DE3829738A1

DE3829738A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung der ansaugluftmenge auf der grundlage der durch waermeabfuehrung verursachten temperaturaenderung

Info

Publication number: DE3829738A1
Application number: DE3829738A
Authority: DE
Inventors: Minoru Ohsuga; Yoshishige Ohyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-09-02
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1989-03-16
Anticipated expiration: 2008-09-02
Also published as: KR960015062B1; GB2209402B; DE3829738C2; US4850219A; JPS6461611A; KR890005493A; GB2209402A; GB8820510D0

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftdurchsatz-Meßapparat zur Messung der Ansaugluftmenge für einen Verbrennungsmotor.

Ein herkömmlicher impulsweise erwärmter Luftdurchsatz- Meßapparat ist gemäß JP 61-1 85 639A (eingereicht am 12. Februar 1985; offengelegt am 19. August 1986) so konstruiert, daß der Luftdurchsatz durch die intermittierende Erwärmung eines Wärmewiderstandes und durch die Messung der Zeit, bis zu der der Widerstand durch Wärmeabführung auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt ist, gemessen wird.

Der Betrieb eines solchen Luftdurchsatz-Meßapparates beruht auf der Feststellung der Temperatur eines eine vorbestimmte Temperatur erreichenden Widerstandes; als Sensor für die Messung der Ansaugluftmenge benötigt er daher einen Widerstand zur Kompensation der Ansauglufttemperatur, der im Ansaugluftweg neben dem Wärmewiderstand angebracht ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge von der Art zu schaffen, daß auch ohne Verwendung eines temperaturkompensierenden Elementes die Ansauglufttemperatur die Messung nicht beeinflußt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Luftdurchsatz- Meßapparat, der einen im Ansaugluftweg des Verbrennungsmotors angebrachten Wärmewiderstand, eine Einrichtung zur Erwärmung des Wärmewiderstands während eines bestimmten Zeitintervalles oder in einem bestimmten Kurbelwinkelbereich und eine Meßeinrichtung, die die Temperaturinformation im wesentlichen am Ende der Erwärmung des Wärmewiderstandes mit der Temperaturinformation im wesentlichen am Beginn der Erwärmung vergleicht und ein auf diesem Vergleichsergebnis beruhendes Luftmengensignal erzeugt, aufweist.

Im oben beschriebenen Aufbau des Apparates wird der Wärmewiderstand durch Wärmeabführung von einer Temperatur am Ende der Erwärmung auf eine Temperatur am Beginn der nächsten Erwärmung abgekühlt, wobei die Temperaturänderung zwischen den beiden Zeitpunkten als ein die Luftmenge darstellender Wert festgestellt wird.

Die Erfindung erlaubt die Berechnung der Ansaugluftmenge ohne Beeinflussung durch die Lufttemperatur, weshalb ein herkömmlicher, die Ansauglufttemperatur kompensierender Widerstand und die damit verbundenen Schaltungen entfallen können, wodurch der Schaltungsaufbau vereinfacht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 und 2 Darstellungen zur Erläuterung des Betriebes der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 eine Darstellung, die den Gesamtaufbau der Erfindung erläutert;

Fig. 4 einen Querschnitt der Sensorkammer;

Fig. 5 einen Querschnitt des Sensorelementes;

Fig. 6 ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der Erfindung erläutert;

Fig. 7 einen Graphen, der die Temperatur/ Widerstandskennlinie des Wärmewiderstandselements darstellt;

Fig. 8 eine Darstellung, die den Betrieb der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform erläutert;

Fig. 9 ein Flußdiagramm des in Fig. 8 gezeigten Betriebes;

Fig. 10 ein Impulsdiagramm, das den Erwärmungszyklus und den Wärmeabführungszyklus erläutert;

Fig. 11 einen auf Messungen beruhenden Kennlinien- Graphen, der die Beziehung zwischen dem die Temperaturänderung des Wärmewiderstands elementes darstellenden Wert und der Ansaug luftmenge erläutert;

Fig. 12 ein Flußdiagramm, anhand dessen mit der Ausführungsform von Fig. 6 auf der Grundlage von Fig. 11 die Ansaugluftmenge berechnet wird;

Fig. 13 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungs form der Erfindung;

Fig. 14 einen Graphen, der für die Ausführungsform von Fig. 13 die Kennlinie der Temperatur des Wärmewiderstandes gegen die Klemmenspannung darstellt;

Fig. 15 ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 16 eine Darstellung, die den Betrieb der Ausführungsform von Fig. 15 erläutert;

Fig. 17 ein Flußdiagramm des in Fig. 16 erläuterten Betriebes;

Fig. 18 einen Graphen, der die Kennlinien der Ansaugluftmenge gegen die Wärmewiderstands- Klemmenspannung darstellt; und

Fig. 19 einen auf Messungen beruhenden Kennlinien- Graphen, der die Beziehung zwischen dem Wärmewiderstands-Klemmenspannungsverhältnis und der Ansaugluftmenge darstellt.

Zunächst wird der Gesamtaufbau der Erfindung erläutert, anschließend deren Prinzip.

Fig. 3 zeigt ein elektronisch gsteuertes Motorsystem, das einen Luftdurchsatz-Sensor 102, eine Einspritzdüse 103, eine Zündkerze 105, einen Kühlflüssigkeitstemperatur-Sensor 106 und einen Kurbelwellenwinkel-Sensor 108 enthält. Zur Steuerung des Mischungsverhältnisses der in die Verbrennungs kammern 113 eingebrachten Mischung wird ein Mikrocomputer 110 verwendet. Der erfindungsgemäße Luftdurchsatz- Sensor 102 mißt die Menge der Ansaugluft und ist im Ansaug luftweg in einer Sensorkammer 101 untergebracht. Mit dem Bezugszeichen 114 ist ein Auspuffrohr bezeichnet.

Fig. 4 ist ein Querschnitt der Sensorkammer 101, in der der Sensor 102 im Ansaugluftstrom angeordnet ist. Ein Wärme widerstandselement 120 ist so angeordnet, daß es der Ansaugluft ausgesetzt ist. Das Wärmewiderstandselement 120 wird durch ein Signal der Steuerschaltung 121 betätigt; diese Steuerschaltung 121 arbeitet in Abhängigkeit des Steuersignales, das auf der Grundlage des Kurbelwellenwinkel signales 130 vom Microcomputer 110 erzeugt wird, und empfängt außerdem den Widerstandswert des Wärmewiderstands elementes 120.

Fig. 5 zeigt beispielhaft die Struktur des Wärmewiderstands elementes 120, das aus einem um einen keramischen Spulenkörper 122 gewickelten Platindraht 123 besteht und mit einer Glasummantelung 124 versehen ist. Die Eingabe/ Ausgabesignale des Wärmewiderstandselementes 120 werden über einen Bleidraht 125 an den Platindraht 123 übertragen. Das Wärmewiderstandselement 120 kann, wie später beschrieben werden wird, von der Art sein, daß ein Platindraht innerhalb des Luftansaugrohres verläuft.

Fig. 1 zeigt in einem Impulsdiagramm die Ansaughübe (a) bis (d) der Zylinder eines Vier-Zylinder-Viertaktmotors und der an das Wärmewiderstandselement 120 angelegten Spannung Vc (e). Die Spannung Vc wird bei Beginn des Ansaughubes eines jeden Zylinders angelegt und nach Ablauf der Zeit Δ t 1 weggenommen. Danach wird die Spannung synchron mit dem Beginn des Ansaughubes des nächsten Zylinders wieder angelegt. Der Winkel oder die Zeitdauer, wenn keine Spannung angelegt ist, wird mit Δ t 2 bezeichnet. Der Spannungsimpuls wird synchron mit dem Ansaughub angelegt. Fig. 2 zeigt die Beziehung der angelegten Spannung und der Temperatur T des Wärmewiderstandselementes 120 gegen die Zeitachse. Durch die an das Widerstandselement 120 angelegte konstante Spannung Vc steigt die Temperatur von T 1 bis T 2. Wenn die Spannung weggenommen worden ist, kühlt das Widerstandselement 120 wegen der Wärmeabführung auf eine Temperatur T 3 ab. Die Temperaturen T 2 und T 3 werden als Widerstandsänderungen des Widerstandselementes 120 festgestellt, ihr Unterschied wird berechnet und die in den Ansaughub eingebrachte Luftmenge wird festgestellt.

Die Temperaturen T 2 und T 3 werden durch die Wärmeleitungs formeln wie folgt dargestellt:

wobei

Ta die (über einen Hub konstante) Temperatur der Ansaugluft,
C eine (mit der Wärmekapazität in Zusammenhang stehende) Konstante,
α der Wärmeleitungsfaktor von Luft,
R den Widerstand des Wärmewiderstandselementes,
I der in dem Wärmewiderstandselement fließende Strom,
Δ t 1 die Zeitdauer, in der der Heizstrom fließt,
Δ t 2 die Zeitdauer, wenn der Heizstrom nicht fließt, ist und wobei
exp ( ) die Änderung der Wärmebewegung ausdrückt.

Die obigen Näherungsformeln (1) und (2) haben die folgende Bedeutung:

T 2 = <Ansauglufttemperatur< + <Wärmeabführung während der Heizperiode aufgrund des Unterschiedes zwischen der Temperatur des Wärmewiderstandes und der Ansaugluft temperatur< + <eingebrachte Wärme< (3)

T 3 = <Ansauglufttemperatur< + <Wärmeabführung während der Abführungsperiode aufgrund des Unterschiedes zwischen der Temperatur des Wärmewiderstandes und der Ansauglufttemperatur< (4)

Unter der Annahme, daß die impulsartige Heizperiode Δ t 1 hinreichend kurz ist, ist die eingebrachte Wärme während der Heizperiode Δ t 1 unvergleichlich größer als die abgeführte Wärme in derselben Periode, so daß der zweite Ausdruck auf der rechten Seite der Formel (3), d. h. der zweite Ausdruck auf der rechten Seite der Formel (1), vernachlässigt werden kann. Dadurch wird die Formel (1) folgendermaßen vereinfacht:

oder

Die Formel (2) wird genauso umgeformt:

Wird die Gleichung (6) in die Gleichung (7) eingesetzt, so ergibt sich:

Subtraktion der Gleichung (8) von der Gleichung (6) ergibt:

Da die Werte t 1 und t 2 im Verhältnis zur Umdrehungszahl N des Motors beliebig gewählt werden können, ist die einzige in der Gleichung (9) enthaltene Variable der Wärmeleitungsfaktor α der Luft, so daß die Gleichung (9) folgendermaßen eine Funktion von α wird:

T 2-T 3 = f (α) (10)

Die Gleichung wird nach α wie folgt aufgelöst:

α = F(T 2-T 3) (11)

Damit wird α eine Funktion von T 2-T 3.

α wird durch die Wärmeleitungsformel in folgende Beziehung gesetzt:

α = A + B √ (12)

wobei A und B Konstanten und U die Strömungsgeschwindigkeit sind. Die Auflösung der Gleichung (12) nach der Strömungs geschwindigkeit U ergibt:

Wenn der Querschnitt des Ansaugluftweges mit S bezeichnet wird, so ergibt sich die Menge der Ansaugluft Qa folgendermaßen:

Qa = S · U (14)

Folglich kann aus der Kenntnis von T 2-T 3 anhand der Gleichung (11) α berechnet werden. Wird der Wert von α in Gleichung (13) eingesetzt, so kann U berechnet werden, wird der Wert von U in Gleichung (14) eingesetzt, so kann Qa berechnet werden. Das α von Gleichung (11) ist eine von der Ansauglufttemperatur Ta unabhängige Funktion, weshalb die Ansaugluftmenge unbeeinflußt von der Ansauglufttemperatur Ta berechnet werden kann.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des tatsächlichen Temperatur feststellungssystems. Die konstante Spannung Vc wird durch den Transistor Tr, der durch das Signal des Computers 110 gesteuert wird, ein- und ausgeschaltet, so daß die Spannungsimpulse in der in Fig. 1 gezeigten Form an das Wärmewiderstandselement 120 (mit dem Widerstand Rpt) und an den Festwiderstand Rc angelegt werden. Die Periode und das Tastverhältnis der Spannungsimpulse werden durch das Kurbel wellenwinkelsignal 130 festgelegt. Die angelegte Spannung Vc bewirkt, daß ein Strom I durch das Wärme widerstandselement 120 und den Festwiderstand Rc fließt. Für die Kenntnis der Temperatur des Wärmewiderstandselementes 120 muß der Widerstandswert Rpt festgestellt werden. Der Strom I und die Klemmenspannung Vs an Rc hängen von Vc folgender maßen ab:

Aus Gleichung (16) ergibt sich Rpt wie folgt:

Wenn das Wärmewiderstandselement 120 aus Platin besteht, so stehen die Temperatur T und der Widerstandswert Rpt in einer linearen Beziehung, wie in Fig. 7 gezeigt ist; daher kann T direkt aus dem Wert Rpt, der mit Hilfe der Gleichung (17) aus Vs erhalten wird, gewonnen werden.

Die Fig. 8 ist aus der Fig. 2 abgeleitet, wobei die Änderung von T durch die Änderung von Rpt ersetzt worden ist. Aus Rpt 2 und Rpt 3 ergeben sich mit Fig. 7 die entsprechenden Werte T 2 und T 3, während die Ansaugluftmenge Qa mit Hilfe der Gleichungen (11), (12), (13) und (14) berechnet wird. Diese Operationen sind im Flußdiagramm von Fig. 9 zusammengefaßt. Die in Fig. 9 gezeigten Rechenprozesse werden von der CPU des Computers 110 gemäß dem im ROM des Computers 110 gespeicherten Programm gesteuert.

Nachdem im Schritt 10 TDC (oberer Totpunkt) oder BDC (unterer Totpunkt) festgestellt worden ist, wird im Schritt 12 der Transistor Tr für eine Zeitdauer von Δ t 1 eingeschaltet. Nachdem im nächsten Schritt 14 der Ablauf von Δ t 1 festgestellt worden ist, wird im Schritt 16 Vs gemessen (als Vs 2), im Schritt 8 wird der Transistor Tr abgeschaltet.

Im folgenden Schritt 20 wird mit Hilfe der Gleichung (17) Rpt 2 berechnet, das Ergebnis wird in ein überschreibbares RAM des Computers 110 gespeichert. In den nächsten Schritten 22 und 24 wird der Transistor Tr im oberen Totpunkt TDC oder im unteren Totpunkt BDC wieder eingeschaltet, unmittelbar danach wird im Schritt 26 Vs 3 gemessen, schließlich wird mit Hilfe der Gleichung (17) im Schritt 28 Rpt 3 berechnet. Im ROM des Computers 110 ist die in Fig. 7 gezeigte Beziehung zwischen der Wärmewiderstandstemperatur und dem Widerstandswert gespeichert, so daß im Schritt 30 anhand der T/Rpt-Tabelle die den Werten Rpt 2 und Rpt 3 entsprechenden Temperaturen T 2 und T 3 ausgelesen werden. In Schritten 32, 34 und 36 werden die Gleichungen (11), (13) bzw. (14) berechnet, um Qa zu erhalten. Nachdem im Schritt 38 der Ablauf von Δ t 1 festgestellt worden ist, wird wieder Vs 2 gemessen und Tr abgeschaltet. Diese Operationen werden periodisch wiederholt.

Die Heizperiode Δ t 1 wird kürzer angesetzt als die Wärme abführungsperiode Δ t 2, um zu verhindern, daß die eingebrachte Wärme während der Wärmeabführungsperiode nicht hinreichend abgeführt und durch die zyklischen Operationen in zunehmendem Maß gespeichert wird. In dieser Ausführungsform ist Δ t 1 kürzer angesetzt als (1/2) · (Δ t 1 + Δ t 2). Die Dauer des Ansaughubes ändert sich in Abhängigkeit von der Änderung der Motorumdrehungszahl N, weshalb sich die mit dem Ansaughub synchronisierte Zeitdauer Δ t 1 + Δ t 2 ebenfalls ändert. Ein Verfahren besteht darin, den Quotienten Δ t 1/Δ t 2 bei sich änderndem N konstant zu halten. Ein weiteres Verfahren besteht darin, Δ t 1 ungeachtet der Motorumdrehungszahl N konstant zu halten, vorausgesetzt, daß die eingebrachte Wärme nicht akkumuliert wird.

Fig. 11 zeigt die Beziehung von der Ansaugluftmenge Qa und der Widerstandsänderung des Wärmewiderstandselementes, die der Temperaturänderung entspricht, wobei die Motordrehzahl N als Parameter auftritt. Dieser auf Messungen beruhende Kennliniengraph entspricht den Rechenergebnissen für die Gleichungen (11), (13) und (14).

Die im Flußdiagramm von Fig. 12 gezeigten Rechenprozesse werden von der CPU des Computers 110 gemäß dem im ROM des Computers 110 gespeicherten Programm gesteuert. Die Gleichungen (11), (12) und (14) werden aber nicht wie im Flußdiagramm von Fig. 19 tatsächlich berechnet, stattdessen wird die Ansaugluftmenge Qa aus dem gemessenen Kennlinien graphen von Fig. 11 erhalten. Das ROM des Computers 110 speichert für jeden Wert von N die Beziehung zwischen Qaus und Qa von Fig. 11. Bis zum Schritt 28 ist die Operation mit der des Flußdiagramms von Fig. 19 identisch. Es folgt im Schritt 40 die Berechnung von Qaus = Rpt 2 - Rpt 3, im Schritt 42 wird die Motordrehzahl N gelesen, im Schritt 44 wird auf die mit Fig. 11 identische Qaus/Qa-Tabelle im ROM zurückgegriffen, schließlich wird im Schritt 46 die dem berechneten Qaus entsprechende Ansaugluftmenge Qa erhalten.

Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Messung der Temperatur T des Wärmewiderstandselementes 120. In der Schaltung von Fig. 13 fließt ein Strom Ic von einer Konstantstromquelle nur dann durch das Wärmewiderstandselement 120, wenn der Transistor Tr eingeschaltet ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Klemmenspannung Vs des Widerstandselements 120 wie folgt ausgedrückt werden:

Vs = Ic · Rpt (18)

In Fig. 14 ist gezeigt, daß die Spannung eine lineare Abhängigkeit von der Temperatur T des Widerstandselementes 120 aufweist. Das ROM des Computers 110 speichert eine der Fig. 14 äquivalente Vs/T-Tabelle, zur direkten Überwachung der Klemmenspannung Vs wird ein A/D-Wandler verwendet. Aus dem so ausgelesenen Wert und der Vs/T-Tabelle wird der Wert von Qaus = Vs 2 - Vs 3 erhalten. In der Ausführungsform von Fig. 13 braucht der Widerstandswert des Widerstandselementes 120 nicht berechnet zu werden, so daß die Berechnung von Rpt 2 und Rpt 3 in den Schritten 20 und 28 der Flußdiagramme der Fig. 9 und 12 unnötig wird. Der Computer 110 ist den Rechenoperationen entledigt, so daß das Programm vereinfacht wird.

Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform zur Messung der Temperaturen T 2 und T 3, wobei hier Rc 1 und Rc 2 Festwiderstände sind. Im Zustand, wenn der Tr ausgeschaltet ist, wenn also der Strom durch die Widerstände Rc 1, Rpt und Rc 2 fließt, ergibt sich die Klemmenspannung Va folgendermaßen:

Wenn der Transistor Tr eingeschaltet ist und wenn der Transistor einen sehr niedrigen Durchlaßzustandswiderstand besitzt, dann ergibt sich die Klemmenspannung Va zu:

Va ≃ Vc (20)

Diese Ausführungsform ist so konstruiert, daß ständig eine konstante Spannung angelegt ist und daß nur während der Heizperiode zusätzlich eine höhere Spannung angelegt wird, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungsformen, in denen die Temperaturmessung nach Ablauf der Wärmeabführungsperiode Δ t 2 gleichzeitig mit der Heizperiode durchgeführt wird, ist es hier möglich, das die Wärmewiderstandstemperatur anzeigende Signal während der Wärmeabführungsperiode ununterbrochen zu überwachen. Da die Feststellung des Temperaturanzeigesignals im Vergleich zu der sehr kurzen Zeit Δ t 1 eine längere Zeit beansprucht, ist damit beabsichtigt, die Entstehung eines großen Fehlers aufgrund dieser Verzögerung zu vermeiden. Im folgenden wird der Betrieb beschrieben. Dieses Verfahren kann auch mit anderen Schaltungsanordnungen als mit der in Fig. 15 gezeigten durchgeführt werden, ebenso ist es auf die Ausführungsformen der Fig. 6 und 13 anwendbar.

Der Betrieb der Ausführungsform von Fig. 15 wird in Verbindung mit Fig. 16 und im Flußdiagramm von Fig. 17 beschrieben. Der Betrieb wird durch die CPU des Computers 110 gesteuert. Mit Vs 3(n-1) und Vs 3(n) werden die Klemmen spannungen Va des Widerstandselementes 120 während der Wärmeabführungsperiode bezeichnet, wobei n das gegenüber n-1 spätere Auftreten auf der Zeitachse bezeichnet.

Im Schritt 48 wird der Momentanwert von Va für Vs 3(n) gelesen, im Schritt 50 wird dieser Wert mit dem vorausgegangenen Wert Vs 3(n-1) verglichen, um festzustellen, ob sich ihr Größenverhältnis umgekehrt hat. Wenn keine Umkehrung aufgetreten ist, d. h. wenn Vs 3(n-1) < Vs 3(n) während der Wärme abführungsperiode ist, so wird im Schritt 52 der Momentanwert Vs 3(n) gleich dem Wert Vs 3(n-1) gesetzt und ein neuer Wert gelesen. Wenn eine Umkehrung aufgetreten ist, d. h. wenn Vs 3(n-1) < Vs 3(n) anzeigt, daß die Erwärmung begonnen hat, so wird im Schritt 54 der dann verglichene Wert Vs 3(n-1) als Wert Vs 3 festgesetzt.

Im nächsten Schritt 56 wird nach dem Beginn der Erwärmung Va gelesen, im Schritt 58 wird dieser Wert mit dem vorherigen Wert Vs 2(n-1) verglichen. Solange sich das Größenverhältnis nicht umgekehrt hat, d. h. solange Vs 2(n-1) < Vs 2(n) während der Heizperiode ist, wird im Schritt 60 der Momentanwert Vs 2(n) gleich dem Wert Vs 2(n-1) gesetzt und ein neuer Wert gelesen. Wenn eine Umkehrung eintritt, d. h. wenn Vs 2(n-1) < Vs 2(n) das Ende der Heizperiode und den Beginn der Wärmeabführung anzeigt, wird im Schritt 62 der dann verglichene Wert Vs 2(n-1) als Wert Vs 2 festgesetzt. Auf der Grundlage der in Fig. 17 festgesetzten Werte Vs 2 und Vs 3 werden auf die gleiche Weise wie die im Flußdiagramm von Fig. 12 gezeigte die Werte Rpt 2 und Rpt 3 berechnet, woraus Qaus gewonnen werden kann.

Die Fig. 18 und 19 zeigen ein Verfahren zur Datenverarbeitung, bei dem der Wert Qaus ohne Berechnung der Werte Rpt 2 und Rpt 3 erhalten werden kann. Wie in Fig. 18 gezeigt, bewirkt die Zunahme der Ansaugluftmenge Qa eine fallende Klemmenspannung Va des Widerstandselementes 120 nach Ablauf der Wärmeabführungsperiode. Aus diesem Grunde liefert die Messung der Beziehung zwischen dem Verhältnis der Widerstands elemente-Klemmenspannungen Vs 3/Vs 2 und der Ansaug luftmenge Qa die in Fig. 19 gezeigten Vs 3/Vs 2-gegen-Qa- Kennlinien, wobei die Motordrehzahl ein Parameter ist; diese Beziehung wird im ROM des Computers 110 gespeichert. Wird für den Wert Vs 2 bzw. Vs 3 die Klemmenspannung des Widerstandselements 120 beobachtet, so können die Schritte 20 und 28 im Flußdiagramm von Figur weggelassen werden. Im Schritt 40 wird der Quotient Vs 3/Vs 2 gleich Qaus gesetzt, im Schritt 44 wird auf die Tabelle, die der von Fig. 19 äquivalent ist, Bezug genommen, um im Schritt 46 Qa zu erhalten. Die Erfindung ist nicht auf die erläuterten Ausführungsformen beschränkt, vielmehr sind innerhalb des Umfangs der Patentansprüche viele Abwandlungen möglich.

Claims

1. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge eines Verbrennungs motors auf der Grundlage der Temperatur eines mit elektrischem Strom versorgten Wärmewiderstandselementes (120), gekennzeichnet durch
einen ersten Schritt, bei dem synchron zum Ansaughub des Motors zuerst während einer bestimmten Periode (Δ t 1) das Wärmewiderstandselement (120) erwärmt wird und danach während einer bestimmten Periode (Δ t 2) das Widerstandselement die Wärme abführen kann,
einen zweiten Schritt, bei dem ein erstes Signal festgestellt wird, das die Temperatur (T 2) am Ende der N-ten (N ist eine beliebige ganze Zahl) Heizperiode (Δ t 1) des Wärmewiderstandselementes (120) anzeigt,
einen dritten Schritt, bei dem ein zweites Signal fest gestellt wird, das die Temperatur (T 3) unmittelbar vor dem Beginn der N+1-ten Heizperiode des Wärmewiderstandselementes (120) anzeigt,
einen vierten Schritt, bei dem aus den festgestellten ersten und zweiten Signalen ein Wert festgestellt wird, der der Temperaturänderung (T 2, T 3) des Wärmewider standselementes (120) entspricht, und
einen fünften Schritt, bei dem durch die auf dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert beruhenden Berechnung die Ansaugluftmenge (Qa) bestimmt wird.

2. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der zweite als auch der dritte Schritt einen Schritt enthält, bei dem ein der Temperatur des Widerstandselementes (120) ent sprechender Widerstandswert des Widerstandselementes (120) gewonnen wird, und daß der vierte Schritt einen Schritt enthält, bei dem der Unterschied der Widerstands werte (Rpt 2, Rpt 3) des Wärmewiderstandselementes (120) als der der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechende Wert festgestellt wird.

3. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der zweite als auch der dritte Schritt einen Schritt enthält, bei dem der Spannungsabfall des Wärmewiderstandselementes (120) als ein Signal festgestellt wird, das die Temperatur des Wärmewiderstandselementes (120) anzeigt, und daß der vierte Schritt einen Schritt enthält, bei dem der Unterschied der Spannungsabfälle (Vs 2, Vs 3) des Wärmewiderstands elementes (120) als der der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechende Wert festgestellt wird.

4. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Schritt einen Schritt enthält, bei dem das Verhältnis der Spannungsabfälle (Vs 2, Vs 3) des Wärmewiderstandselementes (120) als der der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechende Wert festgestellt wird.

5. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Schritt einen Schritt enthält, bei dem aus dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert der Wärmeleitungsfaktor (α) der Ansaugluft berechnet wird, bei dem aus dem Wärmeleitungs faktor (α) die Strömungsgeschwindigkeit (U) der Ansaugluft berechnet wird und bei dem aus der Strömungs geschwindigkeit (U) und der Fläche (S) des Ansaugluftweges (102) die Ansaugluftmenge (Qa) berechnet wird.

6. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor durch einen Computer gesteuert wird, daß der fünfte Schritt einen Schritt enthält, bei dem aus dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert der Wärmeleitungsfaktor (α) berechnet wird, bei dem aus dem Wärmeleitungsfaktor (α) die Strömungsgeschwindigkeit (U) berechnet wird und bei dem für den Computer im voraus ein Arbeitsablauf programmiert ist, mit dem die Ansaugluftmenge (Qa) aus der Strömungsgeschwindigkeit (U) berechnet wird und das Ergebnis in Form einer Abbildung dargestellt wird, die die Beziehung zwischen dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert und der Ansaugluftmenge (Qa) angibt, und daß der fünfte Schritt weiterhin einen Schritt enthält, bei dem nach der Feststellung eines der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wertes die diesem festgestellten Wert entsprechende Ansaug luftmenge (Qa) aus der Abbildung gelesen wird.

7. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Schritt während der Wärmeabführungsperiode (Δ t 2) die Stromzufuhr an das Wärmewiderstandselement (120) unterbrochen wird.

8. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Schritt während der Wärmeabführungsperiode (Δ t 2) das Wärmewiderstandselement (120) mit Strom versorgt wird.

9. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Schritt die Heizperiode (Δ t 1) kürzer ist als die Wärmeabführungsperiode (Δ t 2).

10. Verfahren zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Schritt die Heizperiode (Δ t 1) kürzer ist als die Hälfte der Summe aus der Heizperiode (Δ t 1) und der Wärmeabführungsperiode (Δ t 2).

11. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge eines Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Temperatur eines mit elektrischem Strom versorgten Wärmewiderstandselementes (120), gekennzeichnet durch
eine erste Einrichtung, mit der synchron zum Ansaughub des Motors zuerst während einer bestimmten Periode (Δ t 1) das Wärmewiderstandselement (120) erwärmt wird und danach während einer bestimmten Periode (Δ t 2) das Widerstandselement (120) die Wärme abführen kann, eine zweite Einrichtung, mit der ein erstes Signal festgestellt wird, daß die Temperatur (T 2) am Ende der N-ten (N ist eine beliebige ganze Zahl) Heizperiode (Δ t 1) des Wärmewiderstandselementes (120) anzeigt, eine dritte Einrichtung, mit der ein zweites Signal festgestellt wird, das die Temperatur (T 3) unmittelbar vor dem Beginn der N+1-ten Heizperiode des Wärmewiderstandselementes (120) anzeigt,
eine vierte Einrichtung, die aus den festgestellten ersten und zweiten Signalen einen Wert feststellt, der der Temperaturänderung (T 2, T 3) des Wärmewiderstandselementes (120) entspricht, und
eine fünfte Entscheidung, mit der durch die auf dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert beruhenden Berechnung die Ansaugluftmenge (Qa) bestimmt wird.

12. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die zweite als auch die dritte Einrichtung eine Einrichtung enthält, mit der ein der Temperatur des Wärmewiderstandselementes (120) entsprechender Widerstandswert des Wider standselementes (120) gewonnen wird, und daß die vierte Einrichtung eine Einrichtung enthält, mit der der Unterschied der Widerstandswerte (Rpt 2, Rpt 3) des Wärme widerstandselementes (120) als der der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechende Wert festgestellt wird.

13. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die zweite als auch die dritte Einrichtung eine Einrichtung enthalten, mit der der Spannungsabfall des Wärmewiderstandselementes (120) als ein die Temperatur des Wärmewiderstandselementes (120) anzeigendes Signal festgestellt wird, und daß die vierte Einrichtung eine Einrichtung enthält, mit der der Unterschied der Spannungsabfälle (Vs 2, Vs 3) des Wärmewiderstandselementes (120) als der der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechende Wert festgestellt wird.

14. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Einrichtung eine Einrichtung enthält, mit der das Verhältnis der Spannungsabfälle (Vs 2, Vs 3) des Wärmewiderstandselementes (120) als der der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechende Wert festgestellt wird.

15. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die fünfte Einrichtung eine Einrichtung enthält, mit der aus dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert der Wärmeleitungsfaktor (α) der Ansaugluft berechnet wird, mit der aus dem Wärmeleitungsfaktor (α) die Strömungsgeschwindigkeit (U) der Ansaugluft berechnet wird und mit der aus der Strömungsgeschwindigkeit (U) und der Fläche (S) des Ansaugluftweges (102) die Ansaugluftmenge (Qa) berechnet wird.

16. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Computer enthält und daß die fünfte Einrichtung eine Einrichtung, mit der aus dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert der Wärmeleitungs faktor (α) und aus dem Wärmeleitungsfaktor (α) die Strömungsgeschwindigkeit (U) berechnet wird, eine für den Computer im voraus programmierten Abbildung, einen Arbeitsablauf, mit dem aus der Strömungsgeschwindigkeit (U) die Ansaugluftmenge (Qa) berechnet wird und mit dem das Ergebnis in Form einer Beziehung zwischen dem der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wert und der Ansaugluftmenge (Qa) angegeben wird, und eine Einrichtung, mit der nach der Feststellung eines der Temperaturänderung (T 2, T 3) entsprechenden Wertes die dem festgestellten Wert entsprechende Ansaugluftmenge (Qa) aus der Abbildung gelesen wird, enthält.

17. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung während der Wärmeabführungsperiode (Δ t 2) die Stromzufuhr an das Wärmewiderstandselement (120) unterbricht.

18. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Einrichtung enthält, mit der während der Wärmeabführungsperiode (Δ t 2) das Widerstandselement (120) mit Strom versorgt wird.

19. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Einrichtung die Heizperiode (Δ t 1) kürzer ist als die Wärmeabführungsperiode (Δ t 2).

20. Vorrichtung zur Messung der Ansaugluftmenge gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Einrichtung die Heizperiode (Δ t 1) kürzer ist als die Hälfte der Summe aus der Heizperiode (Δ t 1) und der Wärmeabführungsperiode (Δ t 2).