【进气流量传感器】流量传感器、进气系统和车辆的制作方法

2019-10-18 - 流量传感器

本发明属于车辆制造技术领域,具体而言,涉及一种流量传感器、具有该流量传感器的进气系统和具有该进气系统的车辆。

背景技术:

空气流量传感器,也称空气流量计,是电喷发动机的重要传感器之一。常见的叶片式、量芯式、热线式、热膜式、卡门涡旋式空气流量传感器将传感器部分结构设置在进气系统的进气管路内部。这样,在测量空气流量的同时,传感器本身会增加进气系统的进气阻力,降低动力系统的动力性,传感器的检测准确性较差,且部分类型的传感器结构复杂,成本较高,存在改进的空间。

【进气流量传感器】流量传感器、进气系统和车辆的制作方法
【进气流量传感器】流量传感器、进气系统和车辆的制作方法

技术实现要素:

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种流量传感器,所述流量传感器可安装于进气系统的外侧,提高动力系统的动力性,且流量传感器的结构简单。

根据本发明实施例的流量传感器,包括:传感器壳体,所述传感器壳体适于安装于待检测的流道外侧,且所述传感器壳体具有检测腔;活塞,所述活塞安装于所述检测腔内,且将所述检测腔分隔为第一腔和第二腔,所述第一腔用于与所述流道连通;检测机构,所述检测机构与所述活塞相连,且用于检测所述活塞的位移。

根据本发明实施例的流量传感器,将流量传感器的各个部件安装于待检测的流道外侧,便于安装、更换和后期维修,同时利用流量传感器的第一腔和第二腔的压差驱动活塞沿轴向产生位移,进而通过检测机构检测活塞的位移,以判断流道内流体的流速及流量。由此,可有效地减少流道中流体的流动阻力,提高动力系统的动力性,且流量传感器的结构简单,有效地降低流量传感器的成本。

根据本发明一个实施例的流量传感器,还包括:弹性件,所述弹性件与所述活塞、所述传感器壳体相连。

根据本发明一个实施例的流量传感器,所述弹性件安装于所述第二腔内,且所述弹性件的一端与所述活塞相连,所述弹性件的另一端与所述第二腔的内壁相连。

根据本发明一个实施例的流量传感器,所述检测机构包括导杆,所述弹性件通过所述导杆与所述活塞相连,所述检测机构设置为可以检测所述导杆的位移。

根据本发明一个实施例的流量传感器,所述检测机构还包括可变电阻器,所述可变电阻器包括动片和电阻体,所述动片和所述电阻体滑动配合,所述动片与所述导杆相连。

根据本发明一个实施例的流量传感器,所述可变电阻器为滑动变阻器,且所述电阻体的延伸方向与所述检测腔的轴向平行,所述动片和所述电阻体沿所述检测腔的轴向滑动配合。

根据本发明一个实施例的流量传感器,所述传感器壳体外设有三个接口,所述三个接口中的一个与所述导杆相连,所述三个接口中的另两个分别与所述电阻体的两端相连。

根据本发明一个实施例的流量传感器,所述活塞为膜片式。

本发明还提出了一种进气系统。

根据本发明实施例的进气系统,包括进气流道和上述任一种实施例所述的流量传感器,所述进气流道为所述待检测的流道,所述流量传感器安装于所述进气流道的外侧。

本发明又提出了一种车辆。

根据本发明实施例的车辆,设置有上述实施例所述的进气系统。

所述进气系统、车辆与上述的流量传感器相对于现有技术所具有的优势相同,在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1是根据本发明实施例的流量传感器的主控系统的示意图;

图2是根据本发明实施例的流量传感器的结构示意图;

图3是根据本发明实施例的流量传感器的信号传递的示意图。

附图标记:

流量传感器100,

传感器壳体1,第一腔11,第二腔12,活塞2,弹性件3,导杆4,可变电阻器5,动片51,电阻体52,主控系统7,

进气流道200,开口孔201。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的流量传感器100,流量传感器100用于检测流体的流量,例如,流量传感器100用于检测车辆的进气系统的进气流道200中的进气流量,当然,流量传感器100还可安装于其他的流道的外侧,以便于检测流道内流体的流速和流量。

如图1-图3所示,根据本发明一个实施例的流量传感器100包括:传感器壳体1、活塞2和检测机构。

传感器壳体1用于安装和支撑流量传感器100的各个零部件,传感器壳体1适于安装于待检测的流道外侧,且传感器壳体1具有检测腔。需要说明的是,待检测的流道设有开口孔201,传感器壳体1安装于待检测的流道外侧以将开口孔201封闭,且检测腔通过开口孔201与流道连通。这样,流道内的流体流速变大时,流道内的压强较小,且流道内的压强小于检测腔内的压强,以使检测腔内的部分流体通过开口孔201流向流道中。

活塞2安装于检测腔内,活塞2可在检测腔内沿检测腔的轴向运动,如图2所示,活塞2安装于检测腔内与流道的开口孔201正对设置,且活塞2将检测腔分隔为第一腔11和第二腔12,第一腔11用于与流道连通。

在待检测的流道内无流体流通时,流道内的压强与第二腔12的压强差较小,第一腔11与第二腔12的压强差为初始值。在待检测的流道内有流体流通时,流道内的压强小于第一腔11,第一腔11内的流体流向流道内,使得第一腔11与第二腔12之间的压强差逐渐增大,活塞2在检测腔内朝靠近流道的方向运动。

可以理解的是,流道内的流体的流速越大时,第一腔11与第二腔12之间的压强差越大,活塞2在检测腔内沿轴向运动的位移量就越大,活塞2的位移量与待检测的流道的流量正相关。

这样,活塞2起到隔离作用,使得检测腔内的第二腔12与和流道相通的第一腔11分开,保证流道内有流体流通时,活塞2的中心位置能够因第一腔11和第二腔12的压差而向压力较小的方向移动。

如图2所示,检测机构与活塞2相连,且检测机构用于检测活塞2的位移,检测机构可将检测到的位移信号转化成电信号并发送出去,以便于用户根据电信号判断流道中流体的流速及流量,检测机构检测到的活塞2在检测腔内沿轴向运动的位移量越大时,第一腔11与第二腔12之间的压强差就越大,即流道内的流体的流速就越大,流体的流量就越大。

当检测机构检测到的活塞2在检测腔内沿轴向运动的位移量越小时,第一腔11与第二腔12之间的压强差就越小,即流道内的流体的流速就越小,流体的流量就越小。由此,检测机构可根据检测到的活塞2位移量判断流道中的流体的流速及流量,检测方式简单,检测过程易于实现。

流量传感器100安装于流道的外侧,既方便安装,又便于后期维修和更换。且流量传感器100对流道中流体的阻力较小,保证动力系统的动力性。同时流道中的流体对流量传感器100准确性的影响较小,使得流量传感器100可检测到的流体的流速及流量信息更准确,流量传感器100的结构简单,安装方便且成本较低,具有很好的实用性和经济性。

根据本发明实施例的流量传感器100,将流量传感器100的各个部件安装于待检测的流道外侧,便于安装、更换和后期维修,同时利用流量传感器100的第一腔11和第二腔12的压差驱动活塞2沿轴向产生位移,进而通过检测机构检测活塞2的位移,以判断流道内流体的流速及流量。由此,可有效地减少流道中流体的流动阻力,提高动力系统的动力性,且流量传感器100的结构简单,有效地降低流量传感器100的成本。

为了实现活塞2的位移量与待检测的流道的流量正相关,有多种实现方式,下面简单介绍两种结构形式。

在一些实施例中,流量传感器100的第二腔12封闭,且在流量传感器100处于初始状态时,第一腔11与第二腔12的压强差为初始值。当流道内有流体流动时,第一腔11的压强逐渐地减小,同时,活塞2逐渐地向靠近开口孔201的方向运动,即第二腔12内的压强逐渐地减小。

且当第一腔11内的压强与流道内的压强相同时,第二腔12内的压强逐渐地减小至与第一腔11的压强相同,此时,若流道内的流速稳定,活塞2停止沿轴向运动,第一腔11内的压强与第二腔12内的压强相同且处于稳定的状态。

当流道内的流体流速增加时,活塞2朝靠近开口孔201的方向运动;流道内的流体流速降低时,活塞2朝背离开口孔201的方向运动,以使第一腔11内的压强与第二腔12内的压强平衡。

在另一些实施例中,如图2所示,流量传感器100还包括弹性件3,弹性件3与活塞2相连,弹性件3与传感器壳体1相连,即弹性件3的两端分别与活塞2、传感器壳体1相连,同时,第二腔12与大气连通。由此,可通过弹性件3的弹性力平衡第一腔11和第二腔12的压力差,以使活塞2的两侧受力均衡。

需要说明的是,在待检测的流道内无流体流通时,流量传感器100处于初始状态,第一腔11与第二腔12之间的压力差为初始值,弹性件3处于初始状态。

在待检测的流道内有流体流通时,流道内的压强小于初始状态时流道内的压强,。此时,第一腔11与第二腔12之间的压力差大于初始值,活塞2在第一腔11和第二腔12的压力差的作用下沿轴向运动,即活塞2与传感器壳体1相对运动,由此,弹性件3产生形变量,即弹性件3伸长或压缩,使得弹性件3与活塞2、传感器壳体1之间存在弹性力,且在弹性件3与活塞2之间的弹性力与第一腔11和第二腔12的压力差值相同时,活塞2停止运动,即活塞2与传感器壳体1相对静止。

流道内的流速越大时,第一腔11与第二腔12的压强差就越大,活塞2的位移量就越大,弹性件3的形变量就越大,弹性件3与活塞2之间的弹性力就越大。

由此,检测机构可根据活塞2沿轴向的位移或弹性件的位移量判断流道内流体的流速及流量。流量传感器100的结构简单、设计合理,便于实现流体的流速及流量的检测,具有很好的实用性和稳定性。

在一个实施例中,如图2所示,弹性件3安装于第二腔12内,且弹性件3的一端与活塞2相连,即弹性件3靠近流道的一端与活塞2相连,弹性件3的另一端与第二腔12的内壁相连,即弹性件3的另一端与第二腔12和活塞2正对的内壁相连,由此,弹性件3弹性连接在活塞2于第二腔12的内壁之间。

当流道内有流体流通时,第一腔11的压力与流道内的压强均小于第二腔12,使得活塞2在第一腔11与第二腔12的压力差的作用下向靠近流道的方向运动,活塞2发生位移的同时弹性件3被拉长,且在第一腔11与第二腔12的压力差值与弹性件3对活塞2的弹性拉力值相等时,活塞2停止运动,活塞2的位移量与弹性件3的形变量相同。由此,检测机构可根据活塞2沿轴向的位移判断流道内流体的流速及流量。

如图2所示,检测机构包括导杆4,弹性件3通过导杆4与活塞2相连,即导杆4的两端分别与弹性件3和活塞2相连,导杆4沿传感器壳体1的轴向延伸设置。这样,活塞2沿轴向运动时,导杆4与活塞2同步运动,即导杆4的位移量与活塞2的位移量相同。

检测机构设置为可以检测导杆4的位移,检测机构可通过检测导杆4的位移量判断活塞2的位移量,进而根据活塞2的位移量,判断流道内流体的流速及流量,判断过程简单,且流量传感器100的结构设计合理,便于实现流体流量的检测,具有很好的实用性。

如图2所示,检测机构还包括可变电阻器5,可变电阻器5包括动片51和电阻体52,动片51和电阻体52滑动配合,即动片51可与电阻体52相对运动,且在动片51与电阻体52相对运动时可变电阻器5输出的电阻值逐渐地变化。

动片51与导杆4相连,活塞2与导杆4相连,动片51与导杆4、活塞2相对固定,即活塞2通过导杆4与动片51固定相连。活塞2运动时,动片51与活塞2同时运动,由此,活塞2运动时可变电阻器5输出的电阻值逐渐地变化,检测机构可根据可变电阻器5输出的电阻值判断流道内流体的流速及流量。

如图2所示,可变电阻器5为滑动变阻器,且电阻体52的延伸方向与检测腔的轴向平行,动片51和电阻体52沿检测腔的轴向滑动配合,即活塞2的运动方向与电阻体52的延伸方向相同,这样,动片51与活塞2同向运动,即活塞2的位移量与动片51的位移量相同,滑动变阻器可将动片51的位移量转化为电阻值。

这样,使得检测机构对活塞2的位移量的检测更加简单、直观,便于流量传感器100根据滑动变阻器输出的电阻值判断流道内流体的流速及流量。同时便于流量传感器100的各个部件的安装和布置,结构简单、设计合理,实用性强。

在流量传感器100包括弹性件的实施例中,弹性件3为导体,传感器壳体1外设有三个接口,传感器壳体1的三个接口分别为Vc、Vs、E2,传感器壳体1的三个接口中的Vc与弹性件3相连,传感器壳体1的三个接口中的Vs、E2分别与电阻体52的两端相连。

这样,活塞2沿轴向运动的过程中,与弹性件3相连的一个接口Vc和另两个接口Vs、E2之间的阻值逐渐地变化。需要说明的是,如图1所示,主控系统7的具有三个接口,主控系统7的三个接口分别为Vc、Vs、E2,传感器壳体1外的三个接口Vc、Vs、E2可分别与主控系统7的三个接口Vc、Vs、E2一一对应地连接,主控系统7根据可变电阻器5输出的电信号计算得到流道内的流体流量,如图3所示,活塞2的位移量信号转化为可变电阻器5的电阻值信号,可变电阻器5的电阻值信号在转化为主控系统7的电信号,检测过程简单,信号传递准确。

在流量传感器100不包括弹性件的实施例中,导杆4为导体,传感器壳体1外设有三个接口,传感器壳体1的三个接口分别为Vc、Vs、E2,传感器壳体1的三个接口中的Vc与导杆4电连接,三个接口中的Vs、E2分别与电阻体52的两端相连。

这样,活塞2沿轴向运动的过程中,与导杆4相连的一个接口Vc和另两个接口Vs、E2之间的阻值逐渐地变化。活塞2的位移量信号转化为可变电阻器5的电阻值信号,可变电阻器5的电阻值信号在转化为主控系统7的电信号,检测过程简单,信号传递准确。

在一个实施例中,活塞2为膜片式,膜片式活塞的材料可为橡胶但不限于橡胶,膜片式活塞质量轻成本低,且对压力的响应速度快,灵敏性高,使得流量传感器100检测到的位移信号更加准确。

本发明还提出了一种进气系统,包括进气流道200和上述任一种实施例的流量传感器100,进气流道200为待检测的流道,流量传感器100安装于进气流道200的外侧。流量传感器100可用于检测进气系统管路中的进气流量,可有效减少进气系统的进气阻力,提高动力系统的动力性。流量传感器100的结构简单,可有效降低使用成本。

本发明又提出了一种车辆,根据本发明实施例的车辆,设置有上述实施例的进气系统,进气系统安装有流量传感器100,流量传感器100可准确地检测进气系统管路中的进气流量,可有效减少进气系统的进气阻力,提高整车动力系统的动力性。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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