DE3312092A1

DE3312092A1 - Anordnung zur bestimmung des durchsatzes eines mediums, insbesondere des luftdurchsatzes durch eine lufteinlassleitung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3312092A1
Application number: DE19833312092
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig Giese; Dietrich Dipl.-Ing. 3301 Rothemühle Meyerdierks
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1983-04-02
Filing date: 1983-04-02
Publication date: 1984-10-04

Description

Anordnung zur Bestimmung des Durchsatzes eines
Mediums, insbesondere des Luftdurchsatzes durch eine Lufteinlaßleitung einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Anordnungen, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 25 27 306, GOlF 1/66, bekannt sind, bieten den Vorteil einer berührungslosen und trägheitslosen Möglichkeit zur Bestimmung des Durchsatzes des strömenden Mediums, das außer einem Gas auch eine Flüssigkeit sein kann. So findet eine derartige Ultraschallmessung beispielsweise auch zur Ermittlung des Kraftstoffdurchsatzes durch eine Kraftstoffleitung Einsatz.
Betrachtet man weiter den bevorzugten Einsatzfall der Erfindung, nämlich zur Luftmengenmessung im Saugrohr einer Brennkraftmaschine -die Kenntnis des Luftdurchsatzes ist zur Einstellung der beispielsweise einzuspritzenden Kraftstoffmenge erforderlich-, so können sich Meßungenauigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen und unterschiedlichen Dichten der Luft, beispielsweise durch unterschiedliche Höhe ü. d. M., ergeben.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß eine Korrektur hinsichtlich der Dichte und der Temperatur des strömenden Mediums erfolgt.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1; eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung beschreibt der Unteranspruch.
Durch Anordnung der Referenzmeßstrecke quer zur Strömungsrichtung des strömenden Mediums, also beispielsweise längs eines Durchmessers des Saugrohrs einer Brennkraftmaschine, liefert die Referenzeinrichtung eine Referenzlaufzeit, die von der jeweiligen Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums unabhängig ist und demgemäß durch die bekannte Länge der Referenzmeßstrecke sowie die exakte Schallgeschwindigkeit der Ultraschallwellen in dem strömenden Medium bestimmt ist. Damit läßt sich aus der Referenzlaufzeit -der jeweilige Istwert der Schallgeschwindigkeit ermitteln, der seinerseits in die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums längs der Meßstrecke eingeht. Je nach Schallrichtung ist die Laufzeit längs der Meßstrecke proportional der -konstanten- Länge der Meßstrecke, dividiert durch die Summe bzw. Differenz von Schallgeschwindigkeit und Geschwindigkeit des strömenden Mediums, also beispielsweise Luft. Daraus läßt sich in einfacher Weise die Geschwindigkeit des strömenden Mediums und aus dieser durch Multiplikation mit dem Strömungsquerschnitt in der Leitung der Luftdurchsatz ermitteln.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung erläutert.
Die Lufteinlaßleitung 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine besitzt den bekannten, konstanten Querschnitt A. In dieser Leitung sind in Richtung der mit der Strömungsgeschwindigkeit v erfolgenden Luftströmung in einem bekannten, konstanten Abstand s (Meßstrecke) aufeinanderfolgend der Schallgeber 2, gespeist vom eigentlichen Sender 3, und der Schalldetektor 4 mit. der nachgeschalteten Signalauswertung 5 angeordnet. Über die Leitungen 6 und 7 wird demgemäß an den Rechner 8 ein Signal geliefert, das die Laufzeit der Schallwellen längs der Meßstrecke s wiedergibt. Diese Laufzeit ist außer von den Konstanten A und s von der Strömungsgeschwindigkeit v und der jeweiligen Schallgeschwindigkeit in dem strömenden Medium abhängig.
Da diese Schallgeschwindigkeit ihrerseits von Temperatur- und Dichteschwankungen der Luft in der Leitung 1 abhängt, ist ferner eine Referenz-Meßeinrichtung vorgesehen, die als wesentliche Bestandteile den Referenz-Ultraschallgeber 9 und den Referenz-Ultraschalldetektor 10 mit nachgeschalteter Signalverarbeitung 11 enthält. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Länge der Referenz-Meßstrecke D gleich dem Durchmesser der Leitung 1. Über die Signaleitung 12 wird demgemäß dem Rechner ein Referenzsignal zugeführt, das ein Maß für die Laufzeit der Schallwellen längs der Referenz-Meßstrecke D und wegen der Konstanz derselben und der Unabhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit v ein Maß für die jeweilige Schallgeschwindigkeit in dem strömenden Medium ist.
Der Rechner 8 ermittelt aus den verschiedenen ihm zugeführten Signalen unter Berücksichtigung des Leitungsquerschnitts A den Luftdurchsatz Q und gibt ein entsprechendes Signal ab.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Anordnung zur Bestimmung des Durchsatzes eines strömenden Mediums durch eine Leitung, insbesondere des Luftdurchsatzes durch eine Lufteinlaßleitung einer Brennkraftmaschine, mit einem Ultraschallgeber und einem Ultraschalldetektor, die in der Leitung in Strömungsrichtung mit definiertem Abstand (Meßstrecke) aufeinanderfolgen und ein die Laufzeit des Schalls längs der Meßstrecke wiedergebendes Signal liefern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenz-Ultraschallgeber (9) und ein Referenz-Ultraschalidetektor (10) in einem vorgegebenen gegenseitigen Abstand (Referenzmeßstrecke D) quer zur Strömungsrichtung aufeinanderfolgen und ein die von der Strömungsgeschwindigkeit praktisch unabhängige Laufzeit des Schalls längs der Referenzmeßstrecke (D) wiedergebendes Referenzsignal zur Ermittlung der tatsächlichen Schallgeschwindigkeit in dem strömenden Medium liefern.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal und das Referenzsignal einem Rechner (8) zur Ermittlung des Durchsatzes ((D) zugeführt werden.