DE8121322U1 - Geraet zum messen des augenblicklichen brennstoffbedarfs einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Gerät zum Messen des augenblicklichen Brennstoffbedarfs

einer Brennkraftmaschine.

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen des augenblicklichen Brennstoffbedarfs einer Brennkraftmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Messen des augenblicklichen Brennstoffbedarfs ist es bekannt den Unterdruck in der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine zu messen (DE-GM 72 42 452), wobei der gemessene Unterdruck einen Kennwert für die durchgesetzte Luftmenge und, da das Brennst off-Luftverhältnis in normalen Betriebsbereichen konstant ist, auch der verbrauchten Brennstoffmenge gibt.

Dabei ist es bekannt, den Unterdruck stromab der Hauptdrossel oder auch (DE-OS 2? 30 827) in dem Bereich des Ansaugsystems stromauf der Hauptdrossel bis zum engsten Querschnitt zu messen. Je nach dem Messpunkt des Unterdrucks sind die Druckwerte in bestimmten Betriebsbereichen sehr unterschiedlich. Die Druckmessung erfolgt mit bekannten Geräten je nach der Lage der Messteile im Ansaugsystem und damit der zu erwart-enden Höhe des Unterdrucks, z.B. mittels Spiral-bzw. Dosenmanometern. Diese Messgeräte haben zwar eine hohe Anzeigegenauigkeit, die jedoch für die Messung des augenblicklichen Brennstoffverbrauchs in Kraftfahrzeugen zur Orientierung des Fahrers über seinen Pahrstil nicht erforderlich ist und sind daher teuer und auch störanfällig.

Ausserdem ist für jedes Messverfahren, je nach Lage der Messteile ein unterschiedliches Messgerät erforderlich.

Die bekannten Messgeräte sind auch nicht bei Register-oder Mehrfachvergasern anwendbar, da die Messung nur an einem Eunkt erfolgen kann und sich bei Zuschalten weiterer Ansaugquerschnitte die Druckverhältnisse der Messtelle so ändern, dass der Druck keinen Kennwert auf den Brennstoffverbrauch gibt.

Ss ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein billiges leicht einzubauendes, betriebssicheres Gerät zum Messen des augenblicklichen Brennstoffbedarfs einer Brennkraftmaschine zu schaffen, welches unabhängig von der Art des Vergasers und von der Lage der Messtelle in der Ansaugleitung eine für die Information des Fahrers über seinen augenblicklichen Brennstoffverbrauch ausreichend genaue Anzeige ergibt.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Gerät gelöst.

Gemäss der Erfindung wird also nicht, wie bei den bekannten Messanordnungen der Unterdruck statisch gemessen, sondern es erfolgt eine AEROdynamische Messung eines vernachlässigbaren kleinen, sich in Abhängigkeit von Änderungen des Underdrucks ändernden Zusatzluftstromes, der durch den Unterdruck in der Ansaugleitung durch das Gerät angesaugt wird.

Derartige Geräte zum Messen einer Strömung sind an sich bekannt. So sind Durchflussmesser für eine Strömungsmenge bekannt (US-PS 10 93 177, DE-PS 1 04 152), bei denen die gesamte zu messende Strömungsmenge beim Durchströmen eines Gehäuses einen in diesem Gehäuse angeordneten Rotor beaufschlagt und die Drehgeschwindigkeit dieses Rotors einen Kennwert für die Durchströmmenge gibt. Es ist auch bekannt (DD-PS 30 545), einen Mengenmesser, bei dem der Rotor durch den Strom gegen die Kraft einer Feder winkelverlagert wird

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i* zur Anzeige der gesamten dem Vergaser zuströmenden Brenn-

ff stoffmenge zu verwenden. Es ist auch bekannt (US-PS 14 01887

■f u.US-PS 20 60 848), durch, einen ein Gehäuse durchströmen-

i den Luftstrom eine Prallplatte gegen die Kraft einer Feder

I zu verschwenken und die Verschwenkstellung als Kennwert

I für die gesamte Durchsatzmenge heranzuziehen.

§ Die Erfindung verwendet ein derartiges bekanntes Strömungs-

'i anzeigegerät zur Anzeige des Unterdruckes in der Ansauglei-

I tung einer Brennkraftmaschine und nutzt dazu die Tatsache ■s aus, dass der gemessene Teilluftstrom von der Druckdifferenz zwischen Atmosphäre und unterdruck in der Ansaugleitung abhängt und daher einen genauen Kennwert für den Unterdruck in der Ansaugleitung gibt. Da das erfindungsgemäss verwendete Strömungsnessgerät wesentlich einfacher
herstellbar und robuster i.~ Aufb-au ist, als bei bekannten Brennstoffmessvorrichtungen verwendete Druckmessgeräte,
ist das erfindungsgemässe Gerät insgesamt wesentlich billiger und betriebssicherer als die bekannten Geräte zur
■' Messung des augenblicklichen Erennstoffbedarfs einer Brennkraf tmas chine.

Durch das erfindungsgemässe Gerät lässt sich sehr einfach durch Änderung der Düsenöffnung bei sonst gleichbleibendem i- Verfahren, d.h. gleichbleibender Ausbildung des Gerätes,
I das Messgerät den unterschiedlichsten Arbeits-d.h. Unter-I druckbedingungen anpassen. Ausserdem kann bei Register-
; oder Mehrfachverga-sern an jedem Querschnittbereich der Ansaugleitung ein Anschluss für die den Messluftstrom zufüh-V rende Leitung angelegt werden, wobei der durch den gesam- * ten, gerade zugeschalteten Querschnitt angesaufr+e Messluft-ί strom einen genauen Hinweis auf die tatsächlich insgesamt ■| durchgesetzte Luftmenge und damit auch auf die augenblick-I lieh verbrauchte Brennstoffmenge gibt.

I Das erfindungsgemässe Gerät kann sehr einfach ausgebildet ■$ sein und aus einer Dose bestehen, die im Bereich des

Aussenumfangs eine tangential angeordnete, kalibrierte
Düsenöffnung, in der Dosenwand eine AIa saug öffnung zum Anschluss¹ an die Messteile oder Messtellen aufweist und im
Inneren einen durch den aus der Düse austretenden Luftstrom
in einer Richtung und durch eine Rückstellfeder in der entgegengesetzten Richtung beaufschlagten Rotor aufweist.

Der Rotor kann entweder eine glatte oder am Umfang mit
schaufelartigen Vorsprüngen versehende Scheibe-sein, oder
er kann aus einer oder zwiel gegenüberliegend an der Rotorwelle angeordneten Prallplatten bestehen, wobei der Rotor
durch eine Jeder gegen die Beaufschlagung durch den Messluftstrom vorgespannt ist.·

Die Dose kann ein zylindrisches Gehäuse sein, bei der die
Düse im Boden oder am Aussenumfang angeordnet ist, wobei

im letzteren EaIl um den Umfang des Gehäuses eine Umfangs- |

nut angeordnet sein kann, die mit einem Filtermaterial, |

z.B. Pilz, ausgefüllt ist, um das Sindringen von Verunrei- f nigungen mit der angesaugten Aussenluft zu verhindern.

Vorzugsweise besteht die Dose aus Kunststoff mit einer ■

durchsichtigen Deckelplatte. Der Rotor ist vorzugsweise |

mit Spitzenlagern in entsprechend im Boden und Deckel der f

Dose angeordneten Lagerschrauben gelagert. >

Um eine einfache Anpassung an unterschiedliche zu messende [

Drücke zu ermöglichen, kann die Düse durch eine in einer '

Bohrung im Dosengehäuse eingesteckte austauschbare Einsatz- i

düse gebildet sein. j:

Das erfindungsgemässe Messgerät ist nicht nur zum Messen |

des Brennstoffverbrauchs von Brennkraftmaschinen, sondern \.

auch für andere Zwecke, z.B. für die Geschwindigkeitsmes- £

sung bei Surfbrettern geeignet. Es wird dazu eine Anord- f.

nung, die eine von der Geschwindigkeit abhängende Strömung i

an der f.

-7-

Unterseite des Brettes erzeugt,an die Absaugleitung des Geräts angeschlossen. Das Gerät kann auch bei umgekehrtem Anschluss der Öffnungen zum Messen des Überdruckes in einem Gasstrom verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

I¹Ig. 1 eine Draufsicht auf ein Messgerät,

Pig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II - II in Pig. 1,

Pig. 3 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des |j Messgeräts, und

Pig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV - IV in Pig. 3-

Das Gerät gemäss Pig. 1 und 2 besteht aus einer Dose 1 aus Kunststoff mit einer zylindrischen Umfangswand 2 und einem Boden 3. Am oberen Rand der Umfangswand 2 ist eine Hut 4 ausgearbeitet, in welcher ein durchsichtiger Kunststoffdeckel 5

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eingesetzt ist. im Boden 3 ist etwa tangential/in einer Tangentialebene schräge, kalibrierte Düsenöffnung 6 gebohrt. Am Deckel ist eine Befestigungsplatte 7 angeklebt, die eine Gewindebohrung zur Aufnahme einer Spitzenlagerschraube 8 aufweist und an der das äussere Ende einer Spiralfeder 9 befestigt ist, deren inneres Ende an der Rotorwelle 10 befestigt ist. Im Boden 3 ist eine Gewindebohrung zum Einschrauben einer weiteren Spitzenlagerschraube 11 vorgesehen. Die Welle 10 ist zwischen den Lagerachrauben 8 und 11 mit Spitzen gelagert.

Auf der Welle 10 ist eine radiale Prallplatte 12 angeordnet, deren Ruhelage durch die Peder 9 so bestimmt ist, dass sie in Anströmrichtung eines durch die kalibrierte Öffnung 6 gehenden Luftstromes liegt. Gegenüber der Prallplatte 12 ist

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ein auch als Gegengewicht dienender Zeiger 13 angebracht, der entlang einer nicht dargestellten, auf der durchsichtigen Deckelplatte 5 angebrachten Skala bewegbar ist. Die Deckelplatte 5 kann zur Einjustierung der Skala in Umfangsrichtung entsprechend gedreht werden.

In der zylindrischen. Umfangswand 2 ist in Umfangsabstand von der kalibrierten Öffnung 6 eine Absaugöffnung vorgesehen, in welche ein Absaugschlauch 14 eingeklebt ist, der mit seinem freien Ende mit der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine in bekannter Weise verbunden ist.

Wenn die Brennkraftmaschine in Betrieb ist und in der Ansaugleitung ein Unterdruck herrscht, saugt dieser Unterdruck durch den Schlauch 14 Luft aus dem Inneren des G-ehäuses 1 ab. Diese Luft wird durch die kalibrierte Düsenöffnung 6 entsprechend der Absaugmenge ersetzt, d.h. durch die kalibrierte Öffnung 6 strömt eine von dem Unterdruck in der Absaugleitung H und dem Düsenquerschnitt abhängende Luftmenge. Durch die konstanten Strömungsbedingungen in der kalibrierten öffnung 6 bewirken unterschiedliche Absaugmengen und damit Unterdrücke eine unterschiedliche Einströmgeschwindigkeit und damit unterschiedliche kinetische Energie in der durch die öffnung 6 in die Dose 1 einströmenden Luftmenge. Diese Luft prallt auf die Prallplatte 12 und verdreht diese und damit den ganzen Rotor gegen die Kraft der Jeder 9 um einen vorbestimmten, der durch die Öffnung 6 zuströmenden und damit auch der durch den Schlauch 14 abgesaugten Luftmenge entsprechenden, also von dem in der Ansaugleitung herrschenden Unterdruck abhängenden Winkel. Lieser Verdrehungswinkel ist also proportional der durch die Ansaugleitung gehenden Luftmenge und damit der dieser Luftmenge zugeführten Brennstoffmenge.

Durch entsprechende Bemessung des Querschnittes der kalibrierten öffnung 6 oder auch durch entsprechende Anpassung der

Feder 9 kann die Ansprechempfindlichkeit des Gerätes auf sehr einfache und billige Weise an unterschiedliche Verhältnisse angepasst werden. Das Gerät ist daher mit geringfügigen Änderungen für praktisch alle beliebigen Fahrzeuge und alle Messstellen in der Ansaugleitung verwendbar, so dass grosse Stückzahlen anfallen, die in Verbindung mit der Einfachheit des Aufbaues ein ausserordentlich billiges Gerät ergeben»

Da die relativ hohen Kosten der bekannten Geräte durch entsprechende Brennstoffeinsparung durch Anpassung der Fahrweise an den Brennstoffverbrauch sich erst nach langer Zeit amortisieren, besteht bei vielen Autofahrern nur eine geringe Seigung derartige Geräte zusätzlich einzubauen. Das erfindungsgemässe Gerät ist sehr billig in der Anschaffung und sehr einfach zu montieren, so dass dadurch sehr weite Kreise der Autofahrer zu einer ständigen Kontrolle des Brennstoffverbrauches angeregt werden.

Das in Fig. 3 und 4 gezeigte Gerät ist im grundsätzlichen Aufbau ähnlich der ersten Ausführungsform. Das Gehäuse 20 hat jedoch an seiner Umfangswand 22 eine ümfangsnut, in welcher ein Filtermaterial 21, z.B. ein lockerer FiIt, eingelegt ist, um zu verhindern, dass Verunreinigungen durch die kalibrierte Öffnung 26 in das Innere des ^eräts eindringen. Wie bei der ersten Ausführungsform ist im Boden 23 und am Deckel 25 eine Spitzenlagerschraube 31 bzw. eine Stützplatte 27 mit Spitzenlagerschraube 28 für die Rotorwelle 30 angebracht. An der Stützplatte 27 ist eine Spiralfeder 29 angebracht, die den Rotor 32 gegen den durch die kalibrierte Öffnung 26 einströmenden Luftstrom vorspannt. Die kalibrierte Öffnung 26 ist hier ebenso wie die Absaugleitung 34 in der Umfangswand 22 angeordnet und besteht aus einer in eine Bohrung eingesetzten, z,3. eingeklebten oder auf andere Weise befestigten Einsatzdüse 26a. Der Rotor 32 besteht aus einer Kunststoffscheibe, an deren Aussenumfang durch entsprechende

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Einkerbungen Vorsprünge 32a ausgebildet sind. Es kann auch. der Rotor 32 eine Scheibe mit glatten Aussenumfang sein, bei dem die kinetische Energie des durch die Düse 26 austretenden Luftstromes durch einfache Oberflächenreibung übertragen wird.

Bei dieser Ausführungsform ist der durchsichtige Deckel 25 durch Schrauben 24 am oberen Flansch der zylindrischen Seitenwand des Gehäuses angeschraubt. Die Anzeige kann hier z.B. durch entsprechendes Anbringen eines Anzeigestriches oder eines Fensters auf dem Deckel 25 und Anordnung der Skala auf dem Rotor 32 erfolgen.

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Zusammenfassung:

Ein Verfahren zum Messen, insbesondere des augenblicklichen Brennstoffbedarfs einer Brennkraftmaschine durch Messung des Unterdrucks eines sich entsprechend der Brennstoffzufuhr veränderten Luft enthaltenden Gas stromes". Im Gasstrom wird eine sich in Abhängigkeit von änderungen des Unterdrucks ändernde vernachlässigbar kleine Luftmenge durch eine eine kalibrierte Öffnung enthaltende Leitung zugeführt, und die kinetische Energie des aus der kalibrierten Öffnung austretenden Luftstromes gemessen. Ferner ein ^erät in Form einer flachen Dose (20), das eine im Bereich des Aussenumfanges der Dosenwand (22) tangential einmündende kalibrierte Düsenöffnung (26), eine mit der zum Unterdruckgasstrom führenden Leitung (34) verbindbare Ansaugöffnung in der Dosenwand (22) und einen in seinem Rancbereich (29a) durch den aus der kalibrierten Düsenöffnung (26) austretenden Luftstrom beaufschlagten, in der Dose (20) drehbar gelagerten Rotor (32) aufweist, der gegen die Kraftwirkung des Luftstromes durch eine ^eder (29) vorgespannt und mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist (Fig.3)

Claims (11)

Sohützansprüche ;

1. Gerät zum Messen des augenblicklichen Brennstoffbedarfs einer Brennkraftmaschine mit einem mit der Ansaugleitung verbundenen Druckmessgerät zum Messen des sich mit der Brennstoffzufuhr verändernden ühterdruckes in der Ansaugleitung,

dadurch gekennzeichnet , dass das Druckmessgerät eine flache Dose (1,20) aufweist in welche im Bereich des Aussenumfanges (2,22) der Dosenwand eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende kalibrierte Düsenöffnung (6,26) tangential einmündet, und die eine Absaugöffnung in der Dosenwand (2,22) hat, an die die zur Ansaugleitung der Brennkraftmas chine führende Verbindungsleitung (14,34) angeschlossen ist, wobei in der Dose (1,20) ein Rotor (12,13;32) drehbar gelagert ist, der in seinem Randbereich (12,32a) durch den aus der kalibrierten Öffnung (6,26) austretendenfcuftstrom beaufschlagt ist, und der gegen die Kraftwirkung des Luftstroms durch eine Feder (9,29) vorgespannt und mit einer Anzeigeeinrichtung (13) verbunden ist.

2. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor eine Scheibe mit glattem Dmfangsrand ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet , dass

I- der Rotor eine Scheite (32) mit gleichmässig am Umfang

verteilten, als Schaufeln wirkenden Vorsprüngen (32a)

χ ist.

4. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass

jj der Rotor eine an der Rotorwelle (10) angebrachte Prallst platte (12) mit Gegengewicht (13) ist.

5. Gerät nach Anspruch 4»

ν dadurch gekennzeichnet , dass

■;' das Gegengewicht einen Zeiger (13) einschliesst.

6. Gerät nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , dass der Rotor wasserradähnlich aus einer bzw. zwei in Abstand liegenden Scheiben mit daran bzw. dazwischen liegenden Radialplatten aufgebaut ist.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet , dass die Dose (1) ein zylindrisches Kunststoffgehäuse (2,3) mit durchsichtigem Deckel (5) ist, in dessen Boden (3) die Düse (6) angeordnet ist.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet , dass die Dose (20) ein zylindrisches Kunststoffgehäuse (22,23) mit durchsichtigem Deckel (25) ist, in deren Umfangswand (22) die Düse (26) angeordnet ist.

9. Gerät nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , dass am Umfang (22) des Gehäuses (20) eine Umfangsnut ausgebildet ist, in welche die Düse (26) mündet, und die mit einem Filtermaterial (21), wie Pilz, ausgefüllt ist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet , dass

im Boden (3,23) und Deckel (5,25) des Gehäuses (1,20) eine Spitzenlagerung (8,11;28,31) für die Rotorwelle (10,30) angebracht ist.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Düse (26) durch einen in eine Bohrung im Gehäuse (1,20) austauschbar einsteckbaren Düseneinsatz (26a) gebildet ist.

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