DE102011013912A1 - pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, der wenigstens eine in ihrer Form und/oder Größe veränderliche Membran (31) und ein elektronisches Bauteil (30) umfasst, wobei wenigstens eine Komponente des elektronischen Bauteils (30) derart mit der Membran (31) verbunden ist, dass bei Anlage einer elektrischen Spannung am elektronischen Bauteil (30) und Änderung der Form und/oder Größe der Membran (31) eine Veränderung einer im elektronischen Bauteil (30) messbaren physikalischen Größe detektierbar ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine Seite der Membran (31) mit einer nicht-vernetzten organischen Substanz (40) beschichtet ist. Weiterhin betrifft die. Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches einen erfindungsgemäßen Drucksensor aufweist.The invention relates to a pressure sensor which comprises at least one membrane (31) which is variable in shape and / or size and an electronic component (30), at least one component of the electronic component (30) being connected to the membrane (31) in this way, that when an electrical voltage is applied to the electronic component (30) and the shape and / or size of the membrane (31) changes, a change in a physical variable measurable in the electronic component (30) can be detected. According to the invention, at least one side of the membrane (31) is coated with a non-crosslinked organic substance (40). Furthermore, the. Invention a motor vehicle which has a pressure sensor according to the invention.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor, der wenigstens eine in ihrer Form und/oder Größe veränderliche Membran und ein elektronisches Bauteil umfasst, wobei wenigstens eine Komponente des elektronischen Bauteils derart mit der Membran verbunden ist, dass bei Anlage einer elektrischen Spannung am elektronischen Bauteil und Änderung der Form und/oder Größe der Membran eine Veränderung einer im Bauteil messbaren physikalischen Größe detektierbar ist.The present invention relates to a pressure sensor comprising at least one variable in shape and / or size membrane and an electronic component, wherein at least one component of the electronic component is connected to the membrane such that upon application of an electrical voltage to the electronic component and change the shape and / or size of the membrane, a change in a physical size measurable in the component is detectable.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Kraftfahrzeug, welches den erfindungsgemäßen Drucksensor aufweist.Furthermore, the present invention relates to a motor vehicle having the pressure sensor according to the invention.
Bei Partikelfiltern, die zur Filterung von Abgaspartikeln in Kraftfahrzeugen eingesetzt sind, ist es erforderlich, kontinuierlich den Beladungszustand des Partikelfilterkörpers mit den herauszufilternden Partikeln zu überwachen. Zu diesem Zweck nutzt man Drucksensoren, mit denen der Druck im Abgas vor dem Partikelfilter in Bezug zum Abgasdruck nach dem Partikelfilter ermittelt wird. Je höher dabei das Druckgefälle ist, umso höher ist der Beladungszustand auf dem Partikelfilterkörper. Das heißt, dass über die ermittelte Druckdifferenz ein Signal generiert werden kann, welches eine Information über eine notwendige Behandlung oder einen Austausch des Partikelfilters enthält.In particulate filters, which are used for filtering exhaust particles in motor vehicles, it is necessary to continuously monitor the loading state of the particulate filter body with the particles to be filtered out. For this purpose one uses pressure sensors with which the pressure in the exhaust gas in front of the particle filter with respect to the exhaust gas pressure after the particle filter is determined. The higher the pressure gradient, the higher the loading state on the particle filter body. This means that a signal can be generated via the determined pressure difference, which contains information about a necessary treatment or replacement of the particulate filter.
Ein zum genannten Zweck einzusetzender Drucksensor umfasst dabei in herkömmlicher Ausführungsform einen so genannten Sensor-Chip mit einer bei Druckänderungen in ihrer Form und/oder Größe veränderlichen Membran und einem elektronischen Bauteil, von dem wenigstens eine Komponente derart mit der Membran verbunden ist, dass bei Anlage einer elektrischen Spannung am elektronischen Bauteil und Änderung der Form und/oder Größe der Membran eine Veränderung einer im Bauteil messbaren physikalischen Größe detektierbar ist. Das elektronische Bauteil ist mittels so genannter Bonddrähte an die elektronische Peripherie angeschlossen ist. Die Membran ist oftmals in oder an einer Öffnung einer zwei Volumen separierenden Trennwand angeordnet. Bei Verformung oder Größenänderung der Membran lassen sich mittels Auswertung einer Änderung einer physikalischen Größe am elektronischen Bauteil Rückschlüsse über die Verformung der Membran und damit über die herrschenden Duckverhältnisse an der Membran ziehen. Je nach Position der Anordnung der Membran beziehungsweise des Drucksensors sind dadurch Aussagen über die Druckverhältnisse im Ansaugbereich, im Ladebereich, im Abgasrückführungsbereich oder im Niederdruck-Abgasrückführungsbereich möglich.In a conventional embodiment, a pressure sensor to be used for this purpose comprises a so-called sensor chip with a membrane that changes in shape and / or size when there are pressure changes, and an electronic component, of which at least one component is connected to the membrane in such a way that upon installation an electrical voltage on the electronic component and change in the shape and / or size of the membrane, a change in a physical quantity measurable in the component is detectable. The electronic component is connected by means of so-called bonding wires to the electronic periphery. The membrane is often located in or at an opening of a two volume separating partition. Upon deformation or change in size of the membrane, conclusions about the deformation of the membrane and thus about the prevailing duck conditions on the membrane can be drawn by evaluating a change in a physical quantity on the electronic component. Depending on the position of the arrangement of the membrane or the pressure sensor thereby statements about the pressure conditions in the intake, in the cargo area, in the exhaust gas recirculation area or in the low pressure exhaust gas recirculation area are possible.
Dabei kann der Drucksensor derart ausgestaltet sein, dass er zumindest auf der Seite der Membran, auf der die Bonddrähte angeordnet sind, eine Gelschicht aufweist, die zum Schutz der Membran-Oberfläche beziehungsweise des dort angeordneten elektronischen Bauteils vor Ablagerungen von Abgaspartikeln oder vor flüssigem oder gefrorenem Kondensat und/oder im Abgaskondensat enthaltener Säure dient.In this case, the pressure sensor can be designed such that it has at least on the side of the membrane on which the bonding wires are arranged, a gel layer which protects the membrane surface or the electronic component arranged there against deposits of exhaust particles or liquid or frozen Condensate and / or acid contained in the exhaust gas condensate is used.
Der Drucksensor muss neben den genannten Beanspruchungen durch gefrorenes Kondensat beziehungsweise Abgaspartikel und Säure außerdem mechanische Beanspruchung, insbesondere in Form von Schwingungen, und thermische Beanspruchung mit Temperaturschwankungen von bis zu 180 K aushalten können. Insbesondere die Resistenz des Drucksensors gegenüber den aggressiven Abgaskondensaten stellt eine besondere Herausforderung dar. Die zum Schutz des Chips eingesetzte Gelschicht hat deshalb eine Schichtdicke von 1 mm bis 3 mm. Trotzdem hat sich in Dauerlastversuchen sowie auch in der Praxis gezeigt, dass unter Umständen die Lebensdauer des Sensors nicht ausreichend sein könnte, was insbesondere auf die Problematik mechanischer Beanspruchung aufgrund des einfrierenden Kondensats zurückzuführen ist, welches gegebenenfalls eine Versperrung beziehungsweise Blockierung eines Druckzuganges bewirken kann.In addition to the aforementioned stresses caused by frozen condensate or exhaust gas particles and acid, the pressure sensor must be able to withstand mechanical stress, in particular in the form of vibrations, and thermal stress with temperature fluctuations of up to 180 K. In particular, the resistance of the pressure sensor to the aggressive exhaust gas condensates presents a particular challenge. The gel layer used to protect the chip therefore has a layer thickness of 1 mm to 3 mm. Nevertheless, it has been shown in continuous load tests as well as in practice that under certain circumstances, the life of the sensor may not be sufficient, which is due in particular to the problem of mechanical stress due to the freezing condensate, which may possibly cause obstruction or blocking of a pressure access.
Des Weiteren kann gegebenenfalls die Lebensdauer der eingesetzten Gelschicht auf Grund ihrer chemischen und thermischen Widerstandsfähigkeit nicht den gestellten Qualitätsanforderungen entsprechen.Furthermore, if necessary, the lifetime of the gel layer used can not meet the quality requirements imposed due to their chemical and thermal resistance.
Aus der Patentliteratur ist die
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Drucksensor zur Verfügung zu stellen, der in einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Weise genaue Druckmessungen ermöglicht.The invention is therefore an object of the invention to provide a pressure sensor that allows accurate, inexpensive and reliable way accurate pressure measurements.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Drucksensor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Drucksensors sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben. Ergänzend wird ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 zur Verfügung gestellt, welches den erfindungsgemäßen Drucksensor umfasst.The object is achieved by the pressure sensor according to claim 1. Advantageous embodiments of this pressure sensor are specified in the dependent claims 2 to 9. In addition, a motor vehicle according to
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Drucksensor zur Verfügung gestellt, der wenigstens eine in ihrer Form und/oder Größe veränderliche Membran und ein elektronisches Bauteil umfasst, wobei wenigstens eine Komponente des elektronischen Bauteils derart mit der Membran verbunden ist, dass bei Anlage einer elektrischen Spannung am elektronischen Bauteil und Änderung der Form und/oder Größe der Membran eine Veränderung einer im Bauteil messbaren physikalischen Größe detektierbar ist, und wenigstens eine Seite der Membran mit einer nicht-vernetzten organischen Substanz beschichtet ist.To solve the problem, a pressure sensor is provided which comprises at least one variable in shape and / or size membrane and an electronic component, wherein at least one component of the electronic component is connected to the membrane such that upon application of an electrical voltage on electronic component and change in the shape and / or size of the membrane, a change in a physical quantity measurable in the component is detectable, and at least one side of the membrane is coated with a non-crosslinked organic substance.
Das heißt, dass erfindungsgemäß ein Drucksensor zur Verfügung gestellt wird, der einen so genannten Sensor-Chip mit einer integrierten Membran aufweist. Die Beschichtung mit der nicht-vernetzten organischen Substanz ist vorzugsweise auf der Seite der Membran vorgesehen, auf der auch das elektronische Bauteil beziehungsweise dessen Komponente angeordnet ist. Der Drucksensor bildet einen so genannten Sensor-Chip aus, in den die Membran integriert ist, wobei die Membran im Wesentlichen durch einen zweidimensionalen Flächenbereich ausgestaltet ist.That is, according to the invention, a pressure sensor is provided which has a so-called sensor chip with an integrated membrane. The coating with the non-crosslinked organic substance is preferably provided on the side of the membrane on which the electronic component or its component is also arranged. The pressure sensor forms a so-called sensor chip, in which the membrane is integrated, wherein the membrane is essentially configured by a two-dimensional surface area.
Der erfindungsgemäße Drucksensor kann ein Differenzdrucksensor sein oder ein Relativdrucksensor. Ein Differenzdrucksensor misst die Differenz zwischen zwei absoluten Drücken, die gleichzeitig auf beiden Seiten der Sensormembran anliegen.The pressure sensor according to the invention may be a differential pressure sensor or a relative pressure sensor. A differential pressure sensor measures the difference between two absolute pressures simultaneously applied to both sides of the sensor diaphragm.
Der Relativdrucksensor unterscheidet sich vom Differenzdrucksensor dadurch, dass auf einer Seite der Sensormembran atmosphärischer Druck als Referenz anliegt.The relative pressure sensor differs from the differential pressure sensor in that atmospheric pressure is applied as reference on one side of the sensor diaphragm.
In weiterer alternativer Ausgestaltung kann der Drucksensor auch ein Absolutdrucksensor sein. Beim Absolutdrucksensor dient Vakuum als Referenzdruck.In a further alternative embodiment, the pressure sensor may also be an absolute pressure sensor. The absolute pressure sensor uses vacuum as the reference pressure.
Bei Ausführung des erfindungsgemäßen Drucksensors als Differenzdrucksensor oder als Relativ- oder Absolutdrucksensor umfasst er vorzugsweise zwei Kammern, die durch eine Trennwand getrennt sind, in oder an der die Membran angeordnet ist. Die Kammern können dabei im Wesentlichen abgeschlossene Hohlräume in einem Gehäuse sein, in dem auch das die Membran und das elektronische Bauteil angeordnet sind.In the embodiment of the pressure sensor according to the invention as a differential pressure sensor or as a relative or absolute pressure sensor, it preferably comprises two chambers, which are separated by a partition, in or on which the membrane is arranged. The chambers may be substantially closed cavities in a housing, in which also the membrane and the electronic component are arranged.
Die erfindungsgemäß verwendete nicht-vernetzte organische Substanz ist vorzugsweise ein Fett, wobei unter dem Begriff Fett auch ein Öl, vorzugsweise mit Konsistenzgeber, zu verstehen ist.The non-crosslinked organic substance used according to the invention is preferably a fat, wherein the term fat is also to be understood as meaning an oil, preferably with a bodying agent.
Der Vorteil des mit der Substanz beschichteten Flächenbereichs des Piezoelementes ist ein zuverlässiger Schutz der Membran beziehungsweise des elektronischen Bauteils vor Abgaskondensat bei gleichbleibender Fähigkeit des Sensors zur Druckänderungsdetektion.The advantage of the surface region of the piezoelectric element coated with the substance is reliable protection of the membrane or of the electronic component from exhaust gas condensate with a constant capability of the pressure change detection sensor.
Dadurch lässt sich eine Erhöhung der Lebensdauer des Drucksensors bei Beibehaltung eines relativ geringen Volumens sowie eine Verringerung oder Verhinderung der Gefahr des Einfrierens des Drucksensors erreichen.As a result, an increase in the life of the pressure sensor while maintaining a relatively small volume and a reduction or prevention of the risk of freezing of the pressure sensor can be achieved.
Der damit zur Verfügung gestellte Drucksensor ist relativ einfach herstellbar und zeichnet sich durch einen robusten Aufbau aus, durch dessen konstruktive Ausführung die Gefahr des Ablagerns und Einfrierens von Kondensat in der Nähe der Membran beziehungsweise des Piezoelements verringert beziehungsweise unterbunden wird.The thus provided pressure sensor is relatively easy to manufacture and is characterized by a robust construction, through the structural design, the risk of deposition and freezing of condensate in the vicinity of the membrane or the piezoelectric element is reduced or prevented.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass das elektronische Bauteil ein piezoresistives Element ist, oder dass das elektronische Bauteil ein Kondensator ist.It may be provided that the electronic component is a piezoresistive element, or that the electronic component is a capacitor.
Bei Ausführung des elektronischen Bauteils als ein piezoresistives Element wird erfindungsgemäß ein piezoresistiver Drucksensor zur Verfügung gestellt. Ein derartiger piezoresistiver Drucksensor wird überwiegend aus Silizium gefertigt, wobei auf der Membran elektrische Widerstände aufgebracht sind. Die elektrischen Widerstände sind bevorzugt eindiffundiert und ihr jeweiliger elektrischer Widerstand ist verformungsabhängig. Die einzelnen Widerstände können zu einer Widerstandsbrücke zusammengeschaltet sein. Die Änderung der Widerstände wird über die Brückenquerspannung gemessen, sie ist ein Maß für die Verformung der Membran und somit für den Druckunterschied zwischen beiden Seiten der Sensormembran.When the electronic component is designed as a piezoresistive element, a piezoresistive pressure sensor is provided according to the invention. Such a piezoresistive pressure sensor is predominantly made of silicon, wherein electrical resistances are applied to the membrane. The electrical resistances are preferably diffused in and their respective electrical resistance is deformation-dependent. The individual resistors can be connected together to form a resistance bridge. The change in the resistances is measured via the transverse bridge voltage, which is a measure of the deformation of the membrane and thus of the pressure difference between both sides of the sensor membrane.
Bei Ausführung des elektronischen Bauteils als Kondensator ist der erfindungsgemäße Drucksensor somit ein so genannter kapazitiver Drucksensor. Ein solcher kapazitiver Drucksensorchip wird überwiegend aus Silizium hergestellt. In seine Membran ist eine Elektrode eines Kondensators eindiffundiert oder als leitfähige Dünnschicht aufgebracht. Die zweite Elektrode des Kondensators ist eine stationäre Elektrode und liegt gegenüber, auf einem nichtbeweglichen Teil des Drucksensors beziehungsweise der Membran. Zwischen der Membran und der nichtbeweglichen Elektrode befindet sich ein Vakuum. Bei Druckbeaufschlagung verformt sich die Membran und somit ändert sich der Abstand der zwei gegenüberliegenden Kondensatorelektroden. Die Folge ist eine Kapazitätsänderung des Kondensators. Die Kapazität wird elektronisch ausgewertet und ist ein Maß für den an der Membran von außen anliegenden Druck.When the electronic component is designed as a capacitor, the pressure sensor according to the invention is thus a so-called capacitive pressure sensor. Such a capacitive pressure sensor chip is predominantly made of silicon. In its membrane, an electrode of a capacitor is diffused or applied as a conductive thin film. The second electrode of the capacitor is a stationary electrode and is opposite, on a non-movable part of the pressure sensor or the membrane. There is a vacuum between the membrane and the non-moving electrode. When pressure is applied, the membrane deforms and thus the distance between the two opposing capacitor electrodes changes. The result is a capacitance change of the capacitor. The capacity is electronically evaluated and is a measure for the pressure applied to the membrane from the outside.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Membran eine Gelschicht aufweist. Diese Gelschicht kann gegebenenfalls die gesamte Membran, zumindest auf einer ihrer Seiten, bedecken. Das dabei verwendete Gel kann ein organisches, vernetztes Gel sein oder ein synthetisches Gel auf Fluorbasis. Die Gelschichtdicke beträgt 1 mm bis 3 mm, wobei jedoch auch dickere oder dünnere Schichten nicht vom Gegenstand der Erfindung ausgeschlossen sein sollen.It may be provided that the membrane has a gel layer. This gel layer may optionally cover the entire membrane, at least on one side thereof. The gel used may be an organic, crosslinked gel or a fluorine-based synthetic gel. The gel layer thickness is 1 mm to 3 mm, but also thicker or thinner layers should not be excluded from the subject of the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Schicht aus der nicht-vernetzten organischen Substanz auf der Gelschicht angeordnet ist. Das heißt, dass auf der Membran eine Gelschicht angeordnet ist und auf der Gelschicht die nicht-vernetzte organische Substanz ebenfalls als eine Schicht aufgetragen ist. Alternativ ist es auch möglich, dass die Substanz direkt auf der Membran beziehungsweise dem elektronischen Bauteil angeordnet ist. Der Vorteil der Anordnung der Substanzschicht auf der Gelschicht ist neben dem Schutz der Membran auch ein Schutz der Gelschicht.In a preferred embodiment it is provided that the layer of the uncrosslinked organic substance is arranged on the gel layer. That is, a gel layer is disposed on the membrane and the non-crosslinked organic substance is also coated on the gel layer as a layer. Alternatively, it is also possible that the substance is arranged directly on the membrane or the electronic component. The advantage of the arrangement of the substance layer on the gel layer is in addition to the protection of the membrane also a protection of the gel layer.
In alternativer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Gelschicht lediglich auf einer Seite der Membran angeordnet ist und die Schicht aus der nicht-vernetzten organischen Substanz auf der der Gelschicht gegenüber liegenden Seite der Membran angeordnet ist. In dieser Ausführungsform wird somit eine Seite der Membran durch die Gelschicht geschützt und die andere Seite durch die Substanzschicht geschützt. Die Substanzschicht ist insbesondere auf der Seite anzuordnen, auf der die größeren, chemischen, mechanischen oder thermischen Belastungen zu erwarten sind.In an alternative embodiment, it is provided that the gel layer is arranged only on one side of the membrane and the layer of non-crosslinked organic substance is disposed on the side of the membrane opposite the gel layer. Thus, in this embodiment, one side of the membrane is protected by the gel layer and the other side is protected by the substance layer. The substance layer is to be arranged in particular on the side on which the larger, chemical, mechanical or thermal loads are to be expected.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Gelschichten auf beiden Seiten der Membran angeordnet sind und Schichten aus der nicht-vernetzten organischen Substanz auf den Gelschichten angeordnet sind. Dadurch wird die Membran beziehungsweise das elektronische Bauteil von beiden Seiten durch jeweils eine Gelschicht und eine Substanzschicht geschützt.In a further alternative embodiment it can be provided that gel layers are arranged on both sides of the membrane and layers of the uncrosslinked organic substance are arranged on the gel layers. As a result, the membrane or the electronic component is protected from both sides by a respective gel layer and a substance layer.
In besonderer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Drucksensor wenigstens eine Kammer und eine die Kammer von einem angrenzenden Volumen trennende Trennwand mit einer Öffnung aufweist, wobei die Membran die Öffnung in der Trennwand verschließt, und die Schicht aus der nicht-vernetzten organischen Substanz derart ausgeführt ist, dass sie die jeweilige Kammer ausfüllt. In diesem Fall ist die Kammer räumlich, bis auf eine Gasleitungsöffnung, abgeschlossen. Die nicht-vernetzte organische Substanz ersetzt somit in der Kammer das Gas als Trägermedium des Drucksignals. Der Druck des Abgases wirkt auf die Substanz, die die Druckspannung entsprechend auf die Membran weiter überträgt. Vorzugsweise ist die Membran dabei mit ihren Rändern an oder in der Öffnung befestigt.In a particular embodiment it is provided that the pressure sensor has at least one chamber and a partition wall separating the chamber from an adjacent volume with an opening, wherein the membrane closes the opening in the dividing wall, and the layer of uncrosslinked organic substance is designed in such a way in that it fills the respective chamber. In this case, the chamber is spatially closed, except for a gas line opening. The non-crosslinked organic substance thus replaces the gas in the chamber as a carrier medium of the pressure signal. The pressure of the exhaust gas acts on the substance, which transfers the compressive stress accordingly to the membrane. Preferably, the membrane is attached with its edges on or in the opening.
In der Ausführungsform, in der lediglich eine relativ dünne Substanzschicht vorgesehen ist, weist diese Substanzschicht eine Dicke von zirka 1 mm bis 5 mm auf. Es kann insbesondere eine Schichtdicke von 2,5 mm bis 3,5 mm, insbesondere 3 mm, vorgesehen sein.In the embodiment in which only a relatively thin substance layer is provided, this substance layer has a thickness of approximately 1 mm to 5 mm. In particular, a layer thickness of 2.5 mm to 3.5 mm, in particular 3 mm, may be provided.
Theoretisch besteht die Gefahr, dass es bei hohen Temperaturen im Drucksensor zu einer Erweichung beziehungsweise Verflüssigung der Substanz kommen könnte und die Substanz demzufolge aus der jeweiligen Kammer strömen könnte. Aufgrund einer relativ hohen Viskosität der Substanz sowie Kohäsions- und Adhäsionskräften zwischen der Substanz und dem Material des Drucksensors und gegebenenfalls aufgrund der Oberflächenspannung der Substanz wird ein Volumenstrom der Substanz aus dem Gehäuse des Drucksensors selbst bei höheren Temperaturen verhindert.Theoretically, there is the danger that at high temperatures in the pressure sensor could lead to softening or liquefaction of the substance and the substance could therefore flow out of the respective chamber. Due to a relatively high viscosity of the substance and cohesive and adhesive forces between the substance and the material of the pressure sensor and possibly due to the surface tension of the substance, a volume flow of the substance from the housing of the pressure sensor is prevented even at higher temperatures.
Dementsprechend kann der Drucksensor derart ausgestaltet sein, dass zumindest die Kammer, in der die Schicht aus der nicht-vernetzten organischen Substanz angeordnet ist, eine Gasleitungsöffnung umfasst, die einen Durchmesser von 1,5 mm bis 8 mm aufweist.Accordingly, the pressure sensor may be configured such that at least the chamber in which the non-crosslinked organic substance layer is disposed includes a gas line opening having a diameter of 1.5 mm to 8 mm.
Die bevorzugte Größe des Durchmessers der Gasleitungsöffnung beträgt zwischen 2,5 mm–6 mm. Insbesondere haben sich Gasleitungsöffnungs-Durchmesser von 5 mm als günstig erwiesen. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt insbesondere darin, dass Abgaskondensat aus derart dimensionierten Gasleitungsöffnungen ungehindert abfließen kann, so dass Beschädigungen des Drucksensors auf Grund gefrorenen Kondensats verhindert werden.The preferred size of the diameter of the gas line opening is between 2.5 mm-6 mm. In particular, gas line opening diameters of 5 mm have proved favorable. The advantage of this embodiment is, in particular, that exhaust gas condensate can flow away unhindered from such dimensioned gas line openings, so that damage to the pressure sensor due to frozen condensate can be prevented.
In einer Ausführungsvariante der nicht-vernetzten organischen Substanz weist diese zumindest anteilig ein Silikon-Öl-Fett auf. In einfacher Ausführungsform ist vorgesehen, dass die nicht-vernetzte organische Substanz vollständig aus dem Silikon-Öl-Fett besteht.In one embodiment variant of the non-crosslinked organic substance, it has at least proportionally a silicone oil fat. In a simple embodiment, it is provided that the non-crosslinked organic substance consists entirely of the silicone oil fat.
Alternativ kann die Substanz zumindest anteilig aus einem Perfluorpolyether-Öl-Fett hergestellt sein oder vollständig durch dieses Fett ausgebildet sein. Vorzugsweise umfasst das genannte Silikon-Öl-Fett oder das Perfluorpolyether-Öl-Fett einen Konsistenzgeber, das heißt, ein Mittel zur Erhöhung der Viskosität, wie zum Beispiel PTFE (Polytetrafluorethylen) mit Partikelgrößen im vorzugsweise einstelligen Mikrometerbereich.Alternatively, the substance may be at least partially prepared from a perfluoropolyether oil fat or completely formed by this grease. Preferably, said silicone oil grease or perfluoropolyether oil grease comprises a bodying agent, that is, a viscosifying agent, such as PTFE (polytetrafluoroethylene) having particle sizes in the preferably single-digit micron range.
Die Viskosität der nicht-vernetzten organischen Substanz beträgt vorzugsweise zwischen 150 mm2·s–1 bei 313 K und 40 mm2·s–1 bei 373 K. The viscosity of the uncrosslinked organic substance is preferably between 150 mm 2 .s -1 at 313 K and 40 mm 2 .s -1 at 373 K.
Die oben genannten Fette sind nicht brennbar und relativ unempfindlich gegenüber hohen Abgastemperaturen.The above fats are non-flammable and relatively insensitive to high exhaust gas temperatures.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug, welches den erfindungsgemäßen Drucksensor aufweist, mit dem in genannter Weise zuverlässig der Beladungszustand des Partikelfilters des Kraftfahrzeuges ermittelt werden kann.The invention furthermore relates to a motor vehicle which has the pressure sensor according to the invention, with which the load state of the particle filter of the motor vehicle can be reliably determined in the aforementioned manner.
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargstellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:The present invention will be described below with reference to the embodiments illustrated in the accompanying drawings. Show it:
Zur Erläuterung der Erfindung wird zunächst Bezug genommen auf die unterschiedlichen konstruktiven Ausführungsformen des Gehäuses
In
Allen drei Ausführungsformen des Drucksensors ist gemeinsam, dass sich je nach Unterschied zwischen den Gasdrücken
Wie bereits beschrieben, lässt sich je nach Verformungsgrad der Membran
Es kann dabei vorgesehen sein, dass – wie in
Die Trennwand
Neben dem Effekt des Schutzes der Membran
Partikel des Abgases sowie gegebenenfalls gefrorenes Kondensat werden durch die Substanzschicht
In besonderer Ausführungsform kann die Substanzschicht
Diese Gelschicht
Durch das Gel werden die Membran
Dabei ist die Erfindung nicht auf bestimmte Schichtdicken der nicht-vernetzten organischen Substanz
In den
Die Ausgestaltungen in den
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Gehäusecasing
- 1111
- erste Kammerfirst chamber
- 1212
- angrenzendes Volumen, zweite Kammeradjacent volume, second chamber
- 2020
- Trennwandpartition wall
- 2121
- Öffnungopening
- 2222
- GasleitungsöffnungGas line opening
- 2323
- Umgebungswandsurrounding wall
- 2424
- elektrische Leitungelectrical line
- 3030
- elektronisches Bauteilelectronic component
- 3131
- Membranmembrane
- 3232
- DrucksensorchipPressure sensor chip
- 4040
- nicht-vernetzte organische Substanznon-crosslinked organic substance
- 5050
- Gelgel
- 6060
- Gasdruckgas pressure
- 7070
- Trägerplattesupport plate
- 8080
- GlassockelWedgebase
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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