DE102008042673A1

DE102008042673A1 - Sensorvorrichtung zum Erfassen elektrischer Eigenschaften einer Flüssigkeit

Info

Publication number: DE102008042673A1
Application number: DE102008042673A
Authority: DE
Inventors: Udo Kaess; Gustav Klett; Markus Niemann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-08
Filing date: 2008-10-08
Publication date: 2010-06-17
Also published as: FR2936874A1; FR2936874B1; JP2010091566A; US20100085068A1

Abstract

Die Sensorvorrichtung zum Erfassen elektrischer Eigenschaften einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit weist auf: ein druckdichtes Gehäuse, dessen Hohlraum über eine Öffnung an eine Hochdruckleitung anschließbar ist, einen Sensor für elektrische Eigenschaften, der in dem Hohlraum angeordnet ist, Glasdurchführungen, die Kontakte an einer Außenseite des Gehäuses mit dem Sensor elektrisch verbinden.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zum Erfassen elektrischer Eigenschaften einer Flüssigkeit, insbesondere einer Flüssigkeit die unter hohem Druck steht.
Kraftstoffe für Verbrennungsmotoren können gemischt werden, z. B. aus Diesel und Ethanol. Für eine optimale Verbrennung und Leistungsausbeute ist die Zusammensetzung der Kraftstoffmischung zu bestimmen.
Elektrische Eigenschaften, z. B. Dielektrizitätskonstante, spezifischer Leitwert, sind für die einzelnen Kraftstoffe charakteristisch. Anhand einer Bestimmung der elektrischen Eigenschaften kann in Folge auf ein Mischungsverhältnis der Kraftstoffe zurückgeschlossen werden.
Sensoren zum Erfassen der elektrischen Eigenschaften werden in einem Vorratsbehältnis, z. B. Tank, angeordnet. Die Kraftstoffe können sich teilweise entmischen, so dass ein in Verbrennungskammern eingespritztes Kraftstoffgemisch sich von dem am Sensor vorliegenden Kraftstoffgemisch unterscheiden kann.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 kann in einer Einspritzleitung einer Einspritzdüse angeordnet werden. Die unmittelbare Nähe des Sensors zu der Einspritzdüse kann gewährleisten, dass die Zusammensetzung des eingespritzten Kraftstoffs und des untersuchten Kraftstoffs übereinstimmen.
Die erfindungsgemäße Sensorvorrichtung zum Erfassen elektrischer Eigenschaften einer Flüssigkeit weist auf: ein druckdichtes Gehäuse, dessen Hohlraum über eine Öffnung an eine Hochdruckleitung anschließbar ist, einen Sensor für elektrische Eigenschaften, der in dem Hohlraum angeordnet ist, und Glasdurchführungen, die Kontakte an einer Außenseite des Gehäuses mit dem Sensor elektrisch verbinden.
Die Glasdurchführungen ermöglichen den Sensor in Bereichen einzubauen, in den die Flüssigkeit unter hohem Druck steht. Die Glasdurchführungen können innen liegende Bereiche des Sensors elektrisch kontaktieren und sind zugleich dicht, so dass kein Kraftstoff austreten kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügten Figuren erläutert. In den Figuren zeigen:
1 einen Sensor im Querschnitt und
2 den Sensor in einem anderen Querschnitt.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt einen beispielhaften Sensor 1 im Querschnitt. 2 zeigt einen Schnitt in der Ebene I-I.
Ein Gehäuse des Sensors 1 besteht aus zwei Halbschalen 2, 3.
Die erste Halbschale 2 weist eine Vertiefung 4 auf, in welcher ein Hochdrucksensor 5 angeordnet ist. Der Hochdrucksensor 5 kann beispielsweise ein piezoaktives Element aufweisen.
Die zweite Halbschale 3 kann wie dargestellt die erste Halbschale 2 umschließen. Die beiden Halbschalen 2, 3 können formschlüssig ausgebildet sein, so dass ein druckdichter Hohlraum 6 durch die beiden Halbschalen 2, 3 definiert wird. Eine materialschlüssige Verbindung der beiden Halbschalen 2, 3 kann durch Verschweißen erfolgen.
In der zweiten Halbschale 3 ist eine Öffnung 10 vorgesehen, über die eine Flüssigkeit in den Hohlraum 6 und die Vertiefung 4 einströmen kann. Die Flüssigkeit kann unter hohem Druck, beispielsweise mehr als 100 bar oder sogar mehr als 1000 bar stehen. Der Sensor 1 ist insbesondere für die Zuleitungen 19 einer Kraftstoffeinspritzung geeignet. Der Sensor 1 wird nach den druckerhöhenden Elementen, z. B. Pumpen, in dem Einspritzsystem angeordnet.
Auf einer innen liegenden Fläche 7, d. h. im Hohlraum 6 liegend, der zweiten Halbschale 3 sind elektrische Leiterbahnen 8, 9 aufgebracht. 2 zeigt die Leiterbahnen 8, 9 als kreisförmige Elemente. Alternativ können die Leiterbahnen als ineinandergreifende kammartige Strukturen ausgebildet werden. Die wenigstens zwei Leiterbahnen 8, 9 sind von einander elektrisch isoliert angeordnet. Die Anordnung kann zum Bestimmen der dielektrischen Eigenschaften oder zum Bestimmen des spezifischen elektrischen Leitwerts der Flüssigkeit in dem Hohlraum 6 verwendet werden.
Eine elektrische Ankontaktierung der Leiterbahnen 8, 9 erfolgt durch Kontakte 11.
An einer der zweiten Halbschale 3 abgewandten Außenfläche 15 der ersten Halbschale 2 sind Außenkontakte 16 angeordnet. Die Außenkontakte 16 dienen zum Ankontaktieren der Sensorvorrichtung 1 z. B. durch externe Bonddrähte 17 um eine elektrische Verbindung zu einer Auswertungseinrichtungen der Sensorsignale zu schaffen.
In der ersten Halbschale 2 sind Glasdurchführungen 12 mit einer elektrischen Seele in einer Wand 13 angeordnet. In der dargestellten Variante erstrecken sich die Glasdurchführungen 12 über die gesamte Abmessung der ersten Halbschale 2 von der der zweiten Halbschale 3 abgewandten Außenfläche 15 bis zu der der zweiten Halbschale 2 zugewandten Fläche 18. Die Glasdurchführungen 12 sind über ihre gesamte Länge in der Wand der ersten Halbschale 2 eingebettet. Die Glasdurchführungen 12 können eine Länge aufweisen, die wenigstens 5-fach größer als deren Durchmesser ist. Die Glasdurchführungen 12 bzw. deren Seele ist mit den Außenkontakten 16 elektrisch verbunden.
Eine elektrische Verbindung zwischen den Glasdurchführungen 12 bzw. deren Seele und den Kontakten 11 der Leiterbahnen 8, 9 erfolgt durch eine Pressverbindung. Die Kontakte 11 der Leiterbahnen 8, 9 können hierzu leitfähige Erhebungen aufweisen. Die leitfähigen Erhebungen können elastisch ausgebildet sein.
Neben dem Sensor für elektrische Eigenschaften kann ein Temperatursensor in dem Hohlraum angeordnet sein. Der Temperatursensor erfasst die lokale Temperatur. Eine Kontaktierung des Temperatursensors kann durch weitere Glasdurchführungen erfolgen. Eine Auswertungseinrichtung kann die elektrischen Eigenschaften unter Berücksichtigung derer Temperaturabhängigkeit mit Hilfe der gemessenen aktuellen Temperatur auswerten.

Claims

Sensorvorrichtung zum Erfassen elektrischer Eigenschaften einer Flüssigkeit, insbesondere einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit, aufweisend: ein druckdichtes Gehäuse (2, 3), dessen Hohlraum (6) über eine Öffnung (10) an eine Hochdruckleitung (19) anschließbar ist, einen Sensor (8, 9) für elektrische Eigenschaften, der in dem Hohlraum (6) angeordnet ist, und Glasdurchführungen (12), die Kontakte an einer Außenseite (15) des Gehäuses (2, 3) mit dem Sensor (8, 9) elektrisch verbinden.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Hochdrucksensor (5) in dem Hohlraum (6) angeordnet ist.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensor (1) für elektrische Eigenschaften durch auf einer Innenwand (7) des Hohlraums (6) aufgebrachte freiliegende Leiterbahnen (8, 9) zum Erfassen dielektrischer Eigenschaften und/oder der Leitfähigkeit der Flüssigkeit gebildet ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Länge der Glasdurchführungen (12) wenigstens fünffach größer als ein Durchmesser der Glasdurchführungen (12) ist.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2, 3) aus einer ersten (2) und einer zweiten (3) Schale gebildet ist, der Sensor (1) für elektrische Eigenschaften auf der Innenseite (7) der zweiten Schale (3) angeordnet ist und die Glasdurchführungen (12) durch die erste Schale (2) geführt sind.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei Kontaktflächen (11) des Sensors (1) für elektrische Eigenschaften an die Glasführungen (12) angepresst sind.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die beiden Schalen (2, 3) formschlüssig ausgebildet sind.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die beiden Schalen (2, 3) miteinander verschweißt sind.