DE4331722C2 - Luftstrommengenmesser, Verfahren zur Erfassung einer Luftstrommenge und Geräte zum Erfassen des Ausgangsstromes des Luftstrommengenmessers unter Verwendung des Luftstrommengenmessers - Google Patents
Luftstrommengenmesser, Verfahren zur Erfassung einer Luftstrommenge und Geräte zum Erfassen des Ausgangsstromes des Luftstrommengenmessers unter Verwendung des LuftstrommengenmessersInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftstrommengenmesser
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er zum Beispiel aus der EP 0 467 430 A1
bekannt ist. Mit diesem bekannten Luftstrommengenmesser soll eine
große Meßempfindlichkeit im Bereich geringer Luftstrommengen unter
Vermeidung eines Wendepunktes der Meßkurve erzielt werden, indem die
Heizleistung des zweiten Heizelementes so eingestellt wird, daß das Aus
gangssignal des Luftstrommengenmessers auf das Minimum reduziert wird.
Aus der US 4,283,944 ist ein Luftstrommengenmesser bekannt, bei dem ein
wärmeerzeugender Temperaturfühlerwiderstand mit einem Heizwiderstand
unterlegt ist, der auf die gleiche Temperatur wie der Temperaturfühlerwider
stand eingeregelt ist, so daß ein Wärmeabfluß zwischen dem Temperatur
fühlerwiderstand und einer beide Widerstände tragenden Grundplatte unter
drückt und dadurch die Ansprechempfindlichkeit des Temperaturfühlerwider
standes auf Änderungen der Luftstrommenge erheblich gesteigert wird.
Um die natürliche Umwelt zu schützen und Ressourcen zu sparen, ist es
sehr wichtig, die schädlichen Abgasemissionen von Kraftfahrzeugmotoren zu
verringern und ihren Kraftstoffwirkungsgrad zu steigern. Hierzu ist es
wesentlich, die Motorkraftstoffversorgung und die Zündung genau zu steuern.
Um dieses Ziel zu erfüllen, dürfte das elektronische Kraftstoffeinspritzsystem
das am häufigsten verwendete sein. Bei diesen Systemen ist es besonders
wichtig, daß eine genaue Information über die dem Motor zugeführte Luft
strommenge verfügbar ist. Um diese Forderung zu befriedigen, werden oft
Thermoluftstrommengenmesser eingesetzt. Der durch solche elektronischen
Systeme an das elektrische Versorgungssystem des Kraftfahrzeugs gestellte
Energiebedarf ist jedoch bedeutend und kann ihr Funktionieren nachteilig
beeinflussen. Es ist daher wichtig, den elektrischen Gesamtenergiebedarf
eines solchen Systems zu verringern, wenn immer dies möglich ist. Ins
besondere besteht eines der mit Thermoluftstrommengenmessern verbundenen
Probleme darin, einen Weg zu finden, um die für ihren Betrieb benötigte
sehr hohe Spannung herabzusetzen.
Eine wichtige Maßnahme zur Verringerung der Betriebsspannung eines
Thermoluftstrommengenmessers besteht in der Absenkung der zum Aufheizen
eines wärmeerzeugenden Widerstandes benötigten Leistung, wenn die Luft
strommenge Null ist. Um dies zu erreichen, offenbart das offengelegte
japanische Patent Nr. 134919 von 1988 eine Anordnung zum indirekten
Beheizen mit einem Heizwiderstand, der zum Beheizen eines thermisch
veränderlichen Widerstandes dient. Obwohl ein solches indirektes Behei
zungssystem den Betriebsleistungsverbrauch verringern kann, wird sein
Ansprechverhalten auf Änderungen des Luftstromes durch die Zeit verlang
samt, die der Wärmestrom vom Heizwiderstand zum wärmeerzeugenden
Widerstand benötigt, speziell deshalb, weil das Ausgangssignal vom Heizwi
derstand abgenommen wird. Auch verursacht der Kontaktwiderstand der
Anschlüsse zu äußeren Geräten oder zur Eingabeeinheit Fehler bei der
Luftstrommengenerfassung in der Eingabeeinheit, weil das Ausgangssignal
eine Spannung ist. Diese Probleme bedeuten indirekt, daß der Betriebs
leistungsverbrauch zu hoch ist.
Im Hinblick auf diese Umstände ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
einen Luftstrommengenmesser und ein Luftstrommengenerfassungsverfahren zu
schaffen, die in der Lage sind, einen Luftstrom mit hoher Genauigkeit zu
erfassen, auch bei einer niedrigeren Betriebsspannung.
Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Luftstrom
mengenmesser gemäß Anspruch 1 und durch ein Luftstrommengenerfassungs
verfahren gemäß Anspruch 6 erreicht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Luftstrommengenmessers sind in den An
sprüchen 2 bis 5 angeführt. Die Verwendung des Luftstrommengenmessers
zum Messen des Ansaugluftstromes in einem Gerät zur Steuerung eines
Verbrennungsmotors wird in Anspruch 7 beansprucht. Ein Gerät zum Erfas
sen des Ausgangsstromes eines Luftstrommengenmessers gemäß Anspruch 5
wird in Anspruch 8 beansprucht. Ein Gerät zum Steuern eines Verbren
nungsmotors unter Verwendung eines Luftstrommengenmessers nach einem
der Ansprüche 1 bis 5 wird in Anspruch 9 beansprucht.
Der erfindungsgemäße Luftstrommengenmesser kann mit einer niedrigen
Spannung arbeiten und hat auch ein verkürztes Ansprechverhalten, da der
wärmeerzeugende Widerstand den Strom abgibt.
Der durch den wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand fließende
Heizstrom, der die Luftstrommenge Q anzeigt, wird durch eine Stromspiegel
schaltung ausgegeben. Weiter sind Vorkehrungen getroffen, um sowohl den
an den Heizwiderstand gelieferten äußeren Strom, als auch die Charakteristik
der Stromspiegelschaltung als Antwort auf Änderungen der Umgebungstempe
ratur abzustimmen. Dies ermöglicht dem Sensor gemäß der vorliegenden
Erfindung, eine gewünschte Ausgangsstromcharakteristik relativ zur Luft
strommenge zu erzielen. Gleichzeitig kann sie Änderungen der Temperatur
am Luftstrommengendetektor ausgleichen, um ein Driften des dadurch
bedingten Ausgangssignals zu verhindern.
Die vorliegende Erfindung wird im nachfolgenden anhand von Ausführungs
beispielen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 2 zeigt Kennlinienkurven eines Thermoluftstrommengenmessers;
Fig. 3 ist ein detailliertes Schaltbild eines Luftstrommengenmessers als
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4A und 4B sind jeweils eine Draufsicht und ein Querschnitt eines Luft
strommengendetektors als Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 5 zeigt eine Ansprechkurve des Luftstrommengendetektors der
Fig. 4;
Fig. 6 ist eine verbesserte Struktur des Luftstrommengendetektors als
Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 7 zeigt eine Ansprechkurve des Luftstrommengendetektors der
Fig. 6;
Fig. 8A, 8B und 8C zeigen eine weitere Ausführungsform des Luftstrommengen
detektors gemäß der Erfindung;
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform eines Luftstrommengendetektors
der zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 6
eingesetzt werden kann;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Gerätes
zum Erfassen des Ausgangsstromes eines Luftstrommengenmes
sers; und
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuersystems.
Gemäß Fig. 1 umfaßt der Luftstrommengendetektor 1 sowohl einen wärme
erzeugenden Temperaturerfassungswiderstand 12 (einen sogenannten
"Heißdraht"-Detektor), als auch einen zweiten Heizwiderstand 11 (dessen
Funktion weiter unten erläutert wird), die in einem Luftstrompfad 10
angeordnet sind. Eine Steuereinheit 3 erfaßt und steuert die Temperatur
im Luftstrompfad durch Regeln des Heizstromes Ih, der durch den
Widerstand 12 fließt. Ein Widerstand 2 ist zur Erfassung des Heiz
stromes Ih vorgesehen, der ein Maß für den durch den Sensor 1 fließen
den Luftstrom ist.
In Fig. 1 ist weiter eine Stromschaltung 4 dargestellt, die Strom an den
zweiten Heizwiderstand 11 liefert, wie anschließend beschrieben wird.
Die Stromschaltung 4 ist mit einer Stromjustierschaltung 5 zum Einregeln
des Stromes, und mit einer Temperaturkompensationsschaltung 6 zum
Hinzufügen einer temperaturabhängigen Komponente zu dem genannten
Strom verbunden.
Wie in Fig. 3 näher dargestellt ist, weist die Steuerschaltung 3 einen
Wärmefühlerwiderstand Rc auf (einen sogenannten "Kaltdraht"-Sensor),
der im Luftstrompfad 10 zusammen mit dem Luftstrommengendetektor 1
angeordnet ist, um die Temperatur des zu messenden Luftstromes zu
erfassen. Der wärmeerzeugende Temperaturfühlerwiderstand 12, der
Widerstand 2 (Wirkwiderstand R₁), der Wärmefühlerwiderstand Rc und
die Widerstände R₇ und R₈ bilden eine Brückenschaltung, an die ein
Operationsverstärker OP₁ über einen Transistor Tr1 den wärmeerzeugen
den Strom Ih liefert. Bei dieser Anordnung nimmt im Falle, daß der
über den wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand 12 geführte
Luftstrom zunimmt, seine Temperatur (und damit sein Widerstand) ab,
was ein Ungleichgewicht der Brückenschaltung verursacht. Dies veranlaßt
den Operationsverstärker OP₁ den Heizstrom Ih so lange zu steigern, bis
die Temperatur des Widerstandes 12 auf ihr vorheriges Niveau ansteigt.
Die Größe des Heizstromes Ih ist also ein Maß für den durch den
Detektor geführten Luftstrom.
Der wärmeerzeugende Strom Ih wird durch eine Stromspiegelschaltung 7
in einen Ausgangsstrom Io umgewandelt. Das heißt, daß ein in Fig. 3
dargestellter Operationsverstärker OP₄ und ein Transistor den durch die
Gleichung 1 gegebenen Ausgangsstrom erzielen:
wobei Rx der Gesamtwiderstand der Widerstände R₇₁, R₇₂ und R₇₄
sowie eines Thermistors Rth ist. Der Gesamtwiderstand Rx kann sowohl
die Verstärkung als auch das Temperaturverhalten der Stromspiegelschal
tung 7 justieren. Das heißt, daß der veränderliche Widerstand R₇₄ einer
Verstärkungseinstellschaltung 8 die Verstärkung R₁/Rx der Stromspiegel
schaltung einstellt, während der Widerstand des Thermistors Rth einer
Temperaturkompensionsschaltung 9 ihrer Temperaturantwort einstellen
kann.
Der Heizleistungsverbrauch (die Menge der durch den Heizdraht ausge
strahlten Wärme) bei einem Thermoluftstrommesser des oben beschriebe
nen direkt beheizten Typs ist durch die nachfolgende Gleichung 2 gege
ben, während der Heizstrom mit Hilfe der Gleichung 3 berechnet wer
den kann:
wobei Ih der Heizstrom Rh der Wirkwiderstand des wärmeerzeugenden
Temperaturfühlerwiderstandes 12, Th die Temperatur des wärmeerzeugenden
Temperaturfühlerwiderstandes, Ta die Lufttemperatur, und Q die Luftstrom
menge ist.
Der Heizstrom Ih als Funktion der Luftstrommenge Q ist gemäß
Gleichung 3 in Fig. 2 durch die Kurve (1) dargestellt. Aus dieser graphi
schen Darstellung geht hervor, daß der bei einer gewählten Lufttemperatur
zum einwandfreien Betreiben eines Luftstromdetektors im geeigneten Betriebs
modus erforderliche Heizstrom (und damit die Spannung) zwei Komponenten
umfaßt: eine unveränderliche, der Konstanten A zuweisbare Komponente
(die nur von der Lufttemperatur abhängt), und eine veränderliche Kom
ponente, die sich mit der Luftstrommenge ändert (1). Selbst wenn die
Luftstrommenge Null ist, wird also ein Heizstrom:
benötigt um die Brückenschaltung der Fig. 3 wegen des Unterschiedes
zwischen Th und Ta zu betreiben. Das heißt daß der Heizstrom:
des direkt heizenden Widerstandes bei einer Luftstrommenge 0 die niedrigste
Betriebsspannung Iha * Rh bestimmt.
Beim Luftstrommengendetektor gemäß der Erfindung wird die zum Betreiben
der Brückenschaltung benötigte Gesamtspannung, wie oben diskutiert, durch
Bereitstellen einer getrennten Stromquelle 4 für die feste Heizstromkom
ponente verringert, so daß die Brückenbetriebsspannung in der Steuerschal
tung 3 nur durch den Term in der Gleichung 3 bestimmt ist. Das
heißt, daß die zum Halten des Luftstrommengendetektors im erforderlichen
Betriebstemperaturbereich benötigte Wärme durch den getrennten zweiten
Heizwiderstand Rp bereitgestellt wird, der durch die getrennte Schaltung 4
mit Strom versorgt wird. Die Brückenbetriebsspannung ist demgemäß so
niedrig wie die Spannung der Kurve (2) in Fig. 2.
Die Wärmekonstanten A und B in Gleichung 3 stellen die Wärmeabstrahlung
dar und ändern sich mit der Temperatur. Bei der vorliegenden Erfindung
können die Wärmekonstanten durch die Stromjustierschaltung 5 und die
Temperaturkompensationsschaltung 6 auf diejenigen bei Raumtemperatur
eingestellt werden, so daß das Luftstrommengenerfassungssignal mit hoher
Genauigkeit über einen weiten Temperaturbereich erhalten werden kann.
Wie in Fig. 3 gezeigt, stellt eine Zenerdiode Dz2 in der Stromschaltung 4
eine Zenerspannung Vz ein. Ein Operationsverstärker OP₂ und ein Transi
stor Tr₂ lösen das Fließen eines Stromes Vz/R₄₄ im veränderlichen Wider
stand R₄₄ der Stromjustierschaltung 5 aus. Eine Stromspiegelschaltung OP₃
liefert einen Heizstrom von (Vz/R₄₄) * (R₄₁/R₄₂) an den Heizwiderstand 11.
Die Temperaturantwort des Heizstromes kann in der gleichen Weise so
geändert werden, daß der Zenerstrom der Zenerdiode Dz2 mit einem Wider
stand R₄₅ abgestimmt wird, um die Zenerspannung Vz
mit der Temperatur zu ändern. Mit anderen Worten kann die temperatur
bedingte Änderung des Heizstromes durch Justieren des Widerstandes
R₄₄ der Temperaturkompensationsschaltung 6 auf eine gewünschte Größe
eingestellt werden.
Die baulichen Einzelheiten des Luftstrommengendetektors gemäß der
Erfindung sind in den Fig. 4A und 4B dargestellt. Eine Grundplatte 101
aus Keramik oder Glas trägt den zweiten Heizwiderstand 11 und den
wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand 12 als Filmwiderstände auf
ihrer Oberfläche. Diese Widerstände bestehen aus Materialien mit
einem hohen Temperaturkoeffizienten, wie etwa Platin oder Nickel. Die
Grundplatte 101 ist durch eine Bondierung 108 auf einem Sockel 102
befestigt, der aus einem Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit (wie
etwa Glas) besteht. Der Sockel 102 ist an einem Halter 103 mit den
Klemmen 104 bis 106 befestigt, die durch eine Drahtbondiernng 107
elektrisch mit den Widerständen verbunden sind. Der Halter 103 ist in
den (nicht dargestellten) Luftstrompfad eingeschoben.
Die beschriebene Struktur liefert die in Fig. 5 dargestellte Ansprechkur
ve. Aus der Kurve geht hervor; daß die Ansprechreaktion rasch auf
einen bestimmten Punkt ansteigt, weil die Steuerschaltung 3 einen abrupt
wärmeerzeugenden Strom an den wärmeerzeugenden Widerstand liefert,
wenn die Luftstrommenge bei großer Querschnittsfläche zwischen dem
zweiten Heizwiderstand 11 und dem wärmeerzeugenden Temperaturfüh
lerwiderstand 12 zunimmt. Danach verlangsamt sich jedoch die An
sprechreaktion, weil eine große Menge an Wärme zwischen dem zweiten
Heizwiderstand 11 und dem wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwider
stand 12 übertragen wird.
Fig. 6 zeigt eine verbesserte Ausführungsform des Luftstrommengendetek
tors 1. Gemäß Fig. 6 ist der zweite Heizwiderstand 11 auf dem Ende
der vom Sockel 102 getragenen Grundplatte 101 gebildet, während der
wärmeerzeugende Temperaturfühlerwiderstand 12 auf dem entgegengesetzten
Ende angebracht ist. Diese Anordnung minimiert während des Betriebs des
Wärmesensors die Wärmeübertragung zwischen dem zweiten Heizwiderstand
11 und dem wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand 12, weil die
Querschnittsfläche zwischen ihnen kleiner ist. Die Anordnung vermindert
auch die direkte Übertragung der Wärme vom wärmeerzeugenden Tempera
turfühlerwiderstand 12 an den Sockel 102, da der Sockel 102 durch den
zweiten Heizwiderstand 11 erwärmt wird. Aus diesem Grunde ist die
Ansprechreaktion dieser Anordnung schneller, wie Fig. 7 zeigt.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform des Luftstrommengendetektors 1,
bei dem die Grundplatte 101 eine andere Tragstruktur aufweist. Die Fig.
8A, 8B und 8C stellen respektive eine Draufsicht, eine Seitenansicht und
eine Unteransicht dar. Bei dieser Ausführungsform ist der wärmeerzeugende
Temperaturfühlerwiderstand 12 zweigeteilt und an beiden Enden der Grund
platte 101 angebracht, wobei der zweite Heizwiderstand 11 in der Mitte
angeordnet ist. Der wärmeerzeugende Temperaturfühlerwiderstand 12 ist
elektrisch mit den äußeren Schaltungen, wie etwa der Steuerschaltung 3,
durch dünne plattenförmige Zuleitungen 110, 104, 105 und 106 verbunden.
Der Halter 103 ist im Luftstrompfad 10 angebracht. Bei dieser Anordnung
können die Zuleitungen 110, 104, 105 und 106 längenmäßig geändert
werden, so daß der Luftstrommengendetektor an einer gewünschten Position
im Luftstrompfad 10 plaziert werden kann. Die Anordnung kann weiter ein
schnelleres Ansprechsignal erzielen.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform eines Luftstrommengendetektors, bei dem
im Unterschied zur Grundplatte nach dem Patentanspruch 1 ein Spulenkörper
zur Bildung des Luftstrommengendetektors verwendet wird. Der hohle
Spulenkörper 111 besteht aus Keramik oder Glas und weist den in der
hohlen Mitte an beiden Seiten des Körpers positionierten wärmeerzeugen
den Temperaturfühlerwiderstand 12 auf, der durch ein Bondierungsmaterial
113 unverrückbar gehaltert wird. Der Widerstand 12 besitzt Zuleitungen
105 und 106, die von den Klemmen abgehen. Der zweite Heizwiderstand
11 aus Platindraht ist um die Mitte des hohlen Spulenkörpers 111 gewickelt,
wobei ein Ende mit der Zuleitung 105 verlötet ist. Das andere Ende ist
mit der Zuleitung 104 verbunden, das durch ein Bondierungsmaterial 112
(beispielsweise Glas) unverrückbar gehaltert wird. Eine Glasschicht 114 hält
den zweiten Heizwiderstand 11 in seiner Position. Die beschriebene Anord
nung liefert eine schnellere Ansprechreaktion als die vorhergehende Anord
nung.
Fig. 10 stellt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Gerätes zum
Erfassen des Ausgangsstromes eines Luftstrommengenmessers dar. Der
Bezugswiderstand RL wandelt ein Luftstrommengensignal Io in eine Spannung
um, die durch eine A/D-Wandler 201 digitalisiert und in einen Mikroprozes
sor 202 eingegeben wird. Bei einer Eingabeeinheit dieser Art ist jeder
beliebige Verlust an Genauigkeit des Luftstrommengensignals größtenteils auf
Unterschiede der Herstellungstoleranzen des Bezugswiderstandes RL zurückzu
führen. Bei der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Eingabeeinheit
hergestellt wird, ein Bezugsstrom s durch den Bezugswiderstand RL geleitet,
wonach eine Differenz zwischen der sich am Widerstand bildenden Spannung
und einem Standardwert im ROM 203 gespeichert wird. Bei der routinemä
ßig erfolgenden Luftstrommengenerfassung gleicht der Mikroprozessor 202
auf der Basis der im ROM 203 gespeicherten Information, den Unterschied
aus, um die Wirkung der Toleranzen des Bezugswiderstandes RL zu beseiti
gen. Die Anordnung ermöglicht eine sehr genaue Ablesung des Ausgangs
stromsignals. Es sei darauf hingewiesen, daß ein in der Figur dargestellter
Schalter 205 zum besseren Verständnis der Beschreibung eingefügt worden
ist, aber mit dem Wesen des Gerätes nicht in Beziehung steht.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm eines Motorsteuersystems, das den oben
beschriebenen Luftstrommengenmesser und das darin vorgesehene Erfassungs
gerät aufweist. Ausgangssignale des Luftstrommessers 300 der vorliegenden
Erfindung und eines Umdrehungssensors 301 zur Erfassung der Umdrehungs
frequenz eines Motors werden in eine Steuereinheit 302 eingegeben, die eine
Eingabeeinheit des in Fig. 10 dargestellten Typs sowie einen darin eingebau
ten Mikrocomputer besitzt. Die Steuereinheit 302 gibt Befehle für eine
optimale Kraftstoffmenge q und einen optimalen Zündzeitpunkt A, die in
Form eines Luftstrommengensignals Qa und eines Motorumdrehungssignals
N berechnet werden, an die Kraftstoffeinspritzdüse 303 und die Zündkerze
304 B an den Motor aus. Diese Anordnung bildet ein Motorsteuersystem,
das mit hoher Genauigkeit arbeiten kann.
Der Luftstrommesser der vorliegenden Erfindung kann bei niedriger Span
nung arbeiten und antwortet rasch auf Änderungen der Luftstrommenge, bei
hoher Erfassungsgenauigkeit in einem weiten Temperaturbereich. Die
Einstellung der Charakteristik und eine Temperaturkompensation kann ohne
nachteilige Beeinflussung durch irgendeinen Kontaktwiderstand der Anschluß
klemmen erreicht werden. Die vorliegende Erfindung behält ihre hohe
Genauigkeit trotz der Wärmeausstrahlung des Bezugswiderstandes im System
bei.
Claims (10)
1. Luftstrommengenmesser, der aufweist:
einen wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12), der einen Wi derstandswert aufweist, der sich mit der Temperatur des Widerstands ändert;
eine erste Stromquelle zur Lieferung eines ersten Heizstromes (Ih) an den wärmeerzeugenden Temperaturfühlherwiderstand (12);
Einrichtungen (3) zur Steuerung des ersten Heizstromes zur Aufrecht erhaltung einer Zieltemperatur des wärmeerzeugenden Temperaturfüh lerwiderstandes (12);
Einrichtungen (7) zur Erfassung der Größe des ersten Heizstromes; ein zweites Heizelement (11); und
eine zweite Stromquelle zur Lieferung eines zweiten Heizstromes an das zweite Heizelement (11);
dadurch gekennzeichnet,
daß der wärmeerzeugende Temperaturfühlerwiderstand (12) und das zweite Heizelement (11) auf einer gemeinsamen Grundplatte (101) im Luftstrompfad (10) angeordnet sind,
daß die zweite Stromquelle einen derartigen zweiten Heizstrom liefert, der ausreicht, die im Luftstrompfad (10) befindliche Luft bei einer Luftstrommenge gleich Null auf die Zieltemperatur zu erwärmen, und
daß die zweite Stromquelle Einrichtungen (6, R45, Dz2) zur Kompensation des zweiten Heizstromes in Abhängigkeit von der Umgebungslufttemperatur aufweist.
einen wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12), der einen Wi derstandswert aufweist, der sich mit der Temperatur des Widerstands ändert;
eine erste Stromquelle zur Lieferung eines ersten Heizstromes (Ih) an den wärmeerzeugenden Temperaturfühlherwiderstand (12);
Einrichtungen (3) zur Steuerung des ersten Heizstromes zur Aufrecht erhaltung einer Zieltemperatur des wärmeerzeugenden Temperaturfüh lerwiderstandes (12);
Einrichtungen (7) zur Erfassung der Größe des ersten Heizstromes; ein zweites Heizelement (11); und
eine zweite Stromquelle zur Lieferung eines zweiten Heizstromes an das zweite Heizelement (11);
dadurch gekennzeichnet,
daß der wärmeerzeugende Temperaturfühlerwiderstand (12) und das zweite Heizelement (11) auf einer gemeinsamen Grundplatte (101) im Luftstrompfad (10) angeordnet sind,
daß die zweite Stromquelle einen derartigen zweiten Heizstrom liefert, der ausreicht, die im Luftstrompfad (10) befindliche Luft bei einer Luftstrommenge gleich Null auf die Zieltemperatur zu erwärmen, und
daß die zweite Stromquelle Einrichtungen (6, R45, Dz2) zur Kompensation des zweiten Heizstromes in Abhängigkeit von der Umgebungslufttemperatur aufweist.
2. Luftstrommengenmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtungen (3) zur Steuerung des ersten Heizstromes einen
Lufttemperaturfühlerwiderstand (Rc), der in einer Brückenschaltung mit
dem wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12) liegt, und
Einrichtungen zur Steuerung der ersten Stromquelle in Abhängigkeit von
dem Lufttemperaturfühlerwiderstand aufweisen.
3. Luftstrommengenmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtungen zur Steuerung der ersten Stromquelle einen Opera
tionsverstärker (OPI) mit einem an den Lufttemperaturfühlerwiderstand
(Rc) angeschlossenen ersten Eingang und einen zweiten Eingang, der an
den wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12) angeschlossen
ist, und einen Ausgang aufweisen, der mit einem Steuerelement (Tr1)
für den ersten Heizstrom verbunden ist.
4. Luftstrommengenmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (6) zur Kompensation des zweiten
Heizstromes in Abhängigkeit von der Umgebungslufttemperatur eine
Zenerdiode (Dz2) aufweisen, die an einen veränderlichen Widerstand
(R45) angeschlossen ist.
5. Luftstrommengenmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gekenn
zeichnet durch eine Spiegelschaltung (7) zur Umwandlung des ersten
Heizstromes (Ih) in einem Ausgangsstrom (Io), die eine
Verstärkungseinstellschaltung (8) und eine
Umgebungslufttemperatur-Kompensationsschaltung (9) aufweist.
6. Verfahren zur Erfassung einer Luftstrommenge mit Hilfe eines Luft
strommengenmessers, der aufweist:
einen wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12), der einen Wi derstandswert aufweist, der sich mit der Temperatur des Widerstands ändert;
eine erste Stromquelle zur Lieferung eines ersten Heizstromes (Ih) an den wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12);
Einrichtungen (3) zur Steuerung des ersten Heizstromes zur Aufrecht erhaltung einer Zieltemperatur des wärmeerzeugenden Temperaturfüh lerwiderstandes (12);
Einrichtungen (7) zur Erfassung der Größe des ersten Heizstromes;
ein zweites Heizelement (11); und
eine zweite Stromquelle zur Lieferung eines zweiten Heizstromes an das zweite Heizelement (11);
mit folgenden Schritten:
Liefern eines derartigen zweiten Heizstromes an das zweite Heizelement (11), der ausreicht, die im Luftstrompfad (10) befindliche Luft bei einer Luftstrommenge gleich Null auf die Zieltemperatur zu erwärmen, und
Kompensieren des zweiten Heizstromes in Abhängigkeit von der Umge bungslufttemperatur.
einen wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12), der einen Wi derstandswert aufweist, der sich mit der Temperatur des Widerstands ändert;
eine erste Stromquelle zur Lieferung eines ersten Heizstromes (Ih) an den wärmeerzeugenden Temperaturfühlerwiderstand (12);
Einrichtungen (3) zur Steuerung des ersten Heizstromes zur Aufrecht erhaltung einer Zieltemperatur des wärmeerzeugenden Temperaturfüh lerwiderstandes (12);
Einrichtungen (7) zur Erfassung der Größe des ersten Heizstromes;
ein zweites Heizelement (11); und
eine zweite Stromquelle zur Lieferung eines zweiten Heizstromes an das zweite Heizelement (11);
mit folgenden Schritten:
Liefern eines derartigen zweiten Heizstromes an das zweite Heizelement (11), der ausreicht, die im Luftstrompfad (10) befindliche Luft bei einer Luftstrommenge gleich Null auf die Zieltemperatur zu erwärmen, und
Kompensieren des zweiten Heizstromes in Abhängigkeit von der Umge bungslufttemperatur.
7. Verwendung eines Luftstrommengenmessers nach einem der Ansprüche
1 bis 5 zum Messen des Ansaugluftstromes in einem Gerät zur Steue
rung eines Verbrennungsmotors.
8. Gerät zum Erfassen des Ausgangsstromes (Io) eines Luftstrommengen
messers gemäß Anspruch 5, das aufweist:
einen Ausgangswiderstand (RL), der zum Empfangen des Ausgangs stromes (Io) angeschlossen ist;
einen Sensor zum Erfassen des Wertes der am Ausgangswiderstand (RL) anliegenden Spannung;
einen Analog-Digital-Wandler (201) zum Digitalisieren des genannten Wertes;
einen Mikroprozessor (202), der zum Empfangen des digitalisierten Wertes angeschlossen ist; und
einen Speicher (203), auf den der Mikroprozessor (202) Zugriff hat, und der eine digitalisierte Korrekturinformation entsprechend dem Unter schied zwischen einem Spannungswert am Ausgangswiderstand (RL),
wenn ihn ein Bezugsstrom durchfließt und einem Standardspannungswert enthält;
wobei der Mikroprozessor (202) Mittel zum Justieren der digitalisierten Werte in Abhängigkeit von der im Speicher enthaltenen digitalisierten Korrekturinformation aufweist.
einen Ausgangswiderstand (RL), der zum Empfangen des Ausgangs stromes (Io) angeschlossen ist;
einen Sensor zum Erfassen des Wertes der am Ausgangswiderstand (RL) anliegenden Spannung;
einen Analog-Digital-Wandler (201) zum Digitalisieren des genannten Wertes;
einen Mikroprozessor (202), der zum Empfangen des digitalisierten Wertes angeschlossen ist; und
einen Speicher (203), auf den der Mikroprozessor (202) Zugriff hat, und der eine digitalisierte Korrekturinformation entsprechend dem Unter schied zwischen einem Spannungswert am Ausgangswiderstand (RL),
wenn ihn ein Bezugsstrom durchfließt und einem Standardspannungswert enthält;
wobei der Mikroprozessor (202) Mittel zum Justieren der digitalisierten Werte in Abhängigkeit von der im Speicher enthaltenen digitalisierten Korrekturinformation aufweist.
9. Gerät zum Steuern eines Verbrennungsmotors, das aufweist:
einen Motordrehzahlsensor (301);
einen Luftstrommengenmesser (300) zum Messen des Ansaugluftstromes für den Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5; und
einen Mikroprozessor (302) zum Steuern der Kraftstoffzufuhr (q) an ein Kraftstoffeinspritzsystem (303) des Verbrennungsmotors und des Zündzeitpunktes (A) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen (N; Qa) des Motordrehzahlsensors (301) und des Luftstrommengenmessers (300).
einen Motordrehzahlsensor (301);
einen Luftstrommengenmesser (300) zum Messen des Ansaugluftstromes für den Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5; und
einen Mikroprozessor (302) zum Steuern der Kraftstoffzufuhr (q) an ein Kraftstoffeinspritzsystem (303) des Verbrennungsmotors und des Zündzeitpunktes (A) des Verbrennungsmotors in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen (N; Qa) des Motordrehzahlsensors (301) und des Luftstrommengenmessers (300).
10. Gerät nach Anspruch 9, bei dem der Mikroprozessor (302) ein Gerät
gemäß Anspruch 8 enthält.
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---|---|---|---|
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1993
- 1993-09-17 KR KR1019930018787A patent/KR100398492B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1993-09-17 DE DE4331722A patent/DE4331722C2/de not_active Expired - Fee Related
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JPH06102073A (ja) | 1994-04-12 |
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