DE2929427A1

DE2929427A1 - Einrichtung zur luftmassenmessung im luftansaugrohr einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2929427A1
Application number: DE19792929427
Authority: DE
Inventors: Guenther Plapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1979-07-20
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1981-02-05
Also published as: US4344322A; JPS5618723A

Description

R. 5596
18.7-1979 Mü/Kö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1

Einrichtung zur Luftmassenmessung im Luftansaugrohr^

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur Luftmassenmessung im Luftansaugrohr einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannt ist eine
solche Einrichtung (DE-PS 20 M 2 983) mit zwei temperaturabhängigen Widerständen in unterschiedlichen Brückenzweigen einer Meßbrücke. Dabei soll einer der beiden temperaturabhängigen Widerstände den Luftmassendurchsatz erfassen und der andere das Meßergebnis im Sinne einer Korrektur abhängig von der Ansauglufttemperatur beeinflussen.
Ausdrücklich wird in der Veröffentlichung der bekannten Luftmassenmeßeinrichtung darauf hingewiesen, daß der
temperaturabhängige Widerstand zur Erfassung der Luftansaugtemperatur jeweils auf dem Temperaturwert der vorbeiströmenden Luft gehalten werden soll; somit keine
eigene Heizleistung erhält. Aufgrund der geometrischen
Gestaltung sowie der elektrischen Beschaltung der bekannten Luftmassenmeßeinrichtung ergeben sich bei ihr große

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Differenzen zwischen der thermischen Zeitkonstante des Hitzdrahts und der des Temperaturfühlers. Diese Unterschiede führen bei Änderungen der Ansauglufttemperatur, wie sie im praktischen Fahrbetrieb auftreten, zu relativ großen Meßfehlern.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Luftmassenmessung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß in der Meßeinrichtung keine unterschiedlichen thermischen Zeitkonstanten vorhanden sind und somit zu jedem Zeitpunkt des Fahrbetriebs korrekte Meßergebnisse erhalten werden können.

Ferner hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die spezifischen Temperaturkoeffizienten der beiden Brückenzweigteile in einer ganz bestimmten Beziehung miteinander stehen, um das Luftmassenmeßsignal möglichst unabhängig von der jeweils herrschenden Ansauglufttemperatur zu erhalten.

Schließlich hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn die einzelnen Hitzdrähte die gleiche Geometrie aufweisen und zudem im Luftansaugrohr in gleicher Lage hintereinander angeordnet sind. Dadurch ergibt sich teilweise eine Kompensation der Verschmutzungseffekte durch gleichzeitige und gleichartige Verschmutzung aller Hitzdrähte.

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Weitere Vorteile ergeben sich durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 die prinzipielle Anordnung einer Brückenschaltung mit drei Hitzdrähten und Figur 2 eine grob schematische Darstellung der Lage der einzelnen Hitzdrähte im Luftansaugrohr.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt eine Einrichtung zum Messen des Luftmassendurchsatzes im Luftansaugrohr einer Brennkraftmaschine mit einer Meßbrücke sowie einem Stromregler zum Konstanthalten der Temperatur der einzelnen Hitzdrähte.

Ein Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine ist schematisch mit 10 bezeichnet. In ihm angeordnet ist ein erster Hitzdraht 11 in einem ersten Zweig der Meßbrücke sowie zwei weitere hintereinandergeschaltete Hitzdrähte 12 und 13 in einem zweiten Zweig. Vervollständigt wird die Brücke mittels dreier weiterer Widerstände Ik₃ 15 und 16. Während die Stromzufuhr zur Brücke über die Verbindungsstelle der beiden Hitzdrähte 11 und 12 erfolgt, sind die unteren Enden der beiden Widerstände Ik und 16 an Masse gelegt. Von den Dxagonalanschlußpunkten der Meßbrücke führen

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- γ-

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zwei Leitungen 17 und 18 zu einem Differenzverstärker 19j der ausgangsseitig die Meßbrücke speist.

Bei der gezeigten Anordnung regelt der Differenzverstärker 19 den Strom durch die Hitzdrähte 11 bis 13 in der Weise, daß sie fortlaufend eine konstante Temperatur bzw. Übertemperatur bezüglich derjenigen der Ansaugluft aufweisen. Dabei soll die Differenz der Hitzdrahttemperaturen konstant sein.

Die gezeigte Brückenanordnung ist aufgrund ihrer Dimensionierung dann im Gleichgewicht, wenn der Hitzdraht 11 (RH) die Übertemperatur Tül und der Hitzdraht RK als der Summe der beiden Hitzdrähte 12 und 13 die Übertemperatur Tü2 aufweist. Da RK > RH folgt bei gleicher Dimensionierung'der Hitzdrähte Tül > Tu*.

Betrachtet man zunächst die Luft als ideales Gas, so tritt bei Lufttemperaturänderungen Δ tA genau dann keine Brückenverstimmung auf, wenn sich die Temperaturkoeffizienten t< HO und *C KO in einem bestimmten Verhältnis befinden.

Ausgehend vom Gleichgewichtszustand der Brücke gilt:

RK' = RKO (1 + *■ Ko' (tA + TÜ2)) . ,. (1)

RH = RHO (1 + ocHO (tA + Tül)) ...(2)

RKO¹ und RHO sind die Widerstandswerte RK¹ und RH für die Temperatur t = 0*C.

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-χ-γ

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Für tA = CTC gilt: RK' = RKO' (1 + pc KO' . TÜ2)

RH = RHO (1 .+ *cH0 . Tül)

Damit die Brücke bei Änderungen der Ansauglufttemperatur tA nicht verstimmt wird, muß gelten:

Λ RK' _ RKO' (1 + cxL KO' . Tü2) ,^

4 RH RHO (1 + CKHO . Tül)

Aus (1) und (2) entnimmt man für Δ tk4 0:

Λ RK' _ Δ tA RKO <=* Ko ,^

Δ RH A tA RHO « Ho

Gleichsetzen von (3) und (^t) liefert:

1 + <XH0 (Tül - Tü2)

Werden die Temperaturkoeffizienten ö^KO¹ bzw. äTHO nach Gleichung (5) eingestellt, was wie in Figur 1 durch Reihenschaltung mit einem Widerstand 15 oder durch Auswählen geeigneter Drahtlegierungen geschehen kann, dann sind die übertemperaturen und somit der Strom durch den Meßwiderstand 1*1 - an ihm fällt die Meßspannung UM ab - unabhängig von der Ansauglufttemperatur tA.

Bei der bekannten Luftmassenmeßeinrichtung ergaben sich vor allem bei Schwankungen der Ansauglufttemperatur fehlerhafte Meßergebnisse aufgrund unterschiedlicher thermischer Zeitkonstanten. Dieses Problem wird hier dadurch gelöst, daß für den die Ansauglufttemperatur erfassenden Widerstand der Brücke ebenfalls ein oder zwei Hitzdrähte

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der gleichen Bauform und Bauart wie der Hitzdraht im Meßzweig der Brücke verwendet wird. Da somit sämtliche temperaturabhängigen Widerstände der Brücke die gleiche thermische Zeitkonstante aufweisen, ist die Meßanordnung relativ unempfindlich gegen Temperaturschwankungen.

Die Einheitlichkeit der temperaturabhängigen V.'iderstände bzw. der einzelnen Hitzdrähte bietet auch fertigungstechnische Vorteile, weil somit die Zahl der unterschiedlichen Bauelemente bei einem Luftmassenmeßgerät reduziert werden kann.

Gleichartige Hitzdrähte im Luftansaugrohr ermöglichen außerdem auch einfache Gestaltungen für ihre Aufhängung, da sie aus Verschmutzungsgründen zweckmäßigerweise hintereinander angeordnet werden. Ein Beispiel dafür zeigt die Figur 2. Dort liegen im Ansaugrohr 10 die drei Hitzdrähte 12, 13 und 11 hintereinander, wobei der Hitzdraht 11 aufgrund seiner erhöhten Temperatur gegenüber derjenigen der Hitzdrähte 12 und 13 stromabwärts angeordnet ist. Figur 2 verdeutlicht auch die besonders einfache Gestaltungsmöglichkeit der in Figur 2 nicht dargestellten Hitzdrahtaufhängung, da sie z.B. aus in axialer Richtung verlaufendem isolierendem Material bestehen kann. Im Hinblick auf eine allgemeine Darstellung sind die jeweiligen Anschlußdrähte der verschiedenen Hitzdrähte 11 bis 13 aus dem Luftansaugrohr 10 herausgeführt. Selbstverständlich können einzelne Anschlußpunkte auch innerhalb des Luftansaugrohrs verbunden sein, um die Anzahl von durch das Luftansaugrohr durchgeführten Kabeln bzw. Leitungen zu verringern.

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Wesentlich bei der obenbeschriebenen Einrichtung zur Luftmassenmessung im Luftansaugrohr einer Brennkraftmaschine ist somit, daß in beiden Brückenzweigen gleiche Hitzdrähte verwendet werden, damit keine Differenz im zeitlichen •Temperaturverhalten der einzelnen Hitzdrähte auftritt.

Je nach V/ahl der Temperaturkoeffizienten der einzelnen Brückenglieder bleibt dann auch die Differenz zwischen den einzelnen Übertemperaturen konstant.

Beispiel für die Bemessung der einzelnen Brückenglieder:

RH ■	1,887
RK	3,03
RiU β	U Ώ
Ri6 »	6.U2U

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Claims

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Ansprüche

IJ Einrichtung zur Luftmassenmessung im Luftansaugrohr einer Brennkraftmaschine mit wenigstens zwei temperaturabhängigen Widerständen in unterschiedlichen Zweigen einer Brüekenschaltung mit Stromregelung, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden temperaturabhängigen Widerstände als Hitzdrähte ausgebildet sind, für beide Hitzdrähte eine Temperatur oberhalb der Ansauglufttemperatur gewählt und die Differenz der Hitzdrahttemperaturen auf einem konstanten Wert gehalten wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturkoeffizient«
zweige die Beziehung ot KO¹ =

daß die Temperaturkoeffizienten der beiden Brückenteil-

oc HO

1 + OC HO (Tül - TÜ2T

oder ein(empirisch ermitteltes^durch Änderung der Luftpa-

<>
rameter¹leicht korrigiertes Verhältnis aufweisen.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Brückenzweige wenigstens zwei elektrische hintereinandergeschaltete Hitzdrähte (12, 13) aufweist.
¹J. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Hitzdrähte (11 bis 13) im Luftansaugrohr (10) in gleicher Anordnung räumlich hintereinander liegen.
5. Einrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis

²J, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Hitzdrähte (11 bis 13) die gleiche Geometrie aufweisen.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hitzdraht (11) mit der höchsten Temperatur im Luftansaugrohr stromabwärts liegt.

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