DE3203641A1

DE3203641A1 - Verfahren zur verhinderung einer beschaedigung eines in einem stroemungsquerschnitt angeordneten temperaturabhaengigen widerstandes durch ueberhitzung und luftmassenmessvorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3203641A1
Application number: DE19823203641
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Phys. Dr. 7250 Leonberg Knapp; Peter Ing.(Grad.) 7000 Stuttgart Romann; Franz-Josef Dipl.-Ing. 7140 Ludwigsburg Thiel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-02-03
Filing date: 1982-02-03
Publication date: 1983-08-11
Also published as: US4472965A; JPH0257248B2; JPS58137716A

Description

29.1 - 1982 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO Stuttgart 1

Verfahren zur Verhinderung einer Beschädigung eines in einem Strömungsquerschnitt angeordneten temperaturabhängigen Widerstandes durch Überhitzung und Luftmassenmeßyorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Luftmassenmeßvorrichtung nach der Gattung des Anspruches 11. Es ist schon eine Luftmassenmeßvorrichtung bekannt (DE-OS 27 50 050), bei der es an dem als Hitzdraht ausgebildeten temperaturabhängigen Widerstand bei einer Anwendung zur Messung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse zur Ablagerungen auf der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstandes kommt, wodurch die Meßgenauigkeit und die Meßgeschwindigkeit nachteilig beeinflußt wird. Bei dieser bekannten Luftmassenmeß-vorrichtung ist deshalb zu bestimmten Zeitpunkten, beispielsweise unmittelbar nach dem Ausschalten der Zündung, ein Freibrennvorgang vorgesehen, während dem die Ablagerungen auf dem temperaturabhängigen Widerstand durch Temperaturerhöhung des temperaturabhängigen Widerstandes infolge eines höheren zugeführten Stromes abbrennen. Dabei läßt sieh jedoch nicht vermeiden, daß sica eventuell ein fettes Kraft-

•17*1 ^r

stoff-Luft-Gemisch im Saugrohr in der Nähe des temperaturabhängigen Widerstandes befindet und während des Freibrennvorganges an dem glühenden temperaturabhängigen Widerstand entzündet, wodurch es zu einer unerwünschten weiteren Temperaturerhöhung am temperaturabhängigen Wider stand kommt, die zu einer Zerstörung des temperatuabhängigen Widerstandes führen kann. Insbesondere unter der katalytisehen Wirkung eines aus Platindraht gefertigten temperaturabhängigen Widerstandes besteht auch nach dem Abschalten des Freibrennstromes durch den temperaturabhängigen Widerstand die Gefahr, daß die Verbrennungsvorgänge an dem temperaturabhängigen Widerstand andauern und durch Kaminwirkung frisches Kraftstoff-Luft-Gemisch zu dieser Verbrennungsstelle am temperaturabhängigen Widerstand angesaugt wird. Neben einer Gefahr der Zerstörung des temperaturabhängigen Widerstandes infolge derart unkontrollierbarer Verbrennungen ergibt sich zusätzlich eine Brandgefahr für die Brennkraftmaschine.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und die erfindungsgemäße Luftmassenmeßvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 11 haben demgegenüber den Vorteil, daß während des Freibrennvorganges des temperaturabhängigen Widerstandes nur eine sehr geringe brennbare Gemischmenge in der Nähe des temperaturabhängigen Widerstandes vorhanden ist und ein Nachströmen von brennbarem Gemisch zum temperaturabhängigen Widerstand verhindert wird, so daß eine Zerstörung des temperaturabhängigen Widerstandes infolge Überhitzung und eine Brandgefahr ausgeschlossen werden.

-S- η. -17 Si.3

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und der im Anspruch 11 angegebenen Luftmassenmeßvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, während des Freibrennvorganges den Strömungsquerschnitt stromaufwärts und stromabwärts des temperaturabhängigen Widerstandes durch ein Schieberglied zu sperren.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftmassenmeßvorrichtung am Saugrohr einer Brennkraftmaschine, Figur 2 ein Diagramm, das den zeitlichen Zusammenhang zwischen einem Freibrennvorgang und der Schiebergliedsteuerung bei einer Luftmassenmeßvorrichtung nach Figur 2 zeigt, Figur 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Luftmassenmeßvorrichtung, Figur k ein Diagramm, das den zeitlichen Zusammenhang zwischen einem Freibrennvorgang und der Schiebergliedsteuerung bei einer Luftmassenmeßvorrichtung nach Figur 3 zeigt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Das in Figur 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung 1 findet beispielsweise Verwendung bei einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoff einspr it zanlage . Dabei strömt die von der Brennkraftmaschine angesaugte Verbrennungsluft in Pfeilrich-

W I ^ W V

-«- B.-17813-

tung 2 durch einen nicht dargestellten Luftfilter in einen Luftansaugstutzen 3, in dem ein als Drosselklappe k -ausgebildetes Drosselorgan angeordnet ist, wodurch der einen Strömungskanal für die Ansaugluft bildende Luftansaugstutzen mehr oder weniger geöffnet wird. Stromaufwärts der Drosselklappe k ist ein Kraftstoffeinspritzventil 5, das beispielsweise elektromagnetisch betätigt wird, derart konzentrisch angeordnet, daß der abgespritzte Kraftstoff kegelförmig verlaufend in den an der Drosselklappe U gebildeten Öffnungsspalt gelangt. Durch die Verkleidung 6 des Kraft stoffeinspritzventiles wird im Luftansaugstutzen 3 ein Einschnürungsabschnitt 8 gebildet, an dessen engster Soelle vorteilhafterweise die Mündung 9 einer Bypassleitung 10 zum Einschnürungsabschnitt 8 angeordnet ist. Der Beginn 11 der Bypassleitung 10 liegt vorteilhafterweise am Luftansaugstutzen 3 stromabwärts des Luftfilters. Zur Ermittlung der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse weist die Luftmassenmeßvorrichtung 1 einen temperaturabhängigen Widerstand 12 auf, der als Hitzdraht oder Hitzband ausgebildet ist. Der Hitzdraht 12 ist über Halteelemente 13 thermisch und elektrisch in einem Einschubkörper 1U isoliert gelagert. Dabei ist der Hitzdraht zumindest teilweise quer in dem durch die Bypassleitung 10 gebildeten Strömungsq_uerschnitt ausgespannt. Das Meßsignal des Hitzdrahtes 12 wird über einen Stecker 15 von einer elektronischen Regelschaltung 16 ausgewertet, die den Hitzdraht 12 ebenfalls auf eine konstante Temperatur regelt. Ablagerungen auf dem Hitzdraht führen zu einer Verfälschung des Meßwertes und zu einer Verlangsamung der Meßgeschwindigkeit. Deshalb ist in bekannter Weise vorgesehen, den Hitzdraht 12 zu bestimmten Zeitpunkten, beispielsweise beim Abschalten der Zündung, durch die elektronische Regelschaltung

16 derart anzusteuern, daß er von einem höheren Strom durchflossen wird und sich auf eine Temperatur von ca. 1000 C ervärmt, so daß die Ablagerungen an der Oberfläche des Hitzdrahtes 12 verbrennen. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Hähe des Hitzdrahtes 12 gelangt und sich an dem glühenden Hitzdraht 12 entzündet, mit der Folge einer unerwünschten weiteren Temperaturerhöhung des Hitzdrahtes, die unter ungünstigen Umständen zu einer Zerstörung des /#■* Hitzdrahtes führen kann. Auch bei einer Abschaltung des den Hitzdraht 12 durchfließenden Freibrennstromes kann aufgrund der katalytischen Wirkung des aus Platin gebildeten Hitzdrahtes 12 der Verbrennungsvorgang des Kraftstoff-Luft-Gemisches in der Nähe des Hitzdrahtes noch fortdauern, wobei durch Kamineffekt neues Kraftstoff-Luft-Gemisch über die Mündung 9 der Bypassleitung 10 angesaugt werden kann. Ein derart unkontrollierter Verbrennungsvorgang ist nicht nur unerwünscht wegen der Brandgefahr, sondern auch wegen der Gefahr einer Zerstörung des Hitzdrahtes 12. Erfindungsgemäß ist deshalb am Luftansaugstutzen in eine Führungsöffnung 17 mit einem Ansatz 1-8 eine Schutzvorrichtung 20 eingesetzt, die ein U-förmig ausgebildetes Schieberglied 21 aufweist, das über eine Betätigungsstange 22 durch einen nicht näher dargestellten Elektromagneten 23 axial verschiebbar ist. Bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird bei nicht erregtem Elektromagneten 23 das Schieberglied 21 durch eine nicht dargestellte Rückstellfeder in der dargestellten Lage gehalten, in der die Schenkel 2k und 25 sich außerhalb des Strömungsquerschnitt es der Bypassleitung 10 befinden, also eine freie Strömung über die Bypassleitung 10 erfolgen kann. Unter Zuhilfenahme des Diagramms nach Figur 2 stellt sich die Funktion der

->- κ. 173 ί G

Luftmassenmeßvorrichtung 1 mit der Schutzvorrichtung 20 wie folgt dar:

Beim Schließen eines Zündschalters 27 der Brennkraftmaschine wird die elektronische Regelschaltung 16 von der nicht dargestellten Batterie der Brennkraftmaschine gespeist und die Brennkraftmaschine über einen Startermotor gestartet. Die gestartete Brennkraftmaschine saugt.über den Luftansaugstutzen 3 Luft an, deren Masse mittels des Hitzdrahtes 12 gemessen und über die elektronische Regelschaltung 16 ausgewertet wird. In dem Diagramm in Figur ist mit t die Zeit dargestellt, in der die einzelnen Verfahrensschritte stattfinden. Wird der Zündschalter 27 geöffnet, d.h. die Brennkraftmaschine gestoppt, so liegt ein günstiger Zeitpunkt vor, zu dem der Hitzdraht 12 von den Ablagerungen freigebrannt werden kann. Mit dem Öffnen des Zündschalters 27 wird deshalb über einen Stecker 28 der als elektromagnetischer Stellmotor wirkende Elektromagnet 23 der Schutzvorrichtung 20 zeitlich begrenzt durch die elektronische Regelschaltung derart angesteuert, daß er entgegen der Kraft der Rückstellfeder das Schieberglied 21 in die Bypassleitung 10 hineinschiebt, so daß der Schenkel 2\ stromaufwärts des Hitzdrahtes 12 und der Schenkel 25 stromabwärts des Hitzdrahtes 12 die Bypassleitung 10 sperrt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Absperrung durch die Schenkel 2k und 25 derart dicht am Hitzdraht erfolgt, daß ein möglichst geringes Volumen um den Hitzdraht 12 herum durch das Schieberglied 21 abgekapselt wird. Der über eine Ansteuerleitung 29 während der Zeitdauer a durch die elektronische Regelschaltung 16 erregte elektromagnet kann aufgrund der nur jeweils kurzzeitigen Ansteuerung von beispielsweise ca. 10 Sekunden in seinem Bauvolumen klein gehalten werden und mit einer sehr nie-

χ- R-.J 7 SI 3

derohmig ausgelegten Spule versehen sein. Nach Ablauf der Zeitdauer a wird die Ansteuerung des Elektromagneten 23 durch die elektronische Regelschaltung unterbrochen, und die nicht dargestellte Rückstellfeder schiebt das Schieberglied 21 aus der Bypassleitung 10 heraus, so daß wieder eine freie Strömung bei einem erneuten Start der Brennkraftmaschine über die Bypassleitung 10 stattfinden kann. Der ebenfalls nach dem Öffnen des Zündschalters 27 stattfindende Preibrennvorgang dauert wie mit b bezeichnet ca. 1 Sekunde und soll innerhalb der Zeitspanne a liegen, in der das Schieberglied 21 den Hitzdraht 12 abkapselt. Um sicher zu gehen, daß während des Freibrennvorganges der Hitzdraht 12 auch völlig abgekapselt ist, kann es vorteilhaft sein, daß der Freibrennvorgang erst mit einer Verzögerung von einer Zeitdauer c, die ca. 5 Sekunden beträgt, nach dem Öffnen des Zündschalters 27 beginnt. Durch das Abkapseln des Hitzdrahtes 12 während des Freibrennvorganges ist höchstens eine sehr geringe brennbare Gemischmenge in unmittelbarer Nähe des Hitzdrahtes 12 vorhanden und wird ein weiteres Nachströmen von brennbarem Gemisch zum Hitzdraht verhindert.

Bei dem in Figur 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist die nicht dargestellte Rückstellfeder der Schutzvorrichtung 20 so angeordnet, daß sie in nicht erregtem Zustand des Elektromagneten 23 das Schieberglied mit seinen Schenkeln 2h und 25 in die Bypassleitung 10 verschiebt, so daß der Hitzdraht 12 abgekapselt ist. Die gleichwirkenden Teile bei den beiden Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 3 sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Funktion der Schutzvorrichtung 20 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechend Figur 3 soll unter Zuhilfenahme des Diagramms in Fi-

κ. ,176 1 δ

gur U erläutert werden. Mit dem Schließen des Zündschalters 27 erfolgt über einen Kaltleiterwiderstand (PTC-Widerstand) 30 in der Ansteuerleitung 29 eine Erregung des Elektromagneten 23 j der das Schieberglied 21 entgegen der Kraft der Rückstellfeder aus der Bypassleitung 10 zieht. Mit dem Schließen des Zündschalters 27 fließt zunächst über den niederohmigen Kaltleiterwiderstand 30 ein hoher Strom (Anzugsstrom), der nach kurzer Zeit durch Erwärmung des Kaltleiterwiderstandes 30 auf einen niedrigen Wert abgeregelt wird (Haltestrom), der aber ausreicht, um das Schieberglied 21 außerhalb der Bypassleitung 10 zu halten. Wird nun der Zündschalter 27 geöffnet, so wird damit die Stromversorgung des Elektromasneten 23 unterbrochen und die Rückstellfeder verschiebt das Schieberglied 21 in die Bypassleitung 10, wodurch der Hitzdraht 12 abgekapselt wird. Mit einer zeitlichen Verzögerung von c wird dann durch die elektronische Regelschaltung 16 der Freibrennvorgang b des Hitzdrahtes 12 eingeleitet.

1$

Leerseite

Claims

29.1.1982 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Ansprüche

TT) Verfahren zur Verhinderung einer Beschädigung eines in einem Strömungsquerschnitt angeordneten temperaturabhängigen Widerstandes einer Luftmassenmeßvorrichtung durch Überhitzung infolge der Entzündung eines brennbaren gasförmigen Gemisches bei einem Freibrennvorgang zum Abbrennen von Ablagerungen an der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstandes, dadurch gekennzeichnet, daß während des Freibrennvorganges (b) der temperaturabhängige Widerstand (12) im Strömungsquerschnitt (10) zur Unterbindung einer Strömung abgekapselt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt (10) stromaufwärts und stromabwärts in der Nähe des temperaturabhängigen Widerstandes (12) während des Freibrennvorganges (b) sperrbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sperrung des Strömungsquerschnittes (10) während des Freibrennvorganges (b) mindestens ein Schieberglied (21, 2k, 25) in den Strömungsquerschnitt (10) schiebbar ist.

k. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) U-förmig ausgebildet ist, wobei ein Schenkel {2k) des Schiebergliedes (21) stromaufwärts und der andere Schenkel (25) stromabwärts, des temperaturabhängigen Widerstandes (12) während des

Freibrennvorganges (b) den Strömungsquerschnitt (10) sperrt.

5· Verfahren nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) durch einen elektromagnetischen Stellmotor (23) betätigbar ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) in nicht erregtem Zustand des elektromagnetischen Stellmotors (23) den Strömungsquerschnitt (10) öffnet.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmassenmeßvorrichtung (1) zur Messung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse dient und der elektromagnetische Stellmotor (23) bei Unterbrechung der Zündung (27) der Brennkraftmaschine, nach der der Freibrennvorgang (b) des temperaturabhängigen Widerstandes (12) ausgelöst wird, zeitlich begrenzt (a) erregbar ist und dabei das Schieberglied (21) in Richtung einer Sperrung des Strömungsquerschnittes (10) bewegt.

8. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) in nicht erregtem Zustand des elektromagnetischen Stellmotors (23) den Strömungsquerschnitt (10) sperrt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmassenmeßvorrichtung (1) zur Messung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse dient und der elektromagnetische Stellmotor (23) bei Einschaltung der Zündung (27) der Brennkraftmaschine erregbar ist und dabei das Schieberglied (21) in Richtung einer Öffnung des Strömungsquerschnittes (10) bewegt.

- 3 - R. .176 1 δ*

10. Verfahren nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ansteuerleitung (29) des elektromagnetischen Stellmotors (23) ein Kaltleiterwiderstand (PTC-Widerstand) (30) angeordnet ist, der den Strom zum erregten elektromagnetischen Stellmotor (23) verringert.

11. Luftmassenmeßvorrichtung mit einer elektronischen Regelschaltung und einem in einem Strömungsq.uer schnitt angeordneten temperaturabhängigen Widerstand zur Ermittlung der Masse der strömenden Luft, wobei an dem temperaturabhängigen Widerstand zu bestimmten Zeitpunkten ein Freibrennvorgang zum Abbrennen von Ablagerungen an der Oberfläche des temperaturabhängigen Widerstandes ausgelöst wird, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schieberglied (21, 2h, 25) vorgesehen ist, das während des Freibrennvorganges (b) am temperaturabhängigen Widerstand (12) den Strömungsquerschnitt (10) nahe des temperaturabhängigen Widerstandes (12) sperrt.

12. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch

« gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) U-förmig ausgebildet ist, wobei ein Schenkel (2k) des Schiebergliedes (21) stromaufwärts und der andere Schenkel (25) stromabwärts des temperaturabhängigen Widerstandes (12) während des Freibrennvorganges (b) den Strömungsquerschnitt (10) sperrt.

13- Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) durch einen elektromagnetischen Stellmotor (23) betätigbar ist.

- k - R.

17 5 1 S

1^. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) in nicht erregtem Zustand des elektromagnetischen Stellmotors (23) den Strömungsquerschnitt (10) öffnet.

15· Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1U, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmassenmeßvorrichtung (1) zur Messung der von einer Brennkraftmaschine ang.esaugten Luftmasse dient und der elektromagnetische Stellmotor (23) bei Unterbrechung der Zündung (27) der Brennkraftmaschine, nach der der Freibrennvorgang (b) des temperaturabhängigen Widerstandes (12) ausgelöst wird, zeitlich begrenzt (a) erregbar ist und dabei das Schieberglied (21) in Richtung einer Sperrung des Strömungsquerschnittes (10) bewegt.

16. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberglied (21) in nicht erregtem Zustand des elektromagnetischen Stellmotors (23) den Strömungsquerschnitt (10) sperrt.

17· Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmassenmeßvorrichtung (1) zur Messung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse dient und der elektromagnetische Stellmotor (23) bei Einschaltung der Zündung (27) der Brennkraftmaschine erregbar ist und dabei das Schieberglied (21) in Richtung einer Öffnung des Str'ömungsquerschnittes (10) bewegt.

18. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ansteuerleitung (29) des elektromagnetischen Stellmotors (23) ein Kaltleiterwiderstand (PTC-Widerstand) (30) angeordnet ist, der den Strom zum erregten elektromagnetischen Stellmotor (23) verringert.