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Die
Erfindung betrifft einen Sensor zur Messung der Drehzahl einer Turbowelle
eines Turboladers mit einem Sensorgehäuse und einem Sensorelement,
das im Sensorgehäuse
positioniert ist und das eine durch die Drehung der Turbowelle hervorgerufene
Variation eines Magnetfeldes erfasst.
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Die
von einer Brennkraftmaschine erzeugte Leistung hängt von der Luftmasse und der
entsprechenden Kraftstoffmenge ab, die der Maschine zur Verbrennung
zur Verfügung
gestellt werden kann. Will man die Leistung der Brennkraftmaschine
steigern, muss eine erhöhte
Menge Verbrennungsluft und Kraftstoff der Brennkraftmaschine zugeführt werden.
Diese Leistungssteigerung wird bei einem Saugmotor durch eine Hubraumvergrößerung oder durch
die Erhöhung
der Drehzahl erreicht. Eine Hubraumvergrößerung führt aber grundsätzlich zu schwereren
in den Abmessungen größeren und
damit teureren Brennkraftmaschinen. Die Steigerung der Drehzahl
bringt besonders bei größeren Brennkraftmaschinen
erhebliche Probleme mit sich und ist aus technischen Gründen begrenzt.
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Eine
viel genutzte technische Lösung
zur Steigerung der Leistung einer Brennkraftmaschine ist deren Aufladung.
Damit bezeichnet man die Vorverdichtung der Verbrennungsluft durch
einen Abgasturbolader oder auch mittels eines vom Motor mechanisch
angetriebenen Verdichters. Ein Abgasturbolader besteht im Wesentlichen
aus einem Strömungsverdichter
und einer Turbine, die mit einer gemeinsamen Welle verbunden sind
und mit der gleichen Drehzahl rotieren. Die Turbine setzt die normalerweise
nutzlos verpuffende Energie des Abgases in Rotationsenergie um und
treibt den Verdichter an. Der Verdichter, der in diesem Zusammenhang
auch als Kompressor bezeichnet wird, saugt Frischluft an, verdichtet
sie und fördert
die verdichtete Luft zu den einzelnen Zylindern des Motors. Der
größeren Luftmenge
in den Zylindern kann eine erhöhte
Kraft stoffmenge zugeführt
werden, wodurch die Verbrennungskraftmaschine mehr Leistung abgibt.
Der Verbrennungsvorgang wird zudem günstig beeinflusst, so dass
die Verbrennungskraftmaschine einen besseren Gesamtwirkungsgrad
erzielt. Darüber
hinaus kann der Drehmomentverlauf einer mit einem Turbolader aufgeladenen
Brennkraftmaschine äußerst günstig gestaltet
werden. Bei Fahrzeugherstellern vorhandene Seriensaugmotoren können durch
den Einsatz eines Abgasturboladers ohne große konstruktive Eingriffe an
der Brennkraftmaschine wesentlich optimiert werden. Aufgeladene
Brennkraftmaschinen haben in der Regel einen geringeren spezifischen
Kraftstoffverbrauch und weisen eine geringere Schadstoffemission
auf. Darüber
hinaus sind Turbomotoren in der Regel leiser als Saugmotoren gleicher
Leistung, da der Abgasturbolader selbst wie ein zusätzlicher
Schalldämpfer
wirkt. Bei Brennkraftmaschinen mit einem großen Betriebsdrehzahlbereich,
zum Beispiel bei Brennkraftmaschinen für Personenkraftwagen, wird
schon bei niedrigen Motordrehzahlen ein hoher Ladedruck gefordert.
Dafür wird
bei diesen Turboladern ein Ladedruckregelventil, ein so genanntes
Waste-Gate-Ventil,
eingeführt. Durch
die Wahl eines entsprechenden Turbinengehäuses wird schon bei niedrigen
Motordrehzahlen schnell ein hoher Ladedruck aufgebaut. Das Ladedruckregelventil
(Waste-Gate-Ventil) begrenzt dann bei steigender Motordrehzahl den
Ladedruck auf einen gleich bleibenden Wert. Alternativ dazu kommen Turbolader
mit variabler Turbinengeometrie (VTG) zum Einsatz. Bei diesen Turboladern
wird der Ladedruck über
die Veränderung
der Turbinengeometrie reguliert.
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Bei
zunehmender Abgasmenge kann die maximal zulässige Drehzahl der Kombination
aus dem Turbinenrad, dem Kompressorrad und der Turbowelle, die auch
als Laufzeug des Turboladers bezeichnet wird, überschritten werden. Bei einer
unzulässigen Überschreitung
der Drehzahl des Laufzeuges würde
dieses zerstört
werden, was einem Totalschaden des Turboladers gleichkäme. Gerade
moderne und kleine Turbolader mit deutlich kleineren Turbinen- und
Kompressorraddurchmessern, die durch ein erheblich kleineres Massenträgheitsmoment
ein verbessertes Drehbeschleunigungsverhalten aufweisen, werden
vom Problem der Überschreitung
der zulässigen
Höchstdrehzahl
betroffen. Je nach Auslegung des Turboladers führt schon eine Überschreitung
der Drehzahlgrenze um etwa 5% zur kompletten Zerstörung des
Turboladers.
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Zur
Drehzahlbegrenzung haben sich die Ladedruckregelventile bewährt, die
nach dem Stand der Technik von einem aus dem erzeugten Ladedruck
resultierenden Signal angesteuert werden. Überschreitet der Ladedruck
einen vorgegebenen Schwellwert, so öffnet das Ladedruckregelventil
und leitet einen Teil des Abgasmassenstroms an der Turbine vorbei.
Diese nimmt wegen des verringerten Massenstroms weniger Leistung
auf, und die Kompressorleistung geht in gleichem Maße zurück. Der Ladedruck
und die Drehzahl des Turbinenrades und des Kompressorrades werden
verringert. Diese Regelung ist jedoch relativ träge, da der Druckaufbau bei
einer Drehzahlüberschreitung
des Laufzeuges mit einem zeitlichen Versatz erfolgt. Deshalb muss die
Drehzahlregelung für
den Turbolader mit der Ladedrucküberwachung
im hochdynamischen Bereich (Lastwechsel) durch entsprechend frühzeitige
Ladedruckreduzierung eingreifen, was zu einem Wirkungsgradverlust
führt.
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Eine
direkte Messung der Drehzahl am Kompressorrad oder am Turbinenrad
gestaltet sich schwierig, da zum Beispiel das Turbinenrad thermisch
extrem belastet ist (bis zu 1000°C),
was eine Drehzahlmessung mit herkömmlichen Methoden am Turbinenrad
verhindert. In einer Veröffentlichung
der acam-Messelektronic GmbH vom April 2001 wird vorgeschlagen,
die Kompressorschaufelimpulse im Wirbelstromprinzip zu messen und
auf diese Art die Drehzahl des Kompressorrades zu bestimmen. Dieses
Verfahren ist aufwendig und teuer, da zumindest ein Wirbelstromsensor
im Gehäuse
des Kompressors in der unmittelbaren Nähe der Kompressorschaufeln
integriert werden müsste,
was wegen der hohen Präzision,
mit der Bauteile eines Turboladers gefertigt sind, äußerst schwierig
sein dürfte.
Neben der präzisen
Integration des Wirbelstromsensors im Kompressorgehäuse entstehen
Abdichtungsprobleme, die auf Grund der hohen thermischen Belastung eines
Turboladers nur mit aufwen digen Eingriffen in die Bauweise des Turboladers
zu bewältigen
sind.
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Druckschrift
DE 38 01 171 C1 offenbart
einen Sensor zur Messung der Drehzahl eines Turboladers mit einem
Sensorelement, das eine durch die Drehung der Turbowelle hervorgerufenen
Variation des Magnetfeldes erfasst, wobei das Sensorelement außerhalb
des Luftstroms im Turbolader in einem Kompressorgehäuse angeordnet
ist und ein Polstück aufweist,
das derart im Sensorgehäuse
angeordnet ist, dass es das Magnetfeld im Sensorelement konzentriert.
Diese Druckschrift empfiehlt dabei die Verwendung eines induktiven
Sensors.
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In
Druckschrift
US
2005/0017709 A1 wird ein magnetoresistiver Sensor zur Erfassung
der Drehzahl einer Turbowelle beschrieben, bei welchem in den, an
einem Magneten vorbeibewegten, Turboladerschaufeln Wirbelströme erzeugt
werden, die durch den magnetoresistiven Sensor erfasst werden.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sensor zur
Messung der Drehzahl einer Turbowelle anzugeben, der einfach und
kostengünstig
herstellbar ist sowie ohne wesentliche bauliche Eingriffe in einen
Turbolader integriert werden kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
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Vorteilhaft
ist diese Ausgestaltung des Sensorelementes, da außerhalb
des Turbolader für
das Sensorelement verträgliche
Temperaturen herrschen und handelsübliche elektronische Sensorelemente wie
Hall-Sensoren oder magnetoresistive (MR)-Sensoren verwendet werden können. Das
verwendete Polstück
konzentriert das Magnetfeld zum Sensorelement, so dass auch bei
relativ großem
Abstand zwischen einem auf der Turbowelle sich drehenden Magneten
und dem Sensorelement eine ausreichend hohe, gut messbare Feldstärke das
Sensorelement durchdringt. Das Polstück kann sehr vorteilhaft in
das Kompressorgehäuse
integriert werden, wobei zum Beispiel der Luftstrom im Lufteinlass
des Kompressors nur geringfügig
gestört
wird. Mit dem vom Sensorelement erzeugten Signal kann sehr schnell
und präzise
das Ladedruckregelventil angesteuert werden oder die Turbinengeometrie
von VTG Ladern verändert
werden, um eine Drehzahlüberschreitung des
Laufzeuges zu vermeiden. Der Turbolader kann somit immer sehr nahe
an seiner Drehzahlgrenze betrieben werden, wodurch er seinen maximalen
Wirkungsgrad erreicht. Ein relativ großer Sicherheitsabstand zur
maximalen Drehzahlgrenze, wie er bei druckgesteuerten Turboladern üblich ist,
wird nicht benötigt.
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Bei
einer ersten Weiterbildung ist das Sensorelement als Hall-Sensorelement
ausgebildet. Hall-Sensorelemente eignen sich sehr gut zur Erfassung
der Variation eines Magnetfeldes und sind daher sehr gut zur Drehzahlerfassung
zu verwenden. Hall-Sensorelemente sind sehr kostengünstig kommerziell
zu erwerben und sie sind auch bei Temperaturen bis etwa 160°C einsetzbar.
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Alternativ
dazu ist das Sensorelement als magnetoresistives (MR) Sensorelement
ausgebildet. MR Sensorelemente sind ihrerseits gut zur Erfassung
der Variation eines Magnetfeldes geeignet und kostengünstig kommerziell
erwerbbar.
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Bei
einer weiteren Ausgestaltung ist das Polstück in der axialen Verlängerung
der Turbowelle angeordnet. Bei dieser Anordnung des Polstücks wird der
Luftstrom im Lufteinlass des Kompressors in nur sehr geringem Maße vom Sensor
selber behindert. Der Wirkungsgrad des Turboladers bleibt dadurch vollständig erhalten.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Polstück an das
Sensorgehäuse
angespritzt. Im Spritzgießverfahren
kann das Polstück sehr
einfach und kostengünstig
mit dem Sensorgehäuse
verbunden werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist das Polstück stiftförmig ausgebildet. Die lange
und schmale Stiftform ermöglicht
eine Konzentration und Führung
das Magnetfeldes über
eine weite Strecke, wobei die Luftströmung im Kompressor nur in sehr geringen
Umfang beeinflusst wird. Ein sehr vorteilhaftes Verhalten im Luftstrom
zeigt das Polstück, wenn
es stromlinienförmig
ausgebildet ist.
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Das
Magnetfeld wird vom Polstück
vorteilhaft zum Sensorelement hin geführt und konzentriert, wenn
das Polstück
aus Weicheisen, Transformatorblech, Automatenstahl oder unlegiertem
Stahl mit Silizium und/oder Kohlenstoffbeimischungen besteht.
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Wenn
das Polstück
abgewinkelt ausgebildet ist, kann das Magnetfeld auch auf einem
ungeraden Weg zum Sensorelement hin geführt und konzentriert werden,
was bei einigen Bauformen des Kompressorgehäuses sehr vorteilhaft ist.
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Bei
Ausgestaltungen ist ein Polstück
im Bezug auf die Turbowelle vor dem Sensorelement angeordnet. In
allen Fällen
kann das Polstück
oder können
die Polstücke
das Magnetfeld zum Sensorelement hin führen und konzentrieren.
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Ausführungsformen
der Erfindung werden in den Figuren beispielhaft dargestellt. Es
zeigt:
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1:
einen üblichen
Abgasturbolader,
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2:
die Turbowelle und das Kompressorrad,
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3:
den Kompressor des Abgasturboladers,
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4:
eine vergrößerte und
aufgeschnittene Darstellung des Kompressors aus 3,
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5:
eine vorteilhafte Anordnung des Sensors im Kompressorgehäuse,
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6:
einen abgeknickten Lufteinlass mit vorteilhafter Sensoranordnung,
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7:
einen ähnlichen
Aufbau wie in 5 dargestellt,
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8:
einen Sensor mit einem Sensorgehäuse,
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9:
einen ähnlichen
Aufbau wie den aus 8,
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10:
ein Polstück 6 mit
einem oberen Bereich,
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11:
ein abgeknicktes Polstück,
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12:
eine weitere Ausgestaltung des Sensors,
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13:
einen Schnitt durch das Polstück nach
der in 8 ausgewiesenen Linie B-B',
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14:
einen Schnitt durch das Polstück nach
der in 10 ausgewiesenen Linie A-A',
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15:
einen doppelwandigen Turbolader in frontaler Ansicht,
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16:
einen doppelwandigen Turbolader in seitlicher Ansicht.
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1 zeigt
einen üblichen
Abgasturbolader 11 mit einer Turbine 12 und einem
Kompressor 13. Im Kompressor 13 ist das Kompressorrad 19 drehbar gelagert
und mit der Turbowelle 15 verbunden. Auch die Turbowelle 15 ist
drehbar gelagert und an ihrem anderen Ende mit dem Turbinenrad 14 verbunden. Über den
Turbineneinlass 17 wird heißes Abgas von einer hier nicht
dargestellten Verbrennungskraftmaschine in die Turbine 12 eingelassen,
wobei das Turbinenrad 14 in Drehung versetzt wird. Der
Abgasstrom verlässt
die Turbine 12 durch den Turbinenauslass 18. Über die
Turbowelle 15 ist das Turbinenrad 14 mit dem Kompressorrad 19 verbunden.
Damit treibt die Turbine 12 den Kompressor 13 an.
In den Kompressor 13 wird Luft durch den Lufteinlass 27 eingesaugt,
die dann im Kompressor 13 ver dichtet und über den
Luftauslass 16 der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird.
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2 zeigt
die Turbowelle 15 und das Kompressorrad 19. Das
Kompressorrad 19 wird zum Beispiel aus einer Aluminiumlegierung
in einem Feingussverfahren hergestellt. Das Kompressorrad 19 wird
an dem kompressorseitigen Ende 10 der Turbowelle 15 in
der Regel mit einem Befestigungselement 20 befestigt. Dieses
Befestigungselement 20 kann zum Beispiel eine Hutmutter
sein, die das Kompressorrad 19 mit einer Dichtbuchse, einem
Lagerbund und einer Distanzbuchse gegen den Turbowellenbund fest
verspannt. Hierzu ist am kompressorseitigen Ende 10 der
Turbowelle 15 ein Gewinde ausgebildet. Da das Kompressorrad 19 in
der Regel aus einer Aluminiumlegierung besteht, kann am Kompressorrad 19 selber
keine Magnetfeldvariation gemessen werden.
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Als
großer
Vorteil der Messung der Drehzahl der Turbowelle 15 mit
einem Sensorelement 3, das außerhalb des Turboladers 11 auf
oder an dem Kompressorgehäuse 25 positionierbar
ist, ist die hier herrschende Temperatur zu nennen. Abgasturbolader 11 sind
thermisch hoch belastete Bauteile, in denen Temperaturen bis 1000°C entstehen.
Mit bekannten Sensorelementen 3, wie zum Beispiel Hall-Sensoren oder
MR-Sensoren, kann bei diesen Temperaturen nicht gemessen werden.
Außerhalb
des Turboladers auf, an oder in einem Kompressorgehäuse besteht eine
wesentlich geringere Temperaturbelastung. Im Lufteinlass 27 eines
Kompressors 13 treten in der Regel Temperaturen von etwa
140°C im
Dauerbetrieb und 160 bis 170°C
nach Spitzenlast auf. Hier kann das Polstück 6 problemlos platziert
werden, ohne dass das verwendete Material thermisch beschädigt werden
würde.
Das Polstück 6 kann
sehr schlank ausgebildet werden, wodurch der Luftstrom 9 im
Lufteinlass 27 kaum gestört wird. Mit dem Polstück 6 wird
das magnetische Feld 26 zum Sensorelement 3 hin
konzentriert, wodurch die im Sensorelement 3 herrschende
Feldstärke
zumindest verdoppelt werden kann, im Vergleich zur Ausbildung des Sensors 1 ohne
ein Polstück 6.
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3 zeigt
den Kompressor 13 des Abgasturboladers 11. Der
Kompressor 13 weist ein Kompressorgehäuse 25 auf sowie einen
Luftauslass 16 und einen Lufteinlass 27. Im Lufteinlass 27 ist
das kompressorseitige Ende 10 der Turbowelle 15 zu
erkennen. Das kompressorseitige Ende 10 der Turbowelle 15 variiert
ein Magnetfeld, das vom Sensor 1 erfasst wird. Der Sensor
ist derart im Kompressorgehäuse 25 angeordnet,
dass sich ein Polstück 6 bis
an das kompressorseitige Ende 10 der Turbowelle 15 erstreckt
und das hier nicht dargestellte Sensorelement 3 weitgehend
außerhalb
des Kompressorgehäuses 25 angeordnet
ist, womit es nur unbedenkliche thermische Belastungen durch den
aufgeheizten Abgasturbolader 11 erfährt. Das nicht sichtbare Sensorelement 3 ist
im Sensorgehäuse 2 angeordnet und
somit auch vor äußeren Einflüssen geschützt. Das
Polstück 6 konzentriert
die hier nicht dargestellten Feldlinien zum Sensorelement 3 hin,
womit dies mit einer ausreichend hohen magnetischen Feldstärke versorgt
wird, um die Drehung der Turbowelle 15 zu erfassen.
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Eine
vergrößerte und
aufgeschnittene Darstellung des Kompressors 13 aus 3 ist
in 4 dargestellt. Wiederum ist das kompressorseitige Ende 10 der
Turbowelle 15 zu erkennen. Auf der Turbowelle ist das Kompressorrad 19 angeordnet
und mit einem Befestigungselement 20, das als Mutter ausgebildet
sein kann, befestigt. Gleichzeitig dient hier das Befestigungselement 20 als
Element zur Variation des Magnetfeldes. Hier ist das Element zur Variation
des Magnetfeldes als ein sich mit der Turbowelle 15 drehender
Magnet 22 ausgebildet. Der Magnet 22 weist einen
Nordpol N und einen Südpol
S auf. Das Magnetfeld kann aber auch an einer anderen Stelle, zum
Beispiel im Sensor 1 selber, erzeugt werden und mit dem
Element zur Variation des Magnetfeldes entsprechend der Drehung
der Turbowelle 15 zeitlich verändert werden.
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Auch
der Sensor 1 ist in einer Schnittdarstellung in 4 gezeigt.
Hier ist das Sensorelement 3 außerhalb des Luftstromes im
Kompressor 13 in dem Kompressorgehäuse 25 positioniert.
Damit das Sensorelement 3 die von dem sich drehenden Magnet 22 ausgehende
Variation des Magnetfeldes messtechnisch erfassen kann, ist an dem
Sensorelement 3 ein Polstück 6 angebracht. Das
Polstück 6 kann
sehr schlank ausgebildet sein, so dass es den Luftstrom im Kompressor 13 wenig
oder gar nicht behindert. Darüber
hinaus kann das Polstück 6 stromlinienförmig ausgebildet
sein, was in 13 und 14 näher gezeigt
wird. Weiterhin erkennt man im Sensorgehäuse 2 die Anschlusspins 23,
die zur Kontaktierung des Sensorelementes 3 mit einer nachfolgenden
Auswerteelektronik dienen. Darüber
hinaus kann im Sensorgehäuse 2 eine
Auswerteelektronik vorgesehen sein, die die Signale des Sensorelementes 3 verstärkt, umformt
oder messtechnisch auswertet. Der Luftstrom 9 durch den
Lufteinlass 27 hin zum Kompressorrad 19 wird von
einem derart ausgeformten Polstück 6 nicht
behindert. Dadurch bleibt der Wirkungsgrad des Turboladers 11 vollständig erhalten.
Das Kompressorgehäuse 25 muss
in dieser Ausführungsform
nur an einer Stelle mit einer kleinen Durchbrechung, im strömungstechnisch
relativ unkritischen Bereich des Lufteinlasses 27, versehen
werden, um den Sensor 1 vorteilhaft zu positionieren.
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5 zeigt
schematisch eine vorteilhafte Anordnung des Sensors 1 im
Kompressorgehäuse 25.
Am kompressorseitigen Ende 10 der Turbowelle 15 ist
ein Element zur Variation des Magnetfeldes ausgebildet, das einen
Nordpol N und einen Südpol S
besitzt. Die Feldlinien 26 werden vom Polstück 6 gesammelt
und zum Sensorelement 3 hin konzentriert. Auf diese Weise
kann das Sensorelement 3 in relativ großer Entfernung zum Element
zur Variation des Magnetfeldes angeordnet sein. Das Polstück erstreckt
sich vor das kompressorseitige Ende 10 der Turbowelle 15 und
ist im Lufteinlass 27 des Kompressors 13 platziert.
Der Luftstrom wird durch das Polstück 6 kaum beeinträchtigt,
da dieses sehr schmal ausgeführt
sein kann und sich stromlinienförmig
in die Luftströmung
einfügen
kann.
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Bei
einem abgeknickten Lufteinlass 27, wie er in 6 dargestellt
ist, kann der Sensor 1 sehr vorteilhaft in Verlängerung
der Turbowelle 15 vor dem kompressorseitigen Ende 10 an geordnet
sein. Hier sind im kompressorseitigen Ende 10 der Turbowelle 15 zwei
Magnete 22 positioniert, die jeweils einen Nordpol N und
einen Südpol
S aufweisen. Dreht sich die Turbowelle 15 so variiert das
Magnetfeld 26 vor dem Polstück 6 und das Polstück 6 konzentriert das
Magnetfeld 26 hin zum Sensorelement 3. Auch hier
ist deutlich zu erkennen, dass der Luftstrom 9 vom Sensor 1 und
dessen Polstück 6 sehr
wenig beeinflusst wird.
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7 zeigt
einen ähnlichen
Aufbau wie in 5, wobei hier der Sensor 1 mit
seinem Polstück 6 derart
angebracht ist, dass das Polstück
neben dem kompressorseitigen Ende 10 der Turbowelle 15 das
Magnetfeld 26 erfasst.
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Verschiedene
Ausführungen
des Sensors 1 sind in den 8 bis 11 dargestellt.
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8 zeigt
einen Sensor 1 mit einem Sensorgehäuse 2, in dem das
Sensorelement 3 angeordnet ist. An dem Sensorelement 3 befindet
sich in Verlängerung
hin zur hier nicht dargestellten Turbowelle 15 das Polstück 6.
Im Sensorgehäuse 2,
ausgehend vom Sensorelement 3 sind elektrische Leitungen 4 zu erkennen,
die das Sensorelement 3 mit einer nachfolgenden Elektronik
verbinden.
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9 zeigt
einen ähnlichen
Aufbau wie den aus 8, wobei zwischen dem Polstück 6 und
dem Sensorelement 3 ein Abstand ausgebildet ist. Dieser Abstand
kann zum Beispiel mit einem thermoplastischen Material gefüllt sein.
Das Polstück 6 ist
hier an das Sensorgehäuse 2 angespritzt
und mit einer weiteren Umspritzung 8 umgeben, um das Polstück 6 vor
Verunreinigungen oder Beschädigungen
zu schützen.
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In 10 ist
am Polstück 6 ein
oberer Bereich 7 des Polstücks ausgebildet, das Polstück 6 mit seinem
oberen Bereich 7 bildet eine T-Form. Dadurch wird es einfacher,
das Polstück 6 an
das Sensorgehäuse 2 anzuspritzen,
weil der obere Bereich sich quasi wie ein Anker in das Sensorgehäuse 2 einfügt. Auch hier
ist eine Umspritzung 8 vorgesehen, die das Polstück 6 fixiert
und schützt.
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11 zeigt
ein abgeknicktes Polstück 6.
Je nach Gestaltung des Lufteinlasses 27 des Kompressors 13 kann
es notwendig sein, mit Hilfe des Polstücks die Feldlinien auch über einen
ungeraden Weg zum Sensorelement 3 hin zu führen. Prinzipiell kann
das Polstück 6 hierzu
in jeder beliebigen Form ausgebildet sein.
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In 12 ist
eine weitere Ausgestaltung des Sensors 1 dargestellt. Hier
ist ein Polstück 6 gezeigt, das
vor dem Sensorelement 3 platziert ist und sich zum kompressorseitigen
Ende 10 der Turbowelle 15 erstreckt. Darüber hinaus
weist der Sensor 1 nach 12 ein
weiteres Polstück 6a auf,
das sich hinter dem Sensorelement 3 befindet. Auch durch
dieses weitere Polstück 6a wird
das Magnetfeld 26 effektiv gesammelt und hin zum Sensorelement 3 konzentriert.
Auf diese Weise kann das Sensorelement 3 relativ weit entfernt
vom Element zur Variation des Magnetfeldes angeordnet sein, wobei
das Sensorelement 3 immer noch mit ausreichend hohen Magnetfeldstärken versorgt
wird.
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Die 13 zeigt
einen Schnitt durch das Polstück 6 nach
der in 8 ausgewiesenen Linie B-B'. Das Polstück nach 13 ist
deutlich elliptisch ausgeformt und es ist gut zu erkennen, wie der
Luftstrom 9 sich um die elliptische Form des Polstücks 6 legt, wobei
im Luftstrom 9 keine Wirbelbildung erfolgt.
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14 zeigt
eine im Querschnitt tropfenförmige
Ausbildung des Polstückes 6,
wobei hier das Polstück
noch mit einer Umspritzung 8 versehen ist. Zu erkennen
ist hier der Schnitt nach der Linie A-A' aus der 10. Auch
hier legt sich der Luftstrom 9 stromlinienförmig um
das Polstück 6.
Eine Wirbelbildung im Luftstrom 9 wird durch dieses tropfenförmige Polstück 6 weitgehend
ausgeschlossen.
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Auch
bei doppelwandigen Turboladern, wie sie in 15 und 16 dargestellt
sind, kann der erfindungsgemäße Sensor 1 vorteilhaft
eingesetzt werden. Hier ragt das Polstück 6 durch die erste Wand
des Kompressorgehäuses 25 bis
in die zweite Wand des Kompressorgehäuses 25, womit das
von dem Magnet 22 erzeugte Magnetfeld 26 hin zum Sensorelement 3 konzentriert
wird. Eine seitliche Darstellung des aus 15 bekannten
Aufbaus findet sich in 16. Auch hier ist das doppelwandige Kompressorgehäuse 25 zu
erkennen, auf das der Sensor 1 aufgesetzt ist und durch
das das Polstück 6 hin
zum kompressorseitigen Ende 10 der Turbowelle 15 ragt.
Der Luftstrom 9 im Lufteinlass 27 des inneren Bereichs
des Kompressorgehäuses 25 wird
durch das Polstück 6 am
Sensor 1 nicht beeinträchtigt.
Zu erkennen ist, wie das Polstück 6 das
Magnetfeld 26 über
eine große
Distanz hin zum Sensorelement 3 konzentriert, so dass mit
dem Sensorelement 3 ausreichend gute Messsignale erzeugt
werden können.
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- 1
- Sensor
- 2
- Sensorgehäuse
- 3
- Sensorelement
- 4
- Elektrische
Leitungen
- 5
- Abstand
- 6
- Polstück
- 6a
- Weiteres
Polstück
- 7
- Oberer
Bereich des Polstücks
- 8
- Umspritzung
- 9
- Luftstrom
- 10
- Kompressorseitiges
Ende der Turbowelle
- 11
- Abgasturbolader
- 12
- Turbine
- 13
- Kompressor
- 14
- Turbinenrad
- 15
- Turbowelle
- 16
- Luftauslass
- 17
- Turbineneinlass
- 18
- Turbinenauslass
- 19
- Kompressorrad
- 20
- Mutter/Befestigungselement
- 21
- Steege
- 22
- Magnet
- 23
- Anschlusspin
- 25
- Kompressorgehäuse
- 26
- Feldlinien
- 27
- Lufteinlass
- N
- Nordpol
- S
- Südpol