DE3710224A1 - Process and device for determining currents of air masses - Google Patents

Process and device for determining currents of air masses

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DE3710224A1 DE19873710224 DE3710224A DE3710224A1 DE 3710224 A1 DE3710224 A1 DE 3710224A1 DE 19873710224 DE19873710224 DE 19873710224 DE 3710224 A DE3710224 A DE 3710224A DE 3710224 A1 DE3710224 A1 DE 3710224A1
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Abstract

In a process and a device for measuring currents of air masses, it is proposed to heat a resistance measurement element to a higher temperature and then evaluate the time duration of its cooling-off phase between two temperature threshold values as a measure of the current of air mass. The heating preferably takes place to a constant higher temperature, which corresponds to an upper threshold value of the two temperature threshold values. By evaluating the cooling-off phase, a condition is achieved in which the resistance fluctuations caused by the production remain without influencing the measurement result. During the cooling-off phase, the resistance measurement element has only a negligible constant measurement current passing through it, which by determining the voltage drop makes it possible to determine the operating temperature of the resistance measurement element by means of the resistance/temperature characteristic.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von An­ spruch 1 und eine Einrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.The invention relates to a method according to the preamble of An saying 1 and a device for performing this method.

Zum Messen von Luftmassenströmen im Ansaugkanal einer Brennkraft­ maschine ist es bekannt, ein luftumströmtes Widerstandsmeßelement, wie einen Platin-Chipwiderstand, in einer Brückenschaltung so zu betreiben, daß sich eine konstante Temperatur des Widerstands­ meßelements ergibt. Die Größe des Heizstromes bildet dabei eine Information über den zeitlichen Mittelwert der Ansaugluftmenge. Problematisch ist bei derartigen und ähnlichen Brückenschaltungen die Tatsache, daß die Widerstandswerte der Widerstandsmeßelemente von Element zu Element unterschiedlich sind, so daß sich hieraus unterschiedliche Heizströme zum Beheizen auf eine bestimmte Über­ temperatur ergeben. Demnach sind die Widerstandsmeßelemente nicht untereinander ohne weiteres austauschbar, und es sind aufwendige Eichvorgänge erforderlich.For measuring air mass flows in the intake duct of an internal combustion engine machine it is known, an air-flow resistance measuring element, like a platinum chip resistor, in a bridge circuit like that operate that there is a constant temperature of resistance measuring element results. The size of the heating current forms one Information about the time average of the intake air volume. This and similar bridge circuits are problematic the fact that the resistance values of the resistance measuring elements are different from element to element, so that from this different heating currents for heating to a certain over temperature. Accordingly, the resistance measuring elements are not easily interchangeable, and they are expensive Calibration operations required.

Die geschilderte Problematik trifft insbesondere für Platin-Chip­ widerstände zu, bei denen auf einem Keramikkörper mit Abmessungen von beispielsweise 10×2×0,25 mm eine Platinschicht als Wider­ standsbahn mäanderförmig aufgedampft ist. Die Platinschicht hat eine Dicke von nur einigen µm. Aus fertigungstechnischen Gründen lassen sich die Schichtdicken nicht unterhalb einer Genauigkeit von etwa 5% herstellen, so daß sich hieraus entsprechende Schwan­ kungen der Widerstandswerte ergeben.The problem described above applies in particular to platinum chips resistances to those on a ceramic body with dimensions of 10 × 2 × 0.25 mm, for example, a platinum layer as a counter is evaporated in a meandering shape. The platinum layer has a thickness of only a few µm. For manufacturing reasons the layer thicknesses cannot be below an accuracy of about 5%, so that corresponding swan of the resistance values.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ ren und eine Einrichtung der im Oberbegriff genannten Art so aus­ zubilden, daß unabhängig von den herstellungsbedingten Schwankun­ gen der Widerstandswerte von Widerstandsmeßelementen eine genaue, störunanfällige und einfache Bestimmung von Luftmassenströmen mög­ lich ist.The object of the present invention is a method ren and a facility of the type mentioned in the preamble to form that regardless of the manufacturing-related fluctuations  against the resistance values of resistance measuring elements easy and trouble-free determination of air mass flows possible is.

Die vorliegende Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß zwar die Widerstandswerte der einzelnen Widerstandsmeßelemente von Element zu Element oft stark schwanken, daß jedoch die thermische Zeitkon­ stante und somit auch die Wärmekapazität vieler Widerstandsmeßele­ mente, insbesondere von Platin-Chipwiderständen, von Element zu Element weitgehend übereinstimmen. Bei den letzteren liegt dieses unter anderem darin, daß das Keramikvolumen sehr groß gegenüber dem Platinvolumen ist, so daß sich die Volumenschwankungen der Platinbeschichtung im wesentlichen nicht auf die thermische Zeit­ konstante sowie die Wärmekapazität des Widerstandsmeßelements aus­ wirken. Beispielsweise können das Keramikvolumen etwa 5 cbmm und das Platinvolumen etwa 0,02 cbmm betragen. Wenn nun ein derartiges Widerstandsmeßelement mittels eines dieses durchfließenden Heiz­ stroms auf eine Übertemperatur beheizt wird, so erfolgt der zeit­ liche Verlauf des Heizvorgangs widerstandsabhängig, also unter­ schiedlich von Meßelement zu Meßelement. Demgegenüber erfolgt der Abkühlungsvorgang, also bei abgeschaltetem Heizstrom, widerstands­ unabhängig, so daß sich dabei die Schwankungen der Widerstandswer­ te nicht mehr auswirken können. Dabei ist davon auszugehen, daß das relativ große Keramikvolumen mit einer ausreichend großen Vo­ lumengenauigkeit herstellbar ist.The present invention is based on the idea that although the Resistance values of the individual resistance measuring elements from Element often fluctuate greatly to the element, but that the thermal time con constant and thus the heat capacity of many resistance gauges elements, in particular of platinum chip resistors, from element to element Element largely match. This lies with the latter among other things in that the ceramic volume compared to very large the platinum volume, so that the volume fluctuations of the Platinum plating essentially does not match the thermal time constant as well as the heat capacity of the resistance measuring element Act. For example, the ceramic volume can be about 5 cbmm and the platinum volume is about 0.02 cbmm. If so now Resistance measuring element by means of a heating flowing through it the current is heated to an excess temperature, so the time The course of the heating process depends on the resistance, i.e. below different from measuring element to measuring element. In contrast, the Cooling process, i.e. when the heating current is switched off, resistance independent, so that the fluctuations in resistance can no longer have an impact. It can be assumed that the relatively large ceramic volume with a sufficiently large Vo lumen accuracy can be produced.

Hiervon ausgehend zeichnet sich somit ein Verfahren der im Oberbe­ griff von Anspruch 1 genannten Art zur Lösung der gestellten Auf­ gabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 aufge­ geführten Merkmale aus. Das Erfassen der Abkühlungszeit zwischen zwei vorgegebenen Temperaturschwellen ist ausgesprochen einfach. Es ermöglicht ein äußerst genaues Erfassen von Luftmassenströmen auch mit unterschiedlichen Widerstandsmeßelementen, die keine auf­ wendigen Eichvorgänge erforderlich machen, weil der exakte Wider­ standswert in den Meßvorgang nicht eingeht und allen­ falls die Aufheizzeit auf eine bestimmte Übertemperatur bestimmt. Die verschiedenen Widerstandsmeßelemente lassen sich mechanisch weitgehend übereinstimmend ausbilden, was bedeutet, daß das Trä­ germaterial, wie ein Keramikkörper, mit einer konstanten Abmessung und aus einem homogenen Material herstellbar ist. Somit wird die Abkühlungszeit nur von der abgeführten Wärme und der weitgehend übereinstimmenden Wärmekapazität der Widerstandsmeßelemente, also von deren thermodynamischen Eigenschaften, und nicht vom elektri­ schen Widerstandswert bestimmt.Proceeding from this, there is thus a procedure in the Oberbe resorted to of claim 1 type to solve the posed surrender according to the invention in the characterizing part of claim 1 performed features. Detecting the cooling time between  two predetermined temperature thresholds is extremely simple. It enables extremely precise detection of air mass flows also with different resistance measuring elements, none on make maneuverable calibration processes necessary because of the exact contradiction value in the measuring process and not everyone if the heating time to a certain overtemperature is determined. The various resistance measuring elements can be mechanically train largely in agreement, which means that the Trä germ material, like a ceramic body, with a constant dimension and can be produced from a homogeneous material. Thus the Cooling time only from the heat dissipated and the largely matching heat capacity of the resistance measuring elements, so of their thermodynamic properties, and not of the electri determined resistance value.

Die Weiterbildung von Anspruch 2 ist besonders einfach, da die obere Temperaturschwelle mit der Übertemperatur des Widerstands­ meßelements übereinstimmt, auf die dieses aufgeheizt wird. Abgese­ hen hiervon wäre es grundsätzlich auch möglich, die Aufheizung auf eine höhere Temperatur vorzunehmen und zwei kleinere Temperatur­ schwellen vorzusehen.The development of claim 2 is particularly simple because the upper temperature threshold with the overtemperature of the resistor Measuring element corresponds to which it is heated. Abgeese hen of this it would in principle also be possible to heat up make a higher temperature and two lower temperature to provide thresholds.

Die Weiterbildung von Anspruch 3 erlaubt wegen der Verwendung von Gleichströmen ein sehr störunanfälliges Bestimmen des Luftmassen­ stroms über den Spannungsabfall am Widerstandsmeßelement, dabei ist es lediglich von Bedeutung, daß der Meßstrom während der Ab­ kühlungsphase so klein ist, daß er den Abkühlungsvorgang praktisch nicht beeinflußt. In der Abkühlphase ergibt sich aus dem Meßstrom sowie dem Spannungsabfall der Widerstandswert des Widerstandsmeß­ elements und über dessen Widerstand/Temperatur-Kennlinienzusammen­ hang seine Betriebstemperatur. Der Spannungsabfall am Widerstands­ meßelement steht somit in einem direkten Zusammenhang zu der Be­ triebstemperatur. Dieses ermöglicht eine einfache Erfassung der Abkühlphase gemäß der Weiterbildung von Anspruch 4.The further development of claim 3 allows because of the use of Direct currents a very interference-free determination of the air masses current over the voltage drop at the resistance measuring element, thereby it is only important that the measuring current during the Ab cooling phase is so small that it makes the cooling process practical unaffected. The cooling current results from the measuring current and the voltage drop, the resistance value of the resistance measurement elements and their resistance / temperature characteristics together  hang its operating temperature. The voltage drop across the resistor measuring element is therefore directly related to the Be operating temperature. This enables easy recording of the Cooling phase according to the development of claim 4.

Die Weiterbildung von Anspruch 5 ermöglicht eine gute Reproduzier­ barkeit der Meßergebnisse insbesondere gemäß den Weiterbildungen von Anspruch 6 und 7 dann, wenn der Temperaturabstand relativ klein ist und die Temperaturschwellen relativ hoch liegen. Hier­ durch werden Umgebungseinflüsse, wie eine Tau- oder Eisbildung, erheblich reduziert.The development of claim 5 enables good reproducibility Availability of the measurement results, in particular according to the further training of claims 6 and 7 when the temperature difference is relative is small and the temperature thresholds are relatively high. Here through environmental influences such as dew or ice formation, significantly reduced.

Die Weiterbildung von Anspruch 8 ermöglicht eine Anpassung der Temperaturschwellen an die jeweilige Außentemperatur, wobei die Weiterbildung von Anspruch 9 besonders geeignet ist, weil eine konstante Übertemperatur der oberen Temperaturschwelle zu stets gleichbleibenden Abkühlungsbedingungen führt. Der Einfluß der Um­ gebungstemperatur wird dadurch ausgeschaltet.The development of claim 8 allows an adaptation of Temperature thresholds to the respective outside temperature, the Training of claim 9 is particularly suitable because a constant overtemperature of the upper temperature threshold at all times constant cooling conditions leads. The influence of order This switches the ambient temperature off.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich ferner eine zum Durchführen des genannten Verfahrens dienende Einrichtung erfin­ dungsgemäß durch die im Kennzeichen von Anspruch 10 aufgeführten Merkmale aus. Bei den Bestandteilen der Einrichtung, nämlich der umschaltbaren Konstantstromquelle, dem Fensterdiskriminator, der Umschalteinrichtung und der Auswerteeinrichtung, handelt es sich um relativ einfache, handelsübliche Bauteile, die somit ein preis­ wertes sowie einfaches Errichten der erfindungsgemäßen Einrichtung ermöglichen. Der Fensterdiskriminator kann digitale Steuersignale erzeugen, die ein einfaches Schalten der Umschalteinrichtung und ein leichtes digitales Erfassen der Abkühlungszeitdauer ermöglichen. To solve the problem, one also stands out Carrying out the above-mentioned device inventing appropriately by those listed in the characterizing part of claim 10 Characteristics. For the components of the facility, namely the switchable constant current source, the window discriminator, the Switching device and the evaluation device relatively simple, commercially available components, which is therefore a price worth and easy installation of the device according to the invention enable. The window discriminator can control digital signals generate a simple switching of the switching device and enable easy digital recording of the cooling period.  

Die Weiterbildung von Anspruch 11 ermöglicht mit drei einfachen Gliedern ein bedarfsabhängiges Steuern der Konstantstromquelle, deren dem Widerstandsmeßelement zuzuführender Stromwert von der jeweiligen Präzisionsspannung abhängt.The development of claim 11 enables three simple Structure a demand-dependent control of the constant current source, whose current value to be supplied to the resistance measuring element of depends on the respective precision voltage.

Die Weiterbildung von Anspruch 12 ermöglicht ein einfaches umge­ bungstemperaturabhängig gleichsinniges Verschieben der Spannungs­ schwellwerte des Fensterdiskriminators und somit das Erzielen stets gleichbleibender Abkühlungsbedingungen.The development of claim 12 allows a simple reverse Depending on the temperature, shifting the voltage in the same direction threshold values of the window discriminator and thus the achievement constant cooling conditions.

Mit der Weiterbildung von Anspruch 13 können Kennlinienunterschie­ de zwischen dem Temperaturfühler und dem Widerstandsmeßelement ausgeglichen werden.With the development of claim 13, characteristic differences can de between the temperature sensor and the resistance measuring element be balanced.

Die Weiterbildung von Anspruch 14 erlaubt ein störunanfälliges Er­ fassen und Weiterleiten des Luftstrom-Meßergebnisses. Hierzu wird die zwischen den Spannungsschwellwerten erfaßte Zeitdauer in einen Stromwert umgesetzt.The development of claim 14 allows a failure-prone Er capture and forward the airflow measurement result. This will the time period between the voltage threshold values into one Current value implemented.

Die Weiterbildung von Anspruch 15 ermöglicht ein Verwenden von re­ lativ kleinen Heizströmen, die nur dann vergrößert werden, wenn die durch Beheizung angestrebte Übertemperatur umgebungsabhängig sonst nicht erreichbar ist.The development of claim 15 enables the use of re relatively small heating currents that can only be increased if the overtemperature desired by heating depending on the environment is otherwise unreachable.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated below in a drawing Embodiment explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Einrichtung und Fig. 1 is a device for performing the method according to the invention and

Fig. 2 den temperaturabhängigen Verlauf des das Widerstandsmeß­ element durchfließenden Stroms und der Betriebstempera­ tur des Widerstandsmeßelements. Fig. 2 shows the temperature-dependent profile of the current flowing through the resistance measuring element and the operating temperature of the resistance measuring element.

Gemäß Fig. 1 ist eine in Abhängigkeit von Eingangssignalen steu­ erbare Konstantstromquelle 10 an ein Widerstandsmeßelement, zum Beispiel einen Platin-Chipwiderstand, angeschlossen, um diesem einen konstanten Strom, vorzugsweise einen Gleichstrom, zuzuführen. In Abhängigkeit von den Eingangssignalen handelt es sich hierbei entweder um einen kleinen Meßstrom I 1 oder um einen hierzu ver­ gleichsweise großen Heizstrom I 2 (siehe Fig. 2). Der am Wider­ standsmeßelement 12 anstehende Spannungsabfall gelangt über einen Meßverstärker 14 zum Eingang eines Fensterdiskriminators 16. Die­ sem werden über Eingänge geeignete Spannungsschwellwerte U 1 und U 2 eingegeben, die den zu durchlaufenden Temperaturschwellwerten entsprechen. Sobald der dem Fensterdiskriminator 16 zugeführte Spannungsabfall die Spannungsschwellwerte erreicht, erzeugt der Fensterdiskriminator 16 an einer Ausgangsleitung 18 als Steuersig­ nal einen entsprechenden Schaltimpuls. Dieser gelangt einerseits zu einem Schalter 22 einer Umschalteinrichtung 20 und andererseits zu einer Auswerteeinrichtung 24 in Form einer gesteuerten Strom­ quelle. Während die letztere den zeitlichen Abstand zwischen den beiden Schaltimpulsen in einen entsprechenden Stromwert umsetzt, der zur Steuerung, Regelung und/oder Anzeige weitergeleitet wird, sorgt der Schalter 22 in Abhängigkeit von den Schaltimpulsen für ein Umschalten zwischen einem ersten Präzisionsspannungsgeber 22 und einem zweiten Präzisionsspannungsgeber 24. Der Präzisionsspan­ nungsgeber 22 sorgt dafür, daß die Konstantstromquelle 10 auf einen Heizstrom von beispielsweise 300 bis 400 mA eingestellt wird, während der Präzisionsspannungsgeber 24 die Konstantstromquelle 10 auf einen vergleichsweise kleinen Meßstrom von beispielsweise 5 bis 10 mA einstellt. According to Fig. 1 is a steu newable in response to input signals constant current source 10 to a Widerstandsmeßelement, for example, a platinum-chip resistor connected to this a constant current, preferably a direct current supply. Depending on the input signals, this is either a small measuring current I 1 or a heating current I 2 which is comparatively large (see FIG. 2). The voltage drop at the resistance measuring element 12 passes through a measuring amplifier 14 to the input of a window discriminator 16 . Suitable voltage threshold values U 1 and U 2 , which correspond to the temperature threshold values to be run through, are input via inputs. As soon as the voltage drop supplied to the window discriminator 16 reaches the voltage threshold values, the window discriminator 16 generates an appropriate switching pulse on an output line 18 as a control signal. This comes on the one hand to a switch 22 of a switching device 20 and on the other hand to an evaluation device 24 in the form of a controlled current source. While the latter is the time interval between the two switching pulses into a corresponding current value converts which for controlling, regulating and / or display is transmitted, the switch 22 provides, depending on the switching pulses for switching between a first precision voltage sensor 22 and a second precision voltage sensor 24 . The precision clamping voltage sensor 22 ensures that the constant current source 10 is set to a heating current of, for example, 300 to 400 mA, while the precision voltage generator 24 sets the constant current source 10 to a comparatively small measuring current of, for example, 5 to 10 mA.

Gemäß Fig. 1 erfaßt ein Temperaturfühler 26 die jeweilige Umge­ bungstemperatur, die über einen Meßverstärker 28 einem Widerstands­ netzwerk 30 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des letzteren ge­ langt einerseits über einen Fensterschieber 32 zum Fensterdiskri­ minator 16 und andererseits über einen Korrekturspannungsgeber 34 zu dem Präzisionsspannungsgeber 22. Der Fensterschieber ermöglicht eine lineare Anpassung des Betriebsverhaltens des Fensterdiskrimi­ nators 16 an die jeweilige Umgebungstemperatur. Demnach wird die obere Temperatur- bzw. Spannungsschwelle des Fensterdiskriminators 16 mit der Umgebungstemperatur gleichsinnig so verschoben, daß die jeweiligen Heizphasen stets bei einer konstanten Übertemperatur des Widerstandsmeßelements 12 enden. Damit wird das während der Abkühlphase zu erfassende Temperatur- bzw. Spannungsfenster in be­ zug auf die Umgebungstemperatur stets auf einem konstanten Niveau gehalten, damit sich gleichbleibende Abkühlungsbedingungen ergeben.According to Fig. 1 26 detects a temperature sensor ambient temperature the respective Conversely, which is supplied via a measuring amplifier 28 to a resistor network 30. The output signal of the latter reaches ge on the one hand via a window slide 32 to the window discriminator 16 and on the other hand via a correction voltage generator 34 to the precision voltage generator 22 . The window slide enables a linear adaptation of the operating behavior of the window discriminator 16 to the respective ambient temperature. Accordingly, the upper temperature or voltage threshold of the window discriminator 16 is shifted in the same direction with the ambient temperature so that the respective heating phases always end at a constant overtemperature of the resistance measuring element 12 . In this way, the temperature or voltage window to be recorded during the cooling phase is always kept at a constant level with respect to the ambient temperature, so that constant cooling conditions result.

Das Widerstandsnetzwerk 10 ermöglicht eine Kennlinienanpassung zwi­ schen dem Temperaturfühler 26 und dem Widerstandsmeßelement 12. So­ fern diese Glieder ausreichend übereinstimmende Widerstand/Tempera­ tur-Kennlinien haben, kann das Widerstandsnetzwerk 30 entfallen.The resistance network 10 enables a characteristic curve adaptation between the temperature sensor 26 and the resistance measuring element 12 . As far as these elements have sufficiently matching resistance / temperature characteristics, the resistor network 30 can be omitted.

Der Korrekturspannungsgeber 24 kann ebenfalls entfallen, sofern der Präzisionsspannungsgeber 22 einen für alle Fälle ausreichend großen Heizstrom der Konstantstromquelle 10 einstellt. Wenn jedoch im Normalfall ein relativ kleiner Heizstrom erwünscht ist, der je­ doch bei bestimmten Umgebungsbedingungen nicht ausreicht, kann es für diesen Fall zweckmäßig sein, den Heizstrom mit Hilfe des Kor­ rekturspannungsgebers 34 umgebungsabhängig vorübergehend so weit anzuheben, daß auch in kritischen Betriebsphasen stets die er­ wünschte Übertemperatur bzw. der obere Temperatur- oder Spannungs­ schwellwert erreicht wird.The correction voltage generator 24 can also be omitted if the precision voltage generator 22 sets a heating current of the constant current source 10 that is sufficiently large for all cases. However, if in normal cases a relatively small heating current is desired, which, however, is not sufficient under certain environmental conditions, it may be advisable in this case to temporarily increase the heating current with the aid of the correction voltage sensor 34, depending on the environment, to such an extent that even in critical operating phases he always desired overtemperature or the upper temperature or voltage threshold is reached.

Gemäß Fig. 2 entspricht bei ausgeschalteter Einrichtung, also im stromlosen Zustand des Widerstandsmeßelements 12, dessen Betriebs­ temperatur der Umgebungstemperatur T U . Beim Einschalten der Ein­ richtung wird das Widerstandsmeßelement 12 mit dem größeren Heiz­ strom I 2 beaufschlagt, so daß die Betriebstemperatur T des Wider­ standsmeßelements 12 ansteigt, bis die obere Temperaturschwelle T 2 erreicht ist. Dann wird der das Widerstandsmeßelement 12 durch­ fließende Strom auf den vergleichsweise kleinen Meßstrom I 1 zurück­ geschaltet, so daß sich das Widerstandsmeßelement 12 bis zum nie­ drigeren Temperaturschwellwert T 1 abkühlen kann. Danach wird wie­ der der Heizstrom eingeschaltet.Referring to FIG. 2 corresponds to when switched device, ie in the currentless state of the Widerstandsmeßelements 12, the operating temperature of the ambient temperature T U. When switching on the A direction, the Widerstandsmeßelement 12 is with the larger heating current I 2 applied so that the operating temperature T increases the opposing standsmeßelements 12 until it reaches the upper temperature threshold T 2. Then the Widerstandsmeßelement 12 is switched by the current flowing to the comparatively small measuring current I 1 back, so that the Widerstandsmeßelement to cool 12 to never drigeren temperature threshold T. 1 Then the heating current is switched on again.

Der das Widerstandselement durchfließende Strom erzeugt hieran einen Spannungsabfall U, der einen zeitlichen Verlauf gemäß Fig. 2 hat und dem Fensterdiskriminator 16 zugeführt wird. Der Spannungs­ abfall U schwankt zwischen einem Maximalwert U 2, der der oberen Temperaturschwelle T 2 bzw. dem größeren Spannungsschwellwert U 2 des Fensterdiskriminators 16 entspricht, und einem Minimalwert U 1, der der unteren Temperaturschwelle T 1 bzw. dem kleineren Spannungs­ schwellwert U 1 des Fensterdiskriminators 16 entspricht. Die abrup­ ten Spannungsübergänge beruhen auf den Umschaltvorgängen zwischen dem großen Heizstrom I 2 und dem kleinen Meßstrom I 1.The current flowing through the resistance element then generates a voltage drop U which has a time profile according to FIG. 2 and is supplied to the window discriminator 16 . The voltage drop U varies between a maximum value U 2 which corresponds to the upper temperature threshold T 2 and the larger threshold voltage U 2 of the window discriminator 16, and a minimum value U 1, the threshold value of the lower temperature threshold T 1 and the smaller voltage U 1 of Window discriminator 16 corresponds. The abrupt voltage transitions are based on the switching processes between the large heating current I 2 and the small measuring current I 1 .

Die Zeitdauer Δ t ist ein Maß für den jeweiligen Luftmassenstrom, da die Abkühlung umso schneller erfolgt, je größer der Luftmassen­ strom ist. Während bei der beschriebenen Ausführungsform zum Be­ ginn t 1 und zum Ende t 2 der Abkühlungsphasen Schaltimpulse erzeugt werden, kann während der Abkühlungsphase auch ein durchgehender Schaltimpuls erzeugt werden. Wichtig ist lediglich, daß zum Beginn und zum Ende der Abkühlungsphase die Umschaltung der Konstantstrom­ quelle 10 erfolgt und daß die Zeitdifferenz t 2-t 1 als Maß für den Luftmassenstrom erfaßt wird. Bei der beschriebenen Ausfüh­ rungsform wird die Zeitdifferenz in einen entsprechenden Stromwert umgesetzt, um eine störunanfällige Weiterleitung des Meßergebnis­ ses zu ermöglichen.The time period Δ t is a measure of the respective air mass flow, since the cooling takes place the faster the larger the air mass flow. While switching pulses are generated in the described embodiment at the beginning t 1 and at the end t 2 of the cooling phases, a continuous switching pulse can also be generated during the cooling phase. It is only important that at the beginning and at the end of the cooling phase the constant current source 10 is switched and that the time difference t 2 - t 1 is recorded as a measure of the air mass flow. In the described embodiment, the time difference is converted into a corresponding current value in order to enable the measurement result to be forwarded without interference.

Der Temperaturfühler 26 kann auch dazu benutzt werden, um mit Hil­ fe des Korrekturspannungsgebers 34 den Heizstrom stets umgebungs­ temperaturabhängig so einzustellen, daß sich eine konstante Über­ temperatur ergibt. Ein solches Vorgehen ist jedoch bei ausreichen­ der Heizstromreserve nicht erforderlich, weil es maßgeblich nur darauf ankommt, daß die Betriebstemperatur des Widerstandsmeßele­ ments 12 durch irgendeine Maßnahme auf eine bestimmte Übertempera­ tur, wie auf den oberen Schwellwert, gebracht wird.The temperature sensor 26 can also be used to always adjust the heating current with the help of the correction voltage sensor 34 depending on the ambient temperature so that there is a constant excess temperature. Such an approach, however, is not necessary if the heating current reserve is sufficient, because it is only important that the operating temperature of the resistance measuring element 12 is brought to a certain excess temperature, such as to the upper threshold value, by some measure.

Ferner ist es möglich, daß während der Abkühlungsphase zwischen den Spannungsschwellwerten wiederholt Zählimpulse erzeugt werden, deren Anzahl der Zeitdauer der Abkühlphase und somit dem Luftmas­ senstrom entsprechen. Eine solche digital zählende Auswertung ist ebenfalls wie eine Impulsabstand- bzw. Impulsbreitenauswertung störunanfällig.It is also possible that during the cooling phase between the voltage threshold values are generated repeatedly, their number of times the cooling phase and thus the Luftmas correspond to current. Such a digitally counting evaluation is also like a pulse interval or pulse width evaluation insensitive to interference.

Claims (15)

1. Verfahren zum Messen von Luftmassenströmen mit elektrisch auf Übertemperatur beheizten, luftumströmten Widerstandsmeßelemen­ ten, insbesondere Platin-Chipwiderständen, dadurch gekennzeich­ net, daß die Temperatur des Widerstandsmeßelements direkt oder indirekt gemessen wird, daß für den Meßvorgang die vorherige Beheizung des Widerstandsmeßelements auf Übertemperatur unter­ brochen wird und daß die zwischen dem Durchlaufen zweier vorge­ gebener Temperaturschwellen liegende Abkühlungszeit des Wider­ standsmeßelements als Maß für den Luftmassenstrom bestimmt wird.1. A method for measuring air mass flows with electrically heated to excess temperature, air-circulating resistance measuring elements, in particular platinum chip resistors, characterized in that the temperature of the resistance measuring element is measured directly or indirectly, that for the measurement process the heating of the resistance measuring element to excess temperature is interrupted is and that the lying between the passage of two predetermined temperature thresholds cooling time of the resistance measuring element is determined as a measure of the air mass flow. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum wie­ derholten Messen des Luftmassenstroms beim Aufheizen des Wider­ standsmeßelements dessen Beheizung nach Erreichen einer ersten oberen Temperaturschwelle unterbrochen und nach Unterschreiten einer zweiten unteren Temperaturschwelle nach Ablauf der zu be­ stimmenden Abkühlungszeit wieder eingeschaltet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for how repeated measurements of the air mass flow when heating the counter level measuring element whose heating after reaching a first upper temperature threshold interrupted and after falling below a second lower temperature threshold after expiration of the be cooling time is switched on again. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Widerstandsmeßelement beim Aufheizen ein konstanter Gleich­ strom-Heizstrom sowie beim Abkühlen ein relativ zum Gleichstrom- Heizstrom kleiner konstanter Gleichstrom-Meßstrom aufgeprägt wird und daß die sich am Widerstandsmeßelement jeweils stromab­ hängig einstellende Spannung als Maß für dessen Betriebstempe­ ratur ausgewertet wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the resistance measuring element when heating up a constant equal current heating current and when cooling a relative to the direct current Heating current impressed with a small constant direct current measuring current is and that each of the resistance measuring element downstream dependent voltage as a measure of its operating temperature is evaluated.   4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Strom- sowie Spannungswerten der Widerstandswert des Wider­ standsmeßelements und aus dessen Kennlinienzusammenhang zwi­ schen seinem Widerstandswert sowie seiner Betriebstemperatur die letztere bestimmt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that from the Current and voltage values the resistance value of the counter level measuring element and from its characteristic curve relationship between its resistance value and its operating temperature the latter is determined. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Temperaturschwellen einen konstanten Tempe­ raturabstand aufweisen.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in net that the two temperature thresholds a constant tempe have a working distance. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der kon­ stante Temperaturabstand etwa 5°C beträgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the con constant temperature difference is about 5 ° C. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Temperaturschwellen etwa 120°C und etwa 115°C betragen.7. The method according to claim 6, characterized in that the at the temperature thresholds are about 120 ° C and about 115 ° C. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die beiden Temperaturschwellen in Abhängigkeit von der Außentemperatur hiermit gleichsinnig verschiebbar sind.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in net that the two temperature thresholds depending on the Outside temperature can be shifted in the same direction. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die jeweilige Umgebungstemperatur erfaßt wird und daß in Abhängigkeit hiervon die obere Temperaturschwelle stets auf konstante Übertemperatur gelegt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in net that the respective ambient temperature is detected and that depending on this, the upper temperature threshold always on constant excess temperature is set. 10. Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder meh­ reren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine in Abhängigkeit von Eingangssignalen zwischen einem Heizstrom (I 2) sowie einem Meßstrom (I 1) umschaltbare, an das Widerstandsmeßelement (12) angeschlossene Konstantstromquelle (10), durch einen den Spannungsabfall am Widerstandsmeßelement erfas­ senden Fensterdiskriminator (16), der zwei Temperaturschwell­ werten entsprechende Spannungsschwellwerte aufweist und der das Durchlaufen des Spannungsbereichs zwischen den Spannungsschwell­ werten kennzeichnende Steuersignale erzeugt,
durch eine mit den Steuersignalen beaufschlagte Umschalteinrich­ tung (20) zum Umschalten der Konstantstromquelle beim Erreichen der Spannungsschwellwerte und
durch eine mit den Steuersignalen beaufschlagte Auswerteeinrich­ tung (24) zum Bestimmen jeweils der an dem höheren Spannungs­ schwellwert beginnenden und am darauffolgenden niedrigeren Span­ nungsschwellwert endenden Zeitdauer oder einer hiermit ver­ gleichbaren Größe.10. A device for performing the method according to one or more of claims 1 to 9, characterized by a constant current source connected to the resistance measuring element ( 12 ) depending on input signals between a heating current ( I 2 ) and a measuring current ( I 1 ) ( 10 ), by means of a window discriminator ( 16 ) which detects the voltage drop at the resistance measuring element and which has two temperature threshold values corresponding voltage threshold values and which generates control signals characterizing the passage of the voltage range between the voltage threshold values,
by means of a switching device ( 20 ) acted upon by the control signals for switching the constant current source when the voltage threshold values and are reached
by means of an evaluation device ( 24 ) acted upon by the control signals for determining in each case the time period beginning at the higher voltage threshold value and ending at the subsequent lower voltage threshold value or a variable comparable therewith. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (20) einen an den Fensterdiskriminator (16) angeschlossenen Schalter (22) mit zwei hiervon gesteuerten so­ wie zu der Konstantstromquelle (10) führenden Präzisionsspan­ nungsgebern (22, 24) zum Festlegen der Heiz- sowie Meßströme (I 2, I 1) aufweist.11. The device according to claim 10, characterized in that the switching device ( 20 ) a to the window discriminator ( 16 ) connected switch ( 22 ) with two of them controlled as to the constant current source ( 10 ) leading precision voltage sensors ( 22 , 24 ) for setting which has heating and measuring currents ( I 2 , I 1 ). 12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (26) zum Erfassen der Umgebungstempera­ tur (T U ) und durch einen hiermit verbundenen sowie zum Fenster­ diskriminator (16) führenden Fensterschieber (32) zum Verändern der Spannungsschwellwerte in gleichsinniger Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur.12. The device according to claim 10 or 11, characterized by a temperature sensor ( 26 ) for detecting the ambient temperature ( T U ) and by an associated and to the window discriminator ( 16 ) leading window slide ( 32 ) for changing the voltage threshold values in the same direction as a function of the ambient temperature. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein dem Tem­ peraturfühler (26) nachgeschaltetes Widerstandsnetzwerk (30) zur Kennlinienanpassung zwischen dem Temperaturfühler und dem Widerstandsmeßelement (12).13. The device according to claim 12, characterized by a temperature sensor ( 26 ) connected downstream of the resistance network ( 30 ) for adapting the characteristic curve between the temperature sensor and the resistance measuring element ( 12 ). 14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (24) eine mit den Steuer­ signalen des Fensterdiskriminators (16) beaufschlagte gesteuer­ te Stromquelle ist, deren Stromsignal jeweils von der Zeitdauer des Durchlaufens der Spannungsschwellwerte abhängig ist.14. Device according to one of claims 10 to 13, characterized in that the evaluation device ( 24 ) is a with the control signals of the window discriminator ( 16 ) acted te power source, the current signal is dependent on the duration of the passage of the voltage threshold values. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, gekennzeichnet durch ein dem Präzisionsspannungsgeber (22) für den Heizstrom (I 2) vorgeschalteten Korrekturspannungsgeber (34) zum umgebungs­ temperaturabhängigen Nachregeln des Heizstroms (I 2) auf einen für eine konstante Übertemperatur stets ausreichenden Stromwert.15. Device according to one of claims 10 to 14, characterized by a correction voltage transmitter ( 34 ) connected upstream of the precision voltage transmitter ( 22 ) for the heating current ( I 2 ) for the temperature-dependent readjustment of the heating current ( I 2 ) to a current value which is always sufficient for a constant overtemperature .
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