DE3330911C1 - Vorrichtung zum Messen des momentanen Kraftstoffverbrauches von Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

• Im Grundkörper eines Gehäuses 10 aus Spritzguß ist eine Durchgangsbohrung mit einer Drosselstelle 1 in Form einer Venturidüse und zwei Rohrstutzen 11 vorgesehen, an die die nicht dargestellte Kraftstoffzuleitung einer Verbrennungskraftmaschine angeschlossen werden kann. Der zum Betrieb dieser Kraftmaschine erforderliche Brennstoff strömt in Richtung des Pfeiles A durch die Drosselstelle 1, wobei die Durchgangsbohrung zwei Kanäle 2 und 3, die in Strömungsrichtung gesehen vor und im engsten Querschnitt der Drosselstelle 1 angeordnet sind, aufweist. Diese Kanäle 2 und 3 stehen mit zwei Kammern 12 und 13 in Verbindung, die durch eine in der Gehäusewandung flüssigkeits- und gasdicht eingespannte Membran 4 voneinander getrennt sind. An der Membran 4 ist ein Stellglied 5 gehalten, dessen freies Ende den ferromagnetischen Schalenkern 7 einer Magnetspule 8 trägt, die über die Aqlschlüsse 15 in einen Schwingkreis, z. B. den frequenzbestimmcnden Teil einer nicht dargestellten Oszillatorschaltung, einbezogen ist. Durch eine Querbohrung 14 im Stellglied 5 erstreckt sich eine Blatt- oder Stabfeder 6, die eine lineare Kennlinie hat und mit ihren Enden frei und punktförmig auf einer Kurvenbahn 9 im Gehäuseinnercn aufliegt. Die Kurvenbahn 9 hat eine Kontur, die in den Auflagepunkten tangential zur jeweiligen Biegelinie der Blatt- oder Stabfeder 6 bei punktförmiger und mittiger Belastung verläuft. Der Abstand der Auflagepunkte ändert sich dabei derart, daß die Durchbiegung der Blatt- oder Stabfeder 6, d. h. die Verstellung des Stellgliedes 5 aus der Null-Lage quadratisch proportional zur Federlast bzw. zum Differenzdruck an der Drosselstelle 1 ist. Um die punktförmige Belastung auf die Feder aufzubringen, weist die Querbohrung 14 des Stellgliedes 5 eine konvexe Wölbung 16 auf.
• lm folgenden wird noch kurz die Arbeitsweise der dargestellten Vorrichtung beschrieben: Der durch die Drosselstelle 1 strömende Kraftstoff bewirkt eine Veränderung des in den Kanälen 2 und 3 und somit in den Kammern 12 und 13 auf beiden Seiten der Membran 4 herrschenden statischen Druckes, wodurch auf das Stellglied 5 eine Kraft in Richtung auf die Magnetspule 8 ausgeübt wird. Diese Kraft, die quadratisch proportional zur Menge der die Drosselstelle 1 passierenden Flüssigkeit ist, drückt die Wölbung 16 in der Querbohrung 14 des Stellgliedes 5 gegen die Blatt-oder Stabfeder 6, die somit durchgebogen wird. Dadurch dringt der Schalenkern 7 am freien Ende des Stellgliedes 5 entsprechend der Durchbiegung der Blatt-oder Stabfeder 6 in den Wirkungsbereich der Magnetspule 8 ein und verändert deren Induktivität. Die Induktivitätsänderung ist linear proportional zur Größe der Verschiebung des Schalenkernes 7 bzw. der Durchbiegung der Blatt- oder Stabfeder 6. Während der Durchbiegung dieser Feder 6 verringert sich der Abstand zwischen ihren Auflagepunkten auf der Kurvenbahn 9. Dies hat zur Folge, daß das von der Feder 6 und der Kurvenbahn 9 gebildete System das Verhalten einer Feder mit quadratischer Kennlinie zeigt. Folglich ist die Durchflußmenge an der Drosselstelle 1 in der Größe linear proportional zur Durchbiegung der Blatt- oder Stabfeder 6 und damit der Induktivitätsänderung der Magnetspule 8. Diese Induktivitätsänderung bewirkt eine Änderung der Schwingungsfrequenz des Oszillators, die digital ausgelesen und in llh oder bei Verwendung einer digitalen Streckeninformation in 1/100 km geeicht wird.
• Die lnduktivitätsänderung der Magnetspule 8 kann auch als analoge Größe in llh angezeigt werden.
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Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Messen des momentanen Kraftstoffverbrauches von Verbrennungskraftmaschinen vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, die aus einer in die Kraftstoffzuleitung einfügbaren Drosselstelle und einem durch den Differenzdruck an der Drosselstelle innerhalb eines Elektromagnetfeldes gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren ferromagnetischen Stellglied besteht, d a d u r c h g ekennzeichnet, daß die Feder (6) als an zwei Punkten frei aufliegende Blatt- oder Stabfeder ausgebildet ist und das Stellglied (5) an der Feder (6) vorzugsweise in der Mitte zwischen den Auflagepunkten angreift, die auf einer Kurvenbahn (9) liegen, die in den Auflagepunkten tangential zur jeweiligen Biegelinie der Feder (6) bei punktförmiger Belastung verläuft, wobei sich der Abstand der Auflagepunkte mit der Federlast so ändert. daß die Verstellung des Stellgliedes (5) aus der Null-Lage quadratisch proportional zur Federlast bzw. zum Differenzdruck an der Drosselstelle (1) ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch bekennzeichnet, daß der Teil des Stellgliedes (5), der im Wirkungsbereich des Elektromagnetfeldes liegt, als Schalenkern (7) einer Magnetspule (8) ausgebildet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Blatt- oder Stabfeder (6) durch eine Querbohrung (14) im Stellglied (5) erstreckt, das innerhalb dieser Bohrung (14) mit einer konvexen Wölbung (16) auf die Blatt- oder Stabfeder (6) einwirkt.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (8) Teil eines Schwingkreises, vorzugsweise des frequenzbestimmenden Zweiges einer Oszillatorschaltung ist.

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen des momentanen Kraftstoffverbrauches von Verbrennungskraftmaschinen, vorzugsweise in Kraftfahrzeugen, die aus einer in die Kraftstoffzuleitung einfügbaren Drosselstelle und einem durch den Differenzdruck an der Drosselstelle innerhalb eines Elektromagnetfeldes gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren ferromagnetischen Stellglied besteht.

   Bei einem derartigen aus der US-PS 26 92 501 bekannten Mengenmesser für Flüssigkeiten wirkt der Differenzdruck auf eine Membran ein, die auf der einen Seite den Kern eines Elektromagneten trägt und auf der anderen Seite von einer Schraubenfeder mit quadratischer Kennlinie beaufschlagt ist. Die Eintauchtiefe des Kernes in den von einem Wechselstrom durchflossenen Elektromagneten verändert den induktiven Widerstand der Magnetspule, der wegen der quadratischen Kennung der Schraubenfeder zur strömenden Flüssigkeitsmenge linear proportional ist und als Maß für die zu ermittelnde Flüssigkeitsmenge dient. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist - nachdem es schon zum Stand der Technik gehört, die beim angewandten Meßprinzip maßgebende Beziehung: Durchflußgeschwindigkeit proportional Quadratwurzel aus Differenzdruck, elektrisch zu radizieren - die Verwendung einer Feder mit quadratischer Kennlinie. Eine derartige Federcharakteristik ist in der Serienfertigung nur mit grober Näherung zu erhalten, so daß die mit einer derartigen Feder ausgerüsteten Geräte jeweils über den gesamten Meßbereich geeicht werden müssen, was sehr arbeitsintensiv ist.

   Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung zum Messen des momentanen Kraftstoffverbrauches von Verbrennungskraftmaschinen vorzugsweise in Kraftfahrzeugen zu schaffen, die nicht nur einfach in ihrem Aufbau ist, sondern auch bei Serienfertigung mit hinreichender Genauigkeit die gewünschten Angaben liefert.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Feder als an zwei Punkten frei aufliegende Blatt- oder Stabfeder ausgebildet ist und das Stellglied an der Feder vorzugsweise in der Mitte zwischen den Auflagepunkten angreift, die auf einer Kurvenbahn liegen, die in den Auflagepunkten tangential zur jeweiligen Biegelinie der Feder bei punktförmiger Belastung verläuft, wobei sich der Abstand der Auflagepunkte in Abhängigkeit von der Federlast so verändert, daß die Absenkung des Stellgliedes aus der Null-Lage quadratisch proportional zur Federlast bzw. Differcnzdruck an der Drosselstelle ist.

   Bei der Durchflußmessung mit einer Vorrichtung nach der Erfindung wirkt der an der Drosselstelle herrschende Differenzdruck auf das Stellglied ein, das die in der Ruhestellung im wesentlichen unbelastete Blatt-oder Stabfeder in Abhängigkeit vom Differenzdruck durchbiegt. Dabei ändert der Teil des Stellgliedes, der im Wirkungsbereich des Elektromagnetfeldes liegt und vorzugsweise als Schalenkern einer Magnetspule ausgebildet ist, seine Lage sowie die zur Verschiebung des ferromagnetischen Kernes und damit zur Durchbiegung der Blattfeder linear proportionale Induktivität der Magnetspule. Die Größe der Induktivitätsänderung dient als Maß für die Durchflußmenge und kann z. B. über eine Oszillatorschaltung zur Erzeugung eines entsprechenden digitalen oder analogen Signales herangezogen werden.

   Durch die Verwendung einer Blatt- oder Stabfeder, die an zwei Punkten einer Kurvenbahn frei aufliegt, mit linearer Kennlinie und die Verringerung des Abstandes der Auflagepunkte beim Durchbiegen der Feder wird erreicht, daß das Gesamtsystem Feder/Kurvenbahn effektiv eine quadratische Federkennlinie ergibt und damit die Durchbiegung der Feder bzw. die Verschiebung des Stellgliedes proportional zur Durchflußmenge ist.

   Dabei läßt sich die Kontur der Kurvenbahn aus den Formeln der Federkennlinie und der Biegelinie eines Trägers auf zwei Stützen mit punktförmiger Belastung entsprechend dem Angriffspunkt des Stellgliedes an der Feder mathematisch ermitteln und mit numerisch gesteuerten Werkzeugsmaschinen mit jeder gewünschten Genauigkeit herstellen.

   Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat es sich bewährt, daß sich die Blatt- oder Stabfeder durch eine Querbohrung im Stellglied erstreckt, das innerhalb dieser Bohrung mit einer konvexen Wölbung punktförmig auf die Feder einwirkt.

   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird noch an Hand der Zeichnung beschrieben, in der eine Vorrichtung zum Messen des momentanen Kraftstoffverbrauches von Verbrennungskraftmaschinen schematisch im Schnitt dargestellt ist.