DE19711939A1 - Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und der Temperatur im Saugrohr einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und der Temperatur im Saugrohr einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung
des Drucks und der Temperatur im Saugrohr einer
Brennkraftmaschine, wobei in einem gemeinsamen Gehäuse
ein Temperatursensor und ein auf einem Träger zusammen
mit einer Auswerteschaltung verspannungsarm befestigter
Drucksensor angeordnet sind.
Eine Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und der
Temperatur im Saugrohr einer Brennkraftmaschine, bei
der in einem gemeinsamen Gehäuse ein Temperatursensor
und ein Drucksensor angeordnet sind, geht beispiels
weise aus der DE 28 51 716 C1 hervor.
Die Kombination eines beispielsweise aus der DE 43 17 312 A1
hervorgehenden Drucksensors mit einem Tempera
turfühler ist in Fig. 5 dargestellt.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Drucksensor wird ein
Ein-Chip-Silizium-Drucksensor (nicht dargestellt)
verwendet, der eine Sensorzelle umfaßt, bei welcher der
Druck auf die Rückseite einer Membran eingeleitet wird
und bei dem auf der Vorderseite der Membran für die
Messung des Absolutdrucks ein Referenzvakuum vorgesehen
ist. Der Drucksensor ist in einem hermetisch dichten
TO-Gehäuse 82 untergebracht, das seinerseits in dem
Gehäuse 80 der gesamten Vorrichtung zur Erfassung des
Drucks und der Temperatur angeordnet ist. In dem
Gehäuse 80 ist des weiteren eine Leiterplatte 83 mit
Kondensatoren angeordnet, die im Hinblick auf die
elektromagnetische Verträglichkeit erforderlich sind.
Die Leiterplatte 83 dient ferner der Verbindung zu
Flachsteckkontakten 84, die in einem an dem Gehäuse 80
angeformten Stutzen 85 angeordnet sind.
In einem Druckstutzen 88 ist ferner ein in eine
rohrförmige Kunststoffhülse 87 eingespritzter Tempera
tursensor 86 in Form eines NTC-Widerstands angeordnet,
dessen Anschlußleitungen über mit den NTC-Drähten
verschweißte Einlegeteile 90 mit Flachsteckerkontakten
84 elektrisch leitend verbunden sind.
Eine derartige Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und
der Temperatur ist nicht nur auf sehr aufwendige Weise
herzustellen, so müssen beispielsweise die elektrischen
Verbindungen zwischen den Anschlußleitungen des
Temperatursensors 86 und des Drucksensors 82 mit der
Leiterplatte 85 und mit den Flachsteckerkontakten 84 im
fertig montierten Zustand durch eine Lötverbindung
hergestellt werden. Diese Lötverbindung muß daraufhin
mit beispielsweise einer Klebemasse 89 zur Abdichtung
vergossen werden.
Problematisch ist bei einer derartigen Vorrichtung
auch, daß der Temperatursensor 86 in einer Kunst
stoffhülse 87 angeordnet ist, da hieraus eine für viele
Anwendungen zu lange Ansprechzeit des Temperatursensors
86 resultiert.
Darüber hinaus sind Vorrichtungen zur Erfassung von
Druck und Temperatur in dem Saugrohr einer Brenn
kraftmaschine bekannt, bei denen der Drucksensor auf
seiner Vorderseite mit dem Druck beaufschlagt wird. Der
eigentliche Drucksensor ist auf einem Glassockel
angeordnet. Zwischen dem Glassockel und dem Drucksensor
ist ein Referenzvakuum eingeschlossen. Der Drucksensor
in Form eines Chips ist von einem Rähmchen umgeben und
ist durch ein Schutzgel vor Umgebungseinflüssen
geschützt. Auch derartige Vorrichtungen erfordern eine
aufwendige und zum Teil komplizierte Herstellung.
Darüber hinaus kann nicht ausgeschlossen werden, daß
sich über das Gehäuse Spannungen u. dgl. auf den sehr
empfindlichen Drucksensor übertragen und das Meß
ergebnis verfälschen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und der Temperatur
im Saugrohr einer Brennkraftmaschine der gattungs
gemäßen Art derart weiterzubilden, daß diese bei
einfacher Herstellung eine präzise Temperaturmessung
und insbesondere eine sehr präzise Druckmessung
ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zur Erfassung
des Drucks und der Temperatur im Saugrohr einer
Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Einleitung
eines unter Druck stehenden Mediums ein an dem Gehäuse
befestigtes Stutzenteil und ein sowohl mit dem Träger
als auch mit dem Stutzenteil über mechanische Ver
spannungen entkoppelnde Dichtklebungen verbundenes
Zwischenstück vorgesehen sind.
Die zweiteilige Ausbildung des Druckanschlusses durch
das Stutzenteil und das Zwischenstück, wobei das
Zwischenstück lediglich über Dichtklebungen mit dem
Träger als auch mit dem Stutzenteil verbunden ist, so
daß mechanische Verspannungen weitestgehend entkoppelt
werden, hat den besonders großen Vorteil, daß durch
diesen Aufbau die Meßpräzision der Druckmessung erhöht
wird, da Verspannungen, die beispielsweise auf das
Gehäuse oder auf den Druckanschluß wirken, nicht auf
den Drucksensor übertragen werden. Des weiteren wird
durch diesen verhältnismäßig einfachen mechanischen
Aufbau eine leichte und unproblematische Herstellung
der gesamten Vorrichtung gewährleistet.
Der Träger, auf dem der Drucksensor befestigt ist, kann
rein prinzipiell auf die unterschiedlichste Art und
Weise an dem Gehäuse befestigt werden. Eine besonders
vorteilhafte Ausführungsform, die insbesondere eine
sehr gute Druckentkopplung ermöglicht, sieht vor, daß
der Träger in dem Gehäuse lediglich an vorgegebenen
Auflagepunkten aufgeklebt ist. Diese Auflagepunkte sind
so gewählt, daß möglichst wenige, die Druckmessung
verfälschende Verspannungen auf den Drucksensor
übertragen werden.
Um den Drucksensor gegenüber Umgebungseinflüssen zu
schützen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß um den
Drucksensor ein Ring angeordnet ist und daß der
Zwischenraum zwischen dem Ring und dem Sensor mit einem
chemikalienbeständigen Gel ausgefüllt ist.
Als chemikalienbeständiges Gel hat sich ein Fluor-
Silikon-Gel als besonders vorteilhaft erwiesen.
Was die Anordnung des Temperatursensors in der Vor
richtung betrifft, so sind hier ebenfalls die unter
schiedlichsten Ausführungsformen möglich. Um eine
besonders direkte Ankopplung des Temperatursensors an
das zu messende Medium zu ermöglichen, ist vorteilhaf
terweise bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß
der Temperatursensor an dem Stutzenteil derart befe
stigt ist, daß er in dessen Inneres ragt.
Insbesondere hinsichtlich einer besonders einfachen
Montage des Temperatursensors ist vorgesehen, daß die
Anschlußleitungen des Temperatursensors durch einen an
dem Stutzenteil angeformten federnden Clipsbügel an
zwei am Stutzenteil ausgebildeten Backen geklemmt
werden können. Auf diese Weise kann der Temperatursen
sor nicht nur auf sehr einfache Weise an dem Stutzen
teil montiert und positioniert werden, es wird darüber
hinaus auch durch die durch die Clipsbügel vermittelte
Klemmverbindung eine beschädigungsfreie Befestigung der
Anschlußleitungen des Temperatursensors ermöglicht.
Um sicherzustellen, daß der Temperatursensor und seine
Anschlußleitungen nicht korrodieren oder durch andere
Umgebungseinflüsse beschädigt und angegriffen werden,
ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß der Temperatur
sensor und dessen Anschlußleitungen mit einem Schutz
lack oder einer Schutzbeschichtung überzogen sind.
Vorzugsweise ist dieser Schutzlack ein Polyesterimid-
Lack.
Insbesondere hinsichtlich einer guten Kontaktierung,
die durch eine besonders einfache Montage herstellbar
ist, ist ferner vorzugsweise vorgesehen, daß zur
Kontaktierung der Anschlußleitungen des Temperatursen
sors mit im Gehäuse angeordneten, nach außen geführten
Steckerkontakt stiften Klemmschneidverbindungen vor
gesehen sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind
Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der
zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbei
spiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung zur Erfassung des Drucks
und der Temperatur im Saugrohr einer Brenn
kraftmaschine;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 darge
stellte erfindungsgemäße Vorrichtung;
Fig. 3 eine Detaildarstellung des Stutzenteils der
in Fig. 1 dargestellten erfindungsgemäßen
Vorrichtung sowie eine schematische Drauf
sicht eines der Befestigung eines Tempera
tursensors dienenden, an dem Stutzenteil
angeordneten Clipsbügels;
Fig. 4 eine teilweise weggebrochene Draufsicht auf
das Gehäuse der in Fig. 1 dargestellten
erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verdeutli
chung der Schneidklemmverbindungen und
Fig. 5 eine aus dem Stand der Technik bekannte
Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und der
Temperatur im Saugrohr einer Brennkraftma
schine.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung
des Drucks und der Temperatur im Saugrohr einer
Brennkraftmaschine, dargestellt in den Fig. 1 bis 4,
umfaßt ein als Ganzes mit 10 bezeichnetes Gehäuse, in
dem ein Träger 20, beispielsweise ein Hybrid, über
Klebeverbindungen 21 befestigt ist.
Der Träger 20 ist dabei nicht ganz flächig auf eine
dafür vorgesehene Fläche des Gehäuses 10 aufgeklebt, um
auf das Gehäuse einwirkende Kräfte, beispielsweise ein
Verziehen des Gehäuses 10, oder Kräfte, die beim
Anschrauben des Gehäuses entstehen, von dem Träger 20
und damit von einem auf ihm angeordneten Drucksensor 30
fernzuhalten.
Der Träger 20 ist deshalb nur im Bereich seiner Bond
lands, d. h. dort, wo die Bonddrähte 22 kontaktiert
sind, auf einen eigens dafür vorgesehenen Steg 12
geklebt. Auf der diesem Steg 12 gegenüberliegenden
Seite ist der Träger 20 dagegen lediglich nur auf einen
einzigen Auflagepunkt 13 aufgeklebt.
Dort, wo der Drucksensor 30 auf dem Träger 20 befestigt
ist, liegt der Träger 20 jedoch frei, damit vom Gehäuse
10 keine Biegemomente auf den Träger 20 und hierdurch
auch auf den auf ihm angeordneten Drucksensor 30
übertragen werden können. Die Klebeverbindung zwischen
dem Träger 20 und dem Gehäuse 10 wird vor dem Bonden
ausgehärtet.
Der auf dem Träger 20 angeordnete, an sich bekannte
Drucksensor 30 weist einen Glassockel sowie einen auf
diesem angeordneten Silizium-Chip auf, auf dessen
Oberfläche beispielsweise eine Wheatstone-Brücke aus
piezoresistiven Widerstandselementen angeordnet ist.
Die für die Druckerfassung notwendige Membran ist durch
Ätzen der Silizium-Chip-Rückeite hergestellt. Die
Verbindung des Silizium-Chip mit dem Glassockel wird
unter Vakuum hergestellt, so daß sich anschließend in
der freigeätzten Kaverne Vakuum befindet.
Der Drucksensor 30 ist von einem Ring 33, beispiels
weise einem IC-Ring, umgeben. Der Zwischenraum 34
zwischen dem Ring 33 und dem Drucksensor 30 ist mit
einem Fluor-Silikon-Gel ausgefüllt. Durch dieses Fluor-
Silikon-Gel wird sichergestellt, daß der Drucksensor 30
einschließlich seiner Dünndrahtgoldbonds vor einer
Berührung und einem Kontakt mit in einer Brennkraftma
schine vorhandenen Medien, wie beispielsweise Benzin
oder Abgaskondensat, geschützt ist. Der Ring 33 dient
dabei sowohl als Begrenzung des Fluor-Silikon-Gels nach
außen als auch als Schutz gegenüber von außen ein
dringenden Medien, wie z. B. Klebstoff.
Im unteren Bereich des Gehäuses 10 ist ein Stutzenteil
40 angeordnet, welches durch eine Klebeverbindung 42
mit dem Gehäuseteil 10 verbunden ist. In dem Stutzen
teil 40, das in das Innere des Ansaugrohres ragt und
dort mittels eines O-Rings 43 abgedichtet ist, ist ein
Temperatursensor 50, beispielsweise ein NTC-Widerstand,
angeordnet.
Zwischen dem Stutzenteil 40 und dem auf dem Träger 20
angeordneten Drucksensor 30 ist ein Zwischenstück 60
angeordnet. Das Zwischenstück 60 ist sowohl mit dem
Träger 20/Gehäuse 10 als auch mit dem Stutzenteil 40
über mechanische Verspannungen entkoppelnde Dicht
klebungen 61 verbunden.
An dem Gehäuse 10 sind dabei zur Befestigung des
Zwischenstücks 60 eigens hierfür vorgesehene Auflage
flächen 19 vorgesehen. Die Befestigung des Zwischen
stücks 60 durch die Dichtklebungen 61 wird dabei so
ausgeführt, daß das Zwischenstück 60 nur an den
Auflageflächen 19 am Gehäuse 10 aufliegt und daß sich
entlang einer Kleberaupe um den Ring 33 ein konstanter
Klebespalt zum Träger 20 ergibt, durch den der Träger
20 mechanisch gegen Verspannung entkoppelt ist.
Die Kleberaupe dient dabei gleichzeitig als unmittel
bare Abdeckung der elektrischen Leiterbahnen (nicht
dargestellt) um den Ring 33 wie auch der Bildung und
Abdichtung einer Druckzelle innerhalb des Gehäuses des
Drucksensors 30.
Durch die Dichtklebungen 61 wird auf besonders wir
kungsvolle Weise vermieden, daß mechanische Verspannun
gen, Drücke u. dgl. auf den Träger 20 und insbesondere
auf den Drucksensor 30 übertragen werden.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die Höhe des Zwischen
stücks 60 so gewählt, daß sich zwischen dem Stutzenteil
40 und dem Zwischenstück 60 im montierten Zustand
ebenfalls ein konstanter Klebespalt der Dichtklebung 61
ausbildet, der Kräfte, die vom Stutzenteil 40 auf das
Zwischenstück 60 übertragen werden können, entkoppelt.
Das Zwischenstück 60 dient daher lediglich der Ab
dichtung der Druckzelle, während eine durch die
Befestigung des Gehäuses 10 und durch eine Druckbela
stung auftretenden Kräfte durch die weniger elastisch
ausgebildete Klebeverbindung 42 zwischen dem Gehäuse 10
und dem Stutzen 40 abgefangen werden.
Wie aus Fig. 1, Fig. 3 hervorgeht, ist der Temperatur
sensor 50 in Form eines NTC-Widerstandes durch einen an
dem Stutzenteil 40 angeformten federnden Clipsbügel 45
befestigt. Der Clipsbügel 45 ist in dem unteren Teil
der Fig. 3 im nichtmontierten Zustand dargestellt. Zur
Befestigung der Anschlußleitungen 52 des Temperatursen
sors 50 werden zwei Backen 46, die in ihrem den
Anschlußleitungen 52 des Temperatursensors 50 zu
gewandten vorderen Bereich Rastnasen 47 aufweisen,
derart in am Clipsbügel 45 vorgesehene Rastöffnungen 48
entlang durch die Pfeile A gezeigten Richtungen
gedrückt, daß an den Backen 46 angeformte Klemmflächen
49 an den Anschlußleitungen 52 des Temperatursensors 50
zur Anlage kommen und diese an Backen 41, die an dem
Stutzenteil 40 angeformt sind, festklemmen.
Der Clipsbügel 45 ist dabei so ausgestaltet, daß der O-
Ring 43 zur Dichtung des Stutzenteils 40 nur dann auf
das Stutzenteil 40 aufgeschoben werden kann, wenn der
Temperatursensor 50 durch die beschriebene Clipsver
bindung bereits an dem Stutzenteil 40 befestigt ist.
Die um etwa 90° abgewinkelten Anschlußleitungen 52 des
Temperatursensors 50 werden mittels einer Schneidklemm
verbindung 55, die insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 4
hervorgeht, mit Steckerkontaktstiften 17 elektrisch
leitend verbunden. Die Steckerkontaktstifte 17 weisen
hierzu in ihrem unteren Bereich V-förmige Öffnungen 57
auf, in die die Anschlußleitungen 52 des Temperatursen
sors 50 gedrückt werden.
Sowohl der Temperatursensor 50 als auch dessen An
schlußleitungen 52 sind von einem Polyesterimid-
Schutzlack überzogen, wodurch nicht nur ein Schutz
gegenüber Medien, die von außen auf den Temperatursen
sor 50 und dessen Anschlußleitungen 52 einwirken,
bewerkstelligt wird, sondern auch eine besonders
günstige Ansprechzeit des Temperatursensors erreicht
wird.
Claims (9)
1. Vorrichtung zur Erfassung des Drucks und der
Temperatur im Saugrohr einer Brennkraftmaschine,
wobei in einem gemeinsamen Gehäuse (10) ein
Temperatursensor (50) und ein auf einem Träger
(20) zusammen mit einer Auswerteschaltung weitest
gehend verspannungsarm befestigter Drucksensor
(30) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Einleitung eines unter Druck stehenden Mediums
ein an dem Gehäuse (10) befestigtes Stutzenteil
(40) und ein sowohl mit dem Träger (20) als auch
mit dem Stutzenteil (40) über mechanische Ver
spannungen entkoppelnde Dichtklebungen (61)
verbundenes Zwischenstück (60) vorgesehen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Träger (20) in dem Gehäuse (10)
lediglich an vorgegebenen Auflagepunkten (12, 13)
aufgeklebt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß um den Drucksensor (30) ein
Ring (33) angeordnet ist und daß der Zwischenraum
(34) zwischen dem Ring (33) und dem Drucksensor
(30) mit einem chemikalienbeständigen Gel ausge
füllt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß das chemikalienbeständige Gel ein Fluor-
Silikon-Gel ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Temperatursensor
(50) an dem Stutzenteil (40) derart befestigt ist,
daß er in dessen Inneres ragt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß Anschlußleitungen (52) des Temperatursen
sors (50) durch einen an dem Stutzenteil (40)
angeformten federnden Clipsbügel (45) an zwei an
dem Stutzenteil (40) ausgebildeten Backen (41)
geklemmt werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß der Temperatursensor (50) und dessen
Anschlußleitungen (52) mit einem Schutzlack oder
einer Schutzbeschichtung überzogen sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich
net, daß der Schutzlack ein Polyesteramid-Lack
ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontaktierung der
Anschlußleitungen (52) des Temperatursensors (50)
mit im Gehäuse (10) angeordneten, nach außen
geführten Steckerkontaktstiften (17) Schneidklemm
verbindungen (55) vorgesehen sind.
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