[發明專利]溫度和角速度傳感設備

有效

• 申請號: 201580073652.0
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN107209068B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 史蒂芬·杰勒德·科赫蘭
• 申請（專利權）人: 康明斯有限公司
• 主分類號: G01K7/36
• 分類號: G01K7/36;G01K13/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李娜娜

本發明公開了一種傳感設備，包括：磁體，傳感線圈，電源以及處理器。所述磁體布置成產生磁場，所述傳感線圈至少部分地設置在所述磁場中。所述電源能夠被操作以在所述傳感線圈上提供電壓。所述處理器能夠被操作以確定在所述傳感線圈上電壓的周期性。所述處理器還能夠被操作以確定表示所述傳感線圈的依賴于溫度的特征的量。

技術領域

本發明涉及一種用于確定旋轉體的操作溫度的傳感設備。該傳感設備可特別地適用在渦輪機，例如渦輪增壓器。

背景技術

渦輪增壓器是一種熟知的用于在高于大氣壓(升壓)的壓力下將空氣供應至內燃機的進氣口的裝置。傳統的渦輪增壓器包括安裝在渦輪殼體內的可旋轉軸上的廢氣驅動的渦輪葉輪。渦輪葉輪的旋轉使得安裝在壓縮機殼體內的軸的另一端上的壓縮機葉輪旋轉。軸被設置在渦輪殼體和壓縮機殼體之間的軸承支撐。該軸承可以設置在軸承殼體中，并且可被供應有潤滑劑，例如潤滑油。壓縮機葉輪將壓縮空氣傳輸至發動機的進氣歧管，由此增大發動機的功率。

已知提供一種具有傳感器的渦輪機，以測量渦輪機的操作特征。任何這種操作信息可被用作渦輪機控制系統的一個參數。例如，經過將關于渦輪增壓器的角速度的信息提供至發動機控制單元(ECU)，可以防止或抑制渦輪增壓器任何超速。發動機控制單元(通常還稱為發動機管理系統或發動機控制模塊)可以從各個系統傳感器接收多個輸入信號，并且響應于這些信號而控制發動機的運行。這在使用廢氣循環(EGR)的發動機系統中尤其重要，其中，受控的一定量的廢氣被供應至發動機的進氣歧管。在這種發動機系統中，渦輪增壓器的角速度被嚴格控制以確保廢氣壓力大于在壓縮機進氣口處的壓力，同時不超過渦輪增壓器的角速度的操作限值。

可能需要知道渦輪增壓器的部件的溫度。例如，可能需要知道軸承殼體內的潤滑劑的溫度。此外或可替選地，可能需要知道由壓縮機葉輪傳輸至發動機的進氣歧管中的壓縮空氣的出口溫度。

在渦輪增壓器上設置額外的傳感器(例如用來確定渦輪增壓器的部件的溫度)，出于多種原因可能是具有挑戰性的。首先，渦輪增壓器的很多部件都具有有限的用于設置這種額外的傳感器的空間。其次，將傳感器設置在渦輪增壓器的一些部件上可能對其性能具有不利的影響，且可能需要限制所設置的傳感器的數目。第三，渦輪增壓器的一些內部部件在嚴苛的環境中操作，其受制于高溫和壓力以及顯著的振動。很多的傳感器都不適于該環境。另外，由于干擾和噪音，一些傳感器可能在這種嚴苛的環境中可能產生不穩定或不清晰的輸出信號。

發明內容

本發明的多個實施方式的目的是提供一種傳感設備，所述傳感設備至少部分地解決了現有技術中存在的一種或多種問題或缺點(無論在本文中或在其他地方指出的)。

根據本發明的第一方面，提供了一種傳感設備，所述傳感設備包括：磁體，所述磁體布置成產生磁場；傳感線圈，所述傳感線圈至少部分地設置在所述磁場中；電源，所述電源能夠被操作以在所述傳感線圈上提供電壓；以及處理器，所述處理器能夠被操作以確定在所述傳感線圈上電壓的周期性，其中，所述處理器還能夠被操作以確定表示所述傳感線圈的依賴于溫度的特征的量。

如現在所描述的，該傳感設備可被用于確定旋轉物體的角速度和鄰近所述旋轉物體處的溫度，所述旋轉物體例如為軸或渦輪葉輪。

為了確定旋轉物體的角速度，傳感設備可被用作傳統的可變磁阻傳感器或電渦流傳感器，二者在本領域中都是熟知的。也就是說，處理器還可被操作以從所述傳感線圈上的電壓確定的周期性來確定角速度。在使用時，傳感設備布置成使得旋轉物體旋轉經過磁體的磁場。如果物體圍繞其旋轉軸不具有連續的旋轉對稱性，則當物體運動經過磁場時，其使得磁場扭曲。這引起了連接傳感線圈的磁通量的量的改變，并且因此在傳感線圈中感生出電動勢。所感生出的電動勢是周期性的，其頻率等于旋轉物體的頻率。

表示傳感線圈的依賴于溫度的特征的量可用于確定鄰近旋轉物體處的溫度。