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Title:
PRESSURE SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/007884
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pressure sensor for an internal combustion engine, comprising an induction pipe which has a sensor surface (11') and a sensor duct (14) which connects the sensor surface (11') to the interior of the induction pipe (12). The sensor duct (14) has a section (18) which is filled with an anti-freeze fluid (20).

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Inventors:
Lenzing, Thomas (Beihinger Weg 7/1 Benningen, D-71726, DE)
Konzelmann, Uwe (Schwalbenweg 14 Asperg, D-71679, DE)
Application Number:
PCT/DE2000/002318
Publication Date:
February 01, 2001
Filing Date:
July 15, 2000
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20 Stuttgart, D-70442, DE)
Lenzing, Thomas (Beihinger Weg 7/1 Benningen, D-71726, DE)
Konzelmann, Uwe (Schwalbenweg 14 Asperg, D-71679, DE)
International Classes:
G01L19/06; G01L23/24; (IPC1-7): G01L23/24; G01L19/06
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Claims:
Patentansprüche
1. Drucksensor, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugrohr, der eine Sensorfläche (11') und einen die Sensorfläche (11') mit dem Inneren eines Medi umkanals (12) verbindenden Sensorkanal (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkanal (14) einen Abschnitt (18) aufweist, der mit einem Einfriersicherungsfluid (20) gefüllt ist.
2. Drucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkanal (14) zwischen dem mit einem Ein friersicherungsfluid gefüllten drucksensorseitigen Ab schnitt (18) und dem Inneren des Mediumkanals (12) einen freien Abschnitt (16) aufweist.
3. Drucksensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkanal (14) in einer Wandung (13) des Medi umkanals (12) ausgebildet ist.
4. Drucksensor nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der drucksensorseitige Abschnitt (18) des Sensorka nals (14) als Raum ausgebildet ist, dessen Querschnitt größer ist als der Querschnitt des freien Abschnitts (16) des Sensorkanals (14).
5. Drucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkanal (14) zumindest abschnittsweise als Kapillare ausgebildet ist.
Description:
DRUCKSENSOR Die Erfindung betrifft einen Drucksensor, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, der eine Sensorfläche und einen die Sensorfläche mit dem Inneren eines Mediumkanals verbindenden Sensorkanal aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

STAND DER TECHNIK Aus der DE-OS 43 17 312 ist ein Drucksensor bekannt, der ein Kunststoffgehäuse mit einem stutzenförmigen Druckanschluß be- sitzt und der im eingebauten Zustand am Ansaugrohr im wesent- lichen bündig mit einer Innenwandung des Ansaugrohrs der Brennkraftmaschine abschließt oder von dieser nur wenige Mil- limeter absteht. Bei derartigen, direkt am Ansaugrohr ange- brachten Drucksensoren besteht jedoch die Gefahr einer Verei- sung des Druckanschlusses, so daß es vereisungsbedingt zum Ausfall des Drucksensors kommen kann. Bei einer solchen Ver- eisung des Sensorkanals bzw. des darin enthaltenen Fluides

oder von flüssigen Bestandteilen des Fluides kann die Sensor- membran mit einem so hohen Druck beaufschlagt werden, daß sie bricht.

Aus der DE 195 17 676 A1 ist ein Drucksensor bekannt, bei dem zur Verhinderung einer derartigen Vereisung ein Schlauch vor- gesehen ist, der den in der Ansaugrohrwandung vorgesehenen Sensorkanal bis etwa zur Mitte des Ansaugrohres hin verlan- gert. Diese Ausgestaltung erhöht allerdings den Strömungswi- derstand im Ansaugrohr.

VORTEILE DER ERFINDUNG Der erfindungsgemäße Drucksensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß eine Vereisung des Drucksensors zuverlässig ausgeschlossen ist. Das unmittelbar vor der Sensormembran an- geordnete Einfriersicherungsfluid (z. B. ein Bingham'sches Fluid oder ein Smartfluid der Firma Bayer sowie gegebenen- falls ein hochviskoses Fluid) besitzt sich bei einem bestimm- ten Grad an mechanischer Deformation abrupt verändernde Fließeigenschaften.

Bei hochviskosen Medien ist die Größe der Viskosität z. T. stark temperaturabhängig. Wird anstelle des Bingham'schen Fluides ein derart hochviskoses Medium zum Schutz vor Ein- frierung verwendet, so muß dieses in der Nähe des Gefrier- punktes des Strömungsmediums im Ansaugrohr im Vergleich zu sonst üblichen Temperaturen seine Viskosität etwa vertausend- fachen. Hierdurch verhält sich das hochsikose Medium dann ähnlich wie das Bingham'sche Medium, es wird hart und blok- kiert den Sensorkanal, so daß eine weitere Drucksteigerung bis hin zur Zerstörung der Membran verhindert wird. (Stark hochviskose Medien sind z. B. Glukosesirup oder Luviskol)

Unterhalb des Deformations-Schwellenwertes liegt ein new- ton'sches Fließverhalten vor, während sich das verwendete Fluid oberhalb dieses Deformations-Schwellenwertes wie ein Festkörper verhält. Wird also durch das Einfrieren des Medi- ums bzw. der im Medium enthaltenen Flüssigkeit im freien Ab- schnitt des Sensorkanals ein Druck erreicht, der dem Deforma- tions-Schwellenwert des eingesetzen Einfriersicherungsfluides entspricht, so verfestigt sich dieses und schützt die Sensor- membran vor einer weiteren Drucksteigerung. Auf diese Weise wird beim erfindungsgemäßen Drucksensor vermieden, daß durch Einfrieren des Mediums bzw. der im Medium enthaltenen Flüs- sigkeit im Druckkanal die Sensormembran zerstört wird, ohne den Strömungswiderstand im Mediumkanal bzw. Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine wesentlich zu erhöhen.

Die Auswahl des Einfriersicherungsfluides ist dabei jeweils von der Gefriertemperatur des Strömungsmediums bzw. der im Strömungsmedium enthaltenen Flüssigkeit abhängig.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im An- spruch 1 angegebenen Drucksensors möglich.

ZEICHNUNG Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur einen teilweise geschnittenen Mediumkanal, beispielsweise ein Ansaugrohr mit einem erfindungsgemäßen Drucksensor.

BESCHREIBUNG DES AUSFUHRUNGSBEISPIELS In der Figur ist ein Ausschnitt eines Mediumkanals 12, bei- spielsweise eines Ansaugrohrs einer Brennkraftmaschine bis zu dessen Mittelachse 12'geschnitten dargestellt. Die Wandung 13 des im folgenden nur noch als Ansaugrohr 12 bezeichneten Mediumkanals weist einen sich im wesentlichen rechtwinklig zur Mittelachse 12'erstreckenden Sensorkanal 14 auf, der die Wandung 13 radial durchdringt.

Ein Drucksensor 10 ist an der Außenseite des Ansaugrohrs 12 an der Wandung 13 angebracht und greift mit einem Sensorab- schnitt 11 in den Sensorkanal 14 ein. Der Sensorabschnitt 11 ist im Bereich seines freien Endes mit einer Membran 11'ver- sehen.

Der Sensorkanal 14 weist im wesentlichen zwei Abschnitte auf, nämlich einen dem Inneren des Ansaugrohrs 12 zugewandten freien Abschnitt 16 und einen drucksensorseitigen Abschnitt 18. Der Durchmesser des drucksensorseitigen Abschnitts 18 des Sensorkanals 14 ist größer als der Durchmesser des freien Ab- schnitts 16, so daS der Querschnitt des drucksensorseitigen Abschnitts 18 größer ist als der Querschnitt des freien Ab- schnitts 16. Auf diese Weise ist ein dem Drucksensor zuge- wandter kavernenartiger Raum in Inneren der Wandung 13 des Ansaugrohrs 12 um den Sensorkanal 14 herum ausgebildet, der mit einem Einfriersicherungsfluid 20 gefüllt ist. Dabei ist der Sensorabschnitt 11 mit der Membran 11'an seinem freien Ende vom Einfriersicherungsfluid 20 umgeben. Der freie Ab- schnitt 16 des Sensorkanals 14 ist nicht mit dem Einfriersi- cherungsfluid gefüllt, so daß der freie Abschnitt 16 eine Verbindung zwischen dem mit dem Einfriersicherungsfluid 20 gefüllten drucksensorseitigen Abschnitt 18 des Sensorkanals 14 und dem Inneren des Ansaugrohrs 12 bildet.

Der Sensorkanal ist zumindest abschnittsweise als Kapillare ausgebildet, wobei die Berechnung der Kapillarkräfte und des Kapillardurchmessers nach den dem Fachmann allgemein bekann- ten Gleichungen erfolgt.

Alternativ zu dieser Ausführungsform kann der Sensorkanal 14 mit seinem das Einfriersicherungsfluid 20 enthaltenden Ab- schnitt 18 auch in einem Ansatz des Drucksensors 10 ausgebil- det sein, der in eine Öffnung in der Wandung 13 des Ansaug- rohrs 12 einsetzbar ist.

Im Normalzustand des durch das Ansaugrohr 12 strömenden Medi- ums, das heißt wenn das im Medium enthaltene Fluid eine Tem- peratur oberhalb seines Gefrierpunktes bzw. seines Festpunk- tes aufweist, wirkt der statische Druck des strömenden Medi- ums auf die den freien Abschnitt 16 des Sensorkanals 14 zuge- wandte freie Fläche des Einfriersicherungsfluids 20 und wird über das Einfriersicherungsfluid 20 auf die Membran 11'über- tragen, wobei sich das Einfriersicherungsfluid wie ein New- ton'sches Fluid verhält. Kommt es hingegen im freien Ab- schnitt 16 des Sensorkanals 14 zu einem Gefrieren des in dem durch das Ansaugrohr 12 strömenden Medium enthaltenen Fluids, so wirkt sich die hierdurch bewirkte Druckerhöhung derart auf das Einfriersicherungsfluid 20 aus, daß sich das Einfriersi- cherungsfluid 20 verfestigt und die erhöhten Druckkräfte an der Wandung des drucksensorseitigen Abschnitts 18 des Sensor- kanals 14 abstützt und somit nicht auf die Membran 11'über- trägt.