DE10100957B4 - Drucksensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden Einspritzleitung einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine angeordnet ist - Google Patents

Drucksensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden Einspritzleitung einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine angeordnet ist Download PDF

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Abstract

Drucksensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden, druckbeaufschlagten Einspritzleitung (2) einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit
– einem Element (1) das kraftschlüssig mit der Einspritzleitung (2) verbunden ist, das Element (1) eine Gesamtlänge der Einspritzleitung (2) zumindest abschnittsweise umgibt und das Element (1) aus einem Werkstoff besteht, der ausgeprägte magnetoelastische Eigenschaften aufweist,
– zumindest einer Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) zur Vormagnetisierung des Elements (1) und die Vormagnetisierungsspule 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 magnetoelastischen Effekts in dem Element (1) eine elektrische Spannung induziert wird, wobei
– die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) und die Messspule (8, 9, 10, 11, 13) tangential zur Einspritzleitung (2) angeordnet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden, druckbeaufschlagten Einspritzleitung 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 Einspritzdüse, wird der über die Einspritzleitung anstehende Kraftstoff in die Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt. 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 Einspritzventil entstehen.
  • In der Druckschrift DE 44 15 640 A1 wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem mittels eines Drucksensors die in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge und/oder der Förderbeginn ermittelt wird.
  • In der Druckschrift DE 197 20 641 A1 wird ein elektromagnetischer Kraftsensor mit einer Erregerspule und einer Sensorspule vorgeschlagen, deren Spulenebenen sich in einem Winkel von etwa 90° kreuzen. Dabei ist ein magnetoelastischer Spulenkern vorhanden, der an Krafteinleitungsflächen mit der zu messenden Kraft beaufschlagbar ist, wobei an der Sensorspule ein der äquivalentes Messsignal abnehmbar ist.
  • In der Druckschrift DE 32 08 250 A1 wird eine Einrichtung zum Regeln und Steuern einer Axialkolbenmaschine beschrieben. Diese Einrichtung weist eine Schenkscheibe mit in Gehäuselagern gelagerten Zapfen auf, wobei mindestens in einem Zapfen ein magnetoelastischer Sensor angeordnet ist, der durch kraftabhängige Verformung des Zapfens und/oder Lagers Signale über Druck und Drehzahl der Maschine liefert und diese einem elektronischen Steuergerät eingibt.
  • 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 Einspritzzeitpunktes durchzuführen.
  • Gestiegene Anforderungen hinsichtlich Fahrkomfort und Abgaswerten 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 Voreinspritzimpulse, 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 Einspritzvorgang eine genaue Totzeit der Einspritzventile, also die Verzugszeit zwischen Ansteuerung der Einspritzventile und Öffnen der Nadel der Einspritzdüse, zu bestimmen. Des Weiteren 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 gattungsgemäßen Drucksensor zu schaffen, der einfach und kostengünstig aufgebaut ist und der ein Messsignal mit einem besseren Signal-Rausch-Abstand erzeugt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Drucksensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine weist eine Einspritzleitung auf, die zu einem Einspritzventil führt. An dieser Einspritzleitung ist ein Drucksensor angeordnet. Der Sensor weist dabei zumindest eine Vormagnetisierungsspule und eine Messspule auf.
  • Erfindungsgemäß weist der Drucksensor ein Element auf, das kraftschlüssig mit der Einspritzleitung verbunden ist und die Einspritzleitung zumindest teilweise umgibt. Das Element besteht aus einem Werkstoff, der ausgeprägte magnetoelastische Eigenschaften 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 Unteransprüchen angegeben.
  • Es kann dabei vorgesehen sein, dass der Drucksensor ein zweites Element aus Weicheisen oder geschichtetem Trafoblech aufweist und dieses zweite Element die Einspritzleitung zumindest teilweise umgibt und unmittelbar mit den Enden des magnetoelastischen Elements mechanisch verbunden ist.
  • Dadurch kann erreicht werden, dass der magnetische Kreis der Vormagnetisierung geschlossen ist und sich Permeabilitätsänderungen im magnetoelastischen Element verstärken.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der Drucksensor einen Hohlzylinder aufweist, der koaxial zum magnetoelastischen Element und zur Einspritzleitung angeordnet ist, beabstandet zum magnetoelastischen Element angeordnet ist und das magnetoelastische 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 Einspritzleitung anzuordnen.
  • Dadurch kann erreicht werden, dass die magnetischen Feldlinien immer im magnetoelastischen Material verlaufen und ebenfalls ein geschlossener Kreis der Vormagnetisierung erreicht wird.
  • Mehrere Ausführungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1a eine Darstellung des erfindungsgemäßen Drucksensors in axialer Richtung der Einspritzleitung,
  • 1b eine perspektivische Darstellung des Drucksensors gemäß 1a,
  • 2a ein Messsignal des Drucksensors gemäß 1a und b ohne Vormagnetisierung des magnetoelastischen Elements, bei dem die Einspritzleitung zwischen einer Hochdruckpumpe und einem Einspritzventil angeordnet ist, und
  • 2b ein Messsignal des Drucksensors gemäß 1a und b mit Vormagnetisierung des magnetoelastischen Elements, bei dem die Einspritzleitung zwischen einer Hochdruckpumpe und einem Einspritzventil angeordnet ist,
  • 2c ein Messsignal des Drucksensors gemäß 1a und b, bei dem die Einspritzleitung zwischen einem Hochdruckspeicher und einem Einspritzventil angeordnet ist,
  • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des Drucksensors,
  • 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Drucksensors,
  • 5a ein Teilschnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel des Drucksensors, und
  • 5b eine perspektivische Darstellung des Drucksensors gemäß 5a.
  • Ein erfindungsgemäßer Drucksensor weist ein zylindersymmetrisches Element 1 (1) aus einem Werkstoff mit ausgeprägten magnetoelastischen Eigenschaften auf, das im Ausführungsbeispiel als Kern 1' 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 angeordnet. 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 411 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 Zwischenraum bildet. In diesem Zwischenraum ist entsprechend jeweils eine Messspule 8, 9, 10, 11 angeordnet. Sowohl die Vormagnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7 als auch die Messspulen 8, 9, 10, 11 sind dabei tangential zur Einspritzleitung 2 angeordnet.
  • Durch die dargestellte Anordnung der Vormagnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7 und der Messspulen 8, 9, 10, 11 sind die magnetischen Feldlinien kreisförmig in tangentialer Richtung um die Einspritzleitung 2 geschlossen.
  • Tritt nun in der Einspritzleitung 2 eine Druckänderung aufgrund des Öffnens eines nicht dargestellten Einspritzventils auf, so führt dies zu einer Änderung der mechanischen Spannungen. Über den magnetoelastischen Effekt haben die mechanischen Spannungen einen Einfluss auf die relative Permeabilität 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 umgesetzt. 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 relativen 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 verbesserten 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·p .
  • 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 Abhängigkeit 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 separate Auswerteeinheit durchgeführt werden.
  • Als vorteilhaft hat sich eine Windungszahl von je 20 für die Vormagnetisierungsspulen 4, 5, 6, 7 erwiesen. Für die Messspulen 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 verwendet werden.
  • Für das Ausführungsbeispiel wurde als Werkstoff mit magnetoelastischen Eigenschaften für den Kern 1' Vacoflux (50% Cobalt, 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 verwendet werden.
  • Die Anzahl der Vormagnetisierungsspulen kann ebenso wie die Anzahl der Messspulen weniger oder mehr als 4 betragen.
  • In 2a ist ein Verlauf einer in den Messspulen 8, 9, 10, 11 des Drucksensors gemäß 1a und b, der in der ausgeführten Form als Nutensensors bezeichnet wird, induzierten Spannung aufgetragen. Das Signal zeigt dabei den Spannungsverlauf bei nicht vormagnetisiertem Nutensensor. Das Signal entspricht einem Druckverlauf an einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine beim Öffnen der Einspritzventile. Aufgrund des Druckabfalls in der Einspritzleitung 2 beim Öffnen 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 2a ist in 2b die in den Messspulen 8, 9, 10, 11 induzierte Spannung mit einer Vormagnetisierung des Kerns 1' des Nutensensors dargestellt. Im oberen Diagramm ist dabei das gemessene, im unteren Diagramm das integrierte Signal dargestellt.
  • In den 2a und b ist die Einspritzleitung 2 zwischen einer nicht dargestellten Hochdruckpumpe und dem Einspritzventil angeordnet. Die Hochdruckpumpe kann dabei als Verteilereinspritzpumpe ausgeführt sein, bei der ein Druckaufbau bei jedem Verbrennungstakt erfolgt.
  • In 2c ist ein für das Ausführungsbeispiel beispielhafter Signalverlauf gezeigt, der einen Druckabfall an einem Hochdruckspeicher nach dem Öffnen eines Einspritzventils darstellt. Die Einspritzleitung 2 (1a, b) ist dabei zwischen einem nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckspeicher und einem Einspritzventil angeordnet.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Drucksensor ein Element 1 auf, das als Kern 1'' (3) bezeichnet wird und aus einem Werkstoff, der magnetoelastische Eigenschaften aufweist ist. Der Kern 1'' ist kraftschlüssig mit der Einspritzleitung 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 kraftschlüssig mit dem Kern 1'' verbunden.
  • In diesem Zwischenraum der Vormagnetisierungsspule 12 ist eine Messspule 13 angeordnet, die den Kern 1'' kraftschlüssig umgibt. Des Weiteren ist ein Messverstärker 14 derart angeordnet, dass er einen möglichst kleinen Abstand zur Messspule 13 aufweist. Durch den möglichst kleinen Abstand des Messverstärkers 14 zur Messspule 13 können Störeinstreuungen vermindert 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 Zylindersensor bezeichnet wird, sind die Vormagnetisierungsspule 12 und die Messspule 13 koaxial zum hohlzylinderförmigen Kern 1'' und zur Einspritzleitung 2 angeordnet.
  • Im Gegensatz zur Ausführungsform des Nutensensors (1a, b) ist beim Zylindersensor (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 (4) weist ein Zylindersensor (3) ein zweites Element 15 auf, dass als Joch 15' bezeichnet wird. Dieses Joch 15' umgibt die Einspritzleitung 2 zumindest teilweise und ist mit den ringförmigen 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 geschlossenen magnetischen Kreis auf.
  • Vorteilhaft ist es, für das Material des Jochs 15' Weicheisen oder geschichtetes Trafoblech zu verwenden.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel (5a) ist der Kern 1'' eines Zylindersensors (3) von einem Hohlzylinder 16 aus einem magnetoelastischem Werkstoff umgeben. Der Hohlzylinder 16 ist dabei koaxial zum Kern 1'' und zur Einspritzleitung 2 angeordnet. Der innere Radius des Hohlzylinders 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 vorhanden ist.
  • An den Stirnflächen des Kerns 1'' und des Hohlzylinders 16 sind Abdeckelemente 17 und 18 aus einem magnetoelastischem Werkstoff angeordnet. Mittels dieser scheibenförmigen Abdeckelemente 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 geschlossenen magnetischen Kreis auf.
  • In 5b ist eine perspektivische Darstellung des Topfsensors gezeigt, bei dem die rotationssymmetrische Anordnung des Topfsensors zu sehen ist.
  • In den Ausführungsbeispielen des Zylindersensors, des Jochsensors 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 vorteilhaft.
  • Sowohl beim Zylindersensor, als auch beim Jochsensor oder beim Topfsensor kann eine andere Windungsanzahl sowohl für die Vormagnetisierungsspule als auch für die Messspule verwendet werden. Bei diesen drei Ausführungsformen ist es auch möglich, als magnetoelastisches Material Legierungen zu verwenden, die in den Ausführungen zum Nutensensor angegeben wurden.
  • In allen Ausführungsbeispielen können sowohl die Vormagnetisierungsspule als auch die Messspule beabstandet zum Kern angeordnet sein.
  • Die geometrische Form des Kerns kann in allen Ausführungsbeispielen auch als Rechteck oder vieleckig ausgeführt sein.
  • Im Gegensatz zur Vormagnetisierungsspule ist bei der Messspule 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 weitgehend 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 Druckmessung 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 verbundener Kern aus magnetoelastischem Material wird aufgrund seiner Steifigkeit die durch Druckschwankungen verursachten mechanischen Schwingungen verringern. Daher ist der Durchmesser eines zylinderförmigen Kerns aus magnetoelastischem Material nicht beliebig groß wählbar. Durch die Vormagnetisierungsspulen kann allerdings eine optimale Vormagnetisierung eingestellt werden und damit ein für das verwendete magnetoelastische Material optimaler Arbeitspunkt erreicht werden.
  • Mit den erfindungsgemäßen Sensoren kann erreicht werden, dass der Signal-Rausch-Abstand des Messsignals erheblich verbessert 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 Ansteuern des Einspritzventils und dem Öffnen der Nadel der Einspritzdüse genauer zu bestimmen.
  • Des Weiteren wird dadurch ermöglicht die Funktion der Einspritzventile laufend zu überprüfen. Die ist besonders bei den Vor- und Nacheinspritzungen notwendig, da dort aufgrund der geringen Einspritzmengen kleine Nadelhübe einer Einspritzdüsennadel resultieren. Durch die dargestellten Ausführungsformen des Drucksensors ist es möglich, die Funktion des Einspritzventils, welches an derselben Einspritzleitung angeordnet ist wie der Drucksensor, hinsichtlich der Vor- und der Haupteinspritzung zu überprüfen.
  • Es ist auch möglich die Haupteinspritzungen an Einspritzventilen zu überprüfen, die nicht in der Einspritzleitung angeordnet sind, an der der Drucksensor angeordnet ist, mit dem gemessen wird.
  • Durch die variable Vormagnetisierung bei bestimmten Ausführungsformen des Drucksensors ist es zudem möglich qualitative Aussagen sowohl über die Druckschwankungen als auch über den Druck in den Einspritzleitungen zu treffen.

Claims (11)

  1. Drucksensor, der an einer zu einem Einspritzventil führenden, druckbeaufschlagten Einspritzleitung (2) einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine angeordnet ist, mit – einem Element (1) das kraftschlüssig mit der Einspritzleitung (2) verbunden ist, das Element (1) eine Gesamtlänge der Einspritzleitung (2) zumindest abschnittsweise umgibt und das Element (1) aus einem Werkstoff besteht, der ausgeprägte magnetoelastische Eigenschaften aufweist, – zumindest einer Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) zur Vormagnetisierung des Elements (1) und die Vormagnetisierungsspule 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 magnetoelastischen Effekts in dem Element (1) eine elektrische Spannung induziert wird, wobei – die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) und die Messspule (8, 9, 10, 11, 13) tangential zur Einspritzleitung (2) angeordnet sind.
  2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) und die Messspule (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 gekennzeichnet, dass die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) und die Messspule (8, 9, 10, 11, 13) koaxial zur Einspritzleitung (2) angeordnet sind.
  4. Drucksensor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor ein zweites Element (15) aufweist, das die Einspritzleitung (2) zumindest teilweise umgibt und das zweite Element (15) unmittelbar mit den Stirnflächen 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 gekennzeichnet, 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 Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vormagnetisierung des Elements (1) mittels eines Vormagnetisierungsstroms durch die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7) variabel einstellbar ist.
  9. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der eingestellten Vormagnetisierung des Elements (1) die durch die Messspule (8, 9, 10, 11) erfasste induzierte Spannung proportional zum Druck oder einer Druckänderung in der Einspritzleitung (2) ist.
  10. Drucksensor nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Windungen der Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) so gewickelt sind, dass die Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) zumindest an einer Stelle einen Zwischenraum aufweist.
  11. Drucksensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Zwischenraum der Vormagnetisierungsspule (4, 5, 6, 7, 12) die Messspule (8, 9, 10, 11, 13) angeordnet ist.
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