DE3128710A1 - Verfahren und geraet zum messen des brennstoffbedarfs einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

• Verfahren und Gerät zum Messen des Brennstoffbedarfs einer Brennkraftmaschine.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum essen insbesondere des augenblicklichen Brennstoffbedarfs einer Brennkraftmaschine oder eines anderen von einer Druckdifferenz gegenüber der Atmosphäre abhängenden Wertes, sowie ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Zum Messen des augenblicklichen Brennstoffbedarfs ist es bekannt den Unterdruck in der Anssugleitung einer Brennkraftmaschine zu messen (DE-GM 72 42 452). wobei der gemessene Unterdruck einen Kennwert für die durchgesetzte Luftmenge und, da das Brennstoff-Luftverhältnis in normalen Betriebsbereichen konstant ist, auch der verbrauchten Brennstoffmenge gibt.
• Dabei ist es bekannt, den Unterdruck stromab der K:auptdros sel oder auch (DE-OS 27 30 827) in dem Bereich des snsaugsystems stromauf der Hauptdrossel bis zum engsten Querschnitt zu messen. Je nach dem Messpunkt des Unterdrucks sind die Druckwerte in bestimmten Betriebsbereichen sehr unterschiedlich. Die Messung erfclgt nach den bekannten Verfahren mit bekannten Gelten je nach der abzunehmenden Stelle und damit der zu erwartenden Höhe des Unterdrucks, z.B. mittels Spiral-bzw. Dosenmanometern. Diese essgeräte haben zwar eine hohe Anzeigegenauigkeit, die jedoch für die Messung des augenbllclichen Brennstoffverbrauchs in Kraftfahrzeugen zur Orientierung des Fahrers über seinen Fahrstil nicht erforderlich ist, und sind daher teuer und störanfällig. Ausserden ist für jedes Messverfahren, je nach der Messtelle ein unterschiediiches Messgerät erforderlich.
• Die bekannten Messgeräte sind auch nicht bei Register-oder Mehrfachvergasern anwendbar, da die Messung nur an einem Punkt erfolgen kann und sich bei Zuschalten weiterer Ansaugquer schnitte die Druckverhältnisse der Messtelle so ändern, dass der Druck keinen Kennwert auf den Brennstoffverbrauch gibt0 Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Ver fahren und ein billiges, leicht einzubauendes, betriebseicheres Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, welches unabhängig von der Art des Vergasers und von der Lage der Messtelle in der Ansaugleitung eine für die Information eines Fahrers über seinen augenblicklichen Brennstoffver brauch ausreichend genaue Anzeige gibt.
• Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren erreichte GemEss der Erfindung wird also nicht, wie bei den bekannten Messverfahren und Messanordnungen der Unterdruck statisch gemessen9 sondern es erfolgt eine aerodynamische Messung eines vernachlässigbar kleinen, sich in Abhängigkeit von An derungen des Unterdrucks ändernden Zusatzluftstromes, der durch den Unterdruck im Hauptgasstrom angesaugt wird.
• Durch dieses erfindungsgemässe Verfahre@ lässt sich sehr einfach durch änderung der Düsenöffnung bei sonst gleichbleiben dem Verfahren, d.h. gleichbleibender Ausbildung des Gerätes, das Messgerät den unterschiedlichsten Arbeits- d.h. Unterdruckbedingungen anpassen. Ausserdem kann bei Register-oder Mehrfachvergasern an jedem Querschnittsbereich der Ansaugleitung ein nscilluss für die den Messluftstrom zuführende Leitung angelegt werden, wobei der durch den gesamten, gerade zugeschalteten Querschnitt angesaugte Messluftstrom einen genauen Hinweis auf die tatsächlich insgesamt durchgesetzte Luftmenge und damit auch auf die augenblicklich verbrauchte Brennstoffnenge gibt.
• Das Gerät zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann sehr einfach ausgebildet sein und aus einer Dose bestehen, die im Bereich des Aussenumfangs eine tangential angeordnete, kalibrierte Düsenöffnung und eine Absaugöffnung zum Anschluss an die Messtelle oder Kesstellen aufweist,und de im Inneren einen durch den aus der Düse austretenden Luftstrom beaufschlagten Rotor aufeist.
• Der Rotor kann entweder eine glatte oder am Umfang mit schaufelartigen Vorsprüngen versehene Scheibe sein oder er kann aus einer oder zwei gegenüberliegend an der Rotorwelle angeordneten Prallplatten bestehen, wobei der Rotor durch eine Feder gegen die Beaufschlagung durch den Messluftstrom vorgespannt ist.
• Die Dose kann ein zylindrisches Gehäuse sein, bei der die Düse im Boden oder am Aussenumfang angeoranet ist, wobei im letzteren Fall um den Umfang des Gehäuses eine Umfangsnut angeordnet sein kann, die mit einem Filtermaterial, z.B. Filz, ausgefüllt ist, um das Eindringen von Verunreinigungen mit der angesaugten Aussenluft zu verhindern. Vorzugsweise besteht die Dose aus Kunststoff mit einer durchsichtigen Deckelplatte.
• Der Rotor ist vorzugsweise mit Spitzenlagern in entsprechend im Boden und Deckel der Dose angeordneten Lagerschrauben gelagert.
• Um eine einfache Anpassung an unterschiedliche zu messende Drücke zu ermöglichen, kann die Düse durch eine in einer Bohrung im Dosengehäuse eingesteckte austauschbare Einsatzdüse gebildet sein.
• Das erfindungsgemässe Messgerät ist nicht nur zum Messen des Brennstoffverbrauchs von Brennkraftmaschinen, sondern auch für andere Zwecke, z.B. für die Geschwindigkeitsmessung bei Surfbrettern geeignet. Es wird dazu eine Anordnung, die eine von der Geschwindigkeit ablängende Strömung an der Unterseite des Brettes erzeugt,an die Absaugleitung des Geräts angeschlossen. Das Gerät kann auch bei umgekehrtem Anschluss der oeffnungen zum Messen des Überdruckes in einem Gasstrom verwendet werden.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
• In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Meesgerät, Bigo 2 einen Schnitt entlang der Linie II a II in Fig. 1, Fig. 5 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des Messgeräts, und Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV - IV in Fig. 30 Das Gerät gemäss Fig. 1 und 2 besteht as einer Dose 1 aus Kunststoff mit einer zylindrischen Umfangswand 2 und einem Boden 3. Am oberen Rand der Umfangswand 2 ist eine i,ut 4 ausgearbeitet, in welcher ein durchsichtiger Kunststoffdeckel 5 eingesetzt ist Im Boden 3 ist etwa tangential eine in einer Tangentialebene schräge, kalibrierte Düsenöffnung 6 gebohrt. Am Deckel ist eine Befestigungsplatte 7 angeklebt, die eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Spitzenlagerschraube 8 aufweist und an der das äussere Ende einer Spiralfeder 9 befestigt ist, deren inneres Ende an der Rotorwelle 10 befestigt ist. Im Boden 3 ist eine Gewindebohrung zum Einschrauben einer weiteren Spitzenlagerschraube 11 vorgesehen. Die Welle 10 ist zwischen den Lagerschrauben 8 und 11 mit Spitzen gelagert.
• Auf der Welle 10 ist eine radiale Prallplatte 12 angeordnet, deren Ruhelage durch die Feder 9 so bestimmt ist, dass sie in Anströmrichtung eines durch die kalibrierte Öffnung 6 gehende Luftstromes liegt. Gegenüber der Prallplatte 12 ist ein auch als Gegengewicht dienender Zeiger 13 angebracht, der entlang einer nicht dargestellten, auf der durchsichtigen Deckelplatte 5 angebrachten Skala bewegbar ist. Die Deckelplatte 5 kann zur Einjustierung der Skala in LTtnfangsrichtung entsprechend gedreht werden.
• In der zylindrischen Umfangswand 2 ist in Umfangsabstand von der kalibrierten Öffnung 6 eine Absaugöffnung vorgesehen, in welche ein Absaugschlauch 14 eingeklebt ist, der mit seinem freien Ende mit der Ansaugleitung der Prennkraftmaschine in bekannter Weise verbunden ist.
• Wenn die Brennkraftmaschine in Getrieb ist und in der Ansaugleitung ein Unterdruck herrscht, saugt dieser Unterdruck durch den Schlauch 14 Luft aus dem Inneren des Gehäuses 1 ab.
• Diese Luft wird durch die kalibrierte i)üsenöffnung o entsnrechend der Absaugmenge ersetzt, d.h. durch die talibrierte Öffnung 6 strömt eine von dem Unterdruck in der Absaugleitung 14 und den Düsenquerschnitt abhangende Luftmenge. Durch die konstanten Strömungsbedingungen in der kalibrierter Öffnung 6 bewirken unterschiedliche Absaugmengen und damit Unterdrücke eine unterschiedliche Einströmgeschwindigkeit und damit unterschiedliche kinetische Energie in der durch die Öffnung 6 in die Dose 1 einströmenden Luftmenge. Diese Luft prallt auf die Prallplatte 12 und verdreht diese und damit den ganzen Rotor gegen die kraft der leder 9 um einen vorbestimmten, der durch die Öffnung 6 zuströmenden und damit auch der durch den Schlauch 14 abgesaugten Luftmenge entsprechenden, also von dem in der Ansaugleitung herrschenden Unterdruck abhängenden winkel. Dieser Verdrehungswi::ikel ist also proportional der durch die Ansaugleitung gehenden Luftmenge und damit der dieser Luftmenge zugeführten Brennstoffmenge.
• Durch entsprechende Bemessung des Querschnittes der kalibrierten Öffnung 6 oder auch durch entsprechende Anpassung der Feder 9 kann die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes auf sehr einfache und billige Weise an unterschiedliche Verhältnisse angepasst werden. Das Gerät ist daher mit geringfügigen Ende rungen für praktisch alle beliebigen Fahrzeuge und alle Messstellen in der Ansaugleitung verwendbar, so dass grosse Stückzahlen anfallen, die in Verbindung mit der Einfachheit des Aufbaues ein ausserordentlich billiges Gerät ergeben.
• Da die relativ hohen Kosten der bekannten geräte durch entsprechende Brennstoffeinsparung durch Anpassung der Fahrweise an den Brennstoffverbrauch sich erst nach langer Zeit amortisieren, besteht bei vielen Autofahrern nur eine geringe Neigung derartige Geräte zusätzlich einzubauen. Das erfindungsgemässe Gerät ist sehr billig in der Anschaffung und sehr einfach zu montieren, so dass dadurch sehr weite Kreise der Autofahrer zu einer ständigen Kontrolle des 3rennstoffverbruches angeregt werden.
• Das in Fig. 3 und 4 gezeigte Gerät ist im grundsätzlichen Aufbau ähnlich der ersten Ausführungsform. Das gehäuse 20 hat jedoch-an seiner Umfangswand 22 eine Tmfangsnut, in welcher ein Filtermaterial 21, z.B. ein lockerer Filt, eingelegt ist, un zu vernindern, dass Verunreinigungen durch die kalibrierte Öffnung 26 in das Innere des geräts eindringen Wie bei der ersten Ausführungsform ist im Boden 23 und am Deckel 25 eine Spitzenlagerschraube 31 bzw. eine Stützplatte 27 mit Spitzenlagerschraube 28 für die Rotor zelle 30 angebracht An der Stützplatte 27 ist eine bpiralfeder 29 angebracht, die den Rotor 32 regen den durch die kalibrierte Öffnung 26 einströmenden @uftstrom vorspannt. Die kalibrierte Öffnung 26 ist nier ebenso wie die Absaugleitung 34 in der Umfangswand 22 angeordnet und besteht aus einer in eine Bohrung eingesetzten, z,B. eingeklebten oder auf andere Weise befestigten Einsatzdüse 26a. er Rotor 32 besteht aus einer Kunststoffscheibe, an deren Aussenumfang durch entsprechende Einkerbungen Vorsprünge 32a ausgebildet sind. Es kann auch der Rotor 32 eine Scheibe mit glatten Aussenumfang sein, bei dem die kinetische Energie des durch die Düse 26 austretenden Luftstromes durch einfache Oberflächenreibung übertragen wird.
• Bei dieser Ausführungsform ist der durchsichtige Deckel 25 durch Schrauben 24 am oberen Flansch der zylindrischen Seitenwand des Genäuses angeschraubt. Die anzeige kann her z.3.
• durch entsprechendes Anbringen eines Anzeigestriches oder eines Fensters auf dem Deckel 25 und Anordnung der -kala auf dem Rotor 32 erfolgen.
• Leerseite

Claims (2)

1. P a t e n t a n p r ü c h e : 1. Verfahren zum Messen, insbesondere des augenblicklichen Brennstoffbedarfs einer Brennkraftmaschine durch Messung des (von der Atmosphäre unterschiedlichen) Unter-Druckes eines sich entsprechend der Brennstoffzufuhr verändernden, luftenthaltenden Gasstromes, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass - dem Gasstrom eine sich in Abhängigkeit von Änderungen des Unter-Druckes ändernde, vernachlässigbar kleine LuCtmenge durch eine eine kalibrierte Öffnung enthaltende Leitung zugeführt wird, und des -die kinetische Energie/aus der kalibrierten Öffnung atistretenden Luftstromes gemessen wird.
2. 2. Gerät zur Durchführung des Verfahrens nach anspruch 1 g e k e n n z e i c h n e t durch -eine flache Dose (1,20), -eine im Bereich des Aussenwnfanges (2,22) der Dosenwand tangential einmündende kalibrierte Düsenöffnung (6,26), -eine mit der zum Unter-Druckgasstrom führenden Leitung (14, 34) verbindbare Absaugöffnung in der Dosenwand (2,22) und -einen in seinem Randbereich (32a) durch den aus der kalibrierten Öffnung (6,26) austretenden Luftstrom beaufschlagtenfin der Dose (1,20) drehbar gelagerten Rotor (12,13;32), der gegen die Kraftwirkung des Ltiftstromes durch eine Beder (9,29) vorgespannt und mit einer Anzeigeeinrichtung (13) verbunden ist.

   3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor eine Scheibe mit glattem Umfangs rand ist.

   4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor eine Scheibe (32) mit gleichmässig an Umfang verteilten, als Schaufeln wirkenden Vorsprüngen (32a) ist.

   5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor eine an der Rotorwelle (10) angebrachte Prallplatte (12) mit Gegengewicht (13) ist.

   6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch g e k e n xi z e i c h xi e t , dass das Gegengewicht einen Zeiger (13) einschliesst.

   7. Gerät nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Rotor wasserradähnlich aus einer bzw. zwei in abstand liegenden Scheiben mit daran bzw, dazwischen liegenden Radialplatten aufgebaut ist.

   Gerät nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch g e e e xi n z e i c h n e t , dass die Dose (1) ein zylindrisches Kunststoffgehäuse (2,3) mit durchsichtigem Deckel (j ist, in essen moden (3) die Düse (6) angeordnet ist.

   90 Gerät nach einem der Ansprüche 2 - 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Dose (20) ein zylindrisches Kunststoffgehäuse (22,23) mit durchsichtigem Deckel (25) ist, in deren Umfangswand (22) die Düse (26) angeordnet ist.

   10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass am Umfang (22) des Gehäuses (20) eine Umfangsnut ausge bildet ist, in welche die Düse (26) mündet,und die mit einem Filtermaterial (21)p wie Filz, ausgefüllt iste 11c Gerät nach einem der Ansprüche 2 - 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass im 30den (3,23) und Deckel (5,25) des Gehäuses (1,20) eine Spitzenlagerung (8,11;28,31) für die Rotorwelle (10,30) angebracht ist.

   12. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Düse (26) durch einen in eine Bohrung in Gehäuse (1,20) austauschbar einsteckbaren Düseneinsatz (-26a) gebildet ist0