DE3880263T2 - Piezoelektrischer aufnehmer. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf piezoelektrische Sensoren des Typs, der zum Erfassen einer transienten oder vorübergehenden mechanischen Verlagerung, Deformation oder Beanspruchung und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals benutzt wird. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf piezoelektrische Sensoren, die in Verbindung mit einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors beim Erzeugen eines Referenzbrennstoffeinspritzzeitsteuersignals von beträchtlichem Nutzen sind.
• Eine Anzahl von Vorrichtungen und Verfahren ist entwickelt worden zum Erfassen eines Druckimpulses in einer Leitung z.B. einer Brennstoffleitung mit Hilfe eines piezoelektrischen Wandlers. Zum Beispiel beschreibt die WO-A-85/03127 (auf welcher die zweiteilige Form des unabhängigen Anspruchs 1 basiert) einen piezoelektrischen Sensor der zwei scheibenförmige piezoelektrische Elemente hat, die in entgegengesetzten Bohrungen in einem Sensorkörper befestigt sind. Die piezoelektrischen Elemente werden durch ein einkapselndes Epoxid oder anderes Material in ihrer Lage gehalten.
• Die US-A-4 146 875 beschreibt eine Druckerfassungsvorrichtung, bei der ein elektrischer Wandler auf einem Biegeteil eines Ringes befestigt ist der einen Körper umgibt, welcher innerem Druck ausgesetzt ist. Ein Verwendungszweck der Vorrichtung besteht darin sie um eine Motorkraftstoffleitung festzuklemmen, um den Kraftstoffdruck zu erfassen.
• In der US-A-4 257 260 erfaßt eine Motoranalysiervorrichtung den Druck in den Kraftstoffleitungen mit Hilfe von piezoelektrischen Kristallen. die in entgegengesetzten Positionen einer Kraftstoffleitung symmetrisch angeordnet sind.
• Die Wandler erzeugen elektrische Signale aufgrund einer Biegebeanspruchung, die durch periodische Dilatation des Rohres verursacht wird. we che aus Druckimpulsen innerhalb des Rohres resultiert.
• Die GB-A-1 389 408 beschreibt ein Paar Druckerfassungselemente, wie z B. Wandler, die einen mechanischen Belastungsdruck innerhalb eines Kraftstoffleitungsrohres in ein elektrisches Signal umwandeln.
• Die US-A-4 430 899 beschreibt einen Fluiddrucksensor, der in Verbindung mit einer Dieselmotoreinspritzpumpe benutzt wird, wobei ein Beanspruchungsbolzen in eine Bohrung eingeschraubt ist die sich durch eine Gehäusewand erstreckt. Der Bolzen hat eine Bohrung, die sich durch ihn hindurch erstreckt, und ein Gebiet verringerten äußeren Durchmessers, das ein dünnwandiges rohrförmiges hülsenartiges Gebiet bildet. Zwei entgegengesetzt polarisierte piezoelektrische Wandlerscheiben sind zwischen der äußeren Wand des Gehäuses festgeklemmt, so daß bei Ausübung eines Fluiddruckes und einer resultierenden Beanspruchung des dünnen Wandteils des Bolzens ein Ausgangssignal erzeugt wird.
• Die US-A-4 194 401 beschreibt einen Wandler zum Messen des inneren Druckes in Einspritzrohren von Dieselmotoren. Ein starres Gehäuse umschließt das Einspritzrohr, und wenigstens ein elastischer Sensor ist innerhalb des Gehäuses an einem Teil des Umfangs des Rohres angeordnet. Ein Indossierelement drückt das Sensorelement elastisch gegen das Rohr, wodurch Deformationen des Rohres durch Reibung auf das Sensorelement übertragen werden, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches die durch Druck hervorgerufene Beanspruchung des Rohres angibt.
• Die US-A-3 898 885 beschreibt einen Fluiddruckwandler, bei dem Wandlererfassungsteile auf Armen befestigt sind, die schwenkbar befestigt sind, um eine Berührung der Erfassungsteile mit einem Rohr zu gestatten. Die Arme haben Reibberührung mit einem Paar Platten, um für eine Dämpfung der Bewegung der Teile aufgrund von Variationen des Durchmessers des Rohres zu sorgen.
• Die US-A-4 304 126 beschreibt ebenfalls einen Wandler zum Erfassen und überwachen des Einspritzens von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzmotor. Der Wandler hat eine flexible Büchse und ein flexibles piezoelektrisches Element, das auf der Kraftstoffleitung befestigt ist, um die Änderung im der Umfangsabmessung der Leitung aufgrund der Druckimpulse zu erfassen, welche erzeugt werden, wenn der Kraftstoff über die Leitung in den Motor eingespritzt wird.
• Die US-A-3 561 831 beschreibt ein ringförmiges piezoelektrisches Element, das um einen flexiblen Leitungsteil befestigt und in direktem Oberflächenkontakt mit einem umgebenden Kollektorring ist. Der Sensor hat einen Körper der die flexible Leitung den piezoelektrischen Ring und den Kollektorring umgibt. Ein Verbinder schafft elektrischen Kontakt von dem Kollektorring über einen Einsatz in einer Körperöffnung zu dem Äußeren des Körpers oder Sensors.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Das Ziel der Erfindung ist es, einen neuen piezoelektrischen Sensor zu schaffen, der für eine verbesserte Einfachheit des Realisierens einer externen elektrischen Verbindung sorgt.
• Um das zu erreichen, schafft die Erfindung einen piezoelektrischen Sensor zum Erfassen eines Fluiddruckimpulses, mit einer Körpereinrichtung zum Bilden eines sich axial erstreckenden Kanals zum Hindurchleiten eines Fluiddruckimpulses, wobei die Körpereinrichtung einen inneren Wandabschnitt hat, der durch den Fluiddruckimpuls verformbar ist, welcher den Kanal durchquert, wobei die Körpereinrichtung ein Paar diametral entgegengesetzter Bohrungen aufweist, die Endoberflächen haben, welche wenigstens teilweise durch den Wandabschnitt gebildet sind: einem ersten und zweiten piezoelektrischen Element, die in fester Position in den Bohrungen befestigt sind, wobei jedes und in der Lage ist, ein piezoelektrisches Spannungssignal zwischen den Stirnflächen durch Verändern der auf diese ausgeübten Beanspruchung zu erzeugen; und einer Leitereinrichtung, die mit jedem der Elemente elektrisch verbunden ist, so daß ein Fluiddruckimpuls, der die Leitung durchquert, den Wandabschnitt verformt und eine mechanische Beanspruchung an den Elementen erzeugt, um ein Signal zur elektrischen Übertragung über die Leitereinrichtung zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterring, der Abstand von den Elementen hat, sich umfangsmäßig um die Körpereinrichtung erstreckt und daß die Leitereinrichtungen mit dem Leiterring elektrisch verbunden sind.
• In vorteilhaften Ausführungsformen kann der piezoelektrische Sensor des Leiterringes weiter ein Paar diametral entgegengesetzter Lappen aufweisen; die Drähte können reibschlüssig zwischen den Lappen und benachbarten Teilen des Ringes erfaßt sein; der Hauptkörper kann weiter axial beabstandete erste und zweite Leiter aufweisen die eine Hochdruckverbindung mit dem Hauptkörper schaffen, um eine Fluidverbindung über die Leitung zu schaffen; ein Vergußmaterial kann den Zwischenraum, der durch die Bohrungen zwischen dem Hauptkörper und dem Ring gebildet ist, im wesentlichen einnehmen und die Drähte einbetten; die piezoelektrischen Elemente können eine dünne scheibenartige Form mit entgegengesetzten parallelen Stirnflächen von entgegengesetzter Polarität haben; die positive Stirnfläche jedes Elements kann mit einer Endoberfläche der Hauptkörperhohrung verbunden sein; eine Isolatorbüchse kann insgesamt koaxial mit dem Ring und zwischen dem Leiterring und dem Hauptkörper angeordnet sein, um den Ring von dem Hauptkörper elektrisch zu isolieren; und die Büchse kann ein Paar diametral entgegengesetzter Öffnungen bilden, welche die Lappen des Leiterringes aufnehmen.
• Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung einen neuen und verbesserten piezoelektrischen Sensor, der zur Verwendung in Kraftstoffeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren besonders geeignet ist. Der piezoelektrische Sensor ist zur Befestigung in einer Hochdruckkraftstoffleitung vorgesehen, die zu einer Kraftstoffeinspritzdüse führt, um ein Referenzzeitsteuersignal eines Kraftstoffeinspritzereignisses zu erzeugen. Der piezoelektrische Sensor ist besonders brauchbar zur Zusammenarbeit mit in gewünschter synchronisierter Beziehung mit einem Kraftstoffeinspritzereignis.
• Andere Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen deutlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist eine schematische Teilansicht und eine Teilseitenansicht, teilweise weggebrochen und teilweise im Schnitt, eines Kraftstoffeinspritzsystems, welches eine bevorzugte Ausführungsform eines piezoelektrischen Sensors nach der vorliegenden Erfindung aufweist;
• Fig. 2 ist eine vergrößerte Axialschnittdraufsicht, teilweise weggebrochen und teilweise im Schnitt, des piezoelektrischen Sensors nach Fig. 1; und
• Fig. 3 ist eine Schnittansicht des piezoelektrischen Sensors nach der Linie 3-3 in Fig. 2.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• In den Zeichnungen auf die Bezug genommen wird und in denen gleiche Bezugszahlen gleiche oder ähnliche Teile in allen Figuren darstellen, ist ein Kraftstoffeinspritzsystem das einen piezoelektrischen Sensor 12 nach der vorliegenden Erfindung aufweist, in Fig. 1 schematisch dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 weist eine Dieselkraftstoffeinspritzpumpe 14 von herkömmlicher Form auf. Die Kraftstoffeinspritzpumpe wird durch einen zugeordneten Verbrennungsmotor (nicht dargestellt) angetrieben. Eine Einspritzdüse 16 ist jedem Zylinder des Verbrennungsmotors zugeordnet. Auf bekannte Weise wird die Einspritzpumpe 14 durch den zugeordneten Verbrennungsmotor angetrieben, um periodisch Hochdruckimpulse von Kraftstoff jeder Kraftstoffeinspritzdüse 16 des Motors zum Einspritzen von diskreten Chargen von Kraftstoff in die betreffenden Motorzylinder in Synchronismus mit dem Motor periodisch zuzuführen. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 14 ist mit jeder Düse 16 mittels einer separaten Hochdruckkraftstoffleitung 18 verbunden.
• Für den dargestellten Verwendungszweck hat jeder derartige Kraftstoffeinspritzimpuls eine relativ kurze Dauer und einen maximalen Druck von bis zu 68,9 MPa (10000 p.s.i.) oder mehr. Die Dauer und der Druck des Impulses sind hauptsächlich von dem Entwurf des Kraftstoffeinspritzsystems 10 sowie der Motordrehzahl und -belastung abhängig. Zum Beispiel, die Kraftstoffeinspritzpumpe 14 kann von dem in der US-A-4 224 916 beschriebenen Typ sein. Die Düse 16 kann von einer Form sein, wie sie in der US-A-4 163 521 beschrieben ist.
• Der piezoelektrische Sensor 12 erzeugt Referenzkraftstoffeinspritzzeitsteuersignale, die z.B. in Verbindung mit Kurbelwellenreferenzpositionssignalen benutzt werden, um die Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung einzustellen. Die tatsächliche Kraftstoffeinspritzzeitsteuerung kann mit Bezug auf die Position des oberen Totpunkts (OT) der Motorkurbelwelle für den Motorzylinder berechnet werden, welchem der piezoelektrische Sensor zugeordnet ist. Der piezoelektrische Sensor 12 wird zwar vorzugsweise benutzt, um ein Signal in Übereinstimmung mit einer Referenzkolbenposition zu erzeugen es ist jedoch klar, daß der Sensor mit zahlreichen anderen Signalen benutzt werden kann. Zum Beispiel kann der Sensor Teil einer Rückführungsschleife zu einer Regeleinheit (nicht dargestellt) zum automatischen Einstellen der Zeitsteuerung einer Kraftstoffeinspritzpumpe sein. Es dürfte außerdem auch klar sein, daß der piezoelektrische Sensor anders als in Verbindung mit einem Kraftstoffeinspritzsystem verwendbar ist, bei dem es sich um die bevorzugte Betriehsumgebung des Sensors handelt.
• Gemäß den Fig. 2 und 3, auf die zusätzlich Bezug genommen wird, hat der piezoelektrische Sensor 12 einen langgestreckten Hauptkörper 20, der aus einem Qualitätsstahl hergestellt ist. Der metallische Körper 20 bildet einen zentralen, axialen Kraftstoffdurchlaß oder eine Bohrung 22. Der Kraftstoffdurchlaß 22 steht mit der Hochdruckkraftstoffleitung 18 in Verbindung um jeden Hochdruckkraftstoffeinspritzimpuls zu der Düse 16 zu leiten. In einer bevorzugten Ausführungsform hat der Durchlaß 22 einen Durchmesser von etwa 2,28 mm (0.09 Zoll). Die dazwischen gelegenen axialen Teile des Hauptkörpers 20 sind so ausgebildet, daß sie einen Sensorbefestigungsteil bilden, der ein Paar ausgerichteter, diametral entgegengesetzter, radialer Bohrungen 30 und 32 aufweist, die parallele ebene Endflächen 34 bzw. 36 haben.
• Ein Paar im wesentlichen identischer, entgegengesetzter, integraler Wand- oder Stegabschnitte 40 und 42 des Hauptkörpers sind zwischen zentralen axialen Teilen des Kraftstoffdurchlasses 22 und den inneren ebenen Endoberflächen 34 und 36 der diametral entgegengesetzten, radialen Bohrungen 30 und 32 gebildet. Die Wand- oder Stegabschnitte 40 und 42 haben beispielsweise eine minimale diametrale Dicke von etwa 2.03 mm (0.0.8 Zoll). Die Wandteile 40 und 42 haben gekrümmte innere Oberflächen, die zum Teil den axialen Zwischenteil des zentralen, axialen Kraftstoffdurchlasses 22 bilden. Die Wandteile 40 und 42 sind so ausgebildet, daß sie im wesentlichen gleichzeitig mit jedem momentanen Hochdruckkraftstoffeinspritzimpuls, der die Kraftstoffleitung 22 zur Förderung zu der Düse 16 durchquert, vorübergehend etwas radial nach außen verformt oder gebogen werden können.
• Ein Paar axial beabstandeter Hochdruckverbinder 50 und 60 ist an jedem Ende des Hauptkörpers 20 vorgesehen, um eine Hochdruckfluidverbindung mit der Hochdruckkraftstoffleitung und/oder einer Düse zu bilden. Der Hochdruckverbinder 50 ist ein Buchsenverbinder, der einen konischen Sitz 52 hat, welcher zu der Öffnung des Kraftstoffdurchlasses 22 hin axial konvergiert. Der konische Sitz 52 ist so ausgebildet, daß er mit einem komplementären Anschlußstück einer Hochdruckleitung zusammenpaßt. Eine mit Gewinde versehene Oberfläche 54 erstreckt sich umfangsmäßig an einem Endoberflächenteil des Hauptkörpers und insgesamt koaxial zu dem konischen Sitz. Die Oberfläche 54 empfängt eine Kupplungsmutter (nicht dargestellt), die das Anschlußstück der Hochdruckleitung 18 kuppelt, um die Hochdruckverbindung herzustellen.
• Der Hochdruckverbinder 60 ist ein Steckverbinder, der einen axial vorstehenden, abgestumpften, konischen Fortsatz 62 aufweist, der zum Kupplungseingriff mit einem komplementären Buchsenverbinderanschlußstück (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Eine mit Gewinde versehene Oberfläche 64 erstreckt sich am Umfang des Hauptkörpers zum schraubbaren Aufnehmen einer Kupplungsmutter 66, um die Hochdruckverbindung zu vervollständigen.
• Kreisförmige, flachscheibenartige oder plättchenartige piezoelektrische Wandler 70 und 72 sind in diametral entgegengesetzten Bohrungen 30 bzw. 32 befestigt. Die Wandlerelemente 70 und 72 haben Stirnflächen 74 bzw. 76, welche die inneren Oberflächen 34 bzw. 36 direkt erfassen. In einer Ausführungsform sind die Wandlerelemente piezoelektrische Kristalle, die einen Durchmesser von etwa 5,2 mm (0.205 Zoll) und eine gleichmäßige Dicke von etwa 1,27 mm (0.05 Zoll) haben. Die Kristalle werden mit dem Hauptkörper durch ein Epoxid verbunden. Die beiden piezoelektrischen Wandler 70 und 72 sind vorzugsweisen im wesentlichen identisch und haben ausgerichtete koaxiale Polaritäten, die zu den parallelen Kristallendflächen 74 und 76 normal sind und somit zu der Achse des dazwischen gelegenen Kraftstoffdurchlasses 22 normal sind. Vorzugsweise sind die Wandler so befestigt, daß die positive Seite mit dem Hauptkörper an den Oberflächen 34 und 36 verbunden ist und die negative Seite zu den Endoberflächen 34 bzw. 36 entgegengesetzt ist. Die Wandlerelemente sind koaxial zentral innerhalb der Befestigungsbohrungen angeordnet und insgesamt in diametraler Ausrichtung.
• Ein Paar Drähte 80 und 82 von denen jeder ein einzelner Strang der Dicke Nr. 32 sein kann, sind an einem Ende mit jedem der Kristalle verlötet. Eine Isolatorbüchse 84 von insgesamt zylindrischer Form, die einen Umfangsflansch 86 an einem Ende (dem stromabwärtigen Ende, wie dargestellt) hat, ist durch einen äußeren zylindrischen Zwischenteil des Hauptkörpers eng aufgenommen. Die Büchse 86 hat ein Paar diametral entgegengesetzter, kreisförmiger Öffnungen 88, die in der zylindrischen Oberfläche gebildet sind. Die Öffnungen sind im allgemeinen so bemessen, daß sie denselben Durchmesser wie die Bohrungen 30 und 32 haben. Schlitze 89 erstrecken sich axial von den Öffnungen 88 aus zu dem zweiten (stromaufwärtigen) Ende der Büchse. Die Büchse 84 besteht vorzugsweise aus Nylon oder einem anderen elektrisch isolierenden Material.
• Ein Leiterring 90 aus Messing hat einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser der Isolatorbüchse 84 entspricht, um eine enge verschiebbare Berührung mit derselben zu gestatten. Der Leiterring 90 hat eine insgesamt gleichmäßige axiale Länge und weist ein Paar diametral entgegengesetzter Lappen 92 auf, die aus dem Ringkörper ausgestanzt und einwärts gebogen sind. Der Leiterring ist auf der Isolatorbüchse eng aufgenommen, wobei sich die Lappen schräg in die Öffnung 88 erstrecken. Die Drähte 80 und 82 werden jeweils durch eine Preßsitzschnittstelle hindurchgezogen, die zwischen dem Lappen 92 und benachbarten Teilen des Leiterrings 90 gebildet ist, und festgelötet. Der Flansch 86 dient zum axialen Festlegen eines (stromabwärtigen) Referenzrandes des Leiterringes.
• Nachdem die Drähte 80 und 82 an dem Leiterring 90 festgelötet worden sind, wird ein Vergußmaterial 96 wie Mereco Nr. 303LV durch die Schlitze 89 injiziert. Das Vergußmaterial 96 füllt die in jeder der Bohrungen 30 und 32 gebildeten Hohlräume aus, um dadurch die Drähte und die Wandler in ihrer Position einzubetten. Das Vergußmaterial füllt die Zwischenräume zwischen der inneren Oberfläche des Leiterringes 90 und den Wandlerelementen 70 und 72 im wesentlichen aus.
• Es ist zu erkennen, daß der vorstehend beschriebene piezoelektrische Sensor durch einen sehr effizienten Konstruktionsprozeß zusammengehaut werden kann, welcher eine effiziente Maßnahme zum Befestigen der Wandlerelemente und ihrer zugehörigen Zuleitungen an dem Hauptkörper umfaßt. Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung erstreckt sich der Leiterring 90 um den Umfang des Hauptkörpers und dient im wesentlichen als ein universell verbindbarer Verhinder. Die Winkelorientierung des piezoelektrischen Sensors ist für das Realisieren der externen elektrischen Verbindung mit dem Leiterring unkritisch. Die externe elektrische Verbindung mit dem Leiterring 90 kann durch zahlreiche herkömmliche Maßnahmen erfolgen.
• Die beiden Wandlerelemente 70 und 72 sind, wie dargestellt, in elektrischer Parallel schaltung mit dem metallischen Hauptkörper verbunden, der die positiven Oberflächen 74 und 76 elektrisch verbindet und die negativen Oberflächen der Kristalle über den Leiterring 90 elektrisch verbindet. Der Leiterring 90 fungiert als eine elektrische Ausgangsklemme zum Fernübertragen eines elektrischen Signals.
• Es ist zu erkennen, daß bei der beschriebenen Sensorkonfiguration die Wandlerelemente 70 und 72 entsprechend im wesentlichen gleichzeitige und identische Primärspannungssignale erzeugen, wenn ein hydraulischer Hochdruckimpuls durch den Hochdruckdurchlaß 22 hindurchgeht. Dem Primärsignal folgen gewöhnlich entsprechende insgesamt gleichzeitige, identische Spannungsrauschsignale, die aus mechanischer Schwingung des Hauptkörpers resultieren, welche durch den vorübergehenden hydraulischen Hochdruckimpuls verursacht wird. Die Rauschsignaie sind jedoch im wesentlichen 180º phasenverschoben und werden miteinander kombiniert, um aufgrund der Spannungen, die im wesentlichen entgegengesetzt sind, sich wesentlich zu dämpfen und gegenseitig aufzuheben.
• Wenn ein Kraftstoffeinspritzimpuls durch die Sensorteile des piezoelektrischen Sensors hindurchgeleitet wird (mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Schallgeschwindigkeit des Kraftstoffes ist). werden die beiden gegenüberliegenden Wandteile 40 und 42 vorübergehend und im wesentlichen gleichzeitig radial nach außen verformt, um im wesentlichen gleichzeitig und in gleichem Ausmaß die beiden piezoelektrischen Kristalle 70 und 72 zu beanspruchen. Die Beanspruchung umfallt im wesentlichen eine anfängliche Kompression und dann eine reaktive Dekompression der piezoelektrischen Kristalle 70 und 72. Die Kristallbeanspruchung, die durch die Kompression und Dekompression jedes der Kristalle erzeugt wird, erzeugt ein vorübergehendes Spannungssignal oder eine Spitze. Die beiden Signale sind im wesentlichen gleichzeitig gleich und werden miteinander kombiniert, um ein verbessertes Referenzkraftstoffeinspritzzeitsteuersignal zu erzeugen.
• Die durch Schwingung erzeugten Rauschsignalfolgen, die durch jeden der Wandler 70 und 72 erzeugt werden, sind im wesentlichen 180º in bezug auf die Primärsignale phasenverschoben, und zwar aufgrund der Tatsache, daß die Wandteile 40 und 42 anschließend an die primäre radiale Deformation der Wandteile in Synchronismus in derselben Richtung schwingen. Im Vergleich dazu verformen sich die Wandteile in der entgegengesetzten Richtung, wenn die Wandteile durch die primäre momentane oder transiente Hydraulikdruckzunahme und -abnahme verformt werden.
• Es ist zu erkennen, daß, obgleich die beschriebene Ausführungsform in ihrer bevorzugten Umgebung in einem Kraftstoffeinspritzsystem dargestellt ist, ein piezoelektrischer Sensor 12 gemäß der vorliegenden Erfindung auch zum Erfassen einer vorübergehenden oder transienten Druckänderung in einem Hochdruckhydrauliksystem benutzt werden kann oder ebenso mit einem pneumatischen System oder einem Fluidsystem relativ niedrigen Druckes und zum Beispiel bei einer Niederdruckkammer eines Kraftstoffeinspritzsystems benutzt werden könnte. Der Sensor könnte auch geeignet mit der Kolbenvorkammer der Kraftstoffeinspritzpumpe verbunden und zum Erzeugen eines Referenzkraftstoffeinspritzzeitsteuersignals aufgrund einer Hydraulikimpulsreaktion auf die Betätigung der Kraftstoffchargierpumpe verwendet werden.
• Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung schafft, bei denen ein piezoelektrischer Sensor in einer Hochdruckkraftstoffleitung effizient montiert werden kann, um ein Referenzspannungssignal aufgrund der vorübergehenden oder transienten Fluiddruckcharge zu erzeugen.

Claims (8)

1. Piezoelektrischer Sensor zum Erfassen eines Fluiddruckimpulses, mit:

einer Kärpereinrichtung (20) zum Bilden eines sich axial erstreckenden Kanals (22) zum Hindurchleiten eines Fluiddruckimpulses, wobei die Körpereinrichtung (20) einen inneren Wandabschnitt (40, 42) hat, der durch den Fluiddruckimpuls verformbar ist, welcher den Kanal (22) durchquert, wobei die Körpereinrichtung (20) ein Paar diametral entgegengesetzter Bohrungen (30, 32) aufweist, die Endoberflächen (34, 36) haben, welche wenigstens teilweise durch den wandabschnitt (40, 42) gebildet sind;

einem ersten und zweiten piezoelektrischen Element (70, 72), die in fester Position in den Bohrungen (30, 32) befestigt sind, wobei jedes dieser Elemente (70, 72) ein Paar entgegengesetzter Stirnflächen hat und in der Lage ist, ein piezoelektrisches Spannungssignal zwischen den Stirnflächen durch Verändern der auf diese ausgeübten Beanspruchung zu erzeugen; und

einer Leitereinrichtung (80, 82), die mit jedem der Elemente (70, 72) elektrisch verbunden ist, so daß ein Fluiddruckimpuls, der die Leitung (22) durchquert, den wandabschnitt (40, 42) verformt und eine mechanische Beanspruchung an den Elementen (70, 72) erzeugt, um ein Signal zur elektrischen Übertragung über die Leitereinrichtung (80, 82) zu erzeugen,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Leiterring (90), der Abstand von den Elementen (70, 72) hat, sich umfangsmäßig um die Körpereinrichtung (20) erstreckt und daß die Leitereinrichtungen (80, 82) mit dem Leiterring (90) elektrisch verbunden sind.

2. Piezoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiterring (90) weiter ein Paar diametral entgegengesetzter Lappen (92) aufweist und daß die Leitereinrichtungen ein Paar Drähte (80, 82) haben, welche in reibschlüssigem Eingriff zwischen den Lappen (92) und benachbarten Teilen des Leiterringes (90) sind.

3. Piezoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Leiter (50, 60), die axial beabstandet sind, zum Herstellen einer Hochdruckverbindung mit der Körpereinrichtung (20), um eine Fluidverbindung über den Kanal (22) herzustellen.

4. Piezoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Vergußmaterial (96), das den Zwischenraum, der durch die Bohrungen (30, 32) zwischen der Körpereinrichtung (20) und dem Leiterring (90) gebildet ist, im wesentlichen einnimmt und die Leitereinrichtungen einbettet.

5. Piezoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die piezoelektrischen Elemente (70, 72) eine dünne, scheibenartige Form haben.

6. Piezoelektrischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Elemente (70, 72) entgegengesetzte parallele Stirnflächen von entgegengesetzter Polarität hat, wobei die positive stirnfläche jedes Elements (70, 72) mit einer der Endoberflächen (34, 36) verbunden ist.

7. Piezoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Isolatorbüchse (84), die insgesamt koaxial zu dem Leiterring (90) und zwischen dem Leiterring (90) und der Körpereinrichtung (20) angeordnet ist, um den Leiterring (90) und die Körpereinrichtung (20) elektrisch zu isolieren.

8. Piezoelektrischer Sensor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Isolatorbüchse (84), die insgesamt koaxial zu dem Leiterring (90) und zwischen dem Leiterring (90) und der Körpereinrichtung (20) angeordnet ist, wobei die Büchse (84) ein Paar diametral entgegengesetzter Öffnungen (88) bildet, welche die Lappen (92) aufnehmen.