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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von bekannten Vorrichtungen zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines in einer Leitung in einer Hauptströmungsrichtung strömenden fluiden Mediums. Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um Ansaugluftmassen einer Brennkraftmaschine zu messen. Insbesondere werden derartige Vorrichtungen in Form von Heißfilmluftmassenmessern 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.
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Heißfilmluftmassenmesser 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 Einlauf und Messelement weist der Messkanal einen gekrümmten Abschnitt zur Umlenkung des durch den Einlauf 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.
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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 Einlauföffnung durch Flüssigkeits- und Staubpartikel abweisende Fläche dient insbesondere dem genannten Zweck der Verbesserung der Signalqualität.
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Übliche, kommerziell erhältliche Heißfilmluftmassenmesser verfügen in der Regel über einen Bypasskanal, welcher aufgrund seiner Form Staub- und Wasserteilchen vom Sensorchip fernhalten. Im Bypassbereich wird unterhalb eines Umlenkzahns die Luft zum Teil aufgestaut, das heißt ihre Geschwindigkeit wird kleiner, so dass der statische Druck in diesem Bereich groß wird. Andererseits liegt der Bypassauslass an der Außenseite des Heißfilmluftmassenmessers in einer Region niederen Drucks. Durch diese Druckdifferenz entsteht eine Strömung durch den Bypass. Zur Erhöhung des Signalhubs und somit zur Verbesserung des Signal-zu-Rauschverhältnisses kann die äußere Form des Sensors und die Lage des Bypassauslasses noch zusätzlich verbessert werden. Dies ist beispielsweise in
DE 10 2006 045 656 A1 exemplarisch gezeigt, wobei dort durch eine Optimierung des Profils eines Steckfühlers sowie durch eine Optimierung der Positionierung der Auslassöffnungen eine Druckdifferenz optimal ausgestaltet wird.
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Mit der Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit im Einlauf des Heißfilmluftmassenmessers geht jedoch in der Regel eine Aufweitung der Stromlinien einher, was dazu führt, dass die seitlichen Kanten des Einlaufs zum Teil von innen angeströmt werden. Dies wiederum bedeutet, dass ein Staupunkt der Strömung im Inneren des Einlaufs angeordnet ist. Dadurch muss die Strömung die Einlaufnasen des Heißfilmluftmassenmessers umrunden, um auf die Sensoraußenseite zu gelangen. Diese Umrundung der Einlaufnasen führt jedoch dazu, dass sich im Bereich des Einlaufs auf der Außenseite des Gehäuses des Heißfilmluftmassenmessers Strömungsablösungen und Wirbel bilden. Diese Ablösungen sind in der Regel instabil und instationär und erzeugen daher ein zusätzliches Signalrauschen und eine Verschlechterung der Signalreproduzierbarkeit. Auch bei Sensoren mit rechteckigem Querschnitt stellt sich die Strömungstopologie ähnlich dar. Auch hier besteht die Möglichkeit, dass sich Ablösungen und resultierende Wirbel bilden, so dass hinsichtlich der Signalqualität ein Verbesserungspotenzial besteht. Je nach Geometrie des Einlaufs kann es auch vorkommen, dass die oben beschriebenen Effekte auch oder nur bei einer Schräganströmung des Sensors auftreten. Hierdurch verändert sich, je nach Anströmwinkel, die Strömungstopologie um den Sensor. Damit verändern sich auch die den Durchfluss dominierenden Druckeffekte, und das Sensorsignal kann sich bei Änderungen in den Zuströmbedingungen verändern. Dieses Phänomen wird auch als Anströmempfindlichkeit bezeichnet.
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Aus der
DE 199 57 437 A1 ist eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem in das strömende Medium einbringbaren Steckerteil mit einer Längserstreckungsachse und einer äußeren Kontur versehen ist, wobei das Steckerteil mindestens einen Einlauf und mindestens eine Auslassöffnung sowie mindestens einen den Einlauf und die Auslassöffnung verbindenden Kanal aufweist, wobei das Steckerteil im Bereich des Einlaufs eine Seitenwand aufweist, wobei die Seitenwand im Bereich des Einlaufs auf ihrer Außenseite eine Verdickung aufweist.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird daher eine Vorrichtung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines in einer Hauptströmungsrichtung strömenden Mediums vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen dieser Art zumindest weitgehend vermeidet. Insbesondere weist die vorgeschlagene Vorrichtung eine erhöhte Signalreproduzierbarkeit und ein vermindertes Signalrauschen auf. Auch die Anströmempfindlichkeit ist gegenüber vielen bekannten Vorrichtungen dieser Art stark vermindert.
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Die Vorrichtung kann grundsätzlich zur Bestimmung einer Vielzahl möglicher Parameter des strömenden fluiden Mediums genutzt werden. Im Folgenden wird die Vorrichtung am Beispiel eines Heißfilmluftmassenmessers zur Messung einer Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei jedoch grundsätzlich alternativ oder zusätzlich auch andere Parameter in Luft oder in anderen fluiden, beispielsweise flüssigen oder gasförmigen, Medien messbar sind.
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Die vorgeschlagene Vorrichtung weist ein in vorgegebener Ausrichtung zur Hauptströmungsrichtung in das strömende Medium einbringbares Steckerteil mit einer Längserstreckungsachse auf. Dieses Steckerteil kann beispielsweise als austauschbares Steckerteil in ein Ansaugrohr oder eine andere Art von Strömungsrohr eingebracht werden, beispielsweise durch eine entsprechende Aufnahme in Form einer Öffnung. Alternativ kann die Vorrichtung selbst auch einen Teil eines derartigen Strömungsrohrs, beispielsweise ein Strömungsrohrsegment, beispielsweise mit rundem oder polygonalem Querschnitt, umfassen, in welchem das Steckerteil fest oder austauschbar integriert sein kann.
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Das Steckerteil kann die entsprechenden Sensorvorrichtungen zur Messung des mindestens einen Parameters umfassen. Wie unten näher ausgeführt wird, können beispielsweise ein oder mehrere Sensorchips in dem Steckerteil aufgenommen sein, um den oder die Parameter zu messen, beispielsweise ein in einem Bypasskanal aufgenommener Heißfilmluftmassenmesser- Sensorchip.
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Das Steckerteil weist mindestens einen Einlauf auf, über welchen das strömende fluide Medium ins Innere des Steckerteils gelangen kann, und mindestens eine Auslassöffnung. Der Einlauf und die Auslassöffnung sind über mindestens einen Kanal verbunden. Wie unten am Beispiel eines Heißfilmluftmassenmessers näher ausgeführt wird, können beispielsweise auch mehrere Kanäle und/oder mehrere Öffnungen vorgesehen sein, beispielsweise ein Hauptstromauslass und ein Bypassauslass oder Messkanalauslass, wobei der Einlauf und der Hauptstromauslass über einen Hauptkanal verbunden sind und wobei der Einlauf und der Bypass- bzw. Messkanalauslass über einen Bypass- bzw. Messkanal verbunden sind. Auch komplexere Geometrien sind möglich.
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Das Steckerteil weist im Bereich des Einlaufs eine Seitenwand auf. Diese Seitenwand kann sich beispielsweise im Wesentlichen parallel zu der Längserstreckungsachse des Steckerteils erstrecken und kann beispielsweise ein Bestandteil eines Gehäuses des Steckerteils sein. Beispielsweise kann die Seitenwand ganz oder teilweise aus einem Kunststoff hergestellt sein, beispielsweise einem Glasfaser-gefüllten PBT.
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Zur Vermeidung der oben beschriebenen Problematik der Ablösungsbildung im Bereich des Einlaufs des Steckerteils wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Seitenwand im Bereich des Einlaufs auf ihrer Außenseite mit einer Verdickung auszustatten, wobei die Verdickung eine maximale Dicke im Bereich zwischen 0,3 mm und 2,5 mm und eine Längserstreckung in Hauptströmungsrichtung zwischen 3 mm und 15 mm aufweist und dass die äußere Kontur im Bereich der Verdickung über die restliche Kontur an der Seitenwand stromaufwärts und stromabwärts der Verdickung heraussteht, wobei die Verdickung selbst die Kontur eines Tragflächenprofils aufweist.
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Unter einer „Verdickung“ ist dabei eine Geometrie zu verstehen, bei welcher die Seitenwand in einer Schnittebene senkrecht zur Längserstreckungsachse zunächst eine ansteigende Dicke aufweist, wobei die Dicke ein Maximum durchläuft und schließlich wieder absinkt. Auf diese Weise entsteht eine Kontur mit einer zusätzlichen „Beule“ seitlich auf dem Einlauf, welche dafür sorgt, dass die Strömungsumlenkung des Teils der Strömung, der das Steckerteil überstreift, kleiner wird und die Ablöseneigung dadurch deutlich verringert wird. Beispielsweise kann das Steckerteil insgesamt eine äußere Kontur aufweisen, beispielsweise betrachtet in einer Blickrichtung parallel zur Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums. Im Bereich der Verdickung überragt die Kontur dann die Kontur in den übrigen Bereichen, steht also im Bereich der Verdickung, insbesondere der Beule, über die restliche Kontur heraus. Dadurch erfolgt eine Strömungsumlenkung über einen größeren Radius. Unter dem Begriff „im Bereich des Einlaufs“ ist dabei eine Positionierung der Verdickung zu verstehen, bei welcher sich das Maximum der Verdickung, also die Stelle größter Wanddicke, um nicht mehr als 30% der Gesamtlänge des Steckerteils in Hauptströmungsrichtung hinter dem Einlauf befindet, beispielsweise um nicht mehr als 10 mm.
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Die Verdickung kann insbesondere eine abgerundete Form aufweisen, also eine Form mit stetig gekrümmter Kontur der Oberfläche der Seitenwand in einer Schnittebene senkrecht zur Längserströmungsachse. Dabei kann auch eine dem Einlauf zugewandte Vorderkante der Seitenwand abgerundet ausgestaltet sein. Die Verdickung kann auf beiden Seiten, also auf zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden des Steckerteils oder insgesamt auf mehreren Seitenwänden des Steckerteils im Bereich des Einlaufs ausgebildet sein oder lediglich auf einer Seitenwand. Beispielsweise kann das Steckerteil in einer Schnittebene senkrecht zur Längserstreckungsachse symmetrisch ausgestaltet sein, beispielsweise zu einer Symmetrieachse senkrecht zur Längserstreckungsachse. Auch asymmetrische Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich, wie beispielsweise eines oder mehrere der in
DE 10 2006 045 656 A1 beschriebenen Profile.
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Die Verdickung weist in einer Schnittebene senkrecht zur Längserstreckungsachse die Kontur eines Tragflächenprofils oder eines Teils eines Tragflächenprofils auf, mit einer zur Außenseite des Steckerteils hinweisenden Hochdruckseite. Dieses Tragflächenprofil kann derart geformt sein, dass im Betriebsbereich im Wesentlichen keine Strömungsablösung von dem Tragflächenprofil erfolgt.
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Die erfindungsgemäße Verdickung kann bei verschiedenen Ausgestaltungen des Steckerteils verwendet werden. So kann beispielsweise das Steckerteil selbst eine einstückig angeformte abgerundete Anströmkante, welche bei eingestecktem Steckerteil der Hauptströmungsrichtung entgegenweist, aufweisen, wie dies beispielsweise bei kommerziell erhältlichen Heißfilmluftmassenmessern der Robert Bosch GmbH, Deutschland, vom Typ HFM7-IP der Fall ist. In diesem Fall kann der Einlauf beispielsweise in der einstückig angeformten abgerundeten Anströmkante vorgesehen sein.
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Alternativ kann das Steckerteil jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein, beispielsweise mit einer fest in einem Strömungsrohrsegment der Vorrichtung installierten Anströmkante. Das Strömungsrohrsegment kann beispielsweise eine Halterung aufweisen, in welcher der übrige Teil des Steckerteils einbringbar ist, so dass, gemeinsam mit der fest installierten abgerundeten Anströmkante, insgesamt das Steckerteil in dem Strömungsrohrsegment entsteht. In diesem Fall kann der Einlauf beispielsweise ganz oder teilweise in dem fest installierten Teil, also in der fest installierten Anströmkante, vorgesehen sein und/oder ganz oder teilweise in dem austauschbaren Teil des Steckerteils. Dementsprechend kann auch die Verdickung beispielsweise in der fest installierten Anströmkante installiert sein, und/oder, wahlweise, in einer Seitenwand des austauschbaren Teils des Steckerteils. Beispiele derartig zweiteiliger Steckerteile, mit einem fest installierten Teil und einem austauschbaren Steckteil, sind kommerziell ohne die erfindungsgemäße Verdickung beispielsweise von der Robert Bosch GmbH, Deutschland, unter der Bezeichnung HFM6-ID oder HFM7-ID erhältlich.
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Die mindestens eine Auslassöffnung, beispielsweise mindestens eine Bypassöffnung des Kanals, kann insbesondere stromabwärts der Verdickung angeordnet sein. Auf diese Weise wird insbesondere durch die Verdickung verhindert, dass sich Ablösungen und Wirbel im Bereich dieser besonders empfindlichen Auslassöffnung, beispielsweise des Bypassauslasses, bilden. Diese könnten den Strömungsdurchsatz durch den Bypasskanal und damit die Signalqualität beeinflussen, was durch die stromaufwärtige Anordnung der Verdickung verhindert oder zumindest weitgehend vermieden werden kann.
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Wie oben beschrieben, kann das Steckerteil beispielsweise symmetrisch in die Strömung eingebracht werden, das heißt unter einem Anstellwinkel von Null Grad. Unter einem Anstellwinkel ist dabei der Winkel zwischen einer Achse des Steckerteils in einer Schnittebene senkrecht zur Längserstreckungsachse und der Hauptströmungsrichtung zu verstehen. Alternativ kann das Steckerteil jedoch auch unter einem von Null Grad verschiedenen Anstellwinkel zur Hauptströmungsrichtung in das strömende fluide Medium eingebracht oder einbringbar sein. Zu diesem Zweck kann die Vorrichtung beispielsweise entsprechende Halterungen zur Aufnahme des Steckerteils umfassen, beispielsweise eine Halterung, in welcher der Anstellwinkel fest vorgegeben ist. Auch eine variable Einstellbarkeit des Anstellwinkels über einen Anstellwinkelbereich kann vorgegeben sein.
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Im Idealfall bewirkt die Verdickung, dass die Strömungsablösung über einen großen Anstellwinkelbereich vollständig verschwindet. Die Verdickung bewirkt also eine hohe Flexibilität, sowohl hinsichtlich des Querschnitts des Steckerteils als auch hinsichtlich des Profils des Steckerteils in einer Schnittebene senkrecht zur Längserstreckungsachse. So kann die Verdickung beispielsweise bei Steckerteilen mit abgerundeter Anströmkante, wie oben beschrieben, eingesetzt werden, als auch bei Steckerteilen mit einer nicht-abgerundeten Anströmkante, wie beispielsweise Steckerteilen mit rechteckigem Querschnitt in einer Schnittebene senkrecht zur Längserstreckungsachse.
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Insgesamt bewirkt die vorgeschlagene Vorrichtung, dass sich Ablösungen im Außenbereich des Steckerteils weitgehend vermeiden lassen. Dies ist insbesondere bei Luftmassensensoren bei einer Anströmung von vom oder leichter Schräganströmung unter einem Anstellwinkel von erheblichem Vorteil. Die Signalqualität und die Signalreproduzierbarkeit der Signale der Vorrichtung lassen sich dadurch erheblich verbessern.
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Weiterhin erfolgt eine Stabilisierung der Strömungstopologie, welche den Sensor insgesamt unempfindlich gegenüber Änderungen in den Zuströmbedingungen macht. Hierdurch lässt sich die Vorrichtung über einen weiten Betriebsbereich, beispielsweise einen weiten Bereich von Strömungsgeschwindigkeiten, Viskositäten, Anstellwinkeln oder ähnlichen Betriebsbereichs-Variablen, einsetzen, ohne dass innerhalb dieses Betriebsbereichs durch die Änderung des Betriebsbereichs signifikante Veränderungen in der Signalqualität auftreten.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen
- 1A ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in perspektivischer Darstellung;
- 1B die Vorrichtung gemäß 1A in Draufsicht;
- 2A eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A in 1B;
- 2B eine Detaildarstellung des in 2A mit B bezeichneten Bereichs;
- 3 eine zu 2A alternative Ausführungsform mit rechteckigem Querschnitt;
- 4 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Modifikation einer Vorrichtung gemäß 2A; und
- 5 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Modifikation einer Vorrichtung gemäß 3.
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In den 1A bis 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer dem Stand der Technik entsprechenden Vorrichtung 110 zur Messung eines Luftmassenstroms dargestellt. Wie oben beschrieben, kann die Vorrichtung 110 grundsätzlich auch auf andere Weise ausgestaltet sein, beispielsweise zur Messung anderer Parameter als einer Luftmasse.
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In 1A ist dabei eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung 110 gezeigt, wohingegen in 1B eine Detaildarstellung der Kanäle im Inneren der Vorrichtung 110 gezeigt ist. Die 2A und 2B zeigen Schnittdarstellungen in einer Schnittebene A-A in 1B. Auf sämtliche Figuren wird in der folgenden Beschreibung Bezug genommen.
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Die Vorrichtung 110 ist als Steckfühler ausgestaltet und umfasst ein Steckerteil 112, mit einer Längserstreckungsachse 114. Das Steckerteil 112 weist ein Gehäuse 116 auf, welches in dem dargestellten Ausführungsbeispiel über eine einstückig mit dem übrigen Steckerteil 112 verbundene abgerundete Anströmkante 118 verfügt. Diese Anströmkante 118 weist bei in das strömende fluide Medium eingebrachtem Steckerteil einer Hauptströmungsrichtung 120 entgegen.
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In dem Gehäuse 116, welches durch einen Elektronikraumdeckel 120 und einen Messkanaldeckel 122 verschließbar ist, ist ein Elektronikraum 124 und ein Kanalraum 126 eingebracht. Das Steckerteil 112 verfügt über ein Elektronikmodul 128, bei welchem eine Leiterplatte 130 mit einer Ansteuer- und Auswerteelektronik 132 auf ein Bodenblech 134 aufgebracht ist. Weiterhin ist an dem Bodenblech 134 ein Sensorträger 136 aus Kunststoff angespritzt, in welchem ein Sensorchip 138 eingelassen ist. Das Elektronikmodul 128 ist derart in dem Steckerteil 112 aufgenommen, dass der Hauptbestandteil des Bodenblechs 134 mit der Leiterplatte 130 in dem Elektronikraum 124 aufgenommen ist, während der Sensorträger 136 mit dem Sensorchip 138 in den Kanalraum 126 hineinragt. Der Sensorchip 138 kann beispielsweise als Heißfilmluftmassenmesser-Sensorchip ausgestaltet sein, mit einer Sensorchip-Messoberfläche, auf welcher elektronische Strukturen, beispielsweise ein oder mehrere Messwiderstände, ein oder mehrere Heizwiderstände oder ähnliche Strukturen oder Kombinationen von Strukturen angeordnet sein können. Die Ansteuer- und Auswerteelektronik 132 kann für eine entsprechende vollständige oder teilweise Ansteuerung dieses Sensorchips 138 sowie eine vollständige oder teilweise Auswertung des Sensorchips 138 sorgen.
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In 1B ist der Kanalraum 126 im Detail in Draufsicht von oben dargestellt. Dabei ist zu erkennen, dass das Gehäuse 116 einen Einlauf 140 in Form einer der Hauptströmungsrichtung 120 entgegenweisenden Öffnung aufweist. Von diesem Einlauf 140 führt ein Hauptkanal 142 zu einer Hauptauslassöffnung 144. Die Hauptauslassöffnung 144 ist dabei in der Darstellung gemäß 1B in einer Seitenwand auf der Rückseite des Steckerteils 112 angeordnet.
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Von dem Hauptkanal 142 zweigt, unmittelbar hinter dem Einlauf 140, an einem Umlenkzahn 146 ein Bypasskanal 148 ab, welcher in einer Bypassauslassöffnung 150, ebenfalls in der rückwärtigen Seitenwand des Steckerteils 112, mündet. In diesen Bypasskanal 148 ragt der Sensorträger 136 aus dem Elektronikraum 124 hinein, so dass der Sensorchip 138 von dem durch den Bypasskanal 148 strömenden fluiden Medium überströmt wird. Wie oben dargestellt, wird die anströmende Luft im Bereich des Einlaufs 140 gestaut, wohingegen im Bereich der Bypassauslassöffnung 150 aufgrund der schnell vorbeiströmenden eine Region niederen Drucks vorliegt. Durch diese Druckdifferenz wird die Strömung durch den Bypasskanal 148 angetrieben.
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Die technische Schwierigkeit der in den 1A und 1B gezeigten Vorrichtung 110 soll am Beispiel der Schnittdarstellungen in der Schnittebene A-A gemäß 1B in den 2A und 2B verdeutlicht werden. Dabei zeigt 2B eine vergrößerte Darstellung des Bereichs B in 2A. Die Strömung des fluiden Mediums, beispielsweise der Luft, ist in beiden Figuren symbolisch mit der Bezugsziffer 152, welche die Stromlinien kennzeichnet, bezeichnet.
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Dabei ist zu erkennen, dass die Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Einlaufs 140 mit einer Aufweitung dieser Stromlinien der Strömung 152 einhergeht. Dies führt dazu, dass die seitlichen Kanten des Einlaufs 140, welche durch Seitenwände 154 des Gehäuses 116 gebildet werden, zum Teil von innen angeströmt werden. Dies wiederum bedeutet jedoch, dass ein Staupunkt 156, welcher bei der vergrößerten Darstellung in 2B erkennbar ist, im Inneren des Einlaufs 140 angeordnet ist. Dadurch muss die Strömung die Vorderkante 158 der Seitenwände 154 (auch als „Einlaufnase“ bezeichnet) umrunden, um auf die Außenseite des Steckerteils 112 zu gelangen. Dabei bilden sich Strömungsablösungen und Wirbel, welche in den 2A und 2B symbolisch mit der Bezugsziffer 160 bezeichnet sind. Diese Strömungsablösungen und Wirbel 160 sind jedoch instabil, erzeugen zusätzliches Signalrauschen und verschlechtern die Signalreproduzierbarkeit.
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Ähnlich zu dem in den 1A bis 2B gezeigten Fall mit abgerundeter Anströmkante 118 stellt sich der Fall für Steckerteile mit nicht-abgerundeter Anströmkante 118 dar, wie beispielsweise Steckerteilen 112 mit rechteckigem Querschnitt. Ein Beispiel eines derartigen Steckerteils 112 ist in 3 gezeigt. Während die Ausführungsbeispiele gemäß den 1A bis 2B beispielsweise kommerziell erhältlichen Steckerteilen vom Typ HFM7-IP entsprechen, entspricht die in Figur dargestellte Variante beispielsweise dem Typ HFM7-ID.
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In den 4 und 5 sind hingegen erfindungsgemäße Modifikationen der Ausführungsformen gemäß den 1A bis 3 gezeigt. Dabei zeigt 4 eine der Darstellung gemäß 2B entsprechende Ausführungsform, wohingegen 5 eine erfindungsgemäße Modifikation der Ausführungsform gemäß 3 zeigt. Insofern kann für mögliche Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung 110 weitgehend auf die obige Beschreibung verwiesen werden. Wiederum sind Schnittdarstellungen in einer Schnittebene senkrecht zur Längserstreckungsachse 114 des Steckerteils 112 gezeigt, analog zu den 2B und 3.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, seitlich auf die Seitenwände 154 des Gehäuses 116 eine Verdickung 162 aufzubringen. Diese Verdickung, welche auch als „angeformte Backe“ bezeichnet werden kann, sorgt dafür, dass die Strömungsumlenkung des Teils der Strömung, der die äußere Oberfläche des Gehäuses 116 überstreift, kleiner wird und die Ablöseneigung deutlich geringer wird. Im Idealfall verschwindet die Ablösung über einen großen Anstellwinkelbereich völlig.
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Die Verdickung 162 kann sowohl bei profilierten Steckerteilen 112, mit abgerundeter Vorderkante 118, wie in 4 gezeigt, als auch bei Steckerteilen 112 mit eher rechteckigem Querschnitt, wie beispielsweise in 5 gezeigt, angewendet werden.
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Wie insbesondere in 4 erkennbar ist, weist die Verdickung 162 eine abgerundete Form mit einer abgerundeten Vorderkante 158 auf. Die Verdickung weist eine maximale Dicke H gegenüber der übrigen Seitenwand 154 auf, welche typischerweise im Bereich zwischen 0,5 und 2 mm liegt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 kann diese Dicke beispielsweise zwischen 0,5 und 1,5 mm betragen, wohingegen im Ausführungsbeispiel gemäß 5 Dicken H im Bereich zwischen 0,5 und 2,0 mm bevorzugt sind.
