DE3218930C2

DE3218930C2 -

Info

Publication number: DE3218930C2
Application number: DE3218930A
Authority: DE
Inventors: Jaihind Singh 7143 Vaihingen De Sumal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-05-19
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1991-04-25
Also published as: GB2121186A; GB8312409D0; FR2527331B1; DE3218930A1; US4510795A; FR2527331A1; GB2121186B; JPS58210520A; JPH0356411B2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Messung des von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmassendurchflusses nach der Gat tung des Hauptanspruches. Es sind bereits Durchflußmeß organe bekannt, bei deren Anwendung zur Messung der von Brennkraftmaschinen angesaugten Luft die in gewissen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschinen sehr stark auftretende Pulsation der Ansaugluft zu einer Verfälschung des Meßsignales führt. Derartige Verfälschungen des Meß signales können einmal darauf beruhen, daß es zu Strö mungsumkehrungen während der Pulsation kommt, die vom Luftmeßorgan nicht als solche erkannt werden, und anderer seits kann die Ansprechzeit des Durchflußmeßorgans auf Strömungsänderungen nicht unendlich schnell gemacht wer den. Bei derartigen Durchflußmeßorganen wird deshalb die Durchflußmessung bei sehr hohen Pulsationsamplituden un terbrochen, was jedoch unbefriedigend ist, weil es nicht zu einer Korrektur oder einem Ausgleich des Pulsations fehlers führt.

Bekannt ist ebenfalls ein Verfahren (DE 30 09 969 A1), bei dem der Ausgang des Durchflußmeßorgans unter Verwendung experimentell er mittelter Werte derart korrigiert wird, daß er sich dem bei stetiger Strömung erzeugten nähert.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat den Vorteil, daß nur ein ausgewählter Be reich der Kennlinie des Durchflußmeßorgans herangezogen wird, um einen sich aus der Pulsation der Luft ergebenden Fehler des Durch flußmeßorgans U_s zu verringern oder zu korrigieren.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich. Vorteilhaft ist es, insbe sondere zur Verringerung des sich aus Strömungsumkehrungen ergeben den Meßfehlers, unterhalb des den Minimumdurchflußwert Q_m kenn zeichnenden Minimumdurchflußmeßwertes U_sm der Kennlinie des Durch flußmeßorganes einen Korrekturdurchflußwert U_sk einzusteuern, der geringer ist, als der Durchflußmeßwert U_so bei einem Durch flußwert Null.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Messung des Massendurchflusses eines strömenden Mediums und zur Korrektur des Durchflußmeßwertes bei pulsierender Strömung,

Fig. 2 ein Dia gramm, das den zeitlichen Verlauf des Durchflußwertes Q der Masse eines pulsierenden Mediums über der Zeit t zeigt,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Kennlinie eines Durchflußmeßorganes mit dem Durchflußmeßwert U_s und dem Durchflußwert Q des Mediums zeigt und die Modifikation der Kennlinie zur Verringerung oder Korrektur eines Pulsationsfehlers.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Strömungsquerschnitt, bei spielsweise ein Luftansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschsine, gezeigt, durch welchen in Richtung der Pfeile 2 ein Medium, beispielsweise die von der Brenn kraftmaschine angesaugte Luft strömt. In dem Strömungs querschnitt 1 befindet sich beispielsweise als Teil eines Durchflußmeßorganes ein temperaturabhängiger Meßwider stand 3, z. B. ein Heißschicht- bzw. Heißfilmwiderstand oder ein Hitzdraht, der von der Ausgangsgröße eines Reg lers durchflossen wird und gleichzeitig die Eingangsgröße für den Regler liefert. Die Temperatur des temperaturab hängigen Meßwiderstandes 3 wird von dem Regler auf einen festen Wert, der über der mittleren Mediumtemperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsgeschwindig keit, d. h. die pro Zeiteinheit fließende Mediummasse mit einem Durchflußwert Q zu, so kühlt sich der temperaturab hänge Meßwiderstand 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 Meßwiderstand 3 einstellt. Die Ausgangsgröße des Reglers regelt die Temperatur des temperaturabhängigen Meßwider standes 3 bei Änderungen des Durchflußwertes Q des Mediums jeweils auf den vorbestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für die angesaugte Mediummasse dar, das als Durchflußmeßwert U_s beispielsweise einem Zumeß kreis einer Brennkraftmaschine zur Anpassung der erforder lichen Kraftstoffmasse an die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmasse zugeführt werden kann.

Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 ist in einer Wider standsmeßschaltung, beispielsweise einer Brückenschaltung, angeordnet und bildet mit einem Widerstand 4 zusammen einen ersten Brückenzweig, dem ein aus den beiden festen Wider ständen 5 und 6 aufgebauter zweiter Brückenzweig parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen 3 und 4 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 angeschlos sen sind, so daß seine Ausgangsgröße die Brücke mit Be triebsspannung bzw. mit Betriebsstrom versorgt. Der gleichzeitig als Stellgröße dienende Durchflußmeßwert U_S ist zwischen den Klemmen 12 und 13 abnehmbar, wie ange deutet.

Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt bis zu einem Wert, bei dem die Eingangsspannung des Verstärkers 11, die Brüc kendiagonalspannung Null wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers fließt da bei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung. Verän dert sich infolge von Massenänderungen Q des strömenden Me diums die Temperatur des temperaturabhängigen Meßwider standes 3, so ändert sich die Spannung an der Brückendia gonale und der Verstärker 11 regelt die Brückenspeisespan nung bzw. den Brückenstrom auf einen Wert, für den die Brücke wieder abgeglichen oder in vorgegebener Weise ver stimmt ist. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 11, die Stellgröße U_S, stellt ebenso wie der Strom im tempe raturabhängigen Meßwiderstand 3 einen Durchflußmeßwert 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 temperaturabhängigen Wider stand 14 in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5, 6 und 14 so zu wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen Wider standes 14, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wird, so gering ist, daß sich die Temperatur die ses Widerstandes 14 praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Tempera tur des vorbeiströmenden Mediums entspricht.

In der Fig. 2 ist der Verlauf des Durchflußwertes Q ei ner pulsierenden Mediummasse über der Zeit t dargestellt, beispielsweise der von einer Brennkraftmaschine angesaug ten Luftmasse. Dieser Verlauf einer pulsierenden Strö mung ist im Idealfall sinusförmig. Bei nach dem Stauklap penmeßprinzip arbeitenden Durchflußmeßorganen tritt bei pulsierenden Strömungen dadurch ein Meßfehler auf, daß sich bei einer pulsierenden Strömung an der Stauklappe ein größerer Druckabfall einstellt als bei einer stetigen Strömung. Andere Durchflußmeßorgane, die nicht auf einen Druckabfall reagieren, beispielsweise nach dem thermi schen Meßprinzip arbeitende Durchflußmeßorgane, können zwar dem Verlauf des pulsierenden Durchflußwertes Q fol gen, sie weisen jedoch trotzdem einen Meßfehler auf, der sich aus der begrenzten Ansprechempfindlichkeit des Durch flußmeßorgans ergibt, die nicht unendlich gut gemacht werden kann. In der Fig. 2 ist mit a der Verlauf einer pulsierenden Strömung dargestellt, bei der keine Strömungs umkehr stattfindet. Mit b ist gestrichelt der Verlauf ei ner pulsierenden Strömung dargestellt, bei der Strömungs umkehr stattfindet, wie in Fig. 1 durch die Pfeile 16 bezeichnet. Durchflußmeßorgane, die nicht die Strömungs richtung des strömenden Mediums erkennen, wie beispiels weise thermische Durchflußmeßorgane, weisen bei Strömungs umkehr einen zusätzlichen Meßfehler auf, da die rückströ mende Mediummasse nicht vom Durchflußmeßwert abgezogen, sondern erneut zu diesem addiert wird. Der Fehler des Durchlußmeßwertes U_s ist besonders hoch bei pulsierenden Strömungen mit hoher Pulsationsfrequenz und kleinen Durch flußwerten Q.

In der Fig. 3 ist die Kennlinie eines thermischen Durch flußmeßorgans nach Fig. 1 dargestellt. Die Kennlinie weist im Bereich geringer Durchflußwerte Q starke Steigungen und damit große Änderungen des Durchflußmeßwertes U_s auf, während bei größeren Durchflußwerten Q die Steigung der Kennlinie flacher wird. Einem Durchflußwert Null ist da bei ein Durchflußmeßwert U_so zugeordnet, der beispiels weise einer Spannung von 1,5 V entspricht. Bei einer Ver wendung des Durchflußmeßorgans zur Ermittlung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse wird der Bereich der geeichten Kennlinie nicht benötigt, der un terhalb eines Minimumdurchflußwertes Q_m liegt und dem ein Durchflußmeßwert U_sm zugeordnet ist. Der Minimum durchflußwert Q_m liegt dabei etwas unterhalb der sich bei Leerlauf der Brennkraftmaschine ergebenden Ansaugluftmasse.

Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, einen Bereich der Kennlinie unterhalb des mit 20 bezeichneten Kennlinien punktes für den Minimumdurchflußwert Q_m derart zu modi fizieren, daß ein sich aus der Pulsation der Strömung ergebender Fehler des Durchflußmeßwertes U_s verringert oder korrigiert wird. Dieser modifizierte Bereich der Kenn linie kann sich von dem Punkt 20 bis zum dem Punkt 21 für einen Durchflußwert Null erstrecken. Wie gepunktet bei c dargestellt ist, könnte der modifizierte Bereich der Kennlinie beispielsweise einen linearen Verlauf haben oder wie bei d strichpunktiert dargestellt ist, einen derarti gen Verlauf, daß bei wiederansteigendem Durchflußwert Q der ansteigende Durchflußmeßwert U_s verzögert wird. Durch diese Modifikation der Kennlinie des Durchflußmeßorganes unterhalb des Minimumdurchflußwertes Q_m ergibt sich ein erwünschter Meßfehler des Durchflußmeßwertes U_s, der dem durch die Pulsation der Mediumströmung bewirkten Meßfehler entgegengerichtet ist und zu einer Verringerung oder zu einem Ausgleich des Pulsationsfehlers führt.

Insbesondere zur Verringerung oder zum Ausgleich des sich bei Rückströmungen ergebenden Pulsationsfehlers kann die Kennlinie des Durchflußmeßorgans auch so gestaltet werden, daß unterhalb des den Minimumdurchflußwert Q_m kennzeichnen den Minimumdurchflußmeßwertes U_sm ein Korrekturdurchfluß wert U_sk, z. B. 0,6 V einsteuerbar ist, der geringer ist, als der Durchflußmeßwert U_so der ursprünglichen Kennlinie bei einem Durchflußwert Null. Hierdurch kann eine Erfassung des Rückströmanteils der Mediummasse durch das Durchfluß meßorgan unterdrückt werden.

Zur Modifikation des Durchflußmeßwertes U_s kann nach der Darstellung in Fig. 1 eine Korrekturstufe 28 dienen, die entweder als selbständiges Aggregat ausgebildet oder Teil eines elektronischen Steuergerätes 29 bekannter Bau art ist, das z. B. als Teil einer elektronischen Kraft stoffeinspritzanlage mindestens ein elektromagnetisch be tätigbares Kraftstoffeinspritzventil 30 ansteuert. Durch die Korrekturstufe 28 werden beim Auftreten von Durch flußmeßwerten U_s unterhalb des Minimumdurchflußmeßwertes U_sm die oben aufgeführten Änderungen des Durchflußmeßwer tes bewirkt, so daß der Pulsationsfehler verringert oder ganz korrigiert wird.

Claims

1. Verfahren zur Messung des von einer Brennkraftmaschine angesaug ten Luftmassendurchflusses in einem Strömungsquerschnitt mittels eines Durchflußmeßor gans, das mindestens einen im Strömungsquerschnitt angeordneten tem peraturabhängigen Meßwiderstand aufweist, dessen Temperatur und/oder Widerstand in Abhängigkeit von der strömenden Mediummasse geregelt wird und das eine die Zuordnung eines Durchflußwertes Q der ange saugten Luftmasse zu einem Durchflußmeßwert U_s des Durchflußmeßorganes bestimmende Kennlinie hat und zur Korrektur des Durchflußmeßwertes U_s bei pulsierender Luftströmung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ausgewählten Bereich (20, 21) der Kennlinie des Durchflußmeß organes, der unterhalb eines einen geringeren als den Luft massendurchfluß bei Leerlauf der Brennkraftmaschine darstellenden Minimumdurchflußwertes (Q_m) liegt, dem ein Minimumdurchflußmeßwert (U_sm) entspricht, und sich bis zu einem Durchflußwert Null mit einem Durchflußmeßwert (U_so) erstreckt, der Durchflußmeßwert (U_s) derart modifiziert wird, daß ein sich aus der Pulsation der Luft ergebender Fehler des Durchflußmeßwertes (U_s) verringert oder korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Modi fikation des Durchflußmeßwertes (U_s) unterhalb des den Minimum durchflußwert (Q_m) kennzeichnenden Minimumdurchflußmeßwertes (U_sm) der Kennlinie des Durchflußmeßorganes ein Korrekturdurchflußwert (U_sk) eingesteuert wird, der geringer ist als der Durchflußmeß wert (U_so) bei einem Durchflußwert Null.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ausgewählten Bereich (20, 21) der Kennlinie des Durchflußmeßorganes unterhalb des Minimumdurchflußmeßwertes (U_sm) der Durchflußmeßwert (U_s) derart beeinflußt wird, daß der einen ansteigenden Durchfluß wert (Q) kennzeichnende ansteigende Durchflußmeßwert (U_s) verzö gert wird.