-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Massenstromsensorvorrichtung.
-
Massenstromsensorvorrichtungen
sind geeignet zum Erfassen eines Massenstroms eines Fluids, beispielsweise
in einem Bypass. Massenstromsensorvorrichtungen werden auf unterschiedlichen industriellen
Gebieten verwendet. Beispielweise werden Massenstromsensorvorrichtungen
als Luftmassensensoren verwendet zum Ermitteln der Durchflussmenge
von Luft, die in eine Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine oder
in Richtung eines Brenners strömt,
oder eines Brenngases, das durch ein Gasmessgerät hindurchströmt zum Ermitteln
der Menge eines Gasverbrauchs. In Brennkraftmaschinen mit Kraftstoffeinspritzung
eingesetzte Massenstromsensorvorrichtungen werden verwendet zum
genauen Messen einer Ansaugluftflussrate, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung
mit einer hohen Genauigkeit ermitteln zu können.
-
Zum
Ermitteln der Durchflussmenge von Luft oder Brenngas weisen Massenstromsensorvorrichtungen
ein Sensorelement auf, dessen Messergebnisse sehr sensitiv von einer
Anordnung des Sensorelements in einem das Sensorelement umgebenden Bypass
beeinflusst werden.
-
Die
DE 103 11 039 A1 offenbart
ein Durchflussmessgerät,
das mit einem Durchgang zum Einführen
und Tragen von Luft zur Messung ausgebildet ist und ein Sensorteil
aufweist, das in dem Durchgang zum Messen einer Durchflussrate der
Luft angeordnet ist. Ein Kontraktionsteil ist in einer Innenfläche des
Durchgangs so ausgebildet, dass das Kontraktionsteil zu dem Sensorteil
weist. Das Kontraktionsteil verengt die Strömung der in der Nähe des Sensorteils
strömenden
Luft. Eine flache Fläche
des Kontraktionsteils ist parallel zu der Fläche des Sensorteils und zumindest
stromaufwärts
von dem Sensorteil ausgebildet.
-
Die
DE 10 2005 036 189
A1 offenbart einen Heißfilmluftmassenmesser.
Der Heißfilmluftmassenmesser
weist einen Heißfilmsensorchip
auf. Ein Trägerelement
weist eine Aufnahme zur Montage des Heißfilmsensorchips auf. Mittels
eines MID(molded interconnect device – spritzgegossener Schaltungsträger)-Verfahrens
wird mindestens eine Leiterbahn auf das Trägerelement aufgebracht. Auf
diese mindestens eine Leiterbahn wird in einem anschließenden Verfahrensschritt
mindestens ein elektronisches Bauelement aufgebracht. Anschließend wird
der Heißfilmsensorchip
in die Aufnahme aufgebracht.
-
Die
DE 42 19 454 A1 offenbart
einen Massenflusssensor, der zum Nachweis der Intensität eines
Medienstromes dient. Der Massenflusssensor umfasst einen Messchip
mit einer dielektrischen Membran und einem Rahmen aus einkristallinem
Silizium. Auf der Membran ist mindestens ein Heizer angeordnet.
Der Messchip ist in den Anströmkanal eines
Gehäuses
eingebaut.
-
Die
DE 197 24 659 A1 offenbart
eine Vorrichtung zum Messen einer Gasflussrate. Die Vorrichtung
zum Messen der Gasflussrate weist einen Rohrkörper auf, dessen Innenraum
als Durchgang für
ein zu messendes fließendes
Gas dient. Ein Gehäuse, das
einen allgemeinen U-förmigen
Umgebungsdurchgang aufweist, ist einstückig mit dem Rohrkörper gebildet.
Ein plattenförmiges
Flussratenerfassungselement ist in einem ersten Durchgang des Umgebungsdurchgangs
angeordnet, wobei ein Durchgangsbeschränkungsabschnitt in einem zweiten
Durchgang des Umgebungsdurchgangs in Strömungsrichtung hinter dem ersten
Durchgang angeordnet ist. Der Einlassabschnitt des Umgebungsdurchgangs
ist in der Nähe
einer axialen Mitte des Rohrkörpers
angeordnet, wobei das Auslasstor des Umgebungsdurchgangs in der
Nähe einer
Rohrwand des Rohrkörpers
angeordnet ist.
-
Aus
der
DE 199 39 824
A1 ist eine Vorrichtung zur Messung der Masse eines strömenden Mediums
bekannt. Diese Vorrichtung umfasst einen Sensorträger, der
aus einem Blechelement und einem Kunststoffelement besteht. Der
Sensorbereich des Messelementes ist durch Aussparungen in den Längskanten
und einem speziellen Klebeverfahren zuverlässig vor einem von der elektronischen
Auswerteschaltung her auslaufenden Gel geschützt.
-
Die
nachveröffentlichte
DE 10 2007 024 865 A1 offenbart
eine Vorrichtung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines
fluiden Mediums. Die Vorrichtung umfasst einen Sensorchip zur Messung
des Parameters und einer Ansteuer- und Auswerteelektronik mit einem
Schaltungsträger.
Der Sensorchip ist auf einem in das fluide Medium einbringbaren
Chipträger
angeordnet. Der Chipträger umfasst
einen mit dem Schaltungsträger
einstückig ausgebildeten
Vorsprung des Schaltungsträgers,
wobei der Sensorchip an dem Vorsprung fixiert ist.
-
Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine zuverlässige und präzise Massenstromsensorvorrichtung bereitzustellen.
-
Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
durch die Unteransprüche
gekennzeichnet.
-
Die
Erfindung zeichnet sich aus durch eine Massenstromsensorvorrichtung
mit einem Gehäusekörper, der
einen Bypass aufweist und eine Kavität, die von dem Bypass abzweigt,
wobei eine Wandung des Bypasses in einem Bereich der Abzweigung
der Kavität
unterbrochen ist. Ein Massenstromsensor ist teilweise in dem Bypass
und teilweise in der Kavität angeordnet
und weist zumindest ein Sensorelement auf, das auf dem in dem Bypass
angeordneten Teil des Massenstromsensors angeordnet ist zur Ermittlung
einer vorbeiströmenden
Luftmasse. Ein Strömungskörper mit
einer Aussparung und zumindest einem Wandelement ist in dem Bypass
ausgebildet zur Vorgabe einer Strömungsführung in einem Bereich des
zumindest einen Sensorelements. Der Strömungskörper ist in dem Bypass derart
angeordnet, dass der Massenstromsensor mit ihrem in dem Bypass angeordneten
Teil zumindest teilweise in der Aussparung des Strömungskörpers angeordnet
ist und das zumindest eine Wandelement die unterbrochene Wandung
des Bypasses schließt.
Dies ermöglicht
die Ausbildung einer präzisen
Massenstromsensorvorrichtung dadurch, dass die Strömungsführung in
dem Bereich des zumindest einen Sensorelements durch den Strömungskörper präzise vorgegeben werden
kann. Ferner ermöglicht
dies eine zuverlässige
Massenstromsensorvorrichtung dadurch, dass durch das Schließen der
Wandung zwischen dem Bypass und der Kavität gegebenenfalls eine Auswerteelektronik
der Massenstromsensorvorrichtung getrennt von der Strömungsführung angeordnet
sein kann, was die Auswerteelektronik beispielsweise vor Feuchtigkeit,
Partikeln und Schmutz schützt
und die Zuverlässigkeit
und die Lebensdauer der Massenstromsensorvorrichtung verlängern kann.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Wandelement parallel
zu der Strömungsführung eine
Dichtungslippe auf, die angeordnet ist zur Dichtung des Bypasses
gegenüber
der Kavität.
Dies ermöglicht
ein zuverlässiges
Schließen
der unterbrochenen Wandung des Bypasses.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung bildet das Wandelement mit
der Dichtungslippe an der der Aussparung zugewandten Seite einen
rechten Winkel aus. Dies ermöglicht
eine noch zuverlässigere
Dichtung der unterbrochenen Wandung des Bypasses.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Strömungskörper gegenüber dem
Wandelement ein weiteres Wandelement auf zur Vorgabe einer Strömungsführung durch
den Strömungskörper in
dem Bereich des zumindest einen Sensorelements nach mindestens drei
Seiten. Dies ermöglicht
eine präzise
Vorgabe der Strömungsführung nach
mindestens drei Seiten und führt
somit zu präzisen
Messergebnissen.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Strömungskörper ein
Deckenelement auf, das mechanisch gekoppelt ist mit dem Wandelement
und dem weiteren Wandelement zur Vorgabe einer Strömungsführung mittels
Ausbildung eines geschlossenen Kanals durch den Strömungskörper in
den Bypass in dem Bereich des zumindest einen Sensorelements. Durch
die Vorgabe des geschlossenen Kanals kann die Strömungsführung präzise vorgegeben
werden, was zu wiederholgenauen und präzisen Messergebnissen des Sensorelements führt.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Massenstromsensor
auf einem Trägerelement angeordnet
und mit diesem mechanisch gekoppelt, wobei das Trägerelement
teilweise in dem Bypass und teilweise in der Kavität angeordnet
ist. Dies ermöglicht
eine präzise
und wiederholgenaue Positionierung des Massenstromsensors mit dem
Sensorelement in dem Bypass.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Strömungskörper auf dem Trägerelement
angeordnet und mit dem Trägerelement und/oder
dem Gehäusekörper mechanisch
gekoppelt. Dies ermöglicht
eine präzise
Vorgabe der Strömungsführung durch
den Strömungskörper. Fertigungstoleranzen
beispielsweise des Trägerelements haben
durch die Abdeckung mit dem Strömungskörper weniger
Einfluss auf die Messergebnisse des Sensorelements.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 den
Längsschnitt
einer Massenstromsensorvorrichtung mit einem Gehäusekörper, der in einem Hauptkanal
angeordnet ist,
-
2 einen
Ausschnitt des Gehäusekörpers,
-
3 einen
Strömungskörper der
Massenstromsensorvorrichtung,
-
4 den
Ausschnitt des Gehäusekörpers mit
dem Strömungskörper,
-
5 den
Strömungskörper mit
einem Deckenelement.
-
Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet.
-
1 zeigt
eine Massenstromsensorvorrichtung 2, die in einem Hauptkanal 4 angeordnet
ist. Die Massenstromsensorvorrichtung 2 kann beispielsweise
als Luftmassensensor eingesetzt werden. Bei dem Hauptkanal 4 kann
es sich beispielsweise um eine Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine
handeln, durch die eine von der Massenstromsensorvorrichtung 2 zu
ermittelnde Luftmasse hindurchströmt.
-
Die
Massenstromsensorvorrichtung 2 umfasst einen Gehäusekörper 6,
in dem ein Strömungskanal 8 angeordnet
ist. Der Strömungskanal 8 ist durch
eine Ausrichtung des Gehäusekörpers 6 bevorzugt
so angeordnet, dass ein Einlass des Strömungskanals 8 einer
Hauptströmungsrichtung
der vorbeiströmenden
Luftmasse entgegengerichtet ist.
-
In
dem Gehäusekörper 6 ist
ferner ein Bypass 10 angeordnet, der eine Wandung 11 aufweist. Der
Bypass 10 zweigt von dem Strömungskanal 8 in dem
Gehäusekörper 6 ab
und mündet
stromabwärts wieder
in den Strömungskanal 8.
In dem Gehäusekörper 6 ist
eine Kavität 12 ausgebildet
und in dem Bypass 10 ist die Wandung 11 derart
unterbrochen, dass die Kavität 12 und
der Bypass 10 miteinander gekoppelt sind. In dem Gehäusekörper 6 ist
ein Massenstromsensor 14 angeordnet, der teilweise in dem Bypass 10 und
teilweise in der Kavität 12 angeordnet ist.
-
2 zeigt
einen Ausschnitt des Gehäusekörpers 6 in
dem Bypass 10 in einem Bereich, in dem die Wandung 11 des
Bypasses 10 unterbrochen ist. Der Massenstromsensor 14 ist
teilweise in dem Bypass 10 angeordnet und weist ein Sensorelement 16 auf,
das in dem Bypass 10 angeordnet ist. Der Massenstromsensor 14 ist
auf einem Trägerelement 18 angeordnet,
das wie der Massenstromsensor 14 teilweise in dem Bypass 10 angeordnet
ist.
-
Das
Trägerelement 18 und
der Massenstromsensor 14 sind derart von einem Strömungskörper 20 umgeben
(4), dass das Trägerelement 18 gegenüber einer
Strömungsführung von
dem Strömungskörper 20 abgeschirmt
wird und der Strömungskörper 20 zumindest
teilweise um den Massenstromsensor 14 angeordnet ist.
-
3 zeigt
den Strömungskörper 20.
Der Strömungskörper 20 weist
eine Aussparung 22 auf. Ferner umfasst der Strömungskörper 20 ein
Wandelement 24, auf dem, parallel zu der Strö mungsführung, bevorzugt
eine Dichtungslippe 26 angeordnet ist. In einer bevorzugten
Ausführungsform
umfasst der Strömungskörper 20 ein
weiteres Wandelement 28, das gegenüber von dem Wandelement 24 angeordnet
ist.
-
In 4 ist
der Strömungskörper 20 in
dem Bypass 10 angeordnet. Der Strömungskörper 20 ist in einem
Bereich des Bypasses 10 angeordnet, in dem die Wandung 11 des
Bypasses 10 zu der Kavität 12 unterbrochen
ist, und ist derart in dem Bypass 10 angeordnet, dass das
Wandelement 24 die unterbrochene Wandung 11 des
Bypasses 10 schließt.
-
Das
weitere Wandelement 28 setzt die Wandung 11 des
Bypasses 10 auf einer dem Wandelement 24 gegenüber liegenden
Seite fort. In einer bevorzugten Ausführungsform setzt das weitere
Wandelement 28 die Wandung 11 des Bypasses 10 stetig fort,
so dass ein Übergang
zwischen dem weiteren Wandelement 28 und der Wandung 11 des
Bypasses 10 stufenlos erfolgt. Der Massenstromsensor 14 mit dem
Sensorelement 16 ist in der Aussparung 22 des Strömungskörpers angeordnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Massenstromsensor 14 mit dem Strömungskörper 20 nicht
mechanisch gekoppelt. Dies beugt einer Beschädigung des Massenstromsensors 14 und
des Sensorelements 16 vor. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
wird die Strömungsführung in
dem Bereich des Strömungskörpers 20 durch
die Oberfläche
des Massenstromsensors 14 stetig, das heißt stufenlos,
fortgesetzt.
-
Der
Strömungskörper 20 kann
beispielsweise auf das in 2 gezeigte
Trägerelement 18 aufgesetzt
und beispielsweise mit dem Trägerelement 18 und/oder
der Wandung 11 des Bypasses 10 mechanisch gekoppelt
sein. Beispielsweise kann der Strömungskörper 20 mit dem Trägerelement 18 und/oder
der Wandung 11 des Bypasses 10 verklebt sein.
Dies ermöglicht
eine sehr präzise
und wiederholgenaue Anordnung des Strömungskörpers 20 in dem Bypass 10.
-
5 zeigt
ein Deckenelement 30, das mechanisch mit dem Wandelement 24,
der Dichtungslippe 26 sowie dem weiteren Wandelement 28 gekoppelt
ist. Durch die Anordnung des Deckenelements 30 auf dem
Strömungskörper 20 wird
in dem Bereich des Sensorelements 16 eine geschlossene
Strömungsführung vorgegeben.
Dies ermöglicht
präzise und
wiederholgenaue Messergebnisse des Sensorelements 16. In
einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Dichtungslippe 26 an
dem Wandelement 24 in einem rechten Winkel ab. In einer
weiteren Ausführungsform
ist das Deckenelement 30 an der Seite des Wandelements 24 und
der Dichtungslippe 26 rechtwinklig ausgebildet und schließt mit der
Dichtungslippe 26 und dem Wandelement 24 rechtwinklig ab.
Dies hat den Vorteil einer präzise
ausgebildeten Dichtung des Strömungskörpers 20 mit
dem Deckenelement 30 gegenüber einer durch den Bypass 10 strömenden Luftmasse.
Das Deckenelement 30 kann beispielsweise mit dem Wandelement 24 und/oder dem
weiteren Wandelement 28 und oder der Dichtungslippe 26 verklebt
sein.
-
- 2
- Massenstromsensorvorrichtung
- 4
- Hauptkanal
- 6
- Gehäusekörper
- 8
- Strömungskanal
- 10
- Bypass
- 11
- Wandung
Bypass
- 12
- Kavität
- 14
- Massenstromsensor
- 16
- Sensorelement
- 18
- Trägerelement
- 20
- Strömungskörper
- 22
- Aussparung
- 24
- Wandelement
- 26
- Dichtungslippe
- 28
- weiteres
Wandelement
- 30
- Deckenelement