DE3326047C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Luftmassenmeßvorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Luftmassen­ meßvorrichtung ist aus der DE 28 45 661 A1 bekannt. Sie hat einen großen Raumbedarf, so daß es nicht nur zu unerwünschten Störungen in der Strö­ mung kommt, sondern auch die Einsatzfähigkeit begrenzt ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftmassenmeßvorrichtung mit geringem Raumbedarf anzugeben, die sowohl zur Luftmassenmessung direkt in einem Luftströmungs­ kanal oder in einem Bypass zum Luftströmungskanal verwendet werden kann, bei gleicher gewünschter Meßgenauigkeit.

Die Aufgabe wird durch eine Luftmassenmeßvorrichtung mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt­ anspruch angegebenen Luftmassenmeßvorrichtung möglich. Beson­ ders vorteilhaft ist es, daß der Trägerkörper in eine Wandung eines Luftströmungskanals eingesetzt wird und dabei einen Bypass zum Luftströmungskanal durchdringt, daß der Durchbruch fluch­ tend zum Bypass verläuft und in diesem Bereich den Bypass­ querschnitt bestimmt. Weiterhin vorteilhaft ist es, daß der Meßwiderstand als Draht ausgebildet so in dem Durch­ bruch über Stützstellen an den einzelnen Seiten des Durch­ bruches geführt ist, daß zwischen den Stützstellen der kür­ zeren 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.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver­ einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine schaltungsmäßige Darstellung einer Luftmassenmeßvorrichtung,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Luftmassen­ meßvorrichtung,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Luftmassenmeßvorrichtung.

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 ein temperaturabhängiger Meßwider­ stand 3, z. B. ein Hitzdraht, der von der Ausgangsgröße eines Reglers durchflossen wird und gleichzeitig die Ein­ gangsgröße für den Regler liefert. Die Temperatur des tem­ peraturabhängigen Meßwiderstandes 3 wird von den Regler auf einen festen Wert, der über der mittleren Mediumtemperatur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömumgsgeschwindig­ keit, d. h. die pro Zeiteinheit fließende Mediummasse mit eimem 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 stamdes 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 U_S beispielsweise einem Zumeß­ kreis einer Brennkraftmaschine zur Anpassung der erforder­ lichen Kraftstoffmasse an die pro Zeiteimheit angesaugte Luftmasse zugeführt werden kann.

Der temperaturabhängige Meßwiderstand 3 ist in einer Wider­ standsmeßschaltung, beispielsweise einer Brückenschaltung, angeordnet und bildet mit einem Referenzwiderstand 4 zu­ sammen einen ersten Brückenzweig, dem ein aus den beiden festen Widerständen 5 und 6 aufgebauter zweiter Brücken­ zweig 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 ge­ schaltet. Die zwischen den Punkten 7 und 8 auftretende Diagonalspannung der Brücke ist dem Eingang eines Ver­ stärkers 11 zugeleitet, an dessen Ausgangsklemmen die Punkte 9 und 10 angeschlossen sind, so daß seine Aus­ gangsgröße die Brücke mit Betriebsspannung bzw. mit Betriebsstrom versorgt. Der gleichzeitig als Stellgröße dienende Durchflußmeßwert U_S 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 Brücken­ diagonalspannung, Null wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Ausgang des Verstärkers 11 fließt dabei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung. Verän­ dert sich infolge von Massenänderungen Q des strömenden Mediums die Temperatur des temperaturabhängigem 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 und kann einem elektronischen Steuergerät 29 eingegeben werden, das beispielsweise mindestens ein Kraftstoff­ einspritzventil 30 ansteuert.

Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur des Mediums auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von dem Medium umströmten zweiten temperaturabhängigen Kom­ pensationswiderstand 14 in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5, 6 und so zu wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhän­ gigen Kompensationswiderstandes 14, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wird, so gering ist, daß sich die Temperatur des Kompensationswiderstandes 14 praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur des vorbeiströ­ menden Mediums entspricht.

Der Referenzwiderstand 4 ist zweckmäßigerweise ebenfalls in dem Strömungsquerschnitt 1 oder in wärmeleitender Ver­ bindung zur Luftströmungskanalwand angeordnet, so daß die Verlustwärme des Referenzwiderstandes 4 durch die strö­ mende Luft oder die Luftströmungskanalwand abgeführt wer­ den kann. Hierfür kann der Referenzwiderstand 4 wie auch der Meßwiderstand 3 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 an einem zylindrischen Trägerkör­ per 33 angeordnet sein. Bei der Darstellung nach Fig. 2 strömt die Luft senkrecht zur Zeichenebene, sie umströmt den durch eine Öffnung 41 der Luftströmungskanal­ wand in den Strömungsquerschnitt 1 ragenden Trägerkör­ per 33 und durchströmt einen rechteckförmigen und paral­ lel zur Strömungsrichtung 2 verlaufenden Durchbruch 34 des Trägerkörpers 33, in dem der Meßwiderstand 3 an bei­ spielsweise 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 Durchbruches 34 verbunden, während er um die beiden mittleren Stützstellen 36, 38 an den kürzeren Seiten 40 der Meßwiderstandsdraht 3 schlaufenförmig geführt ist und die sich kreuzenden Drahtabschnitte miteinander im kreuzungspunkt verlötet sind. Dabei verläuft der zwischen den Stützstellen 36, 38 gebildete Drahtabschnitt 43 nahe­ zu in der Längsachse des Durchbruches 34. Der Referenzwi­ derstand 4 wird durch einen Referenzwiderstandsdraht 4 gebildet, der auf einen ebenfalls in den Strömungsquer­ schnitt ragenden Teilabschnitt 44 des Trägerkörpers 33 gewickelt ist. Der Referenzwiderstand 4 ist mit Abstand zum Durchbruch 34 am Umfang des Trägerkörper 33 angeordnet. In möglichst großer Entfernung zum Referenzwiderstand 4 ist der die Temperatur der strömenden Luft messenden Kompen­ sationswiderstand 14 im Durchbruch 34 stromaufwärts des Meßwiderstandes 3 angeordnet, also, wie dargestellt, in der Nähe der dem Referenzwiderstand 4 abgewandten kürzeren Seite 40 des Durchbruches 34. Das dem Durchbruch 34 abge­ wandte Ende des Trägerkörpers 33 ist mit einem Schaltungs­ gehäuse 45 verbunden, das an der Luftströmungskanalwandung außerhalb des Strömungsquerschnittes gelagert ist und ei­ men elektrischen Steckanschluß 46 zur Stromversorgung und Signalabgabe aufweist.

Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungs­ beispiel sind die gegenüber den Fig. 1 bis 3 gleichge­ bliebenen und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. So ist in einem Luftansaug­ stutzen 31 stromabwärts eines nicht dargestellten Luft­ filters ein Kraftstoffeinspritzventil 48, das beispiels­ weise elektromagnetisch betätigt wird derart konzentrisch angeordnet, daß der abgespritzte Kraftstoff kegelförmig verlaufend in einen Öffnungsspalt an einer Drosselklappe 49 gelangt, die stromabwärts des Kraftstoffeinspritzven­ tiles 48 in dem durch den Luftansaugstutzen 31 gebildeten Strömungsquerschnitt 1 angeordnet ist. Durch die Verklei­ dung des Kraftstoffeinspritzventiles 48 wird am Luftan­ saugstutzen 31 ein Einschnürungsabschnitt 50 gebildet, an dessen engster Stelle vorteilhafterweise die Mündung 51 einer Bypassleitung 52 zum Einschnürungsabschnitt 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 Strömungsrich­ tung 2 der strömenden Ansaugluft ist der Trägerkörper 33 so eingesetzt, daß der Durchbruch 34 fluchtend zur Bypass­ leitung 52 werläuft und in diesem Bereich den Bypassquer­ schnitt bestimmt. Entsprechend den Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 der Kompensationswiderstand 14 stromaufwärts des Meßwiderstandes 3 angeordnet.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 sind die gegen­ über den vorherigen Ausführungsbeispielen gleichbleiben­ den und gleichwirkenden Teile ebenfalls durch die glei­ chen Bezugszeichen gekennzeichnet. Abweichend von den bisherigen Ausführungsbeispielen sind der Meßwiderstand 3 und der Kompensationswiderstand 14 als Film- oder Schichtwider­ stände ausgebildet. Dabei sind der Meßwiderstand 3 und der Kom­ pensationswiderstand 14 in den Durchbruch 34 zueinander versetzt angeordnet.

Claims (6)

1. Luftmassenmeßvorrichtung mit einer elektronischen Regelschaltung und einem in einem Strömungsquerschnitt angeordneten temperaturabhängi­ gen Meßwiderstand, der wie auch ein durch einen Referenzwiderstands­ draht gebildeter Referenzwiderstand als Element einer gemeinsamen Brückenschaltung an einem Trägerkörper angeordnet ist, der zylin­ drisch ausgebildet ist und parallel zur Strömungsrichtung verlaufend einen den Meßwiderstand aufnehmenden Durchbruch aufweist, in dem sich stromaufwärts des Meßwiderstandes ein Kompensationswiderstand befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (34) rechteck­ förmig gestaltet ist, daß der Durchbruch (34) senkrecht zur Achse des zylindrisch ausgebildeten Trägerkörpers (33) verläuft und daß der Kompensationswiderstand (14) in mög­ lichst großer Entfernung zu dem mit Abstand zum Durchbruch (34) auf den Umfang eines Teilabschnittes (44) des Trägerkörpers (33) ge­ wickelten Referenzwiderstand (4) angeordnet ist.

2. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (33) an einer Wandung eines Luftströmungskanales gehaltert ist und so weit in die Luftströmung (2) ragt, daß der den Durchbruch (34) aufweisende Bereich und der den Referenzwider­ standsdraht (4) aufnehmende Teilabschnitt (44) von Luft um­ strömt wird.

3. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (33) in eine Auf­ nahmebohrung (55) eines Luftansaugstutzens (31), der einen Luftströmungs­ kanal und einen Bypass (52) zum Luftströmungskanal aufweist, so eingesetzt ist, daß er den Bypass (52) zum Luftströmungskanal durch­ dringt und daß der Durchbruch (34) fluchtend zum Bypass (52) verläuft und in diesem Bereich den Bypassquerschnitt bestimmt.

4. Luftmassenmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Meßwiderstand (3) als Draht aus­ gebildet jeweils an jeder Seite (39, 40) des Durchbruches (34) vorgesehenen Stützstellen (35, 36, 37, 38) gelagert und zwischen seinen Enden an den Stützstellen (35, 37) der längeren Seiten (39) über die Stützstellen (36, 38) der kürzeren Seiten (40) so geführt ist, daß zwischen den Stützstellen (36, 38) der kürzeren Seiten (40) des Durchbruches (34) eine nahezu in Richtung der Längsachse des Durchbruches (34) verlaufender Drahtabschnitt (43) gebildet wird.

5. Luftmassenmeßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) und der Kompensations­ widerstand (14) als Filmwiderstand ausgebildet sind.

6. Luftmassenmeßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) und der Kompensationswider­ stand (14) im Durchbruch (34) zueinander versetzt ange­ ordnet sind.