DE3938286A1

DE3938286A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des durchsatzes einer stroemenden fluidmasse

Info

Publication number: DE3938286A1
Application number: DE3938286A
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Kleinhans
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1991-05-23
Anticipated expiration: 2009-11-18
Also published as: JP2883702B2; KR0172449B1; DE3938286C2; US5193388A; KR910010158A; JPH03172716A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstands, insbesondere eines Hitzdrahts oder Heißfilms eines Luftmassenmessers einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, der durch getakteten Stromfluß eine Betriebstemperatur aufweist, die größer als die Temperatur der Fluidmasse ist.

In der Kraftfahrzeugtechnik werden temperaturgesteuerte Meßwiderstände, insbesondere Hitzdrähte oder Heißfilme, zur Erfassung des Durchsatzes der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse bei sogenannten Luftmassenmessern eingesetzt. Der Ansaugluftstrom wird an dem beheizten Hitzdraht vorbeigeleitet. Der Meßwiderstand ist Teil einer elektrischen Brückenschaltung. Er wird durch einen getakteten Strom auf eine konstante Betriebstemperatur (Meßtemperatur) gehalten. Durch dieses Prinzip ist der benötigte Heizstrom ein Maß für den vom Motor angesaugten Luftmassendurchsatz. Dem Luftmassendurchsatz entsprechende Daten werden einem Steuergerät zur Einstellung optimaler Betriebspunkte der Brennkraftmaschine zugeleitet.

Bei einem bekannten Verfahren zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Luftmasse erfassenden Meßwiderstands wird eine zur Verfügung stehende Versorgungsspannung - Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs (Batteriespannung) - einer Spannungsstabilisierungsschaltung zugeführt und mit der stabilisierten Spannung der Taktbetrieb vorgenommen. Da die stabilisierte Spannung kleiner als die Betriebsspannung ist, vergeht nach einem Start der Brennkraftmaschine relativ viel Zeit bis der Meßwiderstand seine Betriebstemperatur erreicht hat. Probleme stellen sich insbesondere auch dann ein, wenn - z. B. aufgrund einer erschöpften Batterie - die Versorgungsspannung absinkt, da die Spannungsstabilisierungsschaltung nur einwandfrei arbeitet, wenn zwischen ihrer Eingangs- und Ausgangsspannung eine hinreichende Potentialdifferenz besteht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Hauptanspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß die Größe der für die Taktung herangezogenen Tastspannung beim Tastverhältnis der Taktung berücksichtigt wird. Steht aufgrund des Zustands des Bordnetzes z. B. eine relativ große Tastspannung zur Verfügung, so wird die Taktung mit einem entsprechend großen Tastverhältnis durchgeführt. Sinkt die Versorgungsspannung oder steht nur eine relativ kleine Bordnetzspannung zur Verfügung, so wird auch das Tastverhältnis entsprechend angepaßt. Unter dem Tastverhältnis wird im Zuge dieser Anmeldung das in der Impulstechnik übliche Verhältnis von Impulsperiodendauer zu Impulsdauer verstanden. Sofern man vom Tastgrad - dem Kehrwert des Tastverhältnisses - ausgeht, so verkleinert sich dieser mit wachsender Tastspannung. Der Aufwand für das erfindungsgemäße Verfahren verkleinert sich gegenüber der bekannten Technik, da keine Spannungsstabilisierung für die Tastspannung erforderlich ist. Vielmehr kann stets die aktuell maximal zur Verfügung stehende Tastspannung eingesetzt werden, so daß ein entsprechend großes Potential bereit steht. Hierdurch läßt sich der Meßwiderstand sehr schnell auf seine Betriebstemperatur bringen. Ferner führen Spannungsschwankungen im Bordnetz nicht zu Fehlmessungen, wie sie bei den bekannten Einrichtungen immer dann auftreten, wenn die Spannungsstabilisatoren für die Tastspannung aufgrund von Spannungseinbrüchen nicht mehr gewährleistet ist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Tastspannung eine über ein steuerbares, elektrisches Schaltglied geleitete Versorgungsspannung herangezogen wird. Wie bereits ausgeführt, kann es sich bei der Versorgungsspannung um die Bordnetzspannung (Batteriespannung) des erwähnten Kraftfahrzeugs handeln.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstände, vorzugsweise eines Hitzdrahts oder dergleichen eines Fahrzeugs, der mittels von einem steuerbaren, elektrischen Schaltglied getaktetem Stromfluß eine Betriebstemperatur aufweist, die größer als die Temperatur der Fluidmasse ist, vorzugsweise zur Durchführung des in den Anmeldungsunterlagen erwähnten Verfahrens, wobei eine den Taktbetrieb des Schaltglieds vorgebende Steuerschaltung derart arbeitet, daß ein von der Größe der jeweils aktuell zur Verfügung stehenden Tastspannung abhängiges Tastverhältnis vorliegt.

Die Steuerschaltung kann insbesondere von einem Mikro- Controller gebildet werden.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Brückenschaltung vorgesehen, die aus zwei als Spannungsteiler ausgebildeten Brückenzweigen besteht, wobei einer der beiden Spannungsteiler den Meßwiderstand aufweist. Ändert sich der Durchsatz der strömenden Fluidmasse, so hat dies eine Änderung der Kühlwirkung des auf Betriebstemperatur gehaltenen Meßwiderstands zur Folge. Dieser verändert daher seinen Widerstandswert, wodurch sich die Brückenschaltung verstimmt. Die Brückenverstimmung führt zu einer Regelabweichung eines Reglers, der in Abhängigkeit von der Größe der Tastspannung das Tastverhältnis derart verändert, daß sich wieder die in ihrer Größe festgelegte Betriebstemperatur am Heizwiderstand einstellt. Das Tastverhältnis stellt somit in Abhängigkeit von der Größe der Tastspannung ein Maß für den Durchsatz der Fluidmasse dar.

Vorzugsweise ist ein vom Schaltglied betriebener Heizwiderstand vorgesehen, der in wärmeleitendem Kontakt zum Meßwiderstand steht. Alternativ kann die Brückenschaltung jedoch auch derart ausgebildet sein, daß der Meßwiderstand direkt von dem getakteten Strom durchflossen wird, so daß er aufgrund seines eigenen Stromdurchflusses die Betriebstemperatur annimmt.

Sofern ein Heizwiderstand zur Erwärmung des Meßwiderstands vorgesehen ist, kann eine Spannungsstabilisierungsschaltung vorgesehen sein, die die Brückenschaltung mit konstanter Spannung versorgt. An die Spannungsstabilisierungsschaltung kann ferner der Mikro-Controller angeschlossen sein.

Zur Ermittlung der Größe der aktuell zur Verfügung stehenden Tastspannung ist der Ausgang des Schaltglieds an einen ersten Port des Mikro-Controllers angeschlossen. Durch diese Maßnahme werden nicht nur Spannungsschwankungen der Versorgungsspannung berücksichtigt, sondern auch Toleranzen des Schaltglieds (z. B. Exemplarsteuerungen). Das Schaltglied ist vorzugsweise als Transistor ausgebildet, dessen Basis an einen zweiten Port des Mikro-Controllers angeschlossen ist. Dieser zweite Port übernimmt die Ansteuerung des Transistors.

Wie bereits erwähnt, kann die Einstellung der Betriebstemperatur des Meßwiderstands mittels eines Regelkreises erfolgen.

Um eine Rechenentlastung beim Mikro-Controller zu erzielen, ist nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein Sägezahngenerator vorgesehen, dessen Sägezahnspannung einem Komparator zum Vergleich mit der Brückenspannung zugeführt wird, wobei bei Koinzidenz eine Ansteuerung des Schaltglieds erfolgt. Der Mikro-Controller bildet zumindest einen Teil des Sägezahngenerators; seine Rechenkapazität wird jedoch im wesentlichen zur Auswertung der Brückenspannung verwendet, um daraus den Fluiddurchsatz zu bestimmen. Mithin läuft der Regelkreis zur Einstellung der Betriebstemperatur frei, d. h. ohne Hilfe des Mikro-Controllers (sofern man davon absieht, daß letzterer an der Bildung der Sägezahnspannung beteiligt ist). Da die Sägezahnspannung rampenartig ansteigende Flanken aufweist, verändert sich mit einer Änderung der Brückenspannung der Koinzidenzzeitpunkt, so daß dadurch das Tastverhältnis eingestellt wird. Dieses ist ferner von der Größe der Tastspannung abhängig. Hierzu wird die Tastspannung dem Mikro-Controller zugeleitet, der diese auswertet und in Abhängigkeit vom Auswerteergebnis die Sägezahnspannung beeinflußt. Die Beeinflussung kann sowohl in der Amplitude und/oder der Frequenz und/oder der Form der Sägezahnspannung erfolgen.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der Vorrichtung zur Temperatursteuerung eines Meßwiderstands eines Fluidmassenmessers,

Fig. 2 ein dreidimensionales Diagramm und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstands R_S. Bei dem Meßwiderstand R_S handelt es sich um einen Heißfilm eines Heißfilm-Luftmassenmessers. Dieser wird in Verbindung mit einem Heizwiderstand R_H, der in thermischem Kontakt zum Meßwiderstand R_S steht, z. B. zur Bestimmung des Luftmassendurchsatzes bei Brennkraftmaschinen von Fahrzeugen eingesetzt. Der Heißfilm (Meßwiderstand R_S) befindet sich im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine, insbesondere im Bereich der Drosselklappe. Der der Temperaturmessung dienende Meßwiderstand R_S bildet einen Teil einer Brückenschaltung 1, die aus zwei Spannungsteilern 2 und 3 besteht. Der Spannungsteiler 2 weist den Meßwiderstand R_S und einen einstellbaren Widerstand R1 auf. Der Spannungsteiler 3 besteht aus einem temperaturabhängigen Widerstand R_K und einem in Reihe dazu liegenden Widerstand R2. Die beiden Spannungsteiler 2 und 3 sind zur Bildung der Brückenschaltung 1 an den Anschlüssen 4 und 5 miteinander verbunden. Ihre Spannungsabgriffe 6 und 7 führen über Leitungen 8 und 9 zu einer Steuerschaltung 10, die als Mikro-Controller 11 ausgebildet ist. An der zum Spannungsabgriff 6 führenden Leitung 8 steht eine Meßspannung U_S zur Verfügung. Der Spannungsabgriff 6 bilden den Verbindungspunkt von Meßwiderstand R_S und Widerstand R1. Der Spannungsabgriff 7 liegt zwischen den Widerständen R_K und R2 und ist an die Leitung 9 angeschlossen, an der eine Referenzspannung U_K liegt. Die Leitung 8 führt zu einem Anschluß 12 und die Leitung 9 zu einem Anschluß 13 des Mikro-Controllers 11. Zwischen den Spannungsabgriffen 6 und 7 liegt eine Brückenspannung U_Br, die dem Mikro-Controller 11 über die Anschlüsse 12 und 13 zur Auswertung zugeführt wird.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 1 wird mit einer Versorgungsspannung betrieben, die die Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs bildet. Insofern handelt es sich hier um eine Batteriespannung U_B der Fahrzeugbatterie. Die Batteriespannung U_B wird einer Spannungsstabilisierungsschaltung 14 zugeführt, die an ihrem Ausgang 15 eine stabilisierte Spannung U_Stab zur Verfügung stellt. Diese ist über eine Leitung 16 mit dem Anschluß 4 der Brückenschaltung 1 verbunden. Der Anschluß 5 liegt an Masse 17, an der auch der andere Pol der Batterie angeschlossen ist. Die Spannungsstabilisierungsschaltung versorgt ferner den Mikro-Controller 11.

Ein elektrisches Schaltglied 18 ist an die Batteriespannung U_B angeschlossen und führt über eine Leitung 19 zu dem Heizwiderstand R_H, dessen anderer Anschluß an Masse 17 liegt. Der Heizwiderstand R_H steht - wie erwähnt - in wärmeleitendem Kontakt zum Meßwiderstand R_S. Der durch den Heizwiderstand R_H fließende Strom stellt ein Maß für den Luftmassendurchsatz dar. Das Schaltglied 18 ist als Transistor T1 ausgebildet, dessen Emitter an der Batteriespannung U_B und dessen Kollektor mit der Leitung 19 verbunden ist. Der Kollektor ist ferner über eine Leitung 20 an einem ersten Port 21 des Mikro- Controllers 11 angeschlossen. Die Basis des Transistors T1 ist mittels einer Leitung 22 mit einem zweiten Port 23 des Mikro-Controllers 11 verbunden. Dem Mikro-Controller 11 wird über die Leitung 20 eine Tastspannung U_H zugeleitet. Dieser stellt an seinem zweiten Port 23 ein Tastverhältnis β zur Verfügung, mit dem über die Leitung 22 die Basis des Transistors T1 angesteuert wird.

Der Meßwiderstand R_S befindet sich zusammen mit dem Heizwiderstand R_H und dem temperaturabhängigen Widerstand R_K im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine. Dieses ist durch die gestrichelte Umrahmung 24 angedeutet. Insofern tritt je nach Luftmassendurchsatz eine Kühlung des Meßwiderstands R_S ein, der mittels des Heizwiderstands R_H auf einer konstanten Betriebstemperatur gehalten wird. Erhöht sich z. B. der Luftmassendurchsatz , so wird über einen nachfolgend noch näher beschriebenen Regelkreis die Heizleistung in dem Heizwiderstand R_H so lange erhöht, bis wieder die Betriebstemperatur vorliegt. Da sich der temperaturabhängige Widerstand R_K ebenfalls im Luftmassenstrom befindet, nimmt dieser die Umgebungstemperatur ϑ_u an und führt eine Temperaturkompensation der Brückenschaltung 1 durch. An einem Ausgang 25 stellt der Mikro-Controller 11 ein Signal zur Verfügung, das dem Luftmassendurchsatz entspricht.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 1 arbeitet folgendermaßen:

Änderungen des Luftmassendurchsatzes im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine führen dazu, daß sich der Widerstandswert des Meßwiderstands R_S aufgrund entsprechend unterschiedlicher Kühlwirkung verändert. Diese Veränderung wirkt sich auf das Spannungsteilerverhältnis des Spannungsteilers 2 aus, so daß sich eine entsprechende Meßspannung U_S einstellt. Sofern Änderungen in der Temperatur des angesaugten Luftmassenstromes auftreten, spricht der temperaturabhängige Widerstand R_K an, wodurch die Referenzspannung U_K korrigiert wird. Im nachfolgenden soll von einer konstanten Umgebungstemperatur ϑ_u ausgegangen werden, so daß lediglich Änderungen im Luftmassendurchsatz zu Änderungen der Brückenspannung U_Br aufgrund einer Brückenverstimmung führen. Die Brückenspannung U_Br wird im Mikro-Controller 11 ausgewertet. Als Auswerteergebnis wird am Ausgang 25 der Luftmassendurchsatz zur Verfügung gestellt. Dieser kann einem Steuergerät der Brennkraftmaschine zugeleitet werden, um den für den jeweiligen Fahrzustand optimalen Betriebspunkt auszurechnen. Um nach einer Brückenverstimmung, die durch Veränderung des Meßwiderstandes R_S hervorgerufen wurde, wieder die Betriebstemperatur am Meßwiderstand R_S einzustellen, wird die Brückenspannung B_R vom Mikro-Controller zu einem Taktsignal verarbeitet, das am zweiten Port 23 zur Verfügung gestellt wird und über die Leitung 22 den Transistor T1 ansteuert. Mithin liegt ein getakteter Betrieb des Heizwiderstandes R_H vor. Der Heizwiderstand R_H wird so lange mit erhöhter Leistung - also erhöhter Temperatur - gefahren, bis der Meßwiderstand R_S wieder seine Betriebstemperatur annimmt, bei der ein Brückenabgleich vorliegt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Tastverhältnis der Taktung von der Größe der Tastspannung U_H eingestellt wird. Als Tastspannung U_H, die am Heizwiderstand R_H anliegt, steht die Batteriespannung U_B vermindert um den Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T1, zur Verfügung. Der genannte Spannungsabfall wird als Sättigungsspannung U_Sat bezeichnet. Die Information über die jeweils aktuell zur Verfügung stehende Tastspannung U_H erhält der Mikro-Controller 11 über seinen ersten Port 21.

Im folgenden wird auf die Funktionsweise der Schaltung der Fig. 1 noch näher eingegangen:

Der Heizwiderstand R_H wird von dem Transistor T1 mit der Tastspannung U_H versorgt. Diese hat den Wert

U_H = U_B-U_Sat .

Dabei erfolgt die Taktung des Transistors T1 mit dem Tastverhältnis β, wobei dieses Tastverhältnis β vom zweiten Port 23 des Mikro-Controllers 11 geliefert wird. Die im Heizwiderstand R_H umgesetzte Leistung P_H ist somit

Hierdurch wird Wärme im Heizwiderstand R_H erzeugt, die durch den vorbeiströmenden Luftmassendurchsatz abgeführt wird.

Im Stationärzustand gilt

wobei mit g() eine Luftmassenfunktion darstellt. Mit T_ÜH ist die Temperatur im Heizwiderstand bezeichnet. Bei der Gleichung (2) handelt es sich um die sogenannte Kingsche Gleichung.

Bei konstanter Temperatur T_ÜH hat auch der Heizwiderstand R_H einen konstanten Wert. Es gilt

R_H = R_H20 [1+α_H · T_ÜH] (3)

wobei mit R_H20 der Widerstandswert des Heizwiderstandes R_H bei 20°C und α_H den Temperaturkoeffizienten von R_H für 20°C bezeichnen. Wertet man nun die Größe der Tastspannung U_H im Mikro-Controller 11 aus, so kann aus dem Tastverhältnis β auf den Luftmassendurchsatz geschlossen werden. Für das Tastverhältnis β gilt

Der in der Gleichung (4) mit dem Bruchstrich versehene Faktor ist bekannt, so daß aus dem Tastverhältnis β der Luftmassendurchsatz ermittelbar ist.

Die Temperatur am Heizwiderstand T_ÜH wird wie folgt konstant gehalten:

Der Meßwiderstand R_S steht in engem thermischem Kontakt zum Heizwiderstand R_H. Hieraus folgt

T_ÜS = k₀ · T_ÜH (5)

Mithin steht die Temperatur T_ÜS am Meßwiderstand über einen Faktor k₀ mit der Temperatur T_ÜH am Heizwiderstand in Verbindung.

Für den Meßwiderstand R_S gilt analog wie für den Heizwiderstand R_H

R_S = R_S20 [1+α_S · T_ÜS] (6)

R_S20 ist der Widerstandswert des Meßwiderstandes bei 20°C. α_S stellt den Temperaturkoeffizienten des Meßwiderstandes R_S für 20°C dar.

Da der Meßwiderstand R_S in einer Brückenschaltung 1 zusammen mit dem temperaturabhängigen Widerstand R_K und den Widerständen R1 und R2 angeordnet ist, gilt für die Referenzspannung U_K und die Meßspannung U_S

und

Die Spannungen U_K und U_S werden im Mikro-Controller 11 ausgewertet. Dieser steuert per Software das Tastverhältnis β derart, daß die Referenzspannung U_K gleich der Meßspannung U_S ist. Dann gilt

sofern die Umgebungstemperatur - die der Ansauglufttemperatur entspricht - konstant ist.

Hieraus folgt, daß die Temperatur T_ÜS am Meßwiderstand R_S und die Temperatur T_ÜH am Heizwiderstand R_H bei konstanter Ansauglufttemperatur ebenfalls konstant sind.

Im Mikro-Controller 11 wird nun wie folgt verfahren: Die Referenzspannung U_K, die Meßspannung U_S und die Tastspannung U_H werden vom Analogen ins Digitale gewandelt.

Es gilt dann

bzw.

und

bzw.

Hierbei sind N_K und N_S Bitzahlen, wobei N die maximale Bitzahl ist. Diese ist durch eine Potenz von 2 festgelegt.

Mithin gilt

N = 2^X

wobei X eine ganze positive Zahl ist. Für X = 8 ergibt sich N = 256.

Das Vorstehende zeigt, daß die Differenz N_D = N_S-N_K im Stationärzustand zu "0" geregelt wird. Für eine Abweichung von der Betriebstemperatur gilt

Mit (5) ergibt sich nach Umstellung

Aus (4) folgt

β = k(,U_H) · T_ÜH · [1+α_H · T_ÜH] (14)

wobei k ein Faktor ist. Sind der Luftmassendurchsatz und die Tastspannung U_H konstant, so folgt bei alleiniger Temperaturänderung T_ÜH am Heizwiderstand

Δβ = k(,U_H) {ΔT_ÜH [1+α_H · T_ÜH] + T_ÜH · α_H · T_ÜH} = k(,U_H) [1+2α_H · T_ÜH] -· ΔT_ÜH (15)

bzw. bei Division mit (14)

Nach Einsetzen von (13) ergibt sich

Dieses führt zu der Regelgleichung

Die Gleichung (17) stellt die Steueranweisung für das Tastverhältnis β dar. Es gilt

β_N+1 = β_N + Δβ ER NB=1<

Unter β ist ein ganz bestimmtes Tastverhältnis in einer bestimmten Periode zu verstehen, so daß β_N+1 das Tastverhältnis der Folgeperiode hierzu bezeichnet. Es ergibt sich

Dies ist eine iterative Rechenanweisung, die per Software von dem Mikro-Controller 11 leicht zu realisieren ist. Um den Luftmassendurchsatz m aus der Gleichung (4) zu erhalten, wird die Temperaturkompensation mittels des temperaturabhängigen Widerstands R_K so eingestellt, daß

f() = g() · T_ÜH · R_H ≠ f(ϑu) (19)

f() stellt eine vom Luftmassendurchsatz abhängige Funktion dar. Entsprechendes gilt für f(ϑu).

Dann gilt

f() = β_N+1 · U_H² (20)

Als Ergebnis der Analog/Digital-Wandlung der Tastspannung U_H erhält man

Es ergibt sich

Diese Verhältnisse werden am besten in einem Kennfeld gemäß Fig. 2 ausgewertet, das auch eine Linearisierung der Funktion f() übernehmen kann.

Am Mikro-Controller 11 können dann entweder eine Analogspannung, eine Frequenz, ein Bitwort oder dergleichen ausgegeben werden.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei der die Temperaturregelung nicht über den Mikro-Controller 11 läuft, so daß die Rechenbelastung verringert wird. Hierdurch wird möglicherweise auch die Regelgeschwindigkeit erhöht. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Batteriespannung U_B führt - ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 - zum Emitter des Transistors T1, dessen Kollektor an den Heizwiderstand R_H angeschlossen ist. Zwischen dem Emitter des Transistors T1 und dessen Basis ist ein Widerstand R3 geschaltet. Die Batteriespannung U_B versorgt ferner eine Spannungsstabilisierungsschaltung 14, an deren Ausgang die stabilisierte Spannung U_Stab zur Verfügung steht, die an den Mikro- Controller 11 angeschlossen ist. Ferner ist ein Spannungsteiler 26 vorgesehen, der aus der Reihenschaltung zweier Widerstände R4 und R5 besteht und zwischen die stabilisierte Spannung U_Stab und Masse 17 geschaltet ist. Über die Leitung 16 versorgt die stabilisierte Spannung U_Stab die Brückenschaltung 1, die ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ausgebildet ist. Die Brückenspannung U_Br wird den Eingängen 27 und 28 eines ersten Komparators 29 zugeführt, dessen Ausgang 30 über eine Leitung 31 an einen Eingang 32 des Mikro-Controllers 11 angeschlossen ist. Ferner ist ein zweiter Komparator 33 vorgesehen, dessen einer Eingang 34 an den Spannungsabgriff 35 des Spannungsteilers 26 angeschlossen ist. Der andere Eingang 36 des Komparators 33 führt zu einem Summenpunkt 37.

An den Summenpunkt 37 ist ein Kondensator C1 angeschlossen, der nach Masse 17 führt. Der Mikro-Controller 11 besitzt zwei Ausgänge 38 und 39, wobei der Ausgang 38 über einen Widerstand R6 an die Anode einer Diode D1 angeschlossen ist, dessen Kathode zum Summenpunkt 37 führt. Der Ausgang 39 führt über einen Widerstand R7 zur Basis eines Transistors T2, dessen Emitter an Masse 17 angeschlossen ist und dessen Kollektor zum Summenpunkt 37 führt.

Der eine Eingang 40 eines dritten Komparators 41 ist an den Summenpunkt 37 angeschlossen. Der andere Eingang 42 des Komparators 41 steht über die Leitung 31 mit dem Ausgang 30 des ersten Komparators 29 in Verbindung. Der Ausgang 43 des Komparators 41 führt über einen Widerstand R8 zur Basis des Transistors T1. Der Kollektor des Transistors T1 ist über einen Widerstand R9 an den ersten Port 23 des Mikro-Controllers 11 angeschlossen. Dieser Port steht über einen Widerstand R10 mit Masse in Verbindung. Ferner ist eine Reihenschaltung aus einem Quarz Q und einem Kondensator C2 ausgebildet und mit dem Mikro-Controller 11 verschaltet. Teile des Mikro-Controllers 11 bilden zusammen mit der Beschaltung des Kondensators C1 einen Sägezahngenerator 44.

Die Schaltung der Fig. 3 hat folgende Funktionsweise:

Am Ausgang 38 des Mikro-Controllers 11 wird eine Rechteckimpulsfolge gebildet, die den Kondensator C1 auflädt. Jeweils dann, wenn das Potential am Kondensator C1 die Spannung

erreicht, wird über den zweiten Komparator 33 eine Interrupt-Routine gestartet, welche über den Ausgang 39 durch Ansteuerung des Transistors 2 den Kondensator C1 entlädt. Mithin steht am Summenpunkt 36 eine Sägezahnspannung zur Verfügung. Diese wird von dem dritten Komparator 41 mit dem Ausgangswert des ersten Komparators 29 verglichen, der an die Brückenspannung U_Br angeschlossen ist. Je nach Ausgangsspannung des ersten Komparators 29 stellt sich am Ausgang 43, ein Tastverhältnis β ein, mit dem der Transistor T1 angesteuert wird. Das Tastverhältnis β ist derart ausgelegt, daß sich am Heizwiderstand R_H eine auf einen konstanten Wert geregelte Betriebstemperatur (Übertemperatur) einstellt. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Größe der Tastspannung U_H dem Mikro-Controller 11 zugeleitet wird. Dieses erfolgt durch ein entsprechend proportionales Signal, das von dem von den Widerständen R9 und R10 gebildeten Spannungsteiler geliefert und an den ersten Port 23 angelegt wird. Der Mikro-Controller 11 verarbeitet dieses Signal und stellt in entsprechender Weise die Rechteckimpulsfolge an seinem Ausgang 38 ein.

Der Mikro-Controller 11 wird in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 lediglich dazu benutzt, die Rechteckimpulsfolge zur Erzeugung der Sägezahnspannung zu erzeugen. Ferner verarbeitet er das an seinem Eingang 32 anliegende, vom ersten Komparator 29 gelieferte Signal der Brückenschaltung 1, um an seinem Ausgang 25 den Luftmassendurchsatz m zu bestimmen. Die Regelung der Temperatur am Heizwiderstand R_H läuft demgemäß frei, also ohne Hilfe des Mikro-Controllers 11.

Claims

1. Verfahren zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstands, insbesondere eines Hitzdrahts oder Heißfilms eines Luftmassenmessers einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, der durch getakteten Stromfluß eine Betriebstemperatur aufweist, die größer als die Temperatur der Fluidmasse ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastverhältnis (β) der Taktung in Abhängigkeit von der Größe der jeweils aktuell zur Verfügung stehenden, den Meßwiderstand (R_S) betreibenden Tastspannung (U_H) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Tastspannung (U_H) eine über ein steuerbares, elektrisches Schaltglied (18) geleitete Versorgungsspannung herangezogen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspannung die Bordnetzspannung des Fahrzeugs ist.

4. Vorrichtung zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstands, vorzugsweise eines Hitzdrahts oder dergleichen eines Luftmassenmessers einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, der mittels von einem steuerbaren, elektrischen Schaltglied getakteten Stromfluß eine Betriebstemperatur aufweist, die größer als die Temperatur der Fluidmasse ist, vorzugsweise zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine den Taktbetrieb des Schaltglieds (18) derart vorgebende Steuerschaltung (10), daß ein von der Größe der jeweils aktuell zur Verfügung stehenden Tastspannung (U_H) abhängiges Tastverhältnis (β) vorliegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) von einem Mikro-Controller (11) gebildet wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Brückenschaltung (1), die aus zwei als Spannungsteiler (2, 3) ausgebildete Brückenzweigen besteht, wobei einer der Spannungsteiler (2) den Meßwiderstand (R_S) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in wärmeleitendem Kontakt zum Meßwiderstand (R_S) stehenden Heizwiderstand (R_H), der von dem Schaltglied (18) betrieben wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Spannungsstabilisierungsschaltung (14), die den Mikro-Controller (11) und die Brückenschaltung (1) mit Spannung versorgt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Spannungsabgriffen (6, 7) der Spannungsteiler (2, 3) anliegende Brückenspannung (U_Br) zur Bestimmung des Fluiddurchsatzes () vom Mikro-Controller (11) ausgewertet wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Größe der aktuell zur Verfügung stehenden Tastspannung (U_H) der Ausgang des Schaltglieds (18) an einen ersten Port (21) des Mikro-Controllers (11) angeschlossen ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltglied (18) ein Transistor (T1) ist, dessen Basis an einen zweiten Port (23) des Mikro-Controllers (11) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Regelkreis zur Einstellung der Betriebstemperatur.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Sägezahngenerator (44), dessen Sägezahnspannung einem Komparator (41) zum Vergleich mit der Brückenspannung (U_Br) zugeführt wird, wobei bei Koinzidenz eine Ansteuerung des Schaltglieds (18) erfolgt.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro-Controller (11) zumindest einen Teil des Sägezahngenerators (44) bildet.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikro-Controller (11) durch Auswertung der Brückenspannung (U_Br) den Fluiddurchsatz () bestimmt.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung von der Größe der Tastspannung (U_H) abhängig ist.