DE102007007505A1 - Luftmassensensor mit verringertem Signalrauschen - Google Patents

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Christoph Gmelin
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (110) zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines in einer Hauptströmungsrichtung (116) strömenden Mediums, insbesondere einer Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, vorgeschlagen. Die Vorrichtung (110) weist ein in vorgegebener Ausrichtung zur Hauptströmungsrichtung (116) in das strömende Medium einbringbares Steckerteil (112) auf, mit mindestens einer Einlassöffnung (120) und mindestens einer Auslassöffnung (124) sowie mindestens einem die beiden Öffnungen (120, 124) verbindenden Hauptkanal (122). Weiterhin ist mindestens ein von dem Hauptkanal (122) abzweigender Messkanal (128) mit mindestens einem in dem Messkanal (128) aufgenommenen Sensorelement (136) zur Bestimmung des mindestens einen Parameters vorgesehen. Vor einer Abzweigung (126) des Messkanals (128) vom Hauptkanal (122) ist mindestens eine die Strömung des Mediums vom Messkanal (128) ablenkende Leitfläche (132) vorgesehen. An der Leitfläche (132) ist mindestens ein Wirbelelement (152) zur Erzeugung von Längswirbeln (156) vorgesehen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von bekannten Vorrichtungen zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines in einer Leitung in einer Hauptströmungsrichtung strömenden Mediums. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um Ansaugluftmassen einer Brennkraftmaschine zu messen. Insbesondere werden derartige Vorrichtungen als Heißfilmluftmassenmesser eingesetzt. Es sind jedoch auch andere Arten von Vorrichtungen zur Bestimmung anderer oder weiterer Parameter denkbar, beispielsweise Temperaturfühler, Geschwindigkeitsmesser oder ähnliche Messvorrichtungen, sowie andere Messprinzipien als das genannte Heißfilmluftmassenmesserprinzip.
  • Derartige Vorrichtungen zur Bestimmung wenigstens eines Parameters sind beispielsweise in DE 102 53 970 A1 beschrieben. Dabei wird eine Vorrichtung offenbart, welche ein Teil umfasst, welches mit einer vorbestimmten Ausrichtung in Bezug auf eine Hauptströmungsrichtung in eine vom strömenden Medium durchströmte Leitung einbringbar ist.
  • Dabei durchströmt ein Teilstrom des Mediums wenigstens einen in dem Teil vorgesehenen Messkanal, in welchem ein Messelement angeordnet ist. Zwischen Einlass und Messelement weist der Messkanal einen gekrümmten Abschnitt zur Umlenkung des durch den Einlass in den Messkanal eingetretenen Teilstroms des Mediums auf, wobei der gekrümmte Abschnitt im weiteren Verlauf in einen Abschnitt übergeht, in welchem das Messelement angeordnet ist. Dabei ist im Messkanal ein Mittel vorgesehen, welches die Strömung leitet und einer Ablösung der Strömung des Medienteilstroms von den Kanalwänden des Messkanals entgegenwirkt.
  • Weiterhin ist der Eingangsbereich im Bereich der Öffnung, welche der Hauptströmungsrichtung entgegenweist, mit schrägen oder gekrümmten Flächen versehen, welche so gestaltet sind, dass in den Eingangsbereich einströmendes Medium von dem Teil des Messkanals, welcher zum Messelement führt, weggelenkt wird. Dies bewirkt, dass im Medium enthaltene Flüssigkeits- oder Festkörperteilchen aufgrund ihrer Massenträgheit nicht zum Messelement gelangen und dieses verschmutzen können.
  • Vorrichtungen, wie beispielsweise die in der DE 102 53 970 A1 gezeigte Vorrichtung, müssen in der Praxis einer Vielzahl von Anforderungen und Randbedingungen genügen. Diese Randbedingungen sind aus der Literatur weitgehend bekannt und beispielsweise in DE 102 53 970 A1 beschrieben.
  • Neben dem Ziel, einen Druckabfall an den Vorrichtungen insgesamt durch geeignete strömungstechnische Ausgestaltung zu verringern, besteht eine der hauptsächlichen Herausforderungen darin, die Signalqualität derartiger Vorrichtungen weiter zu verbessern. Diese Signalqualität bezieht sich insbesondere auf den Signalhub, welcher beispielsweise durch einen Durchsatz des Mediums durch den zum Sensorelement führenden Messkanal bestimmt wird, sowie gegebenenfalls auf die Verminderung von Signaldrift und der Verbesserung des Signal-zu-Rauschverhältnisses. Die beispielsweise in DE 102 53 970 A1 beschriebene Ausgestaltung der Einlassöffnung durch Flüssigkeits- und Staubpartikel abweisende Fläche dient insbesondere dem genannten Zweck der Verringerung der Signaldrift.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung der Eingangs genannten Art zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines in einer Hauptströmungsrichtung strömenden Mediums, insbesondere zur Messung von Ansaugluftmassen. Wie oben ausgeführt, können jedoch auch andere Arten von Messungen betroffen sein, sowie verschiedenste Arten strömender Medien (zum Beispiel gasförmige Medien, insbesondere Luft und/oder Gasgemische, sowie Flüssigkeiten). Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, dass die Signalqualität der Vorrichtungen weiter verbessert wird, insbesondere indem der Signalhub erhöht wird und indem das Signal-zu-Rauschverhältnis und Signalschwankungen weiter verringert werden.
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, welche ein in vorgegebener Ausrichtung zur Hauptströmungsrichtung des strömenden Mediums in dieses einbringbares Steckerteil aufweist. Dieses Steckerteil weist mindestens eine Einlassöffnung und mindestens eine Auslassöffnung sowie mindestens einen die Einlassöffnung und die Auslassöffnung verbindenden Hauptkanal auf. Weiterhin ist mindestens ein von dem Hauptkanal abzweigender Messkanal mit mindestens einem in dem Messkanal aufgenommenen Sensorelement zur Bestimmung des mindestens einen Parameters vorgesehen. Für die Ausgestaltungen des Sensorelements und die Ausgestaltungen von Haupt- und Messkanal kann beispielsweise auf die DE 102 53 970 A1 verwiesen werden und die darin beschriebenen Möglichkeiten. Daneben sind jedoch auch weitere Ausgestaltungen möglich.
  • Dabei ist die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass in Strömungsrichtung vor der Abzweigung des Messkanals vom Hauptkanal mindestens eine die Strömung des Mediums vom Messkanal ablenkende Leitfläche vorgesehen ist. Beispielsweise kann diese Leitfläche wie in DE 102 53 970 A1 gezeigt ausgestaltet sein. Diese Leitfläche kann beispielsweise eben oder gekrümmt ausgestaltet sein und umfasst vorzugsweise an der Abzweigung des Messkanals vom Hauptkanal einen scharfkantigen „Zahn" und dient, wie oben beschrieben, der Abweisung von im strömenden Medium enthaltenen flüssigen oder festen Verunreinigungen, wie beispielsweise Wasser, Öl, Staub oder Rußpartikeln.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich bei einer derartigen Konstruktion in der Regel zwangsläufig ein oder mehrere Ablösegebiete der Strömung des fluiden Mediums von der Wand des (typischerweise gekrümmten) Messkanals ausbilden. Diese Ablösegebiete reduzieren den Durchsatz durch den Messkanal und damit den Signalhub der Vorrichtung. Weiterhin erzeugen diese Ablösegebiete auch Signalstörungen, da die Ablösegebiete nicht nur eine erhebliche Ausdehnung aufweisen, sondern auch zeitlich instabil sind. Diese Instabilitäten können zu Signalschwankungen und Signalrauschen führen.
  • Ausgehend von dieser Erkenntnis wird die Signalqualität der vorgeschlagenen Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch verbessert, dass an der Leitfläche mindestens ein Wirbelelement vorgesehen ist, welches eingerichtet ist, um Längswirbel im strömenden Medium zu erzeugen. Dabei kann das Wirbelelement unmittelbar vor und/oder auf und/oder unmittelbar hinter der Leitfläche angeordnet sein. Unter Längswirbeln sind dabei Wirbel zu verstehen, deren Wirbelachse im Wesentlichen in einer durch die Hauptströmungsrichtung und eine Längserstreckung des Steckerteils vorgegebenen Ebene angeordnet ist, wobei jedoch auch Abweichungen von bis zu ca. 20°C möglich sind.
  • Durch diese Erzeugung von Längswirbeln wird eine Durchmischung von langsamem Medium im Bereich der Ablösegebiete mit schnell strömendem Medium im Bereich außerhalb der Ablösegebiete begünstigt. Dadurch verkleinern sich die Ablösegebiete und neigen weniger zu Instabilitäten hinsichtlich ihrer räumlichen Ausdehnung. Somit bietet der erfindungsgemäße Einsatz von Wirbelelementen den Vorteil einer Erhöhung des Durchsatzes durch den Messkanal, eines gleichmäßigeren Durchsatzes und somit insgesamt den Vorteil einer hinsichtlich Hub, Schwankungen und Rauschen verbesserten Signalqualität.
  • Dabei ist es insbesondere bevorzugt, das Wirbelelement in Form einer hinsichtlich der Hauptströmungsrichtung und/oder hinsichtlich einer durch die Längserstreckung des Steckerteils und die Hauptströmungsrichtung gebildeten Ebene asymmetrischen Flanke auszugestalten, insbesondere in Form einer dreieckigen Flanke (Stufe).
  • Zur Erzeugung der Längswirbel kann das Wirbelelement insbesondere mindestens ein Element umfassen, welches im strömenden Medium eine Druckdifferenz senkrecht zur Hauptströmungsrichtung erzeugt. Unter „senkrecht" sind dabei jedoch auch Winkel zu verstehen, welche von 90° abweichen, vorzugsweise um nicht mehr als 30°. Eine derartige Erzeugung von Wirbeln durch Druckdifferenzen ist beispielsweise aus dem Bereich der Tragflächentechnik bekannt. Die Leitfläche kann eine Fläche umfassen, welche eben oder gekrümmt sein kann, und welche in einem Winkel von weniger als 90°, vorzugsweise zwischen 20° und 70°, und besonders bevorzugt zwischen 50° und 60° zur Hauptströmungsrichtung orientiert ist. Das Wirbelelement kann mindestens eine auf der Leitfläche angeordnete Stufe umfassen. Die Stufe muss nicht notwendigerweise eine rechtwinklige Stufe sein, sondern es können vorzugsweise Stufenwinkel zwischen 75° und 105°, vorzugsweise jedoch bei ca. 90° verwendet werden.
  • Wie oben beschrieben, ist insbesondere eine asymmetrische Ausgestaltung des Wirbelelements hinsichtlich einer Symmetrieebene des Steckerteils bevorzugt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die beschriebene Stufe zu dieser Symmetrieebene einen Anstellwinkel umfassen, welcher insbesondere (wie aus der Tragflächentechnik bekannt) geeignet ist, um eine derartige Druckdifferenz senkrecht zur Hauptströmungsrichtung beziehungsweise senkrecht zur Symmetrieebene zu erzeugen. Dieser bevorzugte Anstellwinkel, welcher größer als 0° ist, liegt vorzugsweise maximal bei 60°, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 20° und 30°.
  • Eine weitere mögliche Ausgestaltung, welche alternativ oder zusätzlich zu den bereits beschriebenen Ausgestaltungen realisiert werden kann, liegt in der Verwendung eines keilförmigen Wirbelelements. Zu diesem Zweck kann das Wirbelelement mit einer entlang der Leitfläche in Hauptströmungsrichtung ansteigenden Höhe ausgestaltet sein, derart, dass die Keilspitze der Keilform der Hauptströmungsrichtung entgegenweist. Vorzugsweise weist das Wirbelelement eine maximale Erhebung über die Leitfläche zwischen 0,1 und 1,5 mm, insbesondere zwischen 0,4 und 0,8 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,7 mm auf. Leitfläche und Wirbelelement können an der Abzweigung des Messkanals eine scharfe Kante bilden (Zahn).
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtung zur Messung mindestens eines Parameters;
  • 2 eine erfindungsgemäße Abwandlung der in 1 gezeigten Vorrichtung in perspektivischer Darstellung mit geöffnetem Gehäuse;
  • 3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 2;
  • 4 eine Draufsicht auf die Leitfläche der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit dem Wirbelelement; und
  • 5 eine perspektivische Darstellung einer Draufsicht auf das Wirbelelement.
  • In 1 ist eine dem Stand der Technik entsprechende Vorrichtung 110 zur Bestimmung mindestens eines Parameters in einem strömenden Medium in Draufsicht dargestellt. Eine derartige Vorrichtung wird beispielsweise in DE 102 53 970 A1 beschrieben. Im Weiteren sei, ohne den Umfang der Erfindung zu beschränken, angenommen, dass es sich bei dieser Vorrichtung 110 um einen Heißfilmluftmassenmesser zur Bestimmung eines Luftmassendurchsatzes im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine handelt.
  • Die Vorrichtung 110 umfasst ein Steckerteil 112, welches in 1 in Draufsicht mit geöffnetem Gehäuse dargestellt ist. Zu diesem Zweck wurde ein (in 1 nicht zu erkennendes) Deckelteil abgenommen, was die Sicht auf Strömungskanäle 114 im Steckerteil freigibt. Das Steckerteil 112 ist ausgestaltet, um in ein mit einer Hauptströmungsrichtung 116 strömendes Medium, beispielsweise eine angesaugte Luftmasse, eingebracht zu werden. Beispielsweise kann die Luftmasse durch ein Strömungsrohr strömen, welches in 1 nicht dargestellt ist, und das Steckerteil 112 kann in dieses Strömungsrohr eingesteckt werden, um in einer vorgegebenen Orientierung zur Hauptströmungsrichtung 116 ausgerichtet zu werden.
  • Das Steckerteil weist eine der Hauptströmungsrichtung 116 entgegenweisende Anströmseite 118 auf, welche zur Verminderung des Druckabfalls und zur Verminderung von Störungen in der Strömung des Mediums abgerundet ausgestaltet ist. Auf der Anströmseite 118 ist eine Einlassöffnung 120 angeordnet, hinter der sich, als Teil der Strömungskanäle 114, ein Hauptkanal 122 anschließt. Dieser Hauptkanal 122 verläuft in etwa parallel zur Hauptströmungsrichtung 116 und mündet in eine Auslassöffnung 124, welche in diesem Ausführungsbeispiel seitlich am Steckerteil 112 angeordnet ist. Es sei darauf hingewiesen, dass, abweichend von dem in 1 dargestellten Verlauf der Strömungskanäle 114, auch andere Ausgestaltungen möglich sind, beispielsweise eine Anordnung der Auslassöffnung 124 auf der Unterseite des Steckerteils 112.
  • An einer unmittelbar hinter der Einlassöffnung 120 gelegenen Abzweigung 126 zweigt vom Hauptkanal 122 ein Messkanal 128 ab, welcher einen weiteren Teil der Strömungskanäle 114 bildet. Wie in 1 durch Pfeile symbolisiert, zweigt somit vom durch den Hauptkanal 122 strömenden Hauptstrom 138 ein Teilstrom 140 ab.
  • In diesem Ausführungsbeispiel sind die Strömungskanäle 114 mit Strömungsrillen 130 ausgestattet. Diese Strömungsrillen 130 sind im Bereich der Abzweigung 126, zu Beginn des Messkanals 128, unterbrochen und bewirken neben einer Verbesserung des Strömungsverlaufs eine Abweisung von flüssigen und/oder festen Verunreinigungen auf den Kanalwänden vom Messkanal 128.
  • Unmittelbar an der Einlassöffnung 120 ist eine Leitfläche 132 angeordnet, welche anströmendes Medium vom Messkanal 128 weg nach unten ablenkt. Dadurch wird dem auf die Leitfläche 132 auftreffenden Medium ein Impulsanteil senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 116 (in 1 nach unten) verliehen, so dass flüssige und/oder gasförmige Verunreinigungen, welche im Medium enthalten sind, von der Abzweigung 126 weggelenkt werden und aufgrund ihrer Massenträgheit durch den Hauptkanal 122 zur Auslassöffnung 124 geleitet werden. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die Leitfläche 132 mit der Hauptströmungsrichtung einen Winkel α von ca. 55°. Auch andere Winkel sind jedoch einsetzbar, wie oben beschrieben.
  • Die Leitfläche 132 verhindert zumindest teilweise, dass derartige Verunreinigungen durch den Messkanal 128 zu einem in den Messkanal 128 hineinragenden Sensorträger 134 und dem darin beziehungsweise darauf aufgebrachten Sensor 136 gelangen und diesen verunreinigen. Dieser Sensor 136, bei welchem es sich beispielsweise um einen Heißfilmluftmassenmesser-Chip handeln kann, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist (z. B. der DE 102 53 970 A1 sowie dem darin aufgeführten Stand der Technik zu diesem Messprinzip), kann beispielsweise über eine Ansteuer- und Auswerteplatine oberhalb des Messkanals, welche mit dem Sensorträger 134 verbunden sein kann, angesteuert werden und ausgewertet werden. Diese Platine ist in 1 nicht dargstellt.
  • Unmittelbar hinter der Abzweigung 126, an einem scharfen „Zahn" 142 am Ende der Leitfläche 132, bildet sich in dem Teilstrom 140 aufgrund der starken Umlenkung des Mediums in diesem Bereich ein erstes Ablösegebiet 144. Ein weiteres Ablösegebiet 146 bildet sich unmittelbar hinter einer zweiten Umlenkung des Messkanals 128.
  • Der durch den Messkanal 128 von der Abzweigung 126 hin zu einem Messkanalauslass 148 strömende Teilstrom 140 soll den gesamten Durchsatz an strömendem Medium repräsentieren und wird dementsprechend mittels des Sensors 136 gemessen. Die Ablösegebiete 144, 146 behindern jedoch den Teilstrom 140 und somit einen Durchsatz durch den Messkanal 128. Dadurch wird der Signalhub, wie oben beschrieben, vermindert. Zudem sind die Ablösegebiete 144, 146 in ihrer Größe instabil, was zu Schwankungen des Durchsatzes durch den Messkanal 128 und somit zu Signalschwankungen führt.
  • In den 2 bis 5 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 110 dargestellt, welches die oben beschriebene Problematik zumindest teilweise überwindet. Die Vorrichtung 110 ist wiederum mit einem Steckerteil 112 ausgestattet, welches weitgehend dem in 1 dargestellten Steckerteil entspricht, so dass auf die Beschreibung zu 1 verwiesen werden kann.
  • Dabei zeigt 2 eine perspektivische Darstellung schräg von vorne auf die Einlassöffnung 120, 3 zeigt eine Seitenansicht des Steckerteils 112, 4 zeigt eine Draufsicht auf die Leitfläche 132, und 5 zeigt eine weitere, zu 2 alternative Darstellung der Einlassöffnung 120 schräg von vorne.
  • Zunächst wird auf die perspektivischen Darstellungen gemäß den 2 und 5 Bezug genommen. Bei diesen Darstellungen weist, entsprechend einem möglichen Einsatz als Steckfühler, jeweils die Stirnfläche 150 Steckerteils 112 nach unten. Dabei ist zu erkennen, dass auf der Leitfläche 132 ein Wirbelelement 152 in Form einer Stufe 154 angeordnet ist. Durch den Winkelunterschied δ – α (Keilwinkel) zwischen dem erhöhten Bereich der Leitfläche 150 und dem niedriger liegenden Bereich der Leitfläche 150 (vergleiche die Darstellung in 3) erhält die Strömung einen Drall, der zu einem Längswirbel 156 führt. Zusätzlich entsteht durch das Abbremsen der Strömungen an der zur Strömung quer stehenden Fläche der Stufe 154 ein erhöhter Druck. Dies begünstigt zusätzlich ein Umströmen der Stufe 154 und eine Bildung von Längswirbeln 156. Diese Längswirbel 156, welche sich nach der Abzweigung 126 in den Messkanal 128 fortsetzen, bewirken, wie oben beschrieben, eine bessere Durchmischung der Ablösegebiete mit der umgebenden Strömung und somit eine Verringerung der Größe dieser Ablösegebiete 144, 146 sowie eine Stabilisierung derselben.
  • In 3 ist eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels dargestellt, in einer zu 5 analogen Darstellung, also mit der Stirnseite 150 in dieser Darstellung nach oben weisend. Dabei wird die Geometrie der Stufe 154 deutlich. Dabei ist zu erkennen, dass die Stufe 154 in der Zeichenebene gemäß 3 eine Keilform mit einem Keilwinkel δ – α aufweist, wobei die Keilspitze der Hauptströmungsrichtung 116 entgegenweist.
  • Die Höhe 158, um welche sich die Stufe 154 über die Leitfläche 132 erstreckt, wächst dabei von der Anströmseite 118 (Höhe ca. Null) bis zur Abzweigung 126 kontinuierlich an. An der Abzweigung 126 bilden sowohl die Leitfläche 132 als auch der durch die Stufe 154 erhöhte Teil dieser Leitfläche 132 den Zahn 142. In diesem Bereich beträgt die Höhe 158 in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel zwischen ca. 0,5 und 0,7 mm.
  • In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Stufe 154 über die gesamte Leitfläche 132, d. h. von der Anströmseite 118 bis hin zum Zahn 142. Alternativ dazu könnte das Wirbelelement 152 jedoch auch derart ausgestaltet sein, dass sich dieses nur über einen Teil der Leitfläche 132 erstreckt. Auch ein Beginn mit einer von Null verschiedenen Höhe ist denkbar. Die Leitfläche 132 weist dabei, sowohl außerhalb als auch im Bereich der Stufe 154, in diesem Beispiel einen ebenen Verlauf auf. Alternativ sind jedoch jeweils auch gekrümmte Verläufe möglich.
  • Wie weiterhin aus Betrachtung der 5 hervorgeht, weist die Stufe 154 in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr einen Stufenwinkel 160 von 90° auf. Auch hierbei sind jedoch alternative Ausführungen denkbar, wobei die Abweichung vom rechten Winkel vorzugsweise nicht mehr als 15° beträgt.
  • In 4 ist schließlich zu erkennen, dass die Stufe 154 nicht nur in einer Ebene, die aus Hauptströmungsrichtung 116 und Längserstreckung des Steckerteils 112 gebildet wird, eine Asymmetrie in Form einer Keilform aufweist, sondern dass auch eine Asymmetrie senkrecht zu dieser Ebene gemäß 3 besteht. Dabei ist in 4 eine Draufsicht von oben auf die Leitfläche 132 dargestellt, wobei in 4 die Anströmseite 118 unten angeordnet ist, und der Zahn 142 oben. Die Zeichenebene gemäß 4 ist also senkrecht zur Zeichenebene gemäß 3 und parallel zur Hauptströmungsrichtung 116 angeordnet.
  • Dabei ist zu erkennen, dass die Stufe 154 unter einem Anstellwinkel γ (in 4 mit der Bezugsziffer 162 bezeichnet) zur Hauptströmungsrichtung 116 verläuft. Dieser Anstellwinkel 162, welcher in diesem Ausführungsbeispiel bei ca. 25° liegt, bewirkt einen zusätzlichen Asymmetrieeffekt in den Druckverhältnisses entlang der Leitfläche 132 senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 116 und damit eine zusätzliche Begünstigung von Längswirbeln. Dieser Effekt beruht, ähnlich dem bereits oben beschriebenen Effekt, darauf, dass die Strömung einen Drall erhält, sowie dass durch das teilweise Abbremsen der Strömung Druckunterschiede entstehen, welche ein Umströmen der Stufe und eine Bildung von Längswirbeln 156 begünstigen. Dabei ist im vorliegenden Beispiel die Stufe 154 derart angeordnet, dass diese die Leitfläche 132 in eine erhöhte Teilfläche 164 und eine niedrigere Teilfläche 166 unterteilt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10253970 A1 [0002, 0005, 0005, 0006, 0008, 0009, 0023, 0029]

Claims (10)

  1. Vorrichtung (110) zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines in einer Hauptströmungsrichtung (116) strömenden Mediums, insbesondere einer Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, mit einem in vorgegebener Ausrichtung zur Hauptströmungsrichtung (116) in das strömende Medium einbringbaren Steckerteil (112), wobei das Steckerteil (112) mindestens eine Einlassöffnung (120) und mindestens eine Auslassöffnung (124) sowie mindestens einen die Einlassöffnung (120) und die Auslassöffnung (124) verbindenden Hauptkanal (122) aufweist, wobei mindestens ein von dem Hauptkanal (122) abzweigender Messkanal (128) mit mindestens einem in dem Messkanal (128) aufgenommenen Sensorelement (136) zur Bestimmung des mindestens einen Parameters vorgesehen ist, wobei vor einer Abzweigung (126) des Messkanals (128) vom Hauptkanal (122) mindestens eine die Strömung des Mediums vom Messkanal (128) ablenkende Leitfläche (132) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Leitfläche (132) mindestens ein Wirbelelement (152) zur Erzeugung von Längswirbeln (156) vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelelement (152) mindestens ein Element umfasst, welches im strömenden Medium eine Druckdifferenz senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (116) erzeugt.
  3. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (132) eine Fläche umfasst, welche in einem Winkel α von weniger als 90°, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 20° und 70° und besonders bevorzugt zwischen 50° und 60° zur Hauptströmungsrichtung (116) orientiert ist.
  4. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelelement (152) mindestens eine auf der Leitfläche (132) angeordnete Stufe (154) umfasst.
  5. Vorrichtung (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (154) einen Stufenwinkel β (160) zwischen 75° und 105°, vorzugsweise einen Stufenwinkel von 90°, aufweist.
  6. Vorrichtung (110) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stufe (154) mit einer durch eine Längserstreckung des Steckerteils (112) und die Hauptströmungsrichtung definierten Ebene einen Anstellwinkel γ (162) einschließt, welcher größer als 0° ist.
  7. Vorrichtung (110) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel γ (162) maximal 60° beträgt und vorzugsweise zwischen 20° und 30° liegt.
  8. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelelement (152) eine Keilform aufweist, wobei die Keilspitze der Hauptströmungsrichtung (116) entgegenweist und wobei die Höhe (158) des Wirbelelements (152) in Hauptströmungsrichtung (116) ansteigt.
  9. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelelement (152) eine maximale Höhe (158) über die Leitfläche (132) zwischen 0,1 und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 und 0,8 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 0,7 mm aufweist.
  10. Vorrichtung (110) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitfläche (132) und das Wirbelelement (152) an der Abzweigung (126) des Messkanals (128) eine scharfe Kante (142) bilden.
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