CN1985176A - 废气涡轮增压机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其具有用于检测涡轮轴(5)的转速的装置(26)。用于检测转速的装置(26)在涡轮轴(5)的压缩机侧的端部(10)上和/或端部中具有用于改变磁场的部件(21)，其中，磁场(25)的变化基于涡轮轴(5)的转动来实现，其中，在用于改变磁场(25)的部件(21)的附近设置传感器部件(19)，该传感器部件检测磁场的变化并转化为可评估的电信号。

Description

废气涡轮增压机

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的废气涡轮增压机，其具有压缩机及涡轮机，其中，在压缩机中可旋转地设置压缩机叶轮以及在涡轮机中可旋转地设置涡轮机叶轮，并且压缩机叶轮通过可旋转设置的涡轮轴与涡轮机叶轮机械地连接，其中废气涡轮增压机具有用于检测涡轮轴转速的装置。

背景技术

由内燃机产生的功率取决于空气质量(air mass)以及相应的燃料量，该燃料量能够供机器的燃烧使用。如果想提高内燃机的功率，则必须供应更多的助燃空气及更多的燃料。功率的提高在无增压发动机中通过增大气缸工作容积或提高转速来实现。但是，增大气缸工作容积基本上导致较重的、大尺寸的并且较昂贵的内燃机。特别是在较大的内燃机时，转速的提高带来相当大的问题和缺点，并且转速的提高出于技术的原因而受到限制。

用于提高内燃机的功率的常用解决办法是增压。该增压被描述为，通过废气涡轮增压机或借助于由发动机机械驱动的压缩机来预压缩助燃空气。废气涡轮增压机基本上由涡轮压缩机和涡轮机组成，它们与共有的轴连接并且以相同的转速旋转。涡轮机通常将废气的不起作用的无用能量转化为转动能并驱动压缩机。压缩机抽吸新鲜空气并且向发动机的各个气缸输送已压缩的空气。在气缸中的较大的空气量能够供应提高的燃料量，借此，内燃发动机输出更大的功率。此外，燃烧过程受到有利的影响，从而使内燃发动机达到更好的总效率。另外，利用涡轮增压机来增压的内燃机的转矩特性可以非常有利地设计。在机动车制造商手中的系列无增压发动机可以通过安装废气涡轮增压机得到基本的优化，而不会对内燃机有大的设计上的干涉。通常，增压的内燃机具有特别少量的燃料消耗，并且具有很少量的有害物质排放。另外，涡轮发动机通常比相同功率的无增压发动机更安静，因此，废气涡轮增压机本身起到如附加的***的作用。在具有大工作转速范围的内燃机中，例如用于客车的内燃机中在低发动机转速时需要较高的增压压力。为此，在该涡轮增压机中引入增压压力调节阀，即所谓的排气泄压阀。通过选择相应的涡轮机壳体在低发动机转速时快速地建立高的增压压力。然后，增压压力调节阀(排气泄压阀)在发动机转速提高时将增压压力限定在保持相同的值上。可选地，使用具有可变涡轮几何形状(VTG)的涡轮增压机。

在废气量增加时，可以超出由涡轮机叶轮和涡轮轴构成的联合体的最大允许转速，该联合体也可以表示为涡轮增压机的涡轮盘(Laufzeug)。如果涡轮盘的转速超出该允许转速，那么该涡轮盘也许会损坏，这等于是完全地损毁涡轮增压机。具有明显较小的涡轮机叶轮直径及增压机叶轮直径的格外现代的和小的涡轮增压机会遇到超出允许的最高转速的问题，通过极小的惯性矩使该涡轮增压机具有改善的角加速度性能。基于涡轮增压机的设计，超出大约5％的转速界限就会导致涡轮增压机的完全伤害。

增压压力调节阀被证明对于限制转速是有效的，根据现有技术，该增压压力调节阀由产生的增压压力生成信号来控制。如果增压压力超出预设的阈值，那么增压压力调节阀将打开，从而使一部分的废气质量流绕开涡轮机。由于质量流的减少，该涡轮机消耗少许的功率，并且压缩机功率将降低到相同的程度。增压压力以及涡轮机叶轮和压缩机叶轮的转速都被降低。然而，这样的调节相对而言太迟钝，因为在涡轮盘的转速超出时的压力形成会出现延时。因此，用于涡轮增压机的转速调节必须利用在高动态区域中的增压压力监测(负荷变换)通过相应提前的增压压力降低来干预，这导致效率的损失。

在压缩机叶轮或涡轮机叶轮上对转速的直接检测很难实现，因为，例如涡轮机叶轮会承受异常高的热负荷(直至1000℃)，这防碍了以传统的方法在涡轮机上进行转速测量。在2001年4月由acam-messelektronic GmbH的公开文件中提出，以涡流原理来测量压缩机叶片脉冲，并且以这种方式来确定压缩机叶轮的转速。该方法既复杂又昂贵，因为至少一个涡流传感器要集成到压缩机的壳体中，而由于高精确度的原因这也许是相当困难的，涡轮增压机的部件以高精度制造。此外，涡流传感器在压缩机壳体中的精确的集成产生了密封问题，由于涡轮增压机的高热负荷，该问题仅仅可以通过对涡轮增压机的设计的复杂的修改来克服。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提出一种用于内燃机的废气涡轮增压机，在该废气涡轮增压机中能够简单以及以合理的成本并且基本上不在结构上对涡轮增压机的结构进行修改的手段来检测旋转部件(涡轮机叶轮、压缩机叶轮、涡轮轴)的转速。

该目的根据本发明这样来实现，即用于检测转速的装置在涡轮轴的压缩机侧的端部上和/或端部中具有用于改变磁场的部件，其中，磁场根据涡轮轴的转动来进行改变，并且在用于改变磁场的部件附近设置传感器部件，其检测磁场的变化，并转化为可评估的电信号。

在涡轮轴的压缩机侧的端部中设置部件是有利的，该部件在涡轮增压机的区域中具有相对低的热负荷，因为该区域远离于热的废气流，并且该区域通过新鲜空气流来冷却。此外，涡轮轴的压缩机侧的端部便于接近，因此，这里可以不对压缩机的结构进行修改或仅进行极小的修改来安置可通用的传感器部件，如霍尔传感器部件、磁阻传感器部件或感应式传感器部件，这在涡轮增压机中实现了廉价的转速检测。通过传感器部件产生的信号能够非常快速及准确地控制增压压力阀，或者改变VTG增压机的涡轮几何形状，以避免涡轮盘的转速超出。因此，涡轮增压机能够非常接近于其转速界限运行，由此，该涡轮增压机达到其最大效率。如在由压力控制的涡轮增压机中的相对于最大转速界限的安全距离是不必要的。

在第一个改进方案中，传感器部件设计为霍尔传感器部件。霍尔传感器部件非常好地适合于检测磁场的变化，因此可以很好地用于检测转速。霍尔传感器部件可以非常廉价地在商业上购买到，并且其也可以在大约160℃的温度中使用。

可选地，传感器部件设计为磁阻(MR)传感器部件。MR传感器部件本身很好地适合于检测磁场的变化，并且可以廉价地在商业上购买。

在下一个可选的设计方案中，传感器部件设计为感应式传感器部件。感应式传感器部件也非常适合于检测磁场的变化。

在下一个设计方案中，传感器部件设置在涡轮轴的轴向延长线中。在传感器部件这样地设置时，压缩机的进气口的气流仅少量的被传感器部件阻挡。由此，涡轮压缩机的效率保持完全不变。

可选地，传感器部件相邻于涡轮轴的压缩机侧的端部设置。在该设计方案中，能够特别好地检测到由棒形磁铁产生的磁场的变化，该棒形磁铁设置在涡轮轴的压缩机侧的端部中，因为棒形磁铁的磁极相继地经过传感器部件。

在本发明的设计方案中，传感器部件集成在传感器中，该传感器通过间距块与适配器连接，其中适配器可安装在压缩机壳体的进气口上。通过使用适配器，根本不需要改变压缩机壳体的结构，从而实现在涡轮增压机中的转速检测。鉴于压缩机壳体的复杂的构造，这特别具有决定性的优点。

可选地，传感器部件集成在传感器中，其与间距块共同形成***式指状物，其可以通过压缩机壳体中的凹口***到进气口中。这种***式指状物形成非常紧凑的部件，其仅少许地减少了进气口的横截面。这种***式指状物可以简单地安装到在压缩机壳体中设计的凹口中，重要的是这在传感器部件装配在涡轮压缩机中时是巨大的优点。

根据下一个可选的实施例，传感器部件集成在传感器中，该传感器可以在进气口的区域中安置在压缩机壳体的外壁上。在该实施例中，根本不必在压缩机壳体上或在涡轮增压机的进气口中进行修改。进气口的横截面可保持完全不变，并且不会导致压缩机之前通过传感器部件或传感器对空气流的不希望的影响。例如，在涡轮轴转动时，在压缩机侧的端部中设置的较强磁铁在设置于压缩机壳体的外壁上的传感器部件中产生磁场的足够强烈的变化，从而在该传感器中可以产生对应于涡轮轴转速的电信号。

在下一个实施例中，用于改变磁场的部件设计为棒形磁铁。与涡轮轴一同转动的、完全极化的棒形磁铁在其圆周中产生可很好测量的改变磁场，借此，涡轮轴、压缩机叶轮及涡轮机叶轮的转速都可以很好地检测。

可选地，用于改变磁场的部件设计为双磁偶极子的形式，其中第一偶极子的北极面向第二偶极子的南极。两个磁偶极子满足了同棒形磁铁相同的功能，然而其要轻于棒形磁铁，这也是十分有利的。

在下一个可选的实施例中，用于改变磁场的部件设计为由铁磁材料构成的螺母。涡轮盘(涡轮轴和涡轮机叶轮)总之要借助于螺母与压缩机叶轮连接。当该螺母由铁磁材料构成时，基于其几何形状，该螺母在磁场中转动时可以改变磁场。通过该实施例，由无论如何都要在涡轮压缩机中存在的部件实现了磁场的变化。

如果螺母被永久磁化，那么其同时产生磁场，该磁场在该螺母于传感器部件中转动时改变。这种多重功能的部件基于成本因素被认为是十分有利的。

在本发明的下一个设计方案中，用于改变磁场的部件设计为涡轮轴的压缩机侧的端部中的槽。通过铁磁材料中的槽能够有效地改变由外部提供的磁场。磁通量被在磁场中旋转的槽相应地传导。这种简单及廉价的方式便于有效地测量传感器部件中磁场的变化。

在本发明的改进方案中，以这样的方式设置了至少一个通量集中体(Flussleitkoerper)，即该通量集中体收集磁场的磁通量并向传感器部件传导。在使用到通量集中体的情况下，传感器部件也可以相对远离于用于改变磁场的部件设置。通过通量集中体，足够强的磁通量被传导穿过传感器部件，从而在传感器中形成可有效利用的电信号。用于改变磁场的部件与传感器部件之间的2到10cm间隔能够通过通量集中体轻松地克服。从而，在具有大面积进气口的大的涡轮增压机中，传感器部件也可以设置在压缩机壳体的外部，这是特别有利的，因为在该设置中，传感器在维修的情况下能够非常容易地更换。

在下一个改进方案中，用于改变磁场的部件和传感器部件都被磁屏蔽部件包围，该屏蔽部件为用于改变磁场的部件和传感器部件屏蔽外部的干扰磁场。涡轮压缩机外部产生的磁场导致涡轮压缩机中的错误的转速测量。磁屏蔽部件使干扰磁场远离于用于改变磁场的部件和传感器部件，由此确保了无误差的测量。

此外，当用于改变磁场的部件、传感器部件及通量集中体都被磁屏蔽部件包围，该屏蔽部件为用于改变磁场的部件和传感器部件以及通量集中体屏蔽外部的干扰磁场时，这是有利的。干扰磁场也会散布到通量集中体中，这也通过屏蔽部件来阻挡。

在一个设计方案中，压缩机壳体的一部分设计为磁屏蔽部件。压缩机壳体以该种方式承担了另一个功能，这节省了成本、材料及重量。当通量集中体的一部分设计为磁屏蔽部件时，也具有相同的优点。在这两种情况中都明显地简化了***的制造。

在下一个改进方案中，传感器部件和/或通量集中体集成在用于抽吸软管的固定***中。固定***可以例如设计为软管夹。当固定***容纳了传感器部件和/通量集中体时，该部件非常容易装配。此外，该改进方案节省了成本以及安装空间。

当通量集中体和/或磁屏蔽部件和/或传感器部件和/或磁场传感器和/或连接器壳体和/或固定***都全部或部分地由塑料压力注塑包封时，这也是有利的。由此获得生产上的优点，并且压力注塑的部件被有效地保护，以避免外部环境的影响。

附图说明

本发明的实施例将在附图中示意性地示出。图中示出：

图1：传统的废气涡轮增压机，

图2：涡轮机叶轮、涡轮轴以及压缩机叶轮，

图3：具有进气口和排气口的压缩机，

图4：图3示出的压缩机的局部截面图，

图5：适配器，

图6：图5的适配器的详细示图，

图7：磁场传感器的改进的支承，

图8：由图7已知的适配器的局部截面图，

图9：本发明的另一个可能的实施例，

图10：与弯曲的适配器连接的压缩机，

图11：另一个实施例，

图12：图11的图示的局部截面图，

图13-15：测量原理的示意性图，

图16-19：用于改变磁场的部件的不同实施例，

图20a：信号发生原理，

图20b：图20a的图示旋转90°的图示，

图21a：另一信号发生原理，

图21b：图21a的图示旋转90°的图示，

图22a：第三个信号发生原理，

图22b：图22a的图示旋转90°的图示，

图23：另一实施例，

图24a：传感器部件集成到压缩机壳体中的实施例，

图24b：图24a的图示旋转90°的图示，

图25：传感器部件安装到压缩机壳体的外壁上的实施例，

图26：传感器部件与固定***连接的实施例，

图27a到d：通量集中体的不同实施例。

具体实施方式

图1示出了具有涡轮机2和压缩机3的传统涡轮增压机1。压缩机叶轮9可转动地设置在压缩机3中并且与涡轮轴5连接。涡轮轴5也可转动地设置并且以其另一端与涡轮机叶轮4连接。来自在此未示出的内燃机的热废气通过涡轮机进气口7进入到涡轮机2中，其中涡轮机叶轮4被旋转。废气流通过排气口8从涡轮机2排出。涡轮机叶轮4通过涡轮轴5与压缩机叶轮9连接。涡轮机2借此驱动压缩机3。空气通过进气口24吸入在压缩机3中并压缩，并且通过排气口6输送到内燃机。

图2示出了涡轮机叶轮4、涡轮轴5以及压缩机叶轮9。涡轮机叶轮4通常由耐高温的奥氏体镍化合物构成，当涡轮增压机在汽油机中应用时其也适用于高温。该涡轮叶片以精密铸造法制造并且例如通过摩擦焊接法与涡轮轴5连接，该涡轮轴通常由高压喷水连续淬火的钢材构成。由涡轮机叶轮4和涡轮轴5构成的联合体也称作转子或涡轮盘。压缩机叶轮9例如同样以精密铸造法由铝合金来制成。压缩机叶轮9通常利用固定部件11固定到涡轮轴5的压缩机侧的端部10上。该固定部件11可以例如是盖形螺母27，其将带有密封衬套、轴承环和间隔衬套的压缩机叶轮9向涡轮轴轴环固定地压紧。从而，涡轮盘与压缩机叶轮9形成固定的单元。因为压缩机叶轮9通常由铝合金构成，因此，在这里通过基于改变磁场的测量来确定压缩机叶轮的转速是有问题的。

图3示出了具有进气口24和排气口6的压缩机3。适配器12设置在进气口24上，其例如通过螺栓18与压缩机壳体17连接。在适配器12中集成有连接器壳体，其与传感器部件19形成磁场传感器14。由磁场传感器14检测的信号能够通过设置在连接器壳体13中的连接管脚15输送给后续的电子设备。

图4示出了在图3中示出的压缩机3的局部截面图。可再次看到压缩机壳体17，其借助于螺栓18与适配器12连接。截取的压缩机壳体17暴露出压缩机叶轮9和涡轮轴5。在涡轮轴5的压缩机侧的端部10上可识别出用于检测涡轮轴5的转速的装置26。该装置将在图5中详细描述。

图5再次示出了适配器12，其通过螺栓18与压缩机壳体17连接。穿过适配器12截取的局部截面图现在示出磁场传感器14，其在该实施例中包括传感器部件19和磁铁20。磁铁20不仅能够设计作为电磁铁也可以设计作为永久磁铁。由磁铁20产生的磁场不断地穿过传感器部件19并到达用于改变磁场的部件21。用于改变磁场的部件21集成到涡轮轴5的压缩机侧的端部10中。在该实施例中，用于改变磁场的部件21作为涡轮轴5的压缩机侧的端部10中的槽实现。因为涡轮轴5的压缩机侧的端部10由导磁材料(铁磁材料/软磁材料)构成，所以由磁铁20产生的磁场在涡轮轴5转动时通过槽持续地改变，并且由涡轮轴5的转动产生的磁场的变化被传感器部件19检测到并转化为可评估的电信号。此外，传感器部件19设置在用于改变磁场的部件21的附近。“在附近”意味着关系到传感器部件19的位置，传感器部件在该位置中可以很好地检测到由用于改变磁场的部件21产生的磁场的变化，以便于产生可很好地测量(明显地超过传感器部件的电子噪音)的电信号。这种在传感器部件19中产生的依赖于涡轮轴5的转速的电信号将通过电导线29传送到连接器壳体13中的连接管脚15。由此，由传感器部件19产生的对应涡轮轴5的转速的电信号可以由接下来的机动车电子设备来进行处理。

由图5已知的适配器12在图6中再次详细描述。在相应的实施例中能很好地识别出，在磁场传感器14中设置有磁铁20和传感器部件19。此外，磁场传感器14包括电导线29和间距块22，当适配器12与压缩机壳体17连接时，该间距块精确地将传感器部件19设置在用于改变磁场的部件21的前面或旁边。连接器壳体13容纳连接管脚15并且同时与适配器12连接。此外，磁铁传感器14和适配器例如能够以喷射注塑法一体地制成。由传感器部件19产生的电信号通过连接管脚15提供给接下来的评估电子设备。间距块22保持得相对狭窄，因此仅少量地减小压缩机3的进气口24的横截面。

图7示出了对磁场传感器14的改进的支承。在这里，为了支承磁场传感器14除了间距块22之外还设计了至少一个连结板23。连结板23仅少量地减小压缩机3的进气口24的横截面，但有助于提高适配器12和磁场传感器14的结构稳定性。连结板23也可以以上述的喷射注塑法简单地共同形成。在强烈的振动时，磁场传感器14必须精确地保持在用于改变磁场的部件21的对面，这通过连结板23来确保。

图8示出了由图7所知的适配器12的局部截面图。在这里，可以清楚的识别出连结板23，其用于精确地支承磁场传感器14。为了密封适配器12到压缩机壳体17的连接位置而设置有密封件16，其可以在图8中很好地识别。

图9示出了本发明的另一个可能的实施例，在这里也可以识别出具有磁场传感器14的适配器12。然而，传感器部件19现在设置在用于改变磁场的部件21的附近。现在由固定部件11来产生磁场的变化，该固定部件例如可以设计为由铁磁材料制成的螺母。该固定部件11目前满足了双重的功能，因为，其可以用于压缩机叶轮9与涡轮轴5的连接，并且可以通过其在涡轮轴5的压缩机侧的端部上的设置而用于改变磁场。待变化的磁场由磁铁20产生，该磁铁集成在磁场传感器14中。此外，可识别出传感器部件19，其检测磁场的变化并转化为电信号。

在涡轮轴5的压缩机侧的端部10上的涡轮5转速的检测的巨大的优点是在这里控制的温度。废气涡轮增压机1是承受高温的部件，在该部件中的温度会达到1000℃。利用所知的传感器部件19，例如像霍尔传感器或磁阻传感器是不能在这种温度下进行测量的。在涡轮5的压缩机侧的端部10上实际上获得了降低的热负荷。在压缩机3的进气口24中通常在持续工作中出现大约140℃的温度，在最大负荷之后出现160℃到170℃的温度。通过在冷的吸入空气流中设置磁场传感器14，其热负荷与安装到废气涡轮增压机的其它位置相比有明显地下降。

图10示出了与弯曲的适配器12连接的压缩机3。在这里，磁场传感器14也设置在涡轮轴5的压缩机侧的端部10的前面。间距块22现在以涡轮轴5的假想的延伸方向延伸。连接器壳体13处于间距块22的端。在间距块22中可以识别出电导线29，其将由传感器部件19产生的电信号传送到连接器壳体13，并且传送给位于其中的连接管脚15。然后，当在发动机舱仅有较小的安装空间以供使用，基于该原因用于吸入空气的管道必须密封地设置在涡轮压缩机1上时，可以首先有利地应用弯曲的适配器12。在图10中也可以识别出连结板23，其保证了磁场传感器14的准确及很少振动的支承。通过连结板23和间距块22，涡轮压缩机1的进气口24的横截面仅减小极小的尺寸，由此可预料到废气涡轮增压机1根本没有功率损失。

图11示出了另一个实施例，在该实施例中，磁场传感器14通过连结板23形成的三角架来固定。可清晰地识别出，三个连结板23和间距块22仅以微小的尺寸影响到进气口24的横截面。然而，通过连结板23的设计方案保证了涡轮轴5的压缩机侧的端部10的前面的磁场传感器14的准确定位。此外，连结板23防止了磁场传感器14相对于涡轮轴5的压缩机侧的端部10的移动。

图12示出了图11的图示的局部截面图。在图12中可清楚地识别出，磁场传感器14设置在用于改变磁场的部件21的前面。在该实施例中，由安置在磁场传感器14中的磁铁20产生磁场，其中磁场穿过传感器部件19传导并且在涡轮轴5转动时被用于改变磁场的部件21改变。磁场对应于涡轮轴5的转速来变化，并且由传感器部件19检测以及转化为电信号。电信号通过间距块22中的导线向连接器壳体13中的连接管脚15传导，在这里该信号将提供给用于评估的接下来的机动车电子设备使用。连结板23将磁场传感器14固定地保持在预期的位置中。

在图13到15中示出了测量原理的示意图。

在图13中，磁铁20形成在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中，该磁铁作为改变磁场的部件21使用。当涡轮轴5转动并且随时间变化的磁场25在传感器部件19中被检测到时，获得磁场的变化。带有传感器部件19、在间距块22中的导线29和连接管脚15的磁场传感器14在这里设计为***式指状物28，其仅仅穿过压缩机壳体17的壁***，并在那里固定，磁场传感器14作为***式指状物28的设计方案展现了一个对于使用者来说十分廉价的磁场传感器14的实施例，因为，为了安装用于测量转速的磁场传感器14，只需要在现有的涡轮增压机系列上作很小的改动。

图14示出了与在图13中示出的类似的结构，其中压缩机壳体17现在具有弯曲的进气口24。在这里，磁场传感器14也设计为***式指状物28，其沿着涡轮轴5的虚拟延长线设置。在图14中(如也在前述的一些附图中一样)借助于力线示出磁场25，该磁场穿过传感器部件19，并且其场强在涡轮轴5转动时改变，借此，在传感器部件19中形成电信号，该电信号对应于涡轮轴5的转速。该电信号通过导线29传输到连接管脚15。

图15示出了一个结构，在该结构中磁场传感器14也设计为***式指状物28，然而其这样设计，即传感器部件19侧向地接近于用于改变磁场的部件21并固定在涡轮轴5的压缩机侧的端部10上。在这里，磁场25的力线也延伸穿过传感器部件19，其中在涡轮轴5转动时，在传感器部件19中的磁场场强产生变化，并且对应涡轮轴5的转速的信号在传感器部件19中产生。

图16到19示出了用于改变磁场25的部件21的不同的实施例。在这些图示的每个实施例中，用于改变磁场25的部件21都设置在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中。

在图16中，用于改变磁场25的部件21设计为两个永久磁铁20的形式。永久磁铁20这样设置，即上方磁铁的南极S正对着下方磁铁的北极N，由此而获得磁场25，该磁场相当于具有北极N和南极S的棒形磁铁的磁场。

在图17中，用于改变磁场的部件设计为由导磁材料制成的填料30。该填料30镰刀形地集成在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中。在这样的设计方案中，磁场必须由相应安置的磁铁20产生，该磁铁传导磁力线穿过涡轮轴5的压缩机侧的端部10。然后，在涡轮轴5转动时，设置在磁场中的传感器部件19检测到磁场25的变化。

在图18中，具有北极N和南极S的棒形磁铁设置在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中。该棒形磁铁同时是用于改变磁场25的部件21。在涡轮轴5转动时，实现在传感器部件19(在此未示出)中的磁场25的变化。

图19示出用于改变磁场25的部件21的另一实施例。这里，用于改变磁场25的部件21设计为涡轮轴5的压缩机侧的端部10中的槽31。此外，涡轮轴5的压缩机侧的端部10必须由铁磁体(例如：软磁体)材料构成。与图17相似，磁场25由磁铁20产生，该磁铁设置在涡轮轴5的压缩机侧的端部10的相应的外部。然后，在涡轮轴5转动时，磁场的变化通过涡轮轴5的压缩机侧的端部10中的槽31实现。

在图20a中示出了在传感器部件19中通过用于改变磁场的部件21来产生信号的原理。在该图示中，用于改变磁场的部件21设计为在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中集成的永久磁铁20。由该磁铁20产生的磁场25通过力线来表示。磁场25的力线穿过传感器部件19，其中，在涡轮轴5转动时，磁场25的场强在传感器部件19中产生变化，即在传感器19中产生对应于涡轮轴5转速的电信号。该电信号可以通过电导线29提供给接下来的机动车电子设备。

图20b为图20a的图示旋转90°的图示。从磁铁20(在这里表示为用于改变磁场25的部件)开始的力线以高场强穿过传感器部件19。如果这时压缩机叶轮9和涡轮轴5旋转，那么用于改变磁场25的部件21也随之转动，并且传感器部件19由磁场25施加较弱的场强。当传感器部件19例如设计为霍尔传感器时，将由该场强变化获得相应的电信号。当传感器部件19设计为磁阻传感器时，在传感器部件19中磁场25梯度的变化将获得相应的电信号。在这两种情况中都产生出对应于涡轮轴5转速的信号，该信号可以相应地被评估。

图21a示出了一个设计方案，在该方案中，用于改变磁场25的部件21设计为在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中的填料30，该填料由铁磁体(例如：软磁体)材料构成。在涡轮轴5前面设置的磁铁20产生磁场25。在磁铁20中标记有北极N和南极S。磁场25穿过传感器部件19。如果这时涡轮轴5转动，那么由铁磁材料构成的镰刀形的填料30也随之转动。由铁磁材料构成的填料30产生在传感器部件19中的磁场25的变化。通过由铁磁材料构成的填料30不仅改变了传感器部件19中磁场25的场强也改变了磁场25的梯度。由此，不仅霍尔传感器而且磁阻传感器都适合作为检测涡轮轴的转速的传感器部件19。在此，图21b也是由图21a已知的图示旋转90°的图示。可识别出用于改变磁场25的部件21，其设计为在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中的填料30，该填料由铁磁材料构成。基于部件21在涡轮轴5的压缩机侧的端部10上的设置，涡轮轴5的旋转产生了磁场25的变化。

图22a示出用于改变磁场25的部件21的设计方案，该方案中该部件设计为由铁磁材料构成的螺母27。螺母27也可以是盖形螺母。螺母27现在满足了双重功能。一方面，其将压缩机叶轮9向着涡轮轴5的支架挤压并由此使压缩机叶轮9与涡轮盘连接。另一方面，其改变了传感器部件19中由磁铁20产生的磁场25。这特别能够在图22b中了解到。螺母27不仅是用于压缩机叶轮9的固定部件11，也是用于改变磁场25的部件21。磁场25由磁铁20产生并且贯穿传感器部件19。通过铁磁材料构成的螺母27的多用途的设计方案，在传感器部件19中不仅磁场25的场强，而且其梯度也产生变化。这两种变化可以由相应的传感器部件转化为电信号。

图23示出了一个实施例。在该实施例中，带有其传感器部件19的磁场传感器14在压缩机壳体17的进气口中设置在涡轮轴5的一侧。用于改变磁场25的部件21在这里设计为在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中或者设计为设置在螺母27中的磁铁20。如果磁铁20产生足够高场强的磁场25，那么，输入到传感器部件19中的场强足以产生足够强的电信号，该电信号对应涡轮轴5的转速。

图24a示出了由图23已知的实施例，其中，传感器部件19这时集成在压缩机壳体17中。如果由磁铁20产生的磁场强度不够，在涡轮轴5的转动时将不会继续在传感器部件19中产生电信号，通量集中体32设置在压缩机壳体17上，该通量集中体汇集由磁铁20产生的磁通量并且向传感器部件19传导。这在图24a中图示地示出，即大量的磁力线25向着通量集中体32中传输。这样收集的磁通量足够用以在传感器部件19中形成相应高强度的电信号，该信号通过电导线29传导到接下来的评估电子设备。为了远离于外部磁场形成的干扰，压缩机壳体17的内部设置磁屏蔽部件34。该磁屏蔽部件包围传感器部件19以及用于改变磁场25的部件21。磁屏蔽部件34也可以有利地集成到压缩机壳体17中。

图24b示出了图24a的图示旋转90°的图示。这里示出了滚花高螺母27，其可以设计为用于改变磁场的部件。可选地，用于改变磁场25的部件21设置在涡轮轴5的压缩机侧的端部10中。传感器部件19获得通过通量集中体32汇集的磁通量。在此，传感器部件19可以有利地集成到压缩机壳体17的相对较少热负荷的部分中。由通量集中体32传导的场强足够用以在传感器部件19中形成相应高强度的电信号(信号明显超过电子噪音)。在这里也设置磁屏蔽部件，其不同于图24a中示出的，并包围压缩机壳体17。因此，传感器部件17、用于改变磁场25的部件21和通量集中体32也都被磁屏蔽部件34包围。

在图25中，传感器部件19安置在压缩机壳体17的外壁33上。此外，传感器部件19集成在磁场传感器14中，该磁场传感器例如贴在外壁33上。当磁铁产生足够强度的磁场时，在涡轮轴5连同磁铁20旋转时，在传感器部件19中实现了可测量的磁场25的变化。通过该设置将丝毫不需要在压缩机壳体17上进行修改，并且进气口24的横截面也不会被磁场传感器15减小。这在现有涡轮增压机系列中后续地集成测量原理是特别有利的。

图26示出了与图25类似的布局，然而，在图26中，在压缩机壳体17上安装了抽吸软管36，通过该软管将待压缩的助燃空气输送给进气口24。固定***35将抽吸软管36固定在进气口24区域中的压缩机壳体17上，该固定***例如可以设计为软管夹。磁场传感器24与固定***35连接。由此，固定***35承担了固定抽吸软管36的目的并且其承载磁场传感器14。

在图27a到27d中示出了通量集中体32的不同的实施例。

图27a示出了进气口24和用于改变磁场25的部件21。被用于改变磁场25的部件21改变的磁场25由通量集中体32传导到磁场传感器14并且在那里转化为电信号。该电信号对应用于改变磁场25的部件21的位置。

在图27b、c、d中也具有用于改变磁场25的部件21、进气口24以及至少一个通量集中体32。此外，磁屏蔽部件34屏蔽了外部的干扰磁场，从而使干扰磁场不干扰这些在磁场传感器14中产生的电信号。

Claims (24)

1.一种用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其具有压缩机(3)及涡轮机(2)，其中，在所述压缩机(3)中可旋转地设置压缩机叶轮(9)，以及在所述涡轮机(2)中可旋转地设置涡轮机叶轮(4)，并且所述压缩机叶轮(9)通过可旋转设置的涡轮轴(5)与所述涡轮机叶轮(4)机械地连接，其中所述废气涡轮增压机(1)具有用于检测所述涡轮轴(5)的转速的装置(26)，其特征在于，用于检测转速的所述装置(26)在所述涡轮轴(5)的所述压缩机侧的端部(10)上和/或端部中具有用于改变磁场的部件(21)，其中，磁场(25)的变化基于所述涡轮轴(5)的转动来实现，其中，在用于改变所述磁场(25)的所述部件(21)附近设置传感器部件(19)，所述传感器部件检测磁场的变化并转化为可评估的电信号。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)设计为霍尔传感器部件。

3.根据权利要求1所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)设计为磁阻传感器部件。

4.根据权利要求1所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)设计为感应式传感器部件。

5.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)设置在所述涡轮轴(5)的轴向延长线中。

6.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)设置在所述涡轮轴(5)的压缩机侧的端部(10)旁边。

7.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)集成在传感器(14)中，所述传感器通过间距块(22)与适配器(12)连接，其中所述适配器(12)安装在压缩机壳体(17)的进气口(24)上。

8.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)集成在所述传感器(14)中，所述传感器与所述间距块(22)共同形成***式指状物(28)，所述***式指状物可以穿过所述压缩机壳体(17)中的凹口***到所述进气口(24)中。

9.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)集成在所述传感器(14)中，所述传感器可在所述进气口(24)的区域中安装在所述压缩机壳体(17)的外壁(33)上。

10.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，用于改变磁场的所述部件(21)设计为棒形磁铁。

11.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，用于改变磁场的所述部件(21)可选地设计为双磁偶极子的形式，其中第一偶极子的北极正对着第二偶极子的南极。

12.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，用于改变磁场的所述部件(21)设计为由铁磁材料构成的螺母(27)。

13.根据权利要求12所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述螺母(27)被永久磁化。

14.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，用于改变磁场的所述部件(21)设计为所述涡轮轴(5)的压缩机侧的端部(10)中的槽。

15.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，这样地设置至少一个通量集中体(32)，即所述通量集中体收集所述磁场(25)的磁通量并向所述传感器部件(19)传导。

16.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，用于改变所述磁场(25)的所述部件(21)和所述传感器部件(19)都被磁屏蔽部件(34)包围，所述磁屏蔽部件为用于改变所述磁场(25)的所述部件(21)和所述传感器部件(19)屏蔽外部的磁干扰场。

17.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，用于改变所述磁场(25)的所述部件(21)、所述传感器部件(19)及所述通量集中体(32)都被所述磁屏蔽部件(34)包围，所述磁屏蔽部件为用于改变所述磁场(25)的所述部件(21)、所述传感器部件(19)及所述通量集中体(32)屏蔽外部的磁干扰场。

18.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述压缩机壳体(17)的一部分设计为所述磁屏蔽部件(34)。

19.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述通量集中体(32)的一部分设计为所述磁屏蔽部件(34)。

20.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述传感器部件(19)和/或所述通量集中体(32)集成在用于抽吸软管(36)的固定***(35)中。

21.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述通量集中体(32)和/或所述磁屏蔽部件(34)由金属构成。

22.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述通量集中体(32)和/或所述磁屏蔽部件(34)由铁氧体构成。

23.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述通量集中体(32)和/或所述磁屏蔽部件(34)由塑料粘结铁氧体构成。

24.根据前述权利要求中至少一项所述的用于内燃机的废气涡轮增压机(1)，其特征在于，所述通量集中体(32)和/或所述磁屏蔽部件(34)和/或所述传感器部件(19)和/或所述磁场传感器(14)和/或连接器壳体(13)和/或所述固定***(35)都全部或部分地由塑料压力注塑包封。

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