DE3809108A1

DE3809108A1 - DEVICE FOR GAS FLOW MEASUREMENT

Info

Publication number: DE3809108A1
Application number: DE19883809108
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl Ing Gerards; Wolfgang Dipl Ing Sass
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: SASS, WOLFGANG, DIPL.-ING., 5012 BEDBURG, DE
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-28
Also published as: FR2632062A1; GB2217018A; GB8906202D0

Abstract

In a device for gas flow measurement, especially for air mass flow measurement in motor vehicles with internal combustion engines, having, in series with a measuring resistor (RM), a temperature-dependent gas flow resistor (RL), e.g. a hot-film sensor, around which the gas flow passes, and having an electrical supply source (10) for feeding the series circuit and for heating the gas flow resistor to the operating temperature range, the voltage present at the resistor junction being indicative of the gas flow, there is the problem that the gas flow resistor (RL) must first be brought up to operating temperature, before the gas flow can be reliably sensed. Accordingly, to achieve rapid operational use, the gas flow resistor (RL) is initially heated rapidly to temperature above the operating temperature, followed by cooling caused by the gas flow to the operating temperature with subsequent operational use of the measurement. Numerous ways of pre-heating the resistor (RL) are described. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Bei derartigen Einrichtungen besteht das Problem, daß beim Ein schalten der Einrichtung der Gasstromwiderstand bei normaler Be triebsweise erst relativ spät seinen Betriebstemperaturbereich er reicht und somit eine stark verzögernde Gasstrommessung vorliegt. Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere bei der Luftmassenstrom messung in Kraftfahrzeugen mit geringer Bordnetzspannung aus, weil beim Starten des Motors noch kein verwertbarer Meß- sowie Regel vorgang zur Erfassung des tatsächlichen Luftmassenstroms er zielbar ist.With such devices, there is the problem that when one switch the device the gas flow resistance at normal loading its operating temperature range is relatively late is sufficient and there is a strongly retarding gas flow measurement. This disadvantage particularly affects the air mass flow measurement in motor vehicles with low vehicle electrical system voltage because when starting the engine there is still no usable measurement and rule process for recording the actual air mass flow is aimable.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der im Oberbegriff genannten Art mit einfachen Maßnah men so auszubilden, daß diese sehr viel frühzeitiger ein zuverläs siges Meßergebnis bezüglich des tatsächlichen Gasstroms liefert, um somit beispielsweise bei Kraftfahrzeugen bereits zum Zeitpunkt des selbsttätigen Anspringens des Verbrennungsmotors eine zuverläs sige Luftmassenstromberücksichtigung vornehmen zu können.The present invention is therefore based on the object Setup of the type mentioned in the preamble with simple measure to train them in such a way that they can be siges measurement result with respect to the actual gas flow, in order for example in the case of motor vehicles at the time the automatic starting of the internal combustion engine a reliable to be able to take air mass flow into account.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe zeichnet sich eine Einrichtung der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 genannten Art erfindungs gemäß durch die im Kennzeichen dieses Anspruchs aufgeführten Merk male aus. Während bei bisher bekannten Einrichtungen die Beheizung des Gasstromwiderstands beim Einschalten der Einrichtung genau so erfolgt wie im normalen Betriebszustand, ermöglicht die erfindungs gemäße vorgeschaltete Schnellbeheizung über den Betriebstemperatur bereich hinausgehend mit nachfolgender Abkühlung und dann erfolgen dem Betriebseinsatz der Meßauswertung eine sehr viel zügigere Er fassung des Gasstroms, insbesondere des Luftmassenstroms. Es hat sich bei Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotoren gezeigt, daß die Zeit zwischen dem anlasserbedingten Starten und dem selbsttätigen Anspringen des Verbrennungsmotors im allgemeinen ausreicht, um die Schnellbeheizung des Gasstromwiderstands mit nachfolgender Ab kühlung auf den Betriebstemperaturbereich vornehmen zu können. So mit kann der Verbrennungsmotor sofort beim Anspringen mit der rich tigen Gasstrom- bzw. Luftmassenstrominformation versorgt werden.A facility is available to solve the task The fiction mentioned in the preamble of claim 1 according to the note listed in the characterizing part of this claim color. While heating in previously known devices the gas flow resistance when the device is turned on takes place as in the normal operating state, allows the fiction according upstream rapid heating over the operating temperature area with subsequent cooling and then take place the operational use of the measurement evaluation a much faster He Detection of the gas flow, in particular the air mass flow. It has it has been shown in motor vehicles with internal combustion engines that the Time between starter-related starting and automatic Starting of the internal combustion engine is generally sufficient to the rapid heating of the gas flow resistance with subsequent Ab to be able to cool to the operating temperature range. Like this with the combustion engine can start immediately with the rich current gas flow or air mass flow information are supplied.

Eine Direktbeheizung gemäß der Weiterbildung von Anspruch 2 ist wegen ihrer Einfachheit besonders bevorzugt. In diesem Zusammen hang sind die Weiterbildungen der Ansprüche 3 bis 5 einzeln oder in Kombination bevorzugt. Die Weiterbildungen der Ansprüche 3 und 5 sind bei jeder Ausbildung des Gasstromwiderstands einsetzbar, während die Weiterbildung von Anspruch 4 nur dann verwendbar ist, wenn der Gasstromwiderstand aus einzelnen Widerstandsteilen be steht, wie beispielsweise bei Heißfilmsensoren mit mäanderförmigen Widerstandsbahnen und zumindest einem Mittelabgriff.Direct heating according to the development of claim 2 particularly preferred for its simplicity. In this together are the developments of claims 3 to 5 individually or preferred in combination. The developments of claims 3 and 5 can be used with every design of the gas flow resistance, while the further development of claim 4 can only be used, if the gas flow resistance from individual resistance parts be stands, such as in hot film sensors with meandering Resistance tracks and at least one center tap.

Gemäß der Weiterbildung von Anspruch 6 kann alternativ, oder auch in Verbindung mit einer Direktbeheizung, eine Fremdbeheizung des Gasstromwiderstands eingesetzt werden. Gemäß den Weiterbildungen der Ansprüche 7 bis 10 eignen sich hierzu beispielsweise eine In frarot-, eine Induktions- und eine Heizwiderstand-Fremdbeheizung, wobei im letztgenannten Fall der Heizwiderstand zum Erzielen eines innigen Wärmekontakts auf den Gasstromwiderstand aufgedampft sein kann.According to the development of claim 6, alternatively, or also in connection with a direct heating, an external heating of the Gas flow resistance can be used. According to the training of claims 7 to 10 are suitable for this purpose, for example infrared, an induction and a heating resistor external heating, in the latter case, the heating resistor to achieve a intimate heat contact be vapor-deposited on the gas flow resistance can.

Der Betriebstemperaturbereich des Gasstromwiderstands muß oberhalb der Umgebungstemperatur liegen. Deshalb ist es bevorzugt, den Auf heizvorgang des Gasstromwiderstands an die Umweltbedingungen anzu passen. Dafür eignet sich die Umgebungstemperaturabhängigkeit der Anfangstemperatur gemäß der Weiterbildung von Anspruch 11. Bei ho hen Umgebungstemperaturen muß eine große Anfangstemperatur gewählt werden, während bei niedrigen oder normalen Umgebungstemperaturen eine kleinere Anfangstemperatur genügt und auch gewählt werden sollte, damit der Meßvorgang schneller zur Verfügung steht.The operating temperature range of the gas flow resistance must be above the ambient temperature. That is why it is preferable to the up heating process of the gas flow resistance to the environmental conditions fit. The ambient temperature dependence of the is suitable for this Initial temperature according to the development of claim 11. At ho hen ambient temperatures, a large initial temperature must be selected be while at low or normal ambient temperatures a lower initial temperature is sufficient and can also be selected should, so that the measuring process is available faster.

Die Weiterbildung von Anspruch 12 ist besonders einfach. Dabei muß jedoch darauf geachtet werden, daß die bestimmte Schnellbeheizungs zeit für alle Umgebungstemperaturen ausreicht, damit eine genügend hohe Anfangstemperatur erzielbar ist. Günstiger ist dabei die Wei terbildung von Anspuch 13, da hierbei auf indirektem Wege eine Umgebungstemperaturabhängigkeit der Anfangstemperatur erzielt wird. Es hat sich gezeigt, daß gemäß der Weiterbildung von Anspruch 14 eine Schnellbeheizungszeit von etwa bis 100 msec ausreicht, was etwa der Zeit zwischen dem Startvorgang und dem Selbstanlauf eines Verbrennungsmotors entspricht. Diese Schnellbeheizungszeit mit nachfolgender Abkühlung auf den Betriebstemperaturbereich ist so mit für den Benutzer praktisch nicht feststellbar.The development of claim 12 is particularly simple. It must however, care should be taken to ensure that the particular quick heating time is sufficient for all ambient temperatures, so that one is sufficient high initial temperature can be achieved. The Wei is cheaper terbildung of Anspuch 13, since this indirectly Ambient temperature dependence of the initial temperature is achieved. It has been shown that according to the development of claim 14 a rapid heating time of about 100 msec is sufficient, which about the time between the start process and the self-start of one Internal combustion engine corresponds. This quick heating time with subsequent cooling to the operating temperature range is like this with practically not noticeable for the user.

Die Weiterbildung von Anspruch 15 stellt sicher, daß der Einschalt vorgang zuverlässig erfaßt wird und dann eine Selbstverriegelung der Einschalterkennung vorliegt, so daß Störimpulse zuverlässig unterdrückt werden und während des laufenden Betriebes keine er neute Schnellbeheizung stattfinden kann.The development of claim 15 ensures that the switch operation is reliably detected and then self-locking the switch-on detection is present, so that interference pulses are reliable are suppressed and none during operation rapid heating can take place again.

Die Weiterbildung von Anspruch 16 ist besonders praxisgerecht und einfach, da steuerbare Zeitglieder handelsüblich sind. The further development of claim 16 is particularly practical and easy because controllable timers are customary.

Unter anderem bei Kraftfahrzeugen ist eine Gas- bzw. Luftmassen strommessung erforderlich, um eine einwandfreie Verbrennung und günstige Abgaswerte zu erzielen. Hierzu werden im allgemeinen Meß brücken mit Regelorganen im Brückenversorgungszweig eingesetzt. In diesem Zusammenhang ist die Weiterbildung von Anspruch 17 zweckmäßig, wobei vor allem die Weiterbildung gemäß Anspruch 18 bevorzugt ist, um eine optimale kurze Schnellbeheizungszeit durch vollständiges Durchsteuern des Regelorgans während der Schnellbe heizung zu erzielen.Among other things, in motor vehicles is a gas or air mass current measurement required to ensure proper combustion and to achieve favorable exhaust gas values. For this purpose, measuring bridges with regulators used in the bridge supply branch. In this context, the further development of claim 17 expedient, above all the training according to claim 18 is preferred to by an optimal short rapid heating time complete control of the control element during the quick start to achieve heating.

Die Weiterbildung von Anspruch 19 eignet sich vor allem in Verbin dung mit einer Meßbrücke, weil dort bereits ein Temperaturkompen sationswiderstand vorhanden ist, an dem die Umgebungstemperatur bzw. die Temperatur des Gas- oder Luftstroms erfaßt werden kann, um in Abhängigkeit hiervon ein geeignetes Zeitglied für die Schnellbeheizung zu steuern.The further development of claim 19 is particularly suitable in Verbin with a measuring bridge, because there is already a temperature compensation sation resistance is present at which the ambient temperature or the temperature of the gas or air stream can be detected, depending on this a suitable timer for the Control rapid heating.

Die Erfindung wird nachfolgend an zeichnerisch dargestellten Aus führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated in the following management examples explained in more detail. It shows

Fig. 1 - das Prinzip der vorliegenden Erfindung in einer schema tischen Ansicht, Fig. 1 - the principle of the present invention in a schematic view,

Fig. 2 - die Wirkungsweise der Schnellbeheizung in einem Prinzip diagramm, Fig 2 -. Diagrammatically the operation of the rapid heating in a principle

Fig. 3 - in einer schematischen Darstellung einen als Gasstromwi derstand geeignten Heißfilmsensor mit einer mäanderför migen Widerstandsbahn und einem Mittelabgriff, Fig. 3 - is a schematic representation of a resistor as Gasstromwi geeignten hot-film sensor with a mäanderför-shaped resistance track and a center tap,

Fig. 4 - eine Meßbrücke mit einer Parallelschaltung von Teilen des Gasstromwiderstands während der Schnellbeheizung und Fig. 4 - a measuring bridge with a parallel connection of parts of the gas flow resistance during rapid heating and

Fig. 5 - eine Einrichtung mit einer Meßbrücke und einer zur Schnellbeheizung dienenden Überbrückung des Meßwider stands während einer temperaturabhängigen Schnellbehei zungszeit. Fig. 5 - a device with a measuring bridge and a bridging serving for quick heating of the measuring resistance during a temperature-dependent quick heating time.

Gemäß Fig. 1 kann eine Versorgungsquelle 10, vorzugsweise eine steuerbare Gleichstromquelle, über einen Schalter S eine Reihen schaltung aus einem Meßwiderstand R _M und einem vom Gasstrom um spülten, temperaturabhängigen Gasstromwiderstand R _L speisen. Je nach Betriebsweise der Einrichtung stellt die am Meßwiderstand R _M im Betrieb abfallende Ausgangsspannung U _A ein Maß für den jeweili gen Gasstrom dar, weil der umspülende Gasstrom vom Gasstromwider stand R _L mehr oder weniger Wärmeenergie abführt.Referring to FIG. 1, a power source 10, preferably a controllable DC power source through a switch S, a series circuit of a measuring resistor R _M and a feed from the gas stream to rinsed, temperature-dependent gas flow resistance R _L. Depending on the mode of operation of the device, the output voltage U _A dropping across the measuring resistor R _M during operation represents a measure of the respective gas flow because the gas stream flowing around the gas flow resistor R _L dissipates more or less thermal energy.

Vorzugsweise sind der Gasstromwiderstand R _L sowie der Meßwider stand R _M in einer Meßbrücke 12 mit einem Temperaturkompensations widerstand R _T und einem Festwiderstand R _F zusammengeschaltet. Der Temperaturkompensationswiderstand R _T erfaßt die Gasstromtempera tur, ohne vom Gasstrom energieabführend umspült zu sein. Die Brüc kendifferenzspannung im Nullzweig der Meßbrücke 12 wird einem Dif ferenzverstärker 20 zugeführt, dessen Ausgangssignal die Versor gungsquelle 10 so steuert bzw. regelt, daß die Brückendifferenz spannung zu Null wird. Nach Brückenabgleich stellt die Ausgangs spannung U _A ein Maß für den Gas- bzw. Luftmassenstrom dar. In Fig. 1 ist die Tatsache, daß eine Meßbrücke zu einer bloßen Reihen schaltung eine Alternative bildet, durch eine gestrichelte Darstel lung der übrigen Teile verdeutlicht.The gas flow resistance R _L and the measuring resistance R _M are preferably connected together in a measuring bridge 12 with a temperature compensation resistance R _T and a fixed resistance R _F. The temperature compensation resistor R _T detects the gas flow temperature without being flushed away by the gas flow in an energy-dissipating manner. The bridge differential voltage in the zero branch of the measuring bridge 12 is supplied to a differential amplifier 20 , the output signal of which controls the supply source 10 so that the bridge difference voltage becomes zero. After bridge adjustment, the output voltage U _{A represents} a measure of the gas or air mass flow. In Fig. 1, the fact that a measuring bridge to a mere series connection forms an alternative is illustrated by a dashed representation of the other parts.

Gemäß Fig. 1 erfaßt ein Einschalterkennungsglied 14 den Einschalt vorgang der Einrichtung, und zwar im vorliegenden Fall durch Erken nen des Schließvorgangs des Schalters S. Statt dessen könnte dem Einschalterkennungsglied 14 auch ein anderes Einschaltsignal zu geleitet werden. Gemäß der gestrichelten Darstellung in Fig. 1 sorgt das Einschalterkennungsglied 14 anschließend dafür, daß zu mindest eine von drei angedeuteten Schnellbeheizungsmaßnahmen für den Gasstromwiderstand R _L kurzzeitig durchgeführt wird. Eine er ste Möglichkeit besteht darin, daß während der Schnellbeheizung lediglich der Meßwiderstand R _M mit einem Umschaltmittel in Form eines Schalters 16 kurzgeschlossen bzw. überbrückt wird, so daß die volle Spannung der Versorgungsquelle 10 zum Beheizen des Gas stromwiderstand R _L zur Verfügung steht (im Falle einer Meßbrücke 12 muß während dieser Schnellbeheizung selbstverständlich der Re gelvorgang auf Brückennullspannung unterbrochen werden). Gemäß einer zweiten Möglichkeit kann die Versorgungsquelle 10 während der Schnellbeheizung hochgeregelt werden, so daß mehr Heizleistung zum Beheizen des Gasstromwiderstands R _L zur Verfügung steht. Al ternativ zu diesen beiden Direktbeheizungsmaßnahmen kann eine Fremdbeheizung mittels eines separaten Heizwiderstands erfolgen, der dem Gasstromwiderstand R _L wärmetechnisch unmittelbar zugeord net ist. Diese sowie weitere Schnellbeheizungsmaßnahmen können einzeln oder auch in wählbarer Kombination angewendet werden.Referring to FIG. 1 detects a Einschalterkennungsglied 14 the turn operation of the device, and in the present case by Erken NEN the closing operation of the switch S. Instead, another switch-on signal could be sent to the switch-on detection element 14 . According to the dashed representation in FIG. 1, the switch-on detection element 14 then ensures that at least one of the three indicated rapid heating measures for the gas flow resistance R _{L is} carried out briefly. A first possibility is that only the measuring resistor R _{M is} short-circuited or bridged during the rapid heating with a switching means in the form of a switch 16 , so that the full voltage of the supply source 10 for heating the gas current resistor R _L is available (in In the case of a measuring bridge 12 , of course, the re gel process must be interrupted at zero bridge voltage during this rapid heating). According to a second possibility, the supply source 10 can be regulated up during the rapid heating, so that more heating power is available for heating the gas flow resistance R _L. Al ternatively to these two direct heating measures, external heating can take place by means of a separate heating resistor which is thermally directly assigned to the gas flow resistor R _L. These and other quick heating measures can be used individually or in a selectable combination.

Zur Verdeutlichung der Schnellbeheizung ist in Fig. 2 die Abhän gigkeit der Tempratur T des Gasstromwiderstands R _L von der Zeit t dargestellt. Zum Zeitpunkt t ₁ hat der Gasstromwiderstand R _L Raum- bzw. Umgebungstemperatur, da noch keinerlei Beheizung stattfindet. Mit Hilfe einer oder mehrerer der genannten Schnellbeheizungsmaß nahmen erfolgt dann bis zum Zeitpunkt t ₂ eine Schnellbeheizung auf eine Anfangstemperatur T _A, die über der Betriebstemperatur bzw. dem Betriebstemperaturbereich T _B liegt. Anschließend erfolgt bis zum Zeitpunkt t ₃ eine gasstrombedingte Abkühlung, die so lange stattfindet, bis die Betriebstemperatur bzw. der Betriebstempera turbereich T _B erreicht ist. Anschließend wird der Gasstromwider stand auf herkömmliche Weise von der Versorgungsquelle 10 gespeist sowie beheizt und vom Gasstrom gekühlt, wobei seine Temperatur im Betriebstemperaturbereich T _B schwanken kann. Eine solche Schwan kung tritt auch im Falle einer Meßbrücke 12 auf, wenn die Gas stromtemperatur schwankt oder eine abrupte Änderung des Gasmassen stroms mit nachfolgender Regelung auf Brückennull erfolgt. Es ist somit wichtig, daß die Anfangstemperatur T _A über dem Betriebstem peraturbereich liegt. Eine solche Schnellbeheizung kann mit der nachfolgenden Abkühlungsphase sehr kurzzeitig erfolgen, beispiels weise innerhalb einer Zeit von bis zu etwa 100 msec. Mit diesen Schnellbeheizungsmaßnahmen kann der Betriebstemperaturbereich zu mindest wesentlich schneller als ohne Schnellbeheizung erreicht werden; die Einschaltdauer kann beispielsweise um einen Faktor 20 verringert werden.To illustrate the rapid heating, the dependency of the temperature T of the gas flow resistance R _L on the time t is shown in FIG . At time t ₁ , the gas flow resistance R _{L has} room or ambient temperature, since no heating takes place yet. With the help of one or more of the above-mentioned rapid heating measures, rapid heating to an initial temperature T _A then takes place up to time t ₂ , which is above the operating temperature or the operating temperature range T _B. This is followed by a gas flow-related cooling until time t ₃ , which continues until the operating temperature or the operating temperature range T _{B is} reached. Subsequently, the gas flow resistance was fed and heated and cooled by the gas flow in a conventional manner from the supply source 10 , and its temperature can fluctuate in the operating temperature range T _B. Such a fluctuation also occurs in the case of a measuring bridge 12 when the gas current temperature fluctuates or an abrupt change in the gas mass flow takes place with subsequent regulation to zero in the bridge. It is therefore important that the initial temperature T _{A is} above the operating temperature range. Such rapid heating can take place very briefly with the subsequent cooling phase, for example within a time of up to about 100 msec. With these quick heating measures, the operating temperature range can be reached at least considerably faster than without quick heating; the duty cycle can be reduced by a factor of 20, for example.

In Fig. 3 ist eine spezielle Art eines Gasstromwiderstands 22 in Form eines Heißfilmsensors mit mäanderförmigen Widerstandsbahnen 24, 26 dargestellt. Im vorliegenden Fall weist der Gasstromwider stand je einen endseitigen bzw. äußeren und einen mittleren Ab griff 28 auf. Durch entsprechende Beschaltung können die Wider standsbahnen 24, 26 in Reihe oder parallel geschaltet werden. Bei Parallelschaltung der übereinstimmenden Widerstandsbahnen 24, 26 halbiert sich der Gesamtwiderstand, so daß bei Speisung mit kon stanter Spannung der Gesamtstrom und die Heizleistung verdoppelt werden. Damit eignet sich die Parallelschaltung für den Schnellbe heizungsvorgang. In Fig. 3 is a special type of a gas flow resistor 22 in the form of a hot film sensor with meandering resistor tracks 24, 26 is shown. In the present case, the gas flow resistance stood one end or outer and a middle handle 28 . By appropriate wiring, the opposing tracks 24, 26 can be connected in series or in parallel. When the matching resistance tracks 24, 26 are connected in parallel, the total resistance is halved, so that when fed with constant voltage, the total current and the heating power are doubled. This makes the parallel connection suitable for the quick heating process.

Bei der in Fig. 4 teilweise dargestellten Einrichtung besteht die Meßbrücke 12 einerseits aus zwei Gasstrom-Teilwiderständen R _L ₁ so wie R _L ₂ in Reihe zu dem Meßwiderstand R _M und andererseits aus dem Temperaturkompensationswiderstand R _T in Reihe zu dem Festwider stand R _F. Der Differenzverstärker 20 erfaßt die Brückendifferenz spannung, um wie im Falle von Fig. 1 eine Regelung einer nicht dargestellten Versorgungsquelle auf Brückennull vornehmen zu kön nen. Die Gasstrom-Teilwiderstände R _L ₁ und R _L ₂ entsprechen den Wi derstandsbahnen 24 und 26 des Heißfilmsensors 22 aus Fig. 3. Das Einschalterkennungsglied 14, das im Prinzip demjenigen aus Fig. 1 entspricht, steuert ein Umschaltmittel 30 mit drei einzelnen Schaltern 32, 34 und 36, die in Fig. 4 im Zustand der Schnellbe heizung dargestellt sind. Dabei überbrücken die Schalter 32 und 34 jeweils die Teilwiderstände R _L ₁ und R _L ₂, deren gegenseitige Verbindung bzw. Reihenschaltung durch den Schalter 36 aufgehoben ist. Auf diese Weise sind die Teilwiderstände parallel geschaltet, was zu einer erhöhten Heizleistung und schnelleren Aufheizphase des Gasstromwiderstands führt. Nach Beendigung der Schnellbehei zungszeit werden die Schalter 32, 34 geöffnet und der Schalter 36 geschlossen, so daß die Teilwiderstände R _L ₁ und R _L ₂ für den norma len Betriebszustand in Reihe geschaltet sind. Diese Ausführungs form aus Fig. 4 ist nur geeignet, wenn der Gasstromwiderstand zu mindest zweiteilig ausgebildet oder auftrennbar ist.In the device partially shown in Fig. 4, the measuring bridge 12 consists on the one hand of two gas flow resistors R _L ₁ and R _L ₂ in series with the measuring resistor R _M and on the other hand from the temperature compensation resistor R _T in series with the fixed resistor R _F. The differential amplifier 20 detects the bridge difference voltage in order to make a regulation of a supply source, not shown, to bridge zero, as in the case of FIG. 1. The gas flow resistors R _L ₁ and R _L ₂ correspond to the resistances 24 and 26 of the hot film sensor 22 from FIG. 3. The switch-on detection element 14 , which in principle corresponds to that from FIG. 1, controls a switching means 30 with three individual switches 32, 34 and 36 , which are shown in Fig. 4 in the state of Schnellbe heating. The switches 32 and 34 each bridge the partial resistors R _L ₁ and R _L ₂ , the mutual connection or series connection of which is canceled by the switch 36 . In this way, the partial resistors are connected in parallel, which leads to an increased heating power and faster heating phase of the gas flow resistance. After the end of the Schnellbehei time, the switches 32, 34 are opened and the switch 36 is closed, so that the partial resistors R _L ₁ and R _L ₂ are connected in series for the normal operating state. This embodiment form from FIG. 4 is only suitable if the gas flow resistance is formed at least in two parts or can be separated.

Bei der Ausführungsform aus Fig. 5 besteht die Meßbrücke 12 aus der Reihenschaltung eines beliebigen Gasstromwiderstands R _L sowie des Meßwiderstands R _M und des Temperaturkompensationswiderstands R _T sowie des Festwiderstands R _F. Der Differenzverstärker 20 sorgt für das Erreichen des Brückenabgleichs durch entsprechendes Beein flussen eines Regelorgans 42 im Brückenversorgungszweig der Versor gungsquelle 10. Wenn im normalen Betriebszustand der Gasstrom bei spielsweise ansteigt, wird der Gasstromwiderstand R _L stärker ge kühlt, um dann infolge des Regelungsvorgangs auf Brückennull durch weiteres Aufsteuern des Regelorgans 42 bis zum Erreichen des Brüc kenabgleichs stärker beheizt zu werden. Der größere Heizstrom er zeugt am Meßwiderstand R _M eine größere Ausgangsspannung U _A, die als Maß für den Gasmassenstrom ausgewertet wird.In the embodiment of FIG. 5, 12 is the measuring bridge of the series connection of any gas flow resistance R _L and R _M of the measuring resistor and the temperature compensating resistance R _T and the fixed resistor R _F. The differential amplifier 20 ensures that the bridge adjustment is achieved by correspondingly influencing a control element 42 in the bridge supply branch of the supply source 10 . If the gas flow increases in the normal operating state, for example, the gas flow resistance R _L is cooled more, in order to be heated more as a result of the control process at zero by further opening of the control element 42 until the bridge is reached. The larger heating current, it produces at the measuring resistor R _M, a larger output voltage U _A , which is evaluated as a measure of the gas mass flow.

Gemäß Fig. 5 erfaßt das Einschalterkennungsglied 14 den Einschalt vorgang, beispielsweise den Einschaltspannungssprung der Versor gungsquelle 10, um dadurch ein Zeitglied 40, beispielsweise eine monostabile Kippstufe, zu starten, die ihrerseits einen Schaltim puls an den den Meßwiderstand R _M überbrückenden Schalter 16 lie fert und gleichzeitig unter Aufhebung des Regelungsvorgangs das Regelorgan 42 vollständig durchsteuert. Der Einschaltimpuls hat eine Länge von beispielsweise bis etwa 100 msec, und in dieser Zeit erfolgt eine Schnellbeheizung des Gasstromwiderstands R _L, da dieser direkt an die Versorgungsquelle 10 angeschlossen ist. Nach Erreichen der Anfangstemperatur T _A (siehe Fig. 2), im vorliegen den Fall nach Ablauf des Einschaltimpulses, werden die Schalter 16 wieder geöffnet und das Regelorgan 42 vom Differenzverstärker 20 in den normalen Regelvorgang gebracht.Referring to FIG. 5, the Einschalterkennungsglied 14 detects the power on process, for example the Einschaltspannungssprung the versor supply source 10, thereby 40 to start a timer, for example, a monostable multivibrator, which fert turn a Schaltim pulse at the measuring resistor R _M bridging switch 16 lie and at the same time fully controls the control element 42 while canceling the control process. The switch-on pulse has a length of, for example, up to approximately 100 msec, and during this time the gas flow resistance R _{L is} rapidly heated, since it is connected directly to the supply source 10 . After the initial temperature T _{A has been reached} (see FIG. 2), in the present case after the switch-on pulse has elapsed, the switches 16 are opened again and the control element 42 is brought into the normal control process by the differential amplifier 20 .

Bei der Ausführungsform aus Fig. 5 hat der Einschaltimpuls des Zeitgliedes 40 eine von der Gas- bzw. Lufttemperatur abhängige Zeitdauer. Zu diesem Zweck wird die Temperatur des Gas- bzw. Luft stroms mittels eines an den Temperaturkompensationswiderstand R _T angeschlossenen Temperaturmeßverstärkers 38 erfaßt und dem Zeit glied 40 zugeführt. Somit kann die Länge des Einschaltimpulses an die jeweilige Gastemperatur angepaßt werden, um dadurch eine opti mal kurze Schnellheizzeit erzielen zu können. In diesem Zusammen hang ist daran zu erinnern, daß die Anfangstemperatur T _A über dem Betriebstemperaturbereich T _B liegen muß, ohne diesen jedoch weit übersteigen zu müssen. Mit Rücksicht auf die gasstrombedingte Ab kühlung von T _A auf T _B und die damit verbundene Abkühlzeit sollte T _A nicht wesentlich größer als T _B sein.In the embodiment from FIG. 5, the switch-on pulse of the timer 40 has a time period which is dependent on the gas or air temperature. For this purpose, the temperature of the gas or air stream is detected by means of a temperature measuring amplifier 38 connected to the temperature compensation resistor R _T and the time element 40 is supplied. Thus, the length of the switch-on pulse can be adapted to the respective gas temperature in order to be able to achieve an opti mal short quick heating time. In this context it should be remembered that the initial temperature T _A must be above the operating temperature range T _B , but without having to exceed it far. In view of the gas flow-related cooling from T _A to T _B and the associated cooling time, T _A should not be significantly greater than T _B.

Wichtig ist auch, daß sich das Einschalterkennungsglied 14 nach einer erstmaligen Erkennung selbsttätig verriegelt, bis die Ein richtung ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß Störimpulse eindringen und eine unabeabsichtige erneute Schnellbe heizung auslösen.It is also important that the switch-on detection element 14 locks itself automatically after a first detection until the device is switched off. In this way it is prevented that interference pulses penetrate and trigger an unintentional rapid heating again.

Die dargestellten und beschriebenen Einrichtungen eignen sich ins besondere für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren und niedrigen Bordnetzspannungen. Sie sind jedoch auch für andere Einsatzzwecke geeignet, bei denen nach einem Einschalten einer Einrichtung Gas ströme oder Gasmassenströme schnell zu erfassen sind.The facilities shown and described are suitable for especially for motor vehicles with internal combustion engines and low Vehicle electrical system voltages. However, they are also for other uses suitable, where after switching on a device gas flows or gas mass flows can be recorded quickly.

Claims

1. Device for gas flow measurement, in particular for air mass flow measurement in motor vehicles with internal combustion engines, with a temperature-dependent gas flow resistance (R _L ) surrounded by the gas flow, in particular a hot film sensor, in series with a measuring resistor (R _M ) and with an electrical supply source ( 10 ) for feeding the series connection and for heating the gas flow resistance to the operating temperature range, where the voltage applied to the measuring resistor is evaluated as a measure of the gas flow, characterized by a gas flow resistance when the device was switched on, especially when the internal combustion engine was not yet running automatically (R _L) to a temperature above the operating temperature range (T _B) starting temperature (T _a) for a short time be heated quick heating means (10, 16, 18, 30) and by a Betriebsein the measurement evaluation kit according to gas flow induced cooling of the gas-flow resistance to the operating temperature range.

2. Device according to claim 1, characterized by a rapid heating means ( 10, 16, 30 ) in the form of direct heating of the gas flow resistance, preferably by means of the supply source ( 10 ), to the initial temperature (T _A ).

3. Device according to claim 2, characterized by a measuring resistor (R _M ) during the rapid heating short-circuiting switching means ( 16 ), in particular a transistor switch.

4. Device according to claim 2 or 3, characterized by a gas flow resistance (R _L ) during the rapid heating reducing switching means ( 30 ) for temporarily connecting in parallel parts (R _L ₁ , R _L ₂ ; 24, 26 ) of the gas flow resistance (R _L ).

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized by a the supply current and / or the supply voltage of the supply source ( 10 ) during the rapid heating before temporarily increasing switching means.

6. Device according to claim 1, characterized by a rapid heating means ( 18 ) in the form of external heating of the gas current resistor (R _L ) to the initial temperature (T _A ).

7. Device according to claim 6, characterized by an infra Red external heating.

8. Device according to claim 6, characterized by an indukti ve external heating.

9. Device according to claim 6, characterized by a gas flow resistor ( R _L ) thermally assigned separate, externally heatable heating resistor ( 18 ).

10. The device according to claim 9, characterized by a Heizwi resistance ( 18 ) in the form of a vapor-deposited on the gas flow resistance (R _L ), externally heatable heating film.

11. Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the amount of the initial temperature (T _A ) is gas or air temperature dependent.

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized by an effective rapid heating means during a certain rapid heating time ( Δ t) .

13. The device according to claim 12, characterized in that the rapid heating time ( Δ t) is gas or air temperature dependent.

14. Device according to claim 12 or 13, characterized in that the rapid heating time ( Δ t) is approximately to 100 msec.

15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized by a recognizing the switching on of the device and activating the rapid heating and then to turn off the device locking interlocking switch ( 14 ).

16. Device according to one of claims 1 to 15, characterized by a time to be started by switching on the device member ( 40 ) with a temperature signal input for taking into account the gas or ambient temperature and with a dependent switching time for activating the rapid heating means during the with increasing temperature, switching time or rapid heating time.

17. Device according to one of claims 1 to 16 with a measuring bridge ( 12 ) and this depending on the bridge differential voltage on the bridge zero regulating control element ( 42 ) in the supply branch of the measuring bridge, characterized in that the control function of the control element ( 42 ) during operation of the rapid heating means is out of function.

18. Device according to claim 17, characterized in that the control member ( 42 ) is fully controlled during the rapid heating.

19. The device according to claim 17 or 18, characterized in that a temperature measuring amplifier ( 38 ) detects the gas or ambient temperature at a temperature compensation resistor (R _T ) located in the measuring bridge ( 12 ) and with a timer activated by switching on the device ( 40 ) is connected to temperature-dependent switching time, which fully controls the control element ( 42 ) during the switching time and closes a switch ( 16 ), such as a transistor switch, located parallel to the measuring resistor (R _M ).