DE3938286C2

DE3938286C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstands

Info

Publication number: DE3938286C2
Application number: DE3938286A
Authority: DE
Inventors: Josef Kleinhans
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2009-11-18
Also published as: US5193388A; JPH03172716A; JP2883702B2; KR0172449B1; DE3938286A1; KR910010158A

Description

Stand der Technik

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

In der Kraftfahrzeugtechnik werden temperaturgesteuerte Meßwi derstände, insbesondere Hitzdrähte oder Heißfilme, zur Erfassung des Durchsatzes der von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmasse bei sogenannten Luftmassenmessern eingesetzt. Der An saugluftstrom wird an dem beheizten Hitzdraht vorbeigeleitet. Der Meßwiderstand ist Teil einer elektrischen Brückenschaltung. Er wird durch einen getakteten Strom auf eine konstante Betrieb stemperatur (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 Betriebspunk te der Brennkraftmaschine zugeleitet.

Bei einem bekannten Verfahren zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Luftmasse erfassenden Meßwiderstands wird eine zur Verfügung stehende Versorgungsspannung - Bordnetz spannung des Kraftfahrzeugs (Batteriespannung) - einer Span nungsstabilierungsschaltung zugeführt und mit der stabilisierten Spannung der Taktbetrieb vorgenommen. Da die stabilisierte Spannung kleiner als die Betriebsspannung ist, vergeht nach ei nem Start der Brennkraftmaschine relativ viel Zeit bis der Meß widerstand seine Betriebstemperatur erreicht hat. Probleme stel len 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.

Aus der US 36 03 147 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung des Durchsatzes einer strömenden Fluidmasse bekannt, mit einer Temperatursteuerung, die den beheizten Meßwiderstand auf einer Übertemperatur gegenüber der Temperatur der Fluidmasse hält. Die dem Meßwiderstand zugeführte Tastspannung weist ein Tastverhältnis auf, das indirekt von der Größe der jeweils zur Verfügung stehenden Tastspannung abhängt, wobei die indirekte Abhängigkeit darin besteht, daß der Zeitpunkt, zu dem sich die Meßbrücke, deren Bestandteil der Meßwiderstand ist, abgleicht, von ihrer Versorgungsspannung abhängt. Das Tastverhältnis der Tastspannung wird jedoch nicht ausgehend von der Größe der Tast spannung eingestellt.

Aus der DE 31 30 405 A1 ist ein weiterer thermischer Durchfluß messer bekannt, bei dem das Meßelement beheizt wird, in dem es mit einer Spannung mit variablem Taktverhältnis versorgt wird, wodurch sich ein regelbarer Heizstrom einstellt. Die Regelung des Tastverhältnisses erfolgt in Abhängigkeit von vorgebbaren Spannungs- oder Temperaturunterschieden.

Aus der DE 30 37 340 A1 ist eine Ansteuerschaltung für einen Hitzdraht-Luftmengen-Messer bekannt, bei dem der Heizwiderstand mit Hilfe einer getakteten Spannung versorgt wird. Das Tastver hältnis dieser Spannung ist variabel und ändert sich in Abhän gigkeit von der strömenden Luftmenge. Je mehr Luft am Sensorele ment vorbeiströmt, desto mehr ändert sich das Tastverhältnis in dem Sinn, daß die Ein-Phase verlängert wird, so daß eine stärke re Beheizung des Meßwiderstandes erzielt wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Hauptanspruch genann ten Merkmalen sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung nach An spruch 3 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Größe der für die Taktung herangezogenen Tastspannung beim Tastverhältnis der Tak tung berücksichtigt wird. Steht aufgrund des Zustands des Bord netzes 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 Tastverhältnis - aus geht, so verkleinert sich gegenüber der bekannten Technik, da keine Spannungsstabilisierung für die Tastspannung erforderlich ist. Vielmehr kann stets die aktuell maximal zur Verfügung ste hende Tastspannung eingesetzt werden, so daß ein entsprechend großes Potential bereit steht. Hierdurch läßt sich der Meßwider stand 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 Spannungsstabilisierung für die Tastspannung aufgrund von Spannungseinbrüchen nicht mehr gewährleistet ist.

Als Tastspannung ist die über ein steuerbares, elektrisches Schaltglied geleitete Versorgungsspannung vorgesehen. Es kann sich bei der Versorgungsspannung um die Bordnetzspannung (Batte riespannung) des erwähnten Kraftfahrzeugs handeln.

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

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Brücken schaltung vorgesehen, die aus zwei als Spannungsteiler ausgebil deten Brückenzweigen besteht, wobei einer der beiden Spannungs teiler 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 ei ner 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 Ab hängigkeit von der Größe der Tastspannung ein Maß für den Durchsatz der Fluid masse 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 getakte ten Strom durchflossen wird, so daß er aufgrund seines eigenen Stromdurchflusses die Betriebstempe ratur annimmt.

Sofern ein Heizwiderstand zur Erwärmung des Meßwi derstands vorgesehen ist, kann eine Spannungsstabi lisierungsschaltung vorgesehen sein, die die Brückenschaltung mit konstanter Spannung versorgt. An die Spannungsstabilisierungsschaltung kann fer ner der Mikro-Controller angeschlossen sein.

Zur Ermittlung der Größe der aktuell zur Verfügung stehenden Tastspannung ist der Ausgang des Schalt glieds an einen ersten Port des Mikro-Controllers angeschlossen. Durch diese Maßnahme werden nicht nur Spannungsschwankungen der Versorgungsspannung berücksichtigt, sondern auch Toleranzen des Schalt glieds (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 Be triebstemperatur des Meßwiderstands mittels eines Regelkreises erfolgen.

Um eine Rechenentlastung beim Mikro-Controller zu erzielen, ist nach einem bevorzugten Ausführungs beispiel ein Sägezahngenerator vorgesehen, dessen Sägezahnspannung einem Komparator zum Vergleich mit der Brückenspannung zugeführt wird, wobei bei Koin zidenz eine Ansteuerung des Schaltglieds erfolgt. Der Mikro-Controller bildet zumindest einen Teil des Sägezahngenerators; seine Rechenkapazität wird jedoch im wesentlichen zur Auswertung der Brücken spannung verwendet, um daraus den Fluiddurchsatz zu bestimmen. Mithin läuft der Regelkreis zur Einstel lung 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 Koinzidenz zeitpunkt, so daß dadurch das Tastverhältnis einge stellt wird. Dieses ist ferner von der Größe der Tastspannung abhängig. Hierzu wird die Tastspannung dem Mikro-Controller zugeleitet, der diese auswer tet 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 zeigen:

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 Tem peratursteuerung eines den Durchsatz einer strömen den Fluidmasse erfassenden Meßwiderstands R_S. Bei dem Meßwiderstand R_S handelt es sich um einen Heiß film 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 An saugkanal der Brennkraftmaschine, insbesondere im Bereich der Drosselklappe. Der der Temperaturmes sung dienende Meßwiderstand R_S bildet einen Teil einer Brückenschaltung 1, die aus zwei Spannungs teilern 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 mit einander verbunden. Ihre Spannungsabgriffe 6 und 7 führen über Leitungen 8 und 9 zu einer Steuerschal tung 10, die als Mikro-Controller 11 ausgebildet ist. An der zum Spannungsabgriff 6 führenden Lei tung 8 steht eine Meßspannung U_S zur Verfügung. Der Spannungsabgriff 6 bildet den Verbindungspunkt von Meßwiderstand R_S und Widerstand R1. Der Spannungs abgriff 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 An schluß 13 des Mikro-Controllers 11. Zwischen den Spannungsabgriffen 6 und 7 liegt eine Brückenspan nung U_Br, die dem Mikro-Controller 11 über die An schlüsse 12 und 13 zur Auswertung zugeführt wird.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 1 wird mit einer Versorgungsspannung betrieben, die die Bordnetz spannung des Kraftfahrzeugs bildet. Insofern han delt es sich hier um eine Batteriespannung U_B der Fahrzeugbatterie. Die Batteriespannung U_B wird ei ner 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 Batte riespannung 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 Luftmassen durchsatz dar. Das Schaltglied 18 ist als Transi stor T1 ausgebildet, dessen Emitter an der Batte riespannung 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 Transi stors 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 Wi derstand R_K im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine. Dieses ist durch die gestrichelte Umrahmung 24 an gedeutet. Insofern tritt je nach Luftmassendurch satz 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 m, so wird über einen nach folgend noch näher beschriebenen Regelkreis die Heizleistung in dem Heizwiderstand R_H so lange er höht, bis wieder die Betriebstemperatur vorliegt. Da sich der temperaturabhängige Widerstand R_K eben falls im Luftmassenstrom befindet, nimmt dieser die Umgebungstemperatur ϑ_u an und führt eine Tempera turkompensation 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 fol gendermaßen:

Änderungen des Luftmassendurchsatzes im Ansaugka nal der Brennkraftmaschine führen dazu, daß sich der Widerstandswert des Meßwiderstands R_S aufgrund entsprechend unterschiedlicher Kühlwirkung verän dert. Diese Veränderung wirkt sich auf das Span nungsteilerverhältnis des Spannungsteilers 2 aus, so daß sich eine entsprechende Meßspannung U_S ein stellt. Sofern Änderungen in der Temperatur des an gesaugten Luftmassenstromes auftreten, spricht der temperaturabhängige Widerstand R_K an, wodurch die Referenzspannung U_K korrigiert wird. Im nachfolgen den soll von einer konstanten Umgebungstemperatur ausgegangen werden, so daß lediglich Änderungen ϑ_u im Luftmassendurchsatz zu Änderungen der Brücken spannung U_Br aufgrund einer Brückenverstimmung füh ren. Die Brückenspannung U_Br wird im Mikro-Control ler 11 ausgewertet. Als Auswerteergebnis wird am Ausgang 25 der Luftmassendurchsatz zur Verfügung gestellt. Dieser kann einem Steuergerät der Brenn kraftmaschine zugeleitet werden, um den für den je weiligen Fahrzustand optimalen Betriebspunkt auszu rechnen. Um nach einer Brückenverstimmung, die durch Veränderung des Meßwiderstandes R_S hervorge rufen wurde, wieder die Betriebstemperatur am Meßwiderstand R_S einzustellen, wird die Brücken spannung B_R vom Mikro-Controller zu einem Taktsi gnal verarbeitet, das am zweiten Port 23 zur Verfü gung gestellt wird und über die Leitung 22 den Transistor T1 ansteuert. Mithin liegt ein getakte ter Betrieb des Heizwiderstandes R_H vor. Der Heizwiderstand R_H wird so lange mit erhöhter Lei stung - also erhöhter Temperatur - gefahren, bis der Meßwiderstand R_S wieder seine Betriebstemperatur annimmt, bei der ein Brückenabgleich vorliegt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das Tastver hältnis der Taktung von der Größe der Tastspannung U_H eingestellt wird. Als Tastspannung U_H, die am Heizwiderstand R_H anliegt, steht die Batteriespan nung 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 Schal tung 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 gelie fert wird. Die im Heizwiderstand R_H umgesetzte Lei stung 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 be zeichnet. Bei der Gleichung (2) handelt es sich um die sogenannte King'sche Gleichung.

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

R_H = R_H20[1 + α_H . T_ÜH], (3)

wobei mit R_H20 der Widerstandswert des Heizwider standes R_H bei 20°C und α_H den Temperaturkoeffizi enten 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 verse hene Faktor ist bekannt, so daß aus dem Tastver hältnis β der Luftmassendurchsatz ermittelbar ist.

Die Temperatur am Heizwiderstand T_ÜH wird wie folgt konstant gehalten:

Der Meßwiderstand R_S steht in engem thermischen 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 Ansaugluft temperatur entspricht - konstant ist.

Hieraus folgt, daß die Temperatur T_ÜS am Meßwider stand 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 verfah ren: Die Referenzspannung U_K, die Meßspannung U_S und die Tastspannung U_H werden vom Analogen ins Di gitale gewandelt.

Es gilt dann

und

Hierbei sind N_K und N_S Bitzahlen, wobei N die maxi male 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 er gibt 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 Luftmassendurch satz und die Tastspannung U_H konstant, so folgt bei alleiniger Temperaturänderung T_ÜH am Heizwi derstand

Δß = 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

ß_N+1 = ß_N + Δß

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

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

f() = g() . T_ÜH . R_H ≠ f(ϑu) (19)

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

Dann gilt

f() = ß_N+1 . U_H ² (20)

Als Ergebnis der Analog/Digital-Wandlung der Tast spannung U_H erhält man

Es ergibt sich

Diese Verhältnisse werden am besten in einem Kenn feld gemäß Fig. 2 ausgewertet, das auch eine Li nearisierung 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 Temperatur regelung nicht über den Mikro-Controller 11 läuft, so daß die Rechenbelastung verringert wird. Hier durch wird möglicherweise auch die Regelgeschwin digkeit erhöht. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs zeichen 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 Spannungsstabilisierungsschal tung 14, an deren Ausgang die stabilisierte Span nung U_Stab zur Verfügung steht, die an den Mikro- Controller 11 angeschlossen ist. Ferner ist ein Spannungsteiler 26 vorgesehen, der aus der Reihen schaltung 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 zu geführt, dessen Ausgang 30 über eine Leitung 31 an einen Eingang 32 des Mikro-Controllers 11 ange schlossen ist. Ferner ist ein zweiter Komparator 33 vorgesehen, dessen einer Eingang 34 an den Span nungsabgriff 35 des Spannungsteilers 26 angeschlos sen ist. Der andere Eingang 36 des Komparators 33 führt zu einem Summenpunkt 37.

An den Summenpunkt 37 ist ein Kondensator C1 ange schlossen, der nach Masse 17 führt. Der Mikro-Con troller 11 besitzt zwei Ausgänge 38 und 39, wobei der Ausgang 38 über einen Widerstand R6 an die Ano de 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 Lei tung 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 Tran sistors 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 Ver bindung. 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 Be schaltung des Kondensators C1 einen Sägezahngenera tor 44.

Die Schaltung der Fig. 3 hat folgende Funktions weise:

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 Aus gang 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 den Ausgangswert des ersten Komparators 29 verglichen, der an die Brückensspannung 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 Tast verhältnis β ist derart ausgelegt, daß sich am Heizwiderstand R_H eine auf einen konstanten Wert geregelte Betriebstemperatur (Übertemperatur) ein stellt. Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, daß die Größe der Tastspannung U_H dem Mikro-Controller 11 zugeleitet wird. Dieses erfolgt durch ein ent sprechend proportionales Signal, das von dem von den Widerständen R9 und R10 gebildeten Spannungs teiler 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 Ausführungsbei spiel der Fig. 3 lediglich dazu benutzt, die Rechteckimpulsfolge zur Erzeugung der Sägezahnspan nung zu erzeugen. Ferner verarbeitet er das an sei nem Eingang 32 anliegende, vom ersten Komparator 29 gelieferte Signal der Brückenschaltung 1, um an seinem Ausgang 25 den Luftmassendurchsatz m zu be stimmen. Die Regelung der Temperatur am Heizwider stand R_H läuft demgemäß frei, also ohne Hilfe des Mikro-Controllers 11.

Claims

1. Verfahren zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstandes, insbeson dere eines Hitzdrahts oder Heißfilms eines Luftmassenmessers einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei dem der Meßwi derstand selbst oder ein mit dem Meßwiderstand in wärmelei tendem Kontakt stehender zusätzlicher Heizwiderstand durch getakteten Stromfluß eine Temperatur aufweist, die größer als die Temperatur der Fluidmasse ist, dadurch gekennzeichnet, daß die den Widerstand betreibende Tastspannung (U_H) aus ei ner über ein steuerbares, elektrisches Schaltglied (18) ge leiteten Versorgungsspannung gebildet wird und das Tastver hältnis (β) ausgehend von der Größe der Tastspannung (U_H) eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs die Versor gungsspannung die Bordnetzspannung des Fahrzeugs ist.

3. Vorrichtung zur Temperatursteuerung eines den Durchsatz einer strömenden Fluidmasse erfassenden Meßwiderstandes, insbeson dere eines Hitzdrahts oder dergleichen eines Luftmassenmes sers einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei der der Meßwiderstand selbst oder ein mit dem Meßwiderstand in wärme leitendem Kontakt stehender zusätzlicher Heizwiderstand mit tels eines von einem steuerbaren, elektrischen Schaltglied getakteten Stromflusses eine Temperatur aufweist, die größer als die Temperatur der Fluidmasse ist, vorzugsweise zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekenn zeichnet durch eine den Taktbetrieb des Schaltglieds (18) derart vorgebende Steuerschaltung (10), daß ein Tastverhält nis (β) ausgehend von der Größe der zur Verfügung stehenden Tastspannung (U_H) gebildet wird und als Tastspannung (U_H) die über das steuerbare elektrische Schaltglied (18) geleitete Versorgungsspannung herangezogen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Re gelkreis zur Einstellung der Betriebstemperatur des Meßwider stands.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Brückenschaltung (1), die aus zwei als Spannungsteiler (2, 3) ausgebildeten Brückenzweigen besteht, wobei einer der Span nungsteiler (2) den Meßwiderstand (R_S) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Säge zahngenerator (44), dessen Sägezahnspannung einem Kompa rator (41) zum Vergleich mit der Brückenspannung (U_br) zuge führt wird, wobei bei Koinzidenz eine Ansteuerung des Schalt glieds (18) erfolgt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung von der Größe der Tastspannung (U_H) abhängig ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) von einem Mikro-Controller (11) gebildet wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß die Steuerschaltung (10) von einem Mikro-Controller (11) gebildet wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall eines separaten Heizwiderstands eine Spannungsstabili sierungsschaltung (14) vorgesehen ist, die den Mikro- Controller (11) und die Brückenschaltung (1) mit Spannung versorgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Spannungsabgriffen (6, 7) der Spannungs teiler (2, 3) anliegende Brückenspannung (U_br) zur Bestimmung des Fluiddurchsatzes () vom Mikro-Controller (11) ausgewer tet wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß im Falle des Vorhandenseins eines Sägezahn generators (44) der Mikro-Controller (11) zumindest einen Teil des Sägezahngenerators (44) bildet.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß zur Ermittlung der Größe der aktuell zur Verfügung stehenden Tastspannung (U_H) der Ausgang des Schalt glieds (18) an einen ersten Port (21) des Mikro-Controllers (11) angeschlossen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch ge kennzeichnet, daß das Schaltglied (18) ein Transistor (T1) ist, dessen Basis an einem zweiten Port (23) des Mikro- Controllers (11) angeschlossen ist.