DE3130624A1

DE3130624A1 - Luftmassenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE3130624A1
Application number: DE19813130624
Authority: DE
Inventors: Jaihind Singh 7141 Schwieberdingen Sumal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-08-01
Filing date: 1981-08-01
Publication date: 1983-02-17
Also published as: JPS5828623A; FR2510747B1; US4445368A; GB2102960B; DE3130624C2; GB2102960A; FR2510747A1

Description

κ. 7200

16.7.1981 Kh/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Luftmassenmeßvorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Luftmassenmeßvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Luftmassenmeßvorrichtung "bekannt, bei der der in der Luftbypassleitung angeordnete temperaturabhängige Widerstand von Zeit zu Zeit durch einen erhöhten Stromfluß zum Glühen gebracht wird, um die unerwünschten Ablagerungen auf der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstandes abzubrennen. Bei der Verwendung einer derartigen Luftmassenmeßvorrichtung am Luftansaugrohr einer Brennkraftmaschine besteht dabei der Nachteil, daß während dieses Abbrennvorganges infolge der aufsteigenden Verbrennungsgase und der erwärmten Luft aus dem Luftansaugrohr ein Kraftstoff-Luft-Gemisch angesaugt wird, das sich an dem glühenden temperaturabhängigen Widerstand entzündet und zu einer unerwünschten weiteren Temperaturerhöhung am temperaturabhängigen Widerstand führt, so daß es neben der Brandgefahr zu einem Weiterglühen des temperaturabhängigen Widerstandes auch nach Beendigung des Freibrennvorganges kommen kann und zu· einer Zerstörung des temperaturabhängigen Widerstandes.

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Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Luftmassenmeßvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß während des Freibrennvorganges des temperaturabhängigen Widerstandes eine Strömung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zum temperaturabhängigen Widerstand verhindert wird, wodurch Brandgefahr und Zerstörung des temperaturabhängigen Widerstandes infolge Überhitzung ausgeschlossen werden.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Hauptanspruch angegebenen Luftmassenmeßvorrichtung
möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Schaltbild einer Luftmassenmeßvorrichtung, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, Figur 2 einen
Schnitt durch einen Luftansaugstutzen einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung, Figur 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles einer Luftmassenmeßvorrichtung ,. Figur h eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispieles einer Luftmassenmeßvorrichtung, Figur 5 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispieles einer Luftmassenmeßvorrichtung, Figur 6 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispieles einer Luftmassenmeßvorrichtung.

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Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Bei dem in Figur 1 dargestellten Schaltbild einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmschinen ist eine Brückenschaltung aus einem temperaturabhängigen Widerstand 10, einem temperaturabhängigen Widerstand 11, einem Widerstand 12 und aus Widerständen 13 und "1J+- vorgesehen. An die Brückendiagonale ist ein Regelverstärker 15 einer Bgeleinrichtung 16 angeschlossen. Dabei ist der invertierende Eingang des Regelverstärkers: 15 über einen Eingangs-widerstand 17 mit dem Kopplungspunkt der Widerstände 11 und 12 verbunden, "während der nichtinvertierende Eingang des Regelverstärkers 15 über einen Eingangswiderstand 18 an den Kopplungspunkt der Widerstände 13 und 1k angeschlossen ist. Der Regelverstärker ist über zwei Versorgungsleitungen 19 und 20 mit einer Gleichspannungsqjuelle 21 verbunden. Dieser Gleichspannungsquelle 21 ist ein Glättungskondensator 22 parallelgeschaltet. Der Ausgang des Regelverstärkers 15 ist mit der Reihenschaltung von zwei Widerständen 23 und 2^ verbunden, wobei der Widerstand 2k an die gemeinsame Versorgungsleitung 19 angeschlossen ist. Diese beiden Widerstände 23 und 2k bilden einen Spannungsteiler für eine Darlingtonstufe 25, die zusammen mit einem Widerstand 26 eine spannungsgesteuerte Stromquelle zur Stromversorgung der Brückenschaltung aus den Widerständen 10, 11, 12, 13 und ik bildet. Zwischen die gemeinsamen Versorgungsleitungen 19 und 20 ist ein Spannungsteiler aus Widerständen 27 und 28 geschaltet. An den Kopplungspunkt der Widerstände 27 und 28 ist die Anode einer Diode 37 angeschlossen, deren Kathode mit den invertierenden Eingang des Regelverstärkers 15 verbunden ist. Zwischen den invertie-

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renden Eingang des Regelverstärkers 15 und die gemeinsame Versorgungsleitung 20 ist die Reihenschaltung eines Widerstandes 29 und eines Kondensators 30 geschaltet, wobei diese Widerstands-Kondensator-Kombination zur Frequenzabstimmung des Regelkreises auf das Zeitverhalten der temperaturabhängigen Widerstände dient. Mit dem Kopplungspunkt der Widerstände 13 und 1h ist ein Widerstand 31 verbunden, der über die Schaltstrecke eines Schalttransis-tors 32 mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 20 verbindbar ist. Die Basis des Schalttransistors 32 ist mit dem Ausgang einer monostabilen Kippstufe 33 verbunden, die über ein Differenzierglied 3^ von einem bei 35 angedeuteten Zündschalter für die Zündanlage der Brennkraftmaschine oder einem von einem anderen Mittel gelieferten Impuls auslösbar ist.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende. Über den temperaturabhängigen Widerstand 11 der Brückenschaltung fließt ein bestimmter Strom und heizt diesen Widerstand 11 auf seine normale Betriebstemperatur auf. In einem anderen Brückenzweig nimmt der temperaturabhängige Widerstand 10 einen Widerstands-wert ein, der die Temperatur des strömenden Mediums, beispielsweise die der eingesaugten Luft der Brennkraftmaschine charakterisiert. Dadurch wird erreicht, daß als Referenzsignal für die Heizstromregelung der Vorrichtung zur Luftmassenmessung immer die Temperatur der Ansaugluft der Brennkraftmaschine verwendet wird. Je nach der Masse der vorbeiströmenden Ansaugluft wird der temperaturabhängige Widerstand 11 mehr oder weniger abgekühlt. Dies führt zu einer Verstimmung der Brückenschaltung. Diese Verstimmung der Brükkenschaltung wird dadurch ausgeregelt, daß der Regelverstärker über die spannungsgesteuerte Stromquelle 23, 2k,

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und 26 einen höheren Speisestrom für die Brückenschaltung liefert, so daß die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 11 und damit dessen Widerstandswert auf einem wenigst-ens annähernd konstanten Wert gehalten wird. Der durch die Brückenschaltung fließende Strom ist ein Maß * · für die an dem temperaturabhängigen Widerstand 11 in Pfeilrichtung kO "vorbeiströmende Luftmasse. Ein entsprechendes elektrisches Signal kann zwischen einer Klemme 36 und einer Klemme 39 abgenommen werden.

Zur Erleichterung des Anlaufens der Regeleinrichtung dient der Spannungsteiler 2T₅ 28 mit der Diode 37· Beim Einschalten der Regeleinrichtung wird am invertierenden Eingang des Regelverstärkers 15 eine Spannung von etwa 0,5 Volt erzwungen, die ein sicheres Anlaufen der Regeleinrichtung erlaubt. Im normalen Betriebsfall wird dagegen die Spannung am invertierenden Eingang des Regelverstärkers 15 wesentlich über dieser Anfangs spannung liegen, so daß die Diode 37 gesperrt ist und damit über den Spannungsteiler 27, 28 kein Einfluß auf die Regelvorgänge genommen werden kann.

Damit der, wie im folgenden beschrieben, als Hitzdraht oder Hitzband ausgebildete temperaturabhängige Widerstand 11 von Zeit zu Zeit von Ablagerungen auf seiner Oberfläche befreit wird, soll nach einem bestimmten Meßzyklus ein erhöhter Strom über diesen temperaturabhängigen Widerstand 11 fließen. Als Meßzyklus kann dabei beispielsweise jeweils eine bestimmte Betriebsdauer der Brennkraftmaschine gewählt werden. So kann auch der Freibrennvorgang mit jedem Abschalten der Zündanlage der Brennkraftmaschine ausgelöst werden. Dies geschieht beim Ausschalten des Zündschalters 35· Das entsprechende Signal wird differenziert und steuert die

monostabile Kippstufe 33 in ihren instabilen Schaltzustand. Während dieses instabilen Schaltzustandes der monostabilen Kippstufe 33 wird der Schalttransistor 32 leitend und schaltet den-Widerstand 31 zu dem Widerstand 1^ der Brükkenschaltung parallel. Dadurch wird die Brückenschaltung aus den Widerständen 10, 11, 12, 13 und 1 ^4- stark verstimmt und zwar in dem Sinne, daß der Regelverstärker 15 zur Kompensation dieser Verstimmung einen erhöhten Strom für die Brückenschaltung liefert. Dieser höhere Strom heizt den temperaturabhängigen Widerstand 11 für die Dauer des instabilen Schaltzustandes der monostabilen Kippstufe auf eine über der normalen Betriebstemperatur liegende Temperatur auf, so daß Rückstände an der Oberfläche des tempe- . raturabhängigen Widerstandes verbrennen.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das Material des temperaturabhängigen Widerstandes 11 aus strukturstabilisiertem Platin besteht, weil dieses Material besonders gut geeignet ist, auf hohe Temperaturen erhitzt zu werden. Dies ist für den Abbrennvorgang besonders wichtig.

Der Referenzwiderstand 12 ist zweckmäßigerweise ebenfalls in der durch eine strichpunktierte Linie 38 angedeuteten Luftbypassleitung zum Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine untergebracht, da dann die Verlustwärme des Referenzwiderstandes 12 durch die in Pfeilrichtung ^O strömende Luft abgeführt werden kann. Die Widerstände 13 und 1k sind zweckmäßigerweise als einstellbare Widerstände ausgebildet, damit das Temperaturverhalten des Regelkreises eingestellt werden kann.

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Die Luftmassenmeßvorrichtung nach Figur 1 findet Verwendung in einer beispielsweise in den Figuren 2 bis 6 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage. Bei der in Figur 2 dargestellten Kraftstoffeinspritzanlage strömt die von der Brennkraftmaschine angesaugte Verbrennungsluft durch einen Luftfilter 60 in Pfeilrichtung in eien Luftansaugstutzen 61, in dem ein als Drosselklappe 62 ausgebildetes Drosselorgan angeordnet ist, wodurch das einen Strömungskanal für die Ansaugluft bildende Luftansaugrohr 63 im Luftansaugstutzen 61 mehr oder weniger geöffnet wird. Stromaufwärts der Drosselklappe 62 ist konzentrisch zum Luftansaugrohr 63 ein elektromagnetisches Einspritzventil 6h so angeordnet, daß der abgespritzte Kraftstoff kegelförmig ausgebildet in den zwischen Drosselklappe 62 und Luftansaugrohr 63 gebildeten Öffnungsspalt gelangt.

Durch die Anordnung des Einspritzventiles 6h, das in nicht dargestellter Weise mit einer ovalen Verkleidung versehen werden kann, wird ein Einschnürungsabschnitt 65 gebildet, in dem die Mündung 66 der Luftbypassleitung 38 zum Einschnürungsabschnitt 65 angeordnet ist. Der Beginn 67 der Luftbypassleitung 38 liegt vorteilhafterweise am Luftansaugstutzen stromabwärts des Luftfilters 60. Zur Ermittlung der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse ist in der Luftbypassleitung 38 der als Hitzdraht oder Hitzband ausgebildete temperaturabhängige Widerstand 11 angeordnet.

Die Kraftstoffversorgung des elektromagnetischen Einspritzventiles 6h erfolgt beispielsweise durch eine von einem Elektromotor 69 angetriebene Kraftstoffpumpe TO, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 71 ansaugt und über eine Kraftstoffversorgungsleitung 72 zum Einspritzventil 6h fördert. Von der Kraftstoffversorgungsleitung 72

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zweigt eine Leitung 73 ab, in der ein Druekregelventil lh angeordnet ist, ü"ber das Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 71 zurückströmen kann.

Um zu verhindern, daß bei einem Freibrennen des temperaturabhängigen Widerstandes 11 Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Luftbypassleitung 38 gesaugt wird, soll gemäß der Erfindung in schematisch dargestellter Weise der Beginn 67 der Luftbypassleitung 38 durch eine Verschlußklappe 76 nur während des Freibrennvorganges verschlossen werden, so daß eine Strömung in der Luftbypassleitung 38 verhindert wird und eventuelle Verbrennungsgase ein Ersticken eines sich eventuell entzündenden Kraftstoff-Luft-Gemisches bewirken. Die Verschlußklappe 76 könnte ebenso an der Mündung 66 der Luftbypassleitung 38 oder innerhalb der Luftbypassleitung angeordnet sein. Die Steuerung der Verschlußklappe f6 kann beispielsweise durch einen elektromagnetischen Stellmotor 77 erfolgen, der von der elektronischen Regeleinrichtung oder dem Saugrohrunterdruck über eine Unterdruckleitung angesteuert wird.

Bei dem in Figur 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung am Luftansaugstut-—«· zen 61 einer Brennkraftmaschine sind die in den Figuren 1 und 2 verwendeten Bezugszeichen für die gleichen Teile beibehalten worden. Die Luftbypassleitung 38 verläuft bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 vertikal und besitzt einen ersten U-förmigen Abschnitt 8O mit einem stromaufwärts eines ersten U-Bogens 81 liegenden Schenkels 82 und einem stromabwärts des ersten U-Bogens 81 liegenden Schenkel 83. Erfindungsgemäß ist der temperaturabhängige Widerstand 11 der Luftmassenmeßvorrichtung in dem Schenkel 83 des ersten U-förmigen Abschnittes 80 angeordnet, der mit der Mündung

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66 in Verbindung steht. Der erste U-förmige Abschnitt 80 der Luftbypassleitung 38 ist so angeordnet, daß der erste U-Bogen 8T tiefer liegt, als die Schenkel 82, 83. Bei einem Freibrennvorgang des temperaturabhängigen Widerstandes 11 steigen nun eventuell gebildete Verbrennungsgase oder erwärmte Luft nach oben in Richtung zur Mündung 66 und vermeiden somit ein Ansaugen von im Einschnürungsabschnitt 65 enthaltenem Kraftstoff-Luft-Gemisch.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur h schließt sich an den ersten U-förmigen Abschnitt 8O, wie er bereits in Figur 3 dargestellt ist, ein zweiter U-förmiger Abschnitt 8Ii- an, dessen einer Schenkel gemeinsam mit dem Schenkel 83 des ersten U-förmigen Abschnittes 8O verläuft und dessen zweiter Schenkel 85 zur Mündung 66 führt. Der zweite U-Bogen 86 des zweiten U-förmigen Abschnittes dh liegt höher als der erste U-Bogen 81. Erfindungsgemäß soll bei diesem Ausführungsbeispiel der temperaturabhängige Widerstand 11 in den gemeinsamen Schenkel 83 des ersten U-förmigen Abschnittes 8O und des zweiten U-förmigen Abschnittes 8Ijangeordnet sein, wobei ebenfalls bei einem Freibrennvorgang des temperaturabhängigen Widerstandes 11 nur eine Strömung in Richtung zur Mündung 66 erfolgt.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 5 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Figur h lediglich durch die Anordnung des temperaturabhängigen Widerstandes 11, der bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 in dem zweiten U-Bogen 86 des zweiten U-förmigen Abschnittes 8U angeordnet ist, wodurch sich bei einem Freibrennen des temperaturabhängigen Widerstandes 11 eventuell entstehende Verbrennungsgase um den temperaturabhängigen Widerstand 11 ansammeln und damit einen weiteren Verbrennungsvorgang

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am temperaturabhängigen Widerstand 11 und eine Strömung von der Mündung 66 zum temperaturabhängigen Widerstand verhindern.

Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist die Luftbypassleitung 38 mit dem temperaturabhängigen Widerstand 11 vertikal so angeordnet, daß ihre Mündung 66 am Einschnürungsabschnitt 65 höher liegt als ihr Beginn 6j. Hierdurch wird bei einem Freibrennvorgang des temperaturabhängigen Widerstandes 11 eine Strömung zur Mündung 66 bewirkt und ein Ansaugen von Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Einschnürungsabschnitt 65 verhindert.

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Claims

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16.7.1981 Kh/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Ansprüche

[ 1.) Luftmassenmeßvorrichtung mit einem Luftströmungskanal, der einen Einschnürungsabschnitt aufweist, in den eine Luftbypassleitung mündet, durch die eine Luftmasse strömt, die in einem bestimmten Verhältnis zur durch den Luftströmungskanal strömenden Luftmasse steht und in der ein Luftmeßorgan angeordnet ist, das mindestens einen temperaturabhängigen Widerstand enthält, dessen Temperatur und/oder Widerstand in Abhängigkeit von der strömenden Luftmasse geregelt wird und dessen Stellgröße ein Maß für die strömende Luftmasse ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbypassleitung (38) so ausgebildet ist, daß zumindest unter bestimmten Betriebsbedingungen eine Luftströmung von der Mündung (66) der Luftbypassleitung (38) am Einschnürungsabschnitt (65) zum temperaturabhähgigen Widerstand (11) verhindert -wird.
2. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbypassleitung (38) vertikal verläuft und einen ersten U-förmigen Abschnitt (80) mit tie-

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fer als die Schenkel (82, 83) liegendem ersten U-Bogen (81) aufweist, stromabwärts dessen ersten U-Bogens (81) der temperaturabhängige Widerstand (11) angeordnet ist.
3. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbypassl-eitung (38) zwei hintereinander angeordnete U-förmige Abschnitte (8O, 84) mit einem gemeinsamen Schenkel (83) aufweist und der temperaturabhängige Widerstand (11) im gemeinsamen Schenkel (83) der beiden U-förmigen Abschnitte (80, 84) angeordnet ist, wobei der erste U-Bogen (81) des ersten U-fÖrmigen Abschnittes (80) tiefer liegt, als der zweite U-Bogen (86) des zweiten U-förmigen Abschnittes (8U).
4. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbypassleitung (38) zwei hintereinander angeordnete U-förmige Abschnitte (80, 84) aufweist und der temperaturabhängige Widerstand (11) im zweiten U-Bogen (86) des stromabwärts des ersten U-förmigen Abschnittes (80) angeordneten zweiten U-förmigen Abschnittes (84) angeordnet ist, wobei der erste U-Bogen (81) des ersten U-förmigen Abschnittes (80) tiefer liegt, als der zweite U-Bogen (86) des zweiten U-förmigen Abschnittes (84).
5. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftbypassleitung (38) vertikal verläuft und der Beginn (67) der Luftbypassleitung (38) tiefer liegt als die Mündung (66) am Einschnürungsabschnitt (65)-

6, Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luffbypassleitung (38) bei bestimmten Betriebsbedingungen durch ein von einem Stellmotor .(77) betätigtes Verschlußglied (76) mindestens einerseits verschließbar ist.,