EP3207349A1 - Drucksensor zur erfassung eines drucks eines fluiden mediums - Google Patents

Drucksensor zur erfassung eines drucks eines fluiden mediums

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Publication number
EP3207349A1
EP3207349A1 EP15762959.3A EP15762959A EP3207349A1 EP 3207349 A1 EP3207349 A1 EP 3207349A1 EP 15762959 A EP15762959 A EP 15762959A EP 3207349 A1 EP3207349 A1 EP 3207349A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
pressure sensor
sensor module
measuring
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15762959.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Masoud Habibi
Markus Reinhard
Hartmut Stetter
Michael Bachner
Bernd RIETHMUELLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3207349A1 publication Critical patent/EP3207349A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L15/00—Devices or apparatus for measuring two or more fluid pressure values simultaneously
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L13/00—Devices or apparatus for measuring differences of two or more fluid pressure values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/14—Housings
    • G01L19/142—Multiple part housings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
    • G01L23/24—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid specially adapted for measuring pressure in inlet or exhaust ducts of internal-combustion engines
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00—Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L2019/0053—Pressure sensors associated with other sensors, e.g. for measuring acceleration, temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
    • G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements

Definitions

  • Dynamically acting pressure sensors are only used to measure pressure oscillations in gaseous or liquid media.
  • the pressure measurement can be done directly, via membrane deformation or by a force sensor.
  • the most widely used method of pressure detection therefore initially uses a thin membrane as a mechanical signal for signal recovery
  • DE 10 2011 085 055 A1 describes a temperature measuring device for detecting a temperature of a flowing fluid medium, in which optionally a pressure sensor module can be provided.
  • DE 2012 218 214 A1 describes a pressure sensor for measuring a pressure of a fluid medium with a housing and a pressure port. In the housing two independent sensor elements are arranged. A pressure supply can take place via the pressure port through Druckzu Kunststoffkanäle to the sensor elements, which measure the applied pressure. In this way, a redundant pressure measurement can be ensured, but not the pressure can be detected at different locations in the measuring space.
  • EP 1 521 952 B1 describes a device for pressure measurement with pressure sensor module, which measures a differential pressure between two
  • exhaust gas turbocharger mechanically or by the expelled from the engine combustion gas (exhaust) of the engine (exhaust gas turbocharger) are driven.
  • the ratio of fuel to air mass must be due to the flammability of the pollutants produced during combustion, etc. in a certain range and is therefore controlled or regulated depending on the operation.
  • diesel particulate filter For example, due to the EU5 emission standard.
  • the diesel particulate filter However, accumulated particles must be removed from this again. This means that the diesel particulate filter has to be regenerated on a regular basis by increasing the exhaust gas temperature in the diesel particulate filter to such an extent that the particles burn to ashes. To control the regeneration intervals will be in the
  • a differential pressure sensor is installed over the diesel particulate filter, which allows modeling of diesel particulate filter loading.
  • Reduction of nitrogen oxide emissions is attributed to the engine not only fresh air, but also exhaust gas.
  • the proportion of recirculated exhaust gas in the total intake mass flow, ie the exhaust gas recirculation rate, is generally varied depending on the operating point, for example engine speed, load, temperature, etc.
  • Exhaust gas recirculation can be done directly from the outlet to the inlet in the form of a high pressure exhaust gas recirculation of the engine or from one point to the turbine and diesel particulate filter to a point upstream of the compressor in the form of a low pressure exhaust gas recirculation.
  • Low pressure exhaust gas recirculation rate is therefore crucial. To calculate the low pressure exhaust gas recirculation rate, the low pressure exhaust gas recirculation mass flow is needed in addition to the fresh air. Of the
  • Fresh air mass flow is measured for passenger cars in general with a sensor, such as an air mass meter or
  • Hot film air mass meter The low pressure exhaust gas recirculation mass flow is generally supplied via a differential pressure sensor over the
  • Low-pressure exhaust gas recirculation line is modeled as a throttle.
  • the first pressure sensor module and the second pressure sensor module are arranged in the sensor housing.
  • the pressure sensor furthermore has at least one first pressure connection, which is designed to connect to the first measurement space.
  • the pressure sensor furthermore has at least one second pressure connection, which is designed to connect to the second measurement space.
  • the first pressure port is different from the second one
  • the first measuring space may differ from the second measuring space in terms of its position and / or the amount of the pressure prevailing therein.
  • the difference can for example be realized in that the first measuring space is formed separately from the second measuring space, in particular spatially separated. Nevertheless, the first measuring chamber and the second measuring chamber can be connected to one another, so that an exchange of the fluid medium from the first measuring chamber into the second measuring chamber and vice versa is permitted.
  • the first differs from the second measuring space in terms of its position and / or the amount of the pressure prevailing therein.
  • the difference can for example be realized in that the first measuring space is formed separately from the second measuring space, in particular spatially separated. Nevertheless, the first measuring chamber and the second measuring chamber can be connected to one another, so that an exchange of the fluid medium from the first measuring chamber into the second measuring chamber and vice versa is permitted.
  • the first differs
  • the first pressure port and the second pressure port are two separate or different components.
  • the first pressure port has a supply channel.
  • the second pressure port also has a supply channel. Because the first
  • Pressure port and the second pressure port are two different components, there is a supply of the fluid through the first pressure port to the first pressure sensor module regardless of a supply of the fluid
  • the first pressure sensor module and the second pressure sensor module are identical to The first pressure sensor module and the second pressure sensor module.
  • the second pressure sensor module can be designed to detect a third pressure of the medium in a third measuring space.
  • Pressure sensor may further comprise a third pressure port, which is designed to connect to the third measuring space.
  • the third pressure port may be different from the first pressure port and the second pressure port.
  • the third measuring space may differ from the first measuring space and / or the second measuring space with regard to their position and / or the amount of the pressure prevailing in them. The difference can be realized, for example, in that the third measuring space is formed separately from the first measuring space and / or the second measuring space, in particular spatially separated. Nevertheless, the third measuring space and the first measuring space and / or the second
  • the first pressure sensor module may be for detecting an absolute pressure of the
  • the first pressure sensor module may be designed to detect the second pressure of the medium. Accordingly, the second pressure can be detected by the first pressure sensor module and / or the second pressure sensor module.
  • the first pressure sensor module may be configured to detect a first differential pressure between the first pressure and the first pressure sensor module be formed second pressure.
  • the second pressure sensor module may be designed to detect a second differential pressure between the second pressure and the third pressure.
  • the sensor housing may have a first
  • Housing space in which the first pressure prevails a second housing space in which the second pressure prevails, and a third housing space in which the third
  • the first housing space, the second housing space and the third housing space may be separated from each other.
  • the first pressure sensor module and the second pressure sensor module can be arranged one above the other in two different planes.
  • the two planes can be arranged parallel to one another.
  • the first pressure sensor module and the second pressure sensor module can be stacked one above the other, for example.
  • the first pressure sensor module and the second pressure sensor module are arranged side by side in the sensor housing. Under a pressure sensor module is in the context of the present invention a
  • the pressure sensor module may be a pressure sensor element in the form of a measuring bridge
  • the pressure sensor module is for this purpose with an evaluation and / or
  • Pressure sensor elements can be made to the above-described prior art, in particular to Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 80-82 and 134-136.
  • an evaluation and / or control circuit is a component which is suitable for signal processing. For example, it may be in the evaluation or
  • Such a circuit is an electronic circuit which is realized as an integrated circuit.
  • a circuit carrier is to be understood as meaning any component which is suitable for carrying a circuit.
  • the circuit carrier is designed as a printed circuit board.
  • a printed circuit board is to be understood as a support for electronic components which serves for the mechanical fastening of the electrical connection.
  • the printed circuit boards are made of electrically insulating material with adhering, conductive connections, the so-called printed conductors.
  • the pressure sensor according to the invention can be used for the diagnosis of particle filters or for detecting a backpressure, such as exhaust back pressure upstream of a turbocharger.
  • a pressure connection is to be understood as meaning a component which is designed to be connected to a measuring space.
  • the pressure port is on
  • Connecting element which cooperates with a connecting element of the measuring space.
  • the pressure port has an external thread which engages in an internal thread of a wall of the measuring space.
  • other types of connecting element may be provided, such as a snap connection or a bayonet lock.
  • the pressure connection can be designed in particular as a pressure connection.
  • a nozzle is to be understood in the context of the present invention, a short tubular extension piece. Since the nozzle protrudes into the fluid medium and there the temperature is measured, the nozzle is in the context of the present invention as
  • Measuring nozzle designated. Since the fluid medium usually has a pressure above the atmospheric or normal pressure, so that the nozzle must have a certain pressure resistance, the nozzle is
  • the pressure sensor may further include a temperature sensor for detecting a temperature of the fluid medium.
  • Temperature sensor is to be understood in the context of the present invention, any type of known temperature sensors, in particular so-called NTCs, d. H. temperature-dependent electrical resistors with a negative
  • the pressure sensor according to the invention is used in the field of a motor vehicle, such as in the supply and exhaust system of a motor vehicle
  • Cost reduction potential for sensor costs and installation costs in the vehicle and system costs by reducing or simplifying cabling and tubing.
  • the required installation space is reduced.
  • the sensor elements required for the differential pressure measurement are installed in a common housing, for example in a so-called back-to-back arrangement or the like. Since both sensors are operated with a common power supply and ground, two pins on the sensor and two wires in the cable harness are eliminated compared to two separate sensors, which reduces component costs, space requirements and the complexity of the arrangement. Because the
  • Diesel particulate filter is identical, a discharge nozzle and thus a pressure hose can be omitted.
  • a multi-channel interface preferably the digital S ENT ("single edge nibble transmission") or PSI5-Cperipheral sensor interface 5 "interface, additional pins and pins can be used
  • Diesel particulate filter is identical, a discharge nozzle including associated
  • Figure 1 is an exploded view of a pressure sensor according to a first
  • FIG. 2 shows a basic structure of the pressure sensor
  • FIG. 3 shows a simplified representation of an arrangement of the pressure sensor
  • Figure 4 is a block diagram of an engine with the pressure sensor and Figure 5 is a plan view of a pressure sensor according to a second
  • FIG. 1 shows an exploded view of a pressure sensor 10 according to the invention for detecting a pressure of a fluid medium.
  • the pressure sensor may be configured as a combined pressure-temperature sensor, as described in more detail below. Since the invention is particularly applicable in the field of automotive engineering, the pressure sensor 10 at various
  • the pressure sensor 10 has a sensor housing 15, which may be closed by a housing cover 16.
  • the pressure sensor 10 may further comprise a measuring port 18, which as
  • Pressure port can be configured to have.
  • the measuring port 18 can protrude into the fluid medium and flow around it.
  • the metering stub 18 has a lower end 20 and an upper end 22 that is closer to the sensor housing 15 than the lower end 20. At the top
  • a sealing ring 26 such as an O-ring, be provided, by means of which the sensor housing 15 relative to the
  • Measuring chamber 12 may be sealed.
  • the measuring nozzle 18 is cage-shaped and has openings 28 through which the flowing fluid medium can flow into the interior of the measuring nozzle 18.
  • the openings 28 are at least partially bounded by struts 30.
  • a temperature sensor 32 may optionally be included inside the measuring nozzle 18, a temperature sensor 32 may optionally be included.
  • the temperature sensor 32 may be formed, for example, in the form of an NTC resistor.
  • the temperature sensor 32 has a measuring head 34 in the form of a glass or plastic bead with two electrical connections 36 in the form of bendable legs.
  • the measuring head 34 is, for example, spherical and has a diameter between 1 mm and 4 mm.
  • the temperature sensor 32 may be remote from the measuring housing 18 side of the sensor housing 15 be introduced. Accordingly, the temperature sensor 32 is at least partially introduced into the measuring port 18.
  • a first pressure sensor module 38 is arranged inside the sensor housing 15.
  • the first pressure sensor module 38 is designed to detect at least a first pressure of the fluid medium.
  • a second pressure sensor module 40 is further arranged.
  • the second pressure sensor module 40 is designed to detect at least one second pressure of the fluid medium.
  • the first pressure sensor module 38 and the second pressure sensor module 40 are arranged in the sensor housing 15 one above the other and separated from each other.
  • the second pressure sensor module 40 is further configured to detect a third pressure of the fluid medium.
  • the first pressure sensor module 38 is designed to detect an absolute pressure of the medium. Alternatively, the first pressure sensor module 38 may also be designed to detect the second pressure of the medium.
  • Pressure, the second pressure and / or the third pressure may differ from each other.
  • FIG. 2 shows a schematic structure of the pressure sensor 10. Shown is the arrangement of the first pressure sensor module 38 and the second
  • Pressure sensor module 40 in the interior of the sensor housing 15. Inside the sensor housing 15, the first pressure sensor module 38 and the second pressure sensor module 40 in two different levels 42, 44 are arranged one above the other. The two planes 42, 44 are arranged parallel to each other. In this case, the first pressure sensor module 38 and the second pressure sensor module 40 are arranged in the form of a stack in the form of a stack. As a result, the sensor housing 15 has a first housing space 46 in which the first pressure prevails, a second housing space 48 in which the second pressure prevails and a third
  • Housing space 50 in which the third pressure prevails, on.
  • the first housing space 46, the second housing space 48, and the third housing space 50 are
  • the pressure sensor 10 has a first pressure port 56, which is for connecting to the first
  • Measuring chamber 12 is formed.
  • a supply channel (not shown in greater detail) is formed in the interior of the first pressure port 56, which supply means feed the fluid medium first housing space 46 allowed.
  • the measuring port 18 is designed as a first pressure port 56.
  • the pressure sensor 10 furthermore has a second pressure connection 58, which is designed to connect to the second measurement space 13. For supplying the fluid medium in the second
  • Housing space 48 is formed in the interior of the second pressure port 58, a feed channel not shown in detail.
  • the pressure sensor 10 further has a third pressure port 60, which connects to the third
  • Measuring chamber 14 is formed.
  • a supply channel for supplying the fluid medium to the third housing space 50, a supply channel, not shown in greater detail, is formed in the interior of the third pressure port 60.
  • a diameter of the supply channel of the second pressure port 58 may be of a diameter of
  • Supply channel of the third pressure port 60 differ.
  • the first pressure sensor module 38 may be for detecting a first
  • the first pressure sensor module 38 is arranged in the partition wall 52 such that the first pressure in the first housing space 46 acts on an upper side 62 of the first pressure sensor module 38 and the second pressure in the second housing chamber 48 acts on a lower side 64 of the first pressure sensor module 38.
  • the second pressure sensor module 40 may be configured to detect a second differential pressure between the second pressure and the third pressure.
  • the second pressure sensor module 40 is arranged in the partition wall 54 such that the second pressure in the second housing space 48 acts on an upper side 66 of the second pressure sensor module 40 and the third pressure in the third housing chamber 50 acts on an underside 68 of the second pressure sensor module 40.
  • FIG. 3 shows a schematic arrangement for pressure detection of the
  • the pressure sensor 10 may detect the first pressure, the second pressure, and the third pressure of the fluid medium at various locations.
  • the first measuring chamber 12, the second measuring chamber 13 and the third measuring chamber 14 can be spatially different from one another.
  • the first pressure, the second pressure and the third pressure may differ due to installations between the first measuring chamber 12, the second measuring chamber 13 and the third measuring chamber 14.
  • Measuring chamber 13 and the second pressure port 58 and the third pressure port 60 are connected on different sides of a second component 72 with the second measuring chamber 13 and the third measuring chamber 14.
  • the first differential pressure may be a differential pressure across the first component 70 and the second differential pressure may be a differential pressure across the second component 72.
  • the first component 70 and / or the second component 72 are for example filters, by means of which the fluid medium is filtered.
  • the first component 70 and / or the second component 72 are different, for example
  • Components that cause pressure drop or pressure increase such as chokes or compressors.
  • FIG. 4 shows a schematic arrangement of the pressure sensor 10 in an engine 74 of an internal combustion engine.
  • the engine 74 includes an air filter 76, an exhaust gas turbocharger 78, an intercooler 80, a combustion chamber 82, a particulate filter 84, such as a diesel particulate filter, and an exhaust 86.
  • the components mentioned are via lines, such as
  • the pressure sensor 10 may, for example, with the first pressure port 56 with the first measuring chamber at a position between an exhaust gas turbine 92 of the
  • Exhaust gas turbocharger 78 and the particulate filter 84 may be connected.
  • the second pressure port 58 may be connected to the second measurement space 13 at a location downstream of the particulate filter 84. This point is located approximately in the region of a removal point of the exhaust gas recirculation line 90.
  • the third pressure connection 60 can be connected to the third measurement space 14 at a position upstream of a compressor 94 of the exhaust gas turbocharger 78. This location corresponds approximately to one entry point of
  • Exhaust gas recirculation line 90 spatially close to each other and the position of the removal point of the exhaust gas recirculation line 90 with the position
  • FIG. 5 shows a plan view of a pressure sensor 10 according to a second embodiment of the present invention.
  • Pressure sensor module 40 arranged side by side in the sensor housing 15.
  • the first pressure sensor module 38 and the second pressure sensor module 40 may be arranged within a common plane, not shown. Alternatively, the first pressure sensor module 38 and the second
  • Pressure sensor module 40 is disposed in different height positions within the sensor housing 15.
  • the height position is a position determined by a dimension perpendicular to the plane of the drawing of FIG.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Abstract

Es wird ein Drucksensor (10) zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in einem Messraum (12) vorgeschlagen. Der Drucksensor (10) umfasst ein Sensorgehäuse (15), ein erstes Drucksensormodul (38) zum Erfassen mindestens eines ersten Drucks des Mediums in einem ersten Messraum (12) und ein zweites Drucksensormodul (40) zum Erfassen mindestens eines zweiten Drucks des Mediums in einem zweiten Messraum (13). Das erste Drucksensormodul (38) und das zweite Drucksensormodul (40) sind in dem Sensorgehäuse (15) angeordnet. Der Drucksensor (10) weist weiterhin mindestens einen ersten Druckanschluss (56), der zum Verbinden mit dem ersten Messraum (12) ausgebildet ist, auf. Der Drucksensor (10) weist weiterhin mindestens einen zweiten Druckanschluss (58), der zum Verbinden mit dem zweiten Messraum (13) ausgebildet ist, auf. Der erste Druckanschluss (56) unterscheidet sich von dem zweiten Druckanschluss (58).

Description

Beschreibung Titel
Drucksensor zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Erfassen von Drücken von fluiden Medien, wie beispielsweise Gasen und Flüssigkeiten, bekannt. Die Messgröße des Drucks ist eine in Gasen und Flüssigkeiten auftretende, allseits wirkende, nicht gerichtete Kraftwirkung. Zur Messung der Drücke gibt es dynamisch und statisch wirkende
Messwertaufnehmer bzw. Sensorelemente. Dynamisch wirkende Drucksensoren dienen nur zur Messung von Druckschwingungen in gasförmigen oder flüssigen Medien. Die Druckmessung kann direkt, über Membranverformung oder durch einen Kraftsensor erfolgen.
Insbesondere zur Messung sehr hoher Drücke wäre es ausreichend, einfach einen elektrischen Widerstand dem Medium auszusetzen, denn alle bekannten Widerstände zeigen mehr oder weniger ausgeprägt eine Druckabhängigkeit. Dabei gestaltet sich jedoch die Unterdrückung der gleichzeitigen Abhängigkeit der Widerstände von der Temperatur und die druckdichte Durchführung ihrer elektrischen Anschlüsse aus dem Druckmedium heraus als schwierig.
Die am weitesten verbreiteten Methode der Druckerfassung verwendet daher zur Signalgewinnung zunächst eine dünne Membran als mechanische
Zwischenstufe, die einseitig dem Druck ausgesetzt ist und sich unter dessen Einfluss mehr oder weniger durchbiegt. Sie kann in weiten Grenzen nach Dicke und Durchmesser dem jeweiligen Druckbereich angepasst werden. Niedrige Druckmessbereiche führen zu vergleichsweise großen Membranen mit
Durchbiegungen, die im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm liegen können. Hohe Drücke erfordern jedoch dickere Membranen geringen Durchmessers, die sich meist nur wenige Mikrometer durchbiegen. Derartige Drucksensoren sind beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 80-82 und 134-136 bekannt.
Die DE 10 2011 085 055 AI beschreibt eine Temperaturmessvorrichtung zur Erfassung einer Temperatur eines strömenden fluiden Mediums, bei der optional ein Drucksensormodul vorgesehen sein kann.
Die DE 2012 218 214 AI beschreibt einen Drucksensor zur Messung eines Drucks eines fluiden Mediums mit einem Gehäuse und einem Druckstutzen. In dem Gehäuse sind zwei voneinander unabhängige Sensorelemente angeordnet. Eine Druckzufuhr kann über den Druckstutzen durch Druckzuführkanäle zu den Sensorelementen erfolgen, welche den anliegenden Druck messen. Auf diese Weise kann eine redundante Druckmessung sichergestellt werden, nicht jedoch der Druck an unterschiedlichen Stellen in dem Messraum erfasst werden.
Die EP 1 521 952 Bl beschreibt eine Vorrichtung zur Druckmessung mit Drucksensormodul, das eine Differenzdruckmessung zwischen zwei
verschiedenen Gehäuseräumen erlaubt.
In einem Verbrennungsmotor wird Kraftstoff mit Luft gemischt und zur
Entflammung gebracht. Die im Kraftstoff gebundene chemische Energie wird dabei teilweise in mechanische Arbeit umgewandelt. Die zur Verbrennung des Kraftstoffes erforderliche Luft wird häufig nicht einfach angesaugt, sondern durch einen Verdichter in den Brennraum eingebracht. Der Verdichter kann
mechanisch oder durch das vom Motor ausgestoßene Verbrennungsgas (Abgas) des Motors (Abgasturbolader) angetrieben werden. Das Verhältnis von Kraftstoff- zu Luftmasse muss aus Gründen der Entflammbarkeit der bei der Verbrennung entstehenden Schadstoffe etc. in einem bestimmten Bereich liegen und wird daher betriebsabhängig gesteuert oder geregelt.
Um die bei der Dieselverbrennung entstehenden Partikelemissionen
zurückzuhalten wird ein Dieselpartikelfilter nach der Turbine verbaut,
beispielsweise aufgrund der EU5-Abgasnorm. Die im Dieselpartikelfilter angesammelten Partikel müssen jedoch wieder aus diesem entfernen werden. Das heißt, der Dieselpartikelfilter muss regelmäßig regeneriert werden, indem die Abgastemperatur im Dieselpartikelfilter so weit erhöht wird, dass die Partikel zu Asche verbrennen. Um die Regenerationsintervalle zu steuern wird im
Allgemeinen ein Differenzdrucksensor über dem Dieselpartikelfilter verbaut, welcher eine Modellierung der Dieselpartikelfilterbeladung erlaubt. Zur
Reduzierung der Stickoxidemissionen wird dem Motor nicht nur Frischluft, sondern auch Abgas zurückgeführt. Der Anteil zurückgeführten Abgases am gesamten Einlassmassenstrom, also die Abgasrückführrate, wird im Allgemeinen abhängig vom Betriebspunkt, beispielsweise Motordrehzahl, Last, Temperatur etc., variiert. Die Abgasrückführung kann direkt vom Auslass zum Einlass in Form einer Hochdruckabgasrückführung des Motors geschehen oder von einem Punkt nach Turbine und Dieselpartikelfilter zu einem Punkt vor dem Verdichter in Form einer Niederdruckabgasrückführung. Um den Verdichter vor durch Partikel verursachten Schäden zu schützen, muss vor einer
Niederdruckabgasrückführungsabzweigung ein Dieselpartikelfilter verbaut sein. Während die Hochdruckabgasrückführung beim Dieselmotor seit langem etabliert ist, ist die Niederdruckabgasrückführung ein relativ neuer Ansatz zur Erfüllung zukünftiger Abgasvorschriften. Die Regelung des
Niederdruckabgasrückführungsmassenstroms bzw. der
Niederdruckabgasrückführungsrate ist daher von entscheidender Bedeutung. Zur Berechnung der Niederdruckabgasrückführungsrate wird neben dem Frischluft- der Niederdruckabgasrückführungsmassenstrom benötigt. Der
Frischluftmassenstrom wird dazu bei Personenkraftwagen im Allgemeinen mit einem Sensor gemessen, beispielsweise einem Luftmassenmesser bzw.
Heißfilmluftmassenmesser. Der Niederdruckabgasrückführungsmassenstrom wird im Allgemeinen über einen Differenzdrucksensor über der
Niederdruckabgasrückführungsstrecke, d. h. zwischen der
Niederdruckabzweigung nach dem Dieselpartikelfilter und der
Niederdruckmischstelle vor dem Verdichter geschätzt, wobei die
Niederdruckabgasrückführungsstrecke als Drossel modelliert wird.
Trotz der durch diese Drucksensoren bewirkten Verbesserungen besteht nach wie vor ein Optimierungspotenzial bekannter Drucksensoren. So sind
beispielsweise zur Messung eines Differenzdrucks über den Dieselpartikelfilter und den Differenzdruck über die Niederdruckabgasrückführungsleitung bisher zwei separate Drucksensoren mit jeweils eigener Spannungsversorgung und eigenen Zuleitungsschläuchen erforderlich.
Offenbarung der Erfindung
Es wird dementsprechend ein Drucksensor zur Erfassung eines Drucks in einem fluiden Medium vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Drucksensoren zumindest weitgehend vermeidet und der insbesondere die Bauteilkosten, den Aufwand zur Leitungsanbindung an das Abgassystem und die Anzahl der Leitungen an das Steuergerät reduziert.
Ein erfindungsgemäßer Drucksensor zur Erfassung eines Drucks in einem fluiden Mediums in einem Messraum umfasst ein Sensorgehäuse, ein erstes Drucksensormodul zum Erfassen mindestens eines ersten Drucks des Mediums in einem ersten Messraum und ein zweites Drucksensormodul zum Erfassen mindestens eines zweiten Drucks des Mediums in einem zweiten Messraum. Das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul sind in dem Sensorgehäuse angeordnet. Der Drucksensor weist weiterhin mindestens einen ersten Druckanschluss auf, der zum Verbinden mit dem ersten Messraum ausgebildet ist. Der Drucksensor weist weiterhin mindestens einen zweiten Druckanschluss auf, der zum Verbinden mit dem zweiten Messraum ausgebildet ist. Der erste Druckanschluss unterscheidet sich von dem zweiten
Druckanschluss.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann sich der erste Messraum von dem zweiten Messraum hinsichtlich ihrer Position und/oder des Betrags des in ihnen vorherrschenden Drucks unterscheiden. Der Unterschied kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der erste Messraum von dem zweiten Messraum getrennt ausgebildet ist, insbesondere räumlich getrennt. Dennoch können der erste Messraum und der zweite Messraum miteinander verbunden sein, so dass ein Austausch des fluiden Mediums von dem ersten Messraum in den zweiten Messraum und umgekehrt erlaubt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich der erste
Druckanschluss von dem zweiten Druckanschluss. Mit anderen Worten sind der der erste Druckanschluss und der zweite Druckanschluss zwei separate oder verschiedene Bauteile. Zum Zuführen des fluiden Mediums zu dem ersten Drucksensormodul weist der erste Druckanschluss einen Zufuhrkanal auf. Zum
Zuführen des fluiden Mediums zu dem zweiten Drucksensormodul weist der zweite Druckanschluss ebenfalls einen Zufuhrkanal auf. Da der erste
Druckanschluss und der zweite Druckanschluss zwei verschiedene Bauteile sind, erfolgt dabei eine Zufuhr des fluiden Medium durch den ersten Druckanschluss zu dem ersten Drucksensormodul unabhängig von einer Zufuhr des fluiden
Mediums zu dem zweiten Drucksensormodul.
Das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul sind
voneinander getrennt. Das zweite Drucksensormodul kann zum Erfassen eines dritten Drucks des Mediums in einem dritten Messraum ausgebildet sein. Der
Drucksensor kann weiterhin einen dritten Druckanschluss aufweisen, der zum Verbinden mit dem dritten Messraum ausgebildet ist. Der dritte Druckanschluss kann sich von dem ersten Druckanschluss und dem zweiten Druckanschluss unterscheiden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann sich der dritte Messraum von dem ersten Messraum und/oder dem zweiten Messraum hinsichtlich ihrer Position und/oder des Betrags des in ihnen vorherrschenden Drucks unterscheiden. Der Unterschied kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der dritte Messraum von dem ersten Messraum und/oder dem zweiten Messraum getrennt ausgebildet ist, insbesondere räumlich getrennt. Dennoch können der dritte Messraum und der erste Messraum und/oder der zweite
Messraum miteinander verbunden sein, so dass ein Austausch des fluiden Mediums von dem ersten Messraum in den zweiten Messraum und/oder dritten Messraum und umgekehrt erlaubt ist. Das erste Drucksensormodul kann zum Erfassen eines Absolutdrucks des
Mediums ausgebildet sein. Alternativ kann das erste Drucksensormodul zum Erfassen des zweiten Drucks des Mediums ausgebildet sein. Entsprechend kann der zweite Druck von dem ersten Drucksensormodul und/oder dem zweiten Drucksensormodul erfasst werden. Das erste Drucksensormodul kann zum Erfassen eines ersten Differenzdrucks zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck ausgebildet sein. Das zweite Drucksensormodul kann zum Erfassen eines zweiten Differenzdrucks zwischen dem zweiten Druck und dem dritten Druck ausgebildet sein. Das Sensorgehäuse kann einen ersten
Gehäuseraum, in dem der erste Druck herrscht, einen zweiten Gehäuseraum, in dem der zweite Druck herrscht, und einen dritten Gehäuseraum, in dem der dritte
Druck herrscht, aufweisen. Der erste Gehäuseraum, der zweite Gehäuseraum und der dritte Gehäuseraum können voneinander getrennt sein. Das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul können in zwei verschiedenen Ebenen übereinander angeordnet sein. Die zwei Ebenen können parallel zueinander angeordnet sein. Das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul können beispielsweise stapeiförmig übereinander angeordnet sein. Alternativ sind das erste Drucksensormodul und das zweite Drucksensormodul nebeneinander in dem Sensorgehäuse angeordnet. Unter einem Drucksensormodul ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein
Bauteil zu verstehen, welches die eigentlichen Messsignale bezüglich des Drucks und/oder der Messwerte liefert, die zur Erfassung des Drucks des fluiden Mediums genutzt werden. Beispielsweise kann das Drucksensormodul ein Drucksensorelement in Form einer als Messbrücke ausgebildeten
Sensormembran mit einem oder mehreren piezoresistiven Elementen und/oder anderen Arten von sensitiven Elementen umfassen, wie dies bei Drucksensoren üblich ist. Das Drucksensormodul ist dazu mit einer Auswerte- und/oder
Ansteuerschaltung verbunden, die auf einem Schaltungsträger angeordnet sein kann. Für weitere mögliche Ausgestaltungen von derartigen
Drucksensorelementen kann auf den oben beschriebenen Stand der Technik, insbesondere auf Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 80-82 und 134-136 verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Unter einer Auswerte- und/oder Ansteuerschaltung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bauteil zu verstehen, das zur Signalverarbeitung geeignet ist. Beispielsweise kann es sich bei der Auswerte- oder
Ansteuerschaltung um eine anwendungsspezifisch integrierte Schaltung
(application specific integrated circuit - ASIC) handeln. Eine derartige Schaltung ist eine elektronische Schaltung, die als integrierter Schaltkreis realisiert wird. Unter einem Schaltungsträger ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedes Bauteil zu verstehen, das geeignet ist eine Schaltung zu tragen. Beispielsweise ist der Schaltungsträger als Leiterplatte ausgebildet. Unter einer Leiterplatte ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Träger für elektronische Bauteile zu verstehen, der der mechanischen Befestigung der elektrischen Verbindung dient. Die Leiterplatten bestehen aus elektrisch isolierendem Material mit daran haftenden, leitenden Verbindungen, den so genannten Leiterbahnen.
Der erfindungsgemäße Drucksensor kann zur Diagnose von Partikelfiltern oder zum Erfassen eines Gegendrucks, wie beispielsweise Abgasgegendruck vor einem Turbolader, eingesetzt werden.
Unter einem Druckanschluss ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bauteil zu verstehen, das zum Verbinden mit einem Messraum ausgebildet ist. Zum Verbinden mit dem Messraum weist der Druckanschluss ein
Verbindungselement auf, das mit einem Verbindungselement des Messraums zusammenwirkt. Beispielsweise weist der Druckanschluss ein Außengewinde auf, das in ein Innengewinde einer Wand des Messraums greift. Es versteht sich, dass auch andere Arten an Verbindungselement vorgesehen sein können, wie beispielsweise eine Schnappverschlussverbindung oder ein Bajonettverschluss.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Druckanschluss insbesondere als Druckstutzen ausgebildet sein. Unter einem Stutzen ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein kurzes rohrförmiges Ansatzstück zu verstehen. Da der Stutzen in das fluide Medium hineinragt und dort die Temperatur gemessen wird, wird der Stutzen im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als
Messstutzen bezeichnet. Da das fluide Medium üblicherweise einen Druck oberhalb des Atmosphären- oder Normaldrucks aufweist, so dass der Stutzen eine gewisse Druckbeständigkeit aufweisen muss, wird der Stutzen
insbesondere bei kombinierten Druck- und Temperaturmessvorrichtungen auch als Druckstutzen bezeichnet. Auch solche Druckstutzen sind Messstutzen im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Der Drucksensor kann weiterhin einen Temperaturmessfühler zum Erfassen einer Temperatur des fluiden Mediums aufweisen. Unter einem
Temperaturmessfühler ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jede Art von bekannten Temperatursensoren zu verstehen, insbesondere so genannte NTCs, d. h. temperaturabhängige elektrische Widerstände mit einem negativen
Temperaturkoeffizienten, deren elektrischer Widerstand mit der Temperatur variiert, insbesondere bei steigender Temperatur abnimmt. Denkbar sind jedoch auch PTCs, d. h. elektrische Widerstände mit positiven Temperaturkoeffizienten, deren Widerstand mit steigender Temperatur zunimmt. Für weitere mögliche Ausgestaltungen von derartigen Drucksensoren kann auf den oben
beschriebenen Stand der Technik, insbesondere auf Konrad Reif (Hrsg.):
Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seite 137 verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Der erfindungsgemäße Drucksensor ist im Bereich eines Kraftfahrzeugs einsetzbar, wie beispielsweise im Zufuhr- und Abgasstrang eines
Verbrennungsmotors und insbesondere eines Dieselmotors mit
Abgasrückführung. Da der Dieselpartikelfilter und die
Niederdruckabgasrückführungsstrecke räumlich eng beieinander liegen und die Position der Niederdruckabgasrückführungsabzweigung mit der Position nach dem Dieselpartikelfilter identisch ist, können die beiden Differenzdrucksensoren in einem Gehäuse kombiniert werden. Diese Kombination bietet
Kostensenkungspotenzial bei den Sensorkosten sowie den Installationskosten im Fahrzeug und den Systemkosten durch eine Reduktion bzw. Vereinfachung der Verkabelung und Verschlauchung. Zusätzlich wird der benötigte Einbauraum reduziert. Die für die Differenzdruckmessung erforderlichen Sensorelemente werden in einem gemeinsamen Gehäuse, beispielsweise in einer so genannten Back-to-Back-Anordnung oder Ähnlichem, verbaut. Da hierdurch beide Sensoren mit einer gemeinsamen Spannungsversorgung und Masse betrieben werden, entfallen im Vergleich zu zwei separaten Sensoren zwei Pins am Sensor und zwei Leitungen im Kabelbaum, was die Bauteilkosten, den Raumbedarf und die Komplexität der Anordnung reduziert. Da die
Niederdruckabgasrückführungsabzweigung mit der Position nach dem
Dieselpartikelfilter identisch ist, kann ein Druckstutzen und damit auch ein Druckschlauch entfallen. Ein Sensor mit drei Druckstutzen und zwei Differenzdruckmesselementen kann für alle Applikationen genutzt werden, in denen zwei Differenzdrücke, beispielsweise Δρ! = pi - p2 und Δρ2 = p2 - P3. in Reihe benötigt werden und eine gemeinsame Entnahmestelle für p2 besteht. Bevorzugt, aber nicht notwendigerweise, gilt Pi > p2 > Ρ3· Denkbar ist auch eine mehrfache Anwendung des Prinzips, so dass drei oder mehr Differenzdrücke in Reihe gemessen werden. Durch die Nutzung einer Mehrkanalschnittstelle, vorzugsweise der digitalen S ENT- („Single edge nibble transmission") oder PSI5- Cperipheral sensor interface 5") -Schnittstelle, können weitere Pins und
Leitungen eingespart werden.
Die Kombination von zwei Differenzdrucksensoren in einem Gehäuse spart jeweils zwei Pins auf dem Sensor sowie auf der Steuergeräteseite und die entsprechenden Leitungen ein, da beide Sensorelemente mit einer
Spannungsversorgung betrieben werden. Zusätzlich kann, da die
Niederdruckabgasrückführungsabzweigung mit der Position nach dem
Dieselpartikelfilter identisch ist, ein Druckstutzen inklusive zugehöriger
Anbindung an das Abgassystem entfallen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Figur 1 eine Explosionsdarstellung eines Drucksensors gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 einen prinzipiellen Aufbau des Drucksensors,
Figur 3 eine vereinfachte Darstellung einer Anordnung des Drucksensors,
Figur 4 ein Blockschaltbild eines Motors mit dem Drucksensor und Figur 5 eine Draufsicht auf einen Drucksensor gemäß einer zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Drucksensors 10 zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums. Der Drucksensor kann als kombinierter Druck-Temperatur-Sensor ausgestaltet sein, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Da die Erfindung insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik anwendbar ist, kann der Drucksensor 10 an verschiedenen
Messräumen 12, 13, 14 einer Brennkraftmaschine angebracht sein,
insbesondere einem ersten Messraum 12, einem zweiten Messraum 13 und einem dritten Messraum 14, wie beispielsweise einem Ansaugrohr, einer Abgasleitung oder einer Abgasrückführungsleitung. Der Drucksensor 10 weist ein Sensorgehäuse 15 auf, das von einem Gehäusedeckel 16 verschlossen sein kann. Der Drucksensor 10 kann weiterhin einen Messstutzen 18, der als
Druckstutzen ausgestaltet sein kann, aufweisen. Der Messstutzen 18 kann in das fluide Medium hineinragen und von diesem umströmt werden. Der Messstutzen 18 weist ein unteres Ende 20 und ein oberes Ende 22, das sich näher an dem Sensorgehäuse 15 als das untere Ende 20 befindet, auf. An dem oberen Ende
22 kann eine Nut 24 für einen Dichtring 26, wie beispielsweise einen O-Ring, vorgesehen sein, mittels dessen das Sensorgehäuse 15 gegenüber dem
Messraum 12 abgedichtet sein kann. Der Messstutzen 18 ist käfigförmig ausgebildet und weist Öffnungen 28 auf, durch welche das strömende fluide Medium in das Innere des Messstutzens 18 einströmen kann. Die Öffnungen 28 werden zumindest teilweise von Streben 30 begrenzt.
Im Inneren des Messstutzens 18 kann ein Temperaturmessfühler 32 optional aufgenommen sein. Der Temperaturmessfühler 32 kann beispielsweise in Form eines NTC-Widerstands ausgebildet sein. Der Temperaturmessfühler 32 weist einen Messkopf 34 in Form einer Glas- oder Kunststoff perle mit zwei elektrischen Anschlüssen 36 in Form von biegbaren Beinchen auf. Der Messkopf 34 ist beispielsweise kugelförmig und weist einen Durchmesser zwischen 1 mm und 4 mm auf. Wie in Figur 1 schematisch dargestellt, kann der Temperaturmessfühler 32 von einer dem Messstutzen 18 abgewandten Seite des Sensorgehäuses 15 eingebracht werden. Entsprechend ist der Temperaturmessfühler 32 zumindest teilweise in den Messstutzen 18 eingebracht.
Im Inneren des Sensorgehäuses 15 ist ein erstes Drucksensormodul 38 angeordnet. Das erste Drucksensormodul 38 ist zur Erfassung mindestens eines ersten Drucks des fluiden Mediums ausgebildet. Im Inneren des Sensorgehäuses 15 ist weiterhin ein zweites Drucksensormodul 40 angeordnet. Das zweite Drucksensormodul 40 ist zur Erfassung mindestens eines zweiten Drucks des fluiden Mediums ausgebildet. Insbesondere sind das erste Drucksensormodul 38 und das zweite Drucksensormodul 40 in dem Sensorgehäuse 15 übereinander und voneinander getrennt angeordnet. Das zweite Drucksensormodul 40 ist weiterhin zum Erfassen eines dritten Drucks des fluiden Mediums ausgebildet. Das erste Drucksensormodul 38 ist zum Erfassen eines Absolutdrucks des Mediums ausgebildet. Alternativ kann das erste Drucksensormodul 38 ebenfalls zum Erfassen des zweiten Drucks des Mediums ausgebildet sein. Der erste
Druck, der zweite Druck und/oder der dritte Druck können sich voneinander unterscheiden.
Figur 2 zeigt einen schematischen Aufbau des Drucksensors 10. Dargestellt ist die Anordnung des ersten Drucksensormoduls 38 und des zweiten
Drucksensormoduls 40 im Inneren des Sensorgehäuses 15. Im Inneren des Sensorgehäuses 15 sind das erste Drucksensormodul 38 und das zweite Drucksensormodul 40 in zwei verschiedenen Ebenen 42, 44 übereinander angeordnet. Die zwei Ebenen 42, 44 sind parallel zueinander angeordnet. Dabei sind das erste Drucksensormodul 38 und das zweite Drucksensormodul 40 stapeiförmig übereinander angeordnet. Dadurch weist das Sensorgehäuse 15 einen ersten Gehäuseraum 46, in dem der erste Druck herrscht, einen zweiten Gehäuseraum 48, in dem der zweite Druck herrscht und einen dritten
Gehäuseraum 50, in dem der dritte Druck herrscht, auf. Der erste Gehäuseraum 46, der zweite Gehäuseraum 48 und der dritte Gehäuseraum 50 sind
voneinander mittels Trennwänden 52, 54 getrennt. Der Drucksensor 10 weist einen ersten Druckanschluss 56 auf, der zum Verbinden mit dem ersten
Messraum 12 ausgebildet ist. Zum Zuführen des fluiden Mediums in den ersten Gehäuseraum 46 ist im Inneren des ersten Druckanschlusses 56 ein nicht näher gezeigter Zufuhrkanal ausgebildet, der ein Zuführen des fluiden Mediums in den ersten Gehäuseraum 46 erlaubt. Beispielsweise ist der Messstutzen 18 als erster Druckanschluss 56 ausgebildet. Der Drucksensor 10 weist weiterhin einen zweiten Druckanschluss 58 auf, der zum Verbinden mit dem zweiten Messraum 13 ausgebildet ist. Zum Zuführen des fluiden Mediums in den zweiten
Gehäuseraum 48 ist im Inneren des zweiten Druckanschlusses 58 ein nicht näher gezeigter Zufuhrkanal ausgebildet. Der Drucksensor 10 weist weiterhin einen dritten Druckanschluss 60 auf, der zum Verbinden mit dem dritten
Messraum 14 ausgebildet ist. Zum Zuführen des fluiden Mediums zu dem dritten Gehäuseraum 50 ist im Inneren desdritten Druckanschlusses 60 ein nicht näher gezeigter Zufuhrkanal aausgebildet.. Ein Durchmesser des Zufuhrkanals des zweiten Druckanschlusses58 kann sich von einem Durchmesser des
Zufuhrkanals des dritten Druckanschlusses 60 unterscheiden.
Das erste Drucksensormodul 38 kann zum Erfassen eines ersten
Differenzdrucks zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck ausgebildet sein. Beispielsweise ist das erste Drucksensormodul 38 so in der Trennwand 52 angeordnet, dass der erste Druck in dem ersten Gehäuseraum 46 auf eine Oberseite 62 des ersten Drucksensormoduls 38 und der zweite Druck in dem zweiten Gehäuseraum 48 auf eine Unterseite 64 des ersten Drucksensormoduls 38 wirkt. Das zweite Drucksensormodul 40 kann zum Erfassen eines zweiten Differenzdrucks zwischen dem zweiten Druck und dem dritten Druck ausgebildet sein. Beispielsweise ist das zweite Drucksensormodul 40 so in der Trennwand 54 angeordnet, dass der zweite Druck in dem zweiten Gehäuseraum 48 auf eine Oberseite 66 des zweiten Drucksensormoduls 40 und der dritte Druck in dem dritten Gehäuseraum 50 auf eine Unterseite 68 des zweiten Drucksensormoduls 40 wirkt.
Figur 3 zeigt eine schematische Anordnung zur Druckerfassung des
Drucksensors 10. Der Drucksensor 10 kann den ersten Druck, den zweiten Druck und den dritten Druck des fluiden Mediums an verschiedenen Stellen erfassen. Mit anderen Worten können sich der erste Messraum 12, der zweite Messraum 13 und der dritte Messraum 14 räumlich voneinander unterscheiden. Der erste Druck, der zweite Druck und der dritte Druck können sich bedingt durch Einbauten zwischen dem ersten Messraum 12, dem zweiten Messraum 13 und dem dritten Messraum 14 unterscheiden. Beispielsweise sind der erste Druckanschluss 56 und der zweite Druckanschluss 58 auf verschiedenen Seiten eines ersten Bauteils 70 mit dem ersten Messraum 12 und dem zweiten
Messraum 13 verbunden und der zweite Druckanschluss 58 und der dritte Druckanschluss 60 sind auf verschiedenen Seiten eines zweiten Bauteils 72 mit dem zweiten Messraum 13 und dem dritten Messraum 14 verbunden.
Entsprechend kann der erste Differenzdruck ein Differenzdruck über das erste Bauteil 70 sein und der zweite Differenzdruck kann ein Differenzdruck über das zweite Bauteil 72 sein. Das erste Bauteil 70 und/oder das zweite Bauteil 72 sind beispielsweise Filter, mittels denen das fluide Medium gefiltert wird. Alternativ sind erste Bauteil 70 und/oder das zweite Bauteil 72 beispielsweise andere
Bauteile, über die ein Druckabfall oder eine Druckerhöhung stattfindet, wie beispielsweise Drosseln oder Verdichter.
Figur 4 zeigt eine schematische Anordnung des Drucksensors 10 in einem Motor 74 einer Brennkraftmaschine. Der Motor 74 weist einen Luftfilter 76, einen Abgasturbolader 78, einen Ladeluftkühler 80, einen Brennraum 82, einen Partikelfilter 84, wie beispielsweise einen Dieselpartikelfilter, und einen Auspuff 86 auf. Die genannten Bauteile sind über Leitungen, wie beispielsweise
Strömungsrohre 88, verbunden, die potenzielle Messräume 12, 13, 14 bilden. Des Weiteren weist der Motor 74 eine Abgasrückführungsleitung 90 auf. Der Drucksensor 10 kann beispielsweise mit dem ersten Druckanschluss 56 mit dem ersten Messraum an einer Stelle zwischen einer Abgasturbine 92 des
Abgasturboladers 78 und dem Partikelfilter 84 verbunden sein. Der zweite Druckanschluss 58 kann mit dem zweiten Messraum 13 an einer Stelle stromabwärts des Partikelfilters 84 verbunden sein. Diese Stelle befindet sich annähernd im Bereich einer Entnahmestelle der Abgasrückführungsleitung 90. Der dritte Druckanschluss 60 kann mit dem dritten Messraum 14 an einer Stelle stromaufwärts eines Verdichters 94 des Abgasturboladers 78 verbunden sein. Diese Stelle entspricht annähernd einem Einspeisepunkt der
Abgasrückführungsleitung 90. Da der Partikelfilter 84 und die
Abgasrückführungsleitung 90 räumlich eng beieinander liegen und die Position der Entnahmestelle der Abgasrückführungsleitung 90 mit der Position
stromabwärts des Partikelfilters 84 identisch ist, kann ein Druckstutzen und damit auch ein Druckschlauch entfallen. Somit können mit dem Drucksensor 10 zwei Differenzdrücke erfasst werden, die für alle Applikationen im Bereich des Motors 74 üblicherweise erforderlich sind.
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Drucksensor 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem Drucksensor 10 der zweiten Ausführungsform sind das erste Drucksensormodul 38 und das zweite
Drucksensormodul 40 nebeneinander in dem Sensorgehäuse 15 angeordnet. Das erste Drucksensormodul 38 und das zweite Drucksensormodul 40 können dabei innerhalb einer nicht näher dargestellten gemeinsamen Ebene angeordnet sein. Alternativ sind das erste Drucksensormodul 38 und das zweite
Drucksensormodul 40 in unterschiedlichen Höhenpositionen innerhalb des Sensorgehäuses 15 angeordnet. Die Höhenposition ist eine Position, die anhand einer Abmessung senkrecht zu der Zeichenebene der Darstellung der Figur 5 bestimmt wird. Eine Anordnung des ersten Drucksensormoduls 38 und des zweiten Drucksensormoduls 40 nebeneinander kann die Montage erleichtern, da die einzelnen Drucksensormodule leichter zugänglich sind und weniger Bauraum in der Höhe erfordern.

Claims

Ansprüche
1. Drucksensor (10) zur Erfassung eines Drucks eines fluiden Mediums in
einem Messraum, umfassend ein Sensorgehäuse (15), ein erstes
Drucksensormodul (38) zum Erfassen mindestens eines ersten Drucks des Mediums in einem ersten Messraum (12) und ein zweites Drucksensormodul (40) zum Erfassen mindestens eines zweiten Drucks des Mediums in einem zweiten Messraum (13), wobei das erste Drucksensormodul (38) und das zweite Drucksensormodul (40) in dem Sensorgehäuse (15) angeordnet sind, wobei der Drucksensor (10) weiterhin mindestens einen ersten
Druckanschluss (56), der zum Verbinden mit dem ersten Messraum (12) ausgebildet ist, aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Drucksensor (10) weiterhin mindestens einen zweiten Druckanschluss (58), der zum Verbinden mit dem zweiten Messraum (13) ausgebildet ist, aufweist und sich der erste Druckanschluss (56) von dem zweiten
Druckanschluss (58) unterscheidet.
2. Drucksensor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das erste Drucksensormodul (38) und das zweite Drucksensormodul (40) voneinander getrennt sind.
3. Drucksensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Drucksensormodul (40) zum Erfassen eines dritten Drucks des Mediums in einem dritten Messraum (14) ausgebildet ist, wobei der
Drucksensor (10) weiterhin einen dritten Druckanschluss (60), der zum Verbinden mit dem dritten Messraum (14) ausgebildet ist, aufweist und sich der dritte Druckanschluss (60)von dem ersten Druckanschluss (56) und dem zweiten Druckanschluss (58) unterscheidet.
4. Drucksensor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das erste Drucksensormodul (38) zum Erfassen eines Absolutdrucks des Mediums ausgebildet ist.
Drucksensor (10) nach Anspruch 3, wobei das erste Drucksensormodul (38) zum Erfassen des zweiten Drucks des Mediums ausgebildet ist, wobei das erste Drucksensormodul (38) zum Erfassen eines ersten Differenzdrucks zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck ausgebildet ist.
Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das zweite Drucksensormodul (40) zum Erfassen eines zweiten Differenzdrucks zwischen dem zweiten Druck und dem dritten Druck ausgebildet ist.
Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das
Sensorgehäuse (15) einen ersten Gehäuseraum (46), in dem der erste Druck herrscht, einen zweiten Gehäuseraum (48), in dem der zweite Druck herrscht, und einen dritten Gehäuseraum (50), in dem der dritte Druck herrscht, aufweist, wobei der erste Gehäuseraum (46), der zweite Gehäuseraum (48) und der dritte Gehäuseraum (50) voneinander getrennt sind.
Drucksensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Drucksensormodul (38) und das zweite Drucksensormodul (40) in zwei verschiedenen Ebenen (42, 44) übereinander angeordnet sind.
Drucksensor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zwei Ebenen (42, 44) parallel zueinander, insbesondere stapeiförmig
übereinander, angeordnet sind.
10. Drucksensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das erste
Drucksensormodul (38) und das zweite Drucksensormodul (40)
nebeneinander angeordnet sind.
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