专利名称：包括减轻应变和/或防振套管的废气温度传感器的制作方法
技术领域：
本公开总的涉及用于内燃发动机的温度传感器。更具体地，本公开可以涉及在传感器端头中包括环氧树脂用以减轻应变和进行热传递的废气温度传感器，并且还涉及包括防振套管的传感器。
背景技术：
内燃发动机一例如但不限于柴油发动机和汽油发动机一可以包括至少部分地设置在排气系统内的一个或多个温度传感器。这些温度传感器可以感测废气的温度，并且可以至少部分地被发动机控制系统使用，以调节发动机的一个或多个属性，这些属性例如为但不限于空燃比、升压压力、正时等。由于工作环境的原因，温度传感器可能暴露于相对恶劣的条件，这些恶劣条件包括但不限于振动，暴露于碎屑、潮湿和腐蚀性化学物，大的温度范围和相对较高的连续使用工作温度。这些条件可能使温度传感器的性能劣化，并且可能最终使温度传感器不适于其期望的用途。
要求保护的主题的特征和优点将从下面对与一致的实施例的详细描述中变得显而易见，这些描述应当参照附图来理解，其中:图1是包括与本发明相一致的温度传感器的车辆的示意图；图2是与本发明相一致的温度传感器的实施例的侧视截面图；图3是图2所示的温度传感器的前视截面图；图4是与本公开相一致的温度传感器系统的侧视图；图5是与本公开相一致的防振套管的一个实施例的透视图；图6是与本公开相一致的传感器系统的一部分的透视图；图7是图6所示的传感器系统的该部分的截面图；图8概略性地示出了不包括防振套管的传感器系统的振动性能；图9概略性地示出了与本公开相一致的包括防振套管的传感器系统的振动性能；以及图10是止挡凸缘的截面图，该止挡凸缘在其内部包括与本公开相一致的防振套管的另一个实施例。
具体实施例方式本公开总的涉及温度传感器。本文描述的实施例可以涉及废气温度传感器系统，例如构造成与内燃发动机一起使用的废气温度传感器系统，该内燃发动机例如为但不限于柴油发动机、汽油发动机等。废气温度传感器系统的输出可以被控制器接收以控制发动机的一个或多个参数。然而，与本公开相一致的传感器和/或系统可以用来检测、感测和/或监测其他参数的温度，这些其他参数的温度包括但不限于催化转化器温度、润滑剂温度(例如但不限于发动机润滑油、变速器润滑油、差速器润滑油等)、制动器温度、发动机冷却剂温度等等。与本公开相一致的传感器和/或系统可以与多种其他的与车辆相关或者不相关的应用结合使用。参照图1，示意性地示出了车辆10的实施例。车辆10可以包括具有排气系统14的内燃发动机12,排气系统14可以输送来自发动机12的废气的气流。温度传感器16可以连接于排气系统14,用于测量被排气系统14输送的废气的温度。温度传感器16可以提供响应于或者指示废气温度的输出。车辆控制系统18 (如发动机控制模块(ECM)等)可以接收来自温度传感器16的输出。车辆控制系统18可以响应于温度传感器16的输出改变一个或多个运行参数，如燃料输送、空燃比、升压压力、正时等。参考图2和图3，以侧视截面图和前视截面图示出了与本发明相一致的温度传感器16的实施例的一部分。温度传感器16大体可以包括纵向本体20,本体20具有设置在本体20的一端处的壳体22。温度感测元件24可以至少部分地设置在壳体22内。用于温度传感器16的电连接件26、28可以从温度感测元件24延伸并且穿过本体20。温度传感器系统可以包括诸如凸缘和安装螺母、压缩箍环等的多种安装特征，这些安装特征能够安装至少部分地延伸到排气系统中的温度传感器，同时保持排气系统的基本密封状态。类似地，温度传感器系统可以包括与用于温度传感器的电连接件电连接的电连接器或触头。适当的连接器可以包括一体的特征以及尾纤连接器等。温度感测元件24可以是电阻式温度感测元件，其中通过该元件的电阻可以作为温度的函数而变化。在特定实施例中，温度感测元件24可以是薄膜电阻式温度检测器，其包括设置在基片27上的至少一个金属膜25，例如钼膜。诸如热电耦等的多种温度感测元件也可以与本发明结合使用。如图所示，壳体22可以限定内部容积21。温度感测元件24可以至少部分地设置在由壳体22限定的该内部容积内。因此，温度感测元件24可以至少部分地被壳体22封装。壳体22可以在壳体22的敞开端30连接于温度传感器16的本体20。在一个实施例中，壳体22可以连接于本体20，以提供基本气密的密封，从而将温度感测元件24置于基本封闭的环境中。基本封闭的环境可以减少或消除温度感测元件24对外界环境的污物等的暴露。与本公开相一致，环氧树脂32可以设置在壳体22内，并且可以至少部分地围绕温度感测元件24。在一个实施例中，环氧树脂可以填充感测元件24与壳体22的内表面之间的整个空间。环氧树脂32可以以液体形式经由壳体的敞开端提供，然后在壳体中例如以热学方式固化。通常，环氧树脂可以提供导热性，同时能够挠曲(flexible)以适应在运行期间、在传感器元件中或传感器元件之间(例如，感测元件24和与其相连的导线之间)的热致应力。多种材料可以适当地用作本公开的环氧树脂32。环氧树脂32具有比空气或气态介质大的导热率。环氧树脂32因此可以至少在一定程度上克服壳体22与温度感测元件24之间分离的任何绝热效应。环氧树脂32可以提供壳体22与温度感测元件24之间的热学路径，并因此可以增加温度传感器16的热响应。
此外，环氧树脂32的使用可以消除对适应传感器元件上的热致应力的单独的机械应变减轻措施的需要。代替该单独的机械应变减轻措施，环氧树脂可以弹性地挠曲/膨胀以允许传感器元件(例如感测元件和与其相连的导线)由于不同的热膨胀系数而以不同的比率(rate)膨胀。这减轻了传感器中的热致应力而不需要单独的机械应变减轻措施。现在参照图4，示出了与本文的至少一个实施例相一致的温度传感器系统110。废气温度传感器系统Iio可以包括:连接于包括一个或多个导体的电缆114(如矿物绝缘(MI)电缆)的一端的温度传感器112，例如前面描述的传感器16 ;线束组件116 ;以及构造成将电缆114连接于线束组件116的连接器118。可选地，线束组件116可以包括连接器120，连接器120构造成将废气温度传感器系统110以电学方式和/或以机械方式连接于线束等，并且最终连接于ECM的至少一部分和/或子系统。温度传感器112可以构造成输出表示废气一例如流过废气系统的至少一部分的废气——的温度的信号。温度传感器112可以根据期望的工作温度范围、需要的准确性和/或精度来选择。根据与本文相一致的至少一个实施例，温度传感器112可以包括电阻式温度检测器(RTD)。温度传感器112可以构造成能够被可移除地固定。例如，废气温度传感器系统110可以包括螺母122以及可选的止挡凸缘124。螺母122可以具有内螺纹或外螺纹，并且可以构造成通过螺纹旋拧到废气系统(例如但不限于排气歧管、下流管等)的孔内，直至止挡凸缘124与排气系统接合(例如，与排气系统上的肩部接合)。根据与本公开相一致的一个实施例，电缆114可以连接于止挡凸缘124，并且可以延伸穿过防振套管126，其中防振套管定位在止挡凸缘124与传感器112之间并且靠着止挡凸缘124的底部。通常，防振套管126可以构造成提供对抗温度传感器系统110中的机械振动的稳定性，并且可以在电缆114连接到止挡凸缘124之后添加到系统110上。电缆114在排气系统中的安装可以将防振套管126固定于系统110。例如,排气系统与温度传感器系统110之间的机械接口可以构造成以将防振套管固定于止挡凸缘124的底部的方式接收防振套管126。如图5-7所示，防振套管126可以包括用于电缆114的贯通通道506和用于接收电缆114的敞开侧510。在所示的示例性实施例中，套管126包括本体部500、过渡部502以及上凸缘部504。本体部500可以是大致圆筒形的并且可以包括第一向外弓形弯曲的突片512和第二向外弓形弯曲的突片514，突片512和突片514在套管的敞开侧510的相对的边缘处从本体部500向外延伸。过渡部502的外侧表面可以从本体部500的管状部分的外侧表面向外弓形弯曲到凸缘部504的底表面。过渡部502和凸缘部504可以是具有敞开侧的大致环形，该敞开侧与贯通通道506相交并对齐，从而至少部分地限定出套管中的敞开侧 510。通常，防振套管中的敞开侧510允许套管在电缆114连接于止挡凸缘124之后被组装于系统110。套管的敞开侧510可以与电缆114相邻地布置，其中套管的凸缘部504与止挡凸缘的底部相邻地设置。突片512、514允许通过向外扩张以将电缆接收在套管的贯通通道506中、以及向内收缩以使套管绕电缆114闭合而将套管压配到电缆114上。当螺母122连接于排气系统时，套管的凸缘部504被压靠在止挡凸缘的底部上，并且套管的本体被压靠在电缆114上，从而将套管固定于系统110。
有利地，与本公开相一致的防振套管减少了传感器系统上的振动应力，从而提供了更长的系统寿命。例如，图8示出了不包括与本公开相一致的防振套管的温度传感器系统的振动测试的结果，而图9示出了包括与本公开相一致的防振套管的温度传感器系统110的振动测试的结果。如在图8和图9中概略性地示出的，包括与本公开相一致的防振套管的系统比不具有防振套管的系统在振动方面更稳定，即，当在相同或更高的频率下振动时，包括与本公开相一致的防振套管的系统在图示的X和y方向上偏转较少。图10示出了与本公开相一致的防振套管的另一个示例性实施例。图示的套管与套管126相似，但是构造成配合在相关的止挡凸缘1000或螺母内。因此，根据本公开的一个方面，提供了一种温度传感器系统，其包括:温度传感器；电缆，其具有连接于温度传感器的端部；连接于电缆的止挡凸缘；以及防振套管，其抵靠止挡凸缘的底表面定位并且定位在止挡凸缘与温度传感器之间。防振套管可以包括本体部和敞开侧部，本体部限定有贯通通道，该贯通通道和敞开侧部构造成接收电缆的至少一部分。根据本公开的另一个方面，提供了一种系统，其包括:构造成输送来自发动机的废气的排气系统；连接于排气系统的温度传感器系统，其用于检测废气的温度；以及车辆控制系统，其构造成响应于温度传感器的输出控制发动机的至少一个运行参数。温度传感器系统可以包括:温度传感器；具有连接于温度传感器的端部的电缆；连接于电缆的止挡凸缘；以及防振套管，其抵靠止挡凸缘的底表面定位并且定位在止挡凸缘与温度传感器之间。防振套管可以包括本体部和敞开侧部，本体部限定有贯通通道，该贯通通道和敞开侧部构造成接收电缆的至少一部分。根据本公开的另一个方面，提供了一种温度传感器系统，其包括:壳体；设置在壳体中的温度感测元件；电连接件，其从温度感测元件延伸穿过壳体；以及环氧树脂，其设置在壳体中并且至少部分地围绕温度感测元件。环氧树脂提供感测元件与壳体之间的热学路径，并且能够挠曲以适应温度感测元件与电连接件之间的不同的热膨胀速度，而无需单独的机械应变减轻措施。尽管已经在此描述并图示了本发明的多个实施例，但本领域技术人员将能够容易地想到用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或其中一个或多个优点的多种其他的装置和/或结构，并且这种变型和/或修改中的每一个都被认为落入本发明的范围内。更普遍地，本领域技术人员将能够容易地认识到，本文描述的所有参数、尺寸、材料和构型都意在作为示例，并且实际的参数、尺寸、材料和/或构型将取决于本发明的教导所用于的具体的一个或多个应用。本领域技术人员将认识到或者仅仅通过常规的实验就能够确定本文描述的本发明的具体实施例的多种等同设置。因此，应当理解，上面的实施例仅仅是通过示例的方式给出的，并且，在所附权利要求及其等同设置的范围内，本发明可以通过所具体描述和要求保护以外的其他方式来实施。本发明涉及本文描述的每个单独的特征、系统、物品、材料、套件和/或方法。此外，两个或更多个这种特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合——如果这些特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互不一致的话——都被包括在本发明的范围内。如本文所限定和使用的所有限定都应当理解为涵盖了词典中的定义、通过参引的方式并入的文献中的定义、和/或所定义的术语的常规含义。除非明确地另有相反说明，否则，如本文中在说明书和权利要求中所使用的不定冠词“一”和“该”应当理解为“至少一个”。如本文中在说明书和权利要求中所使用的用于“和/或”应当理解为所关联的要素中的“任一个或两个”，即，在一些情况下共同地出现而在其他情况下分开地出现的要素。除非明确地另有相反说明，否则，可以可选地存在除了由“和/或”短语明确指定的要素之外的其他要素，无论其与这些明确指定的要素相关与否。
权利要求
1.一种温度传感器系统,包括: 温度传感器； 电缆，所述电缆具有连接于所述温度传感器的端部； 连接于所述电缆的止挡凸缘；以及 防振套管，所述防振套管抵靠所述止挡凸缘的底表面定位并且定位在所述止挡凸缘与所述温度传感器之间，所述防振套管包括本体部和敞开侧部，所述本体部限定有贯通通道，所述贯通通道和所述敞开侧部构造成接收所述电缆的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的温度传感器系统，其中，所述防振套管还包括过渡部和凸缘部，所述过渡部从所述本体部延伸，所述凸缘部从所述过渡部延伸并且构造成与所述止挡凸缘的所述底表面接合。
3.根据权利要求1所述的温度传感器系统，其中，所述防振套管包括在所述敞开侧部的相对的边缘处、从所述本体部向外延伸的第一突片和第二突片。
4.根据权利要求3所述的温度传感器系统，其中，所述第一突片和所述第二突片构造成将所述电缆保持在所述贯通通道和所述敞开侧部内。
5.根据权利要求1所述的温度传感器系统，其中，所述防振套管构造成提供稳定性并且减少所述温度传感器系统的振动应力。
6.根据权利要求1所述的温度传感器系统，其中，所述温度传感器包括: 壳体；` 设置在所述壳体中的温度感测元件；以及 从所述温度感测元件延伸穿过所述壳体的电连接件。
7.根据权利要求6所述的温度传感器系统，其中，所述温度感测元件包括电阻式温度检测器，所述电阻式温度检测器包括设置在至少一个基片上的金属膜。
8.根据权利要求6所述的温度传感器系统，还包括本体部，所述壳体连接于所述本体部并且构造成将所述温度感测元件密封于其中。
9.根据权利要求1所述的温度传感器系统，其中，所述温度传感器包括电阻式温度检测器。
10.一种系统,包括: 发动机； 构造成输送来自所述发动机的废气的排气系统； 连接于所述排气系统的温度传感器系统，用于检测所述废气的温度，所述温度传感器系统包括: 温度传感器； 电缆，所述电缆具有连接于所述温度传感器的端部； 连接于所述电缆的止挡凸缘；以及 防振套管，所述防振套管抵靠所述止挡凸缘的底表面定位并且定位在所述止挡凸缘与所述温度传感器之间，所述防振套管包括本体部和敞开侧部，所述本体部限定有贯通通道，所述贯通通道和所述敞开侧部构造成接收所述电缆的至少一部分；以及 车辆控制系统，所述车辆控制系统构造成响应于所述温度传感器的输出而控制所述发动机的至少一个运行参数。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述防振套管还包括过渡部和凸缘部，所述过渡部从所述本体部延伸，所述凸缘部从所述过渡部延伸并且构造成与所述止挡凸缘的所述底表面接合。
12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述防振套管包括在所述敞开侧部的相对的边缘处从所述本体部向外延伸的第一突片和第二突片。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一突片和所述第二突片构造成将所述矿物绝缘电缆保持在所述贯通通道和所述敞开侧部内。
14.根据权利要求10所述的系统，其中，所述防振套管构造成提供稳定性并且减少所述温度传感器系统的振动应力。
15.根据权利要求10所述的系统，其中，所述温度传感器包括: 壳体； 设置在所述壳体中的温度感测元件；以及 从所述温度感测元件延伸穿过所述壳体的电连接件。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述温度感测元件包括电阻式温度检测器，所述电阻式温度检测器包括设置在至少一个基片上的金属膜。
17.一种温度传感器，包括: 壳体； 设置在所述壳体中的温度感测元件；` 从所述温度感测元件延伸穿过所述壳体的电连接件；以及 环氧树脂，所述环氧树脂设置在所述壳体中并且至少部分地围绕所述温度感测元件，所述环氧树脂提供所述感测元件与所述壳体之间的热学路径，并且能够挠曲以适应所述温度感测元件与所述电连接件之间的不同的热膨胀系数。
18.根据权利要求17所述的温度传感器，其中，所述温度感测元件包括电阻式温度检测器，所述电阻式温度检测器包括设置在至少一个基片上的金属膜。
19.根据权利要求17所述的温度传感器，还包括本体部，所述壳体连接于所述本体部并且构造成将所述温度感测元件和所述环氧树脂密封于其中。
20.根据权利要求17所述的温度传感器，其中，所述环氧树脂构造成增加所述温度传感器的热响应。
全文摘要
一种温度传感器，包括壳体和设置在壳体中的温度感测元件。电连接件可以从温度感测元件延伸穿过壳体，并且环氧树脂可以设置在壳体中。环氧树脂可以提供感测元件与壳体之间的热学路径，并且可以挠曲以适应温度感测元件与电连接件之间的不同的热膨胀系数而无需单独的机械应变减轻措施。温度传感器系统包括温度传感器和连接于温度传感器的矿物绝缘电缆。温度传感器可以构造成通过止挡凸缘和连接于矿物绝缘电缆的套管而可移除地连接于矿物绝缘电缆。套管可以构造成提供稳定性并减少温度传感器系统的振动应力。
文档编号G01K7/00GK103119408SQ201180013722
公开日2013年5月22日 申请日期2011年2月1日 优先权日2010年2月1日
发明者R·J·斯帕克斯, D·I·奥伯诺 申请人:斯通瑞智公司