DE3135794A1 - Vorrichtung zur messung der masse eines in einem stroemungsquerschnitt stroemenden pulsierenden mediums - Google Patents
Vorrichtung zur messung der masse eines in einem stroemungsquerschnitt stroemenden pulsierenden mediumsInfo
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Description
R. 7229
h.8.1981 Kh/Wl
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1
Vorrichtung zur Messung der Masse eines in einem Strömungsquer schnitt strömenden pulsierenden Mediums
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches. Es ist schon eine Vorrichtung
bekannt, bei der zur Messung der τοη einer Brennkraftmaschine
angesaugten Luftmasse das Meßsignal einen Fehler aufweist, der darauf beruht, daß die Vorrichtung auch die
Masse der infolge der Pulsation im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine
zurückströmenden Luft ermittelt und als positiven Betrag zur angesaugten Luftmasse addiert.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die in der gewünschten Strömungsrichtung strömenden
Mediummasse korrekt ermittelt und Fehler des Meßsignales infolge Strömungsumkehr verhindert -werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der
im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
- g- - R. /.C-C
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 mit einem druckfühlenden Element zur Korrektur
des Meßsignales bei pulsierender Strömung, Figur 2 eine seitliche Darstellung eines druckfühlenden Elementes zur
Korrektur des Meßsignales bei pulsierender Strömung, Figur 3 eine weitere Ausbildung eines druckfühlenden Elementes
zur Korrektur des Meßsignales bei pulsierender Strömung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele ''j
In der Figur 1 ist mit 1 ein Strömungsquerschnitt, beispielsweise
ein Luftansaugrohr einer nicht dargestellten
Brennkraftmaschine, gezeigt, durch welchen in Richtung
der Pfeile 2 ein Medium, beispielsweise die von der Brennkraftmaschine
angesaugte Luft strömt. In dem Strömungs-( querschnitt 1 befindet sich ein temperaturabhängiger
Meßwiderstand 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 Meßwiderstandes 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 Mediummasse zu, so kühlt sich der temperaturabhängige Meßwiderstand
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. temperaturabhängige)! Meßwiderstand 3 einstellt.
Die Ausgangsgröße des Heglers regelt die Temperatur des temperaturabhängigen Meßwiderstandes 3 bei Änderungen der
angesaugten Mediummasse jeweils auf den Torbestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für die angesaugte
Mediummasse dar, das als Meßsignal beispielsweise einem Zumeßkreis einer Brennkraftmaschine zur Anpassung der erforderlichen
Kraftstoffmasse an die pro Zeiteinheit angesaugte
Luftmasse zugeführt werden kann.
Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 ist in einer Widerstandsmeßschaltung,
beispielsweise einer Brückenschaltung, angeordnet und bildet mit einem Widerstand k 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 k befindet sich der Abgriffspunkt 7 und zwischen den Widerständen 5
und 6 der Abgriffspunkt 8. Die beiden Brückenzweige 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 U0 bezeichnete Ausgangsgröße ist zwischen den
Klemmen 12 und 13 abnehmbar, wie in der Figur 1 angedeutet.
Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt, bis zu einem Wert,
bei dem die Eingangs s-pannung des Verstärkers 11, die Brükkendiagonalspannung,
Hull wird oder einen Torgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers fließt da-
ε. 72 2
bei ein bestimmter■Strom in die Brückenschaltung. Verändert
sich infolge von Massenänderungen des strömenden Mediums die Temperatur des temperaturabhängigen Meßwiderstandes
35 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 U , stellt ebenso wie der Strom im temperaturabhängigen
Meßwiderstand 3 ein Meßsignal für die strömende Mediummasse dar, beispielsweise der von einer
Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse.
Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur des Mediums auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von
dem Medium umströmten zweiten Widerstand ik in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände
5s 6 und 1k 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 1U praktisch
nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur des vorbeiströmenden
Mediums entspricht.
Parallel zur Strömungsrichtung 2 ist in dem Strömungsq.uerschnitt
1 ein plattenförmig ausgebildeter Trägerkörper 20 angeordnet, der von Medium umströmt wird und an dessen der
Strömungsrichtung 2 abgewandtem Ende 21 ein fester elektrischer Kontakt 22 angeordnet ist. Mit dem festen Kontakt
22 arbeitet ein beweglicher elektrischer Gegenkontakt 23
zusammen, der beispielsweise an einer am anderen Ende eingespannten Zungenfeder 2k angeordnet ist und bei einer
-*- R. 72 2
Mediumströmung in der erwünschten Strömungsrichtung 2 oder
Strömungsunterbrechung durch die Feuerwirkung der Zungenfeder
2k mit Abstand gegenüber dem Kontakt 22 gehalten wird.
In Figur 2 ist eine seitliche Darstellung des druckfühlenden Elementes 22, 23, 2k nach Figur 1 dargestellt. Die
Federkraft der Zungenfeder 2k könnte auch noch durch eine zusätzliche, jedoch nicht dargestellte Druckfeder derart
ergänzt werden, daß die Druckfeder "bestrebt ist, die Kontakte 22, 23 auseinander zu halten.
In Figur 3 ist eine weitere Ausbildung eines druckfühlenden Elementes mit den Kontakten 22, 23 dargestellt, wobei
der Gegenkontakt 23 an einer druckfühlenden Membran 25 angeordnet ist, die an ihrem Umfang eingespannt ist.
Die Rückstellkraft kann bei 'dieser Ausbildung durch die
Einspannung der Membran 25 erzeugt werden, die bestrebt ist, die Kontakte 22, 23 auseinanderzuhalten.
Die Kontakte 22, 23 sind in einem elektrischen Stromkreis enthalten, der über eine Leitung 2T zu einer Korrekturstufe,
beispielsweise mit Schaltfunktion führt, die am
Ausgang des Verstärkers 11, der das Meßsignal U0 entsprechend
der Masse des strömenden Mediums liefert, liegt und andererseits mit dem Eingang eines elektronischen
Steuergerätes 29 bekannter Bauart verbunden ist, das z.B.
Teil einer elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage ist
und elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventile 30 ansteuert
.
Gemäß der Erfindung ist nun das druckfühlende Element 22,
23, 2k, 25 derart ausgebildet, daß bei in erwünschter
Strömungsrichtung 2 erfolgender Strömung die Kontakte 22, einander nicht "berühren, wodurch die Korrektur stuf e 28
das die strömende Mediummasse darstellende Meßsignal U0
unbeeinflußt zum elektronischen Steuergerät 29 gelangen läßt, während bei einer Strömungsumkehr des Mediums entgegen
der Strömungsrichtung 2 der an der Zungenfeder 2l· bzw. der Membran 25 angreifende Staudruck zu einem Schliessen
der Kontakte 22, 23 führt, wodurch die Korrekturstufe ■
28 derart gesteuert wird, daß sie eine Weiterleitung des Meßsignales U0 zum elektronischen Steuergerät 29 unterbindet,
also bei einer derartigen Strömungsrichtung das Meßsignal U0 unterdrückt oder den gemessenen Betrag bei
dieser Strömungsrichtung toi Meßsignal abzieht, das bei erwünschter Strömungsrichtung 2 ermittelt wurde. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt also auch bei pulsierender Strömung die Ermittlung eines der strömenden
Mediummasse entsprechenden korrekten Meßsignales ohne
eines durch die Pulsation hervorgerufenen Fehleranteiles.
Das druckfühlende Element 22, 23, 2k, 25 stellt ein Feder-Masse-System
dar, dessen Eigenfrequenz zweckmäßigerweise
so gewählt wird, daß sie ungefähr der Pulsationsfreq_uenz
des strömenden Mediums entspricht. Der Meßwiderstand 3
kann beispielsweise auch als Heißfilm- oder Heißschichtwiderstand 3' auf der einen Seite des Trägerkörpers 20
in Strömungsrichtung aufgebracht sein, während auf der anderen Seite des Trägerkörpers 20 der Widerstand "\k als
Film- oder Schichtwiderstand 1 !(·' aufgebracht sein kann.
AO
Leerseite
Claims (7)
1. Vorrichtung zur Messung der Masse eines in ginem Strömungsquerschnitt
strömenden pulsierenden Mediums, insbesondere zur Messung der Ansaugluftmasse von Brennkraftmaschinen,
mit mindestens einem in dem Strömungsq.uerschnitt angeordneten temperaturabhängigen Meßwiderstand,
dessen Temperatur und/oder Widerstand in Abhängigkeit, von der strömenden Masse geregelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der Mediumströmung ein druckfühlendes Element
(22, 23, 2k, 25) in Verbindung steht, das in Abhängigkeit von der Mediumströmungsrichtung das die strömende
Mediummasse darstellende Meßsignal (ϋσ) beeinflußt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mediumströmung ein Trägerkörper (20) angeordnet
ist, an dessen der gewünschten MediumstrÖmungsrichtung (2) abgewandtem Ende (21) ein elektrischer fester
Kontakt (22) angeordnet ist, mit dem entgegen einer Rückstellkraft ein beweglicher elektrischer Gegenkontakt
(23) derart zusammenwirkt, daß bei einer in der gewünschten Strömungsrichtung (2) erfolgenden Mediumströmung
7 O O Λ
die Kontakte (22, 23) durch die Rückstellkraft voneinander getrennt sind und bei einer entgegen der gewünschten
Strömungsrichtung (2) erfolgenden Mediumströmung die
durch den Staudruck auf den Gegenkontakt (23) wirkende Kraft den Gegenkontakt (23) entgegen der Rückstellkraft
zum Anliegen an den festen Kontakt (22) bringt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkontakt (23) am beweglichen Ende einer einerseits
eingespannten Zungenfeder (2*4-) angeordnet ist.
k. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegenkontakt (23) an einer Membran (25) angeordnet ist.
5· Vorrichtung nach einem der Torhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das druckfühlende Element (22, 23, 2k, 25) eine Eigenfrequenz hat, die ungefähr
der Pulsatxonsfrequenz der Mediumströmung entspricht.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Meßsignals
(U0) durch das druckfühlende Element (22, 23, 2k,
25) derart erfolgt, daß "bei einem Mediumdruck, der eine
"Γ Λ Λ ■-:·
-3- ε. ϋ:ϊ
entgegen der gewünschten Mediumströmungsrichtung (2) erfolgende Mediumströmung kennzeichnet, das Meßsignal (U0)
unterdrückt wird.
7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beeinflussung des Meßsignales (U0)
durch das druckfühlende Element (22, 23, 2k, 25) derart
erfolgt, daß "bei einem Mediumdruck, der eine entgegen der gewünschten Mediumströmungsrichtung (2) erfolgende Mediumströmung kennzeichnet, der gemessene Betrag von dem Meßsignal bei gewünschter Mediumströmungsrichtung abgezogen wird. ι/
erfolgt, daß "bei einem Mediumdruck, der eine entgegen der gewünschten Mediumströmungsrichtung (2) erfolgende Mediumströmung kennzeichnet, der gemessene Betrag von dem Meßsignal bei gewünschter Mediumströmungsrichtung abgezogen wird. ι/
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