DE3130626A1

DE3130626A1 - Vorrichtung zur messung der masse eines stroemenden mediums

Info

Publication number: DE3130626A1
Application number: DE19813130626
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: JPS5828624A; GB2102961B; DE3130626C2; US4515014A; FR2510748B1; GB2102961A; US4468957A; JPH0256613B2; FR2510748A1

Description

3T30626

720 6

.1981 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus "von einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums "bekannt, "bei deren Anwendung zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen die in gewissen Betriebsbereichen sehr stark auftretenden Pulsationen der Ansaugluft zu einer Verfälschung des Meßsignales führen. Dies beruht insbesondere darauf, daß in einem. Einschnürungsabschnitt, beispielsweise einem Venturi oder einer Düse im Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine der Druckabfall bei einer pulsierenden Strömung größer ist als bei einer pulsationsfreien Strömung. Da nun die durch die Bypassleitung strömende Luftmasse abhängig von dem Druckabfall im Einschnürungsabschnitt ist, ergeben sich infolge des von der Pulsation abhängenden Druckabfalls Meßfehler, da das vom Luftmesser erzeugte Signal nicht nur eine Funktion der angesaugten Luftmasse sondern auch eine Funktion der Pulsationsamplitude ist.

R.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die verfälschende Wirkung einer Pulsation der Mediumströmung auf das Meßergetmis zumindest stark vermindert wird.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung 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 Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, Figur 2 eine schematische Darstellung einer Kraftstoff einspritzanlage mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, beispielsweise der Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, Figur k ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Figur 1 ist mit 1 ein Strömungsquerschnitt, beispielsweise eine Bypassleitung wie in den Figuren 2 bis k dargestellt, gezeigt, in welche in Richtung der Pfeile ein Medium, beispielsweise ein Teil der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft strömt. In dem Strömungs-

H.

querschnitt 1 befindet sich ein temperaturabhängiger Widerstand 3', z.B. ein Heißschicht- bzw. Heißfilmwiderstand oder ein Hitzdraht, der von der Ausgangsgröße eines Reglers durchflossen wird und gleichzeitig die Eingangsgröße für den Regler liefert. Die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 3 wird von dem Regler auf einen festen Wert, der über der mittleren Lufttemperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsgeschwindigkeit, d.h. die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmasse zu, so kühlt sich der temperaturabhängige Widerstand 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 temperaturabhängigen Widerstand 3 einstellt. Die Ausgangsgröße des Reglers regelt die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 3 bei Änderungen der angesaugten Luftmasse jeweils auf den vorbestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für die angesaugte Luftmasse dar, das als Meßgröße einem Zumeßkreis der Brennkraftmaschine zur Anpassung der erfo'rderlichen Kraftstoffmasse an die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmasse zugeführt werden kann.

Der temperaturabhängige Widerstand 3 bildet mit einem Widerstand h zusammen einen ersten Brückenzweig, dem ein aus den beiden festen Widerständen 5 und 6 aufgebauter zweiter Brükkenzweig parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen 3 und It- befindet sich der Abgriffspunkt T 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 T 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

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Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom versorgt. Die als Stellgröße U_a bezeichnete Ausgangsgröße ist zwischen den

Klemmen 12 und 13 abnehmbar, wie in der Figur 1 angedeutet. Die Stellgröße U_q steuert beispielsweise die Zumessung des für die angesaugte Luft erforderlichen Kraftstoffes in einem nicht dargestellten Kraft stoffzumeßkreis der Brennkraftmaschine. 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 von Massenänderung der angesaugten Luft die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 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 U₀, stellt ebenso ,wie der Strom im temperaturabhängigen Widerstand 3 ein Maß für die angesaugte Luftmasse dar.

Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur der Ansaugluft auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von der Ansaugluft umströmten zweiten Widerstand 1h in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5 j 6 und 1^ so zu wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen Widerstandes 1U, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wird, so gering ist, daß sich die Temperatur dieses Widerstandes il· praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur der vorbeiströmenden Ansaugluft entspricht.

Wie in Figur 2 dargestellt ist, kann die Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums zur Steuerung einer Kraftstoffversorgungsanlage für Brennkraftmaschinen Verwendung finden. Bei dem in Figur 2 dargestellten Aus- " führungsbeispiel strömt die Verbrennungsluft in Pfeilrichtung durch einen in einem Gehäuse IT angeordneten ring~ förmigen Luftfilter 18 in einen durch ein Luftansaugrohr

19 gebildeten Mediumströmungskanal, mit dem ein oder mehrere "nicht dargestellte Zylinder einer gemischverdichten-. den fremdgezündeten Brennkraftmaschine verbunden sind. Nahe dem Luftfilter 18 weist das Luftansaugrohr 19 einen Einschnürungsabschnitt 20 auf, der insbesondere einen venturiförmig verlaufenden Strömungsq.uerschnitt für die Ansaugluft hat. Stromabwärts des Einschnürungsabschnittes

20 ist ein als Drosselklappe 21 ausgebildetes willkürlich betätigbares Drosselorgan angeordnet. Vom Hohlraum 22 im Innern des Luftfilters 18 zweigt die Bypassleitung 1 zum Einschnürungsabschnitt 20 ab, deren Mündung 23 am engsten Strömungsq_uerschnitt 3^ des Einschnürungsabschnittes 20 liegt über die Bypassleitung 1 strömt eine Luftmasse, die in einem bestimmten Verhältnis zur durch das Luftansaugrohr 19 strömenden Luftmasse steht. Zur Ermittlung der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse dient der temperaturabhängige Widerstand 3, dessen Temperatur- und Widerstandswert in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse geregelt wird. Der Strömungsquerschnitt für die Ansaugluft wird im Einschnürungsabschnitt 20 beispielsweise durch die Kontur eines koaxial angeordneten Formkörpers 25 bestimmt, der ein Kraftstoffeinspritzventil 26 umschließt.

Die Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventiles 26 erfolgt in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse und anderer Betriebskenngrößen der Brennkraftmaschine wie Temperatur, Drehzahl, Last, Abgaszusammensetzung und andere. Die Kraft-

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Stoffversorgung des Kraft stoff einspritzventiles 2.6 erfolgt beispielsweise durch eine von einem Elektromotor 27 angetriebene Kraftstoffpumpe 28, die Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 29 ansaugt und über eine Kraftstoff-versorgungsleitung 30 zum Kraftstoffeinspritzventil 26 fördert. Von der Kraftstoffversorgungsleitung 30 zweigt eine Leitung 31 ab, in der ein Druckregelventil 32 angeordnet ist, über das Kraftstoff zum Kraftstoffbehälter 29 zurückströmen kann.

Erfindungsgemäß liegt die Mündung 23 der Bypassleitung 1 am engsten Strömungsquerschnitt 3^ des Einschnürungsabschnittes 20, vorzugsweise liegt die stromaufwärts gerichtete Oberkante 35 äer Mündung 23 etwa auf gleicher Höhe mit dem engsten Strömungsquerschnitt 3^. Hierdurch steht für die Luftströmung durch die Bypassleitung 1 die größte Druckdifferenz zur Erzielung eines möglichst hohen Meßsignales am temperaturabhängigen Widerstand 3 zur Verfügung. Zur Vermeidung des Pulsationseinflusses auf das Meßsignal wird erfindungsgemäß stromabwärts des engsten Strömungsquerschnittes 3^- der Strömungsquerschnitt für die Ansaugluft um einen Betrag erweitert, der dem Bypassleitungsquerschnitt an der Mündung 23 entspricht. Das Abzweigen der Bypassleitung 1 von dem pulsationsarmen Hohlraum 22 im Luftfilter 18 und die erfindungsgemäße Erweiterung des Strömungsquerschnittes an der Mündung 23 der Bypassleitung haben eine nahezu pulsationsfreie Strömung in der Bypassleitung 1 zur Folge. Die Erweiterung des Strömungsquerschnittes in dem Einschnürungsabschnitt 20 stromabwärts des engsten Strömungsquerschnittes 3^ um den Betrag des Bypassleitungsquerschnittes an der Mündung 23 kann kontinuierlich von der Höhe der Oberkante 35 der Mündung bis zur stromabwärts liegenden Unterkante 36 der Mündung 23

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R.

erfolgen oder sprunghaft unmittelbar stromabwärts des engsten Strömungsquerschnittes 3^-.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuen 3 und h sind die gegenüber den Figuren 1 und 2 gleich gebliebenen und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist wieder entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 stromabwärts des engsten Strömungsq_uerschnittes 3^ des Einschnürungsabschnittes 20 eine Erweiterung des Strömungsq.uerschnittes um den Betrag des Bypassleitungsquerschnittes an der Mündung 23 Torgesehen, an den sich ein Abschnitt 37 des Einschnürungsabschnittes 20 anschließt, in dem unter Beibehaltung des gleichen Strömungsq.uerschnittes wie an der Unterkante 36 der Mündung 23 die Wandungen des Einschnürungsabschnittes 20 und des Formkörpers 25 bis zur strichpunktierten Linie 38 parallel verlaufen.

Bei dem in Figur k dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Einschnürungsabschnitt 20 durch die Wandung des Luftansaugrohres 19 gebildet. Dabei ist der engste Strömungsquerschnitt 3^· an der Oberkante 35 der Mündung 23 der Bypassleitung 1 vorgesehen, während stromabwärts des engsten Strömung s querschnitt es 3^- eine abrupte oder kontinuierliche Erweiterung des Strömungsq.uer schnitt es um den Betrag des Bypassleitungsq.uerschnittes an der Mündung 23 erfolgt.

Sind in der Bypassleitung 1 und dem Mediumströmungskanal· 19 Verengungen des Strömungsquerschnitt es vorhanden, so weichen bei unterschiedlichen Pulsationsamplituden die Verhältnisse zwischen den über die Bypassleitung 1 und den Mediumströmungskanal 19 strömenden Luftmassen unerwünscht voneinander

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at, so daß durch den temperaturabhängigen Widers-tand 3 ein falsches Meßergebnis ermittelt wird. Derartige Verengungen können z.B. Düsenform oder Venturiform haben. Eine Verringerung eines derartigen Fehlers läßt sich dadurch erzielen, daß eine derartige Verengung in der' Bypassleitung 1 und/oder dem Mediumströmungskanal 19 nur einen konvergierenden Abschnitt aufweist und keinen divergierenden Abschnitt. So ist beispielsweise die Bypassleitung 1 in Figur h mit einem in Richtung zur Mündung 23 kontinuierlich abnehmenden Strömungsquerschnitt dargestellt, während der Übergang stromabwärts der Mündung 23 als stufenförmige Erweiterung erfolgt.

Claims

15.7.1981 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Ansprüche

( 1 y Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums, insbesondere zur Messung der Anaugluftmasse von Brennkraftmaschinen, mit einem Mediumströmungskanal, der einen Einschnürungsabschnitt aufweist, in den eine Bypassleitung mündet, durch die eine Mediummasse strömt, die in einem bestimmten Verhältnis zur durch den Mediumströmungskanal strömenden Mediummasse steht und in der mindestens ein temperaturabhängiger Widerstand angeordnet ist, dessen Temperatur und/oder Widerstand in Abhängigkeit von der strömenden Mediummasse geregelt wird und dessen Stellgröße <—> ein Maß für die strömende Mediummasse ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung der Strömungsquerschnitt des Einschnürungsabschnittes (20) für das Medium so ausgebildet ist, daß er an der Mündung (23) der Bypassleitung (1) am geringsten und daran anschließend um einen Betrag vergrößert ist, der dem Bypassleitungsq.uerschnitt an der Mündung (23) entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Einschnürungsabschnitt (20) des Mediumströmungska-

R.

nales (19) koaxial ein vom Medium, umströmter Formkörper (25) angeordnet und so gestaltet ist, daß sich in Strömung srichtung der Strömungsquerschnitt für das Medium bis zur Mündung (23) der Bypassleitung (1) -verringert und ab der Mündung (23) um einen Betrag erweitert, der dem Bypassleitungsq,uerschnitt an der Mündung (23) entspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (25) so ausgebildet ist, daß die Erweiterung des Strömungsquerschnitt es für das Medium um den Betrag des Bypassleitungsquerschnittes an der Mündung (23) der Bypassleitung (1) über eine Länge von der Oberkante (35) bis zur Unterkante (36) der Mündung (23) in Strömungsrichtung erfolgt.

k. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper (25) ein Kraftstoffeinspritzventil (26) umschließt .

5· Vorrichtung nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts der Mündung (23) der Bypassleitung (1) ein Abschnitt (37) des Mediumströmungkanales (19) vorgesehen ist, in dem unter Beibehaltung des gleichen Strömungsq.uer schnitt es für das Medium die Wandung des Mediumströmungs

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kanales (19) und des Formkörpers (25) parallel verlaufen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnürungsabschnitt (20) durch einen etwa venturiförmigen Verlauf der Wandung des Mediumströmungskanales (19) gebildet wird, dessen Strömungsquerschnitt für das Medium sich in Strömungsrichtung bis zur Mündung (23) der Bypassleitung (1) verringert und ab der Mündung (23) der Bypassleitung (1) um einen Betrag erweitert, der dem Bypassleitungsquerschnitt an der Mündung (23) entspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Strömungsquerschnittes für das Medium um den Betrag des Bypassleitungsquerschnitt es an der Mündung (23) der Bypassleitung (1) an der Wandung des Mediumströmungkanals (19) in Unmittelbarer Nähe der Mündung (23) erfolgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bypassleitung (1) und/oder der Mediumströmungskanal (19) so ausgebildet sind, daß stromabwärts eines konvergierenden Abschnittes eine stufenförmige Erweiterung des Strömungsquerschnittes erfolgt. /·