DE4334090A1

DE4334090A1 - Verfahren und System zur Messung eines Luftstromdurchsatzes

Info

Publication number: DE4334090A1
Application number: DE4334090A
Authority: DE
Inventors: Kaoru Uchiyama; Mitsukuni Tsutsui; Minoru Takahashi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-07
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 1994-04-14
Anticipated expiration: 2013-10-07
Also published as: US5435180A; KR100294391B1; DE4334090C2; KR940009669A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Messung eines Luftstromdurchsatzes. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zum Messen des Luftstromdurchsatzes, das zur Verwendung in einer Ansaugluftstrommeßeinrichtung eines Kraftfahr zeugverbrennungsmotors geeignet ist.

Beim Kraftfahrzeugmotor besteht ein Trend zur Verwendung eines elektronischen Steuersystems, um damit in erster Linie die Kraftstoff durchflußmenge und/oder die Zündfunkenzeitgabe sehr präzise und sehr genau unter Verwendung eines Mikrocomputers zu steuern, um die Anforderungen in bezug auf den Schutz der Umwelt und die Verbes serung der Kraftstoffeinsparung zu befriedigen. Bei einem solchen elektronischen Steuersystem wird eine Vielzahl von Sensoren und Stell gliedern benötigt, um vom Motor Informationen zu erhalten. Zur Steue rung der Kraftstoffeinspritzmenge und der Zündfunkenzeitgabe sind insbesondere eine Luftstrommeßeinrichtung für die in den Motor einge führte Ansaugluft, und eine Lufttemperaturmeßeinrichtung für die in den Motor eingeleitete Luft von wesentlicher Bedeutung.

Ein Beispiel eines Meßsystems aus der Sicht des oben erläuterten Hin tergrundes, mit einer Lufttemperaturmeßfunktion zusätzlich zur Erzeugung eines den Luftstrom anzeigenden Signals, bei Benutzung einer Luftstrom meßeinrichtung, wurde in der geprüften japanischen Patentpublikation Nr. 1-100423 offenbart. Bei diesem Beispiel wurde nur das Verfahren zur Gewinnung der Signale besprochen, aber keine Offenbarung zur Über tragung der Erfassungssignale geliefert.

Um eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs zu erzielen ist es wichtig, das Gewicht des Fahrzeuges an sich zu verringern, und zwar in Verbindung mit einer präzisen Steuerung durch die elek tronische Regelung bzw. Steuerung.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Ver fahren zur Messung des Luftstromes zu schaffen, die eine Verringerung des Gewichtes des Kraftfahrzeuges ermöglichen.

Durch Multiplexieren der Ausgangssignale kann die Drahtverkabelung verringert werden, um einen Beitrag zur Verringerung des Gewichtes zu liefern. Bei einer Ausführungsform der Erfindung setzt das Luftstrom meßsystem eine Sonde der Luft aus. Daher wird gleichzeitig eine Funktion zur Messung der Lufttemperatur hinzugefügt. Dann wird ein die Lufttemperatur anzeigendes Signal als Spannungssignal, und ein den Luftstromdurchsatz anzeigendes Signal als Impulssignal gebildet. Weiter wird im Luftstrommeßsystem eine Schaltung zur Überlagerung beider Signale integriert vorgesehen, so daß die Signale durch einen einzelnen Ausgangspfad übertragen werden können. Weiter wird in einer Eingabe einrichtung, die die multiplexierten Signale zur Demodulation beider Signale empfängt, ein Filter mit der gleichen Zeitkonstante wie der der Überlagerungsschaltung vorgesehen.

Durch Erzeugen des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals als ein Schaltsignal, und des die Lufttemperatur anzeigenden Signals als Span nungssignal kann bei einem Kraftfahrzeug die Drahtverkabelung für eine Gruppe von Ausgangssignalen beseitigt werden. Da die Lufttemperatur meßfunktion und die Überlagerungsschaltung integral in das Luftstrom meßsystem einbezogen sind, wird auch das Gesamtsystem kompakt und leicht und trägt zur Verringerung des Gewichtes des Fahrzeuges bei. Da weiter die Zeitkonstante des Filters der Eingabeeinrichtung so eingestellt wird, daß sie der Zeitkonstanten der Signalüberlagerungsschaltung des Luftstrommeßsystems entspricht, können Signale mit verringertem Rau schen als Erfassungssignale erhalten werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Luftstrom meßsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein detailliertes Blockschaltbild des Luftstrommeßsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ist ein Schaltbild der Ausführungsform des Luftstrommeßsy stems gemäß der Erfindung;

Fig. 4 ist ein Schaltbild einer im Luftstrommeßsystem zu verbin denden Verstärkerschaltung;

Fig. 5 ist ein Schaltbild eines im Luftstrommeßsystem zu verwen denden Spannungs-Frequenzumsetzers;

Fig. 6 ist ein Schaltbild einer im Luftstrommeßsystem zu verwen denden Lufttemperaturmeßschaltung;

Fig. 7A, 7B und 7C zeigen Wellenformen verschiedener Abschnitte des Luft strommeßsystems;

Fig. 8A, 8B und 8C zeigen Wellenformen verschiedener Abschnitte des Luft strommeßsystems;

Fig. 9 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform einer Eingabeein richtung, die vom Luftstrommeßsystem der vorliegenden Erfindung ein Signal empfängt;

Fig. 10 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Beispiels, bei dem die Luftstrommeßeinrichtung und die Eingabeeinrich tung durch einen einzelnen Signalpfad miteinander verbun den sind;

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung zum Umsetzen eines Luftstromdurchsatzerfassungssignals in ein digitales Signal;

Fig. 12 zeigt eine Wellenform in der Schaltung der Fig. 11;

Fig. 13 ist ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Ein gabeeinrichtung zum Empfangen eines Signals vom Luft strommeßsystem der vorliegenden Erfindung;

Fig. 14 ist ein Schaltbild einer Luftstrommeßeinheit im Luftstrom meßsystem;

Fig. 15 zeigt Wellenformen zur Veranschaulichung des Betriebs der Schaltung der Fig. 14;

Fig. 16A und 16B stellen eine Draufsicht bzw. einen Querschnitt einer prakti schen Ausführungsform des Luftstrommeßsystems der Erfin dung dar;

Fig. 17 ist eine Darstellung einer Draufsicht und einer Schnittan sicht eines im Luftstrommeßsystem zu verwendenden Mikro moduls;

Fig. 18 ist eine Schaltung einer weiteren Ausführungsform des Luftstrommeßsystem, gemäß der Erfindung;

Fig. 19 ist ein Blockschaltbild eines Motorsteuersystems, bei dem das Luftstrommeßsystem und die Eingabeeinrichtung der vorliegenden Erfindung angewandt werden;

Fig. 20 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des Luftstrommeßsystems der Erfindung;

Fig. 21 ist ein Schaltbild der weiteren Ausführungsform des Luft strommeßsystems der Erfindung;

Fig. 22 ist ein Kennliniendiagramm, das die Luftstrom-Spannungs charakeristik der Luftstrommeßeinheit wiedergibt;

Fig. 23 ist eine Draufsicht, die eine praktische Ausführungsform des Luftstrommeßsystems unter Einbeziehung der Schaltung der Fig. 21 zeigt;

Fig. 24 ist ein Schnitt durch die Luftstrommeßeinrichtung der Fig. 23;

Fig. 25 ist ein Schnitt durch einen Lufttemperaturmeßsensor;

Fig. 26 ist eine Darstellung des Lufttemperaturmeßsensors, die teilweise durchsichtig dargestellt ist;

Fig. 27 ist eine Außenansicht einer Ausführungsform eines Ab stimmwiderstandes;

Fig. 28 ist eine Außenansicht einer weiteren Ausführungsform des Abstimmwiderstandes;

Fig. 29 ist ein Schaltbild der Lufttemperaturmeßeinheit; und

Fig. 30 ist ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen dem Widerstandswert und der Temperatur darstellt.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besprochen.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Luftstrommeßeinheit darstellt. Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Gesamtluftstrommeßsystems. Fig. 4 zeigt eine Verstärkerschaltung der Luftstrommeßeinheit. Fig. 5 zeigt eine Span nungs-Frequenz-Umsetzerschaltung (V-F) der Luftstrommeßeinheit. Fig. 6 ist eine detaillierte Schaltung der Lufttemperaturmeßeinheit. Fig. 7 und 8 stellen Betriebswellenformen dar. Fig. 9 ist ein Schaltbild einer Eingabeeinheit einer Eingabeeinrichtung.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Luftstrommeßsystem; 2 bezeichnet die Luftstrommeßeinheit; 3 bezeichnet eine Lufttemperatur meßeinheit; 4 bezeichnet einen Mischer; VB bezeichnet eine Gleich stromleistungsquelle +; G bezeichnet eine Gleichstromleistungsquelle -; und S bezeichnet ein Ausgangssignal. Das Ausgangssignal der Luftstrom meßeinheit 2 und das Ausgangssignal der Lufttemperaturmeßeinheit 3 werden durch den Mischer 4 gemischt und als einzelnes Ausgangssignal S ausgegeben. Wie Fig. 2 zeigt, umfaßt die Luftstrommeßeinheit 2 einen Spannungsausgabeabschnitt 11 und die V-F-Umsetzerschaltung 12 zum Umsetzen der Ausgangsspannung des Spannungsausgabeabschnittes in eine Frequenz.

Als nächstes wird der Schaltungsaufbau einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 3-6 im einzelnen besprochen.

In Fig. 3 bezeichnet 5 einen Luftkanal, durch den Luft als der zu messende Gegenstand strömt. Im Falle eines Kraftfahrzeuges ist der Luftkanal Teil einer Luftansaugleitung zwischen einem Luftfilter und dem Motor. In diesem Luftkanal 5 befinden sich ein Meßwiderstand RC für die Temperaturkompensation, um den Heizwiderstand RH auf eine konstante Temperatur zu erwärmen, sowie ein temperaturempfindlicher Widerstand RT zum Messen der Lufttemperatur. Der Heizwiderstand RH und der Lufttemperaturmeßwiderstand RC bilden eine Brückenschal tung mit den Widerständen R8, R1, R7, einem Operationsverstärker A1 und einem Transistor T1. Hierdurch wird der Heizwiderstand RH gemäß der folgenden Gleichung (1) gesteuert und mit einem Heizstrom Ih versorgt. Andererseits wird die Heizleistung des Heizwiderstandes und die Wärmemenge der vom Heizwiderstand an die Luft zu übertragenden Wärme durch die nachfolgende Gleichung (2) ausgedrückt. Der Heiz strom Ih wird also eine Funktion des Luftstromdurchsatzes Q.

Darin ist
RH: der Widerstandswert des Heizwiederstandes RH,
RC: der Widerstandswert des Lufttemperaturmeßwider standes RC in Abhängigkeit von der Lufttempera tur Ta;
A, B: jeweils eine Konstante;
Th: die Temperatur des Heizwiderstandes; und
Ta: die Lufttemperatur.

Der Heizstrom Ih wird vom Widerstand R1 erfaßt, um ein Luftstrom durchsatzsignal V₂ zu erhalten. Durch Herstellen einer Brückenverbin dung mit dem Heizwiderstand RH und dem Luftstromerfassungswider stand RC kann eine Hochgeschwindigkeitsantwort auf das Erfassungssignal in bezug auf eine Veränderung des Luftstromdurchsatzes erreicht werden. Das Luftstromdurchsatzsignal V₂ kann aufgrund von Toleranzen des in der Massenherstellung produzierten einzelnen Luftstrommessers infolge von Fehlern in bezug auf die Dimensionierung des Heizwiderstandes, die Anordnung im Luftkanal 5 variieren. Um diese Fluktuationen zu ab sorbieren und eine Anpassung an die Eingangscharakteristik der V-F- Umsetzerschaltung in der nächsten Stufe herzustellen, wird eine Ver stärkerschaltung zur Durchführung der V₂→V₀-Umwandlung verwendet. Der Aufbau der Verstärkerschaltung ist in Fig. 4 dargestellt, bei der das Offset und die Verstärkung eines Operationsverstärkers A2 durch Wider stände R18, R19, R20 und R22 abgestimmt wird. Der F-V-Umsetzer 12 ist in der in Fig. 5 im einzelnen dargestellten Weise aufgebaut. Das Laden und Entladen des Kondensators C100 durch einen konstanten Strom, der durch die Differenzspannung zwischen einer durch Teilung des Luftstromdurchsatzsignals V₂ als Eingangspannung mit den Wider ständen R101 und R102 und einem Widerstand R100 bestimmt wird, wird durch einen Kondensator 9 und einen Transistor T2 gesteuert, derart, daß das analoge Eingangsspannungssignal V₀ als Luftstromerfas sungsspannungssignal in ein Impulssignal mit einer Frequenz f umgewan delt wird, die proportional zu V₀ ist, wobei dieses Impulssignal gelegent lich als Luftstromerfassungsfrequenzsignal bezeichnet wird. Eine Bezie hung zwischen dem Luftstromerfassungsspannungssignal V₀ und der Frequenz f kann durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden:

dabei ist:
R101 = R102; 2 × R100 = R103;
ΔVr: eine Hysteresespannung des Kondensators C1 (be stimmt durch R104, R105 und R106).

Als nächstes wird die Messung der Lufttemperatur behandelt. Hierzu wird die Schaltungsoperation der Lufttemperaturmeßeinheit 3 unter Bezugnahme auf Fig. 6 besprochen. An den temperaturempfindlichen Widerstand RT wird ein konstanter Strom It geliefert, der durch eine Bezugsspannung Vcc (nicht dargestellt) bestimmt ist, die in der Schaltung durch die Widerstände R202, R203 und R201 gemäß der folgenden (Gleichung (4) beliefert wird:

Andererseits wird der Widerstandswert des temperaturempfindlichen Widerstandes RT durch die folgende Gleichung (5) ausgedrückt:
RT = RTO (1 + γta) . . . (5)
Dabei ist
RT: der Widerstandswert des temperaturempfindlichen Widerstandes;
RTO: ein bekannter Widerstandswert des temperaturemp findlichen Widerstandes bei einer Bezugstempera tur;
γ: ein Widerstandstemperaturkoeffizient;
ta: die Lufttemperatur.

Entsprechend können beide Ausgangsspannungen V₁₀ und V₁₁ des tempe raturempfindlichen Widerstandes RT durch die nachfolgenden Gleichun gen (6) und (7) ausgedrückt werden:
V₁₀ = It × R201 . . . (6)
V₁₁ = It × RTO (1 + γta) + It × R201 . . . (7).

V₁₀ und V₁₁ dieser Gleichungen (6) und (7) gehen durch einen Opera tionsverstärker As in das Lufttemperaturspannungssignal Va gemäß der folgenden Gleichungen (8) und (9) ein:

Dabei ist: R204 = R205 und R206 = R207.

Das obige Luftstromsignal und das Lufttemperatursignal sind in Fig. 7 dargestellt. Aus der Gleichung (2) liefert die Beziehung zwischen dem Luftstromdurchsatz Q und dem Luftstromerfassungsspannungssignal V₀ im wesentlichen die in Fig. 7A dargestellte Funktion vierten Grades. Ande rerseits liefert die Beziehung zwischen der Spannung V₀ des Luftstrom erfassungsspannungssignals und der Frequenz f des Luftstromsignals den in Fig. 7B dargestellten Verlauf. Weiter verläuft die Beziehung zwischen der Lufttemperatur Ta und dem Lufttemperaturspannungssignal Va in der in der in Fig. 7C dargestellten Weise.

Als nächstes wird die Betriebsweise der Mischerschaltung 4 erläutert.

Das Lufttemperaturspannungssignal Va wird an einen Operationsverstärker A6, der eine Ausgangsschaltung mit niedriger Impedanz ist, und an eine Ausgangsklemme S über einen Widerstand R403 geliefert. Andererseits treibt das Luftstromerfassungsfrequenzsignal f einen Transistor T3 Zwi schen EIN und AUS. Der Kollektor des Transistors T3 ist über einen Kondensator C400 an die Ausgangsklemme S angeschlossen. R402 und R405 sind Widerstände, während Dz eine Zenerdiode zur Erzielung einer geregelten Spannung ist. Hier wird das Luftstromerfassungsfrequenzsignal f in eine differenzierte Wellenform fs mit einer Zeitkonstanten 7 umge wandelt, die durch den Kondensator C400 und die Widerstände R401, R402 und R403 bestimmt wird. Die Betriebswellenformen dieser Schal tung werden in den Fig. 8A und 8B dargestellt. Fig. 8A zeigt die Wellenform des Luftstromerfassungsfrequenzsignals f. Fig. 8B zeigt die Spannung des Lufttemperaturspannungssignals Va, während Fig. 8C die Signalform an der Ausgangsklemme S zeigt. Es ergibt sich eine Wellen form des Lufttemperaturspannungssignals Va, dem ein Zackensignal fs mit der Frequenz f und der Zeitkonstanten τ überlagert ist.

Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 eine Aus führungsform der Eingabeeinrichtung 20 zum Eingeben des oben erwähn ten Erfassungssignals beschrieben. In Fig. 9 bezeichnet R500 einen Widerstand, C500 einen Kondensator und A7 einen Operationsverstärker. Weiter bezeichnet C2 einen Komparator, während R501 und R502 Hysteresewiderstände für den Komparator C2 bezeichnen. Ein Eingangs signal S läuft durch ein Tiefpaßfilter R500 und C500, das die gleiche Zeitkonstante wie die Zeitkonstante τ des Mischers 4 besitzt, so daß am ersten Ausgang Ta ein, zur Wiederherstellung der die Lufttemperatur mit hoher Genauigkeit anzeigenden Spannung Va, demoduliertes Signal ausge geben werden kann. Durch Bilden der Differenz zwischen dieser Span nung Va und dem Eingangssignal S kann das Zackensignal fs erhalten werden. Weiter wird das Signal fs durch eine Hystereseschaltung, beste hend aus den Elementen C₂, R501 und R502, in das Luftstromerfas sungsfrequenzsignal f demoduliert und erscheint am Ausgang Q.

Fig. 10 zeigt eine Verbindung zwischen dem ersten Strömungsmeßsystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung und der Eingabeeinrichtung 20. Danach wird ein zusammengesetztes Signal bestehend aus dem Luftstrom erfassungsfrequenzsignal f, das den Luftstromdurchsatz Q darstellt, und dem Lufttemperaturspannungssignal Va, das die Lufttemperatur Ta darstellt, an eine einzelne Übertragungsleitung übermittelt und über die Teilung in eine Luftstromdurchsatzkomponente Q und eine Temperatur komponente Ta mit nachfolgender Demodulation und A/D-Umsetzung einem Steuerprozeß zugeführt.

Durch diese beschriebene Ausführungsform ist es möglich, die Eingabe einrichtung zu schaffen, mit der das den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal und das die Lufttemperatur anzeigende Signal durch die einzelne Übertragungsleitung übermittelt werden können, und die die Signale nach der Demodulation mit hoher Genauigkeit wiedergeben kann.

Die obige Ausführungsform benutzt eine Folge von Signalen mit der Frequenz f als Luftstromerfassungsfrequenzsignal. Als nächstes wird eine Ausführungsform besprochen, bei der das aus dem Luftstromerfassungs spannungssignal durch Umsetzung erzeugte Luftstromerfassungssignal ein digitales Signal ist. Das digitale Signal wird nachfolgend als digitales Luftstromdurchsatzdatensignal bezeichnet.

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das eine Schaltung zur Umsetzung des Luftstromerfassungsspannungssignals V₂ in das digitale Luftstromdurchsatz datensignal darstellt. Eine von der Verstärkerschaltung 6 ausgegebene analoge Spannung V₀ wird in die erforderlichen Bits (beispielsweise 10 Bits) des digitalen Luftstromdurchsatzdatensignals durch einen A/D- Umsetzer 7 umgewandelt. Das digitale Luftstromdurchsatzdatensignal wird durch einen Multiplexer 8 vom ersten Bit an sequentiell ausgelesen und über die Ausgangsschaltung 9 als serielles Impulssignal D ausgege ben. Weiter ist die Steuerschaltung 10 an die Ausgangsschaltung 9 und den Multiplexer 8 angeschlossen. Gemäß Fig. 12 wird eine den Anfang der Datenübertragung anzeigende Kennmarke ausgegeben, um dem vorderen Ende der Eingangsdaten hinzugefügt zu werden. Zur Herbei führung der in der Wellenform der Fig. 8C sichtbaren Überlagerung wird das serielle Impulssignal D durch den Mischer 4 mit dem Lufttempera turspannungssignal Va gemischt, um das Ausgangssignal als digitales Luftstromdurchsatzdatensignal DS zu liefern.

Fig. 13 zeigt die Eingabeeinrichtung für den Fall, daß das digitale Luftstromdurchsatzdatensignal DS als Eingangssignal benutzt wird. Eine Eingangsschaltung 24 entspricht der früheren Ausführungsform der Fig. 9. Mit dem Operationsverstärker A6 und dem Komparator C2 der Fig. 9 wird nämlich das digitale Luftstromdurchsatzdatensignal in das Lufttempe raturspannungssignal Va, das die Lufttemperatur Ta darstellt, und in das serielle Impulssignal DQ demoduliert, das den Luftstromdurchsatz Q darstellt. Das Lufttemperaturdatum Ta des Lufttemperaturspannungs signals Va wird in eine E/A-Schaltung 25 einer Prozessoreinheit eingege ben. Andererseits wird das den Luftstromdurchsatz anzeigende serielle Impulssignal DQ in einem Register R gespeichert, für das der Beginn des Einschreibens durch eine Kennmarkenerfassungsschaltung 26 ausgelöst wird. Wenn alle Bits gespeichert sind, werden sie in die E/A-Schaltung 25 der Verarbeitungseinheit eingegeben.

Gemäß dieser Ausführungsform kann auch im Falle, daß das Luftstrom erfassungssignal das digitale Signal ist, die für die benötigten Bits erfor derliche Drahtverkabelung als einzelner Übertragungspfad gemeinsam für das Lufttemperatursignal benutzt werden.

Bei den obigen Ausführungsformen ist ein Spannungs-(Strom-)Ausgangs- System dargestellt, das eine Brückenschaltung im Luftstrommeßsystem verwendet. Als nächstes wird eine Ausführungsform des Frequenzaus gangssystems besprochen, bei dem das Ein- und Ausschalten des Heizwi derstandes RH direkt gesteuert wird. Fig. 14 stellt dazu ein Schaltungs diagramm dar, während Fig. 15 die Betriebswellenformen wiedergibt. Nachfolgend wird die Betriebsweise der Schaltung kurz beschrieben.

Als erstes ist beim Einschalten der Leistungsquelle die Ausgangsspannung Vh des Heizwiderstandes RH gleich 0 und somit niedriger als eine Spannung Vc, die durch einen konstanten Strom I am Lufttemperatur meßwiderstand RC und am Widerstand R8 erzeugt wird. Daher nimmt die Ausgabe C01 des Komparators C3 den Pegel "1" an. Desgleichen nimmt die Ausgabe C02 eines ODER-Gatters OR den Pegel "1" an. Daraufhin schaltet ein Transistor T4 ein. Anschließend geht die Aus gabe C04 nach Ablauf einer in einem stabilen Multivibrator OS einge stellten Periode td von "1" nach "0" über. Dann geht C05 von "0" auf "1" und schaltet den Ausgang Q1 eines Flip-Flops FF auf "1". Dadurch wird der Transistor T4 erneut eingeschaltet. Gleichzeitig wird im Zeit punkt, in dem C01 von "1" auf "0" übergeht, der Flip-Flop FF rückge setzt, um den Ausgang desselben auf "0" zu schalten. Durch Wiederho len dieser Operation wird das Erwärmen und Abkühlen des Heizwider standes RH wiederholt. Die Frequenz f wird durch die nachfolgende Gleichung (10) ausgedrückt. Da tp eine Funktion des Luftstromdurch satzes ist, stellt die Frequenz f das Luftstromdurchsatzsignal dar:

Dieses Frequenzsignal f wird dem Lufttemperaturspannungssignal Va überlagert und als Ausgangssignal S ausgegeben.

Da alle Schaltungsoperationen durch die Impulssignale bewirkt werden, kann das Luftdurchflußmeßsystem mit einem geringeren Einfluß des elektronischen Rauschens, usw. geschaffen werden.

Als nächstes wird die Ausführungsform einer Konfiguration des Luft strommeßsystems gemäß der Erfindung beschrieben.

Fig. 16A ist eine Draufsicht des Luftstrommeßsystems 1, die den inneren Aufbau bei abgenommenem Deckel zeigt, während Fig. 16B die Seiten ansicht darstellt. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet den Luftkanal. Das Bezugszeichen 601 bezeichnet einen metallischen Sockel. An den Sockel sind Anschlußleitungen 604, 605 und 606 mit einem Harz 600 vergossen. Die spitzen Enden dieser Anschlußleitungen 604-606, der Heizwiderstand RH, der Lufttemperaturmeßwiderstand RC und der temperaturempfindli che Widerstand RT sind angeschlossen. Das Bezugszeichen 602 be zeichnet ein Gehäuse, in welchem die Klemmen für die nach außen anzuschließende Versorgungsquelle V_B, für G und für die Ausgangs klemme S vergossen und durch ein Aluminiumdrahtbonding 608, ähnlich den Anschlußleitungen, angeschlossen sind.

Der Luftstrommeßabschnitt, der Mischer 4 und der Lufttemperaturmeß abschnitt 3 werden auf einer Leiterplatte gebildet. Ein Merkmal der dargestellten Konstruktion besteht darin, daß das Luftstrommeßsystem als Mikromodul ausgebildet werden kann. Wie Fig. 17 zeigt, ist nämlich die Schaltung der Fig. 6 auf einem Substrat 170 in Form eines integrierten Schaltkreises 171 ausgebildet. Weiter ist das Substrat 170 mit einer Anschlußklemme 172 für Außenanschluß versehen und mit einem Isolierharz 173 überzogen. Mit dieser Ausführungsform kann ein kompaktes Luftstrommeßsystem hergestellt werden. Weiter kann durch Ausführen des Luftstrommeßsystems als Mikromodul die Interferenz der Drähte mit dem Luftstrommeßsystem verhindert werden, was die Verbreiterung des Rauschabstandes ermöglicht. Weiter wird durch Verwendung des Mikro moduls die allgemeine Anwendbarkeit des Systems aus Gründen der Praktikabilität groß. Weiter kann durch Einbeziehung der Leistungsver sorgungsschaltung zur Lieferung von Leistung an den temperaturempfindli chen Widerstand in die Luftstrommeßeinheit, und durch Anordnen dersel ben in der Nähe des temperaturempfindlichen Widerstandes ein Meß fehler aufgrund eines durch die Verdrahtung, und dergleichen verursach ten Spannungsabfalls ausgeschlossen werden.

Bei den bisher dargestellten Ausführungsformen sind der Lufttemperatur meßwiderstand RC der Luftstrommeßeinheit 2, und der lufttemperatur empfindliche Widerstand RT der Lufttemperaturmeßeinheit unabhängig voneinander angeordnet. Als nächstes soll eine Ausführungsform behan delt werden, bei der das Lufttemperaturspannungssignal Va von der Luftstrommeßeinheit 2 unter Verwendung des temperaturempfindlichen Widerstandes RT gewonnen wird. Fig. 18 veranschaulicht diese Aus führungsform. Der durch den Lufttemperaturmeßwiderstand RC, der in eine Kante der Brücke eingefügt ist, fließende Strom und damit die Klemmenspannung, enthält das den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal zusammen mit dem die Lufttemperatur anzeigenden Signal. Nur das die Lufttemperatur anzeigende Signal kann durch Ableiten des Widerstands wertes des Lufttemperaturmeßwiderstandes RC abgenommen werden. Fig. 18 zeigt den Schaltungsaufbau zum Ableiten des Lufttemperatur spannungssignals als das die Lufttemperatur anzeigende Signal durch Berechnen von V₁/V₃ durch ein Teilerschaltung 15. Der Bruch V₁/V₃ wird nämlich durch die nachfolgende Gleichung (11) ausgedrückt und wird damit ein Ausgangssignal, das vom Widerstandswert des Lufttempe raturmeßwiderstandes RC abhängt.

Bei dieser Ausführungsform wird der temperaturempfindliche Sensor RT zur Messung der Lufttemperatur überflüssig.

Als nächstes wird eine Ausführungsform für ein Motorsteuersystem beschrieben, das das Luftstrommeßsystem und die Eingabeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet das Luftstrommeßsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das die Übertragung des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals durch einen einzelnen Übertragungspfad ermöglicht und in der Lage ist, eine Luftstromdurchsatzinformation Q und eine Lufttemperaturinformation Ta als einzelnes Signal S durch eine einzelne Ausgangsleitung L zu übertragen. Das Signal wird durch die in einer Eingabeeinheit einer Motorsteuereinheit 700 vorgesehenen Eingabeeinrichtung 20 in unabhän gige Signale Ta und Qa demoduliert. Mit Hilfe dieser Signale und eines Motordrehzahlsignals N, das von einem Motordrehzahlmeßsystem 750 ausgegeben wird, werden durch einen Mikrocomputer die optimale Kraftstoffzufuhrmenge q und die optimale Zündfunkenzeitgabe A gemäß Berechnungsprogrammen berechnet. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 8 und eine Funkenzündeinrichtung 900 steuern die Verbrennung des Motors entsprechend den Signalen q und A. Bei dieser Ausführungsform kann die Drahtverkabelung verringert werden, um ein leichteres Motorsteuersy stem zu schaffen.

Da bei der beschriebenen Ausführungsform die Information über den Luftstromdurchsatz und die Lufttemperatur durch den einzelnen Über tragungspfad übermittelt werden kann, kann die Drahtverkabelung zur Verringerung des Gewichtes des Kraftfahrzeuges eingeschränkt werden. Da weiter die Zeitkonstante des Filters der Eingabeeinrichtung, in die das Multiplexsignal eingegeben wird, der Zeitkonstanten der Mischer schaltung gleichgesetzt ist, können die demodulierten Signale mit hoher Genauigkeit erhalten werden. Weiter kann durch die Anordnung der Stromschaltung zum Anlegen einer Spannung an den Lufttemperaturmeß widerstand, und durch Ausbilden derselben als Mikromodul eine Ver ringerung des Erfassungsfehlers und eine Verbesserung der Anti-Rausch charakteristik erzielt werden.

Eine weitere Ausführungsform ermöglicht die Messung des Luftstrom durchsatzes zur Erzeugung des vom Luftstrommeßteil 2 gelieferten Lufttemperaturspannungssignals Va ohne Benutzung des temperaturemp findlichen Widerstandes RT.

Der Lufttemperaturmeßwiderstand RC ist so angepaßt, daß er eine Temperaturkompensation für den vom Heizwiderstand RH gemessenen Luftstromdurchsatz herbeiführt. Der durch den Lufttemperaturmeßwider stand RC fließende Strom enthält das den Luftstrom anzeigende Signal. Ebenso enthält der am Luftstrommeßwiderstand RC auftretende Span nungsabfall die beiden Informationen über die Lufttemperatur und den Luftstromdurchsatz. Entsprechend kann aus der mit dem Widerstands wert des Lufttemperaturmeßwiderstandes RC verbundenen Spannung nur die Lufttemperaturinformation entnommen werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist eine Schaltung zur Erfassung eines vorbestimmten, spezifischen Luftstromdurchsatzes vorgesehen, so daß die mit dem Widerstandswert des Lufttemperaturmeßwiderstandes RC verbundene Spannung zum Entnehmen eines Signals abgetastet wird, das der Lufttemperatur entspricht, wenn die Schaltung den spezifischen Luftstromdurchsatz erfaßt.

In Fig. 20 bezeichnet das Bezugszeichen 201 eine Luftstrommeßeinheit zum Messen des Luftstromdurchsatzes, dessen Ausgangssignal eine Brüc kenspannung Vt ist, die von dem den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signal VQ und einem Widerstandswert des Lufttemperaturmeßwider standes abhängt. Die Spannung Vt entspricht der Lufttemperatur. Das Bezugszeichen 202 bezeichnet eine Spannungseinstellschaltung zum Ein stellen eines spezifischen Wertes des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals VQ; 203 bezeichnet eine Beurteilungsschaltung zum Vergleichen der Ausgabe der Spannungseinstellschaltung 202 und des den Luftstrom durchsatz anzeigenden Signals VQ, und zum Treffen einer Entscheidung darüber, ob das den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal VQ der spezifische Wert ist, oder nicht; und 204 ist eine Abtast-Halte-Schaltung zum Abtasten und Halten der Brückenspannung Vt als Antwort auf die Ausgabe der Beurteilungsschaltung, zum Liefern des Lufttemperaturspan nungssignal Va.

Der weitere konkrete Aufbau wird unter Bezugnahme auf Fig. 21 be schrieben.

Die Luftstrommeßeinheit 201 ist wie nachfolgend erläutert aufgebaut. Eine Brückenschaltung besteht aus einem Heizwiderstand RH, der im Luftkanal 5 angeordnet ist, dem Lufttemperaturmeßwiderstand RC zum Messen der Lufttemperatur und zum Justieren der Heiztemperatur des Heizwiderstandes, Widerständen R1, R7 und R8, einem Differenzialver stärker A1 und einem Transistor T1. Das Luftstromdurchsatzerfassungs signal dieser Schaltung wird zu einer Klemmenspannung V₂ des Wider standes R1, wie später erläutert wird. Die Spannung V₂ wird durch einen Verstärker 210 verstärkt und nach außen hin als das den Luft stromdurchsatz anzeigende Signal VQ abgegeben. Die Spannungseinstell schaltung 202 teilt die von der Leistungsversorgungsspannung VB erhal tene konstante Spannung auf einen Widerstand R320 und die Zenerdiode DZ auf, wobei Widerstände R321, R322 und R323 zum Einstellen einer abgeteilten Spannung E und einer geringfügig größeren Spannung E + ΔE (in der Größenordnung von einigen 10 mV) dienen. Die Beurtei lungsschaltung 203 umfaßt einen Komparator CS der feststellt, daß das den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal VQ größer als die von der Spannungseinstellschaltung 202 eingestellte abgeteilte Spannung E ist. Sie umfaßt weiter einen Komparator C4 der feststellt, daß V kleiner als die Spannung (E + ΔE) ist, und sie umfaßt ein UND-Gatter 211 um die UND-Verknüpfung der Ausgaben beider Komparatoren durchzuführen. Die Abtast-Halte-Schaltung 204 weist einen Widerstand 340, einen Kon densator 212, einen Analogschalter 213 und einen Pufferverstärker 214 auf.

Als erstes wird die Betriebsweise der Luftstrommeßeinheit 201 beschrie ben.

Durch den Differenzialverstärker A1 wird der Heizwiderstand RH ent sprechend der weiter oben aufgeführen Gleichung (1) gesteuert. Die Heizleistung des Heizwiderstandes und die vom Heizwiderstand an die Luft übertragene Wärmemenge können durch die obige Gleichung (2), der KING′schen Gleichung, ausgedrückt werden.

Aus den Gleichungen (1) und (2) wird der Heizstrom Ih des Heizwider standes RH durch die folgende Gleichung (12) ausgedrückt:

Da Ih eine Funktion des Luftstromdurchsatzes Q ist, wird entsprechend die Klemmenspannung V₂ des Widerstandes R1 zum Signal, das den Luftstromdurchsatz anzeigt. Entsprechend wird die Ausgabe VQ durch den Verstärker 210 erhalten.

Bei der obigen Gleichung (12) wird der Widerstandswert des Lufttempe raturmeßwiderstandes RC durch die nachfolgende Gleichung (13) ausge drückt. Selbst wenn daher (Th-Ta) entsprechend der Veränderung von Ta in den Gleichungen (1) und (3) verändert wird, wird RH durch Ändern von Ta verändert, so daß Th derart geändert wird, daß die Veränderung von Ta durch geeignetes Einstellen des Widerstandswertes des Widerstandes R8 kompensiert werden kann. Es wird nämlich mög lich, die Luftstrommeßcharakteristik des Heizstromes im Verhältnis zum Luftstromdurchsatz Q unter Vermeidung des Einflusses der Lufttempera tur Ta zu erhalten.

RC = RCO(1 + αTa) . . . . (13)

dabei ist RCO: der Wert von RC bei der Bezugstemperatur bzw. bei 25°C; und
α: ein Temperaturkoeffizient von RC.

Wie erläutert, wird der Heizstrom Ih nicht durch die Lufttemperatur Ta beeinflußt. Jedoch wird die Brückenklemmenspannung Vt durch die nachfolgenden Gleichungen (14) und (15) ausgedrückt und enthält somit sowohl den den Luftstromdurchsatz anzeigenden Heizstrom Ih, als auch die Lufttemperatur.

Diese Beziehungen werden in Fig. 22 veranschaulicht. Obwohl VQ eine gleichförmige Beziehung zum Luftstromdurchsatz unabhängig von der Lufttemperatur Ta aufweist, weist Vt verschiedene Q-Vt-Kennkurven bei vorbestimmten Lufttemperaturen T1, T2 und T3 auf (T1 < T2 < T3), wie dargestellt. Wenn hier das den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal VQ, das zwischen die eingestellten Werte E und (E + ΔE) fällt (man beachte, daß ΔE ≒ 0 ist) von der Beurteilungsschaltung 203 erfaßt wird, wird der Analogschalter 213 der Abtast-Halte-Schaltung 204 geschlossen, um durch die Brückenspannung Vt (Vt1∼Vt3) den Kondensator 212 zu laden. Somit kann das der Lufttemperatur Ta entsprechende Luft temperaturspannungssignal Va erhalten werden. Im vorliegenden Falle ist die eingestellte Spannung E für den Wert VQ des den Luftstrom durchsatz anzeigenden Signals im am häufigsten benutzten Bereich einge stellt. Beispielsweise liegt dieser Luftstromdurchsatzbereich im Falle der Kraftfahrzeugmotorsteuerung im Bereich von 20∼50 kg/h. Auf diese Weise kann das den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal VQ und das die Lufttemperatur anzeigende Signal VT im wesentlichen in Echtzeit erhalten werden.

Als nächstes wird der praktische Aufbau des Luftstrommeßsystems der Fig 20 unter Bezugnahme auf die Fig. 23 und 24 erläutert. Das Be zugszeichen 60 bezeichnet eine Leiterplatte. Auf der einzelnen Leiter platte ist der Luftstrommeßabschnitt 201, die Spannungseinstellschaltung 202, die Beurteilungsschaltung 203 und die Abtast-Halte-Schaltung 204 angebracht. Das Bezugszeichen 63 bezeichnet einen metallischen Sockel, an dem Zuleitungsstifte 61 und 62 zur Befestigung des Heizwiderstandes RH und des Lufttemperaturmeßwiderstandes RC durch Einsatzharzverguß angebracht. Die Zuleitungsstifte 61 und 62 und die Leiterplatte 60 sind durch Drähte miteinander verbunden. Das Bezugszeichen 64 bezeichnet ein Gehäuse mit einem Steckerstift 68. Der Steckerstift 68 ist über einen Draht 69 mit der Leiterplatte 60 verbunden. Das Bezugszeichen 65 bezeichnet einen Deckel. Wie weiter oben erläutert, ist es durch Montieren sämtlicher Schaltungen auf der einzelnen Leiterplatte sowie durch Schaffen der Lufttemperaturmeßfunktion für das Luftstrommeßsy stem möglich, ein kompaktes und billiges Luftstrommeßsystem mit der Lufttemperaturmeßfunktion herzustellen.

Bei dieser Ausführungsform kann das Luftstrommeßsystem mit der Luft temperaturausgabe versehen werden und mit geringem Gewicht und zu niedrigen Kosten hergestellt werden.

Als nächstes wird die Art und Weise der Justierung des Widerstands wertes des Lufttemperaturmeßwiderstandes RC beschrieben.

Die Genauigkeit der Messung der Lufttemperatur des Lufttemperaturmeß widerstandes RC wird durch die Toleranz des Widerstandswertes des temperaturempfindlichen Widerstandes RC bestimmt. Die Justierung zur Beseitigung der Toleranz des Widerstandeswertes des temperaturempfind lichen Widerstandes wird durch Lasertrimmung, Abschleifen und der gleichen durchgeführt. Allerdings kann der Widerstandswert durch Erwärmen des Widerstandes bei der Justieroperation fluktuieren. Dies macht die Justierung recht schwierig. So hat sich das bedeutende Pro blem ergeben, daß die Fluktuation des gemessenen Signals der Lufttem peratur beträchtlich ist. Die dargestellte Ausführungsform schafft dem gegenüber ein Luftstrommeßsystem, bei dem die Fluktuation des Erfas sungssignals gering ist.

Der Widerstandswert RC des temperaturempfindlichen Widerstandes zur Messung der Lufttemperatur wird durch die frühere Gleichung (13) dargestellt.

In der Gleichung (13) wird die Fluktuation des Temperaturkoeffizienten α durch das Material des temperaturempfindlichen Widerstandes, wie etwa Weißgold, Nickel und dergleichen, bestimmt. Daher ist die Fluk tuation sehr gering. Der Widerstand R_CO fluktuiert jedoch deutlich aufgrund der Abmessungen der Filmdicke, der Dicke, Länge, usw. Die Größe der Fluktuation erreicht ± 40∼60% und macht sie für den praktischen Gebrauch unverwendbar. Zur Unterdrückung der Fluktuation wird eine Widerstandstrimmung durchgeführt. Wie aber bereits oben bemerkt, ist die so erzielte Genauigkeit wegen der Erwärmung bei der Trimmoperation begrenzt.

Daher ist bei der dargestellten Ausführungsform dem temperaturempfind lichen Widerstand ein Justierwiderstand beigefügt. Der zusätzliche spannungsjustierende Widerstand ist in den temperaturempfindlichen Widerstand einbezogen.

Der Widerstandswert des temperaturempfindlichen Widerstandes wird auf eine Bezugstemperatur, beispielsweise 25°C, des mit dem temperatur empfindlichen Widerstand integrierten Justierwiderstandes abgestimmt. Hierdurch kann die in der vorhergehenden Gleichung (13) angegebene Fluktuation von R_CO absorbiert werden, so daß die Lufttemperaturmeß einheit mit unterdrückter Fluktuation hergestellt werden kann.

Fig. 25 zeigt im Schnitt eine Aufbauform des Lufttemperaturmeßwider standes RC gemäß der vorliegenden Erfindung, während Fig. 26 eine Draufsicht auf die Konstruktion der Fig. 25 darstellt, die bei fortgenom menem Deckel dargestellt ist.

In Fig. 25 bezeichnet RC den Lufttemperaturmeßwiderstand, während 402 ein Metallgehäuse bezeichnet, daß durch einen Gewindeabschnitt 221 in das Ansaugluftrohr 5 des Kraftfahrzeugmotors eingeschraubt ist, um der zu messenden Ansaugluft ausgesetzt zu sein. Das Bezugszeichen 403 bezeichnet ein Gießharz zum Einfügen eines Leiterstiftes 404, der mit dem temperaturempfindlichen Widerstand 403 verbunden ist, sowie Klem men 406 und 407 zum Ausgeben von Signalen nach außen. Der Leiter stift 404 und der temperaturempfindliche Widerstand 405 sind durch Anschweißen der Leitung 451 angeschlossen. Das Bezugszeichen 408 bezeichnet ein Substrat, auf dem ein Filmwiderstand 412 gebildet ist. Das Substrat 408 ist am Gießharz 403 durch ein Haftmittel 409 befestigt. Der Leiterstift 404 und der Widerstand 412 auf dem Substrat, sowie die Klemme 406 und der Widerstand 412 sind jeweils durch Drähte 411 elektrisch angeschlossen. Weiter sind der Leiterstift 404 und die Klem me 407 direkt miteinander verbunden. Es ist nämlich ein Widerstand zwischen den Klemmen 406 und 407 durch den Widerstand 412 und den temperaturempfindlichen Widerstand 405 in Reihe geschaltet. Das Bezugszeichen 413 bezeichnet einen Deckel, der auf dem Gießharz 403 durch das Haftmittel befestigt ist.

Fig. 27 zeigt eine weitere Einzelheit des Abschnittes des Substrates 408. Auf dem Substrat 408 ist zwischen den Filmieitern 81 der Filmwiderstand 412 eingefügt. Weiter werden Kontaktflecke 82 auf den. Filmieiter 81 gelötet. Die Drähte 411 sind mit diesen Kontaktflecken 82 verbunden.

Bei der beschriebenen Konstruktion wird bei einer Bezugstemperatur, beispielsweise 25°C, eine Trimmnut 80 durch Lasertrimmung im Wider stand 412 gebildet, um den Widerstandswert desselben abzustimmen, derart, daß der Widerstand zwischen den Klemmen 406 und 407 den Wert R_CO annimmt. Entsprechend kann der Lufttemperaturmeßwider stand RC mit einem gegebenen Widerstandswert bei der Bezugstempera tur erhalten werden.

Fig. 28 zeigt eine weitere Ausführungsform des Widerstandes 412, bei dem das Substrat 408 nicht verwendet wird und ein Leitungsdraht 90 des festen Widerstandes 412 durch Lötung 91 an den Leiterstift 404 und die Klemme 406 angeschlossen ist. Wie bei der Ausführungsform der Fig. 27 kann ein Lufttemperaturmeßwiderstand mit einem gegebenen Wider standswert bei der Bezugstemperatur erhalten werden.

Fig. 29 zeigt eine Verbindung eines Motorsteuersystems unter Verwen dung des Lufttemperaturmeßwiderstandes RC der vorliegenden Erfindung. Das Bezugszeichen 500 bezeichnet eine Eingabeeinheit eines Reglers zur Steuerung des Motors. Ein mit 501 bezeichneter Konstantstromanteil I im Regler 500 wird dem temperaturempfindlichen Widerstand 405 und dem Widerstand 412 des Lufttemperaturmeßwiderstandes RC zugeführt. Die dabei zwischen den Klemmen 406 und 407 erzeugte Spannung wird durch einen A/D-Umsetzer 502 des Reglers 500 in ein digitales Signal Ta umgewandelt. Des Endsignal wird dann an eine nicht dargestellte Recheneinheit übertragen. In der Recheneinheit wird das digitale Signal mit anderen, nicht dargestellten Signalen zum Ableiten optimaler Werte für den an den Motor zu liefernden Kraftstoff und für die Steuerung der Funkenzündzeitgabe tp des Motorbetriebs verarbeitet. Hierdurch kann der Motor in bezug auf die Lufttemperatur optimal gesteuert werden.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 30 ein die Kennlinien fluktuation unterdrückender Effekt des Lufttemperaturmeßwiderstandes erläutert.

In Fig. 30 ist R_D der Widerstandswert des Widerstandes 412, während R_C der Widerstandswert des temperaturempfindlichen Widerstandes 405 ist. Wenn der Justierwiderstand 412 nicht vorhanden ist, wie das beim Stande der Technik der Fall ist, fällt die Widerstandstemperatur-Charak teristik in den Bereich zwischen (a) und (b). Obgleich nämlich die Fluktuation einer Variationskomponente (Temperaturkoeffizient α) in bezug auf die Temperatur recht gering ist, schwankt bei der Bezugs temperatur (25°C) der Widerstandswert R_CO in einem Bereich von R_ANODE∼R_CMAX. Durch Hinzufügen des Widerstandes 412 und Anpassen an den Bereich zwischen R_ANODE∼R_CMAX wie bei der vorliegenden Erfindung nimmt die Charakteristik den Verlauf gemäß (c) an. Dementsprechend verschiebt sich der Fluktuationsbereich zwischen (a) und (c) und wird wesentlich enger.

Andererseits ist eine hohe Meßgenauigkeit erwünscht. Anstelle der Bezugstemperatur kann beispielsweise durch optimales Einstellen des Widerstandswertes R_D die Kennlinie (d) erhalten werden. Im gewünsch ten Temperaturbereich kann also eine hohe Genauigkeit erzielt werden.

Wenngleich die Fig. 25-30 Beispiele zeigen, bei denen der Widerstand 412 und der temperaturempfindliche Widerstand 405 in Reihe geschaltet sind, kann der gleiche Effekt durch Parallelschaltung derselben erzielt werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform kann ein Lufttemperaturmeßwider stand mit reduzierter Fluktuation der Meßgenauigkeit und mit der Fähig keit zur Erzielung einer hohen Präzision innerhalb eines gewünschten Temperaturbereiches erhalten werden. Weiter kann mit der dargestellten Ausführungsform ein Motorsteuersystem zur optimalen Steuerung der Kraftstoffzufuhr und der Zündzeitgabe in bezug auf die Ansauglufttempe ratur geschaffen werden.

Natürlich kann das Luftstrommeßsystem gemäß der vorliegenden Erfin dung nicht nur auf das im′ einzelnen besprochene Luftstrommeßsystem mit Heizwiderstand (Heißdraht) angewandt werden, sondern auch bei einem Typ, bei dem der Luftstromdurchsatz rechnerisch auf der Basis des Ansaugvakuums und der Motordrehzahl ermittelt wird; oder bei einem Bewegungsventiltyp (Klappentyp), oder bei einem Karman-Wirbel typ, usw. Bei der vorliegenden Erfindung kann das den Luftstromdurch satz anzeigende Signal und das die Lufttemperatur anzeigende Signal als ein einzelnes Signal durch Überlagern der Signale übertragen werden, und zwar in jedem beliebigen Typ eines Luftstrommeßsystems.

Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die spezifischen oben behandel ten Ausführungsformen beschränkt sein. Fachleute können verschiedene Verbesserungen und Abänderungen auf der Basis der hier mitgeteilten Offenbarung vornehmen.

Claims

1. Luftstrommeßsystem, umfassend:
Einrichtungen (2) zum Messen des Luftstromdurchsatzes (Q) und Ausgeben eines den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals;
Einrichtungen (3) zum Messen der Lufttemperatur (Ta), und Ausge ben eines die Lufttemperatur anzeigenden Signals; und
Mischeinrichtungen (4) zum Überlagern des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals und des die Lufttemperatur anzeigenden Signals zur Umformung in ein Signal (S), das durch einen einzelnen Signal übertragungspfad übertragen werden kann.

2. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 1, das weiter eine Leiterplatte (610) aufweist, auf der die Einrichtungen (2) zum Ausgeben des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals, die Einrichtungen (3) zum Ausgeben des die Lufttemperatur anzeigenden Signals, und die Mischeinrichtungen (4) gebildet sind.

3. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 1, bei dem das den Luftstrom durchsatz anzeigende Signal ein Folgeimpuls (f) mit einer Frequenz entsprechend dem Luftstromdurchsatz (Q) ist, während das die Lufttemperatur anzeigende Signal ein analoges Spannungssignal (Va) mit einem Spannungswert entsprechend der Lufttemperatur ist.

4. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 3, bei dem das den Luftstrom durchsatz anzeigende Signal (f) ein Impulssignal (D) mit der Am plitude eines binären Pegels ist.

5. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtungen (2) zum Ausgeben des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals einen Heizwiderstand (RH), der in dem zu messenden Luftstrom angeord net ist, eine Steuerschaltung (RC, R1, R7, R8, A1, T1) zum Steuern des durch den Heizwiderstand (RH) fließenden Stromes (Ih) zur Konstanthaltung der Temperatur des Heizwiderstandes (RH) und Einrichtungen (12) zur Umwandlung einer Spannung (V₂) entspre chend dem genannten Strom (Ih) in das genannte Folgeimpulssignal (f) mit der genannten Frequenz umfassen.

6. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 4, bei dem die Einrichtungen (2) zum Ausgeben des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals einen Heizwiderstand (RH), der in ,dem zu messenden Luftstrom angeord net ist, eine Steuerschaltung (RC, R1, R7, R8, A1, T1) zum Steuern des durch den Heizwiderstand (RH) fließenden Stromes (Ih) zur Konstanthaltung der Temperatur des Heizwiderstandes (RH), und wobei das Luftstrommeßsystem (1) Einrichtungen (7) zum Umwan deln einer Spannung (V₂) entsprechend dem genannten Strom (Ih) in ein digitales Signal (#1-#n) mit einer vorbestimmten Anzahl von Bits, und parallel-seriell umwandelnde Einrichtungen (8, 9) zum Umwandeln des digitialen Signals (#1-#n) in ein Serienimpulssignal mit der Amplitude eines binären Pegels aufweist.

7. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 5, bei dem die Steuerschaltung Schalteinrichtungen (T4, SQ, OR, OS) zum Ein- und Ausschalten des an den Heizwiderstand (RH) zu liefernden Stromes umfaßt.

8. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 6, bei dem die Steuerschaltung Schalteinrichtungen (T4, SQ, OR, OS) zum Ein- und Ausschalten des an den Heizwiderstand (RH) zu liefernden Stromes umfaßt.

9. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtungen (3) zum Ausgeben des die Lufttemperatur anzeigenden Signals einen temperaturempfindlichen Widerstand (RT), der in dem zu messenden Luftstrom angeordnet ist, eine Stromschaltung (A4, R202, R203, R201) zum Durchleiten eines gegebenen konstanten Stromes zum temperaturempfindlichen Widerstand, und eine Meßschaltung (As, R206, R204) zum Ausgeben eines Spannungssignals aufweist, das der Änderung des Widerstandswertes des temperaturempfindlichen Wider standes (RT) als das genannte, den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal (Va) entspricht.

10. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 1, das weiter einen temperatur empfindlichen Widerstand (RT), der in dem zu messenden Luftstrom angeordnet ist, und eine Stromschaltung (A4, R202, R203, R201) zum Durchleiten eines gegebenen konstanten Stromes zum tempera turempfindlichen Widerstand umfaßt, wobei die Stromschaltung einen temperaturempfindlichen Widerstand (RC) aufweist, der zur Tempe raturkompensation des genannten Stromes in dem zu messenden Luftstrom angeordnet ist.

11. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 5, das weiter einen temperatur empfindlichen Widerstand (RT), der in dem zu messenden Luftstrom angeordnet ist, und eine Stromschaltung (A4, R202, R203, R201) zum Durchleiten eines gegebenen konstanten Stromes zum tempera turempfindlichen Widerstand umfaßt, wobei die Stromschaltung einen temperaturempfindlichen Widerstand (RC) aufweist, der zur Tempe raturkompensation des genannten Stromes in dem zu messenden Luftstrom angeordnet ist, und daß die Einrichtungen (3) zum Ausge ben des die Lufttemperatur anzeigenden Signals eine Rechenschal tung (15) zur Erzeugung des die Lufttemperatur anzeigenden Signals (Va) durch Dividieren einer Spannung (V₁) am temperaturempfindli chen Widerstand (RC) durch eine Spannung (V₃) entsprechend dem durch den temperaturempfindlichen Widerstand (RC) fließenden Strom umfaßt.

12. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 9, das weiter ein gemeinsames Substrat (610) umfaßt, auf dem die Stromschaltung (A4, R202, R203, R201), die Meßschaltung (A5, R206, R204) und die Einrichtungen (2) zum Ausgeben des den Luftstromdurchsatz messenden Signals gebildet sind.

13. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 12, bei dem die Stromschaltung (A4, R202, R203, R201) und die Meßschaltung (A5, R206, R204) aus einem einzelnen Mikromodul (170-173) bestehen.

14. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 5, bei dem die Mischeinrichtun gen eine Differenzierschaltung (C400, R401, R402, R403) umfassen, die zum Differenzieren des von den Signalumwandlungseinrichtungen (12) gelieferten Serienimpulssignals (f) eine gegebene Zeitkonstante (T) besitzen, wobei das durch die Differenzierschaltung differenzierte Signal dem die Lufttemperatur anzeigenden Signal überlagert wird, um das genannte Ausgangssignal (S) zu bilden.

15. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 6, bei dem die parallel-seriellen Umwandlungseinrichtungen Einrichtungen (9, 10) zum Hinzufügen einer Kennmarke an der vordersten Position des digitalen Signals umfassen, um das serielle Impulssignal (D) zu bilden.

16. Signaleingabeeinrichtung zum Empfangen des vom Strömungsmeßsy stem nach Anspruch 14 ausgegebenen Signals über einen einzelnen Signalübertragungspfad (L), umfassend:
Filtereinrichtungen (R500, C500) zum Ausfiltern des die Lufttempera tur anzeigenden Signals aus dem vom Signalübertragungspfad emp fangenen Ausgangssignal (S); und
Einrichtungen (C2, R502) zur Gewinnung des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals durch Subtrahieren des durch die Filtereinrich tung (R500, C500) entnommenen, die Lufttemperatur anzeigenden Signals vom Ausgangssignal (S), das vom Signalübertragungspfad empfangen wurde.

17. Signaleingabeeinrichtung nach Anspruch 16, bei der die Zeitkonstante der Filtereinrichtungen (R500, C500) der Zeitkonstante der Differen zierschaltung (C400, R401, R402, R403) entspricht.

18. Signaleingabeeinrichtung zum Empfangen des vom Strömungsmeßsy stem nach Anspruch 15 über einen einzelnen Signalübertragungspfad (L) ausgebenen Signals, umfassend:
Filtereinrichtungen (R500, C500) zum Ausfiltern des die Lufttempera tur anzeigenden Signals aus dem vom Signalübertragungspfad emp fangenen Ausgangssignals (S);
Einrichtungen (C2, R502) zur Gewinnung des seriellen Impulssignals (D) durch Subtrahieren des die Lufttemperatur anzeigenden, von den Filtereinrichtungen (R500, C500) ausgefilterten Signals vom Ausgangs signal (S), das vom Signalübertragungspfad empfangen wurde; und Einrichtungen (26) zur Erfassung der Kennmarke des seriellen Im pulssignals (D).

19. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 1, das weiter einen temperatur empfindlichen Widerstand (RT), der in dem zu messenden Luftstrom angeordnet ist, und eine Stromschaltung (A4, R202, R203, R201) zum Durchleiten eines gegebenen konstanten Stromes zum tempera turempfindlichen Widerstand umfaßt, wobei die Stromschaltung einen temperaturempfindlichen Widerstand (RC) aufweist, der zur Tempe raturkompensation des genannten Stromes in dem zu messenden Luftstrom angeordnet ist, und daß die Einrichtungen (3) zum Ausge ben des die Lufttemperatur anzeigenden Signals (Va) Beurteilungs einrichtungen (203) zur Erfassung des Gleichwerdens des den Luft stromdurchsatz anzeigenden Signals mit einem vorbestimmten Wert, und Abtasteinrichtungen zur Erfassung einer Spannung (Vt) auf weisen, die dem Widerstandswert des temperaturempfindlichen Wi derstandes entspricht, wenn das dem vorbestimmten Wert entspre chende, den Luftstromdurchsatz anzeigende Signal erfaßt wird.

20. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 19, ,bei dem die Abtasteinrich tungen weiter eine Spannungshalteschaltung (204) umfassen, die Schalteinrichtungen (213) zum Schließen als Antwort auf das dem vorbestimmten Wert entsprechende, den Luftstromdurchsatz anzeigen de Signal, und einen Kondensator (212) aufweisen, der durch die dem Widerstandswert des temperaturempfindlichen Widerstandes (RC) entsprechende Spannung (Vt) geladen wird, wenn die Schalt einrichtungen geschlossen sind.

21. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 20, bei dem der vorbestimmte Wert als Luftstromdurchsatz in einem Bereich von 20-50 kg/h ge wählt wird.

22. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 19, das ein gemeinsames Sub strat, auf dem die Beurteilungseinrichtungen (203) und die Ab tasteinrichtungen (204) gebildet sind, und einen Behälter (64) zur Aufnahme der Gesamtstruktur aufweist.

23. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 10, bei dem der temperatur empfindliche Widerstand (RC) einen Fühlerwiderstand (405), beste hend aus einem temperaturempfindlichen Material, und einen ein stellbaren Widerstand umfaßt, der an den Fühlerwiderstand (405) anzuschließen und auf den Widerstandswert desselben einstellbar ist.

24. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 11, bei dem der temperatur empfindliche Widerstand (RC) einen Fühlerwiderstand (405), beste hend aus einem temperaturempfindlichen Material, und einen ein stellbaren Widerstand umfaßt, der an den Fühlerwiderstand (405) anzuschließen und auf den Widerstandswert desselben einstellbar ist.

25. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 23, bei dem der einstellbare Widerstand (412) als Filmwiderstand ausgebildet ist.

26. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 24, bei dem der einstellbare Widerstand (412) ein fester Widerstand ist.

27. Luftstrommeßsystem nach Anspruch 23, das weiter einen Halter (402) zur Halterung des einstellbaren Widerstandes (412) und des Fühlerwiderstandes (405) umfaßt und eine Klemme zum elektrischen Anschließen des temperaturempfindlichen Widerstandes (RC) an eine äußere Komponente besitzt.

28. Verfahren zur Messung des Luftstromdurchsatzes, das folgende Schritte aufweist:
Messen des Luftstromdurchsatzes (Q), und Ausgeben eines den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals;
Messen der Lufttemperatur (Ta), und Ausgeben eines die Lufttempe ratur anzeigenden Signals; und
Überlagern des den Luftstromdurchsatz anzeigenden Signals und des die Lufttemperatur anzeigenden Signals zum Umformen derselben in ein Signal (S), das durch einen einzelnen Übertragungspfad über tragen werden kann.