DE3128882A1

DE3128882A1 - DEVICE FOR MEASURING THE FLOW RATE OF GASES AND LIQUIDS

Info

Publication number: DE3128882A1
Application number: DE19813128882
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Phys. Dr. 6102 Pfungstadt Eiermann; Wolfgang Dipl.-Phys. Dr. 6000 Frankfurt Schäfer
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1981-07-22
Filing date: 1981-07-22
Publication date: 1983-02-10
Also published as: GB2103805A; JPS5819564A; GB2103805B; FR2510262A1

Description

-2--2-

SUBMITTED j

Degussa Akti engesei.3 schif t Wei.ßfrauenstr. 9> 6000 Frankfurt am MainDegussa shares. 3 ships Wei.ßfrauenstr. 9> 6000 Frankfurt am Main

Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen und FlüssigkeitenDevice for measuring the flow velocity of gases and liquids

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen tind Flüssigkeiten, insbesondere der Ansaugluft von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, mit einem oder mehreren temperaturabhängigen elektrischen Widerständen, die in Wärmekontakt mit dem strömenden Medium stehen, von denen einer oder mehrere mit Hilfe einer Regelschaltung, bestehend aus einem Regelverstärker und einer Brückenschaltung, derart beheizt werden, daß der Heizstrom ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit ist, wobei die Regelschaltung in räumlicher Nähe zum beheizten Widerstand angeordnet ist.The invention relates to a device for measuring the Flow rate of gases and liquids, in particular the intake air of internal combustion engines in motor vehicles, with one or more temperature-dependent electrical resistances that are in thermal contact with the flowing medium, one of which or several with the help of a control circuit, consisting of a control amplifier and a bridge circuit, are heated in such a way that the heating current is a measure of the flow rate is, wherein the control circuit is arranged in close proximity to the heated resistor.

Hitzdraht- bzw. Heißfilmanemometer verschiedener Bauart sind bereits für die Messung der von Verbrennungsmotoren angesaugte Luftmenge vorgeschlagen worden. Es sind auch Regelschaltungen bekannt, die den Strom durch einen beheizten Draht- oder Filmwiderstand derart regeln, daß dieser Strom ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit ist. Für die Messung der von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen angesaugten Luftmenge ist es notwendig, daß der beheizte Widerstand und die Regelschaltung räumlich in unmittelbarer Nähe angeordnet sind. Daher befindet sich die Regelschaltung normalerveise im Motorraum und zwar am Ansaugrohr. Das Ausgangssignal dieser Regelschaltung, das ein MnR für die angesaugte Luft-Hot wire or hot film anemometers of various types are already used for the measurement of internal combustion engines intake air volume has been proposed. There are also known control circuits that the current through a heated Regulate wire or film resistance in such a way that this current is a measure of the flow velocity is. To measure the amount of air sucked in by internal combustion engines in motor vehicles, it is necessary to that the heated resistor and the control circuit are arranged spatially in the immediate vicinity. Hence it is located the control circuit is normally located in the engine compartment namely on the suction pipe. The output of this Control circuit that has an MnR for the sucked in air

^ menge ist, muß jedoch einer zentralen Elektronikeinheit zugeführt werden, die aufgrund dieses und anderer Sensorsignale Steuprfunictionen ausübt. Diese zentrale^ amount is, however, must be a central electronic unit are supplied, which exerts control functions based on this and other sensor signals. This central

! ^OOO/L -; ; ^ ^ .; . _: ... .^ 1 NACHQEREzIICHT! ^ OOO / L -; ; ^ ^.; . _: .... ^ 1 FOLLOW-UP REPORT

-3--3-

Elpktro7iilceinheit wird jedoch normalerweise aufgrund der Umgebungsbedingungen (Temperaturen, Beschleunigungen) möglichst im Bereich des Arm-.turenbrettes angeordnet. 5Elpktro7ilceunheit is usually due to the Ambient conditions (temperatures, accelerations) are arranged as close as possible to the arm-door board. 5

Da der Regelschaltung auch eine Versorgungsspannung zugeführt werden muß, "sind in den bisher vorgeschlagenen Systemen drei Kabelverbindungen zur Regelschaltung nötig, Lind zwar für Masse, Versorgungsspannung und Ausgangssignal. Sofern die Masseverbindung über Karosserie und Rahmen hergestellt wird,sind zwei Kabelverbindungen <·~\ nötig.Since the control circuit is also supplied with a supply voltage must be, "are in the systems proposed so far, three cable connections to the control circuit necessary, although for ground, supply voltage and output signal. If the ground connection is made via the body and frame, there are two cable connections <· ~ \ Required.

Xn den bisher bekannten Vorrichtungen zur Messung der .Strömungsgeschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten wird das Ausgangesϊgnal in Form einer Spannung in der Hegelschaltung abgegriffen und der zentralen Elektronik zugeführt. Die Übertragung eines analogen Spannungssignals mit hoher Genauigkeit ist im Kraftfahrzei.ig aber sehr schwierig.Xn the previously known devices for measuring the .Flow speed of gases and liquids is the output signal in the form of a voltage in the Hegel circuit tapped and fed to the central electronics. The transmission of an analog voltage signal with high accuracy is in the motor vehicle, however very difficult.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit von Gasen und Flüssigkeiten, insbesondere dor Ansaugluft '""" 25 von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen zu finden, mit einem oder mehreren temperaturabhängigen elektrischen Widerständen, die in Wärmekontakt mit dem strömenden Medium stehen, von denen einer oder mehrere mit Hilfe einer Regelschaltung, bestehend aus einem Regelverstärker und einer Brückenschaltung, derart beheizt werden, daß der Heizstrom ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit ist, wobei die Rege Ischalttang in räumlicher Nähe zum beheizten Widerstand angeordnet ist, bei der das Ausgangssignal störnnempfindlich mit hoher Ge- *" nauigkeit zu einer zentralen Elektronikeinheit übertragen worden kann, Tind zwar mit einer möglichst geringen Anzahl von Kabelverbindungen.It was therefore the object of the present invention to provide a device for measuring the flow velocity of gases and liquids, especially intake air '"" "25 to find internal combustion engines in motor vehicles, with one or more temperature-dependent electrical resistances that are in thermal contact with the flowing Medium stand, one or more of which with the help of a control circuit consisting of a control amplifier and a bridge circuit, are heated in such a way that the heating current is a measure of the flow rate is, wherein the Rege Ischalttang is arranged in close proximity to the heated resistor, at that the output signal is sensitive to interference with a high * "Accuracy transmitted to a central electronic unit can be, Tind with as little as possible Number of cable connections.

r :··. . : ->- : I nachgereichtr: ··. . : -> -: I submitted later

-k-1 -k- 1

Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Regelverstärker aus elektronischen Bauteilen aufgebaut ist, deren Stromaufnähme vernachlässigbar klein ist im Verhältnis zum Heizstrom, und die Widerstände der Brückenschaltung so dimensioniert sind, daß obt nicht über den beheizten temperaturabhängigen Widerstand fließende Teil des Brückenstroras ebenfalls vernachlässigbar klein ist im Verhältnis zum Heizstrom.This object was achieved according to the invention in that the control amplifier is made up of electronic components, the current consumption of which is negligibly small in relation to the heating current, and the resistances of the bridge circuit are dimensioned so that the part of the bridge current that does not flow over the heated temperature-dependent resistor is also negligibly small is in relation to the heating current.

Dadurch entspricht der gesamte der Vorrichtung zugeführte Strom mit ausreichender Genauigkeit dem Heizstrom und der in dem Verbindungskabel zwischen Regelschaltung und Auswerteelektronik fließende Strom dient als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit. Das Ausgangssignal der Regelschaltung ist also ein Strom, wodurch es möglich ist, das Signal und die Stromversorgung der Regelschaltung über dasselbe Kabel zu führen. Die Übertragung eines Stromsignals erweist sich als wesentlich störunempfind— licher im Vergleich zur Übertragung eines Spannungssignals. As a result, the entire current supplied to the device corresponds to the heating current with sufficient accuracy and the current flowing in the connecting cable between the control circuit and the evaluation electronics serves as a measure for the flow velocity. The output signal of the Control circuit is therefore a current, which makes it possible is to route the signal and the power supply of the control circuit over the same cable. The transfer of a Current signal proves to be significantly insensitive to interference lighter compared to the transmission of a voltage signal.

Anhand der Abbildungen I und II wird der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch in beispielhafter Ausführungsform näher erläutert.Based on Figures I and II, the structure of the invention Device schematically in exemplary Embodiment explained in more detail.

Die Abbildung I zeijt den prinzipiellen Aufbau der Regelschaltung (1O) eines Hitzdraht- oder Hei ßf ilmanemonieters Ein temperaturobhängiger Widerstand (i). der im Luftstrom angeordnet is+, und weitere Widerstände (2,3 "ⁿd k) sind in an sich bekannter Weise Bestandteil einer Brückenschaltung. Durch einen Verstärker (5) und einen Transistor (6) wird der Heizstrom durch den beheizten Widerstand (1) so goregelt, daß dessen TemperaturFigure I shows the basic structure of the control circuit (1O) of a hot-wire or hot-film moniker A temperature-dependent resistor (i). which is arranged in the air flow, and further resistors (2,3 " ⁿ d k) are part of a bridge circuit in a manner known per se. The heating current is transmitted through the heated resistor (1) by an amplifier (5) and a transistor (6). goregelt so that its temperature

"" kostnnt bleibt."" remains costly.

FOLLOW UP j

-5--5-

Ztir Kompensntion von Änderungen Her Tempern tür der angcsnngten Lnftmen^p vervendot mnn für den Vidnrstand (3) einen tompernturpbbang''gen Widerstand mit geoi gnetnm Temper,-turicooffizi oriten und setr^f diesen ebenfalls dem luftstrom aus. Wählt man die Summe der Widerstände (3 und 4) sehr groß ti.B. 3 k ^/«^ gegenüber der Summe der Widerstände (1 und z), beispielsweise I5 _y\_ % so kann der im hochohmigen Zweig fließende Strom J2 gegenüber dem Heizstrom J1 vernachlässigt werden. Ferner sind integrierte Verstärker (5) erhältlich, deren Stromverbrauch J3 vernachlässigbar klein gegenüber dem Heizstrom ist, beispielsweise mit Versorgnngsströmen <1mA und Eingangsströmen <5OpA. Daher ist es möglich, den gesamten Stromverbrauch der Regelschaltung als Atisgongssignal zu verwenden.To compensate for changes in the tempering for the anxious air flow, a tomperturpbang''gen resistance with geoi gnetnm temper, -turicooffizi oriten and also affect the airflow for the Vidnrstand (3). If one chooses the sum of the resistances (3 and 4) very large ti.B. 3 k ^ / «^ compared to the sum of the resistances (1 and z), for example I5 _y \ _ % , the current J2 flowing in the high-resistance branch can be neglected compared to the heating current J1. Integrated amplifiers (5) are also available whose power consumption J3 is negligibly small compared to the heating current, for example with supply currents <1 mA and input currents <50 pA. It is therefore possible to use the entire power consumption of the control circuit as the Atisgong signal.

Die Abbildung II zeigt schematised, die Anordnung von Regelschaltung (ίο) und zentraler Elektronikeinheit (?). Vird die Masseverbindung (7) durch Karosserie und Rahmen hergestellt, so genügt eine einzige Kabelverbindxmg (8) zwischen Regelschaltung (io) und zentraler Elektronikeinheit (9),The figure II shows schematatised, the arrangement of Control circuit (ίο) and central electronics unit (?). The earth connection (7) through the body and frame manufactured, a single cable connection is sufficient (8) between control circuit (io) and central electronics unit (9),

16.07.July 16

LeerseiteBlank page

Claims

NACHGEREICHTSUBMITTED

81 181 ET

Degussa Aktiengesellschaft Weißfrnuenstr. 9, 6000 Frankfurt am Main

Device for measuring the speed of disturbance of gases and liquids

PATENT CLAIMS

.J Device for measuring the flow velocity

of gases and liquids, in particular of the intake '· * air of internal combustion engines in Kraftfahrzeugen-, with one or more temperature-dependent electrical resistors are in Wärnmkontakt with the flowing medium, from which one or more processing with the help of a rule Saddle], consisting of a rule

stronger and a bridge circuit, are heated in such a way that the heating current is a measure of the flow rate, the control circuit being arranged in spatial proximity to the heated resistor, characterized in that the control amplifier

is built from electronic components ($, 6) atTf whose power consumption is negligibly small in relation to the heating current and the resistors (1,2,3 »Λ) of the bridge circuit are dimensioned so that the

30 not flowing over the heated resistor (i)

Part of the bridge current · also negligible is small in relation to the heating current.

2. Device according to claim 1, characterized in that, when used in the motor vehicle, there is only one connection knob (8) between the control line (10) and the supply or evaluation electronics (o).

- ο _