DE3304902A1

DE3304902A1 - Vorrichtung zur bestimmung des massendurchsatzes eines stroemenden mediums

Info

Publication number: DE3304902A1
Application number: DE19833304902
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Phys. Dr. 7016 Gerlingen Grünwald
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-12-30
Filing date: 1983-02-12
Publication date: 1984-08-16

Description

Vorrichtung zur Bestimmung des Massendurchsatzes
eines strömenden Mediums Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon eine Vorrichtung zur Bestimmung des Massendurchsatzes eines strömenden Mediums bekannt, bei der zur Verbesserung der Empfindlichkeit in getrennten Brückenschaltungen je ein temperaturabhängiger Meßwiderstand angeordnet ist, der auf eine konstante Temperatur aufgeheizt und geregelt ist.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Meßwiderstände als Schicht- bzw. Filmwiderstände ausgebildet einander gegenüberliegend auf je einer anderen Seite eines Substrates angeordnet und damit thermisch gekoppelt sind, wodurch sich eine schnell und unabhängig von der Außentemperatur messende Vorrichtung zur Bestimmung des Massendurchsatzes ergibt.
Durch die in dem Unteranspruch aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung der im Hauptanspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Hierdurch ergibt sich eine sehr klein bauende und robuste Vorrichtung.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt -und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Prinzipschaltung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Massendurchsatzes eines strömenden Mediums, Figur 2 ein Substrat mit der Anordnung der verschiedenen Brückenwiderstände der Vorrichtung.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles In Figur 1 sind die temperaturabhängigen, auf die unters.chiedlichen, konstanten Temperaturen T1 und T2 aufgeheizten Meßwiderstände R1 und R2 mit 10 und 11 bezeichnet. Diese Meßwiderstände 10 und 11 sind als Schicht-bzw. Filmwiderstände ausgebildet und jeweils Bestandteil einer Brückenschaltung, die durch je drei weitere, temperaturunabhängige Schicht- bzw. Filmwiderstände vervollständigt wird. Die Brückenzweige der beiden baugleichen Einzelbrücken der Doppelbrückenanordnung werden aus der Serienschaltung der Widerstände 10 und 12 bzw. 13 und 14 sowie 11 und 15 bzw. 16 und 17 gebilaet.
Die Fußpunkte der Brücken, die Verbindungspunkte der Widerstände 12 und 14 bzw. 17 und 15 sind über die Widerstände 18 bzw. 19 auf Massepotential gelegt. Der Ausgang eines Reglers 20 bzw. 21 ist mit den Widerständen 10 und 13 bzw. 16 und 11 verbunden. Diesen, im Ausführungsbeispiel als Differenzverstärker ausgelegten Reglern 20 bzw. 21 wird die Brückendiagonalspannung als Potentialdifferenz der Verbindungspunkte der Widerstände 10, 12 und 13, 14 bzw. 16, 17 und 11, 15 an den Eingängen zugeführt. Die Vorrichtung wird vervollständigt durch einen als Signalverarbeitungseinheit dienenden Mikroprozessor 22, dem als Eingangsgröße der Spannungsabfall über den Widerständen 18 und 19 zugeführt wird und dessen Ausgangsgröße eine zum Massendurchfluß qm des strömenden Mediums proportionalen Wert annimmt.
Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt: Durch die in die beiden Brücken fließenden Ströme 1 und i2 werden die temperaturabhängigen, in das strömende Medium der Temperatur T eingebrachten u Meßwiderstände 10 bzw. 11 auf Temperaturen T 1 bzw. T2 aufgeheizt. Im Gleichgewicht stellt sich der Strom bzw. i2 in der Weise ein, daß die Brückendiagonalspannung den Wert Null annimmt. Ändert sich die Luftmasse des strömenden Mediums pro Zeiteinheit, so gerät die Brücke aus dem Gleichgewicht bis der Regler 20 bzw.
21 die Brückenströme i1, i2 auf solche Werte ändert, daß die Meßwiderstände 10, 11 wieder die Temperaturen T1, T2 besitzen. Dieser Regelvorgang setzt auch dann ein, wenn die Masse des strömenden Mediums pro Zeiteinheit konstant bleibt, aber die Temperatur T des strömenden u Mediums variiert. Die dem Mikroprozessor 22 zugeführten Größen U1, U2, die ein Maß für die durch die beiden Brücken fließenden Gesamtströme i1, i2 darstellen, variieren somit als Funktion der Masse pro Zeiteinheit als auch der Temperatur Tu des strömenden Mediums.
In Figur 2 ist die erfindungsgemäße Anordnung der als Schicht- bzw. Filmwiderstände ausgebildeten Widerstände jeder Einzelbrücke 10, 12, 13, 14 und 11, 15, 16, 17 auf einem Substrat 23 dargestellt, wobei die Widerstände jeder Einzelbrücke auf je einer anderen Seite des Substrates 23 aufgebracht und somit die Meßwiderstände 10, 11 durch das Substrat 23 thermisch miteinander gekoppelt sind. Das Substrat 23 kann dabei mit den darauf aufgebrachten Brückenwiderständen in der von einer Brennkr-aftmaschine angesaugten Luftströmung, beispielsweise im Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine angeordnet sein, so daß der angesaugte Luftdurchsatz erfaßt werden kann. Die folgende Rechnung soll zeigen, daß der Einfluß der Temperatur des strömenden Mediums bei Verwendung der beschriebenen Vorrichtung durch einfache arithmetische Manipulation der Werte der beiden Brückenströme eliminiert werden kann: Mit den Größen T1/2 = Temperatur der temperaturabhängigen Meßwiderstände 10, 11 i1/2 = Brücken ströme qm = Massendurchfluß d = Dicke des Substrates A = Wärmeleitfähigkeit k = Konstante gilt für die Wärmebilanz des Meßwiderstandes R1 in guter Näherung und des Meßwiderstandes R2 Aus diesen beiden Gleichungen ergibt sich unter Eliminierung der Umgebungstemperatur T der Massendurchfluß qm zu qm (R1 . i1² - R2 . i2² -2 #) 2 k . (T1 - T2) Durch geeignete Verarbeitung der Brückenströme bzw.
der dazu proportionalen Spannungen U1, U2 beispielsweise mit dem Mikroprozessor 22, dem auch die konstanten Werte X und d vorgegeben sind, läßt sich somit eine von der Temperatur T des strömenden Mediums unabhängige Bestimu mung des Massendurchsatzes des strömenden Mediums durchführen.

Claims

Ansprüche Vorrichtung zur Bestimmung des Massendurchsatzes eines strömenden Mediums, insbesondere des von einer Brennkraftmaschine angesaugten Luftmassendurchsatzes, mit wenigstens zwei temperaturabhängigen, dem strömenden Medium ausgesetzten Meßwiderständen, die jeweils in einer Widerstandsmeßschaltung, insbesondere einer Brückenschaltung angeordnet und verschiedene, konstant geregelte Temperaturen aufgeheizt sind, wobei je ein von den durch die Brücken fließenden Strömen abhängiges Signal einer Signalverarbeitungseinheit zugeführt wird, deren Ausgangsgröße ein von der Temperatur des strömenden Mediums- unabhängiges Maß für den Massendurchsatz des Mediums darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden temperaturabhängigen Meßwiderstände (10, 11) als Schicht- bzw-Flimwiderstände ausgebildet einander gegenüberliegend auf je einer anderen Seite eines Substrates (23) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Widerstände einer Brückenschaltung als Schicht-bzw. Filmwiderstnde ausgebildet auf je einer anderen Seite eines Substrates (23) angeordnet sind.