DE3132847A1

DE3132847A1 - Electromechanical transducer for measuring a pressure in a flow field

Info

Publication number: DE3132847A1
Application number: DE19813132847
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7145 Markgröningen Dillmann; Günter Dipl.-Ing. 7257 Ditzingen Hönig; Immanuel Dipl.-Ing. 7151 Erbstetten Krauter; Jürgen 7141 Freiberg Würth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-08-20
Filing date: 1981-08-20
Publication date: 1983-03-03

Abstract

An electromechanical transducer for measuring a pressure in a flow field of a flow duct, in particular in the inlet duct or the fuel line of an internal combustion engine is proposed. The transducer has at least one spring element, to which the pressure to be measured can be applied, a sensor dependent on magnetic field, and a magnet system. The magnetic field of the magnet system supplies an electric variable (quantity), which varies as a function of pressure, at the output of the sensor dependent on magnetic field. The spring element is arranged directly in the flow duct and consists of amorphous metal. <IMAGE>

Description

hechanisch elektrischer Wandler zur Messung eines DrucksMechanical electrical transducer for measuring a pressure

in einem Strömungsfeld Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem mechanisch-elektrischen Wandler zur Messung eines Drucks in einem Strömungsfeld, insbesondere im Ansaugkanal oder in der Kraftstoffleitung einer 3rennkraftmaschine, nach der Gattung des Hauptanspruches.in a flow field prior art The invention is based on a mechanical-electrical converter for measuring a pressure in a flow field, in particular in the intake duct or in the fuel line of a racing engine, according to the genre of the main claim.

Aus der DE-OS 28 42 140 ist ein Druckwandler bekannt, der eine wellmembran aus magnetisch nicht leitendem Material aufweist. Auf dieser Membran ist ein Dauermagnet befestigt, dem ein zweiter Dauermagnet gegenübersteht, wobei die einander gegenüberstehenden Stirnflächen gleiche Polarität aufweisen. Zwischen den beiden Magneten ist ein Hall-Element vorgesehen, das in Abhängigkeit von der am Ort des Hall-Elements herrschenden magnetischen Induktion eine elektrische Größe liefert. Dieser bekannte Druckwandier kann nicht direkt in das Strömungsfeld, z. B. in den Ansaugkanal, angeordnet werden, sondern der Druck, der in dem Strömungskanal herrscht, wird über eine zusätzliche Bohrung auf den Druckwandier geleitet.From DE-OS 28 42 140 a pressure transducer is known which has a corrugated membrane made of magnetically non-conductive material. There is a permanent magnet on this membrane attached, which faces a second permanent magnet, the opposing Front faces have the same polarity. There is a Hall element between the two magnets provided, depending on the prevailing magnetic at the location of the Hall element Induction one electrical quantity supplies. This well-known Druckwandier cannot enter the flow field directly, e.g. B. in the intake duct, are arranged, but the pressure that prevails in the flow channel is about an additional Bore directed to the pressure wallier.

Vorteile des Ausführungsbeispiels Der erfindungsgemäße Druckwandler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat nun demgegenüber den Vorteil, daß die Messung des Drucks direkt im Strömungsfeld erfolgt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von amorphem Metall für das Federelement, da amorphe Metalle eine sehr hohe Permeabilität aufweisen und eine hohe Zugfestigkeit haben. Daher ist amorphes Metall besonders für Federstähle geeignet. Weiterhin ist wegen der speziellen Material zusammensetzung der Demperaturkoeffizient von amorphem Metall sehr gering.Advantages of the Embodiment The pressure transducer according to the invention with the characterizing features of the main claim now has the advantage over this that the pressure is measured directly in the flow field. Particularly beneficial is the use of amorphous metal for the spring element, as amorphous metals have a very high permeability and have a high tensile strength. Therefore amorphous metal is particularly suitable for spring steels. Furthermore, because of the special material composition of the temperature coefficient of amorphous metal very low.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausbildungen und Verbesserungen angegeben. Durch besondere Ausbildung des Gegenstücks kann eine beliebige Magnetfeldverzerrung hervorgerufen werden, so daß ein beliebiger Zusammenhang zwischen Druck und elektrischer Meßgröße einstellbar ist.In the subclaims are further advantageous designs and Improvements indicated. Due to the special design of the counterpart, any Magnetic field distortion caused, so that any relationship between Pressure and electrical measured variable is adjustable.

Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem als magnetfeldabhängiger Sensor eine Spule vorgesehen ist, Fig. 2 eine besondere Ausbildung des Gegenstücks und Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel mit einem Hall-Element als magnetfeldabhängigen Sensor.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. It shows Fig. 1 shows a first exemplary embodiment in which a coil is used as a magnetic field-dependent sensor is provided, FIG. 2 shows a special embodiment of the counterpart, and FIG. 3 shows a second embodiment with a Hall element as a magnetic field-dependent sensor.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Die in Fige 1 bis 3 schematisch dargestellten Druckwandler sind besonders zur Staudruckmessung für Kraftstoff- oder Iiuftmengenmessung geeignet. In Fig. 1 ist der Strömungskanal, der Ansaugkanal oder die Eraftstoffleitung einer Brennkraftmaschine sein kann, mit 1 bezeichnet. Ein Federelement 2, das als Blattfeder ausgebildet ist, ist in oder an der Wandung des Strömungskanals 1 in der Weise befestigt, daß es innerhalb des Strömungskanals 1 frei schwingen kann.DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENTS The in FIGS. 1 to 3 schematically Pressure transducers shown are particularly useful for measuring dynamic pressure for fuel or Air flow measurement suitable. In Fig. 1, the flow channel, the suction channel or the fuel line of an internal combustion engine can be denoted by 1. A Spring element 2, which is designed as a leaf spring, is in or on the wall of the Flow channel 1 attached in such a way that it is within the flow channel 1 can swing freely.

Dabei ist die breite Seite des blattfederartigen Federelementes 2 der durch die Pfeile angedeuteten Strömungsrichtung des fließenden Mediums entgegengestellt. Das Federelement besteht aus amorphem Metall, d. h. einem Metall, das nach Erhitzung einer extrem schnellen Abkühlung unterzogen wurde und deshalb seinen amorphen Zustand beibehalten hat. Dieses amorphe Metall ist magnetisch leitend und weist außerdem eine sehr hohe Permeabilität (4, v 200 ooo) auf.The broad side of the leaf spring-like spring element 2 is here opposed to the direction of flow of the flowing medium indicated by the arrows. The spring element is made of amorphous metal, i. H. a metal that after heating has undergone extremely rapid cooling and therefore its amorphous state has retained. This amorphous metal is magnetically conductive and also has a very high permeability (4, v 200,000).

Außerdem weist amorphes Metall eine hohe Zugfestigkeit auf, so das es für das Federelement 2 besonders geeignet ist.In addition, amorphous metal has high tensile strength, so that it is particularly suitable for the spring element 2.

Außerhalb des Strömungskanals 1 liegt dem Federelement 2 ein Gegenstück 3, ebenfalls aus magnetisch leitendem Material, gegenüber. Das Gegenstück 3 und das Federelement 2 sind über einen außerhalb am Strömungskanal 1 vorbeiführenden Bügel 4 aus magnetisch leitendem Material verbunden.Outside the flow channel 1, the spring element 2 has a counterpart 3, also made of magnetically conductive material, opposite. The counterpart 3 and the spring element 2 are via an outside of the flow channel 1 leading past Bracket 4 made of magnetically conductive material connected.

In den Bügel 4 integriert oder an dem Bügel 4 befestigt ist ein Dauermagnet 5, der ein über den Bügel 4,, das Gegenstück 3, den Luftspalt zwischen Gegenstück 3 und Federelement 2 und das Federelement ein magnetisches Feld aufbaut. Als magnetfeldabhängiger Sensor ist um den Dauermagneten 5 herum eine Spule 6 angeordnet. Bei Änderung des Drucks im Strömungsfeld verändert sich die Lage des Federelementes 2.Integrated into the bracket 4 or attached to the bracket 4 is a permanent magnet 5, the one over the bracket 4 ,, the counterpart 3, the air gap between the counterpart 3 and spring element 2 and the spring element builds up a magnetic field. As a magnetic field dependent A coil 6 is arranged around the permanent magnet 5 around the sensor. When changing the Pressure in the flow field changes the position of the spring element 2.

Der magnetische Fluß durch die Spule ändert sich und damit ändert sich auch die Spuleninduktivität der Spule 6. Das von der Spule 6 abgegebene elektrische Signal entspricht dann dem veränderten Druck im Strömungsfeld.The magnetic flux through the coil changes and therefore changes also the coil inductance of the coil 6. The electrical output from the coil 6 The signal then corresponds to the changed pressure in the flow field.

In Fig. 2 ist ein Ausschnitt mit dem Federelement 2 und dem Gegenstück 3 dargestellt. Das Gegenstück kann eine beliebige Form und Aufhängung besitzen. Durch die besondere Formgebung, wie sie z. 3. in Fig. 2 für das Gegenstück 3 angegeben ist, wird eine bestimmte Feldverzerrung hervorgerufen. Hierdurch läßt sich ein beliebiger Verlauf zwischen Druck und Meßgröße herstellen.In Fig. 2 is a section with the spring element 2 and the counterpart 3 shown. The counterpart can have any shape and suspension. Due to the special shape, as it is, for. 3. indicated in FIG. 2 for the counterpart 3 a certain field distortion is caused. This allows any Establish a curve between pressure and measured variable.

Das Gegenstück 3 liegt in den Fällen von Fig. 1 und 2 ausserhalb des Strömungskanals 1. Es ist aber auch möglich, das Gegenstück 3 in den Strömungskanal einzulassen. Dabei kann z. B. das Gegenstück 3 zum Federelement überlappend ausgeführt sein.The counterpart 3 is in the cases of FIGS. 1 and 2 outside the Flow channel 1. However, it is also possible to place the counterpart 3 in the flow channel to let in. It can, for. B. running the counterpart 3 to the spring element overlapping be.

In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei als magnetfeldabhängiger Sensor ein Hall-Element 7 dient. Wie in Fig. 1 ist das Federelement an oder in der Wandung des Strömungskanals 1 befestigt. Zwei Gegenstücke 3 sind in den Strömungskanal 4 eingelassen, wobei das Federelement zwischen beiden Gegenstücken 3 angeordnet ist. Die Gegenstücke 3 stehen mit je einem Pol eines Dauermagneten 8 in Verbindung, wobei an dem Magneten 8 leitbleche 9 befestigt sind. Die Leitbleche 9 führen zum Federelement 2 und sind über das Hall-Element 7 magnetisch miteinander verbunden. Bei Verschiebung des Feder elementes 2 durch eine Druckänderung im Strömungskanal 1 ändert sich wiederum der magnetische Fluß durch das Hall-Element 7, das dann ein vom magnetischen Fluß abhängiges elektrisches Signal abgibt.In Fig. 3, a further embodiment is shown, wherein A Hall element 7 is used as a magnetic field-dependent sensor. As in Fig. 1, this is The spring element is attached to or in the wall of the flow channel 1. Two counterparts 3 are let into the flow channel 4, with the spring element between the two Counterparts 3 is arranged. The counterparts 3 each have one pole of a permanent magnet 8 in connection, 8 guide plates 9 are attached to the magnet. The baffles 9 lead to the spring element 2 and are magnetically connected to one another via the Hall element 7 tied together. When moving the spring element 2 by a pressure change in the flow channel 1 in turn changes the magnetic flux through the Hall element 7, which is then a emits an electrical signal that is dependent on the magnetic flux.

Der Dauermagnet 8 kann auch direkt in der Wandung des Strömungskanals 1 integriert sein.The permanent magnet 8 can also be placed directly in the wall of the flow channel 1 be integrated.

Claims

Claims le mechanical-electrical converter for measuring a Pressure in a flow field, in particular in the intake duct or the fuel line an internal combustion engine, acted upon by at least one of the pressure to be measured Spring element, with a magnetic field-dependent sensor and with a magnet system, whose magnetic field at the output of the magnetic field-dependent sensor is a function electrical quantity changing from the pressure, characterized in that the Spring element (2) directly in the flow channel (1), in particular in the intake channel or in the fuel line, and is made of amorphous metal.

2. Converter according to claim 1, characterized in that the spring element (2) at least one counterpart (3) faces, the counterpart (3) being magnetic is conductively connected to the spring element (2).

3. Converter according to claim 2, characterized in that the counterpart (3) is arranged outside the flow channel (1).

4. Converter according to claim 2, characterized in that the counterpart (3) is arranged within the flow channel.

5. Converter according to claim 2 or claim 4, characterized in that that the counterpart (3) and the spring element (2) face each other in an overlapping manner.

6. Converter according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the counterpart (3) is shaped in such a way that the distance between the counterpart (3) and spring element (2) is a function of the deflection.

7. Converter according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the magnet system (5, 8) is integrated in the flow channel (1).

8. Converter according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the counterpart (3) made of a material with a permeability much larger than 1 is.