Hochdrucksensoren auf der Basis von Metalldünnschichten für Diesel-Common-Rail und Benzin-Direkteinspritzung

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Hochdrucksensoren auf der Basis von Metalldünnschichten für Diesel-Common-Rail und Benzin-Direkteinspritzung

Gebers, J.

Für die Direkteinspritzsysteme Benzin und Diesel werden Hochdrucksensoren mit Nenndrücken von 140 bar bis 1800 bar benötigt. Deshalb wurde 1998 mit der Entwicklung eines Hochdrucksensors begonnen, der seit dem Frühjahr 2001 als Serienprodukt zur Verfügung steht. Um die hohen Drücke der Direkteinspritzung bedienen zu können, wurde als Wandlerkonzept ein Sensorelement mit Metalldünnschichttechnologie ausgewählt. Die dünne Membran des Sensorelements verformt sich unter Druckeinwirkung. Dehnmesssteifen (DMS) detektieren diese Verformung. Mit Hilfe der FEM-Simulation wurde das Sensorelement bezüglich Platzierung der DMS und Pulsationsfestigkeit ausgelegt. Die bei der Gehäusebördelung eingebrachte mechanische Spannung wird vom Sensorelement wie eine Druckänderung registriert. Der Abgleich wird am komplett montierten Sensor durchgeführt. Dazu ist eine Mehrfachnutzung eines Steckerpins vorgesehen. Nach einer Laufleistung von 42000 km im spezifizierten Bereich von -40 Grad C bis 140 Grad C bei steigendem und fallendem Druck bleibt der Sensor innerhalb einer Toleranz von 0,3 % Vollausschlag. Das einfache Aufbaukonzept erlaubt eine robuste und kostenoptimierte Herstellung. Die Weiterentwicklung der Hochdrucksensorik wird sich insbesondere mit weiter steigenden Drücken und Genauigkeiten, höheren Schüttelbelastungen, geringeren Herstellungskosten und digitalen Schnittstellen beschäftigen.