Sensorik in Pkw und Nutzfahrzeugen immer wichtiger

Moderne Pkw und Nutzfahrzeuge sind heute so intelligent wie nie zuvor. Allein im Antriebs- und Abgasstrang sitzen bis zu 30 Sensoren mit unterschiedlichsten Funktionen: Sie messen, setzen Messergebnisse in elektrische Signale um, liefern Informationen für Steuerungs- und Regelungsfunktionen an die Steuergeräte moderner Motormanagement-, Sicherheits- und Komfortsysteme. "Immer anspruchsvollere Abgasgrenzwerte sowie stetig steigende Ansprüche an Sicherheit und Unfallschutz weisen Sensoren eine immer wichtigere Rolle zu", erklärt Dipl.-Ing. Ulrich Schneider, BERU Produktmanager Sensorik am Stammsitz Ludwigsburg. "Die Toleranzen, in denen beispielsweise der Kraftstoffverbrennungs- und Abgasverwertungsprozess optimal und mit niedrigsten Emissionen abläuft, werden immer enger. Deshalb sind auch aus diesem Bereich Sensoren als ‚Überwachungsorgane’ nicht mehr wegzudenken."

Im aktuellen Leistungsumfang hat sich BERU zunehmend auf innovative Sensoriklösungen für den Antriebs- und Abgasstrang konzentriert. In diesem Bereich kann der Ludwigsburger Spezialist für Zündung, Dieselkaltstarttechnologie, Elektronik und Sensorik eine Vielzahl sensorischer Messungen kundenindividuell abdecken. Unter anderem mit folgenden Produkten:

• Temperatur-Sensoren wie dem neuen BERU Hochtemperatursensor (HTS) für Anwendungen in Dieselpartikelfiltern, Oxidationskatalysatoren, SCR-Systemen, NOx-Speicherkats und Turboladern,
• Bewegungs-Sensoren wie Drehzahlsensoren, Abstands- und Winkelsensoren,
• SMART-Sensoren mit einer intelligenten Elektronik wie dem von BERU entwickelten Kühleridentifikations-Sensor (Radiator Identification Sensor, RIS).

Sensorische Messungen individuell nach Kundenwunsch

Mit dem neuen HTS-Sensor hat BERU einen genauen, schnellen, langzeitstabilen und konstruktiv vielseitig verwendbaren Temperaturfühler entwickelt. Ziel war es, einen geschlossenen Sensor zu entwickeln, der unter anderem den Ansprüchen an kurze Ansprechzeiten gerecht wird. Zu den weiteren Entwicklungszielen zählten:

• ein Messbereich von -40 bis +950 Grad Celsius,
• eine Normkennlinie nach DIN IEC 751,
• Plug-and-play-Fähigkeit,
• extrem lange Lebensdauer,
• eine hohe Abgasbeständigkeit durch sorgfältige Werkstoffauswahl und spezielles Design, flexible Einbaulage,
• Abmessungen und Geometrien flexibel nach Kundenanforderungen,
• eine "One-size-fits-all-Lösung" für größtmögliche produktions- und fertigungstechnische Flexibilität.

Das HTS-Sensorelement aus Platin mit genormter Kennlinie und OBD-Fähigkeit in Temperaturbereichen von unter 50 bis 950 Grad Celsius ist die optimale Verbindung von Messbereich, Signalausbeute und Stabilität. Der HTS ist ein geschlossener Hochtemperatursensor, dessen Aufbau auf zahlreichen Elementen aus dem BERU Glühkerzendesign basiert. Seine Bauweise hat zahlreiche Vorteile, wie zum Beispiel eine schnelle Ansprechzeit. Außerdem lassen sich solche Sensoren in fast jeder Einbaulage installieren. Weiterer Pluspunkt: während bei offenen Sensoren immer die Gefahr besteht, dass sich deren Spitze mit Ruß zusetzt, gibt es diese Form des Cloggings bei der geschlossenen Konstruktion nicht. Extrem flexibel ist der HTS auch beim Einbau: Eintauchtiefen von 25 bis 70 mm lassen sich je nach Kundenanforderung genauso realisieren wie Biegewinkel von 90 bis 180 Grad.

Zu den jüngsten BERU Entwicklungen aus dem Bereich der Bewegung messenden Sensoren zählt ein Wegesensor für den 1,3 Liter Dieselmotor mit Turbolader von Fiat. Der Sensor basiert auf einem magnetostatischen Prinzip. Er misst die Stellung der pneumatischen Aktuatoren, die in einem Turbolader für die Verstellung der Turbinenschaufeln zur variablen Regelung des Ladedrucks zuständig sind.

Die meisten Wege-, Winkel- und Drehzahlsensoren von BERU basieren auf der Hall-IC-Messtechnik. Diese Art der Messtechnik ist relativ preisgünstig und lässt sich zudem sehr flexibel an individuelle Kundenwünsche anpassen. Abstandssensoren lassen sich so quasi programmieren. In enger Zusammenarbeit mit Partnern aus der Automobilindustrie arbeiten die Entwickler aktuell auch an so genannten Through-the-wall-Sensoren. Sie können ohne direkten Kontakt – sprich "durch die Wand" – beispielsweise den Anstellwinkel von Drosselklappen vor dem Ansaugventil bestimmen.

Zum Segment der intelligenten Smart-Sensoren zählt unter anderem der Kühleridentifikations-Sensor (Radiator Identification Sensor, RIS). Fahrzeugkühler mit einer Beschichtung des Kühlernetzes zur aktiven Luftreinigung ermöglichen so in Nordamerika eine Art fahrzeugbezogenen Emissionshandel. Die Beschichtung des Kühlers wandelt bodennahes Ozon in Sauerstoff um. Vorausgesetzt, Vorhandensein und einwandfreie Funktion des Kühlers im Fahrzeug sind jederzeit sicher gestellt. Dies gewährleistet der RIS. Er generiert eine Fehlermeldung, wenn ein nicht katalytisch beschichteter Kühler eingebaut wird, und weist den Fahrer an, die nächste Werkstatt anzusteuern. Audi, BMW, Mercedes-Benz und Volvo Car verwenden den RIS-Sensor in Serie.

Sensorik- und Software-Know-how

BERU entwickelt hoch spezialisierte Smart-Sensoren wie den RIS sowie andere Sensoriksysteme speziell nach Kundenwunsch. Zusätzlich bietet das Unternehmen seinen Entwicklungspartnern aus der internationalen Automobilindustrie umfassende Leistungen aus einer Hand. Die Automobilhersteller profitieren dabei von über 30 Jahren Erfahrung auf dem Sensorsektor und dem Fertigungs-Know-how in den Bereichen Metallverarbeitung und Kunststofftechnik. Die Sensoriklösungen werden unter anderem am Stammsitz Ludwigsburg und bei BERU Electronics im irischen Tralee entwickelt und produziert. Die nötige Sensoriksoftware und -elektronik entsteht bei BERU Electronics in Bretten.

Den steigenden Kundenanforderungen nach einer unter Qualitätsgesichtspunkten erforderlichen Ausweitung der Erprobung neuer Produkte bei gleichzeitiger Reduzierung der Entwicklungszeiten wird BERU unter anderem mit dem Forschungs- und Entwicklungszentrum (FEZ) in Ludwigsburg und dessen EMV-Halle gerecht, in der Sensorikanwendungen auf ihre elektromagnetische Verträglichkeit in der Fahrzeugumgebung erprobt werden können.