TWI502178B - 組合感測器 - Google Patents

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TWI502178B
TWI502178B TW100130837A TW100130837A TWI502178B TW I502178 B TWI502178 B TW I502178B TW 100130837 A TW100130837 A TW 100130837A TW 100130837 A TW100130837 A TW 100130837A TW I502178 B TWI502178 B TW I502178B
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Markus Deissler
Peter Albrecht
Joerg Lange
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Bosch Gmbh Robert
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Description

組合感測器
本發明關於申請專利範圍第1項引文的一種組合感測器(Kombisensor)和一種內燃機。
內燃機(特別是往復活塞內燃機)在操作時用一控制單元最佳化，俾將例如燃料消耗減少或改善廢氣值。為此，控制單元需要各種不同參數，它們由不同感測器檢出。舉例而言，由感測器檢出內燃機轉速和引擎負荷，以將點火及燃料噴入燃料室中的作業最佳化，燃燒空氣一般用一吸管供應到內燃機。因此在吸管上一般設有：一檢出吸取空氣壓力的感測器、一檢出吸管中一節流蓋片的旋轉角度的感測器、及一檢出吸取空氣溫度的感測器，在此，不同的感測器個別地利用一電纜與內燃機的控制單元連接。電纜中各設有相關感測器用的電壓供應線路及信號傳輸線路。
EP 1 676 990 A1揭示一種內燃機用之感測器，具有：一殼體、一用於檢出吸取空氣的壓力的感測器、一用於檢出一節流蓋片(Drosselklappe,英：choking flap)的旋轉角度的感測器、及一檢出吸取空氣溫度的感測器。在此，該檢出溫度的感測器沿吸取空氣的流向設在吸取管中節流蓋片的上游。
依本發明提供一種組合感測器，用於一內燃機，特別是用於一汽車，包含：
--一殼體，
--一管，用於通過內燃機用的燃燒空氣，
--一感測器，用於檢出管中燃燒空氣的壓力，其中利用一連接通道造成從管到感測器之可導通液體的連接，以檢出「燃燒空氣」的壓力，
--宜另有一感測器以檢出一節流裝置在管中的位置，
--宜再有一感測器以檢出管中燃燒空氣的溫度；其特徵在：
該組合感測器設有一導離通道以供連接通道之用，且該導離通道開口到該連接通道及開口到該管中。
在另一設計中該連接通道大致水平朝向，及/或該用於檢出燃燒空氣的壓力的感測器設在連接通道中，特別是在連接通道的末端的區域中。
在一變更例中導離通道在連接通道的一端的區域中開口到連接通道中，及/或該導離通道在連接通道下方開口到管中。「導離通道」開口到管中的嘴口係設在「連接通道」開口到管中的嘴口下方，因此由導離通道出來的固體或液體物質不會跑到連接通道中。
最好該導離通道有一阱從進到連接通道的一開口到進入管的一開口中。如此，利用導離通道可將固體、液體甚至氣體物質導離到管中。
特別是該用於檢出燃燒空氣的溫度的感測器沿燃燒空氣的流動方向設在管中節流裝置後方，及/或該用於檢出壓力的感測器及/或該用於檢出節流裝置位置的感測器及/或該用於檢出溫度的感測器整合到殼體中。因此感測器整合在組合感測器的殼體中，如此，隨著組合感測器的殼體安裝在一吸管或在一節流蓋片殼體上，用於檢出壓力及/或位置及/或溫度的參數的感測器就位在吸管上。因此在製造內燃機時可省却安裝成本，因為隨著組合感測器安裝，感測器就固定。
在另一設計中該用於檢出壓力的感測器及/或該用於檢出節流裝置位置的感測器及/或該用於檢出溫度的感測器至少部分地被該殼體圍住。在另一設計中，殼體至少部分地由金屬及/或塑膠構成。
在又一實施例中該殼體為一部分式或多部分式。
在一變更例中在管中有一「測量接頭頸」以檢出溫度。
特別是測量接頭頸為殼體的構造部分，當組合感測器安裝在吸管上時，測量接頭頸也呈殼體的構造部分形式放入吸管內空間，以在吸管之所需位置檢出溫度和壓力，該用於測量溫度的感測器設在測量接頭頸上或在測量接頭頸的區域中。特別是管為一吸管。
在另一設計中可用該用於檢出節流裝置位置的感測器以有接觸的方式檢出相對於節流裝置及/或節流裝置的一元件[例如軸]的位置，或可用無接觸的方式檢出相對於節流裝置及/或節流裝置的一元件[例如軸]的位置。在有接觸方式檢出相對於節流裝置及/或其一元件(例如節流裝置的軸)的位置時，舉例而言，該位置可用一電位計檢出。在無接觸方式檢出相對於節流裝置及/或其一元件(例如節流裝置的一軸)的位置時。舉例而言，該位置可用一霍爾感測器檢出。
在另一設計中，節流裝置的位置可利用二個累贅(redundant)感測器利用二個電位線圈或無接觸方式實施。
在又一實施例中，用於檢出節流裝置的位置的感測器為一EGAS的感測器。
在一補充變更例中全部的感測器的電壓供應線路及/或信號傳輸線路組合成一電纜束或一電纜。因此可有利地對於在組合感測器上的不同感測器不再需要不同的電纜，係可將它們全部組合在一電纜束(Kabelbaum)或一電纜中。
在另一變更例中全部的感測器的電壓供應線路及/或信號傳輸線路可只利用一插頭與一供應單元[特別是內燃機的一控制單元及/或一電源]連接。因此在該組合感測器安裝在吸管上後，只須將一插頭與相關之「對立插頭」(Gegenstecker,英：counterinserter)連接，如此組合感測器的所有感測器都和內燃機的控制單元及電源連接，以傳輸信號及供應電壓。
在另一設計中該節流裝置為一節流蓋片且/或可用該用於檢出節流裝置位置的感測器檢出一旋轉角度。
本發明的一種內燃機，特別是一汽車的內燃機，其中，該內燃機包含如前述之組合感測器。
一本發明的汽車包含一個本案所述之組合感測器及/或一個本案所述的內燃機。
在以下配合附圖詳細說明本發明一實施例。
圖1中顯示在一管(10)上一組合感測器(1)的橫截面。設計成吸管(11)形式的管(10)用於將流體(空氣或燃燒空氣)經吸管(11)導至一汽車(3)的一內燃機(2)，組合感測器(1)有：一檢出燃燒空氣壓力的感測器(5)；一檢出吸管(11)中一節流裝置(8)[設計成節流蓋片(9)形式]的一旋轉角度的感測器(6)；及一檢出燃燒空氣溫度的感測器(7)。全部感測器(5)(6)(7)設在組合感測器(1)的一多部分式殼體(4)(由塑膠構成)上或整合到其中，在吸管(11)上有一接頭元件(21)，設計成節流蓋片殼體(26)形式。在接頭元件(21)上，組合感測器(1)的殼體(4)利用固定手段(19)[設計成螺絲(20)形式]作機械式固定，殼體(4)還包含一蓋(29)及一軀幹殼體(Rumpfgehuse)(30)。蓋(29)可用可拆卸或不可拆卸的方式固定在軀幹殼體(30)上。在圖1中不顯示用於將蓋(29)與軀幹殼體(30)連接的連接手段。
一大致水平朝向的連接通道(32)(圖1、2)開口到管(10)[呈吸取管(11)形式]中。用於檢出燃燒空氣壓力的感測器(5)設在連接通道(32)的一末端(34)的區域中。連接通道(32)造成通往吸管(11)之可通流體的連接，因此在連接通道(32)中大致呈與進入吸管(11)的連接通道(32)開口的區域中相同空氣壓力。因此沿燃燒空氣流向在吸管(11)中節流蓋片(9)後方的燃燒空氣的空氣壓力被感測器(5)檢出，因為連接通道(32)沿燃燒空氣的流向在節流裝置(8)後方開口到管(10)中。連接通道(32)具任意之橫截面形狀，例如圓形或長方形且大致水平朝向，換言之連接通道(32)的斜升度或落差小於10%、5%、2%或1%。在連接通道(32)上可形成氣態、液態或固態物質的沈積及/或聚積水(呈冷凝水形式)，因為在通過管(10)的燃燒空氣中可含有該物質或水分，為了避免及防止在連接通道(32)中這種積聚，有一導離通道(32)在連接通道(32)的末端(34)的區域中開口到連接通道(32)中，導離通道(33)進入連接通道(32)的一開口(36)設在連接通道(32)的末端(34)的區域中，換言之，該開口(36)距末端(34)的距離小於連接通道(32)長度的50%、30%或10%導離通道(33)從開口(35)到進入管(10)中的一開口(35)的落差在1%～2%間，且宜2%～10%間，因此液體(特別是冷凝水)可從開口(35)導離到管(10)中。因此在連接通道(32)中大致不會聚集冷却水或形成氣態、液態或固態物質的沈積，因為它們經導離通道(33)導到管(10)中。此外在連接通道(32)和導離通道(33)中形成很弱的空氣流，俾能將氣體從連接通道(32)導離。但空氣流很小，故在連接通道(32)中用感測器(5)測壓力不會被混淆。導離通道(33)具任意之形狀，例如圓形或長方形，感測器(5)設在殼體(4)內或整合到殼體(4)中，其中在圖2中殼體(4)和接頭元件(21)不作圖示或只部分圖示，該圍成連接通道(32)及導離通道(33)的材料係用一構件造成，且宜為殼體(4)的構造部分，但也可為其餘殼體(4)部分的附加構件。
此外，在殼體(4)的延長部，在連接通道(32)上有一「測量接頭頸」(12)，它是殼體(4)的構造部分，當連接通道(32)和導離通道(33)接在管(10)上時，測量接頭頸(12)就放入吸取管(11)的內部空間。在此，用於檢出吸取空氣的溫度的感測器(7)位在測量接頭頸(12)上，因此「吸取空氣」的溫度主要是在吸取管(11)的流動空間中央測量。燃燒空氣的流向在圖1中利用一箭頭(24)表示。因此吸管(11)的空氣溫度係沿燃燒空氣流向在節流蓋片(9)後方測量。因此測量接頭頸(12)用於沿燃燒空氣流向在節流蓋片(9)後方檢出燃燒空氣溫度。
節流蓋片(9)固定在一軸(23)上，它呈節流蓋片(9)用的一元件(31)形式。依圖1的截面圖，只能看到節流蓋片(9)的一較小橫截面，因此垂直於圖1的圖面上沿節流蓋片(9)的長度方向還有大得多的尺寸。供節流蓋片(9)用的軸(23)以及節流蓋片(9)受一電調整馬達(22)運動。因此它係EGAS的原理。也可用與此不同方式，將節流蓋片(9)用機械方式用一拉索利用一氣體槓桿(圖未示)移動。
感測器(5)(6)(7)須供以電流，此外，用感測器(5)(6)(7)檢出的資料可用類比或數位方式傳輸到內燃機(2)的一控制單元(16)。全部感測器(5)(6)(7)的全部的電壓供應線路(15)和全部感測器(5)(6)(7)的全部的信號傳輸線路(16)組合成一電纜束(Kabelbaum,英：cable harness)(13)或一電纜(14)中或設在其中，因此可有利地對組合感測器(1)只需一電纜(14)或一電纜束(13)。在電纜(14)或電纜束(13)末端上只有一個具接點元件(25)的插頭(17)，因此在組合感測器(1)安裝在接頭元件(21)上後，只還須將插頭(17)插入一相關的對立插頭(圖未示)，以將全部電壓供應線路(15)與電流源(26)連接當作供電單元(27)，並將全部信號傳輸線路(16)與控制單元(18)連接當作供應單元(27)，為了簡明起見，感測器(5)(6)(7)的不同電壓供應線路(15)在圖1中只用一電壓供應線路(15)表示。以類比方式，感測器(5)(6)(7)的不同信號傳輸信號(16)在圖1中也只用一信號傳輸線路(16)簡單象徵性地表示或形成。
圖3中顯示一汽車(3)，它具有內燃機(2)，以及電流源(26)及控制單元(18)當作供電單元(27)。
在一圖未示的第二實施例中，用於檢出燃燒空氣溫度的感測器(7)在吸管(11)中沿燃燒空氣的流動方向設在節流裝置(8)上游，其中測量接頭頸(12)不在連接通道(32)形成。為此測量接頭頸(12)沿燃燒空氣流向位在節流蓋片(9)上游，利用感測器(5)及連接通道(32)將沿燃燒空氣的流動方向在節流蓋片(9)下游的燃燒空氣的壓力檢出。
不同實施例的細節除非另有說明，否則可互相組合。
整體觀之，本發明的組合感測器(1)有很重大的優點。導離通道(33)將沈積物從連接通道(32)導入管(10)中，因此連接通道(32)中大致不形成沈積(它們會使感測器(5)的壓力測量不準)。
(1)．．．組合感測器
(2)．．．內燃機
(3)．．．汽車
(4)．．．殼體
(5)．．．(燃燒空氣壓力)感測器
(6)．．．(旋轉角度)感測器
(7)．．．(燃燒空氣溫度)感測器
(8)．．．節流裝置
(9)．．．節流蓋片
(10)．．．管
(11)．．．吸管
(12)．．．測量接頭頸
(13)．．．電纜束
(15)．．．電壓供應線路
(16)．．．信號傳輸線路
(17)．．．插頭
(19)．．．固定手段
(20)．．．螺絲
(21)．．．接頭元件
(22)．．．電調整馬達
(23)．．．軸
(24)．．．箭頭
(25)．．．接點元件
(26)．．．電流源
(27)．．．供電單元
(30)．．．軀幹殼體
(31)．．．元件
(32)．．．連接通道
(33)．．．導離通道
(34)．．．末端
(36)．．．開口
圖1係在一吸管上之組合感測器的一橫截面圖；
圖2係該組合感測器依圖1的部分剖面A-A；
圖3係一汽車的示意圖。
(1)．．．組合感測器
(4)．．．殼體
(6)．．．(旋轉角度)感測器
(7)．．．(燃燒空氣溫度)感測器
(8)．．．節流裝置
(9)．．．節流蓋片
(10)．．．管
(11)．．．吸管
(13)．．．電纜束
(14)．．．電纜
(15)．．．電壓供應線路
(16)．．．信號傳輸線路
(17)．．．插頭
(19)．．．固定手段
(20)．．．螺絲
(21)．．．接頭元件
(22)．．．電調整馬達
(23)．．．軸
(24)．．．箭頭
(25)．．．接點元件
(26)．．．電流源
(30)．．．軀幹殼體
(31)．．．元件
(32)．．．連接通道
(33)．．．導離通道

Claims (15)

  1. 一種組合感測器，用於一內燃機(2)，特別是用於一汽車(3)，包含：--一殼體(4)，--一管(10)，用於通過內燃機(2)用的燃燒空氣(2)，--一感測器(3)，用於檢出管(10)中燃燒空氣的壓力，其中利用一連接通道(32)造成從管(10)到感測器之可導通液體的連接，以檢出「燃燒空氣」的壓力，--宜另有一感測器(6)以檢出一節流裝置(8)在管中的位置，--宜再有一感測器(7)以檢出管(10)中燃燒空氣的溫度；其特徵在：該組合感測器(1)設有一導離通道(33)以供連接通道(32)之用，且該導離通道(33)開口到該連接通道(32)及開口到該管(10)中。
  2. 如申請專利範圍第1項之組合感測器，其中：該連接通道(32)大致水平朝向，及/或該用於檢出燃燒空氣的壓力的感測器(5)設在連接通道(32)中，特別是在連接通道(32)的末端的區域中。
  3. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：導離通道(33)在連接通道(32)的一端(34)的區域中開口到連接通道(32)中，及/或該導離通道(33)在連接通道(32)下方開口到管(10)中。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：該導離通道(33)有一阱從進到連接通道(32)的一開口(35)到進入管(10)的一開口中。
  5. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：該用於檢出燃燒空氣的溫度的感測器(7)沿燃燒空氣的流動方向設在管(10)中節流裝置(8)後方，及/或該用於檢出壓力的感測器(5)及/或該用於檢出節流裝置(8)位置的感測器(6)及/或該用於檢出溫度的感測器(7)整合到殼體(4)中。
  6. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：該用於檢出壓力的感測器(5)及/或該用於檢出節流裝置(8)位置的感測器(6)及/或該用於檢出溫度的感測器(7)至少部分地被該殼體(4)圍住。
  7. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：該殼體(4)為一部分式或多部分式。
  8. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：在管(10)中有一「測量接頭頸(12)」以檢出溫度。
  9. 如申請專利範圍第8項之組合感測器，其中：該用於測量溫度的感測器(7)設在測量接頭頸(12)上或在測量接頭頸(12)的區域中。
  10. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：管(10)為一吸管(11)。
  11. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：可用該用於檢出節流裝置(8)位置的感測器(6)以有接觸的方式檢出相對於節流裝置(8)及/或節流裝置(8)的一元件(31)[例如軸(23)]的位置，或可用無接觸的方式檢出相對於節流裝置(8)及/或節流裝置的一元件(31)[例如軸(23)]的位置。
  12. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：全部的感測器(5)(6)(7)的電壓供應線路(15)及/或信號傳輸線路(16)組合成一電纜束(13)或一電纜(14)。
  13. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：全部的感測器(5)(6)(7)的電壓供應線路(15)及/或信號傳輸線路(16)可只利用一插頭(17)與一供應單元(27)[特別是內燃機(2)的一控制單元(18)及/或一電源(28)]連接。
  14. 如申請專利範圍第1或第2項之組合感測器，其中：該節流裝置(8)為一節流蓋片(9)且/或可用該用於檢出節流裝置(8)位置的感測器(6)檢出一旋轉角度。
  15. 一種內燃機(2)，特別是一汽車(3)的內燃機，其中，該內燃機(2)包含如前述之任一項或數項申請專利範圍的一組合感測器(1)。
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