DE3021571C2

DE3021571C2 - Vorrichtung zur Messung der Differenz zweier Durchflußmengen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, insbesondere zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3021571C2
Application number: DE19803021571
Authority: DE
Inventors: Theo Ing.(grad.) 7737 Bad Dürrheim Mager
Original assignee: Irion & Vosseler Zaehlerfabrik 7220 Villingen-Schwenningen De
Current assignee: Irion & Vosseler Zaehlerfabrik 7220 Villingen-Schwenningen De
Priority date: 1980-06-07
Filing date: 1980-06-07
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE3021571A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorric' Jung zur Messung der Differenz zweier Durchflußmengen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums, insbesondere zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Um den Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine, insbesondere den Benzinverbrauch eines Kraftfahrzeugmotors exakt zu bestimmen, muß die Vorlauf-Durchflußmenge und Rücklauf-Durchflußmenge ermittelt werden, deren Differenz den tatsächlichen Verbrauch ergibt.

Bei Vergasermotoren werden teilweise Rücklaufleitungen verwendet. Sie dienen einerseits dazu, den Vergaser zu kühlen bzw. seine Erwärmung zu verhindern, indem der von der Benzinpumpe geförderte Benzinüberschuß nicht gedrosselt wird, sondern über den Rücklauf in den Benzintank zurückgeleitet wird. Andererseits dienen sie dazu, Dampfblasen vor dem Vergaser auszuscheiden. Bei Vergasermotoren ist die Vorlaufmenge drehzahlabhängig, da die Benzinpumpe von der Nockenwelle angetrieben wird. Die Vorlaufmenge ist dabei höher als der Benzinverbrauch.

Bei Einspritzmotoren werden stets Rücklaufleitungen verwendet, da die Benzinpumpe elektrisch arbeitet und eine annähernd konstante Benzinmenge fördert, um in der Benzinleitung den notwendigen Druck aufrechtzuerhalten. Der Druckregler in der Einspritzleitung regelt diesen Druck herunter, indem er die. überschüssige Benzinmenge über die Rücklaufleitung in den Tank zurückführt.

Die Notwendigkeit Vorlauf- und Rücklaufmenge zu exakten Verbrauchsbestimmung zu messen, ergibt sich beim Vergasermotor durch die Drehzahlabhängigkeit der Benzinpumpe und damit der Fördermenge, beim Einspritzmotor durch die Streuung der Förderleistung der Benzinpumpe, die durch Fertigungstoleranzen, durch Änderung der Fördermenge bei Temperaturänderungen und Spannungsänderungen verursacht wird. Hieraus ergeben sich Streuungen der Fördermenge von ±20%, Selbstverständlich stellt sich das Problem der Differenzmessung zweier Durchflußmengen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums auf vielen Gebieten

to der Technik in gleicher Weise, wenn der Verbrat jh oder Verlust eines solchen Mediums in einem technischen System bestimmt werden muß.

Zur Bestimmung von Durchflußmengen eines flüssigen oder gasförmigen Mediums sind z. B. aus der US-PS 38 89 535 oder der DE-OS 22 57 582 Durchflußgeber bekannt, die einen von dem Medium durchströmten, in Strömungsrichtung sich erweiternden Kanal aufweisen, in welchem ein gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschiebbarer Strömungskörper angeordnet ist Mit dem Strömungskörper ist ein Schleifkontakt verbunden, der einen elektrischen Widerstand abgreift Die von der Durchflußmenge abhängige Lage des Strömungskörpers in dem sich erweiternden Kanal bestimmt die Stellung des Schleifkontaktes auf dem Widerstand und damit den abgegriffenen Widerstandswert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung der Differenz zweier Durchflußmengen und insbesondere zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die unter Verwendung eines solchen Durchflußgebers ein unmittelbar die Durchflußmengendifferenz darstellendes Signal erzeugt das sich zur Weiterverarbeitung und Anzeige in einfacher Weise eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden keine gesonderten Meßwertsignale für die Vorlauf- Durchflußmenge und die Rücklaiif-Durchflußmenge erzeugt was eine zusätzliche Verarbeitung zur Bestimmung der Differenz notwendig machen würde. Durch die Zusammenhaltung der Widerstände der beiden Durchflußgeber wird ein unmittelbar die Durchfluß mengendifferenz darstellender Widerstandswert er zeugt, der zur weiteren Verarbeitung z. B. für Regeloder Steuerungszwecke oder zur Anzeige verwendet werden kann. Insbesondere kann dieser Widerstandswert unmittelbar zur Anzeige des momentanen Kraftstoff verbraucht eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.

Weisen die Durchflußgeber jeweils nur einen Widerstand auf, der durch den Schleifkontakt abgegriffen wird, so muß ein elektrischer Anschluß des Durchflußgebers mit diesem Schleifkontakt verbunden sein, was die Empfindlichkeit beeinträchtigen kann. Sind gemäß der bevorzugten Ausführungsform des Anspruchs 2 in den Durchflußgebern jeweils zwei parallel nebeneinander angeordnete, in Reihe geschaltete Widerstände vorgesehen, so können die elektrischen Anschlüsse ortsfest an diesen Widerständen angebracht sein und der Schleifkontakt dient nur zur Überbrückung der Widerstände. Der Schleifkontakt kann daher mit geringerer Masse und leichter beweglich ausgebildet sein, so daß der Durchflußgeber empfindlicher wird.

Eine besonders hohe Empfindlichkeit läßt sich erreichen, wenn die Widerstände aus mäanderförmig verlaufenden Widerstandsbahnen bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausföhrungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Messung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine,

In der Zeichnung sind zwei Durchflußgeber 10 schematisch dargestellt Die Durchflußgeber weisen jeweils einen sich erweiternden, vom Kraftstoff durchströmten Kanal 22 auf, in welchem verschiebbar ein Strömungskörper 24 angeordnet ist Mit dem ι ο Strömungskörper ist jeweils eine in dessen Verschiebungsrichtung verlaufende Führungsstange verbunden, auf welcher ein quer angeordneter Leiterbügel 34 sitzt An den Enden des Leiterbügels 34 sitzen symmetrisch zu beiden Seiten der Führungsstange Schleifkontakte is 36. Die Schleifkontakte 36 greifen jeweils Widerstände 38 bzw. 40 ab, die als mäanderförmige Widerstandsbahnen zu beiden Seiten der Führungsstange angeordnet sind.

Der eine, in der Zeichnung linke Durchflußgeber 10, ist in die Kraftstoff-Vorlaufleitung und der andere, in der Zeichnung rechte Durchflußgeber 10, ist in die Kraftstoff-Rücklaufleitung der Brennkraftmaschine eingesetzt wie in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet ist

Die von den Schleifkontakten 36 jeweils abgegriffenen Widerstandswerte der Widerstände 38 und 40 der beiden Durchflußgeber sind Ri, R2, A3 und Ra bezeichnet Alle vier Widerstände 38 und 40 haben den gleichen vollen Widerstandswert, der mit/? bezeichnet sei. ·

Die Widerstände 38 und 40 der beiden Durchflußgeber 10 sind massefrei angeordnet Die Widerstände des Vorlauf-DurchfluBgebers und des Rücklauf-Durchflußgebers sind in Reihe geschaltet, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist An das eine Ende des Widerstands 38 des Vorlauf-DurchfluBgebers ist beispielsweise eine positive Spannung angelegt, das entsprechende Ende des anderen Widerstands 40 dieses Vorlauf-Durchflußgebers ist mit dem einen Ende des Widerstands 38 des Rücklauf-Durchflußgebers verbunden, während das entsprechende Ende des anderen Widerstands 40 des Rücklauf-Durchflußgebers mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden ist

Die Schleifkontakte 36 sind bei dem Voriauf-Durchflußgeber so angeordnet, daß sie sich bei minimaler Durchflußmenge an dem den Anschlußdrähten entgegengesetzten Ende der Widerstandsbahnen befinden, so daß deren maximaler Widerstand abgegriffen wird, Bei dem Röcklauf-Durchflußgeber ist die Anordnung umgekehrt Die Anschlußdrähtc befinden sich an dem dem Kanal 22 entgegengesetzten Ende der Widerstandsbahnen 38 und 40, so daß die Schleifkontakte 36 bei minimaler Durchflußmenge sich an demselben Ende der Widerstandsbahnen 38 und 40 befinden wie die Anschlußdrähte 42 und somit einen minimalen Widerstand abgreifen.
Es ergibt sich folgende Funktionsweise:

a) Im Vollgasgetrieb ist die Vorlauf-Durchflußinenge maximal (z. B. 130 l/h) und die Rücklauf-Durchflußmenge minimal (z. B. 70 l/h). Dies entspricht einem maximalen Verbrauch von z. B. 60 l/h. Bei dieser Betriebsweise werden Ri und A₂ minimal und ebenso A₃ und A₄ minimal. Der gesamte Widerstand der beiden Durchflußgeber wird somit in etwa 0.

b) Im Teillastbetrieb ist die Vorlaaf-Durchflußmenge maximal (z.B. 120 l/h), während die Rücklauf-Durchflußmenge einen mittleren Wert annimmt (z. B. 100 l/h). Dies entsprich; einem mittleren Verbrauch von 20 I/h. Da die Vo^r!auf-Durehfiußmenge weiterhin maximal ist bleiben Ri und Rt minimal, während A3 und Ra einen mittleren Wert von etwa V₂A annehmen. Als Gesamtwiderstand dft.' beiden Durcnflußgeber erhält man daher R

c) Im Leerlaufbetrieb ist die Vorlauf-Durchflußmenge ebenfalls maximal (z.B. 120l/h) und wegen des geringen Verbrauchs ist auch die Rücklauf-Durchflußmenge maximal (z.B. 117 l/h). Dies entspricht einem Verbrauch von z. B. 3 l/h. In diesem Fall ist weiterhin Ri und A₂ minimal, während A3 und Ra nun ihren maximalen Wert von R annehmen. Es ergibt sich daher für beide Durchflußgeber zusammen ein Gesamtwiderstand von 2R.

Zwischen diesen drei Stellungen sind selbstverständlich je nach dem Betriebszustand sämtliche Zwischenstellungen möglich. Daß bei diesen beispielsweise angegebenen Betriebszuständen die Widerstände R\ und /?2 des Vorlauf-Durchflußgebers keinen Einfluß hauen, liegt an der schematischen Vereinfachung. In der Praxis ergeben sich aus den obengenannten Gründen auch Änderungen der Vorlauf-Durchflußmenge, die bei der Messung bzw. Eichung berücksichtigt werden müssen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Vorrichtung zur Messung der Differenz zweier DurchfluQmengen eines flössigen oder gasförmigen Mediums, insbesondere zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine aus der Differenz von Vorlauf- und Rücklaufmenge, mittels eines Durchflußgebers, welcher einen von dem Medium durchströmten, in Strömungsrichtung sich erweiternden Kanal, einen in dem Kanal gegen die Kraft einer Rückstellfeder verschiebbaren Strömungskörper und einen mit dem Strömungskörper verbundenen, einen elektrischen Widerstand abgreifenden Schleifkontakt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Vorlaufleitung und in die Rücklaufleitung je ein Durchflußgeber (10) eingesetzt ist, daß die Widerstände beider Durchflußgeber (10) in Reihe geschaltet sind und daß der Schleifkontakt (34,36) des Durchflußgebers (10) der Vorlaufleitung bei maximalem Durchfluß den minimalen WiriiTStandswert abgreift, während der Schleifkontakt (34, 36) des Durchflußgebers der Rücklaufleitung bei maximalem Durchfluß den maximalen Widerstandswert abgreift

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußgeber (10) jeweils zwei elektrische Widerstände (38, 40) aufweisen, die parallel zur Verschiebungsrichtung des Strömungskörpers (24) nebeneinander angeordnet, in Reihe geschaltet und durch den Schleifkontakt (34, 36) kurzgeschlossen sind.