DE3326047A1

DE3326047A1 - Luftmassenmessvorrichtung

Info

Publication number: DE3326047A1
Application number: DE19833326047
Authority: DE
Inventors: Heinz 7141 Ludwigsburg Gneiß; Jaihind Singh 7143 Vaihingen Sumal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-07-20
Filing date: 1983-07-20
Publication date: 1985-01-31
Also published as: FR2549600A1; DE3326047C2; JPH0462005B2; JPS6039509A; GB8413352D0; GB2143951B; GB2143951A; US4561302A; FR2549600B1

Description

E. 188O9

U. T-1983 Kh/Wl

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Luftmassenmeßvorrichtung
Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Luftmassenmeßvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Luftmassenmeßvorrichtung bekannt, die einen sehr großen Raumbedarf hat, so daß es nicht nur zu unerwünschten Störungen in der Strömung kommt, sondern auch die Einsatzfähigkeit begrenzt ist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Luftmassenmeßvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil eines geringen Raumbedarfes, so daß diese Luftmassenmeßvorrichtung bei im wesentlichen gleicher Ausbildung sowohl zur Luftmassenmessung direkt im Luftströmungskanal oder in einem Bypass zum Luftströmungskanal verwendet werden kann, bei gleicher gewünschter Meßgenauigkeit.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Luftmassenmeßvorrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, daß der Trägerkörper in eine Wandung

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eines Luftströmungskanals eingesetzt wird und so einen Bypass zum Luftströmungskanal durchdringt, daß der Durchbruch fluchtend zum Bypass verläuft und in diesem Bereich den Bypassq.uer schnitt bestimmt. Weiterhin vorteilhaft ist es, daß der Meßwiderstand als Draht ausgebildet so in dem Durchbruch über Stützstellen an den einzelnen Seiten des Durchbruches geführt ist, daß zwischen den Stützstellen der kürzeren Seiten des Durchbruches ein nahezu in Richtung der Längsachse des Durchbruches verlaufender Drahtabschnitt gebildet wird. Vorteilhaft ist es ebenfalls, Meßwiderstand und Kompensationswiderstand als Filmwiderstände auszubilden.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine schaltungsmäßige Darstellung einer Luftmassenmeßvorrichtung, Figur 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung, Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2, Figur h ein zweites Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung, Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Figur U, Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

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 Strömungsquerschnitt 1 befindet sich beispielsweise als Teil eines

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Durchflußmeßorganes ein temperaturabhängiger Meßwiderstand 3, z.B. 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 Mediumtemperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsgeschwindigkeit, d.h. die pro Zeiteinheit fließende Mediummasse mit einem Durchflußwert Q zu, so kühlt sich der temperaturabhängige 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 Augangsgröße des Reglers regelt die. Temperatur des temperaturabhängigen Meßwiderstandes 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 Durchflußmeßwert U₀ beispielsweise einem Zumeß-

kreis 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 Referenzwiderstand h zusammen einen ersten Brückenzweig, dem ein aus den beiden festen Widerstäanden 5 und 6 aufgebauter zweiter Brückenzweig parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen 3 und k befindet sich der Abgriffspunkt T und zwischen den Widerständen 5 und 6 der Abgriffspunkt 8. Die beiden Brückenzweige sind in den Punkten 9 und 1o parallel geschaltet. Die zwischen den Punkten T und 8 auftretende

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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. Der gleichzeitig als Stellgröße dienende Durchflußmeßwert U₀ ist zwischen den Klemmen

12 und 13 abnehmbar, wie angedeutet.

Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt bis zu einem Wert, bei dem die Eingangsspannung des Vestärkers 11, die Brükkendiagonalspannung, Null wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers 11 fließt dabei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung. Verändert sich infolge von Massenänderungen Q 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 Stellgröße U₀, stellt ebenso wie der Strom im tempe^ raturabhängigen Meßwiderstand 3 einen Durchflußmeßwert für die strömende Mediummasse dar, beispielsweise der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse und kann einem elektronischen Steuergerät 29 eingegeben werden, das beispielsweise mindestens ein Kraftstoffeinsprit zventil 30 ansteuert.

Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur des Mediums auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von dem Medium umströmten zweiten temperaturabhängigen Kompensationswider stand 1k in den zweiten Brückenzweig zu

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schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5> 6 und 1U so zu wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen Kompensationswiderstandes 1U, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wirs, so gering ist, daß sich.die Temperatur des Kompensationswiderstandes lh praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur des vorbeiströmenden Mediums entspricht.

Der Referenzwiderstand k ist zweckmäßigerweise ebenfalls in dem Strömung sq.uerschnitt 1 oder in wärmeleitender Verbindung zur Strömungskanalwand 31 angeordnet, so daß die Verlustwäre des Referenzwiderstandes h durch die strömende Luft oder die Strömungskanalwand 31 abgeführt werden kann. Hierfür kann der Referenzwiderstand k wie auch der Meßwiderstand 3 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 an einem zylindrischen Trägerkörper 33 angeordnet sein. Bei der Darstellung nach Figur 2 strömt die Luft senkrecht zur Zeichenebene und umströmt den teilweise durch eine Öffnung k~\ der Strömungskanalwand 31 in den Strömungsquer schnitt 1 ragenden Trägerkörper 33 bzw. durchströmt einen rechteckförmigen und parallel zur Strömungsrichtung 2 verlaufenden Durchbruch 3^ des Trägerkörpers 33, in dem der Meßwiderstand 3 an beispielsweise vier Stützstellen 35> 36, 37, 38 gelagert ist. Die Enden des drahtförmigen Meßwiderstandes 3 sind dabei mit den Stützstellen 35» 37 an den längeren Seiten 39 des Durehbruches 3^ verbunden, während um die beiden mittleren Stützstellen 36, 38 an den kürzeren Seiten ho der Meßwiderstandsdraht 3 schlaufenförmig geführt ist und die sich kreuzenden Drahtabschnitte miteinander im Kreuzungspunkt verlötet sind. Dabei verläuft der zwischen den Stüt.zstellen 36, 38 gebildete Drahtabschnitt k3 nahe-

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zu in der Längsachse des Durchbruches 3^· Der Referenzwiderstand k wird durch einen Referenzvriderstandsdraht h gebildet, der auf einen ebenfalls in den Strömungsquerschnitt ragenden Teilabschnitt hk des Trägerkörpers 33 gewickelt ist. Der Referenzwiderstand k ist mit Abstand zum Durchbruch 3^ an dem Trägerkörper 33 angeordnet. In möglichst·großer Entfernung zum Referenzwiderstand k ist der die Temperatur der strömenden Luft messenden Kompensationswiderstand Ii+ im Durchbruch 3^ stromaufwärts des Meßwiderstandes 3 angeordnet, also vie dargestellt in der Nähe der dem Referenzwiderstand k abgewandten kürzeren Seite Uo des Durchbraches 3^. Das dem Durchbruch 3^ abgewandte Ende des Trägerkörpers 33 ist mit einem Schaltungsgehäuse U5 verbunden, das an der Strömungskanalwandung 31 außerhalb des Strömungsquerschnittes gelagert ist und einen elektrischen Steckanschluß k6 zur Stromversorgung und Signalabgabe aufweist.

Bei dem in den Figuren k und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die gegenüber den Figuren 1 bis 3 gleichgebliebenen und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. So ist in einem Luftansaugstutzen 31 stromabwärts eines nicht dargestellten Luftfilters ein Kraft stoffeinspritzventil U8, das beispielsweise elektromagnetisch betätigt wird derart konzentrisch angeordnet, daß der abgespritzte Kraftstoff kegelförmig verlaufend in einen Öffnungsspalt an einer Drosselklappe 1+9 gelangt, die stromabwärts des Kraftstoffeinspritzventiles U8 in dem durch den Luftansaugstutzen 31 gebildeten Strömungsquerschnitt 1 angeordnet ist. Durch die Verkleidung des Kraftstoffeinspritzventiles kö wird am Luftansaugstutzen 31 ein Einschnürungsabschnitt 50 gebildet, an dessen engster Stelle vorteilhafterweise die Mündung

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51 einer Bypassleitung 52 zum Einschnürungsa"bschnitt 50 angeordnet ist. Der Beginn 53 der Bypassleitung 52 liegt vorteilhafterweise am Luftansaugstutzen 31 stromabwärts des Luftfilters. In eine Aufnahmebohrung 55 der Wandung des Luftansaugstutzens 31 senkrecht zur Strömungsrichtung 2 der strömenden Ansaugluft ist der Trägerkörper so eingesetzt, daß der Durchbruch 3^+ fluchtend zur Bypassleitung 52 verläuft und in diesem Bereich den Bypassq.uerschnitt bestimmt. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren k und 5 der Kompensationswiderstand 1^ stromaufwärts des Meßwiderstandes 3 angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 sind die gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile ebenfalls durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Abweichend von den bisherigen Ausführungsbeispielen sind Meßwiderstand 3 und Kompensationswiderstand 1^ als Film- oder Schichtwider·· stände ausgebildet. Dabei sind Meßwiderstand 3 und Kompensationswider stand 1^ in dem Durchbruch 3^ zueinander versetzt angeordnet.

Claims

R. 18809 1U.T - 1983 Kh/Wl ROBERT BOSCH GMBH5 TOOO Stuttgart 1 Ansprüche

1./Luftmassenmeßvorrichtung mit einer elektronischen Regelschaltung und einem in einem Strömungsquerschnitt angeordneten temperaturabhängigen Meßwiderstand, der wie auch ein Referenzwiderstand als Element einer gemeinsamen Brückenschaltung an einem Trägerkörper angeordnet ist, wobei der Referenzwiderstand durch einen Referenzwiderstandsdraht gebildet wird, der auf den Trägerkörper gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (33) zylindrisch ausgebildet ist und parallel zur Strömungsrichtung (2) verlaufend einen den Meßwiderstand (3) aufnehmenden rechteckförmig gestalteten Durchbruch (3*0 aufweist, in dem stromaufwärts des Meßwiderstandes (3) ein Kompensationswiderstand (1*0 in möglichst grosser Entfernung zu dem mit Abstand zum Durchbruch (3*0 auf dem Umfang des Trägerkörpers (33) gewickelten Referenzwiderstand (k) angeordnet ist.

2. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper an einer Wandung (31) eines Strömungskanales gehaltert ist und so weit in die Luftströmung (2) ragt, daß der den Durchbr.uch (3*0 aufweisende Bereich und der den Referenzwiderstandsdraht (k) aufnehmende Bereich {kh) von Luft umströmt wird.

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3. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (33) in eine Aufnahmebohrung (55) einer Wandung (31) eines Luftströmungskanals senkrecht zur Strömungsrichtung (2) eingesetzt ist und so einen Bypass (52) zum Luftströmungskanal durchdringt, daß der Durchbruch (3*0 fluchtend zum Bypass (52) verläuft und in diesem Bereich den Bypassquerschnitt bestimmt.

h. Luftmassenmeßvorriehtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) als Draht ausgebildet jeweils an jeder Seite (39> ho) des Durchbruches (3¹O vorgesehenen Stützstellen (35, 36, 3T, 38) gelagert und zwischen seinen Enden an den Stützstellen (35» 37) der längeren Seiten (39) über die Stützstellen (36,' 38) der kürzeren Seiten (ho) so geführt ist, daß zwischen den Stützstellen (36, 38) der kürzeren Seiten (¹J-O) des Durchbruches (3¹O eine nahezu in Richtung der Längsachse des Durchbruches (3¹O verlaufender Drahtabschnitt (k3) gebildet wird.

5. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3₃ dadurch gekennzeichnet, daß Meßwiderstand (3) und Kompensationsviderstand (1h) als Filmwidersand ausgebildet sind.

6. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß Meßwiderstand (3) und Kompensationswiderstand (1h) im Durchbruch (3¹O zueinander versetzt angeordnet sind.