheit 208 ausgelesen, um für die arithmetische Berechnung des Luftdurchsatzes G im Schritt 303 entsprechend der Gleichung (2) verwendet zu werden, die bereits im Festspeicher 207 programmiert ist. Aufgrund dieser Werte von V und K wird die Kraftstoffmenge G,. arithmetisch im Schritt 304 berechnet.

Das oben erläuterte Ablaufdiagramm der Fig. 3 bezieht sich auf den Fall, in dem die Differenz zwischen dem Luftdruck im Einlaßbereich der Hauptventurieinheit 1 und dem Luftdruck im schmälsten Bereich 1A der Hauptventurieinheit 1 durch den Differenzdruckfühler 15 erfaßt wird. Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm mit aufeinander folgenden Schritten, wenn der andere Differenzdruckfühler 20 (vgl. Fig. 1) verwendet wird, um die Differenz zwischen dem Luftdruck im Einlaßbereich der Hauptventurieinheit 1 und dem Luftdruck an dem

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Punkt stromab der Drosselklappe 5 zu erfassen.

Bei einer derartigen Luftdruckmessung kann der Differenzdruckfühler 20 nicht genau und ausschließlich den Luftdurchsatz G messen/ wenn der sogenannte Abgas-Umlauf (EGR) ausgeführt wird, da die Summe aus der Menge der Saugluft und der Menge der rückgeführten Abgase durch die Hauptventurieinheit 1 zur Brennkraftmaschine strömt. Wenn die Maschine so in einem Zustand arbeitet, in dem kein Abgas-Umlauf ausgeführt wird, ist es vorteilhaft, den Differenzdruck der Saugluft zu messen und arithmetisch den Durchsatz G der Saugluft entsprechend einer Gleichung (4) zu berechnen, die im folgenden näher erläutert wird, während es in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine, in dem ein Abgas-Umlauf ausgeführt wird, vorteilhaft ist, arithmetisch den Luftdurchsatz G aufgrund des Wertes des Ausgangssignales V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 zu berechnen. Weiterhin ist es zur Kompensation der langfristigen Änderung des Hitzdrahtes 10 im thermischen Fühler-Luft-Strömungsmesser 11 vorteilhaft, arithmetisch den Luftdurchsatz G aufgrund des Wertes des erfaßten oder Ist-Differenzdruckes P und des Wertes der Brennkraftmaschinen-Drehzahl N zu berechnen und den Koeffizienten K des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 aufgrund des arithmetisch berechneten Wertes des Luftdurchsatzes G zu kalibrieren, wie dies bereits anhand der Fig. 3 erläutert wurde.

Es besteht die folgende Beziehung zwischen dem Ausgangssignal P des Dxfferenzdruckfühlers 20 und dem Durchsatz G der Brennkraftmaschinen-Saugluft:

G = j · V_e · P/T_a (4),

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mit N = Drehzahl der Brennkraftmaschine in U/min,

i = Konstante, die durch die Anzahl der Brennkraftmaschinen-Zylinder und auch abhängig davon bestimmt ist, ob die Brennkraftmaschine im Zweitaktprozeß oder im Viertaktprozeß ist (für diese Konstante gilt z. B. i = 2, wenn die Brennkraftmaschine vom Vierzylinder-Viertaktprozeß-Typ ist),

V = Volumen der Brennkraftmaschinen-Abgase,

P = Druck (Saugluftdruck) am Punkt stromab der Drosselklappe 5, und

T = absolute Temperatur der Saugluft, a

Der Betrieb der Steuereinheit 200, die eine derartige arithmetische Verarbeitung ausführt, wird anhand des Ablauf diagrammes der Fig. 4 näher erläutert.

In einem Schritt 401 wird das Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 in die Steuereinheit 200 zusammen mit dem Signal eingespeist, das die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N anzeigt, wie dies oben anhand der Fig. 3 erläutert wurde. In einem Schritt 402 legt die Zentraleinheit 208 fest, ob nunmehr ein Abgas-Umlauf erfolgt oder nicht. Es kann nicht durch Signale von einem anderen Fühler, sondern durch in den Schreib-Lese-Speicher gesetzten "Flaggen" unterschieden werden, ob der Abgas-Umlauf ausgeführt wird. Wenn das Ergebnis der Festlegung im Schritt 402 zeigt, daß der Abgas-Umlauf ausgeführt wird, werden das Ausgangssignal P des Differenzdruckfühlers 20 und das die Lufttemperatur anzeigende Signal T in die Steuereinheit 200 im Schritt 403 gespeist. In einem Schritt 404 wird die für jede Umdrehung der Brennkraftmaschine er-

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forderliche Kraftstoffmenge G^ arithmetisch entsprechend der folgenden Gleichung (5) aufgrund der Werte von V, P

und T berechnet:
a

G_f = j ■ V · P/T_a (5),

mit F = Konstante.

Damit wird in der Brennkraftmaschinen-Betriebsart, in der der Abgas-Umlauf nicht ausgeführt wird, der im Schritt 404 arithmetisch berechnete Wert von G_f als die gesteuerte Kraftstoffmenge verwendet. In einem Schritt 405 wird der Luftdurchsatz G arithmetisch entsprechend der Gleichung (4) berechnet, und in einem Schritt 406 werden der so erhaltene Wert von G und der ausgelesene Wert von V verwendet, um arithmetisch den Wert des Kalibrierkoeffizienten K zu berechnen. Diese arithmetische Berechnung von K muß nicht kontinuierlich ausgeführt werden und kann in geeigneten Zeitintervallen erfolgen, wie dies bereits oben erläutert wurde. Die Strichlinie stellt einen derartigen Fall dar. Der arithmetisch berechnete Wert des Kalibrierkoeffizienten K wird im Schreib-Lese-Speicher 209 gespeichert, wie dies ebenfalls bereits beschrieben wurde.

Wenn dagegen der Abgas-Umlauf ausgeführt wird, wird das Ausgangssignal V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 verwendet, um die Kraftstoffmenge G_f zu bestimmen. Es sei darauf hingewiesen, daß der Wert des Ausgangssignales V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 nunmehr frei von dem Fehler aufgrund der Ablagerung von Staub und ähnlichen Fremdstoffen auf dem Hitzdraht 10 ist, da die langfristige Ände-

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rung in der Wärmestrahlungskennlinie des Wärmeerzeugers oder Hitzdrahtes 10 aufgrund der aufgetragenen Fremdstoffe durch den bereits im Schritt 406 kalibrierten Koeffizienten K kompensiert ist. Daher werden in der Brennkraftmaschinen-Betriebsart mit Abgas-Umlauf der Kalibrierkoeffizient K und der Ausgangswert V des thermischen Luft-Strömungsmessers 11 verwendet, um arithmetisch den Luftdurchsatz G im Schritt 407 zu berechnen. Dann wird in einem Schritt 408 der im Schritt 407 erhaltene Wert von G verwendet, um arithmetisch die Kraftstoffmenge G^ entsprechend der Berechnungsformel zu berechnen, die im Schritt 304 (vgl. Fig. 3) verwendet wurde. Das den arithmetisch berechneten Wert von G^ darstellende Signal dient zur Steuerung der Kraftstoff-Einspritzdüse 6.

Die Fig. 5 und 6 zeigen andere Anordnungen des Druckfühlers im Differenzdruck-Luft-Strömungsmesser und des Wärmeerzeugers im thermischen Luft-Strömungsmesser. Die in Fig. 5 dargestellte Anordnung weicht von der Anordnung der Fig. 1 dadurch ab, daß der Hitzdraht 10 in einem im Hauptventurikammerkörper 2 ausgeführten Nebendurchgang 60 vorgesehen ist, und ein weiterer Durchgang 50 ist im Körper 2 an einer Stelle im wesentlichen entgegengesetzt gegenüber zum Nebendurchgang 60 vorhanden, um mit dem Differenzdruckfühler 15 verbunden zu sein. Eine am Einlaß bzw. Auslaß des Nebendurchganges 60 vorgesehene Öffnung 61 bzw. 62 dient zur Einstellung eines vorbestimmten konstanten Verhältnisses (des Strömungsteilungsverhältnisses) zwischen der Menge der durch die Hauptventurieinheit 1 strömenden Luft und der Menge der durch den Nebendurchgang 60 strömenden Luft. Die Öffnung 62 ist im schmälsten Bereich 1A der Hauptventurieinheit 1 vorgesehen. Der Auslaß des Durchganges 50 liegt ebenfalls in diesem schmal-

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sten Bereich 1A der Hauptventurieinheit 1.

Die in Fig. 6 dargestellte Anordnung weicht von der Anordnung der Fig. 5 lediglich in der Lage des Wärmeerzeugers oder Hitzdrahtes 10 ab. In Fig. 6 liegt der Hitzdraht 10 in einer zylindrischen Hilfsventurieinheit 65, die in der Hauptventurieinheit 1 koaxial zu dieser vorgesehen ist. Auch bei der in Fig. 6 gezeigten Anordnung wird das Verhältnis zwischen der Menge der durch die Hauptventurieinheit 1 strömenden Luft und der Menge der durch die Hilfsventurieinheit 65 strömenden Luft auf einen vorbestimmten konstanten Wert eingestellt. In der in Fig. 6 gezeigten Anordnung ist die Menge der durch die Hilfsventurieinheit 65 strömenden Luft größer als die Menge der durch die Nebendurchgänge 3 und 60 in den Fig. 1 bzw. 5 strömenden Luft und wird somit weniger nachteilhaft durch die Reibung mit der Wandfläche des Luftdurchganges beeinflußt. Die in Fig. 6 gezeigte Anordnung ist also vorteilhaft, da das Luftströmungsverhältnis oder das Stromungsteilungsverhältnis sehr genau ist.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen Anordnungen von anderen Beispielen des Wärmeerzeugers und Strukturen des Wärmeerzeuger-Trägers, der vorzugsweise bei der Erfindung verwendet wird.

Die Fig. 7 zeigt eine Anordnung des Wärmeerzeugers 10 und einen zugeordneten Lufttemperaturfühler, der im Luftdurchgang vorgesehen ist. Dieser Luftdurchgang wird durch einen Hohlzylinder 66 in Fig. 7 festgelegt, obwohl er durch die in Fig. 6 gezeigte Hilfsventurieinheit 65 oder durch den in Fig. 5 dargestellten Hilfsdurchgang 60 gebildet sein kann. Der Wärmeerzeuger 10 umfaßt mehrere Windungen eines dünnen Drahtes 63 eines wärmeerzeugenden Widerstandsmaterials, wie z. B. Platin, das um die Außenfläche eines zylindrischen

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Trägers 64 aus Wärmeisolierstoff, wie z. B. Keramik, gewickelt ist, und der dünne Draht 63 ist elektrisch an seinen Enden mit zwei Leitungsdrähten 68 verbunden. Ein derartiger Wärmeerzeuger 10 ist üblich. Anstelle des Platindrahtes kann ein dünner Draht aus Wolfram oder ein filmähnlicher Wärmeerzeuger verwendet werden. Ein Temperaturfühler 69, wie z. B. ein Thermistor oder Heißleiter liegt neben dem Wärmeerzeuger 10, um die Lufttemperatur zu erfassen. Wie weiter unten näher erläutert wird, können ein derartiger Wärmeerzeuger .10 und ein derartiger Luft-Temperaturfühler 69 zwei Zweige einer Widerstandsbrücke bilden, so daß die Temperatur der Luft durch das Ausgangssignal des thermischen Luft-Strömungsmessers kompensierbar ist.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Anordnung entweicht ein Teil der vom Wärmeerzeuger 10 durch den Fluß des dort eingespeisten Stromes erzeugten Wärme zum zylindrischen Glied 66 über den Metalldrahtträger 64 und die Leitungsdrähte 68. Auch entweicht ein weiterer Teil der vom Wärmeerzeuger 10 erzeugten Wärme zum zylindrischen Glied 66 durch Strahlung. Das Entweichen von Wärme sollte so klein als möglich sein, da es nachteilhaft den Ausgangswert des Luft-Strömungsmessers mit dem thermischen Fühler beeinflußt. Es ist daher anzustreben, daß der Träger 64 und die Leitungsdrähte 68 einen kleinstmöglichen Durchmesser besitzen, so daß Wärmeverluste aufgrund der Strahlung soweit als möglich verhinderbar sind. Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Wärmeerzeuger 10 in einem turbulenzfreien Luftstrom, da der Wärmeerzeuger 10 stromauf oder oberhalb des Lufttemperaturfühlers 69 vorgesehen ist. Dies gewährleistet eine volle Wärmestrahlung.

Fig. 8 zeigt ein anderes Beispiel des den Wärmeerzeuger tragenden Gliedes. In Fig. 8 wird ein wärmeerzeugendes Wider-

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Standselement 70 auf einem Träger 72 vorgesehen, der innerhalb einen Hohlraum 71 besitzt. Dieser Träger 72 kann aus Keramik oder Glas bestehen. Das Widerstandselement 70 ist an seiner Oberfläche mit einem Werkstoff ähnlich dem Werkstoff des Trägers 72 bedeckt, so daß es gegenüber Änderungen in den Umgebungszuständen geschützt werden kann. Ein derartiger Träger 72 gewährleistet ein hervorragendes Ansprechen auf abgestrahlte Wärme, da der innere Hohlraum 71 die Wärmekapazität des Trägers 72 verringert.

Fig. 9 ist ein weiteres Beispiel des Trägers für den Wärmeerzeuger und den Lufttemperaturfühler. In Fig. 9 ist ein wärmeerzeugendes Widerstandselement 80 auf einer flachen Trägerunterlage 81 vorgesehen. Vorzugsweise wird dieses wärmeerzeugende Widerstandselement 80 durch Auftragen einer Paste, die im wesentlichen aus pulverförmigem Platin oder Silber besteht, auf die Trägerunterlage 81 in einer Filmform und dann durch Trocknen gebildet, um den Film auf die Unterlage 81 aufzutragen. Die Träger-Unterlage 81 ist eine flache Platte aus Keramik oder Glas und an ihrem einen Ende an einem Ende eines zylindrischen wärmeisolierenden Trägers 82 aus z. B. Keramik oder Kunstharz bzw. Kunststoff festgelegt. Ein Schlitz 83 ist neben dem anderen Ende der Träger-Unterlage 81 vorgesehen, und ein Lufttemperaturfühler 84, wie z. B. ein Thermistor oder Heißleiter, ist teilweise in diesem Schlitz 83 enthalten. Der Lufttemperaturfühler 84 ist an seinen Enden mit Elektroden-Leitungsdrähten 85 verbunden, die an zwei Anschlüsse 86 angeschlossen sind, die auf der anderen Endseite des Trägers 82 vorgesehen sind. Auf ähnliche Weise sind die Enden des Widerstandselementes 80 mit zwei anderen Anschlüssen 87 verbunden. Ein derartiges Widerstandselement 80 kann in den Luftdurchgang gebracht werden, der z. B. durch den in Fig. 7 gezeigten Zylinder 66 festgelegt ist. In einem derartigen Fall wird ein das Einführen des

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Trägers 82 erlaubendes Loch (nicht dargestellt) in die Seitenwand des Zylinders 66 eingebracht oder gebohrt, und der das Widerstandselement 80 tragende Träger 82 wird in den Luftdurchgang über dieses Loch eingeführt. Ein Pfeil a in Fig. 9 zeigt die Richtung der Luftströmung in einem derartigen Ausführungsbeispiel.

Fig. 10 zeigt die elektrische Schaltung eines thermischen Luft-Strömungsmessers, der an sich üblich und für die Erfindung geeignet ist. In Fig. 10 bilden ein Widerstand R. und ein weiterer Widerstand R₁., der ein wärmeerzeugendes Widerstandselement darstellt, ein erstes Paar entgegengesetzter Zweige einer Widerstandsbrücke. Ein Widerstand R„ und eine Kombination aus einem weiteren Widerstand R- und einem weiteren Widerstand R., der einen Lufttemperaturfühler darstellt, bilden ein zweites Paar entgegengesetzter Zweige der Brücke. Mit R₁ = R₂ hat die Spannung V_Äß an den Punkten A und B in Fig. 10 den Wert Null, wenn (R₃ +R₄) = R₅ vorliegt. Der Widerstandswert des Widerstandes R_n. ändert sich abhängig von der Menge der vom wärmeerzeugenden Widerstandselement abgestrahlten Wärme. Die Spannung V_n, die sich abhängig von der Änderung des Widerstandswertes des Widerstandes R₁. ändert, wird durch einen Verstärker 90 verstärkt, und das Ausgangssignal des Verstärkers 90 liegt an der Basis eines Transistors T . Die Steuerung erfolgt so, daß der Transistor T den von einer Stromquelle E zur Brücke gespeisten Strom steuert, bis die Spannung V auf Null verringert ist. Infolge der obigen Steuerung bewirkt eine Änderung im Luftdurchsatz, die zu einer entsprechenden Änderung der abgestrahlten Wärmemenge führt, eine entsprechende Änderung des Wertes des durch den Widerstand R₁-fließenden Stromes, und die sich ergebende Spannung V_n.., an den Punkten B und C liegt an einem weiteren Verstärker 92, um als

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ein Ausgangssignal V aufzutreten, das den Luftdurchsatz anzeigt.

Fig. 11 zeigt die elektrische Schaltung eines thermischen Luft-Strömungsmessers, der vorzugsweise im erfindungsgemäßen Luft-Durchflußmesser verwendet wird. In Fig. 10 muß der Widerstand R., der den Lufttemperaturfühler darstellt, ein Bauelement mit einem hohen Widerstandswert sein, um eine überhitzung durch den Strom zu vermeiden, wenn der Widerstand R. in der in Fig. 10 dargestellten Brücke enthalten ist. Die Abmessungen des Widerstandselementes werden zwangsläufig groß, was zu einem verringerten Ansprechen auf Wärme führt.

Es ist daher anzustreben, daß die in Fig. 10 gezeigte Brücke abgewandelt wird, um den in Fig. 11 dargestellten elektrischen Aufbau zu erhalten, wodurch das verschlechterte Ansprechen auf Wärme vermieden wird. In Fig. 11 ist ein Transistor T ~ i-ⁿ einer Temperatur-Kompensationsbrücke 101 enthalten, der die Widerstände R_. und R₄ in Fig. 10 ersetzt. Jedoch kann er durch ein anderes geeignetes Bauelement ersetzt werden, dessen Widerstandswert abhängig von der Änderung der Spannung oder des Stromes veränderlich ist. Ein Beispiel für ein derartiges Bauelement ist ein Feldeffekttransistor (FET)· oder ein Thermistor oder Heißleiter. Ein Verstärker 100 in der Temperatur-Kompensationsbrücke 101 arbeitet als Gegenkopplungsglied, um den Abgleich der Brücke 101 aus den Widerständen R_g, R₇, R„ und dem Transistor T „ zu gewährleisten, so daß die folgende Beziehung gilt:

7 " ^R8 ~ ^R6 " ^RTr2

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Mit Rg << Rg ist der zusammengesetzte Widerstandswert der Temperatur-Kompensationsbrücke 101 gegeben durch

R₇
^R8 ^⁺-R?'

Es zeigt sich so, daß der Widerstandswert des Widerstandes Ro in gleicher Weise groß wird, und der Widerstand R„ mit dem großen Widerstandswert wirkt als ein Temperatur-Kompensationswiderstand, der mit einer guten Ansprechkennlinie trotz kleinen Abmessungen arbeiten kann. Wie in der in Fig. 10 gezeigten Widerstandsbrücke bilden die Widerstände R₁, R₂, die Temperatur-Kompensationsbrücke 101 und der wärmeerzeugende Widerstand R₁. eine Wheatstone-Brücke. Ein Steuerverstärker 102 ähnlich dem in Fig. 10 gezeigten Verstärker 90 verstärkt die Spannung V an den Punkten A und B der Brücke, und ein Strom-Zusatzverstärker (Booster) 103 arbeitet wie der in Fig. 10 gezeigte Transistor T . Wenn so der durch den wärmeerzeugenden Widerstand R_n. fließende Strom durch den Strom-Zusatzverstärker 103 eingestellt wird, daß die Spannung V_ST, an den Punkten A und B der Brücke den Wert

AD

Null annimmt, entspricht der Stromwert in diesem Zeitpunkt dem Wert des Saugluft-Durchsatzes. Deshalb entspricht die Spannung V_ an den Punkten B und C der Brücke dem Saugluft-Durchsatz. Infolge der Pulsierung der Strömung der Saugluft aufgrund der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens verändert sich die Geschwindigkeit der Saugluft an der Luftdurchsatz-Meßstelle im wesentlichen periodisch, wie dies durch ein Signal S in Fig. 13A gezeigt ist, selbst wenn die Brennkraftmaschine in ihrem eingeschwungenen Zustand arbeitet. Um genau den Durchsatz der Saugluft in der Brennkraftmaschine zu messen, ist es erforderlich, die Meßwerte des Saugluft-Durchsatzes zu mitteln, um den Pulsierungsfaktor auszuschließen. In Fig. 11 liegt die Spannung V_Rr,, die an den

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Punkten B und C der Brücke auftritt (der Wert entsprechend dem Saugluft-Durchsatz) an einem an sich herkömmlichen Integrierer 104, um ein Ausgangssignal V zu erhalten, das den gemittelten Saugluft-Durchsatz darstellt. Dieses Signal V wird in die Steuereinheit 200 eingespeist, um für die arithmetische Berechnung verwendet zu werden, wie dies oben erläutert wurde.

Bekanntlich ändert sich die Drehzahl einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine zwischen z. B. ca. 600 ü/min und ca. 6000 U/min, wobei das Verhältnis dieser Werte ca. 1 : 10 beträgt. Folglich ändert sich die Frequenz der Pulsierung der Saugluft (vgl. Fig. 13A) in einem Verhältnis von ca. 1 : 10 entsprechend der Brennkraftmaschinen-Drehzahl von ca. 600 U/min zu ca. 6000 U/min. Es ist daher anzustreben, daß die Integrationszeitkonstante des in Fig. 11 gezeigten Integrierers 104 abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine veränderlich ist.

Eine Schaltung, die eine derartige Anforderung erfüllt, wird im folgenden anhand der Fig. 12 und der Fig. 13B und 13C näher erläutert. In Fig. 12 liegt die an der Wheatstone-Brücke 110 auftretende Spannung V_nri (entsprechend dem Signal S) an einem Integrierer 111 ähnlich dem in Fig. 11 gezeigten Integrierer 104. Ein ein Ausgangssignal synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine erzeugendes Glied 112 speist sein Ausgangssignal zu einem Monoflop 113, das ein Ausgangssignal S_, mit dem in Fig. 13B gezeigten Verlauf erzeugt. Dieses Ausgangssignal S_ des Monoflops 113 liegt am Steueranschluß (Gate) eines MOS-Schalters 114. Der MOS-Schalter 114 wird ausgeschaltet, wenn das Ausgangssignal· S_n des Monoflops 113 auf seinem unteren Pegel ist, und das Ausgangssignal S₇. der Brücke 110 wird durch den Integrierer 111 in einer durch

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ein Signal S in Fig. 13C gezeigten Weise integriert. Andererseits wird der MOS-Schalter 114 eingeschaltet, wenn das Ausgangssignal S_n des Monoflops 113 auf seinen hohen Pegel umgekehrt wird. Ein Kondensator 116 im Integrierer 111 ist kurzgeschlossen, um den Integrierer 111 rückzusetzen, wie dies in Fig. 13C gezeigt ist. Auf diese Weise wird das Ausgangssignal S der Brücke 110 wiederholt integriert und synchron mit der Drehung der Brennkraftmaschine rückgesetzt, und der Wert von V, das unmittelbar vor dem Rücksetzen in jedem Zyklus integriert wird, ist lediglich als das Saugluft-Durchsatzsignal V von einem Abtast- und Halteglied erhalten. Dieses Signal Vliegt an der Steuereinheit 200, um der oben erläuterten arithmetischen Verarbeitung unterworfen zu werden. Eine derartige Einrichtung zum Erzeugen des gemittelten Durchsatzes der Saugluft mit der Neigung einer periodischen Pulsierung ist nicht nur auf den Luft-Strömungsmesser mit dem thermischen Fühler, sondern auch auf den Luft-Strömungsmesser mit dem Differenzdruckfühler anwendbar, so daß der gemittelte Durchsatz der Saugluft in gleicher Weise erhalten werden kann.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

Luft-Durchflußmesser für Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

einen Differenzdruck-Luft-Durchsatzmesser einschließlich eines Druckfühlers (15), der den Differenzdruck erfaßt, der sich abhängig von der Änderung des Durchsatzes der Saugluft ändert, die durch eine Hauptventurieinheit (1) der Brennkraftmaschine strömt, und einer Meßeinrichtung zum Messen des Saugluft-Durchsatzes aufgrund des Ausgangssignales des Druckfühlers (15),

eine Fühlereinrichtung einschließlich eines elektrischen Wärmeerzeugers (10) im Saugluftstrom zum Erfassen der in den Luftstrom vom Wärmeerzeuger (10) abgestrahlten Wärme und zum Erzeugen eines die abgestrahlte Wärmemenge anzeigenden Ausgangssignales (T ),

einen thermischen Luftdurchsatzmesser (11) zum Messen des Saugluft-Durchsatzes durch arithmetische Berechnung entsprechend einer vorbestimmten algebraischen Punktion, die den Wert des Ausgangssignales der Fühlereinrichtung und einen zeitabhängigen Koeffizienten (K) enthält,

eine Kalibriereinrichtung (208) zum Kalibrieren des Koeffizienten (K) in der algebraischen Funktion aufgrund des Wertes des Ausgangssignales des Differenzdruck-Luft-Durchsatzmessers und des Wertes des Ausgangssignales der Fühlereinrichtung, und

81-(A 3802-02)-E

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ein Rechenwerk (200) zum arithmetischen Berechnen des Saugluft-Durchsatzes entsprechend der algebraischen Funktion, in die der Wert des durch die Kalibriereinrichtung (208) kalibrierten Koeffizienten eingeführt wird, um zusammen mit dem Wert des Ausgangssignales der Fühlereinrichtung berechnet zu werden.
2. Luft-Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Druckfühler (15) die Differenz zwischen dem Luftdruck im Einlaßbereich der Hauptventurieinheit (1) und dem Luftdruck im schmälsten Bereich der Hauptventurieinheit (1) erfaßt.
3. Luft-Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Druckfühler (20) die Differenz zwischen dem Luftdruck im Einlaßbereich der Hauptventurieinheit (1) und dem Luftdruck in einem Punkt stromab der Drosselklappe (5) stromab der Hauptventurieinheit (1) erfaßt.
4. Luft-Durchflußmesser für Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

einen Differenzdruck-Luft-Durchsatzmesser einschließlich eines den Differenzdruck zwischen zwei beabstandeten vorbestimmten Punkten erfassenden Druckfühlers (15), der sich abhängig von einer Änderung des Durchsatzes der durch die Hauptventurieinheit (1) der Brennkraftmaschine strömenden Saugluft ändert, und einer Meßeinrichtung zum Messen des Saugluft-Durchsatzes aufgrund des Ausgangssignales des Druckfühlers (15) entsprechend einer ersten vorbestimmten algebraischen Funktion,

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einen Träger (64) zum Tragen eines elektrischen Wärmeerzeugers (10) in einem vorbestimmten Luftdurchgang,

eine Fühlereinrichtung einschließlich des elektrischen Wärmeerzeugers (10) zum elektrischen Erfassen der Menge der in den Luftstrom vom Wärmeerzeuger (10) abgestrahlten Wärme und zum Erzeugen eines die abgestrahlte Wärmemenge anzeigenden Ausgangssignales,

einen thermischen Luft-Durchsatzmesser (11) zum Messen des Saugluft-Durchsatzes durch arithmetische Berechnung entsprechend einer zweiten vorbestimmten algebraischen Funktion, die den Wert des Ausgangssignales der Fühlereinrichtung und einen zeitabhängigen Koeffizienten (K) enthält,

eine Kalibriereinrichtung (208) zum Kalibrieren des Koeffizienten (K) in der zweiten algebraischen Funktion aufgrund des Wertes des Ausgangssignales des Differenzdruck-Luft-Durchsatzmessers und des Wertes des Ausgangssignales der Fühlereinrichtung, und

ein Rechenwerk (200) zum arithmetischen Berechnen des Saugluft-Durchsatzes entsprechend der zweiten algebraischen Funktion, in die der Wert des durch die Kalibriereinrichtung (208) kalibrierten Koeffizienten eingeführt ist, um zusammen mit dem Wert des Ausgangssignales der Fühlereinrichtung berechnet zu werden.
5. Luft-Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden vorbestimmten Punkte im Einlaßbereich und im schmälsten Bereich der Hauptventurieinheit (1) liegen,

daß der vorbestimmte Luftdurchgang ein Nebendurchgang (3) im Körper (2) der Hauptventurieinheit (1) ist, um zwischen dem Einlaßbereich und dem schmälsten Bereich (1A) der Hauptventurieinheit (1) in Verbindung zu sein, und

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daß der elektrische Wärmeerzeuger (10) im Nebendurchgang (3) vorgesehen ist.
6. Luft-Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß die beiden vorbestimmten Punkte im Einlaßbereich der Hauptventurieinheit (1) und in einem Bereich stromab der Drosselklappe (5) vorgesehen sind, die stromab der Hauptventurieinheit (1) liegt,

daß der vorbestimmte Luftdurchgang ein Nebendurchgang (3) im Körper (2) der Hauptventurieinheit (1) ist, um zwischen dem Einlaßbereich und dem schmälsten Bereich (1A) der Hauptventurieinheit (1) in Verbindung zu sein, und

daß der elektrische Wärmeerzeuger (10) im Nebendurchgang (3) vorgesehen ist.
7. Luft-Durchflußmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der vorbestimmte Luftdurchgang eine zylindrische Hilfsventurieinheit (65) in der Hauptventurieinheit (1) im wesentlichen koaxial zu dieser umfaßt, und

daß der elektrische Wärmeerzeuger (10) in der zylindrischen Hilfsventurieinheit (65) vorgesehen ist.
8. Luft-Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Luft-Temperaturfühler (69) stromab des elektrischen Wärmeerzeugers (10) vorgesehen ist.
9. Luft-Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet,

daß der elektrische Wärmeerzeuger (70) durch einen Träger (72) aus Wärmewiderstandsmaterial mit einem inner-

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halb vorgesehenen Hohlraum (71) gelagert ist.
10. Luft-Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Träger ein ebenes Glied (81) aus Wärmewiderstandsmaterial und ein dieses tragendes blockförmiges Glied

(82) aufweist,

daß ein Schlitz (83) in einem Teil des ebenen Gliedes (81) vorgesehen ist,

daß das ebene Glied (81) an seiner Oberfläche mit einem Wärmeerzeuger (80) versehen ist, daß ein Luft-Temperaturfühler (84) teilweise im Schlitz

(83) enthalten ist,

daß Elektroden den Wärmeerzeuger (80) mit einem ersten Paar von Anschlüssen (87) auf der entfernten Endseite des blockförmigen Gliedes (82) verbinden, und

daß Elektroden (85) den Luft-Temperaturfühler (84) mit einem zweiten Paar von Anschlüssen (86) auf dem entfernten Ende des blockförmigen Gliedes (82) verbinden.
11. Luft-Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fühlereinrichtung eine Widerstandsbrücke (R₁, R„, R-., R., R₁.) einschließlich des elektrischen Wärmeerzeugers und eines Luft-Temperaturfühlers und eine Einrichtung zum Einspeisen elektrischer Leistung in die Widerstandsbrücke aufweist, so daß eine Nullspannung an der Widerstandsbrücke auftritt.
12. Luft-Durchflußmesser nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch

einen Integrierer (111) zum Integrieren der Spannung an der Brücke,

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einen Impulserzeuger (112) zum Erzeugen eines Impulssignales synchron zur Drehung der Brennkraftmaschine,

ein Monoflop (113), das mit dem Impulserzeuger (112) verbunden ist, und

eine Einrichtung (118), die den Betrieb des Integrierers (111) während der Zeitdauer, in der das Ausgangssignal des Monoflops (113) auf seinem niederen Pegel ist, hält, und die den Integrierer (111) rücksetzt, wenn das Ausgangssignal des Monoflops (113) auf seinen hohen Pegel umgekehrt ist.

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