DE3115654A1

DE3115654A1 - Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums, insbesondere zur messung der brennkraftmaschinen zugefuehrten kraftstoffmasse

Info

Publication number: DE3115654A1
Application number: DE19813115654
Authority: DE
Inventors: Kurt Ing.(grad.) 7251 Friolzheim Burger; Heiko Dipl.-Phys. Dr. 7016 Gerlingen Gruner; Heinz Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Lauterbach; Wilfried 7257 Ditzingen Sautter; Wolf 7141 Oberriexingen Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-04-18
Filing date: 1981-04-18
Publication date: 1982-11-04

Description

Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums,
insbesondere zur Messung der Brennkraftmaschinen zugeführten Kraftstoffmasse Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums bekannt, bei der aber über einen größeren Meßbereich hinweg nicht gewährleistet ist, daß laminare Strömungsablösungen auftreten, die die Wärmeübergangszahl und damit das Meßsignal der Vorrichtung in unerwünschter Weise verändern.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei geringstem Bauraum auch kleinste Strömungsmengen des Mediums gemessen werden können, bei gleichzeitiger Gewährleistung, daß über den gesamten Meßbereich hinweg in der Meßstrecke die Strömung immer laminar ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung weiterer Schichtwiderstände der Brückenschaltung auf den die Spalte der Meßstrecke begrenzenden Trägern.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipschaltung für eine Vorrichtung zur Messung der Masse eines strdmenden Mediums mit einem temperaturabhängigen Widerstand, Figur 2 eine erfindungsgemäBe Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2, Figur 4 einen Träger mit Schichtwiderständen der Vorrichtung nach Figur 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles In der Figur 1 ist mit 1 eine Meßstrecke gezeigt, in der in Richtung der Pfeile 2 ein Medium strömt. In der Meßstrecke 1 befindet sich ein temperaturabhängiger Widerstand 3, als Heißschichtwiderstand ausgebildet, der von der Ausgangsgroße eines Reglers durchflossen wird und gleichzeitig die Eingangsgröße für den Regler liefert. Die Temperatur des Heißschichtwiderstandes 3 wird von dem Regler auf einen festen Wert, der über der mittleren Mediuntemperatur liegt eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsgeschwindigkeit, d.h.
die pro Zeiteinheit strömende Mediummenge zu, so kühlt sich der Heißschichtwiderstand 3 stärker ab. Diese Abkühlung wird an den Eingang des Reglers zurückgemeldet, so daß dieser seine Ausgangsgröße so erhöht, daß sich wiederum der festgelegte Temperaturwert an dem He :3,chichtwiderstand 3 einstellt. Die Ausgangsgröße des Reglers regelt die Temperatur des Heißschichtwiderstandes 3 bei Änderungen der strömenden Mediummasse jeweils auf den vorbestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für die strömende Mediummasse dar, das als Meßgröße angezeigt oder entsprechend weiterverarbeitet werden kann.
Der Heißschichtwiderstand 3 bildet mit einem Widerstand 4 zusammen einen ersten Brückenzweig, dem ein aus den beiden festen Widerständen 5 und 6 aufgebauter zweiter Brückenzweig parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen 3 und 4 befindet sich der Abgriffspunkt 7 und zwischen den Widerständen 5 und 6 der Abgriffspunkt 8. Die beiden Brükkenzweige sind in den Punkten 9 und 10 parallel geschaltet.
Die zwischen den Punkten 7 und 8 auftretende Diagonalspannung der Brücke ist dem Eingang eines Verstärkers 11 zugeleitet, an dessen Ausgangsklemmen die Punkte 9 und 10 angeschlossen sind, so daß seine Ausgangsgröße die Brücke mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom versorgt. Die als Stellgröße U bezeichnete Ausgangsgröße ist zwischen den Klemmen 12 und 13 abnehmbar. Der temperaturabhängige Widerstand 3 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt, bis zu einem Wert, bei dem die Eingangsspannung des Verstärkers 11, die Brückendiagonalspannung, Null wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers fließt dabei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung.
Verändert sich infolge einer Änderung der Mediumströmung die Temperatur des Heißschichtwiderstandes 3, so ändert sich die Spannung an der Brückendiagonale, und der Verstärker 11 regelt die Brückenspeisespannung bzw. den Brückenstrom auf einen Wert, für den die Brücke wieder abgeglichen oder in vorgegebener Weise verstimmt ist. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 11, die Steuerspannung Us, stellt ebenso wie der Strom im Heißschichtwiderstand 3 ein Maß für die strömende Mediummasse dar.
Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur des Mediums auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen vom Medium umströmten weiteren temperaturabhängigen Schichtwiderstand 14 in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5, 6 und 14 so zu wählen, daß die Verlustleistung des Kompensationswiderstandes 14, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wirdn so gering ist, daß sich die Temperatur des Kompensationswiderstandes 14 praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur des vorbeiströmenden Mediums entspricht.
In Figur 2 und 3 ist mit 20 eine Meßvorrichtung bezeichnet, die ein unteres Gehäuseteil 21 und ein oberes Gehäuseteil 22 aufweist. Die Gehäusehälften 21, 22 umschließen einen Strömungskanal 23, in den in Pfeilrichtung 2 über einen Einlaßstutzen 24 ein Medium zuströmt und über einen Auslaßstutzen 25 abströmt. Im Strömungskanal 23 ist eine Meßstrecke 26 vorgesehen, die parallel zur Strömungsrichtung verlaufende Strömungsspalte 27, 28, 29 aufweist. Dabei werden die einzelnen Strömungsspalte 27, 28, 29 durch einzelne sich in Strömungsrichtung erstreckende Trägerwände 30, 31, 32, 33 begrenzt. Die Trägerwände sind vorteilhafterweise aus elektrisch nicht leitendem Material wie Glas, Keramik oder ähnlichem ausgebildet. Erfindungsgemäß soll beispielsweise die Trägerwand 31, wie in Figur V dargestellt ist, einerseits mit dem Heißschichtwiderstand 3 versehen sein, der mit der Mediumströmung in dem Strömungsspalt 27 in Berührung kommt. Auf der dem Strömungsspalt 28 zugewandten Fläche der Trägerwand 31 kann dann ebenfalls als Schicht der Schichtwiderstand 4 aufgebracht sein. Der Heißschichtwiderstand 3 könnte jedoch auch beiderseits der Trägerwand 31 angeordnet sein. Als Korrosionsschut ist der Heißschichtwiderstand 3 und der Schichtwiderstand 4 mit einer Schutzschicht 34, beispielsweise Teflon, überzogen, die elektrisch isolierend aber gut wärmeleitend ist. Die Schichtwiderstände 5, 6, 14 können entweder auf der Trägerwand 32 oder der Trägerwand 33 so angeordnet sein, daß möglichst keine thermische Beeinflussung durch den Heißschichtwiderstand 3 erfolgt. Die Breite der Strömungsspalte 27, 28, 29 beträgt ca. 0,6 mm, wodurch eine ständige laminare Durchströmung über einen sehr großen Meßbereich gewährleistet ist. So ändert sich beispielsweise bei der Verwendung der -erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der einer Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführten Kraftstoffmasse die strömende Kraftstoffmasse von Leerlauf bis Vollast in einem Verhältnis von etwa 1 : 40. Die Ausbildung der Spalte verhindert auch die Entstehung von Querströmungen, durch die ebenfalls Meßfehler entstehen können.
Um die Strömung des Mediums zu beruhigen ist stromaufwärts der Meßstrecke 26 im Strömungskanal 23 eine Beruhigungsstrecke 36 angeordnet, die beispielsweise aus einem Rohrbündel mit kreisförmigem, wabenförmigem oder einem anderen gitterförmigen Querschnitt bestehen kann, wodurch infolge der Strömungsberuhigung und Ausrichtung der Strömung in Richtung zur Meßstrecke 26 stabilere Meßergebnisse erzielt werden können.

Claims

Ansprüche U Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere zur Messung der Brennkraftmaschinen zugeführten Kraftstoffmasse, mit mindestens einem in der Strömung des Medium angeordneten, als Schicht auf einem Träger aufgebrachten, temperaturabhängigen Widerstand, dessen Temperatur und/ oder Widerstand in Abhängigkeit von der strömenden Masse geregelt wird und die Stellgröße ein Maß für die Masse des strömenden Mediums ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßstrecke (26) vorgesehen ist, die durch mindestens zwei in Strömungsrichtung (2) des Mediums verlaufende Spalte (27, 28, 29) gebildet wird und als Begrenzungswand mindestens eines ersten Spaltes (27) ein erster Träger (31) dient, auf dem dem Medium im ersten Spalt (27) zugewandt der als Heißschichtwiderstand ausgebildete temperaturabhängige Widerstand (3) angeordnet ist, dessen Temperatur und/oder Widerstand in Abhängigkeit von der strömenden Mediummasse geregelt wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Träger (31) mit seiner dem ersten Spalt (27) abgewandten Fläche einen zweiten Spalt (28) einerseits begrenzt und auf dieser Fläche eine weitere Widerstandsschicht (314) angeordnet ist, die mit dem Heißschichtwiderstand (3) einer Brückenschaltung (3, 4, 5, 6, 14) angehört.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer Widerstand (5, 6, 14) der Brückenschaltung (3, 4, 5, 6, 14) in Form eines Schichtwiderstandes auf einen zweiten Träger (32) der Mediumströmung zugewandt angeordnet ist und als temperaturabhängiger Kompensationswiderstand (14) zur Messung der Mediumtemperatur dient.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschichten (3, 4) des ersten Trägers (31) zum Medium hin mit einer elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Schutzschicht (34) versehensind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Träger (31), auf dem der Heißschichtwiderstand (3) angeordnet ist und dem weiteren Träger (33), auf dem der Kompensationswiderstand (14) angeordnet ist, eine beiderseits je einen Spalt (28, 29) begrenzende Trennwand (32) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, stromaufwärts der Meßstrecke (26) eine Beruhigungsstrecke (36) vorgesehen ist, die eine Gleichrichtung der Mediumströmung in axialer Richtung zur Meßstrecke (26) hin bewirkt.