[发明专利]铁氧体芯线圈装置、传感器装置以及涡轮增压器

说明书

本发明涉及一种铁氧体芯线圈装置(1)，其包括电磁线圈(2)和保持线圈(2)的铁氧体芯(3)。弦形成铁氧体芯(3)的弯曲边缘(4a)。线圈(2)的第一扇区(2a)未布置在床(3a)上，而线圈(2)的第二扇区(2b)布置在床(3a)上，其中第一扇区(2a)相对于第二扇区(2b)以弯曲角度(a)围绕弯曲边缘(4a)弯曲。此外，本发明涉及一种用于确定金属可旋转物体(28)的旋转速度的具有铁氧体芯线圈装置(1)的传感器装置(1a)以及一种具有这种传感器装置(1a)的涡轮增压器(20)。

技术领域

本发明涉及一种铁氧体芯线圈装置，更特别地，涉及一种用于传感器装置的铁氧体芯线圈装置。

背景技术

涡轮增压器将汽车发动机废气中的废能转换为压缩空气，然后迫使其回到汽车发动机中。这导致发动机燃烧更多的燃料，从而产生更多的动力，同时消耗更少的能量，从而提高燃烧过程的整体效率。涡轮增压器通常包括涡轮机轮和压缩机轮，它们通过支撑在轴承系统上的公共轴连接。涡轮机轮由废气驱动，从而又驱动压缩机轮，压缩机轮吸入并压缩环境空气，然后将其送入发动机的气缸。通过涡轮增压，可以将小型发动机的性能水平提高到没有涡轮增压的大型发动机的性能水平，从而降低了燃油消耗和排放。因此，涡轮增压器越来越多地用于乘用车、商用车、越野车和运动车的柴油和汽油发动机。

确定涡轮增压器的压气机叶轮的旋转速度对于优化其效率以及确保涡轮增压器和发动机保持在各自的安全运行范围内至关重要。当今的涡轮增压器需要在不断提高的废气温度和压缩机入口温度下可靠地连续运行。与柴油对应物相比，现代汽油涡轮增压器必须在更高的发动机罩温度环境下运行，压缩机叶轮的温度约为200℃或更高。现代涡轮增压器压气机轮通常由可以承受高应力的坚固、轻便的传导材料比如铝、钛或镁制成。这种压缩机轮的旋转速度可被测量，最好借助于主动涡流原理，其中由振荡系统产生磁场并且当压缩机叶片穿过传感器末端前方的磁场时使用感测线圈检测压缩机叶片。

涡轮增压器速度传感器通常通过将传感器头/传感器末端与通过至传感器电子设备的线缆而位于靠近压缩机轮的感测元件相连来实现。

测量涡轮增压器速度的应用面临挑战，因为叶轮/压缩机轮(目标轮)通常非常薄(十分之几毫米；特别是对于乘用车而言)，因此输送低信号。同样，感测距离/气隙即感测元件(通常是标准扁平线圈，比如煎饼线圈)与目标(叶片)之间的距离随线圈扁平而变化，而涡轮增压器壳体的内壁是圆形/鞍形的且叶轮/压气机轮的外壳是弯曲的。

一般而言，除其他因素外，用作感测元件的线圈类型对检测信号形状具有决定性影响。为了达到可靠的旋转速度计算，优选地，每当叶片经过传感器末端的前面时，检测信号应表现出具有足够幅度的尽可能尖锐的信号峰。如果例如信号峰的幅度不够大(即信号不够强)，则可能没有检测到峰，这又将导致错误的旋转速度。通常，检测信号的幅度随着叶片厚度的减小而减小，因此使得检测薄叶片变得更加困难。外部影响(比如装有传感器的装置的外壳)也起着重要作用，并且可能产生高达50％的信号幅度调制损耗。

除了薄叶片信号弱的问题外，所有这些解决方案还有另一个常见问题，即在检测信号中出现所谓的“双峰”。这意味着一个单峰实际上可能显示两个峰。这也可能导致错误的旋转速度，因为系统可能会将双峰解释为两个不同的单峰，即：两个叶片通道而不是一个。

涡轮增压器的感测元件的输出信号的这些属性在可用的解决方案方面引起问题，其程度是所测量的rpm(每分钟转数)值可能是错误的。

在已知的应用中，采用相对较大的线圈以获得足够强的输出信号。然而，在涡轮增压器应用中，需要有较小的感应元件/线圈，以允许传感器装置的末端小/薄，从而避免诸如热点和空气动力扰动之类的负面影响，其可能会对涡轮增压器的功能产生负面影响。在可用的解决方案中使用大的扁平线圈时，变化的感应距离/气隙的干扰效果甚至更强。此外，具有如此大的线圈的传感器末端太大以致于无法插入新一代的小型涡轮增压器中。

发明内容