CN103884392A - 用于探测流体介质的至少一种流动性能的传感器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种传感器装置，用于探测流体介质的至少一种流动性能，尤其用于探测内燃机的进气管或增压空气管的空气流量。本发明所提出的传感器装置具有至少一个可引入到流体介质中的传感器壳体，其中，所述传感器壳体具有至少一个壳体本体和至少一个盖。所述传感器壳体还具有至少一个可由流体介质流过的通道。所述传感器装置还包括传感器元件，用于探测流体介质的流动性能，其中，所述传感器元件保持在承载件的上侧上，并且所述承载件具有与上侧相对置的下侧。所述承载件至少部分地布置在所述通道中并且优选在平行于流体介质在通道中主流动方向的截面内的传感器元件的位置上，所述承载件具有平行于流体介质主流动方向另一截面。

Description

用于探测流体介质的至少一种流动性能的传感器装置

背景技术

为了确定内燃机的进气管和增压空气管中的空气流量而安装流量计。因为燃烧的化学过程取决于质量比例，因此必须测量进入的空气/增压空气的质量流量，为此也需要部分地使用体积测量或者差压测量法。

为了测量空气质量流量，已知不同类型的传感器。这种传感器类型是所谓热膜空气质量测量计，例如在DE10345584A1中说明的一个可能的实施例。于是，根据DE10345584A1的流量计具有传感器壳体，所述传感器壳体具有由旁通测量通路分开的空腔以容纳电子模块。所述电子模块在这里具有承载型廓，所述承载型廓基本上在底部区域上用在相对置的长度侧上形成的侧向支撑体构成。所述电子模块还具有布置在载体型廓的头部侧上的塑料承载舌片，所述塑料承载舌片用作承载件以容纳所述传感器元件。为了提供电子计算器件，通常将电路板紧固在所述承载型廓的底板上，所述电路板设有电子部件及带状导线。

DE10345584A1还说明了所述电子模块在安装到传感器壳体中以后在夹紧作用下通过侧向支撑体保持在这里所设置的空腔中。所述承载件在这里穿过在这个空腔和旁通测量通路之间的通流口凸入到旁通测量通路中。

此外，DE4426102A1说明了一种传感器载体，用于测量流动介质的质量的装置，其特征在于，所述传感器载体具有框架元件和保持元件，其中，所述框架元件具有通流口，所述通流口由向后布置的保持元件覆盖，其中由此构成用于传感器元件的凹部。

发明内容

本发明提出一种传感器装置，用于探测流体介质的至少一种流动性能，尤其用于探测内燃机的进气管或增压空气管的空气流量。所述传感器装置具有至少一个可引入到流体介质中的传感器壳体，所述传感器壳体具有至少一个壳体本体和至少一个盖。进一步地，所述传感器壳体优选具有至少一个可由流体介质流过的通道。所述传感器装置还包括传感器元件，用于探测流体介质的流动性能，其优选保持在承载件的上侧上，并且所述承载件具有与上侧相对置的下侧。所述承载件优选至少部分地布置在所述通道中。所述通道在这里同样可以是与主流动通道或者主通道不同的辅助通道或者旁通通道。

对于根据本发明的传感器装置，所述承载件在平行于通道中流体介质主流动方向的截面中的所述传感器元件位置上具有至少成段拓宽的横截面。也就是说，所述承载件的厚度沿着主流动方向观察时增加并且相对应地，逆着主流动方向减小，优选连续地减小。此外，在这里横截面尤其在主流动方向上至少到所述传感器后方停止拓宽。

在据此调整时，优选连续地使测量通道变细或者收缩，尤其是在传感器元件之前和在传感器元件的区域中，表明以这种方式有效地影响流体介质流过传感器元件，并且因此继续稳定，尤其是显著地改善可再现性，尺寸、平衡性和信号-噪音性能。在这种关系下尤其希望通过测量通道的连续变细，得到流体介质的速度同样连续增加，由此同样改善前面所谓的优点。

此外，所述承载件、壳体本体和盖的定位平衡依赖性以有利地方式减小，以及在制造公差不变时，所述平衡的传感器装置和相应的制造技术能够再一次有利地有前提条件地减少废品。如这里进一步示出的，所述盖和壳体本体的位置的影响力明显降低，因为尤其是传感器元件定位在所述承载件上和所述承载件基本上有助于使所述通道变细。在这里尤其可设想完全不依赖于盖和壳体本体的位置，所述通道的变细完全通过承载件实现，通过所述承载件的根据本发明膨胀的横截面和因而所述通道逐渐变细，尤其是所述通道横截面变小，同样对传感器区域中流体介质的流速和压力产生影响并因而能够以有利的方式提高精度。

同样有利的是，所述承载件在所述传感器元件的位置上至少区段地呈楔形地构造。所述承载件的相应楔形同样以前述方式通过所述承载件横截面的拓宽和所述通道横截面的相应变细进行作用。

下面进一步阐述本发明的构思，所述承载件具有迎流边，尤其是设定型廓的迎流边。也就是说，所述迎流边优选具有流动技术优化的型廓，其中，所述迎流边从尖端或者顶点开始，具有呈这种曲线（在流体介质的主流动方向上观察）的型廓，即所述承载件的尖端在流体介质的主方向上增加地加宽。

根据本发明的又一实施例，所述传感器装置的承载件在主流动方向上观察时具有一张角γ。这个张角尤其通过两条撑开张角的直线限界，通过将两条直线分别切向安置在所述承载件的上侧和下侧得到。这两条直线在这里通常具有在主流动方向上观察时布置在承载件之前的交叉点。切向安置所述直线在这里尤其应理解为所述直线在这里不穿过所述承载件的横截面，而是仅仅构成接触一个或多个接触点。

进一步地，本发明以有利的方式提出，所述传感器装置的承载件在上侧具有切口，其中，所述传感器被引入到所述切口中，以至于所述传感器元件的测量表面被流体介质漫流本发明以同样有利的方式提出所述传感器元件完全塞满所述切口，并且所述测量表面与所述承载件的上侧齐平地密封。所述测量表面在这里被提供有至少一个加热元件和至少两个温度传感器，其中，所述传感器装置例如可布置成通过流体介质的流动利用所述温度传感器探测温度分布的影响。为此，每个温度传感器在流体介质的流动方向上观察时优选布置在加热元件之前和每个流动传感器布置在加热元件之后。

根据所提出的传感器装置的又一设计方案，所述承载件的下侧和/或上侧中的至少一侧具有成段呈平直的曲线。

备选地或附加地，本发明还提出所述承载件的下侧和/或上侧中的至少一侧具有至少成段呈凹形的和/或凸形的，尤其是曲折的曲线。

由此，以有利地方式提供通过在所述承载件的下侧和/或上侧上相应地构成的扁形型廓，以有利的方式影响流体介质。

进一步地，在所提出的传感器装置中，在所述承载件的下侧和/或上侧中的至少一侧上，两个或多个呈不同曲线的区域相互邻接，成对地构成的过渡边缘。

所述承载件的构型尤其不限于对称的或圆锥形的几何形状。因此，也可设想所述承载件的下侧和/或上侧的曲线的许多可能的结构外形。在这里，对于所述传感器装置的其他造型形状，所述上侧和下侧具有在下面的举例中详细阐明的曲线。在这里特别地，所述上侧和下侧分别具有至少成段呈平直的曲线，和其中，所述上侧在相对于主流动方向成优选＞0°，特别地＞10°的第一偏角下延伸，并且所述下侧在相对于主流动方向成优选＞0°，特别地＞10°的第二偏角下延伸，并且此外，所述第一偏角和第二偏角相等。在这里，一般来说，所述偏角示出在穿过承载件区域中主流动方向的向量和沿着所述承载件上侧或下侧的曲线切向向量的截面平面中或者还有所述壳体本体或盖的器壁截面中封闭或张开的角度。

备选地，所述上侧和下侧的曲线构造成所述上侧和下侧分别至少成段平直地延伸，其中，所述上侧在相对于主流动方向成优选＞0°，特别地＞10°的第一偏角下延伸，并且所述下侧在相对于主流动方向成优选＞0°，特别地＞10°的第二偏角下延伸，其中，所述第一偏角和第二偏角相等。

根据又一备选构型，所述上侧和下侧分别至少成段平直地延伸，其中，所述上侧平行于所述主流动方向延伸并且所述下侧在相对于主流动方向成优选＞0°，特别地＞10°的第二偏角下延伸。

相反地，同样也可设置，所述上侧和下侧分别至少成段平直地延伸，其中，所述上侧在相对于主流动方向成优选＞0°，特别地＞10°的第一偏角下延伸，并且所述下侧平行于所述主流动方向延伸。

同样也可设想，所述上侧具有至少成段凹形地弯曲的曲线。凹形曲线尤其是指相对于基本上平行于主流动方向的曲率置中地穿过所述承载件延伸的剖切线向内成拱形。也就是说，穿过所述凹形拱形的承载件横截面减小，反之，穿过凸形拱形的承载件横截面增加，其中，所述凸形拱形具有所述拱形的相应的相同边缘点。

同样可相应地设置，所述下侧具有至少成段凹形地弯曲的曲线。

此外，所述承载件的曲线可构成为所述下侧在主流动方向上具有呈第一曲线的第一段和在主流动方向上连接到第一段上的、呈第二曲线的第二段，其中，在第一段和第二段之间布置基本上横向于主流动方向的过渡边缘。

所提出的传感器装置为此进一步构造成，所述承载件在它的下游端部上，即在它的沿主流动方向后面的端部上变细，特别地，所述上侧的曲线和下侧的曲线在最高点上相交并且相互穿过。

根据所述传感器装置的又一设计方案还提出，所述壳体本体和/或盖具有这样的几何形状，即所述壳体和/或盖构造成在所述承载件的区域中导致所述通道变细。由此特别地得到这样的优点，即通过所述壳体本体的和/或盖的几何形状，所述承载件对流体介质的流动的影响可以以有利的方式被支持。

补充地，本发明还提出，所述承载件的横截面曲线基本上适应所述壳体本体的和/或盖的几何形状。也特别清楚的是，所述承载件上侧的曲线与所述盖的几何形状相互影响，以至于对所述承载件和盖之间的流体介质的流动产生影响。进一步地，在这里，所述承载件的下侧同样也可具有这样的曲线，即所述曲线尤其与所述壳体本体的几何形状相配合并且可选地以与所述承载件上侧和盖之间的流体介质的流动相同的方式影响所述承载件下侧和壳体本体之间的流体介质的流动，但或者通过不同的影响引起不同的流动。

一般来说，本发明还提出，所述传感器装置，尤其是所述传感器装置的传感器壳体至少部分地构造为插脚，并且所述插脚可被引入到所述流体介质的流管中。

附图说明

本发明的可能实施例在附图中以示意图示出并且在下面的说明中详细地阐明。在附图中：

图1示出根据本发明的传感器装置的传感器壳体的示意图，其中不具有放置在壳体本体上的盖；

图2示出沿着图1中线A-A’得到的可能实施例的剖视图；

图3示出沿着图1中线A-A’得到的另一可能实施例的剖视图；和

图4a-f示出承载件的可能构型的不同视图。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的传感器装置10的可能实施例的示意图，尤其示出具有敞开的壳体本体14的传感器壳体12，也就是说，没有被设置成用于封闭壳体本体14的盖16。

从图1的视图还得知，通道18布置在壳体本体14中，通道18具有流入口20和流出口22。流入口20优选布置在壳体本体14的背对主流动方向24取向的端面上，其中，流出口22优选垂直于流入口20同时还优选布置在引导流体介质的空腔内部。此外，根据本发明的传感器装置10的优选实施例具有另外的排出口26，沿着主流动方向24观察时，排出口26构成在流出口20后面。由此，通道18的优选构型能够为旁通通道。

还如图1所示，传感器装置10具有至少成段地布置在通道18中的承载件28，在承载件28上，传感器元件30保持在通道18内部。因此可保证所述流体介质的一个支流沿着主流动方向24穿过流入口20，通道18的曲线，到达流出口22，接着向内漫流到承载件28以及传感器元件30。

在图2中示出沿着图1中标记的线A-A’剖切可能的实施例得到示意图。

在这里，从图2的视图尤其可得到，壳体本体14具有偏角α，通道18的横截面在承载件28之前和在承载件28的区域中缩小。进一步地，盖16具有偏角β，偏角β例如可构成为偏离如所示的壳体本体14的偏角α，并且仅仅在承载件28之前的区域中影响通道18的横截面。通过具有偏角α的壳体本体14的壁段以及在通道18中相邻于该壁段平行于主流动方向24取向的壁段来描绘壳体本体14的几何形状32。盖16的相应的几何形状34通过盖16的具有偏角β的成段壁段和盖16的相邻于该壁段且基本上平行于主流体方向延伸的段来描绘。

图2还示出在所示的传感器装置10的实施例中，传感器元件30布置在承载件28的优选上侧38上的凹处36中。承载件38还具有与上侧相对置的下侧40。承载件28的上侧38和下侧40的所示曲线尤其形成与主流动方向相反地取向的迎流边缘42。在主流动方向24上观察，承载件28的上侧38和下侧40的曲线因而有助于相应地同样用于使通道18变细的根据本发明的构思。在这里，承载件28具有一张角γ，张角γ是指分别在位于上侧38上和下侧40上的直线张开的角度。

一般来说，通过通道18的变细，尤其是通道18的横截面在承载件28的区域中变小因此间接地影响流体介质的压力和/或流动速度。如图2所示，尤其通过壳体本体14的几何形状32和盖16的几何形状34的不同构型可区分沿着承载件28的上侧38的流动速度和承载件28的下侧40上的流动速度。

图3示出沿着图1中线A-A’的传感器装置10的另一实施例的剖视图。图3所示的传感器装置10与图2所示的传感器装置10的不同之处仅仅在于壳体本体14的几何形状32、盖16的几何形状34以及承载件28的构型和由此导致的通道18的不同构型。

如可从图3详细地得知，壳体本体14的几何形状32通过仅仅一个平直的壁段构成。同样，盖16的几何形状34通过平行于主流动方向24的壁段构成。根据传感器装置10的传感器壳体12的这个实施例，通过壳体本体14的几何形状32和盖16的几何形状34单独地观察，不导致通道18变细。通道18的变细，尤其是通道横截面的变小，根据图3所示的实施例唯一地通过承载件28提供。在承载件28上还得到，张角γ由两个子角δ、ε构成，其中，子角δ对应承载件28的上侧38相对于主流动方向24的偏角。相应地，子角ε通过承载件28的下侧40相对于主流动方向24的偏角构成。

从图3所示的视图还得知，承载件28的上侧38通过具有平直曲线的区域44及通过具有不同那个的倾斜角的在区域44下游相邻的另外区域构成。相应地，在承载件28的上侧38上，过渡边缘46构成在两个区域之间的过渡处。根据图3所示的传感器装置10的实施例同样可设置，承载件28的上侧38和下侧40在承载件28的与迎流边缘42在主流动方向24上相反的侧上在共有的最高点中接触。然而不是强制地必须使这个最高点在主流动方向上观察时位于迎流边缘42的某平面上。特别地，在主流动方向24上观察时，这个最高点可通过承载件28的上侧38和下侧40的不对称构型，可选地布置在相对于迎流边缘42的面对上侧38或下侧40的侧上。

在图4的下述各视图a）至f）中示出承载件28的，尤其是上侧38或下侧40的曲线的各种可能构型。承载件28的各种不同构型的各视图在下面主要描述它们的不同之处，特别是与上述内容的不同之处。

于是，图4a示出不仅在承载件28的上侧38上还在下侧40上也设置带有平直曲线的区域44的承载件28。

在图4b中示出的承载件28在承载件28的上侧38和下侧40上同样分别具有带有平直曲线的区域44，然而，承载件28的上侧38基本上平行于未示出的主流动方向24地延伸，但承载件28的下侧40以相对于主流动方向24成一角度地安装。

与之相反，图4c的视图示出一承载件28，它的下侧40基本上平行于未示出的主流动方向24，其中，承载件28的上侧38具有相对于主流动方向24的偏角。

根据图4d的视图的承载件28的上侧38和下侧40分别具有一呈凹形曲线的区域48。

与之相反，从图4e的视图得知，所示的承载件28在上侧38上具有呈平直曲线的区域44，它相对于主流动方向24倾斜地延伸。所示的承载件28的下侧40具有在沿主流动方向观察时同样呈平直曲线的倾斜区域44，同样呈平直曲线的但平行于主流动方向24的另一区域44连接到该倾斜区域44上，形成过渡边46。相反地，从图4f的视图得知，所示的承载件28的上侧38由呈凹形曲线的区域48构成，与此相反，下侧40具有沿主流动方向24首先同样呈凹形曲线的区域48，呈凸形曲线的另一区域50连接到下侧40的呈凹形曲线的区域48上，形成过渡边46。

在图2至4的视图中不能穷尽承载件28的可能构型，而是许多构型能够通过承载件28的上侧38或下侧40的截面形式呈平直、凹形或凸形曲线的不同特征的任意组合以任意张角γ，尤其是偏角δ、ε构成。

Claims (10)

1.传感器装置（10），用于探测流体介质的至少一种流动性能，尤其是用于探测内燃机的进气管或增压空气管的空气流量，其中，所述装置（10）具有至少一个可引入流体介质中的传感器壳体（12），其中，所述传感器壳体（12）具有至少一个壳体本体（14）和至少一个盖（16），其中，所述传感器壳体（12）具有可供流体介质流过的通道（18），其中，所述传感器装置（10）还包括用于探测流动性能的传感器元件（30），其中，所述传感器元件（30）保持在承载件（28）的上侧（38）上，并且所述承载件（28）具有与所述上侧（38）相对置的下侧（40），其中，所述承载件（28）至少部分地布置在所述通道（18）中，

其特征在于，

在平行于流体介质在通道（18）中主流动方向（24）的截面内的传感器元件（30）的位置上，所述承载件（28）具有平行于流体介质主流动方向（24）的一个拓宽的横截面。

2.根据前述权利要求所述的传感器装置（10），其特征在于，所述承载件（28）在传感器元件（30）的位置上至少成段呈楔形地构成。

3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10），其特征在于，所述承载件（28）沿主流动方向（24）观察时具有一张角（γ）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10），其特征在于，所述承载件（28）具有一迎流边缘（42），尤其是设定型廓的迎流边缘（42）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10），其特征在于，所述承载件（28）在上侧（38）上具有凹部（36），其中，所述传感器元件（30）被引入到所述凹部（36）中，以使所述传感器元件（30）的测量表面被流体介质漫流。

6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10），其特征在于，所述承载件（28）的下侧（40）和/或上侧（30）中的至少一侧具有至少成段平直的曲线（44）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10），其特征在于，所述承载件（28）的下侧（40）和/或上侧（30）中的至少一侧具有至少成段地呈凹形和/或凸形的曲线（48；50）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10），其特征在于，在所述承载件（28）的下侧（40）和/或上侧（30）中的至少一侧上，两个具有不同曲线的区域相互邻接，形成过渡边缘（46）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10，其特征在于，所述承载件（28）在它的下游端部上逐渐变细。

10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置（10），其特征在于，所述壳体本体（14）和/或盖（16）具有一几何形状（32；34），其中，所述壳体本体（14）和/或盖（16）构造成引起所述通道（18）在承载件（28）的区域中逐渐变细。

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