DE2538381A1

DE2538381A1 - Piezoelektrischer druckaufnehmer

Info

Publication number: DE2538381A1
Application number: DE19752538381
Authority: DE
Inventors: Albert Ing Grad Maringer; Hans Dipl Ing Weineck
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-28
Filing date: 1975-08-28
Publication date: 1977-03-10
Also published as: FR2322365B3; SE7608923L; IT1066890B; US4088916A; FR2322365A1; JPS5229266A

Description

Piezoelektriseher Druckaufnehmer

Die Erfindung bezieht; sich auf einen piezoelektrischen Druckaufnehmer an Brennstoffeinspritzleitungen für Brennkraftmaschinen.' Insbesondere für die Diagnose von Dieselbrennkraftmaschinen ist die genaue Feststellung des Einspritzbeginnes von ähnlich großer Bedeutung wie die Ermittlung des Zündzeitpunktes bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen, sei es, um Vorgänge in den einzelnen Zylindern dem richtigen Zylinder zuzuordnen, sei es, um die Einspritzvorgänge der einzelnen Zylinder einer bestimmten Kolbenstellung des betreffenden Zylinders zuzuordnen.

In der US-Patentschrift 35 03 255 ist eine Diagnoseeinrichtung für Dieselmaschinen beschrieben, bei der als Druckaufnehmer nach Spalte 2, Zeilen 38 bis 46, Quarzaufnehmer für die Messung der Drücke in den Brennstoffeinspritzleitungen vorgesehen sind. Über die ins einzelne gehende Beschaffenheit dieser Druckaufnehmer ist in der Patentschrift weiter nichts enthalten.

In der deutschen Offenlegungsschrift 21 10 107 ist eine Vorrichtung zur Analysierung eines pulsierenden Brennstoffstromes beschrieben, aus der hervorgeht, daß ein Sensor für den Brennstoffstrom in die Brennstoffleitung eingebaut wird. Eine ähnliche Einrichtung zur Messung des Druckes in Einspritzleitungen ist in der deutschen Offenlegungsschrift 21 43 476 beschrieben. Dort ist ein entsprechender Sensor ebenfalls nach Abschrauben der Brennstoffleitung als besonderer Adapter in das Brennstoffdrucksystem einschaltbar. Diese bekannten Drucksensoren für Einspritzleitungen erfordern für ihren Einbau zu einer Diagnose einen erheblichen Zeitaufwand. Außerdem verändern sie Querschnitt und/oder Länge der Brennstoffleitung, die für die Form des Druckanstieges und damit für den Einspritzzeitpunkt von Bedeutung sind.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Druckaufnehmer der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der, ohne den Brennstoffstrom in der Einspritzleitung zu beeinflussen, ohne großen Zeitaufwand von außen an einer Brennstoffeinspritzleitung angebracht werden kann. Gemäß der Erfindung ist ein derartiger Druckaufnehmer dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrlager einer Rohrschelle eine Rinne zur Aufnahme der Brennstoffeinspritzleitung aufweist und ein mit dem Rohrlager verschraubbarer Oberteil der Rohrschelle einen Kraftübertragungskörper für die Übertragung der Druckpulsationen der Brennstoffeinspritzleitung auf ein zwischen zwei Druckplatten gelagertes, über eine Blattfeder gegen eine Rändelschraube im Oberteil abgestütztes Piezokeramikplättchen aufnimmt.

Die Ausbildung des Druckaufnehmers nach der Erfindung als von außen an die Leitung anklemmbare Rohrschelle ermöglicht die Vorbereitung einer Brennkraftmaschine für eine Diagnose in kurzer Zeit und verändert die Einspritzleitungen nicht gegenüber ihrem Zustand beim normalen Betrieb der Maschine. Die punktförmige Übertragung der in der Leitungswand auftretenden Dehnungskraft wird über einen Kraftübertragungskörper ermöglicht, dessen Auflagefläche auf der Brennstoffeinspritzleitung konvex gekrümmt ist. Das Piezokeramikplättchen kann dadurch so klein gehalten werden, daß es von störenden anderen Kräften oder Erschütterungen der Maschine nur wenig beeinflußt wird. Als Kraftübertragungskörper mit konvex gekrümmter Auflagefläche gegenüber der Brennstoffeinspritzleitung kann ein Körper mit einer kugelig gekrümmten Oberfläche verwendet werden. Im einfachsten Falle kann der Körper als Kugel gestaltet sein oder als ein Stift mit kugelkalottenförmiger Auflagefläche. Es kann als Kraftübertragungskörper auch eine Rolle vorgesehen werden. Mit Vorteil ist der Durchmesser des Kraftübertragungskörpers etwa so groß wie der Durchmesser der Brennstoffeinspritzleitung. Zweckmäßig betragen die Dickenabmessungen des Rohrlagers und des Oberteils der Rohrschelle ein Mehrfaches der Wandstärke der Brennstoffleitung. Es soll auch die Federkonstante der Blattfeder so gewählt sein, daß die Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems, Kraftübertragungskörper, Piezokeramikplättchen, Druckplatten und Blattfeder, außerhalb des Frequenzbereiches der Druckpulsationen der Brennstoffeinspritzleitung liegt. Um eine bleibende Verformung der Brennstoff-

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einspritzleitung durch den Kraftübertragungskörper zu vermeiden, wird zweckmäßig zwischen Brennstoffeinspritzleitung und dem Kraftübertragungskörper noch eine dem Leitungsdurchmesser angepaßte, gehärtete Schale vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von drei Figuren erläutert.

Figur 1 stellt eine teilweise geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung dar.·

In Figur 2 sind die der Kraftübertragung und Meßwertumformung dienenden Teile besonders gezeichnet.

In Figur 3 sind einige dieser Teile noch in einer Aufsicht dargestellt.

In Figur 1 ist eine aus einem Rohrlager 1 und einem Oberteil 3 bestehende Rohrschelle dargestellt. Das Rohrlager 1 nimmt in einer Rinne eine Brennstoffeinspritzleitung 4 auf. Rohrlager 1 und Oberteil 3 der Rohrschelle sind mit einem Scharnier 2 aufklappbar miteinander verbunden. Sie können nach Anlegen an die Brennstoffeinspritzleitung 4 mittels einer Halsschraube 5 fest miteinander verbunden werden. Das Oberteil 3 weist eine bei geschlossener Rohrschelle der Rinne gegenüberliegende Ausnehmung 12 auf, die mindestens einen derartigen Querschnitt hat, daß die Brennstoffeinspritzleitung 4 nicht eingeklemmt wird. In ihrem oberen Teil setzt sich die Ausnehmung 12 in einer Bohrung 13 fort, die zur Aufnahme eines kugelförmigen Kraftübertragungskörpers 6 dient. Die Gesamtlänge dieser Bohrung ist etwas kürzer als der Durchmesser des Kraftübertragungskörpers 6. Im Anschluß an die Bohrung 13 weist das Oberteil 3 eine etwas erweiterte Bohrung 14 auf, in der lose eine untere Druckplatte 7» ein Piezokeramikplättchen 8 und eine obere Druckplatte 10 eingelegt sind. Die Druckplatte 7 ist kreisförmig, das Piezokeramikplättchen 8 ist quadratisch. Zur Isolie-r rung und Zentrierung ist das Piezokeramikplättchen 8 von einer Fassung 9 aus einem isolierenden Kunststoff umgeben. Die obere Druckplatte 10 hat die Abmessungen des Piezokeramikplättchens 8. Auf der oberen Druckplatte 10 liegt eine Blattfeder 11 auf. Mit Hilfe einer Rändelschraube 15 kann über die Blattfeder 11 das Piezokeramikplättchen 8 und die es einschließenden Druckplatten 7 und 10 zusammen mit dem Kraftübertragungskörper 6 gegen die Außenwand

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der Brennstoffeinsprxtzleitung 4 gepreßt werden. Die Rändelschraube 15 weist eine zentrale Bohrung 17 auf, durch die ein nicht dargestelltes Kontaktorgan die Blattfeder 11 und damit die Oberseite des Keramikplättchens 8 kontaktieren kann. Die Unterseite der Keramikplatte ist, wie ersichtlich, mit Masse verbunden. Die Druckpulsationen der Leitung werden durch das Piezokeramikplättchen in Spannungen umgewandelt, die einer nicht dargestellten elektrischen Auswerteeinrichtung zugeführt sind.

In der Figur 2 sind der Kraftübertragungskörper 6 als Kugel, die kreisförmige Druckplatte 7, die Fassung 9 des Keramikplättchens 8, das quadratische Keramikplättchen 8, die obere Druckplatte 10 und die-Blattfeder 11 in axial auseinandergezogener Darstellung gezeigt. Die Rändelschraube 15 besteht aus Kunststoff mit einem eingesetzten Metallrohr.

In der Figur 3 sind obere und untere Druckplatte 7 bzw. 10, Fassung 9 und Piezokeramikplättchen 8 sowie Blattfeder 11 noch einmal in einer Aufsicht gezeigt.

9 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

/ 1.j Piezoelektrischer Druckaufnehmer an Brennstoffeinspritzleitun-V_/ gen für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrlager (1) einer Rohrschelle eine Rinne zur₍Aufnahme der Brennstoffeinspritzleitung (4) aufweist und ein mit dem Rohrlager (1) verschraubbarer Oberteil (3) der Rohrschelle einen Kraftübertragungskörper (6) zur Übertragung der Druckpulsationen der Brennstoffeinspritzleitung (4) auf ein zwischen zwei Druckplatten (7, 10) gelagertes, über eine Blattfeder (11) gegen eine Rändelschraube (15) im Oberteil (3) abgestütztes Piezokeramikplättchen (8) aufnimmt.
2. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche des Kraftübertragungskörpers (6) auf der Brennstoffeinspritzleitung (4) konvex gekrümmt ist.
3. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflagefläche des Kraftübertragungskörpers (6) auf der Brennstoffeinspritzleitung (4) kugelig gekrümmt ist.
4. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftübertragungskörper (6) eine Kugel ist.
5. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftübertragungskörper (6) eine Rolle ist.
6. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Kraftübertragungskörpers (6) etwa so groß wie der Durchmesser der Brennstoffeinspritzleitung (4) ist.
7. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dik-

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kenabmessungen des Rohrlagers (1) und des Oberteiles (3) der Rohrschelle ein Mehrfaches der Wandstärke der Brennstoffeinsprit zleitung (4) betragen.
8. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Federkonstante der Blattfeder (11) so gewählt ist, daß die Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems, Kraftübertragungskörper (6), Druckplatten (7, 10), Piezokeramikplattchen (8) und Blattfeder (11), außerhalb des Frequenzbereiches der Druckpulsationen der Brennstoffeinspritzleitung (4) liegt.
9. Piezoelektrischer Druckaufnehmer nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Brennst of feinsprit zleitung (4) und dem Kraftübertragungskörper (6) eine dem Leitungsdurchmesser angepaßte, gehärtete Schale liegt.

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