DE2927378C2 - - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Freibrennen eines zu Meßzwecken dienenden Widerstandes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Gattungsgleiche Einrichtungen sind aus DE-OS 27 50 050, DE-OS 24 57 650 sowie aus der älteren DE-OS 29 00 690 bekannt. Bei den be­ kannten Einrichtungen wird der Hitzdraht eines Hitzdraht-Luftmassen­ messers bei einem Kraftfahrzeug nach jedem Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine von Schmutzpartikeln freigebrannt. Dies erfolgt mittels einer definierten Verstimmung einer Brückenschaltung, in der der Hitzdraht einen der Brückenwiderstände bildet. Prinzipiell bringt dieses immer wiederkehrende Freibrennen gute Ergebnisse, doch wird dadurch die Lebensdauer der Hitzdrähte eingeschränkt. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß häufiges Freibrennen mit relativ niedriger Temperatur (ca. 850°C) nur organische Schmutzbestandteile verbrennt, ein Ablagern von Silikatgläsern jedoch nicht verhindert werden kann. Diese Silikatgläser bilden sich ausgehend vom Staub der Straße und beeinträchtigen das Meßergebnis. Es hat sich herausge­ stellt, daß diese Silikatgläser mit hohen Temperaturen (ca. 1200°C) vom Hitzdraht abgeschmolzen werden können, jedoch bringt dies wieder eine Änderung der Drahtoberfläche und der Kennlinie, be­ dingt durch thermisches Ätzen der Hitzdrahtoberflächen mit sich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Lösungsmöglichkeiten aufzu­ zeigen, wie einerseits die Oberfläche des Meßwiderstands möglichst vollständig freigebrannt werden kann und zusätzlich eine hohe Kilo­ meterleistung des Fahrzeuges ohne Beschädigung des Hitzdrahtes bei möglichst alterungsunabhängigen Meßergebnissen zu erzielen ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zum Freibrennen eines zu Meßzwecken dienenden Widerstandes ermöglicht das Erreichen einer hohen Be­ triebsstundenzahl des Hitzdrahtes bei gleichzeitigem guten Abbrenn­ ergebnis, so daß gleichbleibende gute Meßergebnisse erzielbar sind.

Weiterhin hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn zwischen dem Stillsetzen der Brennkraftmaschine und dem Beginn des Ausglühvorgan­ ges eine bestimmte Zeitpause vorgesehen wird. Diese dient dem Zweck, daß die Luftbewegung in der Umgebung des Hitzdrahtes nach dem Ab­ schalten der Brennkraftmaschine abebbt, somit der Hitzdraht während der Ausglühphase keinen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist. Wichtig ist, daß der Hitzdraht nur bei Luftströmung 0 die erforder­ liche hohe Glühtemperatur erreicht. Gleichzeitig verringert sich die notwendige Heizleistung, da aufgrund der fehlenden Luftbewegung dem Hitzdraht wenig Energie entzogen wird.

Zweckmäßig ist ferner, die Dauer der Freibrennvorgänge zu steuern - sie z. B. abhängig von Betriebskenngrößen zu wählen.

Auch lassen sich gute Ergebnisse erzielen, wenn die Heiz­ leistung zum Freibrennen des Hitzdrahtes diesem impuls­ förmig zugeführt wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Zeich­ nung und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispieles.

Beschreibung eines Ausführungsbeispieles

In der Zeichnung ist eine Einrichtung zum Freibrennen eines Hitzdrahtes in einem Luftmassenmesser eines Kraft­ fahrzeuges dargestellt.

Mit 1 ist ein Hitzdraht bezeichnet, der in einem nicht näher dargestellten Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Er ist Teil einer Brückenschaltung mit drei weiteren Widerständen 2, 3 und 4, wobei die Verbin­ dungsstellen der Widerstände 1 und 4 sowie 2 und 3 zu einem Verstärker 5 geführt sind, dessen Ausgangssignal wiederum den Brückenstrom steuert. Das Luftmassenmeßsi­ gnal läßt sich als Spannungsabfall über dem Widerstand 4 abgreifen und steht an einer Ausgangsklemme 6 zur Ver­ fügung.

Parallel zum Widerstand 3 befinden sich zwei Reihenschal­ tungen mit je einem Schalter 7, 8 sowie einem Widerstand 9, 10, mit deren Hilfe eine Brückenverstimmung zum Ein­ leiten eines Ausglühvorganges herbeigeführt werden kann.

Mit 12 ist ein Zündschalter bezeichnet, der über eine Ent­ prell-Schaltungsanordnung 13 mit einem Verzweigungspunkt 14 in Verbindung steht. An diesem Punkt ist der Zählein­ gang eines ersten Zählers 15 mit einem Reset-Eingang 16 sowie verschiedenen Steuereingängen 17 angeschlossen. Aus­ gangsseitig steht der Zähler 15 über ein ODER-Gatter 18 mit dem Steuereingang 19 eines zweiten Zählers 20 in Ver­ bindung, an dessen Zähleingang 21 Impulse konstanter Frequenz aus einem Zeittaktgenerator 22 anliegen. Dem Zähler 20 folgt eine Reihenschaltung zweier weiterer Zähler 24 und 25, die beide ebenfalls über je einen Ein­ gang 26 und 27 mit dem Zeittaktgenerator 22 verbunden sind und zusätzliche Steuereingänge 28 und 29 aufweisen. Zusätzlich ist ein Ausgang 30 des Zählers 24 zum Steuer­ eingang des Schalters 7 geführt. Ausgangsseitig steht der Zähler 25 sowohl unmittelbar mit einem zweiten Eingang des ODER-Gatters 18 in Verbindung, als auch über einen Inverter 31 mit dem Rücksetzeingang des Zählers 15.

Die oben beschriebene Anordnung mit den vier Zählern 15, 20, 24 und 25 findet sich im Blockschaltbild der Zeich­ nung in doppelter Ausführung, um ausgehend von einem Signal des Zündschalters 12 auch den Schalter 8 in Reihe zum Widerstand 10 in entsprechender Weise wie den Schal­ ter 7 steuern zu können. Im einzelnen bilden vier weitere Zähler 33, 34, 35 und 36 die zweite Zählerkette, wobei zwischen den Zählern 33 und 34 ein ODER-Gatter 37 ange­ ordnet ist, die Zähleingänge der Zähler 34, 35 und 36 mit dem Zeittaktgenerator 22 verbunden sind, ein Ausgang des Zählers 35 zum Steuereingang des Schalters 8 geführt ist und der Ausgang des Zählers 36 sowohl mit dem ODER- Gatter 37, als auch über einen Inverter 38 mit dem Rück­ setzeingang des Zählers 33 in Verbindung steht.

Damit die Ausglühvorgänge mit unterschiedlichen Temperatu­ ren erfolgen, werden für die beiden Widerstände 9 und 10 unterschiedliche Werte gewählt.

Die Zähler 15 und 33 werden aufgrund ihrer Funktion zweck­ mäßigerweise als Unterdrückungs-Zähler bezeichnet, was bedeuten soll, daß sie eine Anzahl von Potentialwechseln ausgehend vom Zündschalter zählen und erst bei einem be­ stimmten Wert einen Ausglühvorgang einleiten. Die Kri­ terien bezüglich des Auftretens eines Ausgangssignals an diesen Zählern 15 und 33 lassen sich über deren Steuer­ eingänge 17 und 39 einstellen. Symbolhaft sind angeführt die Temperatur ϑ, die Zeit t (um Ausglühvorgänge unab­ hängig vom Zündschalter steuern zu können), die Summe von Umdrehungen einer Brennkraftmaschinenwelle Σ n sowie die Anzahl der Starts bzw. Abschaltungen der Brennkraftma­ schine Σ starts. Damit kann erreicht werden, daß z. B. nur jedes dritte Mal eines Abschaltvorganges ein Freibrennen des Hitzdrahtes erfolgt.

Die den Unterdrückungs-Zählern 15 und 33 folgenden Zähler 20 und 34 ermöglichen das Einstellen einer bestimmten Pause zwischen dem Abschaltvorgang der Brennkraftmaschine und dem Beginn des Ausglühvorganges. Diese Pause stellt sicher, daß kein nennenswerter Luftdurchsatz im Ansaug­ rohr mehr stattfinden und somit auch der Hitzdraht 1 im Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine nicht länger im Luftstrom, sondern in ruhender Luft liegt. Dadurch läßt sich der Hitzdraht einmal vor mechanischen Beanspruchun­ gen schützen und zum anderen kann die Aufheizenergie ge­ ringer gewählt werden, da keine Wärmeabfuhr mehr statt­ findet.

Mit den ebenfalls am Zeittaktgenerator angeschlossenen Zählern 24 und 35 läßt sich die Freibrenndauer einstel­ len. Die doppelte Ausführung dieser Zähler ist deshalb sinnvoll, da beim gezeigten Beispiel Ausglühvorgänge mit unterschiedlicher Temperatur erfolgen können und aus Lebensdauergründen die Ausglühzeiten des Hitzdrahtes 1 bei hohen Temperaturen wesentlich kleiner gehalten werden sollten als z. B. die Ausglühvorgänge bei geringeren Tem­ peraturen. Schließlich dienen die Zähler 25 und 36 der Realisierung eines Impulsbetriebes des Öffnens und Schließ­ ens der Schalter 7 und 8, wodurch z. B. in zweckmäßiger Weise länger andauernde Freibrennvorgänge realisierbar sind. Durch das Dehnen (Strecken) und Zusammenziehen des Drahtes erreicht man zusätzlich eine mechanische Abschüt­ telreinigung.

Um die Ausglühvorgänge beim Hitzdraht mit unterschied­ lichen Temperaturen getrennt steuern zu können, müssen selbstverständlich die Auslösebedingungen der Zähler 15 und 33 unterschiedlich gewählt werden. Als Beispiel sei aufgeführt, z. B. der Zähler 15 nach jedem dritten Ausschaltvorgang des Zündschalters ein Ausgangssignal ab­ gibt und der Zähler 33 z. B. nach jedem zehnten, so daß bei dieser Werteauswahl nach jedem dritten Ausschaltvor­ gang ein Ausglühvorgang mit geringer Temperatur statt­ findet und nach jedem zehnten ein Ausglühvorgang mit hoher Temperatur. Unter Umständen muß sichergestellt werden, daß nicht beide Schalter 7 und 8 zu gleicher Zeit angesteuert werden, was aufgrund der dann erfolgen­ den Parallelschaltung der beiden Widerstände 9 und 10 noch höhere Verstimmungen der Brücke und damit einen noch höheren Strom zum Ausglühen des Hitzdrahtes 1 zur Folge hätte. Realisieren ließe sich diese Sperrschaltung z. B. mittels eines Exklusiv-ODER-Gatters jeweils vor den Steuereingängen der Schalter 7 und 8.

Wesentlich beim in der Zeichnung dargestellten Gegenstand ist zusammengefaßt folgendes:

• - Die Freibrennvorgänge des Hitzdrahtes oder generell des Meßwiderstandes erfolgen mit unterschiedlicher Tempera­ tur.
• - Zwischen dem Abstellen der Brennkraftmaschine und dem Beginn des Freibrennvorganges liegt eine Pause defi­ nierter Dauer.
• - Gegenüber den bekannten Schaltungsanordnungen zum Frei­ brennen werden Freibrennvorgänge unterdrückt.
• - Die Dauer der Freibrennvorgänge ist steuerbar.
• - Das Freibrennen kann im Impulsbetrieb erfolgen.

Mit der in der Zeichnung dargestellten und oben beschrie­ benen Einrichtung zum Freibrennen lassen sich diese Kriterien sowohl einzeln, als auch gemeinsam je nach Ansteuerung der einzelnen Zähler erreichen.

Claims (8)

1. Einrichtung zum Freibrennen eines zu Meßzwecken dienenden, in einer Brückenschaltung angeordneten Widerstandes, insbesondere eines Hitzdrahtes oder Heißfilms im Luftmassenmesser einer Brennkraft­ maschine, mit einer Steuereinrichtung, die den Stromfluß durch den Widerstand beim Auftreten bestimmter Betriebsgrößen beziehungsweise nach einer bestimmten Betriebsdauer durch Verstimmung des Brücken­ gleichgewichtes erhöht, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zwei Schalter (7, 8) umfaßt, durch die je ein Widerstand (9, 10) parallel zu einem Brückenwiderstand (3) schaltbar ist, daß weiter eine einen taktgesteuerten Zähler (24, 35) umfassende Triggerschaltung vorgesehen ist, die abhängig von sich wiederholenden Vorgängen und/oder vom Auftreten bestimmter Betriebs­ kenngrößen ein Ausgangssignal zur Aussteuerung der Schalter (7, 8) abgibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je nach Betätigung eines der Schalter (7, 8) Freibrennvorgänge mit unter­ schiedlicher Stromstärke steuerbar sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (7, 8) getrennt voneinander ansteuerbar sind.

4. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Freibrennvorgänge nach einer bestimmten Anzahl von Starts und/oder Ausschaltvorgängen der Brennkraftmaschine aus­ lösbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Triggerschaltung (24, 35) ein Zeitglied (20, 34) zugeordnet ist, um den Freibrennvorgang erst nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach dem Ausschalten der Brennkraftmaschine auszulösen.

6. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerschaltung (24, 35) während eines Freibrennvorganges impulsweise ansteuerbar ist.

7. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einem Fahrschalter (12) wenigstens ein Zähler (15, 33) nachgeschaltet ist, in den gegebenenfalls betriebskenn­ größenabhängige Grenzwerte eingebbar sind und beim Erreichen eines solchen Grenzwertes ein Freibrennvorgang auslösbar ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Grenzwertes des Zählers (15) zeitabhängig und/oder ab­ hängig von der Anzahl der Umdrehungen der Brennkraftmaschine steuer­ bar ist.