CN105203230A - 用于感测流动的流体介质的温度的温度测量装置 - Google Patents

Abstract

提出一种用于感测流动的流体介质的温度的温度测量装置，其尤其用于安装在机动车中。所述温度测量装置包括至少一个温度测量检测器和壳体。所述壳体具有测量接管。所述壳体限定纵长延伸方向。所述温度测量检测器至少部分地引入所述测量接管中。所述测量接管沿着垂直于所述壳体的纵长延伸方向的延伸轴线延伸。所述测量接管具有开口，所述开口至少部分地被支柱限界。所述支柱基本上平行于所述延伸轴线布置。所述支柱在垂直于所述延伸轴线的截平面内具有轮廓弦。所述测量接管具有两个支柱，所述支柱这样布置，使得所述轮廓弦布置成在垂直于所述延伸轴线的截平面之内偏离所述流动的流体介质的主流动方向。

Description

用于感测流动的流体介质的温度的温度测量装置

技术领域

在不同的技术领域中、如例如在自然科学或者医药技术中，必须感测流体介质的一种或者多种特性。在这里，原则上可以涉及流体介质即气体和/或液体的任意的物理和/或化学的特性，如例如温度、压力、流动特性或者类似的。一个重要的、但本发明不限于此的例子是流体介质温度的感测。以下尤其涉及可以使用在机动车中的温度测量装置。这类的温度传感器例如由KonradReif(编者)：SensorenimKraftfahrzeug，2010年第一版，137页已知。在那里所示出的测量原理基本上也可以在本发明的框架下使用。然而，原则上，其它的应用领域也是可能的。

背景技术

从DE102009026472A1例如已知具有测量感测器的温度测量装置，该温度测量装置与用于感测压力的另一个测量感测器共同使用。

所使用的温度测量检测器可以是例如所谓的NTC，即与温度有关的、具有负的温度系数的电阻，所述电阻的电阻值随着温度而改变，尤其在温度升高时减小。这类NTC通常包括具有1至4毫米的直径的玻璃珠或者塑料珠，两个管脚从所述玻璃珠或者塑料珠伸出，这两个管脚为电接头。

尽管通过所述温度测量装置促成了改进，已知的温度测量装置始终存在优化潜力。因此，用于测量进气压力的低压传感器经常构型有附加的温度传感器，如例如NTC。这些温度传感器或者温度感测器穿过测量接管伸到吸气管中并且具有尽可能无延迟地测量流体介质的温度的任务。为了在装配时和在运行时保护NTC，它们大多安装在测量接管的所谓保护笼之内。迄今，几乎仅仅使用相对大并且由于其热惰性(thermischeTraegheit)而相对慢的、具有环氧树脂外壳的NTC。因此，NTC在两个端部上被固定并且所述笼包围测量头和接头管线(Anschlussleitungen)。由此，NTC笼是必需的，所述NTC笼由于其大小和其设计而强烈地妨碍了围绕测量头和接头管线的绕流并且因此除了惰性的NTC之外导致具有长的响应时间的温度信号。

发明内容

因此，提出一种温度测量装置，其用于感测流动的流体介质的温度、尤其用于使用在机动车中，该温度测量装置至少在很大程度上避免已知的温度测量装置的缺点。尤其应提供这样的温度测量装置，所述温度测量装置使得能够应用具有薄的软的接头管线的、小的温度测量检测器，所述温度测量检测器例如由玻璃制造。此外，应确保优化的接触保护和装配保护并且优化温度测量检测器的响应时间。

根据本发明的温度测量装置，其用于感测流动的流体介质的温度、尤其用于使用在机动车中，所述温度测量装置包括至少一个温度测量检测器和壳体。所述壳体具有测量接管。所述壳体限定纵长延伸方向。温度测量检测器至少部分地装入到所述测量接管中。所述测量接管沿着垂直于壳体的纵长延伸方向的延伸轴线延伸。测量接管具有开口，所述开口至少部分地被支柱(Streben)限界。所述支柱基本上平行于延伸轴线布置。所述支柱在垂直于延伸轴线的截平面内具有轮廓弦(Profilsehne)。在此，测量接管具有两个支柱，其中，所述轮廓弦布置成偏离主流动方向。例如两个支柱这样布置，使得轮廓弦相对于纵长延伸方向成30°至60°的角度布置。

支柱可以具有椭圆的横截面。温度测量检测器可以具有接头管线，其中，所述开口这样构造，使得接头管线可至少部分地被流体介质迎流。接头管线可以在至少两个部位上被固定。温度测量检测器可以具有测量头，其中，接头管线在背离测量头的端部附近和测量头附近被固定。所述支柱可以比测量头厚。例如支柱可以具有一厚度，其中，测量头具有一直径，其中，厚度与直径的比例为1.0至2.0。用于装入温度测量检测器的测量接管可以具有导向通道。该导向通道可以具有导向通道直径，其中，导向通道直径与测量头的直径的比例为1.05至1.25。导向通道可以至少区段式地具有椭圆的横截面。导向通道可以漏斗形地沿离开壳体的方向缩窄。所述支柱可以比温度测量检测器从壳体突出得远。

在本发明的框架下，接管可理解为短的管形的延长件(Ansatzstueck)。因为接管伸入到流体介质中并且在那里测量温度，在本发明的框架下，接管被称为测量接管。因为流体介质通常具有在大气压力或者正常压力之上的压力，从而所述接管必须具有一定的压力承受性，在组合的压力和温度测量装置中，所述接管尤其也被称作压力接管。在本发明的框架下，这样的压力接管也是测量接管。

在本发明的框架下，轮廓弦可理解为轮廓的轮廓凸出部(Profilnase)和轮廓后边沿(Profilhinterkante)之间的、假想的连接线，其中，根据流体学说的普遍限定，本体在流动方向上的横截面的形状被称作轮廓。

在本发明的框架下，主流动方向可理解为流体介质在温度测量装置地点上的当地的流动方向，其中，例如当地的不均匀性如例如涡流可以不考虑。由此，主流动方向尤其可以理解为流动的流体介质的当地的平均运输方向。

在本发明的框架下，偏角(Anstellwinkel)可理解为迎流的流体介质的主流动方向和处于最上游处的支柱的轮廓弦之间的角度。要明确指出，对于具有多个支柱的测量接管也可以确定偏角。在此，从处于最上游处的、可以被称作第一支柱的支柱出发，偏角对于每下一个支柱来说指的是对应支柱的处于最上游处的假想位置，即，为了确定所述下一个支柱的偏角，假想地这样旋转测量接管，使得对应的支柱处于所述第一支柱的处于最上游的位置上。这尤其在这种情况下是有重要意义的，在该情况中，设置有多个支柱，所述支柱例如布置在围绕温度测量检测器的圆周方向上并且因此从其基本布置来看已经被不同地迎流。因此，对于偏角的真正的限定来说，支柱必须如所提到的这样假想地沿反向于主流动方向的方向转动到第一支柱的位置上。

在本发明的框架下，长形孔的形状可理解为这样的形状，在该形状情况下，纵侧相对于彼此平行地延伸并且窄侧由半圆闭合，所述半圆的直径相应于所述形状的宽度或者说纵侧到彼此的距离。

在本发明的框架下，温度测量检测器可理解为各种类型的已知温度传感器、尤其所谓的NTC，即与温度有关的、具有负的温度系数的电阻，所述NTC的电阻随着温度变化、尤其在温度升高时减小。然而，也可以考虑PTC，即具有正的温度系数的电阻，所述PTC的电阻随着温度升高而增大。对于这类压力传感器的另外的可能的构型来说，可以参考以上所说明的现有技术、尤其KonradReif(编者)SensorenimKraftfahrzeug，2010年第一版，137页。然而，原则上其它的构型也是可能的。

在本发明的框架下，压力传感器元件可理解为这样的元件，所述元件提供压力和/或测量值方面的真正的测量信号，所述测量信号被使用于感测流体介质的压力。例如，所述压力传感器元件可以包括构造为测量电桥的、具有一个或多个压电电阻元件和/或其它类型的敏感元件的传感器膜，如在压力传感器中通常所是的这样。压力传感器元件可以具有例如玻璃底座以及布置在其上的硅芯片，在所述硅芯片的表面上设置例如计算评估电路，所述计算评估电路例如可以以惠斯通电桥(Wheatstone-Bruecke)的形式由压电电阻的电阻元件组成。对于压力感测来说必要的膜可以通过蚀刻硅芯片背侧来制造。硅芯片与玻璃底座的连接例如在真空中建立，从而随后在被蚀刻出的洞中存在真空。对于这类压力传感器元件的另外的可能的构型来说，可以参考例如KonradReif(编者)：SensorenimKraftfahrzeug，2010年第一版，134-136页。然而，原则上其它的构型也是可能的。

本发明的基本构想基于以下认知：在待测量的流体介质的温度变换时，流入和流出的热的大部分通过温度测量检测器的接头管线运走。如果例如待测量的流体介质加热，则接头管线发热，所述接头管线然后自身将热转递到测量头或者说向处于内部的陶瓷上。因此，如果想要快速的温度信号，则接头管线的良好的迎流和整体小的温度测量检测器是重要的。在本发明中，用于温度测量检测器的接触保护这样设计，使得流体介质如例如空气总是可以无阻碍地绕流接头管线，如果所述流体介质在通常的安装定向情况下沿壳体的纵长延伸方向或者相对于壳体的纵长延伸方向错开90°在接管上沿着延伸的话。通过支柱作为呈两个椭圆的形状的接触保护的特别造型，几乎不产生具有小的流动速度和小的热传递的、干扰的死水区域。对于热传递来说这样重要的接头管线总是被优化地迎流。

本发明的另外的基本构想是，温度测量检测器不像在已知的温度测量装置中的这样仅仅固定地保持在背离测量头的端部上并且在真正的测量接管中是松的，而是在两个点上被固定。例如，温度测量检测器在传感器模块和壳体之间的粘接部上被固定并且在接头管线的在测量头稍上方处的夹紧部上被固定。由此，温度测量检测器可以仅仅在非常短的区域上振动，这使得连接总的来说更刚性并且强烈地减小施加到温度测量检测器和接头管线上的振动负荷。

在几乎所有的低压传感器的下端部上存在具有O形圈的接管、温度测量检测器和用于温度测量检测器的接触保护。在最终装配中，温度测量检测器首先被弯曲并且然后从上方插入到还空着的传感器壳体中。在此，温度测量检测器在传感器中沿着导向壁滑动。测量头滑动穿过导向孔并且接头管线夹在导向孔中。随后，传感器被电接触，如例如熔焊或者钎焊，并且借助于模块胶钝化。通过在下方夹紧和在上方熔焊或钎焊来机械地固定温度测量检测器。

对于传感器壳体中的装配来说重要的是平滑的导向壁，所述导向壁与其余的壳体共同漏斗式地构成，该漏斗接收温度测量检测器。导向孔的轮廓近似椭圆地具有稍微大于温度测量检测器的测量头直径的最小直径。通过该造型，接头管线在自身的装配期间滑动到其最终位置中。

接触保护这样设计，使得两个类似翼的接片相对于传感器纵轴线成大约45°的角度，因为传感器所经受的流动方向或者处于于传感器纵方向上或者相对于该传感器纵方向转动90°。由于扭转的布置，接头管线并且还有测量头从不被完全遮蔽。它们从不处于接触保护的尾迹区域(Nachlaufgebiet)中。此外，接管在实施为注塑件的情况下可以因此相对容易地脱模。接触保护的各个接头管线具有与温度测量检测器大致相同的厚度并且比温度测量检测器稍微远地伸入到流中，借此确保在装配时和在运行时的机械保护。

附图说明

从优选实施例的以下说明得出本发明的另外的可选的细节和特征，这些实施例在附图中示意性地示出。

附图示出：

图1根据本发明的温度测量装置的立体视图，

图2温度测量装置的下视图，

图3温度测量装置的测量接管的导向通道的横截面视图，

图4温度测量装置的立体俯视图，

图5温度测量装置的横截面视图，和

图6温度测量装置的另外的横截面视图，该横截面视图与图5相比转动90°。

具体实施方式

图1示出根据本发明的温度测量装置10的分解图，该温度测量装置用于感测流动的流体介质的温度。温度测量装置10可以构型为组合的压力温度传感器。因为本发明尤其可以使用在机动车技术的领域中，根据本发明的温度测量装置10例如可以安装在内燃机的吸气管上，从而流体介质可以是供入给内燃机的吸入空气。然而，其它的应用也是可能的，在这些应用中必须确定流体介质的温度和可选情况下压力或者其它的参数。

温度测量装置10具有可以被壳体盖14封闭的壳体12以及可以构型为压力接管的测量接管16。测量接管16伸入到流动的流体介质中并且被流体介质沿主流动方向18(图2)绕流。测量接管16具有下端部20和上端部22。测量接管16在比下端部22离壳体12近的上端部22上具有用于密封圈26的槽24，如例如O形圈，借助于密封圈可以密封其余的壳体12。测量接管16笼形地构成并且具有开口28，流动的流体介质可以经由所述开口流入到测量接管16的内部。开口28被两个支柱30限界。在测量接管16的内部可以设置支撑装置，所述支撑装置支撑和稳定被接收在测量接管内部的温度测量检测器32。

温度测量检测器32例如可以以NTC电阻的形式构造。温度测量检测器32具有呈玻璃珠或者塑料珠形式的测量头34，其具有两个呈可弯曲管脚形式的电接头36。测量头34球形地构成并且具有例如在1毫米到4毫米之间的直径。如在图1中所示，温度测量检测器32可以从壳体12的背离测量接管16的一侧被装入。相应地，温度测量检测器32至少部分地被装入到测量接管16中。

在壳体12的内部，温度测量检测器32可以借助于接头管线36与传感器模块40(图5)的冲压栅条38(图5)连接。在所示出的实施例中，传感器模块40为组合的传感器模块，其构造用于感测流动的流体介质的压力以及用于感测流动的流体介质的温度。相应地，传感器模块40具有温度测量检测器32以及压力传感器元件42(图5)。传感器模块40例如布置在承载件44(图5)上并且与之电连接，例如通过未详细示出的键合线(Bonddraehte)电连接。承载件44又可以通过未详细示出的键合线与冲压栅条38电连接并且因此与温度测量检测器32的接头管线36电连接。此外，承载件44可以与温度测量装置10的未详细示出的接头触点电连接，所述接头触点从壳体12中引出。如所示出的，壳体12的内部可以由盖14封闭，计算评估电路和其余的电子装置位于所述壳体内部中。在温度测量装置10借助于壳体12安装在包含有流体介质的测量气体室上的情况下，测量接管16沿着延伸轴线46伸入到流体介质中。在此，支柱30基本上平行于延伸轴线46布置。测量接管16可以构造成围绕延伸轴线46旋转对称，除了支柱30以外。

图2示出温度测量装置10的下视图。壳体12限定纵长延伸方向48，该纵长延伸方向为平行于壳体12的最长的维度延伸的维度。温度测量装置10通常这样安装在吸气管上，使得纵长延伸方向48在垂直于延伸轴线46的截平面内平行于主流动方向18地定向或者相对于主流动方向成90°的角度地定向。此外，从图2可看出，支柱30在垂直于延伸轴线46的截平面内分别具有椭圆的横截面和轮廓弦50。轮廓弦50在垂直于延伸轴线46的截平面之内以偏离主流动方向18的方式布置。轮廓弦50在垂直于延伸轴线46的截平面之内例如布置成相对于纵长延伸方向48成30°至60°并且优选40°至50°的角度α。在此，优选具有45°的角度α的布置。在此，开口28这样构造，使得接头管线36可以至少部分地被流体介质迎流，如由箭头所表明的这样。换言之，开口28这样布置和安排，使得流体介质可以无阻碍地流动至接头管线36。

为了装入温度测量检测器32，测量接管16具有导向通道52。图3示出导向通道52的下视图或者说横截面视图。导向通道52在垂直于延伸轴线46的截平面中具有椭圆的横截面。导向通道52具有导向通道直径。导向通道直径为沿着椭圆的横截面形状的小的半轴线的尺寸。导向通道直径与测量头34的直径的比例可以是从1.05至1.25，例如1.10。

图4示出温度测量装置10的立体的俯视图。参照图4的图示，温度测量检测器32被从上方置入到壳体12和测量接管16中，如以下详细说明的这样。

图5示出温度测量装置10的第一横截面视图。从图5可看到，导向通道52漏斗形地沿离开壳体12的方向缩窄。支柱30具有厚度。支柱30的厚度为支柱在垂直于延伸轴线46的截平面之内的最大尺寸。测量头34具有直径。厚度与直径的比例可以是从1.0至1.25，例如1.05。从图5还可看到，支柱30比温度测量检测器32从壳体12突出得远。由此，确保在温度测量装置10的装配和运行时的机械保护。

图6示出温度测量装置10的第二横截面视图。第二横截面视图与图5的第一横截面视图相比转动90°。从图6可看出，接头管线36在至少两个部位54，56上被固定。这样，接头管线36在背离测量头34的端部的附近的一个部位54上被固定并且在测量头34附近的一个部位56上被固定。例如，接头管线36一方面通过压力传感器40和壳体12之间的部位54上的粘接部58被固定，并且另一方面通过测量头34稍上方处的部位56上的夹紧部60被固定。此外，图6示出在吸气管64上的装配。在此，可看到壳体12的定向，在该定向情况下，纵长延伸方向48平行于主流动方向18。

在装配温度测量装置10时，温度测量检测器32的接头管线36首先在背离测量头34的区段62(图3和5)中弯曲。然后，温度测量检测器32从上方插入到还空着的壳体12中并且插入到导向通道52中。在此，温度测量检测器32连同测量头34在导向通道52中或者说沿着导向通道52的壁滑动，如在图5中所表明的这样。测量头34滑动穿过导向通道52并且接头管线36在夹紧部60上夹在导向通道52中。接着，以已知的方式将传感器模块40安装在壳体12中。最后，温度测量检测器32与传感器模块40电接触，例如焊接，并且借助于模块胶在部位54上钝化(passiviert)。通过部位56上的夹紧部60、部位54上的粘接部58和在上方的焊接使温度测量检测器32机械地固定。

Claims (10)

1.温度测量装置(10)，其用于感测流动的流体介质的温度、尤其用于使用在机动车中，所述温度测量装置包括至少一个温度测量检测器(32)和壳体(12)，其中，所述壳体(12)具有测量接管(16)，其中，所述壳体(12)限定纵长延伸方向(48)，其中，所述温度测量检测器(32)至少部分地装入到所述测量接管(16)中，其中，所述测量接管(16)沿着相对于所述壳体(12)的所述纵长延伸方向(48)垂直的延伸轴线(46)延伸，其中，所述测量接管(16)具有开口(28)，所述开口至少部分地被支柱(30)限界，其中，所述支柱(30)基本上平行于所述延伸轴线(46)布置，其中，所述支柱(30)在垂直于所述延伸轴线(46)的截平面内具有轮廓弦(50)，

其特征在于，

所述测量接管(16)具有两个支柱(30)，所述支柱这样布置，使得所述轮廓弦(50)布置成在垂直于所述延伸轴线(46)的截平面内偏离所述流动的流体介质的主流动方向(18)。

2.根据前一权利要求所述的温度测量装置(10)，其中，所述支柱(30)具有椭圆的横截面。

3.根据以上权利要求中任一项所述的温度测量装置(10)，其中，所述温度测量检测器(32)具有接头管线(36)，其中，所述开口(28)这样构成，使得所述接头管线(36)能够至少部分地被所述流体介质迎流。

4.根据前一权利要求所述的温度测量装置(10)，其中，所述接头管线(36)在至少两个部位(54，56)上被固定。

5.根据前一权利要求所述的温度测量装置(10)，其中，所述温度测量检测器(32)具有测量头(34)，其中，所述接头管线(36)在背离所述测量头(34)的端部的附近的一个部位(54)上被固定并且在所述测量头(34)的附近的一个部位(56)上被固定。

6.根据前一权利要求所述的温度测量装置(10)，其中，所述支柱(30)具有厚度，其中，所述测量头(34)具有直径，其中，厚度与直径的比例为从1.0至2.0。

7.根据前两项权利要求中任一项所述的温度测量装置(10)，其中，为了装入所述温度测量检测器(32)，所述测量接管(16)具有导向通道(52)，其中，所述导向通道(52)具有导向通道直径，其中，导向通道直径与所述测量头(34)的直径的比例为从1.05至1.25。

8.根据前一权利要求所述的温度测量装置(10)，其中，所述导向通道(52)至少区段式地具有椭圆的横截面。

9.根据前两项权利要求中任一项所述的温度测量装置(10)，其中，所述导向通道(52)漏斗形地沿从所述壳体(12)离开的方向缩窄。

10.根据以上权利要求中任一项所述的温度测量装置(10)，其中，所述支柱(30)比所述温度测量检测器(32)从所述壳体(12)突出得远。