DE2728060C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Meßsonde nach der Gattung des Hauptanspuches. Bei bekannten Meßsonden zur Mengenmessung mit Heiß­ filmen (US-PS 36 77 085) sind die Heißfilme an den der Strömung zu­ gewandten Stirnseiten des im Querschnitt länglichen Trägerkörpers angebracht. Infolge Verschmutzung durch die in der Luft schwebenden Partikel kann es bei diesen Meßsonden sehr schnell zu einer Änderung der Meßsondenkennlinie und damit zu einem falschen Meßsignal kommen.

Bekannt sind ferner Meßsonden (US-PS 33 52 154), bei denen auf rota­ tionssymmetrischen Trägerkörpern jeweils ein ringförmiger Heißfilm zur Mengenmessung und quer dazu zwei einander gegenüberliegende längliche Heißfilme zur Strömungsrichtungsbestimmung angeordnet sind. Da auch hier die Messung der Fluidmenge und der Strömungsrich­ tung quer zur Trägerkörperlängsachse erfolgen soll, sind bei dieser Lösung die Heißfilme in der gleichen Weise voll der Verschmutzung durch Partikel ausgesetzt, was zu einer unerwünschten Änderung der Meßsondenkennlinie führt.

Auch bei einer anderen bekannten Meßsonde (DE-OS 24 61 984), bei der zwei temperaturabhängige Widerstände elektrisch verbunden in einem Zweig einer Brückenschaltung liegen, sind keine Vorkehrungen gegen Verschmutzung dieser Widerstände vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßsonde der bekann­ ten Art so weiterzuentwickeln, daß sie den hohen Anforderungen ent­ spricht, bei geringer Verschmutzungsempfindlichkeit und einer aus­ reichenden Langzeitkonstanz der Meßsondenkennlinie.

Besonders vorteilhaft ist die Verbesserung der dynamischen Eigenschaften der Meßsonde bei Verwendung eines Heißfilms als temperaturabhängigem Widerstand durch Anordnung eines weiteren Heißfilms bzw. Films aus konstantem Widerstandsma­ terial auf dem Trägerkörper.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung ver­ einfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipschaltung für eine Meßsonde mit einem temperaturabhängigen Widerstand,

Fig. 2 bis 4 verschiedene Meßelementquerschnitte,

Fig. 5 bis 7 Prinzipschaltungen für Meßsonden mit Heißfilmen.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Ansaugrohr einer im übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine gezeigt, in welches in Richtung der Pfeile 2 die von der Brennkraftmaschine an­ gesaugte Luft strömt. In dem Ansaugrohr 1 befindet sich als temperaturabhängiger Widerstand 3 ein Heißfilm, der von der Ausgangsgröße eines Reglers durchflossen wird und gleichzei­ tig die Eingangsgröße für den Regler liefert. Die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 3 wird von dem Regler auf einen festen Wert, der über der mittleren Lufttempera­ tur liegt, eingeregelt. Nimmt nun die Strömungsgeschwindig­ keit, d. h. die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmenge zu, so kühlt sich der temperaturabhängige Widerstand 3 stärker ab. Diese Abkühlung wird an den Eingang des Reglers zurückgemel­ det, so daß dieser seine Ausgangsgröße so erhöht, daß sich wie­ derum der festgelegte Temperaturwert an dem temperaturabhän­ gigen Widerstand 3 einstellt. Die Ausgangsgröße des Reglers regelt die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 3 bei Änderungen der angesaugten Luftmenge jeweils auf den vor­ bestimmten Wert ein und stellt gleichzeitig ein Maß für die angesaugte Luftmenge dar, das als Meßgröße einem Zumeßkreis zur Anpassung der erforderlichen Kraftstoffmenge an die pro Zeiteinheit angesaugte Luftmenge zugeführt wird.

Der temperaturabhängige Widerstand 3 bildet mit einem Wider­ stand 4 zusammen einen ersten Brückenzweig, dem ein aus den beiden festen Widerständen 5 und 6 aufgebauter zweiter Brüc­ kenzweig parallel geschaltet ist. Zwischen den Widerständen 3 und 4 befindet sich der Abgriffspunkt 7 und zwischen den Widerständen 5 und 6 der Abgriffspunkt 8. Die beiden Brücken­ zweige sind in den Punkten 9 und 10 parallel geschaltet. Die zwischen den Punkten 7 und 8 auftretende Diagonalspannung der Brücke ist dem Eingang eines Verstärkers 11 zugeleitet, an dessen Ausgangsklemmen die Punkte 9 und 10 angeschlossen sind, so daß seine Ausgangsgröße die Brücke mit Betriebsspan­ nung bzw. mit Betriebsstrom versorgt. Die im folgenden als Stellgröße U _S bezeichnete Ausgangsgröße ist zwischen den Klemmen 12 und 13 abnehmbar, wie in der Figur angedeutet. Die Stellgröße U _S steuert die Zumessung des für die angesaugte Luft erforderlichen Kraftstoffes in einem nicht dargestellten Kraftstoffzumeßkreis der Brennkraftmaschine. Der temperatur­ abhängige Widerstand 3 wird durch den ihn durchfließenden Strom aufgeheizt, bis zu einem Wert, bei dem die Eingangs­ spannung des Verstärkers 11, die Brückendiagonalspannung, Null wird oder einen vorgegebenen Wert annimmt. Aus dem Aus­ gang des Verstärkers fließt dabei ein bestimmter Strom in die Brückenschaltung. Verändert sich infolge von Mengenänderung der angesaugten Luft die Temperatur des temperaturabhängigen Widerstandes 3, so ändert sich die Spannung an der Brücken­ diagonale, und der Verstärker 11 regelt die Brückenspeisespan­ nung bzw. den Brückenstrom auf einen Wert, für den die Brücke wieder abgeglichen oder in vorgegebener Weise verstimmt ist. Die Ausgangsgröße des Verstärkers 11, die Steuerspannung U _S , stellt ebenso wie der Strom im temperaturabhängigen Wider­ stand 3 ein Maß für die angesaugte Luftmenge dar.

Zur Kompensation des Einflusses der Temperatur der Ansaug­ luft auf das Meßergebnis kann es zweckmäßig sein, einen von der Ansaugluft umströmten zweiten temperaturabhängigen Wi­ destand 14 in den zweiten Brückenzweig zu schalten. Dabei ist die Größe der Widerstände 5, 6 und 14 so zu wählen, daß die Verlustleistung des temperaturabhängigen Widerstandes 14, die durch den ihn durchfließenden Zweigstrom erzeugt wird, so gering ist, daß sich die Temperatur dieses Widerstandes 14 praktisch nicht mit den Änderungen der Brückenspannung verändert, sondern stets der Temperatur der vorbeiströmenden Ansaugluft entspricht.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, wie in Fig. 2 darge­ stellt, die der Strömung entgegengerichtete Fläche des Heiß­ films 18 sehr klein im Verhältnis zu den in Strömungsrichtung gerichteten Flächen auszubilden. Hierdurch wird die Gefahr der Beeinflussung des Meßergebnisses durch Verschmutzung wesentlich verringert. Dabei wird der Heißfilm 18 auf einer Fläche in Strömungsrichtung eines Trägerkörpers 19 aufge­ bracht, dessen Dicke d sehr klein im Verhältnis zur Breite b ist (Fig. 2). Auf der bezüglich Ablagerungen 17 verschmut­ zungsanfälligen Antrömfläche des Trägerkörpers 19 wird dabei erfindungsgemäß keine Heißfilmschicht aufgebracht.

Bei Ausbildung des Trägerkörpers als tropfenförmiger Strö­ mungskörper 20 nach Fig. 3 ist es zweckmäßig, den Heißfilm 18 annähernd in Strömungsrichtung auf dem verschmutzungsun­ empfindlichen Teil des Strömungskörpers 20 aufzubringen.

Das dynamische Verhalten der Meßsonden mit Heißfilmen wird im allgemeinen durch die thermische Trägheit des Trägerkörpers bestimmt, die eigentliche aktive Heißfilmschicht ist dagegen fast trägheitslos. Es wird deshalb erfindungsgemäß vorge­ schlagen, die Trägerkörper auf die Temperatur des Heißfilms zu erwärmen, so daß sich die thermische Trägheit des Träger­ körpers nicht mehr auf das Meßergebnis auswirkt. So kann bei­ spielsweise gemäß Fig. 4 auf den beiden in Strömungsrichtung liegenden Flächen des Trägerkörpers 19 je ein Heißfilm 22 und 23 aufgebracht werden, wobei die Heißfilme 22, 23 entweder wie in Fig. 5 elektrisch parallel oder wie in Fig. 6 darge­ stellt elektrisch in Reihe geschaltet sein können.

Es kann ebenfalls zweckmäßig sein, auf der einen in Strömungs­ richtung gerichteten Fläche eines in seinem Ausschnitt langlochförmig ausgebildeten Trägerkörpers 19 einen Heißfilm (z. B. eine Nickelschicht) aufzutragen und auf der gegenüberliegenden Seite einen Film aus einem Konstant-Widerstands-Material. Beide Filme sollen bei Betriebstemperatur etwa den gleichen Widerstand haben, da­ mit über den Trägerkörper kein oder nur ein geringes Tempera­ turgefälle besteht. Heißfilm 25 und Film 26 aus Konstant- Widerstands-Material werden dabei zweckmäßigerweise entspre­ chend Fig. 7 in Reihe geschaltet.

Claims (7)

1. Meßsonde, insbesondere zur Messung der von einer Brennkraft­ maschine über dessen Ansaugrohr angesaugten Luftmenge, mit minde­ stens einem als Heißfilm ausgebildeten und auf einem Trägerkörper aufgebrachten temperaturabhängigen Widerstand zur Mengenmessung, wo­ bei der in der Strömung und quer zu dieser angeordnete Trägerkörper eine abgeplattete Querschnittsform mit einer sich in Strömungsrich­ tung erstreckenden Längsachse hat und eine quer zur Strömungsrich­ tung verlaufende, der Strömung entgegengerichtete Anströmfläche so­ wie zwei einander gegenüberliegende und in Strömungsrichtung verlau­ fende Flächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmfläche des Trägerkörpers (19) eine sehr kleine Breite (d) im Verhältnis zur Breite (b) der in Strömungsrichtung verlaufenden Flächen hat und der mindestens eine Heißfilm (18, 22, 23) auf einer der in Strömungs­ richtung verlaufenden Flächen des Trägerkörpers (19) so aufgebracht ist, daß die der Strömung entgegengerichtete Fläche des Heißfilms (18, 22, 23) sehr klein im Verhältnis zu den in Strömungsrichtung gerichteten Flächen ist.

2. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger­ körper (19) in seinem Querschnitt langlochförmig ausgebildet ist.

3. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trä­ gerkörper (20) als tropfenförmiger Strömungskörper ausgebildet ist.

4. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden in Strömungsrichtung gerichteten Flächen des Trägerkörpers (19) je ein Heißfilm (22, 23) aufgebracht ist.

5. Meßsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Heißfilme (22, 23) elektrisch in Reihe geschaltet sind.

6. Meßsonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Heißfilme (22, 23) elektrisch parallel geschaltet sind.

7. Meßsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Heißfilm (25) abgewandten und in Strömungsrichtung gerichteten Flä­ che des Trägerkörpers (19) ein Film (26) aus temperaturunabhängigem Widerstandsmaterial aufgebracht ist und beide Filme (25, 26) elek­ trisch in Reihe geschaltet sind.