DE3016246C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Bei der Messung von Temperaturen werden üblicherweise Berührungs-Temperatursensoren verwendet. Bei der Temperaturmessung mit Berührungssensoren ergibt sich jedoch durch die Wärmekapazität des Sensors eine für schnell ablaufende Vorgänge zu große Anstiegszeit (Zeitkonstante). Diese Wärmekapazität ist durch den Wärmeübergang Meßstoff-Sensor, durch die Stoffwerte des Sensormaterials, z. B. die spezifische Wärmekapazität und Dichte, und durch die geometrischen Abmessungen des Sensors gegeben. Die Zeitkonstanten von üblichen Temperatursensoren liegen in der Größenordnung von <20 Sekunden. Zwar ist es möglich, insbesondere durch Herabsetzung der Sensorabmessungen die Anstiegszeit zu verkleinern, für bestimmte prozeßtechnische Anwendungen sind jedoch robuste Sensoren erforderlich, bei denen aufgrund der Betriebsbedingungen stabile Umhüllungen der Sensoren erforderlich sind, so daß den äußeren Abmessungen eine Grenze gesetzt ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches löst die Aufgabe auch mit handelsüblichen Temperatursensoren, die eine hohe Zeitkonstante aufweisen, eine schnelle Temperaturerfassung zu ermöglichen.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt den zeitlichen Verlauf des Ausgangssignales eines Temperatursensors, der einen Temperatursprung ausgesetzt wurde.

Bei Otto-Motoren tritt unter bestimmten Arbeitsbedingungen das sogenannte Klopfen auf. Hierunter versteht man tonfrequente Schwingungen des komprimierten Kraftstoff-Luft- Gemisches, die durch eine Stoßwelle ausgelöst werden. Während dieser Schwingungen ist der Wärmeübergang an Kolben- und Zylinderwänden stark überhöht. Da diese schädliche thermische Überlastung zur Beschädigung des Motors führen kann, wird angestrebt, das Klopfen grundsätzlich zu vermeiden. Andererseits ist man jedoch bestrebt, den Arbeitsbereich des Otto-Motors möglichst weitgehend auszunutzen.

Die Klopfgrenze von Otto-Motoren hängt insbesondere stark von der Temperatur der Luft im Saugrohr ab. Je höher die Lufttemperatur ist, desto früher setzt das Klopfen ein. Dies gilt insbesondere auch für Motoren mit Turboladung, bei denen die Luft durch den Verdichtungsvorgang in sehr kurzer Zeit stark erwärmt wird.

Der Arbeitsbereich eines derartigen Turbomotors wird nur dann voll ausgenutzt, wenn die Zündverstellung so eingestellt ist, daß gerade noch kein Klopfen auftritt. Dies erfordert jedoch eine Nachstellung des Zündwinkels in Abhängigkeit von der Temperatur der Ladeluft. Um auch bei sich ändernder Temperatur der Ladeluft eine sichere Nachregelung des Zündwinkels zu erreichen, ist es erforderlich, ein Verfahren zur Messung der Temperatur der Ladeluft zu verwenden, das eine möglichst schnelle Temperaturmessung gestattet.

Wird ein Temperatursensor mit der Zeitkonstante T einem Temperatursprung vom Betrage ϑ ausgesetzt, geht das Ausgangssignal des Temperatursensors, wie dies in der Figur dargestellt ist, vom ursprünglich eingenommenen Wert längs einer e-Funktion auf den der neuen Temperatur entsprechenden Wert über.

Um trotz der großen Zeitkonstante T eine schnelle Temperaturmessung zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß das Ausgangssignal des Temperatursensors zu zwei Zeitpunkten gemessen, die zeitlich um einen Betrag Δ t auseinanderliegen, wobei Δ t « T ist, d. h. die Messung erfolgt zeitlich dicht aufeinander. Die zu den beiden Zeitpunkten gemessenen Temperaturen seien mit ϑ₁ und mit ϑ₂ bezeichnet. Nimmt man nun an, daß sich die Temperatur im Meßintervall linear ändert, kann die Endtemperatur ϑ durch lineare Extrapolation nach der Beziehung:

bestimmt werden. In besonders vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe eines Mikroprozessors ausgeführt werden, der eine Abfrage der Temperaturwerte ϑ₁, ϑ₂ zu dicht aufeinanderfolgenden Zeitpunkten vornimmt und die Endtemperatur ϑ nach der vorerwähnten Gleichung bestimmt. Da sich die Zeitkonstante T nicht ändert und das Meßintervall Δ t fest einstellbar ist, kann der Quotient T/ Δ t beliebig vorgegeben werden. Um eine möglichst schnelle Bestimmung der Temperatur zu ermöglichen, wird daher in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Quotient T/ Δ t als ganzzahlige Potenz von 2 vorgegeben, d. h. also beispielsweise 2, 4, 8, 16 usf. Auf diese Weise kann die Endtemperatur in besonders einfacher Weise durch einen Verschiebebefehl bezüglich der gemessenen Temperaturdifferenz ϑ₂-ϑ₁ bestimmt werden.

Es versteht sich von selbst, daß das beschriebene Verfahren auch zur Messung anderer physikalischer Parameter herangezogen werden kann, insbesondere zur Messung des Luftdrucks in Brennkraftmaschinen.

Claims (4)

1. Verfahren zur Messung von Temperaturen mit einem eine Zeitkonstante (T) aufweisenden Temperatursensor mit dessen Hilfe zu mehreren Zeitpunkten gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Messung der Ladelufttemperatur von Brennkraftmaschinen mit Turboladung verwendet wird und daß der vom Temperatursensor angezeigte Temperaturwert (ϑ₁, ϑ₂) zu zwei dicht aufeinander folgenden Zeitpunkten (Δ t « T) gemessen und die Meßtemperatur (ϑ ) nach der Beziehung bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der Meßtemperatur auf einer digitalen Rechenanlage vorgenommen wird, wobei der Quotient (T/ Δ t) als ganzzahlige Potenz von 2 vorgegeben wird.

3. Verfahren zur Messung von Drücken mit Hilfe eines Drucksensors, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren zur Messung der Luftdrücke in Brennkraftmaschinen verwendet wird, daß der Drucksensor eine Zeitkonstante (T) aufweist, und daß der vom Drucksensor angezeigte Druckwert (P₁, P₂) zu zwei dicht aufeinander folgenden Zeitpunkte (Δ t « T) gemessen und der Meßdruck (P) nach der Beziehung: bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung des Druckwerts (P) auf einer digitalen Rechenanlage vorgenommen wird, wobei der Quotient (T/ Δ t) als ganzzahlige Potenz von 2 vorgegeben wird.