Projektstatus: Aktuell

HLM steht für HitzdrahtLuftMassenmesser. Die Funktionsweise ist relativ einfach, ein Draht wird auf 100°C aufgeheizt und durch die den Draht passierende Luft wieder abgekühlt. Der Strom, der notwendig ist um den Draht bei 100°C zu halten ist das Maß für die Luftmasse. Mit der Zeit verschmutzt der Draht und muss freigebrannt werden. Das passiert indem er auf ca 1000°C aufgeheizt wird. Und genau hier liegt auch die Schwachstelle der HLM, die Anzahl der Freibrennzyklen ist endlich, Bosch gibt im Datenblatt 10000 Zyklen an.

Ersatz für die HLM gibt es nicht mehr. Eine Zeit lang gab es von Bosch generalüberholte HLM für 800€ das Stück. Ein M70 hat zwei Stück davon. Aber mittlerweile sind sie auch nicht mehr verfügbar. Es muss also ein Ersatz her, der nachhaltig ist.

Die Antwort drauf heißt HFM, ein HeißFilmluftMassenmesser. Die Funktionsweise ist der eines HLM ähnlich, außer dass ein Film aufgeheizt wird und vor allem, der Sensor kriegt nicht den ganzen Luftstrom ab, der Sensor sitzt im Bypass.

Als Ersatz habe ich mich für einen HFM7 mit digitalen Schnittstelle entschieden, bzw. einen HFM7-ID mit einem integrierten Temperatursensor. Warum HFM7? Nun, die Kennlinie des neuen LMM muss angepasst werden, damit sie der originalen entspricht. Ein analoger LMM würde den Einsatz eines ADC erfordern und Arbeit mit Näherungswerten, darauf habe ich keine Lust. Die Kennlinie des digitalen HFM7 ist durch einen Polynom der dritten Form (f(x) = ax³+bx²+cx+d) beschrieben. Am Ausgang des LMMs liegt eine Frequenz zwischen 1,8kHz und ca 14kHz an. Die Periodendauer kann man mit einem Mikrocontroller direkt abtasten (über input capture) und die Luftmasse berechnen.

Die Kennlinie sieht so aus:

Die X ist die Periodendauer und Y ist die Luftmasse. Die dünne weise Linie ist die Trendlinie, ein Polynom der dritten Ordnung und wie man sieht, passt es perfekt auf die Wertetabelle.

HLM Daten:

  • Abmessungen: 130mm lang, 70mm Durchmesser
  • Nennluftmassendurchsatz: 470kg/h
  • Ausgang: Spannung zwischen 0V und 5V

HFM Daten:

  • Abmessungen: 96mm lang, 70mm Durchmesser
  • Nennluftmassendurchsatz: 480kg/h, maximal 620kg/h
  • Ausgang: Frequenz zwischen 1,5kHz und 14kHz und Widerstand zwischen 40kOhm und 97Ohm

Damit die Motronic 1.7 des M70-Motors die Daten des neuen HFM7 versteht, muss das Signal entsprechend angepasst werden, sprich die Frequenz muss in die Spannung umgewandelt werden. dazu wird das Signal des HFM7 mit einer Auflösung von 2 Nanosekunden abgetastet und aus der Periodendauer (fallende Flanke zur nächsten fallenden Flanke) die Luftmasse berechnet. Abschliessend wird auf der Luftmasse die passende Spannung berechnet. Das Ganze passiert doppelt, denn es müssen zwei HFM7 ausgewertet werden.

Das Blockschaltbild könnte zum Beispiel so aussehen:

Eingang: hier werden die vier Signale erfasst (die Frequenzen über input capture und Temperatur über analog-digital-Wandler)

Rechenblock: Hier werden die erfassten Werte umgewandelt

Ausgang: Hier befinden sich zwei zwei Kanal DACs, die aus den umgerechneten Werten die jeweilige Spannungen erzeugen