CN103080713B - 组合式传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机、尤其是用于机动车的内燃机的组合式传感器（1），包括：一个壳体（4）；一个用于传导用于所述内燃机（2）的燃烧空气的管（10）；一个用于检测所述管（10）中的燃烧空气的压力的传感器（5），其中，通过一个连接通道（32）存在从所述管（10）通向用于检测燃烧空气的压力的传感器（5）的传导流体的连接，优选一个用于检测所述管（10）中的节流装置（8）的位置的传感器（6），优选一个用于检测所述管（10）中的燃烧空气的温度的传感器（7），其中，所述组合式传感器（1）设有一个用于所述连接通道（32）的排出通道（33）并且所述排出通道（33）通入到所述连接通道（32）和所述管（10）中。

Description

组合式传感器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的组合式传感器以及一种内燃机。
背景技术
内燃机、尤其是往复活塞式内燃机在运行中被控制单元优化，以便例如减少燃料消耗或改善废气值。控制单元为此需要不同的参数，这些参数由不同的传感器检测。例如由传感器检测内燃机的转速和发动机负载，以便优化点火和/或向燃烧室中的燃料喷射。燃烧空气通常通过抽吸管被输入给内燃机。在抽吸管上因此通常设有一个用于检测抽吸空气的压力的传感器、一个用于检测抽吸管中的节流阀的旋转角的传感器和一个用于检测抽吸空气的温度的传感器。不同的传感器在此分别单独地借助一个电缆与内燃机的控制单元连接。在电缆中分别设有用于相应的传感器的电压供电线和信号传输线。
EP1676990A1示出一个用于内燃机的具有壳体的传感器、一个用于检测抽吸空气的压力的传感器、一个用于检测节流阀的旋转角的传感器和一个用于检测抽吸空气的温度的传感器。在这里用于检测温度的传感器在抽吸空气的流动方向上在节流阀前面设置在抽吸管中。
发明内容
按照本发明的用于内燃机、尤其是用于机动车的内燃机的组合式传感器包括：一个壳体；一个用于传导用于内燃机的燃烧空气的管；一个用于检测所述管中的燃烧空气的压力的传感器，其中，通过一个连接通道存在从所述管通向用于检测燃烧空气的压力的传感器的传导流体的连接；优选一个用于检测所述管中的节流装置的位置的传感器；优选一个用于检测所述管中的燃烧空气的温度的传感器，其中，所述组合式传感器设有一个用于所述连接通道的排出通道并且所述排出通道通入到所述连接通道和所述管中。连接管道中的气态、液态或固态物质的沉积由此可以通过排出通道从连接通道导出到管中，从而在连接通道中基本上不形成沉积物。连接通道中的沉积物要被避免，因为它们能够不利地影响、干扰通过用于检测压力的传感器对燃烧空气的压力的测量或使其失真。
在另一种设计方案中，连接通道基本上水平地定向，和/或用于检测燃烧空气的压力的传感器设置在所述连接通道中、尤其是设置在所述连接通道的端部的区域中。
在一种变型中，排出通道在所述连接通道的端部的区域中通入到所述连接通道中，和/或所述排出通道在所述连接通道下方通入到所述管中。排出通道通入到管中的通口设置在连接通道通入到管中的通口下方，从而从排出通道排出的固态或液态物质不能进入到连接通道中。
优选排出通道具有从通入到所述连接通道中的通口向着通入到所述管中的通口的坡度。由此能通过排出通道将固态、液态或也有气态物质排出到管中。
尤其是用于检测燃烧空气的温度的传感器在燃烧空气的流动方向上在所述节流装置后面设置在所述管中，和/或用于检测压力的传感器和/或用于检测所述节流装置的位置的传感器和/或用于检测温度的传感器被集成到所述壳体中。这些传感器由此被集成到组合式传感器的壳体中，从而通过将组合式传感器的壳体安装到一个抽吸管或一个节流阀壳体上，在抽吸管上存在用于检测压力和/或位置和/或温度的参数的传感器。由此能够在制造内燃机时避免装配耗费，因为这些传感器通过组合式传感器的装配被固定。
在另一种设计方案中，用于检测压力的传感器和/或用于检测所述节流装置的位置的传感器和/或用于检测温度的传感器至少部分地被所述壳体包围。
在另一种设计方案中，壳体至少部分地由金属和/或塑料制成。
在一种补充的实施方式中壳体是单部分或多部分的。
在一种变型中，管中的测量接管用于检测温度。
尤其是测量接管是壳体的组成部分。在将组合式传感器安装到抽吸管上时，测量接管也被作为壳体的组成部分被插入到抽吸管的内部空间中以便在抽吸管内部在必要的位置或部位上检测温度和压力。
适宜的是在测量接管上或在测量接管的区域中设置用于检测温度的传感器。
尤其是该管是一个抽吸管。
在另一种设计方案中，由用于检测所述节流装置的位置的传感器能够相对于所述节流装置和/或所述节流装置的一个部件、例如轴接触式地检测所述位置或能够相对于所述节流装置和/或所述节流装置的一个部件、例如轴无接触地检测所述位置。
当相对于所述节流装置和/或所述节流装置的一个部件、例如轴接触式地检测节流装置的位置时可以例如借助一个电位计检测该位置。当相对于所述节流装置和/或所述节流装置的一个部件、例如轴无接触地检测节流装置的位置时可以例如借助一个霍尔传感器检测该位置。
在另一个设计方案中，节流装置的位置通过两个冗余的传感器借助两个电位计线圈或无接触地执行。
在一种附加的实施方式中，用于检测节流装置的位置的传感器是EGAS的传感器。
在一种补充的变型中，传感器的电压供电线和/或信号传输线被组合成一个电缆束或一个电缆。以有利的方式由此对于不同的传感器在组合式传感器上不再需要不同的电缆，而是他们全部一起组成在一个电缆束或电缆中。
在另一个变型中，所有的传感器的电压供电线和/或信号传输线能够借助仅一个插接器与所述内燃机的一个供电单元、尤其是控制单元和/或电流源连接。在将组合式传感器安装到抽吸管上之后，因此仅需将一个插接器与一个相应的配对插接器连接，从而组合式传感器的所有传感器与内燃机的控制单元和电源连接以便信号传输和电压供电。
在另一种设计方案中，节流装置是一个节流阀和/或能够由用于检测节流装置的位置的传感器来检测一个旋转角。
适宜地该管是一个单独的部件或该管是壳体的组成部分。
按照本发明的尤其是用于机动车或摩托车的内燃机包括一个在保护申请中描述的组合式传感器。
按照本发明的机动车包括一个在保护申请中描述的组合式传感器和/或一个在保护申请中描述的内燃机。
附图说明
在下面参照附图详细描述本发明的一个实施例。其示出：
图1抽吸管上的组合式传感器的横截面；
图2根据图1的组合式传感器的部分剖面A-A；和
图3机动车的视图。
具体实施方式
在图1中以横截面示出在一个管10上的组合式传感器1。该构造为抽吸管11的管10用于使作为流体的空气或燃烧空气通过抽吸管11传导至机动车3的内燃机2。组合式传感器1具有一个用于检测燃烧空气的压力的传感器5、一个用于检测在抽吸管11中构造为节流阀9的节流装置8的旋转角的传感器6和一个用于检测燃烧空气的温度的传感器7。所有的传感器5、6和7设置在组合式传感器1的多部分式的塑料壳体4上或者集成在该壳体中。在抽吸管11上存在一个构造为节流阀壳体26的连接元件21。组合式传感器1的壳体4通过两个构造为螺栓20的固定装置19机械地固定在该连接元件21上。壳体4尤其是包括一个盖29和一个躯干壳体30。盖29能够可拆卸地或者不可拆卸地固定在躯干壳体30上。用于使盖9与躯干壳体30连接的连接装置在图1中未示出。
一个基本上水平定向的连接通道32通入到作为抽吸管11的管10中（图1和2）。在连接通道32的一个端部34的区域中设置用于检测燃烧空气的温度的传感器5。连接通道32建立通向抽吸管11的传导流体的连接，从而在连接通道32中基本上存在与在连接通道32通到抽吸管11中的通口区域中相同的空气压力。由此由传感器5检测在抽吸管11中在燃烧空气的流动方向上在节流阀9之后的燃烧空气的空气压力，因为连接通道32在燃烧空气的流动方向上在节流装置8之后通入到管10中。连接通道32具有一个任意的横截面形状，例如圆形的或矩形的横截面形状并且基本上水平地构成，即连接通道32的（向上）坡度或（向下）坡度小于10%、5%、2%或1%。在连接通道32中可以形成气态、液态或固态物质的沉积和/或水作为冷凝水聚集，因为在连接通道中通过管10传送的燃烧空气可能含有这些物质或湿气。为了避免和阻止在连接通道32中的这种聚集，一个排出通道33在连接通道32的端部34的区域中通入到连接通道32中。排出通道33通入到连接通道32中的通口36设置在连接通道32的端部34的区域中，即通口36与端部34相距的距离为连接通道32的长度的至少50%、30%或10%。排出通道33从通口35至通入管10中的通口35具有在1%和20%之间、优选在2%和10%之间的坡度，从而液体、尤其是冷凝水能够从通口35排出到管10中。由此基本上没有冷凝水能够在连接通道32中聚集或者形成气态、液态或固态物质的沉积，因为他们通过排出通道33被导入到管10中。在连接通道32中以及在排出通道33中还形成非常弱的空气流，以便能够将气体从连接通道32导出。但是空气流很小，使得通过传感器5在连接通道32中的压力测量不会失真。排出通道33具有一个任意的横截面形状，例如圆形或矩形。传感器5设置在壳体4外部或集成在壳体4中，其中，在图2中不示出或仅部分地示出壳体4以及连接元件21。对连接通道32和排出通道33限界的材料由一个部件制成并且优选是壳体4的组成部分，但是作为对其余的壳体4构成补充的部件。
在壳体4的延长线中在连接通道32上此外存在一个测量接管12作为壳体4的组成部分。当连接通道32和排出通道33固定在管10上时，在这里测量接管12插入到抽吸管11的内部空间中。用于检测抽吸空气的温度的传感器7在这里位于测量接管12的端部上，从而由此测量基本上在抽吸管11的流动空间的中心的抽吸空气的温度。燃烧空气的流动方向图1中通过箭头24表示。抽吸管11中的空气的温度由此在燃烧空气的流动方向上在节流阀9之后被测量。测量接管12由此用于检测在燃烧空气的流动方向上在节流阀9之后的燃烧空气的温度。
节流阀9固定在一个用作节流阀9的部件31的轴23上。基于图1中的剖视图，在节流阀9中仅仅可见到一个较小的横截面，从而在节流阀9的纵向上的显著较大的膨胀垂直于图1的图平面。用于节流阀9的轴23和由此还有节流阀9被电伺服马达22驱动。这由此涉及EGAS原理。与此不同，节流阀9也可以机械地借助一个滑车组通过一个油门踏板驱动（未示出）。
传感器5、6和7必须被供给电流。由传感器5、6和7检测的数据此外被模拟地或数字地传送给内燃机2的控制单元18。所有的传感器5、6和7的所有的电压供电线15和所有的传感器5、6和7的所有的信号传输线16被组合成一个电缆束13或一个电缆14或者说设置在其中，从而由此有利地对于组合式传感器1仅需要一个电缆14或者说电缆束13。在电缆14或者说电缆束13的端部上仅存在一个具有接触元件25的插接器17。在将组合式传感器1安装到连接元件21上之后，因此仅仅仍必须将插接器17插入到相应的和未示出的配对插接器中，以使所有的电压供电线15与作为供电单元27的电源28连接并且使所有的信号传输线16与作为供电单元27的控制单元18连接。传感器5、6和7的不同电压供电线15出于简化原因在图1中仅仅通过一个电压供电线15示出。图1中的不同的信号传输线16以相同的方式在图1中仅通过一个信号传输线16简化地且象征性地示出或绘出。
在图3中示出具有内燃机2以及作为供电单元27的电源28和控制单元18的机动车3。
在未示出的第二实施例中，用于检测抽吸管11中的燃烧空气的温度的传感器7在燃烧空气的流动方向上在节流装置8之前构成，其中，测量接管12不构造在连接通道32上。为此测量接管12在燃烧空气的流动方向上位于节流阀9前面。通过传感器5和连接通道32检测在燃烧空气的流动方向上在节流阀9后面的燃烧空气的压力。
只要没有提到相反内容，不同实施例的细节可以相互组合。
总而言之，按照本发明的组合式传感器1具有重要优点。排出通道33将沉积物从连接通道32导出到管10中，从而在连接通道32中基本上不形成沉积物，沉积物可能使通过传感器5的压力测量失真。

Claims (25)

1.用于内燃机(2)的组合式传感器(1)，包括：
一个壳体(4)；
一个用于传导用于所述内燃机(2)的燃烧空气的管(10)，
一个用于检测所述管(10)中的燃烧空气的压力的传感器(5)，其中，通过一个连接通道(32)产生从所述管(10)通向用于检测燃烧空气的压力的传感器(5)的传导流体的连接，
一个用于检测所述管(10)中的节流装置(8)的位置的传感器(6)，
一个用于检测所述管(10)中的燃烧空气的温度的传感器(7)，
其特征在于，所述组合式传感器(1)设有一个用于所述连接通道(32)的排出通道(33)并且所述排出通道(33)通入到所述连接通道(32)和所述管(10)中。
2.根据权利要求1的组合式传感器，其特征在于，
所述连接通道(32)基本上水平地定向。
3.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
用于检测燃烧空气的压力的传感器(5)设置在所述连接通道(32)中。
4.根据权利要求3的组合式传感器，其特征在于，
用于检测燃烧空气的压力的传感器(5)设置在所述连接通道(32)的端部(34)的区域中。
5.根据权利要求4的组合式传感器，其特征在于，
所述排出通道(33)在所述连接通道(32)的端部(34)的区域中通入到所述连接通道(32)中。
6.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所述排出通道(33)在所述连接通道(32)下方通入到所述管(10)中。
7.根据权利要求5的组合式传感器，其特征在于，
所述排出通道(33)在所述连接通道(32)下方通入到所述管(10)中。
8.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所述排出通道(33)具有从通入到所述连接通道(32)中的通口(35)向着通入到所述管(10)中的通口的坡度。
9.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
用于检测燃烧空气的温度的传感器(7)在燃烧空气的流动方向上在所述节流装置(8)后面设置在所述管(10)中。
10.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
用于检测压力的传感器(5)和/或用于检测所述节流装置(8)的位置的传感器(6)和/或用于检测温度的传感器(7)被集成到所述壳体(4)中。
11.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
用于检测压力的传感器(5)和/或用于检测所述节流装置(8)的位置的传感器(6)和/或用于检测温度的传感器(7)至少部分地被所述壳体(4)包围。
12.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所述壳体(4)是单部分或多部分的。
13.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所述管(10)中的一个测量接管(12)用于检测温度。
14.根据权利要求13的组合式传感器，其特征在于，
用于检测温度的传感器(7)设置在所述测量接管(12)上或在所述测量接管(12)的区域中。
15.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所述管(10)是抽吸管(11)。
16.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
由用于检测所述节流装置(8)的位置的传感器(6)能够相对于所述节流装置(8)和/或所述节流装置(8)的一个部件(31)接触式地检测所述位置或能够相对于所述节流装置(8)和/或所述节流装置(8)的一个部件(31)无接触地检测所述位置。
17.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所有的传感器(5，6，7)的电压供电线(15)和
信号传输线(16)被组合成一个电缆束(13)或一个电缆(14)。
18.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所有的传感器(5，6，7)的电压供电线(15)和
信号传输线(16)能够借助仅一个插接器(17)与所述内燃机(2)的一个供电单元(27)连接。
19.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
所述节流装置(8)是一个节流阀(9)。
20.根据权利要求1或2的组合式传感器，其特征在于，
由用于检测所述节流装置(8)的位置的传感器(6)能够检测一个旋转角。
21.根据权利要求1的组合式传感器，其特征在于，
所述内燃机(2)是用于机动车(3)的内燃机。
22.根据权利要求16的组合式传感器，其特征在于，
所述节流装置(8)的部件(31)是轴(23)。
23.根据权利要求18的组合式传感器，其特征在于，
所述供电单元(27)是控制单元(18)和电流源(28)。
24.内燃机(2)，其特征在于，所述内燃机(2)包括一个根据以上权利要求中任一项的组合式传感器(1)。
25.根据权利要求24的内燃机，其特征在于，所述内燃机(2)是用于机动车(3)的内燃机。
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