DE3230829C2

DE3230829C2 -

Info

Publication number: DE3230829C2
Application number: DE3230829A
Authority: DE
Inventors: Jaihind Singh 7143 Vaihingen De Sumal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-08-19
Filing date: 1982-08-19
Publication date: 1991-05-23
Also published as: DE3230829A1; JPH0426048B2; JPS5990016A; US4555937A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Bestimmung des Durch flusses eines pulsierenden Mediums mit Rückströmung, insbesondere der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luft, nach der Gattung des Anspruches.

Es ist schon ein derartiges Verfahren bekannt (WO 81/02 202), bei dem jedoch hierfür ein Signalgeber erforderlich ist, der wenigstens einen zusätzlichen Sensor erfordert, z. B. zur Ermitt lung des Kurbelwellenwinkels, in Form zweier Hitzdrahtfühler oder eines Temperaturfühlers. Nachteilig dabei ist nicht nur, daß sich über die Lebensdauer der Brennkraftmaschine Beginn und Ende des Rückflusses gegenüber der Kurbelwellenstellung ändern, sondern auch die zusätzlichen Hitzdrahtfühler oder Temperaturfühler mit Verzöge rungen auf Strömungsänderungen reagieren.

Problem und Vorteile der Erfindung

Der im Anspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vereinfachung des Verfahrens zur Bestimmung des Durchflusses eines pulsierenden Mediums mit Rückströmung zu erreichen. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß die Erkennung der Rückströmung ohne zusätzlichen Sensor durch das Luftmeßorgan selbst erfolgt und keinen Lebensdauereinflüssen unterworfen ist.

Zeichnung

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

Fig. 1 ein Schaltbild einer Vorrichtung zur Messung der Masse eines pulsierenden Mediums und zur Korrektur des Durchflußmeß signals bei Rückströmung,

Fig. 2 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf des Durchflußmeßsignals U_S über der Zeit t zeigt,

Fig. 3 ein Diagramm, das den Verlauf eines Integrationswertes Iw über der Zeit t zeigt,

Fig. 4 ein Diagramm, das den Verlauf des Durchflußwertes Q des Me diums über der Zeit t zeigt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Strömungsquerschnitt, bei spielsweise ein Luftansaugrohr einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, 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 hängige 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 strömende Mediummasse dar, das als Durchflußmeßsignal 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. Das gleichzeitig als Stellgröße dienende Durchflußmeßsignal 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 ein Durchflußmeßsignal 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.

Durchflußmeßorgane, die nicht die Strömungsrichtung des strömenden Mediums erkennen, wie beispielsweise thermi sche Durchflußmeßorgane entsprechend der Ausführung nach Fig. 1, weisen bei einer Strömungsumkehr des pulsierenden Mediums, wie sie in Fig. 1 durch die Pfeile 16 gekenn zeichnet ist, einen Meßfehler auf, da die rückströmende Mediummasse 16 nicht vom Durchflußmeßsignal abgezogen, sondern erneut zu diesem addiert wird. Dieser Fehler des Durchflußmeßsignals U_S ist besonders hoch bei pulsierenden Strömungen mit hoher Pulsationsfrequenz und kleinen Durch flußwerten Q. Bei Brennkraftmaschinen erfolgt im Saug rohr eine Umkehrung der Strömungsrichtung der angesaugten Luft, mit anderen Worten eine Rückströmung, erst, wenn die Drosselklappe nahezu voll geöffnet ist, also bei Vollast oder mit anderen Worten gesagt erst in der Nähe des maximalen mittleren Durchflußmeßsignals für eine gegebene Drehzahl der Brennkraftmaschine.

In der Fig. 2 ist der Verlauf des von dem Durchfluß meßorgan gelieferten tatsächlichen Durchflußmeßsignals U_S über der Zeit t beispielsweise dargestellt. Dabei erfolgt in dem Punkt A keine Mediumströmung, das Durchflußmeß signal U_S ist Null. Setzt nun eine pulsierende Mediumströ mung in Richtung der Pfeile 2 ein, beispielsweise wäh rend des Ansaughubes der Brennkraftmaschine, so ergibt sich ein Verlauf des Durchflußmeßsignals U_S entsprechend der ausgezogenen Linie a, wobei das Durchflußmeßsignal im Punkt B wieder auf Null abgesunken ist, da hier die Rück strömung beginnt, die durch die gestrichelte Linie b ge kennzeichnet ist und bis zum erneuten Nulldurchgang am Ende C der Rückströmung verläuft. Anschließend an den Nulldurchgang im Punkt C strömt das Medium wieder in der gewünschten Richtung entsprechend der Pfeile 2, und es ergibt sich ein Kurvenverlauf entsprechend der ausge zogenen Linie a. Da thermische Durchflußmesser eine Rück strömung des Mediums in Pfeilrichtung 16 nicht erkennen, wird die zwischen den Punkten B und C strömende Medium masse, die der durch x gekennzeichneten Fläche unterhalb der Linie b entspricht, fälschlicherweise zum Durchfluß wert addiert und führt somit zu einem Meßfehler. Bei ei ner Anwendung eines derartigen Durchflußmeßorganes zur Ermittlung der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse zeigt also das Durchflußmeßorgan eine größere angesaugte Luftmasse an, als in Wirklichkeit von der Brennkraftmaschine angesaugt wurde. Das bedeutet, daß beispielsweise eine durch ein elektronisches Steuergerät 29 der zu groß gemessenen Luftmasse zugeordnete Kraftstoff menge zu einem zu fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch führt. Durch das elektronische Steuergerät 29 wird beispiels weise mindestens ein Kraftstoffeinspritzventil 30 (Fig. 1) angesteuert. Zur Vermeidung dieses Fehlers ist vorgesehen, daß mit Beginn der Rückströmung 16 im Punkt B ein Integrationsvorgang gestartet wird, der ent sprechend Fig. 3, in der der Integrationswert Iw über der Zeit t dargestellt ist, von einem Integrationsanfangs wert E bis zu einem Integrationsendwert F am Ende C der Rückströmung 16 in einer Richtung erfolgt. Ein derartiger Integrationsvorgang kann beispielsweise in bekannter Weise durch Laden eines Kondensators durchgeführt werden. Mit dem Ende des Rückströmvorganges im Punkt C wird unmittel bar anschließend an den Integrationsvorgang von E nach F ein Integrationsvorgang in entgegengesetzter Richtung ge startet, der vom Punkt F, in dem der Integrationsendwert F vorliegt, zum Punkt G verläuft, in dem der Integrations anfangswert wieder erreicht ist. Der Integrationsvorgang von F nach G kann beispielsweise durch Entladen des vor her aufgeladenen Kondensators erfolgen. Die Integrations vorgänge von E nach F und F nach G können ebenfalls in bekannter Weise digital durchgeführt werden. Zur Festle gung der Punkte B und C, in denen die Rückströmung des Mediums in Richtung der Pfeile 16 beginnt bzw. endet, sind bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Hier zu können beispielsweise die Nulldurchgänge der Kurven a und b dienen, oder in der Strömung können Sensoren (Druck, Temperatur) angeordnet sein, die auf die Strömungsrichtung ansprechen.

In der Fig. 4 ist der Verlauf des Durchflußwertes Q des Mediums über der Zeit t dargestellt. Dabei steigt der Durchflußwert Q entsprechend der zwischen den Punkten A und B unter der Kurve a dargestellten Fläche von dem Wert im Punkt H auf einen Wert im Punkt K. Gleichzeitig mit dem Nulldurchgang des Durchflußmeßsignals U_S im Punkt B und dem Beginn des Integrationsvorganges von E nach F wird das Durchflußmeßsignal U_S auf den Wert Null gesetzt und erst in dem Punkt D wieder frei gegeben, in dem der Integrationsvorgang von F nach G in entgegengesetzter Richtung beendet ist. Der Durchflußwert Q ändert sich somit zwischen den Punkten K und L in Fig. 4 nicht. Am Ende der Nullsetzung im Punkt D springt dann das Durchflußmeßsignal U_S auf den Wert D′ des tatsäch lichen Durchflußmeßsignals. Hierdurch wird die innerhalb der strichpunktierten Linie c zwischen den Punkten C, D und D′ eingeschlossene Fläche y, die den gleichen Flä cheninhalt wie die Fläche x hat, von dem Durchflußmeßsignal U_S subtrahiert, und es steht ein Durchflußmeßsignal U_S zur Verfügung, das nur der in der gewünschten Strömungsrichtung 2 strömenden Mediummasse Q entspricht.

Durch die erfindungsgemäße Korrektur des tatsächlichen Durchflußmeßsignals U_S bei Rückströmung wird ein Meßfeh ler des Durchflußmeßorganes bei Strömungsumkehr verhin dert.

Claims

Verfahren zur Bestimmung des Durchflusses eines pulsierenden Mediums mit Rückströmung, insbesondere der von einer Brennkraftmaschine an gesaugten Luft in einem Strömungsquerschnitt mittels eines Durch flußmeßorgans, das eine die Zuordnung eines Durchflußwertes (Q) des Mediums zu einem Durchflußmeßsignal (U_S) des Durchflußmeßorganes bestimmende Kennlinie hat und zur Korrektur des Durchflußmeßsignals (U_S) bei Rückströmung durch ein mit dem Durchflußmeßsignal beauf schlagtes Steuergerät, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt mit Beginn (B) der Rückströmung (16) des Mediums, der durch einen Nulldurchgang des Durchflußmeßsignals (U_S) festge legt wird, das dem Durchflußwert (Q) entsprechende und vom Steuerge rät (29) abgegebene Signal bis zu seiner Freigabe auf dem Wert Null gehalten sowie ein Integrationsvorgang (E-F) des Durchflußmeßsignals (U_S) gestartet und bis zum durch einen weiteren Nulldurchgang des Durchflußmeßsignals (U_S) festgelegten Ende (C) der Rückströmung (16) fortgeführt wird, bei dem ein der zurückgeflossenen Mediummasse entsprechender erster Integrationsendwert (X) vorliegt, in einem weiteren Verfahrensschritt unmittelbar anschließend an das Ende (C) der Rückströmung (16) ein Integrationsvorgang (F-G) des Durchfluß meßsignals (U_S) ausgelöst und bis zum Erreichen eines dem ersten Integrationsendwert (X) gleich großen zweiten Integrationsendwertes (Y) fortgeführt wird und in einem sich daran anschließenden Verfah rensschritt das dem Durchflußwert (Q) entsprechende, vom Steuergerät (29) abgegebene Signal wieder freigegeben wird.