DE10100957A1 - Sensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden Einspritzleitung einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine angeordnet ist - Google Patents
Sensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden Einspritzleitung einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine angeordnet istInfo
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Abstract
Der Sensor weist ein Element (1) aus einem Werkstoff auf, der ausgeprägte magnetoelastische Eigenschaften zeigt. Das Element (1) ist mit der Einspritzleitung (2) kraftschlüssig verbunden und umgibt die Einspritzleitung (2). Des Weiteren weist der Sensor eine Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) auf, die das Element (1) umgibt. Die stromdurchflossene Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) erzeugt ein Magnetfeld, dass das Element (1) vormagnetisiert. Aufgrund einer Druckänderung in der Einspritzleitung (2) tritt ein magnetoelastischer Effekt auf, der sich durch das vormagnetisierte Element (1) verstärkt. In einer Messspule (8, 9, 10, 11, 13), die das Element (1) umgibt, wird aufgrund des magnetoelastischen Effekts eine Spannung induziert und ein Messsignal mittels einer Steuereinheit ausgewertet.
Description
Die Erfindung betrifft einen Sensor, der an einer zu einem
Einspritzventil führenden, druckbeaufschlagten Einspritzlei
tung einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine angeordnet
ist um einen Einspritzbeginn in die Brennkraftmaschine zu
bestimmen.
Eine bekannte Vorrichtung (DE 197 57 293 C2) weist einen
Drucksensor auf, der an der Kraftstoffeinspritzleitung vor
einem Einspritzventil angeordnet ist. Der Drucksensor weist
dabei eine einzige Messspule aus magnetoelastischem Material
auf, die direkt um die Einspritzleitung gewickelt ist. Wird
ein Einspritzvorgang ausgelöst und öffnet ein Nadelhubgeber
durch Anheben der Nadel gegen die Federvorspannung die Ein
spritzdüse, wird der über die Einspritzleitung anstehende
Kraftstoff in die Brennkammer der Brennkraftmaschine einge
spritzt. Dieser Einspritzbeginn führt zu einem Druckabfall in
der Einspritzleitung. Der Druckabfall induziert aufgrund des
magnetoelastischen Effekts eine elektrische Spannung in der
Messspule. Diese induzierte Spannung wird verstärkt und als
Messsignal an eine Steuereinheit angelegt. Das Messsignal
weist neben der durch den Druckabfall in der Einspritzleitung
hervorgerufenen induzierten Spannung eine Störkomponente auf,
die durch Störeinstreuungen des Ansteuerstroms für das Ein
spritzventil entstehen.
Bei der Vorrichtung besteht das Problem, dass durch diese
Störkomponente im Messsignal der Signal-Rausch-Abstand des
gemessenen Signals sehr klein ist. Dadurch ist es sehr
schwierig den Signalverlauf der induzierten Spannung, die
durch Druckabfall in der Einspritzleitung erzeugt wird, zu
erhalten und daraus eine zuverlässige Bestimmung des Ein
spritzzeitpunktes durchzuführen.
Gestiegene Anforderungen hinsichtlich Fahrkomfort und Abgas
werten machen es notwendig mehrere Einspritzimpulse pro
Verbrennungstakt durchzuführen. Pro Verbrennungstakt können
beispielweise fünf Einspritzimpulse durchgeführt werden, die
als Voreinspritzungen und/oder Haupteinspritzungen und/oder
Nacheinspritzungen ausgeführt sind. Die Anzahl der Vorein
spritzimpulse, die Anzahl der Haupteinspritzimpulse sowie die
Anzahl der Nacheinspritzimpulse ist dabei variabel. So können
bei fünf Einspritzimpulsen beispielsweise drei Vor- und zwei
Haupteinspritzungen ausgeführt werden. Es kann aber auch
sein, dass zwei Vor-, eine Haupt- und zwei Nacheinspritzungen
ausgeführt sind.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist es, dass
Abweichungen des Einspritzbeginns der Einspritzimpulse von
den definierten Einspritzzeitpunkten nicht erkannt werden.
Es ist daher auch nicht möglich für einen einzelnen Ein
spritzvorgang eine genaue Totzeit der Einspritzventile, also
die Verzugszeit zwischen Ansteuerung der Einspritzventile und
Öffnen der Nadel der Einspritzdüse, zu bestimmen. Des Weite
ren ist mit dem bekannten Drucksensor lediglich eine Aussage
über die Druckschwankungen aber nicht über den Druck in der
Einspritzleitung möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemä
ßen Sensor zu schaffen, der einfach und kostengünstig aufge
baut ist und der ein Messsignal mit einem besseren Signal-
Rausch-Abstand erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Sensor mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine weist eine Ein
spritzleitung auf, die zu einem Einspritzventil führt. An
dieser Einspritzleitung ist ein Sensor angeordnet. Der Sensor
weist dabei zumindest eine Vormagnetisierungsspule und eine
Messspule auf.
Erfindungsgemäß weist der Sensor ein Element auf, das kraft
schlüssig mit der Einspritzleitung verbunden ist und die Ein
spritzleitung zumindest teilweise umgibt. Das Element besteht
aus einem Werkstoff, der ausgeprägte magnetoelastische Eigen
schaften aufweist. Die Vormagnetisierungsspule, ist dabei so
angeordnet, dass sie dieses magnetoelastische Element umgibt
und dieses magnetoelastische Element vormagnetisiert. Des
Weiteren ist die Messspule derart angeordnet, dass sie das
magnetoelastische Element umgibt.
Dadurch kann eine Verbesserung eines Signal-Rausch-Abstands
eines Messsignals erreicht werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter
ansprüchen angegeben.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Sensor ein zweites E
lement aus Weicheisen oder geschichtetem Trafoblech aufweist
und dieses zweite Element die Einspritzleitung zumindest
teilweise umgibt und unmittelbar mit den Enden des magneto
elastischen Elements mechanisch verbunden ist.
Dadurch kann erreicht werden, dass der magnetische Kreis der
Vormagnetisierung geschlossen ist und sich Permeabilitätsän
derungen im magnetoelastischen Element verstärken.
Es kann auch vorgesehen sein, dass der Sensor einen Hohlzy
linder aufweist, der koaxial zum magnetoelastischen Element
und zur Einspritzleitung angeordnet ist, beabstandet zum mag
netoelastischen Element angeordnet ist und das magnetoelasti
sche Element und der Hohlzylinder mittels scheibenförmiger
Abdeckelemente an den Stirnflächen mechanisch verbunden sind.
Dadurch kann eine verbesserte mechanische Stabilität erreicht
werden. Des Weiteren ist auch hier der magnetische Kreis der
Vormagnetisierung geschlossen.
Neben der koaxialen Anordnung der Vormagnetisierungsspule und
der Messspule zur Einspritzleitung ist es auch möglich die
Vormagnetisierungsspule und die Messspule tangential zur Ein
spritzleitung anzuordnen.
Dadurch kann erreicht werden, dass die magnetischen Feldli
nien immer im magnetoelastischen Material verlaufen und eben
falls ein geschlossener Kreis der Vormagnetisierung erreicht
wird.
Mehrere Ausführungen der Erfindung werden im Folgenden anhand
der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a eine Darstellung des erfindungsgemäßen Sensors in
axialer Richtung der Einspritzleitung,
Fig. 1b eine perspektivische Darstellung des Sensors gemäß
Fig. 1a,
Fig. 2a ein Messsignal des Sensors gemäß Fig. 1a und b
ohne Vormagnetisierung des magnetoelastischen Ele
ments, bei dem die Einspritzleitung zwischen einer
Hochdruckpumpe und einem Einspritzventil angeordnet
ist, und
Fig. 2b ein Messsignal des Sensors gemäß Fig. 1a und b
mit Vormagnetisierung des magnetoelastischen Ele
ments, bei dem die Einspritzleitung zwischen einer
Hochdruckpumpe und einem Einspritzventil angeordnet
ist,
Fig. 2c ein Messsignal des Sensors gemäß Fig. 1a und b,
bei dem die Einspritzleitung zwischen einem Hoch
druckspeicher und einem Einspritzventil angeordnet
ist,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Sensors,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Sensors,
Fig. 5a ein Teilschnitt durch ein viertes Ausführungsbei
spiel des Sensors, und
Fig. 5b eine perspektivische Darstellung des Sensors gemäß
Fig. 5a.
Ein erfindungsgemäßer Sensor, der nachfolgend als Drucksensor
bezeichnet wird, weist ein zylindersymmetrisches Element 1
(Fig. 1) aus einem Werkstoff mit ausgeprägten magnetoelasti
schen Eigenschaften auf, das im Ausführungsbeispiel als Kern
JA bezeichnet wird. Der Kern 1' ist kraftschlüssig mit einer
Einspritzleitung 2 verbunden und koaxial zur Einspritzleitung
2 angeordnet. Des Weiteren weist der Kern Nuten 3a-h auf.
Die Nuten 3a-h sind dabei paarweise symmetrisch angeord
net. So ist das Nutenpaar 3a, b symmetrisch zum Nutenpaar 3e, f
bezüglich der Symmetrieachse I angeordnet. Das Nutenpaar
3c, d ist symmetrisch zum Nutenpaar 3g, h bezüglich der
Symmetrieachse II angeordnet.
In die Nuten 3a-h sind Vormagnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7
und Messspulen 8, 9, 10, 11 eingearbeitet. Die Windungen der
Vormagnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7 sowie die Windungen der
Messspulen 8, 9, 10, 11 sind dabei kraftschlüssig um den Kern
1' gewickelt. Für die Erfindung ist es nicht wichtig, dass
die Windungen der Spulen 4-11 kraftschlüssig um den Kern 1'
gewickelt sind. Wichtig ist allerdings, dass sie in den durch
die Nuten 3a-h erzeugten Zwischenräumen angeordnet sind.
Die Windungen jeder Vormagnetisierungsspule 4, 5, 6, 7 sind
dabei derart gewickelt, dass jede Vormagnetisierungsspulen 4,
5, 6, 7 etwa bei der Hälfte der Windungsanzahl einen Zwi
schenraum bildet. In diesem Zwischenraum ist entsprechend je
weils eine Messspule 8, 9, 10, 11 angeordnet. Sowohl die Vor
magnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7 als auch die Messspulen 8,
9, 10, 11 sind dabei tangential zur Einspritzleitung 2 ange
ordnet.
Durch die dargestellte Anordnung der Vormagnetisierungsspulen
4, 5, 6, 7 und der Messspulen 8, 9, 10, 11 sind die magneti
schen Feldlinien kreisförmig in tangentialer Richtung um die
Einspritzleitung 2 geschlossen.
Tritt nun in der Einspritzleitung 2 eine Druckänderung auf
grund des Öffnens eines nicht dargestellten Einspritzventils
auf, so führt dies zu einer Änderung der mechanischen Span
nungen. Über den magnetoelastischen Effekt haben die mechani
schen Spannungen einen Einfluss auf die relative Permeabili
tät des Materials der Einspritzleitung 2 und der Materialien
des Drucksensors.
Radiale Druckspannungen werden in den Kern 1' über die vier
Kontaktflächen zwischen dem Kern 1' und der Einspritzleitung
2 eingebracht und im Kern 1' in tangentiale Zugspannungen um
gesetzt. Die magnetischen Feldlinien und die mechanischen
Spannungen verlaufen daher parallel. Durch die Geometrie des
Drucksensors ist daher ein sehr gutes Messsignal zu erhalten.
Wesentlich ist nun, dass der aus magnetoelastischem Material
bestehende Kern 1' mittels der Vormagnetisierungsspulen 4, 5,
6, 7 vormagnetisiert wird. Dadurch führt die Änderung der re
lativen Permeabilität zu einer Änderung der magnetischen
Flussdichte B und in den Messspulen 8, 9, 10, 11 wird eine
Spannung induziert.
Durch die Vormagnetisierung des Kerns 1' ist es möglich einen
festen Arbeitspunkt einzustellen und einen wesentlich verbes
serten Signal-Rausch-Abstand des Messsignals zu erreichen.
Die in den Messspulen 8, 9, 10, 11 induzierte Spannung Uind
lässt sich durch nachfolgende Gleichung beschreiben:
Uind = a1.p + a2.
Die Vorfaktoren a1 und a2 sind im allgemeinen Fall beide auf
nichtlineare Weise vom Druck p und der Änderung des Drucks p
in der Einspritzleitung 2 abhängig. Durch geeignete Wahl des
Stroms der durch die Vormagnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7 zum
Zwecke der Vormagnetisierung des Kerns 1' fließt, lassen sich
die Vorfaktoren a1 und a2 beeinflussen. Dabei kann erreicht
werden, dass entweder die Druckabhängigkeit oder die Abhän
gigkeit vom Druckgradienten vernachlässigbar ist. Dadurch ist
die induzierte Spannung Uind entweder proportional zum Druck
oder proportional zur Druckänderung.
In diesem Ausführungsbeispiel des Drucksensors ist somit eine
variable Vormagnetisierung des Kerns 1' möglich.
Das Signal der induzierten Spannung Uind wird durch einen
nicht dargestellten Messwertverstärker verstärkt und an eine
nicht dargestellte Steuereinheit angelegt, die das Signal
auswertet. Die Auswertung des Signals kann auch über eine se
parate Auswerteeinheit durchgeführt werden.
Als vorteilhaft hat sich eine Windungszahl von je 20 für die
Vormagnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7 erwiesen. Für die Mess
spulen 8, 9, 10, 11 hat sich eine Windungszahl von je 25 als
vorteilhaft erwiesen. Sowohl für die Vormagnetisierungsspulen
4, 5, 6, 7 als auch für die Messspulen 8, 9, 10, 11 kann auch
eine höhere oder eine niedrigere Anzahl an Windungen verwen
det werden.
Für das Ausführungsbeispiel wurde als Werkstoff mit magneto
elastischen Eigenschaften für den Kern 1' Vacoflux (50% Co
balt, 50% Eisen) verwendet. Es kann aber auch nur Nickel oder
eine Legierung aus Nickel und Eisen, eine Legierung aus Eisen
und Silizium oder eine Legierung aus Platin und Eisen verwen
det werden.
Die Anzahl der Vormagnetisierungsspulen kann ebenso wie die
Anzahl der Messspulen weniger oder mehr als 4 betragen.
In Fig. 2a ist ein Verlauf einer in den Messspulen 8, 9,
10, 11 des Drucksensors gemäß Fig. 1a und b, der in der
ausgeführten Form als Nutensensors bezeichnet wird, induzier
ten Spannung aufgetragen. Das Signal zeigt dabei den Span
nungsverlauf bei nicht vormagnetisiertem Nutensensor. Das
Signal entspricht einem Druckverlauf an einer direkteinsprit
zenden Brennkraftmaschine beim Öffnen der Einspritzventile.
Aufgrund des Druckabfalls in der Einspritzleitung 2 beim Öff
nen des Einspritzventils, werden Schwingungen A, B, C der
Einspritzleitung 2 erzeugt, die proportional der induzierten
Spannung Uind sind und deutlich im Signalverlauf zu erkennen
sind.
Im Gegensatz zu Fig. 2a ist in Fig. 2b die in den Mess
spulen 8, 9, 10, 11 induzierte Spannung mit einer Vormagneti
sierung des Kerns 1' des Nutensensors dargestellt. Im oberen
Diagramm ist dabei das gemessene, im unteren Diagramm das in
tegrierte Signal dargestellt.
In den Fig. 2a und b ist die Einspritzleitung 2 zwischen
einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe und dem Einspritz
ventil angeordnet. Die Hochdruckpumpe kann dabei als Vertei
lereinspritzpumpe ausgeführt sein, bei der ein Druckaufbau
bei jedem Verbrennungstakt erfolgt.
In Fig. 2c ist ein für das Ausführungsbeispiel beispielhaf
ter Signalverlauf gezeigt, der einen Druckabfall an einem
Hochdruckspeicher nach dem Öffnen eines Einspritzventils dar
stellt. Die Einspritzleitung 2 (Fig. 1a, b) ist dabei zwi
schen einem nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckspeicher
und einem Einspritzventil angeordnet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Drucksensor
ein Element 1 auf, das als Kern 1" (Fig. 3) bezeichnet wird
und aus einem Werkstoff, der magnetoelastische Eigenschaften
aufweist ist. Der Kern 1" ist kraftschlüssig mit der Ein
spritzleitung 2 verbunden und umgibt die Einspritzleitung 2.
Der Drucksensor weist zudem eine Vormagnetisierungsspule 12
auf, deren Windungen so gewickelt sind, dass etwa bei der
Hälfte der Windungszahl ein Zwischenraum vorhanden ist. Die
Vormagnetisierungsspule 12 umgibt den Kern 1" und ist kraft
schlüssig mit dem Kern 1" verbunden.
In diesem Zwischenraum der Vormagnetisierungsspule 12 ist ei
ne Messspule 13 angeordnet, die den Kern 1" kraftschlüssig
umgibt. Des Weiteren ist ein Messverstärker 14 derart ange
ordnet, dass er einen möglichst kleinen Abstand zur Messspule
13 aufweist. Durch den möglichst kleinen Abstand des Messver
stärkers 14 zur Messspule 13 können Störeinstreuungen vermin
dert werden und somit ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis
erreicht werden.
Durch den durch die Vormagnetisierungsspule 12 fließenden
Magnetisierungsstrom Imag wird ein Magnetfeld erzeugt, mit dem
der Kern 1" vormagnetisiert wird.
In diesem Ausführungsbeispiel des Drucksensors, der als Zy
lindersensor bezeichnet wird, sind die Vormagnetisierungsspu
le 12 und die Messspule 13 koaxial zum hohlzylinderförmigen
Kern 1" und zur Einspritzleitung 2 angeordnet.
Im Gegensatz zur Ausführungsform des Nutensensors (Fig. 1a,
b) ist beim Zylindersensor (Fig. 3) ein offener magnetischer
Kreis vorhanden. Zum Erreichen einer bestimmten magnetischen
Flussdichte B ist daher eine größere magnetische Feldstärke H
als beim geschlossenen magnetischen Kreis notwendig.
In einem dritten Ausführungsbeispiel (Fig. 4) weist ein Zy
lindersensor (Fig. 3) ein zweites Element 15 auf, dass als
Joch 15' bezeichnet wird. Dieses Joch 15' umgibt die Ein
spritzleitung 2 zumindest teilweise und ist mit den ringför
migen Stirnflächen des zylinderförmigen Kerns 1" mechanisch
verbunden.
Durch das Joch 15' werden die aus den Stirnflächen des Kerns
1" austretenden magnetischen Feldlinien geschlossen. Dadurch
weist der als Jochsensor bezeichnete Drucksensor einen ge
schlossenen magnetischen Kreis auf.
Vorteilhaft ist es, für das Material des Jochs 15' Weicheisen
oder geschichtetes Trafoblech zu verwenden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 5a) ist der
Kern 1" eines Zylindersensors (Fig. 3) von einem Hohlzylin
der 16 aus einem magnetoelastischem Werkstoff umgeben. Der
Hohlzylinder 16 ist dabei koaxial zum Kern 1" und zur Ein
spritzleitung 2 angeordnet. Der innere Radius des Hohlzylin
ders 16 ist derart ausgeführt, dass ein Zwischenraum zwischen
dem Kern 1", den Kern 1" umgebenden Vormagnetisierungs- und
Messpulen 12, 13 und der Innenwand des Hohlzylinders 16 vor
handen ist.
An den Stirnflächen des Kerns 1" und des Hohlzylinders 16
sind Abdeckelemente 17 und 18 aus einem magnetoelastischem
Werkstoff angeordnet. Mittels dieser scheibenförmigen Abdeck
elemente 17 und 18 ist der Kern 1" und der Hohlzylinder 16
mechanisch verbunden und der als Topfsensor bezeichnete
Drucksensor weist dadurch eine hohe mechanische Stabilität
auf.
Auch dieser rotationssymmetrische Topfsensor weist einen ge
schlossenen magnetischen Kreis auf.
In Fig. 5b ist eine perspektivische Darstellung des Topf
sensors gezeigt, bei dem die rotationssymmetrische Anordnung
des Topfsensors zu sehen ist.
In den Ausführungsbeispielen des Zylindersensors, des Joch
sensors und des Topfsensors ist eine Windungszahl von etwa
1000 für die Vormagnetisierungsspule und eine Windungsanzahl
von etwa 2000 für die Messspule vorteilhaft.
Für das magnetoelastische Material des Zylindersensors, des
Jochsensors und des Topfsensors ist Vacoflux oder Nickel vor
teilhaft.
Sowohl beim Zylindersensor, als auch beim Jochsensor oder
beim Topfsensor kann eine andere Windungsanzahl sowohl für
die Vormagnetisierungsspule als auch für die Messspule ver
wendet werden. Bei diesen drei Ausführungsformen ist es auch
möglich, als magnetoelastisches Material Legierungen zu ver
wenden, die in den Ausführungen zum Nutensensor angegeben
wurden.
In allen Ausführungsbeispielen können sowohl die Vormagneti
sierungsspule als auch die Messspule beabstandet zum Kern an
geordnet sein.
Die geometrische Form des Kerns kann in allen Ausführungsbei
spielen auch als Rechteck oder vieleckig ausgeführt sein.
Im Gegensatz zur Vormagnetisierungsspule ist bei der Messspu
le der Drahtquerschnitt so klein wie möglich zu wählen, da
damit bei vorgegebenem Raum für die Windungen der Spulen die
Windungszahlen und damit die induzierte Spannung maximiert
werden können.
Mit einer ausreichend großen Vormagnetisierung des Kerns,
kann erreicht werden, dass äußere magnetische Felder weitge
hend aus dem Kernmaterial verdrängt werden. Daher führt eine
starke Vormagnetisierung des Kerns zu einer Vergrößerung der
Störsicherheit gegenüber magnetischen Einstreuungen und zu
einer Stabilisierung eines Arbeitspunktes.
Die magnetoelastischen Materialien reagieren unterschiedlich
auf Zug- und Druckspannungen. Dadurch ist für eine Druckmes
sung mit Hilfe des magnetoelastischen Effekts ein Einstellen
eines festen Arbeitspunkts notwendig. Dieser Arbeitspunkt ist
festgelegt durch eine Vormagnetisierung und damit durch eine
eingeprägte magnetische Feldstärke H.
Allein ein mit der Einspritzleitung 2 kraftschlüssig verbun
dener Kern aus magnetoelastischem Material wird aufgrund sei
ner Steifigkeit die durch Druckschwankungen verursachten me
chanischen Schwingungen verringern. Daher ist der Durchmesser
eines zylinderförmigen Kerns aus magnetoelastischem Material
nicht beliebig groß wählbar. Durch die Vormagnetisierungsspu
len kann allerdings eine optimale Vormagnetisierung einge
stellt werden und damit ein für das verwendete magnetoelasti
sche Material optimaler Arbeitspunkt erreicht werden.
Mit den erfindungsgemäßen Sensoren kann erreicht werden, dass
der Signal-Rausch-Abstand des Messsignals erheblich verbes
sert wird. Dadurch ist es möglich den Einspritzbeginn in den
Brennraum der Brennkraftmaschine genauer zu bestimmen. Damit
ist es möglich für einen einzelnen Einspritzvorgang - Vor-,
Haupt-, oder Nacheinspritzung - eine Totzeit zwischen Ansteu
ern des Einspritzventils und dem Öffnen der Nadel der Ein
spritzdüse genauer zu bestimmen.
Des Weiteren wird dadurch ermöglicht die Funktion der Ein
spritzventile laufend zu überprüfen. Die ist besonders bei
den Vor- und Nacheinspritzungen notwendig, da dort aufgrund
der geringen Einspritzmengen kleine Nadelhübe einer Ein
spritzdüsennadel resultieren. Durch die dargestellten Ausfüh
rungsformen des Drucksensors ist es möglich, die Funktion des
Einspritzventils, welches an derselben Einspritzleitung ange
ordnet ist wie der Drucksensor, hinsichtlich der Vor- und der
Haupteinspritzung zu überprüfen.
Es ist auch möglich die Haupteinspritzungen an Einspritzven
tilen zu überprüfen, die nicht in der Einspritzleitung ange
ordnet sind, an der der Drucksensor angeordnet ist, mit dem
gemessen wird.
Durch die variable Vormagnetisierung bei bestimmten Ausfüh
rungsformen des Drucksensors ist es zudem möglich qualitative
Aussagen sowohl über die Druckschwankungen als auch über den
Druck in den Einspritzleitungen zu treffen.
Claims (12)
1. Sensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden,
druckbeaufschlagten Einspritzleitung (2) einer direktein
spritzenden Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit
einem Element (1) das kraftschlüssig mit der Einspritzlei tung (2) verbunden ist, das Element (1) eine Gesamtlänge der Einspritzleitung (2) zumindest abschnittsweise umgibt und das Element (1) aus einem Werkstoff besteht, der ausgeprägte mag netoelastische Eigenschaften aufweist,
zumindest einer Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) zur Vormagnetisierung des Elements (1) und die Vormagnetisie rungsspule das Element (1) umgibt, und
mit zumindest einer Messspule (8, 9, 10, 11, 13), die das Element (1) umgibt und in der beim Auftreten eines magne toelastischen Effekts in dem Element (1) eine elektrische Spannung induziert wird.
einem Element (1) das kraftschlüssig mit der Einspritzlei tung (2) verbunden ist, das Element (1) eine Gesamtlänge der Einspritzleitung (2) zumindest abschnittsweise umgibt und das Element (1) aus einem Werkstoff besteht, der ausgeprägte mag netoelastische Eigenschaften aufweist,
zumindest einer Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) zur Vormagnetisierung des Elements (1) und die Vormagnetisie rungsspule das Element (1) umgibt, und
mit zumindest einer Messspule (8, 9, 10, 11, 13), die das Element (1) umgibt und in der beim Auftreten eines magne toelastischen Effekts in dem Element (1) eine elektrische Spannung induziert wird.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) und die Messspu
le (8, 9, 10, 11, 13) kraftschlüssig oder beabstandet mit dem
bzw. zum Element (2) verbunden bzw. angeordnet sind.
3. Drucksensor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7,
12) und die Messspule (8, 9, 10, 11, 13) koaxial zur Ein
spritzleitung (2) angeordnet sind.
4. Drucksensor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Drucksensor ein zweites Element (15)
aufweist, das die Einspritzleitung (2) zumindest teilweise
umgibt und das zweite Element (15) unmittelbar mit den Stirn
flächen des Elements (1) mechanisch verbunden ist.
5. Drucksensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
das zweite Element (15) aus Weicheisen oder geschichtetem
Trafoblech ist.
6. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, dass ein Hohlzylinder (16) vorhanden ist der
beabstandet zum Element (1) und koaxial zur Einspritzleitung
(2) und dem Element (1) angeordnet ist und der Hohlzylinder
(16) und das Element (1) durch scheibenförmige Abdeckelemente
(17, 18) an den beiden Stirnflächen mechanisch verbunden
sind.
7. Drucksensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlzylinder (16) und die scheibenförmigen Abdeckelemente
(17, 18) aus magnetoelastischem Material sind.
8. Drucksensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7,
12) und die Messspule (8, 9, 10, 11, 13) tangential zur Ein
spritzleitung (2) angeordnet sind.
9. Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vormagnetisierung des Elements (1) mittels eines Vormag
netisierungsstroms durch die Vormagnetisierungsspule (4, 5,
6, 7) variabel einstellbar ist.
10. Drucksensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass
abhängig von der eingestellten Vormagnetisierung des Elements
(1) die durch die Messspule (8, 9, 10, 11) erfasste induzier
te Spannung proportional zum Druck oder einer Druckänderung
in der Einspritzleitung (2) ist.
11. Drucksensor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Windungen der Vormagnetisierungsspule
(4, 5, 6, 7, 12) so gewickelt sind, dass die Vormagnetisie
rungsspule (4, 5, 6, 7, 12) zumindest an einer Stelle einen
Zwischenraum aufweist.
12. Drucksensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Zwischenraum der Vormagnetisierungsspule (4, 5,
6, 7, 12) die Messspule (8, 9, 10, 11, 13) angeordnet ist.
Priority Applications (1)
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2001
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