DE10018620A1

DE10018620A1 - High-pressure sensor with displacement sensor for diesel engine fuel-injection system common rail

Info

Publication number: DE10018620A1
Application number: DE2000118620
Authority: DE
Inventors: Manfred Glehr
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: First Sensor Technology GmbH
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: DE10018620B4

Abstract

A high-pressure sensor measures the pressure of a high- pressure fluid, and includes a tubular body (1) for containing the high-pressure fluid and comprises of an elastically expandable material, so that a pressure-change in the high- pressure fluid effects a corresponding length-change in the tubular body (1). A displacement sensor (6) is used for generating a measurement signal in relation to the change in length of the tubular body (1), and an electronic evaluation circuit (16) provides a pressure output-signal in relation to the measurement signal. The positional sensor is specifically a contactless measuring sensor or more specifically a capacitive, inductive, magnetic or optoelectronic sensor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochdrucksensor zum Messen des Drucks eines Hochdruckfluids.The present invention relates to a high pressure sensor for Measure the pressure of a high pressure fluid.

Zum Messen sehr hoher Drücke bis etwa 3000 bar Berstdruck, wie sie z. B. in der Verteilerschiene (common rail) der Kraft stoffeinspritzanlage einer Diesel-Brennkraftmaschine auftre ten, sind Hochdrucksensoren bekannt geworden, bei denen die Wölbung einer dem Fluiddruck ausgesetzten metallischen Memb ran mittels Dehnungsstreifen erfasst und hieraus z. B. in ei ner Brückenschaltung ein Drucksignal gebildet wird. Der Durchmesser derartiger metallischer Membranen ist sehr klein, und ihre maximale Wölbung liegt in der Größenordnung von 10 µm bis 50 µm. Ferner müssen sie bis zu 10¹⁰ Lastschaltspiele aushalten. Damit sich die Kennlinie des Hochdrucksensors nicht ändert, muss er so ausgelegt werden, dass die beteilig ten Materialien im Betrieb nicht über den Hookschen Bereich hinaus belastet werden. Das Verhältnis von Membrandicke zum Membrandurchmesser ist somit an die Eigenschaften der betei ligten Materialien gebunden und kann daher ein vorgegebenes materialbedingtes Verhältnis nicht überschreiten. Dies be grenzt die Messempfindlichkeit. Ein weiteres Problem ist die Haftung zwischen der metallischen Membran und den Dehnungs messstreifen.For measuring very high pressures up to about 3000 bar burst pressure, such as z. B. in the distribution rail (common rail) of the fuel injection system of a diesel internal combustion engine, high pressure sensors have become known in which the curvature of a metallic membrane exposed to the fluid pressure is detected by means of stretch marks and z. B. a pressure signal is formed in egg ner bridge circuit. The diameter of such metallic membranes is very small and their maximum curvature is in the order of 10 µm to 50 µm. They also have to withstand up to 10 ¹⁰ load switching cycles. To ensure that the characteristic curve of the high-pressure sensor does not change, it must be designed so that the materials involved in operation are not subjected to loads beyond the Hook range. The ratio of membrane thickness to membrane diameter is thus linked to the properties of the materials involved and can therefore not exceed a predetermined material-related ratio. This limits the measurement sensitivity. Another problem is the adhesion between the metallic membrane and the strain gauges.

Es sind ferner piezoelektrische Drucksensoren bekannt, bei denen ein piezoelektrischer Aufnehmer dem Druck (z. B. Öl oder Zylinderdruck) unmittelbar ausgesetzt ist. Derartige piezo elektrische Drucksensoren werden bisher jedoch im allgemeinen nur für niedrigere Drücke eingesetzt. Auch dürfte die maximal mögliche Lastspielanzahl derartiger Drucksensoren relativ be schränkt sein.Piezoelectric pressure sensors are also known which a piezoelectric sensor can measure pressure (e.g. oil or Cylinder pressure) is immediately exposed. Such piezo electrical pressure sensors have so far been used in general only used for lower pressures. The maximum is also likely possible number of duty cycles of such pressure sensors be relatively be limited.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochdrucksensor hoher Messempfindlichkeit zu schaffen, der einfach herstellbar ist und eine sehr große Anzahl von Last schaltspielen aushält.The present invention has for its object a High pressure sensor to create high measuring sensitivity, the is easy to manufacture and has a very large number of loads endures switching games.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 definierten Erfin dung gelöst.This task is accomplished by the inven defined in claim 1 solved.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Hochdrucksensor ist ein das Hochdruckfluid enthaltender Rohrkörper vorgesehen, der aus einem elastisch dehnbaren Material wie z. B. Stahl be steht, so dass eine Druckänderung des Hochdruckfluids eine entsprechende Längenänderung des Rohrkörpers bewirkt. Diese Längenänderung wird von einem Wegaufnehmer erfasst und von einer Auswerteschaltung zum Erzeugen eines Drucksignals ver wendet.In the high-pressure sensor designed according to the invention there is a the tubular body containing the high pressure fluid is provided, the made of an elastically stretchable material such. B. steel stands, so that a change in pressure of the high pressure fluid corresponding change in length of the tubular body causes. This Length change is recorded by a displacement sensor and by an evaluation circuit for generating a pressure signal ver turns.

Der Rohrkörper ist ein einfaches Bauteil, und der Wegaufneh mer und die Auswerteschaltung können in herkömmlicher Weise ausgebildet sein. Der erfindungsgemäß ausgebildete Hochdruck sensor hat daher einen einfachen Aufbau mit wenigen Einzel teilen, so dass er sich kostengünstig herstellen lässt. Auch ist er äußerst robust, so dass er eine entsprechend hohe An zahl von Lastspielen aushält. Die hier in Betracht kommenden hohen Drücke von beispielsweise 2000 bis 3000 bar führen bei entsprechender Gestaltung des Rohrkörpers zu erheblichen Län genänderungen, die sich mit einem präzisen Wegaufnehmer sehr genau erfassen lassen. Der Hochdrucksensor zeichnet sich da her auch durch eine hohe Messempfindlichkeit aus.The tubular body is a simple component, and the displacement mer and the evaluation circuit can in a conventional manner be trained. The high pressure designed according to the invention sensor therefore has a simple structure with only a few individual ones share so that it can be manufactured inexpensively. Also it is extremely robust, so that it has a correspondingly high endures number of load cycles. The ones in question here high pressures of, for example, 2000 to 3000 bar lead to appropriate design of the tubular body to considerable lengths gene changes that are very precise with a precise displacement transducer have it recorded precisely. The high pressure sensor stands out there also by a high sensitivity.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Hoch drucksensors besteht darin, dass er keinerlei Leitungsdurch führungen durch den das Hochdruckfluid enthaltenden Rohrkör per erfordert. Auch benötigt er keine metallische Membran, wie sie bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik vor gesehen ist. Hierdurch verringern sich die entsprechenden Gestaltungs- und Kostenprobleme. Another advantage of the high designed according to the invention pressure sensor is that it has no line passage guides through the tubular body containing the high pressure fluid per required. He also doesn't need a metallic membrane, as in the prior art described above is seen. This reduces the corresponding Design and cost problems.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Wegaufnehmer ein kontakt los messender Aufnehmer in Form beispielsweise eines kapazi tiven, induktiven, magnetischen oder optoelektronischen Auf nehmers. Derartige Wegaufnehmer, die zweckmäßigerweise der Endkante zwischen Umfangswand und Stirnwand des Rohrkörpers zugeordnet werden, sind im Stand der Technik in großer Viel falt bekannt.According to one embodiment, the displacement sensor is a contact loose measuring sensor in the form of a capacitance, for example tive, inductive, magnetic or optoelectronic on taker. Such transducers, which is conveniently the End edge between the peripheral wall and the end wall of the tubular body are associated with a great deal in the prior art fold known.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Wegaufnehmer ein Laufzeitbauteil mit einem stabförmigen Oberflächenwellen- Element, das an der Umfangswand des Rohrkörpers so befestigt ist, dass eine Längenänderung des Rohrkörpers eine entspre chende Längenänderung des Oberflächenwellenelementes und da durch eine Änderung einer elektrischen Eigenschaft des Lauf zeitbauteils zum Erzeugen des Messsignals bewirkt. Derartige Laufzeitbauteile ermöglichen eine hohe Messempfindlichkeit.According to another embodiment, the displacement sensor is on Runtime component with a rod-shaped surface wave Element so attached to the peripheral wall of the tubular body is that a change in length of the tube body corresponds to a appropriate change in length of the surface wave element and there by changing an electrical property of the barrel causes time component to generate the measurement signal. Such Runtime components enable high measurement sensitivity.

Der Rohrkörper kann getrennt von einem das Hochdruckfluid enthaltenden Rohr ausgebildet und unter Zwischenschaltung ei ner Dichtung mit dem Rohr fluiddicht verbunden sein. Eine an dere Möglichkeit besteht darin, dass der Rohrkörper als Ver teilerschiene (common rail) einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. In diesem Fall tre ten keinerlei Dichtungsprobleme auf.The tubular body can be separated from the high pressure fluid containing tube formed and interposed egg ner seal be connected to the tube in a fluid-tight manner. One on The other possibility is that the tubular body as Ver Common rail of a fuel injection system an internal combustion engine is formed. In this case, tre had no sealing problems.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.Further advantageous embodiments of the invention are in the sub-claims defined.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfin dung näher erläutert. Es zeigt:Based on the drawings, embodiments of the invention explained in more detail. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines Hochdrucksensors; Fig. 1 shows a longitudinal section through an embodiment of a high pressure sensor;

Fig. 2 eine Einzelheit des Hochdrucksensors in Fig. 1; Fig. 2 shows a detail of the high pressure sensor in Fig. 1;

Fig. 3 eine Einzelheit einer abgewandelten Ausführungs form eines Hochdrucksensors; Fig. 3 shows a detail of a modified execution form of a high-pressure sensor;

Fig. 4 eine schematische Ausführungsform eines Wegauf nehmers für einen Hochdrucksensor; Fig. 4 is a schematic embodiment of a Wegauf taker for a high pressure sensor;

Fig. 5 eine Auswerteschaltung für den Wegaufnehmer in Fig. 4; FIG. 5 shows an evaluation circuit for the displacement sensor in FIG. 4;

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Hochdrucksensors an der Kraftstoffschiene einer Kraftstoffeinspritz anlage; Fig. 6 shows another embodiment of a system high-pressure sensor on the fuel rail of a fuel injection;

Fig. 7 ein Diagramm, in der der Druck p in der Kraftstoff schiene der Fig. 6 über der Zeit t aufgetragen ist; Fig. 7 is a diagram in which the pressure p in the fuel rail of Figure 6 is plotted against time t.

Fig. 8 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform eines Hochdrucksensors; FIG. 8 shows a representation corresponding to FIG. 6 of another embodiment of a high pressure sensor;

Fig. 9 eine Einzelheit des in Fig. 8 dargestellten Hoch- Drucksensors. Fig. 9 shows a detail of the high pressure sensor shown in Fig. 8.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Hochdrucksensor weist einen Rohrkörper 1 auf, der mit einem Rohr 2 durch eine Dich tung 3 fluiddicht verbunden ist. Das Rohr 2 und damit der Rohrkörper 1 enthalten ein Fluid eines hohen Drucks von z. B. 2000 bis 3000 bar. Beispielsweise bildet das Rohr 2 die Ver teilerschiene (common rail) der Kraftstoffeinspritzanlage ei ner Diesel-Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) oder steht mit ihr in Verbindung. Der Hochdrucksensor lässt sich dann zum Messen des Kraftstoffdrucks in der Verteilerschiene verwen den.The high pressure sensor shown schematically in Fig. 1 has a tubular body 1 , which is connected to a tube 2 by a device 3 fluid-tight. The tube 2 and thus the tubular body 1 contain a fluid of a high pressure of z. B. 2000 to 3000 bar. For example, the tube 2 forms the United rail (common rail) of the fuel injection system ei ner diesel engine (not shown) or is in connection with it. The high pressure sensor can then be used to measure the fuel pressure in the rail.

Die Dichtung 3 ist als Doppelkegeldichtung ausgebildet, die beispielsweise aus Weicheisen oder Kupfer besteht. Der Rohr körper 1 ist mit dem Rohr 2 durch eine Schraubverbindung 4 verbunden, so dass die Dichtung 3 zwischen dem Rohrkörper 1 und dem Rohr 2 mit einer vorgegebenen axialen Kraft einge spannt werden kann.The seal 3 is designed as a double cone seal, which consists for example of soft iron or copper. The tube body 1 is connected to the tube 2 by a screw connection 4 , so that the seal 3 can be clamped between the tube body 1 and the tube 2 with a predetermined axial force.

Der Rohrkörper 1 steht an seinem (in Fig. 1) linken Ende über einen zentralen Durchgang der Dichtung 3 mit dem Inneren des Rohrs 2 in Verbindung. An seinem rechten Ende ist er durch eine Stirnwand 8 verschlossen, die mit der Umfangswand 9 eine Endkante 10 bildet. Der Rohrkörper 1 besteht aus einem elas tisch dehnbaren Material, zweckmäßigerweise aus einem Metall wie z. B. Stahl, so dass er durch den in seinem Inneren herr schenden Hochdruck eine Längenänderung in Richtung x erfährt, wie durch gestrichelte Linien übertrieben dargestellt ist.The tubular body 1 is connected at its left end (in FIG. 1) to the interior of the tube 2 via a central passage of the seal 3 . At its right end it is closed by an end wall 8 , which forms an end edge 10 with the peripheral wall 9 . The tubular body 1 consists of an elastic table material, expediently made of a metal such as. B. steel, so that it experiences a change in length in the direction x due to the high pressure in its interior, as exaggerated by dashed lines.

Der Rohrkörper 1 ist von einem am Rohrkörper befestigten Bau teil 5 in Form eines Schutzgehäuses mit Abstand umgeben. Das Bauteil 5 ist dem im Inneren des Rohrkörpers 1 herrschenden Hochdruck nicht ausgesetzt; vielmehr steht sein Inneres, wie in Fig. 1 angedeutet, mit der Umgebung in Verbindung, so dass in dem Zwischenraum zwischen dem Rohrkörper 1 und dem Bauteil 5 Atmosphärendruck herrscht.The tubular body 1 is surrounded by a part 5 attached to the tubular body in the form of a protective housing at a distance. The component 5 is not exposed to the high pressure prevailing inside the tubular body 1 ; rather, its interior, as indicated in FIG. 1, is connected to the surroundings, so that atmospheric pressure prevails in the intermediate space between the tubular body 1 and the component 5 .

Bei durch Druckänderungen bedingten Längenänderungen des Rohrkörpers 1 kommt es daher zu einer Bewegung der Stirnwand 8 des Rohrkörpers 1 relativ zu der benachbarten Umfangswand des Bauteils 5. Diese Längenänderung des Rohrkörpers 1 wird durch einen in Fig. 1 schematisch angedeuteten Wegaufnehmer 6 erfasst, welcher der Endkante 10 des Rohrkörpers 1 zugeordnet ist.In the case of changes in length of the tubular body 1 caused by changes in pressure, the end wall 8 of the tubular body 1 therefore moves relative to the adjacent peripheral wall of the component 5 . This change in length of the tubular body 1 is detected by a displacement sensor 6 , which is schematically indicated in FIG. 1 and which is assigned to the end edge 10 of the tubular body 1 .

Um einen möglichst großen Messweg bei möglichst kompaktem Aufbau des Hochdrucksensors zu erzielen, könnte die Umfangs wand 9 des Rohrkörpers 1 als Feder ausgebildet werden. So könnte der Rohrkörper 1 beispielsweise mit einer wellenförmi gen Umfangswand (nicht gezeigt) ähnlich einem Balg versehen werden, wodurch sich die für eine Wegmessung wirksame Länge des Rohrkörpers 1 entsprechend vergrößern würde. In order to achieve the largest possible measurement path with the most compact possible construction of the high-pressure sensor, the circumferential wall 9 of the tubular body 1 could be designed as a spring. For example, the tubular body 1 could be provided with a wave-like peripheral wall (not shown) similar to a bellows, which would increase the effective length of the tubular body 1 for a distance measurement.

Der Wegsensor 6 ist zweckmäßigerweise ein kontaktlos messen der Aufnehmer und beispielsweise ein kapazitiver, induktiver, magnetischer oder optoelektronischer Wegaufnehmer. Ein derar tiger Wegaufnehmer kann im Inneren des Bauteils 5 so angeord net werden, dass seine Messflächen von der Stirnwand 8 des Rohrkörpers 1 und der Stirnwand des Bauteils 5 gebildet wer den, so dass sich bei einer Längenänderung des Rohrkörpers 1 der Abstand zwischen den Messflächen ändert. In diesem Fall wäre der magnetische, elektrische oder optische Fluss zwi schen den Messflächen ungefähr umgekehrt proportional zur Längenänderung.The displacement sensor 6 is expediently a contactless measurement of the transducer and, for example, a capacitive, inductive, magnetic or optoelectronic displacement transducer. Such a transducer can be arranged in the interior of the component 5 such that its measuring surfaces are formed by the end wall 8 of the tubular body 1 and the end wall of the component 5 , so that the distance between the measuring surfaces changes when the length of the tubular body 1 changes . In this case, the magnetic, electrical or optical flux between the measuring surfaces would be roughly inversely proportional to the change in length.

Eine höhere Messgenauigkeit erhält man jedoch, wenn, wie in Fig. 1 und insbesondere in Fig. 2 dargestellt, der Wegsensor der Umfangswand 9 des Rohrkörpers 1 zugeordnet wird, so dass sich zwar die gegenseitige Überdeckung der Messflächen, nicht jedoch ihr Abstand ändert. Der magnetische, elektrische oder optische Fluss ist dann der Längenänderung ungefähr direkt proportional.However, a higher measuring accuracy is obtained if, as shown in FIG. 1 and in particular in FIG. 2, the displacement sensor is assigned to the peripheral wall 9 of the tubular body 1 , so that the mutual overlap of the measuring surfaces changes, but not their distance. The magnetic, electrical or optical flux is then approximately directly proportional to the change in length.

Wie in Fig. 2 genauer dargestellt, hat ein entsprechend ange ordneter und ausgebildeter Wegaufnehmer 6 zwei mit vorgegebe nem Abstand einander gegenüberliegende, parallel zueinander verlaufende Messflächen 11, 12, von denen die eine Messfläche 11 von der Umfangswand 9 des Rohrkörpers 1 angrenzend an der Endkante 10 und die andere von einer dem Bauteil 5 zugeordne ten ortsfesten Fläche gebildet wird, die von einer Endkante 13 begrenzt wird. Es kommt daher zu einer Überdeckung der Messflächen 11 und 12 zwischen den Endkanten 10 und 13, was einen entsprechenden magnetischen, elektrischen oder opti schen Fluss F zur Folge hat, wie durch Feldlinien in Fig. 2 schematisch angedeutet ist. Bei einer Längenänderung des Rohrkörpers 1 kommt es daher (bei gleichbleibendem Abstand) zu einer Änderung des Überdeckungsgrades zwischen den Mess flächen 11, 12, was sich in einer entsprechenden Änderung des Flusses F niederschlägt. Diese Flussänderung wird dann von einer geeigneten elektronischen Auswerteschaltung zum Erzeu gen eines Drucksignals verwendet.As shown in Fig. 2 in more detail, a correspondingly arranged and trained displacement transducer 6 has two mutually opposite, parallel mutually extending measuring surfaces 11 , 12 , of which the one measuring surface 11 of the peripheral wall 9 of the tubular body 1 adjacent to the end edge 10 and the other is formed by a component 5 assigned to the stationary surface which is delimited by an end edge 13 . The measuring surfaces 11 and 12 therefore overlap between the end edges 10 and 13 , which results in a corresponding magnetic, electrical or optical flux F, as indicated schematically by field lines in FIG. 2. If the length of the tubular body 1 changes (with the distance remaining the same), there is a change in the degree of coverage between the measuring surfaces 11 , 12 , which is reflected in a corresponding change in the flow F. This flow change is then used by a suitable electronic evaluation circuit for generating a pressure signal.

Da derartige Wegaufnehmer und zugehörige Auswerteschaltungen dem Fachmann bekannt sind, werden sie nicht weiter beschrie ben.Because such displacement transducers and associated evaluation circuits are known to the person skilled in the art, they are not further described ben.

Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, können die Messflächen 11 und 12 durch eine Mäandrierung in mehrere Teilmessflächen 11a und 12a aufgeteilt werden. Hierdurch lässt sich der e lektrische, magnetische oder optische Fluss zwischen den Messflächen und damit das Drucksignal entsprechend vergrö ßern.As shown schematically in Fig. 3, the measuring surfaces can be 11 and 12 by a meandering into a plurality of measurement areas 11 a and 12 a divided. As a result, the electrical, magnetic or optical flow between the measuring surfaces and thus the pressure signal can be increased accordingly.

Ist der Wegsensor ein induktiver Wegsensor, so kann er als Differentialtransformator oder Differentialdrossel ausgebil det werden. In Fig. 4 ist in schematischer Weise eine Diffe rentialdrossel dargestellt, bei der der Rohrkörper 1 mit der Stirnwand 8 und der Umfangswand 9 als Eisenkern (Tauchanker) dient, der im Inneren einer Differentialspule mit Primärspule 14 und Sekundärspule 15 angeordnet ist. Bei einer Längenände rung des Rohrkörper 1 ergibt sich eine Änderung der Indukti vität L+ und L- der wechselspannungsgespeisten Primär- und Sekundärspule 14 bzw. 15.If the displacement sensor is an inductive displacement sensor, it can be configured as a differential transformer or differential choke. In Fig. 4, a dif rentialdrossel is shown in a schematic manner, in which the tubular body 1 with the end wall 8 and the peripheral wall 9 serves as an iron core (plunger anchor), which is arranged inside a differential coil with primary coil 14 and secondary coil 15 . With a length change of the tubular body 1 , there is a change in the inductivity L + and L- of the AC-fed primary and secondary coils 14 and 15 .

Diese Induktivitätsänderungen können dann in einer Auswerte schaltung 16 in Form einer herkömmlichen Brückenschaltung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, zur Erzeugung eines Druck signals verwendet werden. Die wechselspannungsgespeiste Brü ckenschaltung mit Primär- und Sekundärspule 14 bzw. 15, den beiden Widerständen R und dem Ausgangsglied G ermöglicht be reits bei relativ kleinen Längenänderungen des Rohrkörpers 1 eine vergleichsweise große Änderung des Drucksignals und da mit eine hohe Messempfindlichkeit.These changes in inductance can then be used in an evaluation circuit 16 in the form of a conventional bridge circuit, as shown in FIG. 5, to generate a pressure signal. The AC-powered bridge circuit with primary and secondary coils 14 and 15 , the two resistors R and the output member G allows be already with relatively small changes in length of the tubular body 1, a comparatively large change in the pressure signal and thus with a high sensitivity.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Hochdrucksensors dient die Verteilerschiene (common rail) der Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine (nicht ge zeigt) als Rohrkörper 1 im Sinne des Ausführungsbeispiels der Fig. 1. Die Verteilerschiene mit den Anschlüssen für die Ein spritzventile V1 bis V4 ist somit selbst als sich dehnender, linear federnder Rohrkörper ausgebildet, dessen Längenände rungen in Richtung x durch einen Wegaufnehmer 6 zum Erzeugen eines Drucksignals erfasst werden. Der stationäre Teil des Wegaufnehmers 6, der wiederum dem Stirnende des Rohrkörpers 1 zugeordnet ist, ist an einem nicht dem Fluiddruck ausgesetz ten Bauteil 5' befestigt, das aus dem gleichen Material (Stahl) wie der Rohrkörper 1 besteht, in dem linksseitigen Ende des Rohrkörpers 1 befestigt ist und sich über die gesam te Länge des Rohrkörpers 1 parallel zu diesem erstreckt.In the embodiment of a high-pressure sensor shown in Fig. 6, the rail (common rail) of the fuel injection system of an internal combustion engine (not shown ge) serves as a tubular body 1 in the sense of the embodiment of Fig. 1. The rail with the connections for an injection valves V1 to V4 is thus itself designed as an expanding, linearly resilient tubular body, the longitudinal changes of which are detected in the direction x by a displacement sensor 6 for generating a pressure signal. The stationary part of the displacement sensor 6 , which in turn is assigned to the front end of the tubular body 1 , is attached to a component 5 'not exposed to the fluid pressure, which is made of the same material (steel) as the tubular body 1 , in the left-hand end of the tubular body 1 is attached and extends over the total length of the tubular body 1 parallel to this.

In Fig. 7 ist der Druck p im Inneren des Rohrkörpers 1 (der Verteilerschiene) über der Zeit t aufgetragen. Wie darge stellt, herrscht in der Verteilerschiene ein mittlerer Druck eines Mittelwerts M, wobei beim Einspritzen der einzelnen Einspritzventile V1, V2, V3 und V4 Druckspitzenschwankungen auftreten. Ihr Ausmaß hängt von der Qualität der einzelnen Einspritzventile ab und lässt auch einen Rückschluss auf die eingespritzte Kraftstoffmenge zu.In Fig. 7, the pressure p in the interior of the tubular body 1 (the distribution rail) is plotted against the time t. As Darge represents, there is an average pressure of an average value M in the distributor rail, pressure fluctuations occurring during the injection of the individual injection valves V1, V2, V3 and V4. Their extent depends on the quality of the individual injection valves and also allows a conclusion to be drawn about the amount of fuel injected.

Die beschriebenen Hochdrucksensoren können bei entsprechender Empfindlichkeit die Druckspitzenschwankungen bei den Ein spritzvorgängen an den einzelnen Einspritzventilen erfassen, wenn das Drucksignal als Augenblickswertsignal ausgegeben wird. Dies erlaubt eine Diagnose der einzelnen Einspritzven tile, d. h. die Abweichungen der Druckschwankungen der einzel nen Einspritzventile lassen sich als Maß für die Qualität des betreffenden Einspritzventils im Verhältnis zum Durch schnittswert der Einspritzventile oder im Verhältnis zum zeitlichen Mittelwert M des Drucksignals auswerten.The described high pressure sensors can be used with a corresponding Sensitivity the pressure peak fluctuations at the on record injection processes at the individual injection valves, if the pressure signal is output as an instantaneous value signal becomes. This allows diagnosis of the individual injection ports tile, d. H. the deviations in the pressure fluctuations of the individual Injectors can be used as a measure of the quality of the relevant injector in relation to the through average value of the injection valves or in relation to Evaluate the time average M of the pressure signal.

Will man die Druckspitzenschwankungen nicht mitmessen, so ge nügt es, das Drucksignal als Mittelwertsignal auszugeben. Ei ne Mittelwertbildung des Drucksignals ergibt sich bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 gegebenenfalls bereits durch das Messprinzip selbst, da durch die relativ großen bewegten Massen der Verteilerschiene eine entsprechend niedrige Grenz frequenz erzwungen wird, so dass die Druckspitzen nicht er fasst werden und durch das Messprinzip selbst eine Art Tief passwirkung erzielt wird.If you do not want to measure the pressure peak fluctuations, it is sufficient to output the pressure signal as an average signal. A ne averaging of the pressure signal in the embodiment of FIG. 6 may already result from the measuring principle itself, since a correspondingly low limit frequency is forced by the relatively large moving masses of the distributor rail, so that the pressure peaks are not detected and by the measuring principle even a kind of low-pass effect is achieved.

Bei dem in den Fig. 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht der Messaufnehmer 6 aus einem Laufzeitbauteil mit ei nem stabförmigen Messelement 17, das beispielsweise ein Ober flächenwellen-Element (OFW-Element) ist. Das Messelement 17 ist mit dem Rohrkörper 1 dadurch formschlüssig verbunden, dass es mit seinen Enden an je einem Halteteil 18 befestigt ist, die an der Umfangswand des Rohrkörpers 1 durch Passstif te 1 festgelegt sind. Das Messelement 17, das eine Länge von z. B. 50 mm hat und einer maximalen Dehnung von z. B. 1% aus gesetzt werden kann, erfährt daher bei einer Längenänderung des Rohrkörpers 1 eine entsprechende Längenänderung, die durch das Laufzeitbauteil erfasst wird. Zu diesem Zweck bil det das mit Sender S und Empfänger E sowie einer Filterstruk tur 21 versehene Messelement 17 einen Teil eines Laufzeitos zillators 20, so dass die Frequenz des entstehenden Signals umgekehrt proportional und die Periodendauer proportional zur Dehnung des Messelements 17 und somit zur Längenänderung des Rohrkörpers 1 ist. Dies lässt sich in einer herkömmlichen e lektronischen Auswerteschaltung zum Erzeugen des Drucksignals verwenden. Da derartige Auswerteschaltungen dem Fachmann ge läufig sind, werden sie hier nicht näher erläutert.In the embodiment shown in FIGS. 8 and 9, the sensor 6 consists of a runtime component with a rod-shaped measuring element 17 , which is, for example, a surface wave element (SAW element). The measuring element 17 is positively connected to the tubular body 1 in that its ends are each fastened to a holding part 18 , which are fixed on the peripheral wall of the tubular body 1 by a dowel pin 1 . The measuring element 17 , which has a length of z. B. has 50 mm and a maximum elongation of z. B. 1% can be set, therefore experiences with a change in length of the tubular body 1 a corresponding change in length, which is detected by the runtime component. For this purpose, the measuring element 17 provided with transmitter S and receiver E and a filter structure 21 forms part of a transit time oscillator 20 , so that the frequency of the resulting signal is inversely proportional and the period is proportional to the elongation of the measuring element 17 and thus to the change in length of the Is tubular body 1 . This can be used in a conventional electronic evaluation circuit to generate the pressure signal. Since such evaluation circuits are familiar to a person skilled in the art, they are not explained in more detail here.

Claims

1. High pressure sensor for measuring the pressure of a high pressure fluid, with
a tubular body ( 1 ) which contains the high pressure fluid and consists of an elastically stretchable material, so that a change in pressure of the high pressure fluid causes a corresponding change in length of the tubular body ( 1 ),
a displacement sensor ( 6 ) which generates a measurement signal as a function of a change in length of the tubular body ( 1 ) and
an electronic evaluation circuit ( 16 ) which generates a pressure signal as a function of the measurement signal.

2. High pressure sensor according to claim 1, characterized in that the displacement sensor ( 6 ) is a contactless measuring sensor.

3. High pressure sensor according to claim 2, characterized in that the displacement sensor ( 6 ) is a capacitive, inductive, magnetic or optoelectronic sensor.

4. High-pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular body ( 1 ) is closed at one end by an end wall ( 8 ) and the displacement transducer ( 6 ) is assigned to the end edge ( 10 ) of the end wall ( 8 ).

5. High-pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the Wegauf subscriber ( 6 ) has two mutually opposite, mutually parallel measuring surfaces ( 11 , 12 ), between which a magnetic, electrical or optical flow takes place, wherein the overlap of the two measurement surfaces (11, 12) surfaces in a change in length of the tubular body (1) by a parallel displacement of the Messflä (11, 12) changes, causing a corresponding change in the magnetic, electrical or optical flow to Erzeu gene of the measurement signal.

6. High-pressure sensor according to claim 5, characterized in that one ( 11 ) of the measuring surfaces ( 11 , 12 ) from a peripheral surface of the tubular body ( 1 ) adjoining the end edge ( 10 ) of the end wall ( 8 ) and the other measuring surface ( 12 ) is formed by a fixed surface which is also delimited by an end edge ( 13 ).

7. High-pressure sensor according to claim 5 or 6, characterized in that the measuring surfaces ( 11 , 12 ) are longitudinal or annular.

8. High-pressure sensor according to one of claims 5 to 7, characterized in that each of the two measuring surfaces is divided into a plurality of individual measuring surfaces ( 11 a, 12 a) which are spaced in the direction of the change in length of the tubular body ( 1 ) to the measurement signal accordingly to reinforce.

9. High-pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the peripheral wall of the tubular body ( 1 ) is designed as a spring in order to enlarge the measuring path.

10. High-pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular body ( 1 ) is at a distance from a tubular component ( 5 ) which is not exposed to the fluid pressure and therefore does not undergo a change in length due to the fluid pressure, and that the displacement sensor ( 6 ) is arranged inside the component ( 5 ).

11. High-pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the tubular body ( 1 ) is formed separately from a tube containing the high-pressure fluid ( 2 ) and, with the interposition of a sealing device ( 3 ), is connected to the tube ( 2 ) in a fluid-tight manner.

12. High pressure sensor according to claim 11, characterized in that the seal ( 3 ) is a double cone seal, which consists of soft iron or copper.

13. High pressure sensor according to claim 11 or 12, characterized in that the tubular body ( 1 ) is screwed to the tube ( 2 ).

14. High pressure sensor according to one of claims 1 to 10, characterized in that the tubular body ( 1 ) is designed as a distributor rail of a fuel injection system of an internal combustion engine.

15. High-pressure sensor according to claim 1, characterized in that the displacement sensor ( 6 ) is a transit time component with a rod-shaped measuring element ( 17 ) made of an elastically stretchable material, which is attached to the circumferential wall ( 9 ) of the tubular body ( 1 ) in such a way that a length change of the tubular body ( 1 ) causes a corresponding change in length of the measuring element ( 17 ) and thereby causes a change in an electrical property of the runtime component, which is used to generate the measurement signal.

16. High-pressure sensor according to claim 15, characterized in that the rod-shaped measuring element ( 17 ) is a surface wave element which forms part of a running time oscillator ( 20 ).

17. High-pressure sensor according to claim 15 or 16, characterized in that the rod-shaped measuring element ( 17 ) is firmly connected at its two ends with a holding part ( 18 ) which are fixed to the tubular body ( 1 ) by screwing or welding.

18. High-pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit ( 16 ) uses a frequency, period, phase shift, beat frequency or pulse width modulation of the measurement signal to generate the pressure signal.

19. High pressure sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure signal is an average or instantaneous signal.