WO2018002545A1 - Capteur pour répartiteur d'air d'admission avec thermocouple - Google Patents

Capteur pour répartiteur d'air d'admission avec thermocouple Download PDF

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WO2018002545A1
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temperature
thermocouple
electronic component
substrate
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Olivier Dixneuf
Nicolas Gelez
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Sc2N
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    • G01K7/12Arrangements with respect to the cold junction, e.g. preventing influence of temperature of surrounding air
    • G01K7/13Circuits for cold-junction compensation

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for mounting on an intake air distributor of a motor vehicle.
  • This type of sensor comprises a temperature sensor for measuring the temperature of a gaseous mixture circulating in the intake manifold of a thermal engine of a vehicle.
  • the gas mixture consists essentially of air but may also include exhaust gas recirculating in the intake, oil vapors from the recirculation of the casing gases, and fuel vapors that may come from the tank.
  • This sensor also includes a pressure sensor for measuring the pressure of the gas mixture. This pressure sensor is distant from the temperature sensor.
  • the measurement of pressure and temperature allows the control system controlling the heat engine to determine among other things the density of the intake air. This information optimizes engine control to reduce pollutant emissions and increase performance.
  • the known temperature probes comprise a substrate which may be a printed circuit or a ceramic and a temperature probe electrically connected to the substrate.
  • the temperature sensor comprises a temperature sensitive element.
  • the temperature sensitive element is generally disposed substantially in the center of the fluid flow.
  • metal tabs having a length conventionally between 10 and 50 mm.
  • the temperature probe may be a CTN thermistor (Negative Temperature Coefficient) or a thermocouple.
  • thermocouple over the CTN thermistor is that it provides lower response times with better accuracy.
  • thermocouple makes it possible to obtain a temperature accuracy of less than 0.8 ° C., or even 0.3 ° C. and a response time of less than 7 seconds. even less than 5 seconds.
  • thermocouple allows measurements over a larger temperature range, from -200 ° C to about 350 ° C.
  • thermocouple measurement principle is based on the Seebeck effect, which results in a potential difference between two different metal wires when subjected to a temperature difference.
  • the two metal wires are welded together at a first end forming a hot weld (or hot spot) for measuring the temperature T1 of the medium to be measured, such as for example the temperature of a gaseous mixture circulating in the intake manifold. of a combustion engine of a vehicle.
  • the two metal wires of the thermocouple also each comprise a second end each connected to a voltmeter by a weld commonly called cold junction (or cold point) which is at a reference temperature T0.
  • This type of temperature sensor is known to include a printed circuit board (PCB) comprising an integrated circuit integrating the voltmeter.
  • the integrated circuit is an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) capable of processing voltage signals for conversion to temperature. It is able to provide an analog or digital output signal and use a protocol (“SENT").
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • the voltage signal measured by the voltmeter at the second ends of the metal wires is transmitted to the printed circuit via electrical conductors and then to the integrated circuit.
  • the voltage variation between these two second ends of the metal wires of the thermocouple is proportional to the temperature variation between the hot solder which is at temperature T1 and the second ends of the metal wires which are at a reference temperature T0.
  • the invention therefore aims to overcome these drawbacks of the prior art by providing a sensor for intake air distributor comprising a thermocouple simpler and cheaper than those of the prior art.
  • the invention relates to a sensor for an intake air distributor of a motor vehicle, said sensor comprising:
  • thermocouple comprising two metal wires of different types welded together at two first ends forming a hot weld to measure a temperature T1 of a gas flowing inside the intake air distributor, said two metal wires each comprising a second end electrically connected to a substrate, and
  • a pressure sensor for measuring the pressure of the gas flowing inside the intake air distributor.
  • the substrate comprises an electronic component for calculating the temperature T1 at the first two ends of the thermocouple from a voltage measured at the second ends of the thermocouple and a reference temperature T0.
  • the pressure sensor is integrated in the electronic component.
  • the sensor may further comprise one or more of the following features, taken separately or in combination:
  • the electronic component comprises a temperature probe for measuring the reference temperature T0,
  • the electronic component comprises two distinct electronic sub-components including a first electronic sub-component dedicated to the calculation of the temperature T1 and a second electronic sub-component integrating the pressure sensor and / or the temperature sensor measuring the reference temperature T0,
  • the temperature probe for measuring the reference temperature T0 is positioned outside the electronic component and near the second ends of the thermocouple,
  • the substrate comprises a heat dissipation layer
  • the electronic component comprises a heat dissipation layer
  • the heat dissipation layer is positioned on a first face of the substrate which is opposite to a second face supporting the electronic component
  • the second face supporting the electronic component is oriented towards the first two ends of the thermocouple.
  • the invention thus provides a sensor for intake air distributor comprising a thermocouple simpler and cheaper than those of the prior art.
  • the number of electronic components is reduced since temperature data processing and pressure measurement are performed in the same electronic component.
  • the same ASIC-specific integrated circuit can process temperature and pressure and provide digital signals.
  • the heat dissipation layer allows a better transfer of the reference temperature TO located at the second ends of the thermocouple to the temperature probe.
  • the calories are better dissipated through the substrate.
  • Figure 1 is a schematic representation of a sensor of the prior art
  • Figure 2 is a schematic representation of this sensor mounted on an intake air distributor of a vehicle
  • Figure 3 is a schematic representation of a sensor according to one embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a schematic representation of a sensor according to another embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a sensor 1 of the prior art.
  • Figure 2 shows this sensor 1 mounted on an intake air distributor 2 of a vehicle.
  • the temperature sensor 1 comprises a thermocouple 4 having two different wires 3 welded together at a first end 4a forming a hot weld (or hot spot) for measuring a temperature T1 in the motor (not shown).
  • the temperature T1 corresponds to the temperature of the medium to be measured.
  • the metal wires 3 consist of two different metals, for example a pair of Nisil / Nicrosil metals.
  • Thermocouple 4 is of type J, K, T, R, S, N, for example.
  • the two metal wires 3 each comprise a second end 4b electrically connected to a voltmeter measuring the voltage between the two second ends 4a.
  • the sensor 1 comprises a substrate 5 comprising an electronic component 7 formed of a semiconductor on which an integrated circuit is assembled.
  • the substrate 5 may be a printed circuit or a ceramic.
  • the electronic component 7 includes the voltmeter.
  • the electronic component 7 is a specific application integrated circuit
  • ASIC Application Specifies for Integrated Circuit
  • the temperature T1 of the hot weld (or hot spot) is deduced, which corresponds to the temperature of the medium to be measured in the motor of the vehicle.
  • the sensor 1 comprises a polymer protection housing 13 in which are housed the second ends 4b of the metal wires 3 of the thermocouple 4 and the substrate 5.
  • the substrate 5 is housed in a cavity 17 formed in the protective housing
  • the second ends 4b of the metal wires 3 of the thermocouple 4 are electrically connected to two electrical pads 14 by welding or crimping, for example.
  • the two electrical pads 14 are connected to the substrate 5.
  • the sensor 1 comprises two guide elements 15 each having a V-shaped or U-shaped recess arranged to receive a portion of the metal wires 3 of the thermocouple 4.
  • the sensor 1 comprises a connector 16 for electrically connecting it to an electronic device (not shown).
  • thermocouple 4 As shown in Figure 2, showing a sensor 1 mounted on a portion of an intake air distributor 2 of a motor vehicle, the first two ends 4a of the thermocouple 4 are protected by an arch 18. This arch 18 allows the first two ends 4a of the thermocouple 4 to be protected from shocks that may occur during the transport of the sensor 1 before it is assembled on an intake air distributor 2.
  • the arch 18 is largely perforated and does not prevent the flow of air from accessing the temperature sensitive element 5.
  • the sensor 1 can thus be screwed onto the portion of the intake air distributor 2, by one or more screws passing through one or more fastening tabs arranged in the sensor 1.
  • the sensor 1 comprises a pressure sensor 6 for measuring the pressure of the gas flowing inside the intake air distributor 2, as shown in FIG.
  • the pressure sensor 6 is integrated in the electronic component 7.
  • a single electronic component 7 or integrated circuit is required to process the temperature and pressure data, simplifying the electronics of the sensor 1 and reducing its cost.
  • the electronic component 7 thus delivers digital pressure and temperature signals.
  • the transmission of the measurement signals of the sensors 4, 6 to the electronic device using this information is done by a digital communication protocol. This makes it possible to use the same electronic device for the pressure probe 6 and the thermocouple 4, reducing the number of elements.
  • Such a sensor 1 makes it possible to combine two functions, which limits the number of mechanical interfaces to be provided to house these sensors in their environment, and simplifies the electrical wiring, by limiting the number of connections and branches.
  • the electronic component 7 may also comprise the temperature probe 8 measuring the reference temperature T0, as represented in FIG. 3.
  • the temperature probe 8 measuring a reference temperature T0 is disposed in proximity, that is to say in the vicinity, or in contact with the second ends 4b of the thermocouple 4 forming the cold junction in order to avoid a difference between measured temperature and actual temperature, improving accuracy.
  • the electronic component 7 comprises two separate electronic sub-components 9a, 9b, of which a first electronic sub-component 9a dedicated to the calculation of the temperature T1 and a second electronic sub-component 9b integrating the pressure sensor 6 and the temperature sensor 8 measuring the reference temperature T0, as shown in FIG.
  • the second electronic sub-component 9b may comprise only the pressure probe 6.
  • Each electronic sub-component 9a, 9b is formed of a semiconductor or "die" in English on which an integrated circuit is assembled.
  • the substrate 5 comprises a heat dissipation layer 10.
  • the heat dissipation layer 10 is positioned on a first face
  • the second face 12 supporting the electronic component 7 is oriented towards the first two ends 4a of the thermocouple 4.
  • this heat dissipation layer 10 allows a better transfer of the reference temperature T0 from the second ends 4b of the thermocouple 4 to the temperature probe 8.
  • the calories are better dissipated through the substrate 5. This reduces the offset between the actual reference temperature T0 and the temperature read by the temperature sensor 8, improving the accuracy.

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Abstract

La présente invention a pour objet un capteur (1) destiné à un répartiteur d'air d'admission (2) d'un véhicule automobile comprenant un thermocouple (4) comportant deux fils métalliques (3) de nature différente soudés entre eux à deux premières extrémités (4a) formant une soudure chaude pour mesurer une température T1 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2). Les deux fils métalliques (3) comportent chacun une deuxième extrémité (4b) connectée électriquement à un substrat (5). Le capteur (1) comprend une sonde de pression (6) destinée à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2). Le substrat (5) comporte un composant électronique (7) permettant de calculer la température T1 aux deux premières extrémités (4a) du thermocouple (4) à partir d'une tension mesurée aux deuxièmes extrémités (4b) du thermocouple (4) et d'une température de référence T0. Selon l'invention, la sonde de pression (6) est intégrée dans le composant électronique (7).

Description

Capteur pour répartiteur d'air d'admission avec thermocouple
La présente invention concerne un capteur destiné à être monté sur un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule automobile.
Ce type de capteur comprend une sonde de température pour mesurer la température d'un mélange gazeux circulant dans le répartiteur d'admission d'un moteur thermique d'un véhicule. Le mélange gazeux est constitué essentiellement d'air mais peut comporter également des gaz d'échappement qui recirculent dans l'admission, des vapeurs d'huile provenant du recyclage des gaz des carters, et des vapeurs de carburant pouvant provenir du réservoir.
Ce capteur comprend également une sonde de pression pour mesurer la pression du mélange gazeux. Cette sonde de pression est distante de la sonde de température.
La mesure de la pression et de la température permet au système de contrôle pilotant le moteur thermique de déterminer entre autre la densité de l'air admis. Cette information permet d'optimiser le pilotage du moteur afin de réduire les émissions polluantes et d'augmenter les performances.
Les sondes de température connues comprennent un substrat qui peut être un circuit imprimé ou une céramique et une sonde de température connectée électriquement au substrat. La sonde de température comprend un élément sensible à la température. Afin d'obtenir une température représentative de la température réelle de l'écoulement du fluide gazeux, l'élément sensible à la température est généralement disposé sensiblement au centre de la veine du fluide.
Pour éviter que le substrat ne soit endommagé par la température du mélange gazeux, il est séparé de l'élément sensible et connecté électriquement à ce dernier par des pattes métalliques ayant une longueur classiquement comprise entre 10 et 50 mm.
Selon l'art antérieur connu, la sonde de température peut être une thermistance CTN (à Coefficient de Température Négatif) ou un thermocouple.
L'avantage du thermocouple par rapport à la thermistance CTN est qu'il permet d'obtenir des temps de réponse plus faibles avec une meilleure précision.
L'utilisation d'un thermocouple permet d'obtenir une précision en température inférieure à 0,8 °C, voire de 0,3 °C et un temps de réponse inférieur à 7 secondes, voire inférieur à 5 secondes. De plus, le thermocouple permet de réaliser des mesures sur une plage de températures plus grande, comprise entre -200 °C et 350 °C environ.
Le principe de mesure des thermocouples est basé sur l'effet Seebeck qui se traduit par une différence de potentiel entre deux fils de métaux différents lorsqu'ils sont soumis à une différence de température.
Les deux fils de métaux sont soudés entre eux à une première extrémité formant une soudure chaude (ou point chaud) destinée à mesurer la température T1 du milieu à mesurer, comme par exemple la température d'un mélange gazeux circulant dans le répartiteur d'admission d'un moteur thermique d'un véhicule.
Les deux fils métalliques du thermocouple comportent également chacun une deuxième extrémité reliée chacune à un voltmètre par une soudure communément appelée soudure froide (ou point froid) qui est à une température de référence T0.
Ce type de capteur de température est connu pour comprendre un circuit imprimé (PCB) comportant un circuit intégré intégrant le voltmètre. Le circuit intégré est un circuit intégré à application spécifique ASIC (Application Spécifie for Integrated Circuit) capable de traiter des signaux de tension pour les convertir en température. Il est capable de fournir un signal de sortie analogique ou numérique et d'utiliser un protocole (« SENT »).
Le signal de tension mesuré par le voltmètre aux deuxièmes extrémités des fils métalliques est transmis au circuit imprimé via des conducteurs électriques puis au circuit intégré.
La variation de tension entre ces deux deuxièmes extrémités des fils métalliques du thermocouple est proportionnelle à la variation de température entre la soudure chaude qui est à la température T1 et les deuxièmes extrémités des fils métalliques qui sont à une température de référence T0.
En connaissant la température de référence T0 du point froid et la tension entre les deuxièmes extrémités des fils métalliques, il est possible de déduire la température T1 du point chaud.
Cependant, ces capteurs sont complexes et chers.
L'invention a donc pour objectif de pallier à ces inconvénients de l'art antérieur en proposant un capteur pour répartiteur d'air d'admission comprenant un thermocouple plus simple et moins chers que ceux de l'art antérieur. L'invention concerne un capteur destiné à un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule automobile, ledit capteur comprenant :
- un thermocouple comportant deux fils métalliques de nature différente soudés entre eux à deux premières extrémités formant une soudure chaude pour mesurer une température T1 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission, lesdits deux fils métalliques comportant chacun une deuxième extrémité connectée électriquement à un substrat, et
- une sonde de pression destinée à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission.
Le substrat comporte un composant électronique permettant de calculer la température T1 aux deux premières extrémités du thermocouple à partir d'une tension mesurée aux deuxièmes extrémités du thermocouple et d'une température de référence T0.
Selon l'invention, la sonde de pression est intégrée dans le composant électronique.
Le capteur peut en outre comprendre une ou plusieurs caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :
- le composant électronique comprend une sonde de température pour mesurer la température de référence T0,
- le composant électronique comprend deux sous composants électroniques distincts dont un premier sous composant électronique dédié au calcul de la température T1 et un deuxième sous composant électronique intégrant la sonde de pression et/ou la sonde de température mesurant la température de référence T0,
- la sonde de température pour mesurer la température de référence T0 est positionnée à l'extérieur du composant électronique et à proximité des deuxièmes extrémités du thermocouple,
- le substrat comprend une couche de dissipation thermique,
- le composant électronique comprend une couche de dissipation thermique,
- la couche de dissipation thermique est positionnée sur une première face du substrat qui est opposée à une deuxième face supportant le composant électronique,
- la deuxième face supportant le composant électronique est orientée du côté des deux premières extrémités du thermocouple.
L'invention fournit ainsi un capteur pour répartiteur d'air d'admission comprenant un thermocouple plus simple et moins chers que ceux de l'art antérieur. Le nombre de composants électroniques est réduit étant donné que le traitement des données de température et la mesure de pression sont réalisés dans le même composant électronique.
Le même circuit intégré à application spécifique ASIC permet de traiter la température et la pression et de fournir des signaux numériques.
Lorsque le composant électronique comprend la sonde de température mesurant la température de référence T0, la couche de dissipation thermique permet un meilleur transfert de la température de référence TO localisée à l'endroit des deuxièmes extrémités du thermocouple vers la sonde de température. Les calories sont mieux dissipées à travers le substrat.
Les caractéristiques de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une représentation schématique d'un capteur de l'art antérieur ; la figure 2 est une représentation schématique de ce capteur monté sur un répartiteur d'air d'admission d'un véhicule ;
la figure 3 est une représentation schématique d'un capteur selon un mode de réalisation de l'invention ;
la figure 4 est une représentation schématique d'un capteur selon un autre mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 représente un capteur 1 de l'art antérieur. La figure 2 représente ce capteur 1 monté sur un répartiteur d'air d'admission 2 d'un véhicule.
Le capteur de température 1 comprend un thermocouple 4 comportant deux fils métalliques 3 différents soudés entre eux à une première extrémité 4a formant une soudure chaude (ou point chaud) pour mesurer une température T1 dans le moteur (non représenté).
La température T1 correspond à la température du milieu à mesurer. Les fils métalliques 3 sont constitués de deux métaux différents, comme par exemple un couple de métaux Nisil/Nicrosil. Le thermocouple 4 est de type J, K, T, R, S, N, par exemple.
Les deux fils métalliques 3 comportent chacun une deuxième extrémité 4b connectée électriquement à un voltmètre mesurant la tension entre les deux deuxièmes extrémités 4a. Le capteur 1 comprend un substrat 5 comprenant un composant électronique 7 formé d'un semi-conducteur sur lequel est assemblé un circuit intégré. Le substrat 5 peut être un circuit imprimé ou une céramique.
Le composant électronique 7 comprend le voltmètre.
Le composant électronique 7 est un circuit intégré à application spécifique
ASIC (Application Spécifie for Integrated Circuit) capable de traiter des signaux de tension pour les convertir en température. Il est capable de fournir un signal de sortie analogique ou numérique et d'utiliser un protocole (« SENT »).
En connaissant la température de référence T0 et la tension aux deuxièmes extrémités 4b des fils métalliques 3 du thermocouple 4, on en déduit la température T1 de la soudure chaude (ou point chaud) qui correspond à la température du milieu à mesurer dans le moteur du véhicule.
Le capteur 1 comprend un boîtier de protection 13 en polymère dans lequel sont logés les deuxièmes extrémités 4b des fils métalliques 3 du thermocouple 4 et le substrat 5.
Le substrat 5 est logé dans une cavité 17 formée dans le boîtier de protection
13.
Les deuxièmes extrémités 4b des fils métalliques 3 du thermocouple 4 sont connectées électriquement à deux plots électriques 14 par soudure ou sertissage, par exemple. Les deux plots électriques 14 sont connectés au substrat 5.
Le capteur 1 comporte deux éléments de guidage 15 comportant chacun un évidemment en forme en V ou en U agencé pour recevoir une portion des fils métalliques 3 du thermocouple 4.
Le capteur 1 comprend un connecteur 16 pour le relier électriquement à un dispositif électronique (non représenté).
Comme représenté sur la figure 2, représentant un capteur 1 monté sur une partie d'un répartiteur d'air d'admission 2 d'un véhicule automobile, les deux premières extrémités 4a du thermocouple 4 sont protégées par une arche 18. Cette arche 18 permet de protéger les deux premières extrémités 4a du thermocouple 4 des chocs pouvant se produire lors du transport du capteur 1 avant son assemblage sur un répartiteur d'air d'admission 2.
L'arche 18 est largement ajourée et n'empêche pas le flux d'air d'accéder à l'élément sensible à la température 5. Le capteur 1 peut ainsi être vissé sur la portion du répartiteur d'air d'admission 2, par une ou plusieurs vis traversant une ou des pattes de fixations agencées dans le capteur 1 .
Le capteur 1 comprend une sonde de pression 6 destinée à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission 2, comme représenté sur la figure 3.
Selon l'invention, la sonde de pression 6 est intégrée dans le composant électronique 7. Un seul composant électronique 7 ou circuit intégré est nécessaire pour traiter les données de températures et de pression, simplifiant l'électronique du capteur 1 et réduisant son coût.
Le composant électronique 7 délivre ainsi des signaux de pression et de température numériques. La transmission des signaux de mesure des capteurs 4, 6 vers le dispositif électronique utilisant ces informations se fait par un protocole de communication numérique. Ceci permet d'utiliser le même dispositif électronique pour la sonde de pression 6 et le thermocouple 4, réduisant le nombre d'éléments.
Un tel capteur 1 permet de combiner deux fonctions, ce qui limite le nombre d'interfaces mécaniques à prévoir pour loger ces capteurs dans leur environnement, et simplifie le câblage électrique, en limitant le nombre de connexions et de ramifications.
Le composant électronique 7 peut comprendre également la sonde de température 8 mesurant la température de référence T0, comme représenté sur la figure 3.
Alternativement, la sonde de température 8 mesurant une température de référence T0 est disposée à proximité, c'est-à-dire dans le voisinage, ou en contact des deuxièmes extrémités 4b du thermocouple 4 formant la soudure froide afin d'éviter un décalage entre la température mesurée et la température réelle, améliorant la précision.
En variante, le composant électronique 7 comprend deux sous composants électroniques 9a, 9b distincts dont un premier sous composant électronique 9a dédié au calcul de la température T1 et un deuxième sous composant électronique 9b intégrant la sonde de pression 6 et la sonde de température 8 mesurant la température de référence T0, comme représenté sur la figure 4.
Alternativement, le deuxième sous composant électronique 9b peut comprendre seulement la sonde de pression 6. Chaque sous composant électronique 9a, 9b est formé d'un semi-conducteur ou « die » en anglais sur lequel est assemblé un circuit intégré.
Selon un autre mode de réalisation illustré sur la figure 3, le substrat 5 comprend une couche de dissipation thermique 10.
La couche de dissipation thermique 10 est positionnée sur une première face
1 1 du substrat 5 qui est opposée à une deuxième face 12 supportant le composant électronique 7.
La deuxième face 12 supportant le composant électronique 7 est orientée du côté des deux premières extrémités 4a du thermocouple 4.
Lorsque le composant électronique 7 comprend la sonde de température 8 mesurant la température de référence T0, cette couche de dissipation thermique 10 permet un meilleur transfert de la température de référence T0 depuis les deuxièmes extrémités 4b du thermocouple 4 vers la sonde de température 8.
Les calories sont mieux dissipées à travers le substrat 5. Ceci permet de réduire le décalage entre la température de référence T0 réelle et la température lue par la sonde de température 8, améliorant la précision.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Capteur (1 ) destiné à un répartiteur d'air d'admission (2) d'un véhicule automobile, ledit capteur (1 ) comprenant :
- un thermocouple (4) comportant deux fils métalliques (3) de nature différente soudés entre eux à deux premières extrémités (4a) formant une soudure chaude pour mesurer une température T1 d'un gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2), lesdits deux fils métalliques (3) comportant chacun une deuxième extrémité (4b) connectée électriquement à un substrat (5),
- une sonde de pression (6) destinée à mesurer la pression du gaz circulant à l'intérieur du répartiteur d'air d'admission (2),
- le substrat (5) comportant un composant électronique (7) permettant de calculer la température T1 aux deux premières extrémités (4a) du thermocouple (4) à partir d'une tension mesurée aux deuxièmes extrémités (4b) du thermocouple (4) et d'une température de référence TO,
caractérisé en ce que :
- la sonde de pression (6) est intégrée dans le composant électronique (7).
2. Capteur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le composant électronique (7) comprend une sonde de température (8) pour mesurer la température de référence T0.
3. Capteur (1 ) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le composant électronique (7) comprend deux sous composants électroniques (9a, 9b) distincts dont un premier sous composant électronique (9a) dédié au calcul de la température T1 et un deuxième sous composant électronique (9b) intégrant la sonde de pression (6) et/ou la sonde de température (8) mesurant la température de référence T0.
4. Capteur (1 ) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la sonde de température (8) pour mesurer la température de référence T0 est positionnée à l'extérieur du composant électronique (7) et à proximité des deuxièmes extrémités (4b) du thermocouple (4).
5. Capteur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le substrat (5) comprend une couche de dissipation thermique (10).
6. Capteur (1 ) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couche de dissipation thermique (10) est positionnée sur une première face (1 1 ) du substrat (5) qui est opposée à une deuxième face (12) supportant le composant électronique (7).
7. Capteur (1 ) selon la revendication 6, caractérisé en ce que la deuxième face (12) supportant le composant électronique (7) est orientée du côté des deux premières extrémités (4a) du thermocouple (4).
8. Capteur (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le composant électronique (7) comprend une couche de dissipation thermique
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012030861A1 (fr) * 2010-08-31 2012-03-08 Streamline Automation, Llc Système de scanneur à thermocouple miniaturisé
DE102012204646A1 (de) * 2012-03-22 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung eines Drucks und einer Temperatur eines Fluids
EP2749855A2 (fr) * 2012-11-30 2014-07-02 Sensata Technologies Massachusetts, Inc. Procédé d'intégration d'un élément de détection de température
US20140341255A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Device for measuring a pressure and a temperature of a fluid medium flowing in a duct

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012030861A1 (fr) * 2010-08-31 2012-03-08 Streamline Automation, Llc Système de scanneur à thermocouple miniaturisé
DE102012204646A1 (de) * 2012-03-22 2013-09-26 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erfassung eines Drucks und einer Temperatur eines Fluids
EP2749855A2 (fr) * 2012-11-30 2014-07-02 Sensata Technologies Massachusetts, Inc. Procédé d'intégration d'un élément de détection de température
US20140341255A1 (en) * 2013-05-16 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Device for measuring a pressure and a temperature of a fluid medium flowing in a duct

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