DE102010062891A1

DE102010062891A1 - Flow grid of sensor arrangement for determining intake air mass of combustion engine, has grid cell with fluid medium guide surface extended over entire cross-section of flow tube while generating vortices along fluid medium flow

Info

Publication number: DE102010062891A1
Application number: DE201010062891
Authority: DE
Inventors: Torsten Mais; Erhard Renninger; Ulrich Wagner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-13
Filing date: 2010-12-13
Publication date: 2012-06-14

Abstract

The flow grid (112) has several grid cells (122) through which the fluid medium is allowed to pass through. Each grid cell is comprised of a fluid medium guide surface (132) along main flow direction, and is extended over the entire cross-section of a flow tube while generating several vortices along the flow of fluid medium. The grid cells are arranged rotationally symmetric around parallel axis (114) of main flow direction. An independent claim is included for sensor arrangement.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Sensoranordnungen zur Bestimmung mindestens eines Parameters fluider Medien bekannt. Bei dem mindestens einen Parameter kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Parameter handeln, welche qualitativ und/oder quantitativ erfassbar sein können. Insbesondere kann es sich hierbei um Strömungsparameter handeln wie beispielsweise einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom und/oder eine Strömungsgeschwindigkeit. Ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen wird die Erfindung im Folgenden unter Bezugnahme auf Strömungsgitter zum Einsatz in Sensoranordnungen beschrieben, welche zur Erfassung eines Massenstroms und/oder eines Volumenstroms eingerichtet sind, insbesondere mittels so genannter Heißfilmluftmassenmesser, welche beispielsweise in Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, Ausgabe 2007, Seiten 140–142 beschrieben sind. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.Numerous sensor arrangements for determining at least one parameter of fluid media are known from the prior art. The at least one parameter may in principle be any physical and / or chemical parameters which may be qualitatively and / or quantitatively detectable. In particular, these may be flow parameters such as, for example, a mass flow and / or a volumetric flow and / or a flow velocity. Without limiting further possible embodiments, the invention will be described below with reference to flow grids for use in sensor arrangements, which are set up for detecting a mass flow and / or a volumetric flow, in particular by means of so-called hot film air mass meter, which, for example, in FIG Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, edition 2007, pages 140-142 are described. However, other embodiments are possible in principle.

Bei der Messung derartiger Parameter, insbesondere bei der Messung von Luftmassen, beispielsweise im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, werden in vielen Fällen zur Homogenisierung der Strömung Strömungsgitter eingesetzt, beispielsweise in einem Strömungsrohr, durch welches das fluide Medium strömt. Beispielsweise können derartige Strömungsgitter als Drahtgitter und/oder Kunststoffgitter ausgestaltet sein. Bei Luftmassenmessern, die in einem Zylindergehäuse geliefert werden, kann das Strömungsgitter beispielsweise integriert sein oder als separates, extra einzusetzendes Teil ausgestaltet werden. Insbesondere bei Luftmassenmessern, die als Steckfühler ausgeliefert werden, kann das Strömungsgitter auch beispielsweise in einem Luftfilter vorgesehen sein.In the measurement of such parameters, in particular in the measurement of air masses, for example in the intake tract of an internal combustion engine, flow gratings are used in many cases for homogenizing the flow, for example in a flow tube through which the fluid medium flows. For example, such flow grids can be designed as wire mesh and / or plastic mesh. For air mass meters, which are supplied in a cylinder housing, the flow grid can for example be integrated or configured as a separate, extra einzusetzendes part. Particularly in the case of air mass meters, which are delivered as plug-in sensors, the flow grid can also be provided, for example, in an air filter.

Die Form der Strömungsgitter im Stand der Technik ist in der Regel dadurch bestimmt, dass eine Richtwirkung lotrecht zur Gitterfläche erzielt wird, d. h. die Wände der Gitterzellen des Strömungsgitters sind parallel zur Hauptströmungsrichtung ausgerichtet. Dabei spielt es in der Regel keine Rolle, welche Querschnittsform die Gitterzellen aufweisen, beispielsweise ob diese quadratisch, hexagonal oder dreieckförmig ausgestaltet ist. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen besteht die Funktion des Strömungsgitters in der Regel in einer Dämpfung von Störungen, wie beispielsweise Wirbeln, sowie einer Homogenisierung des Strömungsprofils. Dabei wird üblicherweise davon ausgegangen, dass eine gerade, gerichtete Strömung für einen dem Strömungsgitter nachgelagerten Sensor optimale Voraussetzungen bietet. Bei einem Einsatz eines geraden Strömungsgitters, mit Wänden parallel zur Hauptströmungsrichtung, verbleibt aber das Problem, dass das Strömungsgitter selbst eine Störung in der Strömung hervorruft. So können beispielsweise Gitterstege des Strömungsgitters zu lokalen Ablösungen und einem so genannten Nachlauf führen, die sich beispielsweise je nach Strömungsgeschwindigkeit unterschiedlich verhalten können. Insbesondere ein Umschlag von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung geht in der Regel einher mit einer schlechten Reproduzierbarkeit.The shape of the flow grids in the prior art is usually determined by the fact that a directivity is achieved perpendicular to the grid surface, d. H. the walls of the grid cells of the flow grid are aligned parallel to the main flow direction. As a rule, it does not matter which cross-sectional shape the grid cells have, for example, whether this is square, hexagonal or triangular. In the embodiments known from the prior art, the function of the flow grid is usually in a damping of disturbances, such as whirling, as well as a homogenization of the airfoil. In this case, it is usually assumed that a straight, directed flow provides optimal conditions for a sensor downstream of the flow grid. When using a straight flow grid, with walls parallel to the main flow direction, there remains the problem that the flow grid itself causes a disturbance in the flow. For example, lattice webs of the flow grid can lead to local detachment and a so-called caster, which can behave differently depending on the flow velocity, for example. In particular, an envelope from a laminar to a turbulent flow is usually accompanied by a poor reproducibility.

Aus DE 199 42 511 A1 ist eine Vorrichtung zur Messung wenigstens eines Parameters eines strömenden fluiden Mediums bekannt. Dabei ist ein Messelement vorgesehen, wobei stromaufwärts des Messelements ein Schutzsieb angeordnet ist, dessen Aufgabe darin besteht, Schmutzpartikel und Flüssigkeitströpfchen von dem Messelement fernzuhalten.Out DE 199 42 511 A1 a device for measuring at least one parameter of a flowing fluid medium is known. In this case, a measuring element is provided, wherein upstream of the measuring element, a protective screen is arranged, whose task is to keep dirt particles and liquid droplets from the measuring element.

Aus DE 10 2007 055 193 A1 ist eine Sensoranordnung zur Bestimmung eines Parameters eines fluiden Mediums bekannt, bei welcher stromaufwärts eines Sensors ein Gitter vorgesehen ist, welches mindestens einen ersten Gitterbereich und mindestens einen zweiten Gitterbereich aufweist. Gitterstreben des Gitters verlaufen in dem ersten Gitterbereich im Wesentlichen radial und in dem zweiten Gitterbereich im Wesentlichen sekantial.Out DE 10 2007 055 193 A1 a sensor arrangement for determining a parameter of a fluid medium is known in which upstream of a sensor, a grid is provided, which has at least a first grid region and at least one second grid region. Grid struts of the grid extend substantially radially in the first grid area and substantially secantially in the second grid area.

Trotz der Verbesserungen, welche durch diesen Stand der Technik in den Eigenschaften entsprechender Sensoranordnungen erzielt werden können, besteht nach wie vor ein Verbesserungsbedarf. Insbesondere besteht weiterhin Spielraum für Verbesserungen hinsichtlich der oben beschriebenen Problematik eines Strömungsumschlags. Wünschenswert wären daher ein Strömungsgitter und eine Sensoranordnung mit einer erhöhten Reproduzierbarkeit, insbesondere hinsichtlich eines Umschlags von einer laminaren zu einer turbulenten Strömung. Insbesondere sollte die Robustheit der Sensoranordnung, insbesondere eines Luftmassenmessers, gegenüber Änderungen in einer Anströmung verbessert werden, und es sollte ein Umschlagpunkt zwischen einer laminaren Strömung und einer turbulenten Strömung besser kontrollierbar ausgestaltet werden, was zu einer Erhöhung der Toleranz führen würde.Despite the improvements that can be achieved by this prior art in the properties of corresponding sensor arrangements, there is still a need for improvement. In particular, there is still scope for improvement in the flow envelope problem described above. It would therefore be desirable to have a flow grid and a sensor arrangement with an increased reproducibility, in particular with regard to an envelope from a laminar to a turbulent flow. In particular, the robustness of the sensor assembly, in particular an air mass meter, should be improved over changes in a flow, and a point of transition between a laminar flow and a turbulent flow should be made more controllable, which would result in an increase in tolerance.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es werden dementsprechend eine Sensoranordnung zur Bestimmung mindestens eines Parameters eines in einer Hauptströmungsrichtung strömenden fluiden Mediums sowie ein Strömungsgitter zum Einsatz in einer derartigen Sensoranordnung vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Sensoranordnungen und Strömungsgitter zumindest weitgehend vermeiden. Bei dem mindestens einen Parameter kann es sich beispielsweise, wie oben beschrieben, um mindestens einen qualitativ und/oder quantitativ erfassbaren physikalischen und/oder chemischen Parameter handeln, insbesondere einen Strömungsparameter wie beispielsweise einen Massenstrom, einen Volumenstrom oder eine Geschwindigkeit, und insbesondere einen Massenstrom. Auch eine Bestimmung einer Kombination mehrerer Parameter ist möglich. Bei dem strömenden fluiden Medium kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges Gas und/oder eine beliebige Flüssigkeit handeln. Insbesondere kann es sich um Luft handeln und besonders bevorzugt um eine Ansaugluft einer Brennkraftmaschine. Unter einer Hauptströmungsrichtung des strömenden fluiden Mediums wird dabei eine hauptsächliche Richtung eines Massentransports des fluiden Mediums verstanden, wobei lokale Abweichungen, welche beispielsweise durch Wirbelbildung entstehen können, vernachlässigbar sein können. Insbesondere kann die Hauptströmungsrichtung eine gemittelte Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums sein.Accordingly, a sensor arrangement for determining at least one parameter of a fluid medium flowing in a main flow direction and a flow grid for use in such a sensor arrangement are proposed, which at least largely avoid the disadvantages of known sensor arrangements and flow grids. For example, the at least one parameter may be as above described to act at least one qualitatively and / or quantitatively detectable physical and / or chemical parameters, in particular a flow parameter such as a mass flow, a flow or a velocity, and in particular a mass flow. It is also possible to determine a combination of several parameters. The flowing fluid medium may in principle be any gas and / or any liquid. In particular, it may be air and more preferably an intake air of an internal combustion engine. Here, a main direction of flow of the flowing fluid medium is understood to be a main direction of mass transport of the fluid medium, wherein local deviations, which may arise, for example, due to vortex formation, may be negligible. In particular, the main flow direction may be an average main flow direction of the fluid medium.

Die Sensoranordnung weist mindestens einen in dem fluiden Medium angeordneten Sensor zur Bestimmung des Parameters auf. Unter einer Anordnung in dem fluiden Medium ist dabei allgemein eine Anordnung dergestalt zu verstehen, dass der Sensor derart mit dem Medium interagieren kann, dass der mindestens eine Parameter erfasst werden kann. Insbesondere kann der Sensor in dem strömenden fluiden Medium platziert sein, beispielsweise als festinstallierter oder auch als austauschbarer Sensor. Das strömende fluide Medium kann beispielsweise durch ein Strömungsrohr strömen, welches ebenfalls Bestandteil der Sensoranordnung sein kann. Der Sensor kann beispielsweise in das Strömungsrohr eingebracht sein, beispielsweise in Form eines Steckfühlers, insbesondere gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik. Beispielsweise kann der Steckfühler in das Strömungsrohr derart hineinragen, dass ein Messort mittig in dem Strömungsrohr angeordnet ist. Der mindestens eine Sensor kann beispielsweise mindestens ein Sensorelement umfassen, beispielsweise mindestens einen Sensorchip, insbesondere einen Heißfilmluftmassenmesser-Sensorchip, beispielsweise ebenfalls gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik.The sensor arrangement has at least one sensor arranged in the fluid medium for determining the parameter. An arrangement in the fluid medium generally means an arrangement such that the sensor can interact with the medium in such a way that the at least one parameter can be detected. In particular, the sensor can be placed in the flowing fluid medium, for example as a permanently installed or exchangeable sensor. The flowing fluid medium may, for example, flow through a flow tube, which may also be part of the sensor arrangement. The sensor can be introduced, for example, in the flow tube, for example in the form of a plug-in sensor, in particular according to the above-described prior art. For example, the plug-in sensor protrude into the flow tube in such a way that a measuring location is arranged centrally in the flow tube. The at least one sensor may comprise, for example, at least one sensor element, for example at least one sensor chip, in particular a hot film air mass sensor chip, for example also according to the prior art described above.

Die Sensoranordnung weist weiterhin stromaufwärts des Sensors mindestens ein quer zur Hauptströmungsrichtung angeordnetes Strömungsgitter auf. Unter einer Anordnung quer zur Hauptströmungsrichtung ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher das Strömungsgitter zumindest nicht vollumfänglich parallel zu der Hauptströmungsrichtung angeordnet ist. Insbesondere kann eine Gitterebene des Strömungsgitters, also eine Ebene, in welcher beispielsweise mehrere Gitterzellen angeordnet sind und/oder Einlassöffnungen und/oder Auslassöffnungen des Strömungsgitters angeordnet sind, in einem Winkel zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sein, derart, dass die Gitterebene nicht-parallel zur Hauptströmungsrichtung angeordnet ist. Beispielsweise kann eine Normale zu der Gitterebene mit der Hauptströmungsrichtung einen Winkel von –30° bis +30° einschließen, insbesondere einen Winkel von –20° bis +20°, vorzugsweise von –10° bis +10°, besonders bevorzugt von –5° bis +5° und insbesondere 0°. In anderen Worten kann vorzugsweise das Strömungsgitter senkrecht zur Hauptströmungsrichtung angeordnet sein. Unter einer Anordnung stromaufwärts des Sensors ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher das strömende fluide Medium zunächst das Strömungsgitter passiert und anschließend den Sensor erreicht.The sensor arrangement furthermore has upstream of the sensor at least one flow grid arranged transversely to the main flow direction. An arrangement transverse to the main flow direction is understood to mean an arrangement in which the flow grid is at least not arranged completely parallel to the main flow direction. In particular, a lattice plane of the flow grid, ie a plane in which, for example, a plurality of grid cells are arranged and / or inlet openings and / or outlet openings of the flow grid are arranged, be arranged at an angle to the main flow direction, such that the lattice plane arranged non-parallel to the main flow direction is. For example, a normal to the lattice plane with the main flow direction include an angle of -30 ° to + 30 °, in particular an angle of -20 ° to + 20 °, preferably from -10 ° to + 10 °, particularly preferably -5 ° to + 5 ° and in particular 0 °. In other words, preferably, the flow grid may be arranged perpendicular to the main flow direction. An arrangement upstream of the sensor is understood to mean an arrangement in which the flowing fluid medium first passes through the flow grid and then reaches the sensor.

Unter einem Strömungsgitter ist allgemein ein Element zu verstehen, welches eine Mehrzahl, vorzugsweise eine Vielzahl, von Gitterzellen aufweist, also Passagen des Strömungsgitters, welche von dem fluiden Medium durchströmbar sind. Beispielsweise können diese Gitterzellen Kanäle, Bohrungen oder ähnliche Passagen umfassen, beispielsweise in einer Anzahl von mindestens 15, vorzugsweise mindestens 100. Die Passagen können beispielsweise durch Bohrungen, Stanzungen oder ähnliche bearbeitende Verfahren aus einem Grundmaterial des Strömungsgitters herausgearbeitet sein. Alternativ kann das Strömungsgitter jedoch auch beispielsweise durch ein formgebendes Verfahren hergestellt sein, beispielsweise ein Spritzgießverfahren und/oder Spritzpressverfahren. Das Strömungsgitter kann beispielsweise aus einem metallischen und/oder einem keramischen Material hergestellt sein. Besonders bevorzugt sind Kunststoffmaterialien. Das Strömungsgitter kann beispielsweise eine äußere Gestalt aufweisen, welche vorzugsweise rund und/oder polygonal ist. Das Strömungsgitter kann beispielsweise fest in ein Strömungsrohr der Sensoranordnung eingebracht sein und/oder Bestandteil des Strömungsrohrs sein oder kann beispielsweise auch austauschbar in dem Strömungsrohr angeordnet sein. Insbesondere kann sich das Strömungsgitter über den gesamten durchströmbaren Querschnitt des Strömungsrohrs erstrecken, derart, dass sämtliches fluides Medium das Strömungsgitter passieren muss.A flow grid is generally to be understood as meaning an element which has a plurality, preferably a multiplicity, of grid cells, that is to say passages of the flow grid, through which the fluid medium can flow. For example, these grid cells may include channels, bores or similar passages, for example in a number of at least 15, preferably at least 100. The passages may be machined from a base material of the flow grid, for example by drilling, punching or similar machining methods. Alternatively, however, the flow grid can also be produced, for example, by a shaping method, for example an injection molding method and / or transfer molding method. The flow grid can be made for example of a metallic and / or a ceramic material. Particularly preferred are plastic materials. The flow grid may for example have an outer shape, which is preferably round and / or polygonal. For example, the flow grid may be fixedly inserted into a flow tube of the sensor arrangement and / or be part of the flow tube or, for example, may also be arranged exchangeably in the flow tube. In particular, the flow grid can extend over the entire flow-through cross-section of the flow tube, such that all fluid medium must pass through the flow grid.

Die Gitterzellen können grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise können die Gitterzellen einen polygonalen Querschnitt aufweisen, beispielsweise einen dreieckigen und/oder einen viereckigen Strömungsquerschnitt, beispielsweise an einer Eintrittsöffnung und/oder einer Austrittsöffnung jeder Gitterzelle, mehrerer Gitterzellen oder zumindest einer Gitterzelle.The grid cells can in principle have any cross-section. For example, the grid cells may have a polygonal cross section, for example a triangular and / or a quadrangular flow cross section, for example at an inlet opening and / or an outlet opening of each grid cell, a plurality of grid cells or at least one grid cell.

Die Gitterzellen weisen jeweils mindestens eine von dem fluiden Medium überströmbare Leitfläche auf. Unter einer Leitfläche ist dabei eine Fläche zu verstehen, welche von dem fluiden Medium beim Passieren der Gitterzellen überströmbar ist, dergestalt, dass ein Impulsübertrag zwischen der Leitfläche und dem fluiden Medium oder umgekehrt erfolgen kann. Insbesondere kann eine Leitfläche durch eine Wand der Passage der Gitterzelle gebildet werden.The grid cells each have at least one guide surface overflowable by the fluid medium. Under a guide surface is to be understood an area which of the fluid medium at Passing the grid cells can be overflowed, such that a momentum transfer between the guide surface and the fluid medium or vice versa can take place. In particular, a guide surface can be formed by a wall of the passage of the grid cell.

Zur Lösung der oben beschriebenen Problematik wird vorgeschlagen, das Strömungsgitter derart auszugestalten, dass die mindestens eine Leitfläche zu der Hauptströmungsrichtung angestellt ist, und eingerichtet ist, um über den gesamten Querschnitt des Strömungsgitters verteilt eine Mehrzahl von Wirbeln in der Strömung des fluiden Mediums zu erzeugen. Beispielsweise können sämtliche Gitterzellen des Strömungsgitters derartige Leitflächen umfassen, welche in der genannten Art eingerichtet sind. Zumindest jedoch sollten mindestens 70% der Gitterzellen in der genannten Weise eingerichtet sein. Unter einer Anordnung, bei welcher die Leitfläche zur Hauptströmungsrichtung angestellt ist, ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die Leitfläche zumindest nicht vollumfänglich, d. h. über ihre gesamte Fläche verteilt, parallel zur Hauptströmungsrichtung angeordnet ist. in der Tragflächentechnik beschreibt beispielsweise ein Anstellwinkel einen Winkel zwischen einer Richtung einer anströmenden Luft und einer Profilsehne einer Tragfläche oder eines Rotorblatts. In Analogie kann im vorliegenden Fall an jedem Punkt der Leitfläche, welcher mit dem strömenden fluiden Medium in Kontakt geraten kann, ein lokaler Anstellwinkel definiert werden, beispielsweise ein lokaler Anstellwinkel γ als Komplement einer Winkeldifferenz zwischen der Hauptströmungsrichtung und einer lokalen Flächennormalen n → zu 90°: γ = |90° – (Winkel zwischen Haupströmungsrichtung und n →) To solve the problem described above, it is proposed to design the flow grid such that the at least one guide surface is set to the main flow direction, and is arranged to generate a plurality of vortices in the flow of the fluid medium distributed over the entire cross section of the flow grid. For example, all grid cells of the flow grid may include such guide surfaces, which are set up in the aforementioned manner. At a minimum, however, at least 70% of the grid cells should be set up in that manner. An arrangement in which the guide surface is set to the main flow direction is an arrangement in which the guide surface is at least not completely arranged, ie distributed over its entire surface, parallel to the main flow direction. In wing technology, for example, an angle of attack describes an angle between a direction of an incoming air and a chord of a wing or a rotor blade. By analogy, in the present case at each point of the guide surface, which can come into contact with the flowing fluid medium, a local angle be defined, for example, a local angle of attack γ as a complement of an angular difference between the main flow direction and a local surface normal n → to 90 ° : γ = | 90 ° - (angle between main flow direction and n →)

Die Leitfläche kann insbesondere nicht-eben ausgestaltet sein, so dass der Anstellwinkel über die Leitfläche variieren kann. Auch ebene Leitflächen sind jedoch grundsätzlich möglich. Die Wirbel können insbesondere Wirbel mit einer Drehachse sein, welche zumindest eine Richtungskomponente in Hauptströmungsrichtung und/oder entgegen der Hauptströmungsrichtung aufweist, beispielsweise mit einer Winkelabweichung zur Hauptströmungsrichtung von nicht mehr als 20°, insbesondere nicht mehr als 10° und besonders bevorzugt nicht mehr als 5°, beispielsweise 0°. Unter einer Verteilung der Mehrzahl von Wirbeln über den gesamten Querschnitt des Strömungsgitters ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die Wirbel zumindest 70°, vorzugsweise mindestens 80° oder sogar mindestens 90° und insbesondere 100° des das Strömungsgitter durchströmenden fluiden Mediums erfassen. Beispielsweise können die Wirbel über einen gesamten durchströmbaren Rohrquerschnitt eines Strömungsrohrs verteilt angeordnet sein, welcher beispielsweise rund und/oder polygonal ausgestaltet sein kann.In particular, the guide surface can be configured non-planar, so that the angle of attack can vary over the guide surface. Even planar fins are possible in principle. The vortices may in particular be vortices with a rotation axis which has at least one directional component in the main flow direction and / or opposite to the main flow direction, for example with an angle deviation to the main flow direction of not more than 20 °, in particular not more than 10 ° and particularly preferably not more than 5 °, for example 0 °. A distribution of the plurality of vortices over the entire cross section of the flow grid is an arrangement in which the vortices detect at least 70 °, preferably at least 80 ° or even at least 90 ° and in particular 100 ° of the fluid medium flowing through the flow grid. For example, the vortices can be distributed over an entire flow-through pipe cross-section of a flow tube, which can be designed, for example, round and / or polygonal.

Die Gitterzellen können insbesondere rotationssymmetrisch um eine zur Hauptströmungsrichtung parallele Achse des Strömungsgitters angeordnet sein. Beispielsweise können die Gitterzellen im Wesentlichen konzentrisch in dem Strömungsgitter angeordnet sein, beispielsweise konzentrisch um die genannte, zur Hauptströmungsrichtung parallele Achse des Strömungsgitters. Beispielsweise kann diese Achse eine Symmetrieachse des Strömungsgitters und/oder eine Rotationsachse des Strömungsgitters sein. Die Wirbel können insbesondere jeweils Wirbelachsen aufweisen, welche konzentrisch angeordnet sind, insbesondere um eine zur Hauptströmungsrichtung parallele Achse des Strömungsgitters, beispielsweise eine Rotationsachse des Strömungsgitters. Die Wirbel können insbesondere allesamt denselben Drehsinn aufweisen.The grid cells can in particular be arranged rotationally symmetrical about an axis of the flow grid which is parallel to the main flow direction. For example, the grid cells can be arranged substantially concentrically in the flow grid, for example concentrically around the said axis of the flow grid, which axis is parallel to the main flow direction. For example, this axis may be an axis of symmetry of the flow grid and / or a rotation axis of the flow grid. In particular, the vortices may each have vortex axes which are arranged concentrically, in particular around an axis of the flow grid parallel to the main flow direction, for example a rotation axis of the flow grid. In particular, the vertebrae can all have the same direction of rotation.

Die Gitterzellen können vorzugsweise jeweils mindestens zwei der oben genannten Leitflächen aufweisen, welche zu der Hauptströmungsrichtung angestellt sind. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass das Strömungsgitter eine Mehrzahl von Gitterstreben aufweist, wobei beispielsweise den Gitterzellen zuweisende Wände, beispielsweise den Passagen der Gitterzellen zuweisende Wände, der Gitterstreben oder ein Teil dieser Wände die jeweilige mindestens eine Leitfläche, vorzugsweise die mehreren Leitflächen, bereitstellen. Vorzugsweise kann das Gitter eine Mehrzahl von Gitterstreben aufweisen, wobei vorzugsweise eine erste Art von Gitterstreben im Wesentlichen radial verläuft und eine zweite Art von Gitterstreben vorzugsweise im Wesentlichen konzentrisch, beispielsweise zu der oben genannten Achse des Strömungsgitters. Beispielsweise können diese konzentrischen Gitterstreben in einer Draufsicht auf das Strömungsgitter konzentrische Kreise bilden. Unter einer im Wesentlichen radialen Anordnung ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die Gitterstreben eine Abweichung von einer radialen Anordnung von nicht mehr als 30° aufweisen, vorzugsweise von nicht mehr als 20°. Beispielsweise können die radialen Gitterstreben mit ihren den Gitterzellen bzw. den Passagen der Gitterzellen zuweisenden Wänden jeweils die angestellten Leitflächen bereitstellen. Die andere Art von Gitterstreben, welche konzentrisch angeordnet sein können, können beispielsweise mit ihren den Passagen zuweisenden Wänden nicht-angestellte Flächen bereitstellen, so dass der Anstellwinkel beispielsweise ausschließlich durch die im Wesentlichen radialen Gitterstreben bewerkstelligt werden kann. So können beispielsweise die Gitterzellen derart ausgestaltet werden, dass diese jeweils mindestens zwei der angestellten Leitflächen aufweisen, welche beispielsweise durch im Wesentlichen radial angeordnete Gitterstreben und deren den Passagen der Gitterzellen zuweisende Wände gebildet werden können. Die Gitterzellen können weiterhin jeweils mindestens eine weitere, von dem fluiden Medium überströmbare Fläche aufweisen, welche nicht angestellt ist. Beispielsweise kann dies, wie oben beschrieben, eine Fläche der konzentrisch angeordneten Gitterstreben sein, welche der jeweiligen Gitterstrebe bzw. deren Passage zuweist. Die Leitflächen können insbesondere im Wesentlichen radial zu einer zur Hauptströmungsrichtung parallelen Achse des Strömungsgitters angeordnet sein. Wie oben beschrieben, kann dabei unter einer im Wesentlichen radialen Anordnung eine Abweichung von einer radialen Anordnung von vorzugsweise nicht mehr als 30° verstanden werden, insbesondere von nicht mehr als 20° und beispielsweise von nicht mehr als 10° oder sogar nicht mehr als 5°. Die mindestens eine weitere Fläche kann beispielsweise im Wesentlichen tangential zu der Achse angeordnet sein. Dies kann beispielsweise, wie oben beschrieben, dadurch erfolgen, dass die mindestens eine weitere Fläche jeweils durch mindestens eine konzentrische Gitterstrebe bereitgestellt wird. Unter einer im Wesentlichen tangentialen Ausrichtung kann dabei eine Ausrichtung verstanden werden, bei welcher die mindestens eine weitere Fläche an jedem Ort der Oberfläche dieser mindestens einen weiteren Fläche mit einer Verbindungslinie zu der Achse einen im Wesentlichen rechten Winkel bildet, vorzugsweise ebenfalls mit einer Winkelabweichung von nicht mehr als 30°, insbesondere nicht mehr als 20°, besonders bevorzugt von nicht mehr als 10° und insbesondere nicht mehr als 5°. Weitere mögliche Ausgestaltungen betreffen den oben definierten lokalen Anstellwinkel der Leitfläche. Diese bevorzugten Ausgestaltungen können für sämtliche Leitflächen des Strömungsgitters, welche angestellt sind, erfüllt sein, oder auch lediglich für einige oder nur eine dieser Leitflächen. Besonders bevorzugt ist es, wenn die nachfolgend beschriebenen Bedingungen, einzeln oder zu mehreren, für sämtliche Leitflächen erfüllt sind.The grid cells may preferably each have at least two of the above-mentioned guide surfaces, which are set to the main flow direction. For example, this can be done by the grate having a plurality of lattice struts, wherein, for example, the lattice cells assigning walls, for example, the passages of the lattice cells assigning walls, the lattice struts or a part of these walls, the respective at least one guide surface, preferably the plurality of guide surfaces provide. Preferably, the grid may comprise a plurality of grid struts, wherein preferably a first type of grid struts extends substantially radially and a second type of grid struts are preferably substantially concentric, for example to the above-mentioned axis of the flow grid. For example, these concentric grid struts may form concentric circles in a plan view of the flow grid. A substantially radial arrangement is to be understood as an arrangement in which the lattice struts have a deviation from a radial arrangement of not more than 30 °, preferably not more than 20 °. For example, the radial lattice struts, with their walls assigning the lattice cells or the passages of the lattice cells, can respectively provide the employed guide surfaces. The other type of lattice struts, which may be arranged concentrically, may for example provide unaffected surfaces with their walls facing the passages, so that the angle of attack may be accomplished, for example, exclusively by the substantially radial lattice struts. Thus, for example, the grid cells can be designed such that they each have at least two of the employed guide surfaces, which, for example, by substantially radially arranged grid struts and their passages of the grid cells assigning walls can be formed. The grid cells can furthermore each have at least one further surface which can be overflowed by the fluid medium and which is not turned on. For example, as described above, this may be a surface of the concentrically arranged lattice struts which assigns the respective lattice strut or its passage. The guide surfaces may in particular be arranged substantially radially to an axis of the flow grid which is parallel to the main flow direction. As described above, a substantially radial arrangement can be understood as a deviation from a radial arrangement of preferably not more than 30 °, in particular not more than 20 ° and for example not more than 10 ° or even not more than 5 ° , The at least one further surface may, for example, be arranged substantially tangentially to the axis. This can, for example, as described above, take place in that the at least one further surface is provided in each case by at least one concentric lattice strut. An essentially tangential orientation may be understood to mean an alignment in which the at least one further surface forms a substantially right angle at each location on the surface of this at least one further surface with a connecting line to the axis, preferably also with an angular deviation of not more than 30 °, in particular not more than 20 °, particularly preferably not more than 10 ° and in particular not more than 5 °. Further possible embodiments relate to the above-defined local angle of attack of the guide surface. These preferred embodiments can be fulfilled for all the guide surfaces of the flow grid which are employed, or else only for some or only one of these guide surfaces. It is particularly preferred if the conditions described below, individually or in several cases, are met for all guide surfaces.

Insbesondere kann der lokale Anstellwinkel der Leitfläche innerhalb der zugehörigen Gitterzelle variieren. Beispielsweise kann dies dadurch erfolgen, dass die Leitfläche selbst an mindestens zwei verschiedenen Punkten unterschiedliche lokale Anstellwinkel aufweist. Insbesondere kann der lokale Anstellwinkel über die Leitfläche verteilt kontinuierlich oder diskontinuierlich variieren. Beispielsweise kann der lokale Anstellwinkel abhängig sein von einer Radialkoordinate und/oder einer Koordinate in Hauptströmungsrichtung. Beispielsweise kann eine Radialkoordinate durch einen Abstand von einer Achse parallel zur Hauptströmungsrichtung definiert werden, beispielsweise einem Abstand zu einer Drehachse des Strömungsgitters. Insbesondere kann der lokale Anstellwinkel, beispielsweise innerhalb einer Gitterzelle und/oder auf ein und derselben Leitfläche, mit zunehmendem Abstand von einer Achse, insbesondere der oben genannten Achse parallel zur Hauptströmungsrichtung und besonders bevorzugt einer Rotationsachse des Strömungsgitters, ansteigen. Weiterhin kann der lokale Anstellwinkel auch mit zunehmender Koordinate in Hauptströmungsrichtung ansteigen. Dieser Anstieg kann, wie oben beschrieben, insbesondere innerhalb ein und derselben Gitterzelle erfolgen.In particular, the local angle of attack of the guide surface can vary within the associated grid cell. For example, this can be done by the guide surface itself having different local angles of attack at at least two different points. In particular, the local angle of attack can vary continuously or discontinuously distributed over the guide surface. For example, the local angle of attack may be dependent on a radial coordinate and / or a coordinate in the main flow direction. For example, a radial coordinate may be defined by a distance from an axis parallel to the main flow direction, for example a distance to an axis of rotation of the flow grid. In particular, the local angle of attack, for example within a grid cell and / or on one and the same guide surface, may increase with increasing distance from an axis, in particular the above-mentioned axis parallel to the main flow direction and particularly preferably an axis of rotation of the flow grid. Furthermore, the local angle of attack can also increase with increasing coordinate in the main flow direction. This increase can, as described above, take place in particular within one and the same grid cell.

Das Strömungsgitter kann weiterhin insbesondere derart ausgestaltet sein, dass Leitflächen von Gitterzellen mit höherem Abstand zu einer zur Hauptströmungsrichtung parallelen Achse, beispielsweise der oben genannten Achse, in geringerem Maße angestellt sind als Gitterzellen, welche näher an der Achse angeordnet sind. Dies bedeutet, dass mindestens eine Gitterzelle mit höherem Abstand zu der Achse existieren kann, welche eine Leitfläche mit geringerer Anstellung aufweist als mindestens eine Gitterzelle, welche näher an der Achse angeordnet ist. Beispielsweise kann diese optionale Bedingung ein Maximum der lokalen Anstellwinkel der jeweiligen Leitflächen betreffen. Beispielsweise kann dies derart ausgestaltet sein, dass die Gitterzellen konzentrisch in Ringen um die Achse angeordnet sind. Dabei können beispielsweise Gitterzellen, welche in einem geringeren Abstand von der Achse angeordnet sind, geringer angestellt sein als Gitterzellen, welche in einem Ring weiter entfernt von der Achse angeordnet sind, oder auch optional umgekehrt. Die genannte Bedingung kann kontinuierlich oder auch diskontinuierlich erfüllt sein, so dass beispielsweise lediglich ein oder mehrere äußere Ringe von Gitterzellen die genannte Bedingung erfüllen, wohingegen die übrigen Ringe von Gitterzellen beispielsweise dieselbe Anstellung aufweisen können.The flow grid can furthermore be designed in particular in such a way that guide surfaces of grid cells with a greater distance from an axis parallel to the main flow direction, for example the above-mentioned axis, are employed to a lesser extent than grid cells which are arranged closer to the axis. This means that at least one grid cell can exist at a greater distance from the axis, which has a guide surface with lower employment than at least one grid cell, which is arranged closer to the axis. For example, this optional condition may relate to a maximum of the local angles of incidence of the respective guide surfaces. For example, this can be configured such that the grid cells are arranged concentrically in rings around the axis. In this case, for example, grid cells, which are arranged at a smaller distance from the axis, be made less than grid cells, which are arranged in a ring farther from the axis, or optionally reversed. The said condition can be fulfilled continuously or else discontinuously, so that, for example, only one or more outer rings of grid cells fulfill the stated condition, whereas the remaining rings of grid cells can, for example, have the same position.

Wie oben beschrieben, kann die mindestens eine Leitfläche insbesondere nicht-eben ausgestaltet sein. Die Gitterzellen und vorzugsweise alle Gitterzellen können insbesondere eingerichtet sein, um einem die Gitterzellen durchströmenden Anteil des fluiden Mediums einen Drall zu verleihen. Die Gitterzellen, also eine, mehrere oder alle Gitterzellen, können insbesondere derart ausgestaltet sein, dass diese jeweils eine. Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung aufweisen. Beispielsweise können die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung, wie oben beschrieben, durch Gitterstreben definiert sein. Zwischen der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung kann sich beispielsweise die Passage der Gitterzelle erstrecken. Die Leitfläche kann an der Eintrittsöffnung beispielsweise in einer Anströmkante münden, vorzugsweise einer geraden Anströmkante. Beispielsweise kann dies eine Anströmkante einer radialen Gitterstrebe sein. Analog kann die Leitfläche an der Austrittsöffnung in einer Abströmkante münden, welche vorzugsweise ebenfalls wieder gerade ausgestaltet ist, beispielsweise als Kante derselben radialen Gitterstrebe. Die Anströmkante und die Abströmkante können beispielsweise um einen Winkel α gegeneinander verdreht angeordnet sein, insbesondere durch eine Drehung um den Winkel α um eine zu der Hauptströmungsrichtung parallele Drehachse. Durch diese Verdrehung der Abströmkante gegenüber den Anströmkante oder umgekehrt lässt sich beispielsweise die oben beschriebene Ausgestaltung erzielen, nach welcher die Leitfläche als Drallfläche ausgestaltet ist und eingerichtet ist, um dem fluiden Medium den Drall zu verleihen. Unter einem Drall ist dabei ein Drehimpuls zu verstehen, vorzugsweise mit einem Richtungsanteil in Hauptströmungsrichtung und besonders bevorzugt parallel oder antiparallel zur Hauptströmungsrichtung. Der Winkel α, um welchen die Anströmkante und die Abströmkante gegeneinander verdreht sein können, kann beispielsweise in seinem Betrag 1° bis 30° betragen, insbesondere 5° bis 25°, vorzugsweise 10° bis 20° und besonders bevorzugt 15°. Weiterhin kann das Strömungsgitter derart ausgestaltet sein, dass jeweils Enden der Anströmkante mit Enden der Abströmkante über Leitkanten verbunden sind. Dies können beispielsweise Verbindungen zwischen den einander zugeordneten Ecken der Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung sein. Da die Anströmkante und die Abströmkante jeweils zwei Enden aufweisen, sind einer Leitfläche zwei Leitkanten zugeordnet. Diese Leitkanten können beispielsweise gegeneinander um einen Winkel δ verdreht sein. Dieser Winkel δ kann beispielsweise betragsmäßig 1° bis 30° betragen, insbesondere 5° bis 15° und besonders bevorzugt 10,5°. Wie auch beim Winkel α sind auch beim Winkel δ positive oder negative Verdrehungen möglich.As described above, the at least one guide surface may in particular be non-planar. The grid cells and preferably all the grid cells can in particular be designed to impart a spin to a portion of the fluid medium flowing through the grid cells. The grid cells, that is to say one, several or all grid cells, can in particular be designed such that they each have one. Have inlet opening and an outlet opening. For example, the inlet opening and the outlet opening, as described above, be defined by lattice struts. For example, the passage of the grid cell may extend between the inlet opening and the outlet opening. The guide surface can open at the inlet opening, for example in a leading edge, preferably a straight leading edge. For example, this may be a leading edge of a radial lattice strut. Similarly, the guide surface can open at the outlet opening in a trailing edge, which is preferably also designed straight again, for example as an edge of the same radial grid strut. The leading edge and the trailing edge, for example, by an angle α be arranged rotated against each other, in particular by a rotation about the angle α about an axis parallel to the main flow axis of rotation. By this rotation of the trailing edge opposite the leading edge or vice versa, for example, the above-described embodiment can be achieved, according to which the guide surface is designed as a swirl surface and is adapted to impart the swirl to the fluid medium. In this case, a twist is to be understood as an angular momentum, preferably with a directional component in the main flow direction and particularly preferably parallel or antiparallel to the main flow direction. The angle α, by which the leading edge and the trailing edge can be rotated relative to one another, can be, for example, 1 ° to 30 °, in particular 5 ° to 25 °, preferably 10 ° to 20 ° and particularly preferably 15 °. Furthermore, the flow grid can be configured such that in each case ends of the leading edge are connected to ends of the trailing edge via guide edges. These may be, for example, connections between the mutually associated corners of the inlet opening and the outlet opening. Since the leading edge and the trailing edge each have two ends, a guide surface are associated with two leading edges. These leading edges can for example be rotated against each other by an angle δ. This angle δ can amount, for example, amount to 1 ° to 30 °, in particular 5 ° to 15 ° and particularly preferably 10.5 °. As with the angle α, positive or negative rotations are also possible at the angle δ.

Das vorgeschlagene Strömungsgitter und die vorgeschlagene Sensoranordnung weisen gegenüber bekannten Strömungsgittern und Sensoranordnungen zahlreiche Vorteile auf. So kann die Richtwirkung des Strömungsgitters beispielsweise nicht mehr lotrecht zur Hauptströmungsrichtung ausgestaltet sein, sondern derart, dass konzentrische Wirbel über den gesamten Querschnitt des Strömungsgitters und vorzugsweise eines Strömungsrohrs, in welches das Strömungsgitter eingebracht ist, erzeugt werden. Nachlaufzonen des Strömungsgitters, beispielsweise Nachlaufzonen der Gitterstreben, können besser durchmischt werden, so dass Inhomogenitäten in der Strömung schneller abklingen können. Dadurch kann die Strömung gleichmäßiger ausgestaltet werden, und die Sensoranordnung kann ein genaueres Messergebnis tiefern. Beispielsweise kann hierdurch ein Luftmassenmesser präziser abgeglichen werden.The proposed flow grid and the proposed sensor arrangement have numerous advantages over known flow grids and sensor arrangements. Thus, the directivity of the flow grid, for example, no longer be configured perpendicular to the main flow direction, but such that concentric vortices over the entire cross-section of the flow grid and preferably a flow tube, in which the flow grid is introduced, are generated. Trailing zones of the flow grid, for example trailing zones of the grid struts, can be better mixed, so that inhomogeneities in the flow can decay faster. As a result, the flow can be made more uniform, and the sensor arrangement can lower a more accurate measurement result. For example, an air mass meter can be adjusted more precisely.

Mittels der vorgeschlagenen Sensoranordnung und dem vorgeschlagenen Strömungsgitter ist es insbesondere möglich, kontrolliert konzentrische, den gesamten Querschnitt des strömenden fluiden Mediums umfassende Wirbel in die Strömung einzubringen, mit dem Ziel, die vielen kleinen, durch das Strömungsgitter und beispielsweise die Gitterstege oder Gitterstreben verursachten Störungen des Strömungsgitters zu vermischen und so insgesamt eine homogenere Verteilung der Störungen zu erzielen. Dabei können insbesondere zwei Effekte wirksam sein. In radialer Richtung kann insbesondere ein Drall-Gradient zwischen den einzelnen Strömungsschichten des Strömungsgitters maximal ausgestaltet werden. Beispielsweise kann das Strömungsgitter, wie oben beschrieben, konzentrische Ringe von Gitterzellen aufweisen. Die Ringe können insbesondere derart ausgestaltet sein, dass der lokale Anstellwinkel innerhalb jedes Rings in radialer Richtung wieder von 0 beginnt und mit zunehmender Radialkoordinate ansteigt. Beim in radialer Richtung sich anschließenden Ring kann dann der lokale Anstellwinkel wieder bei 0 beginnen und wiederum in radialer Richtung ansteigen. Auf diese Weise oder auf andere Weise kann beispielsweise gewährleistet werden, dass zwischen den Ringen jeweils ein Sprung im lokalen Anstellwinkel erfolgt, so dass beispielsweise durch die Ringe jeweils am Übergang zwischen zwei Ringen ein starker Drall-Gradient auftritt. Auf diese Weise können beispielsweise mehrere Strömungsschichten, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind, gebildet werden, wobei jeweils am Übergang zwischen zwei Strömungsschichten ein starker Drall-Gradient, beispielsweise ein Sprung in dem Drall, auftritt. Hierdurch kann im Nachlauf sofort eine starke Scherströmung generiert werden, welche zu einer guten Durchmischung des fluiden Mediums führen kann. In Umfangsrichtung hingegen kann beispielsweise ein Nachlauf durch die der Hauptströmungsrichtung überlagerte Drallkomponente besser durchmischt werden. Durch beide genannten Maßnahmen, also Maßnahmen in radialer Richtung und Maßnahmen in Umfangsrichtung, kann eine wirksame Homogenisierung der Nachlaufzonen erreicht werden, so dass die Reproduzierbarkeit eines laminar-turbulenten Umschlags verbessert werden kann.By means of the proposed sensor arrangement and the proposed flow grid, it is in particular possible to introduce controlled concentric, the entire cross-section of the flowing fluid medium vortex in the flow, with the aim of the many small, caused by the flow grid and for example the grid bars or lattice struts disturbances Mixing grid and thus to achieve a more homogeneous distribution of the disturbances. In particular, two effects can be effective. In the radial direction, in particular, a swirl gradient between the individual flow layers of the flow grid can be configured to a maximum. For example, as described above, the flow grid may include concentric rings of grid cells. The rings can in particular be designed such that the local angle of attack within each ring starts again from 0 in the radial direction and increases with increasing radial coordinate. When the ring adjoining in the radial direction can then start the local angle of attack again at 0 and again increase in the radial direction. In this way or in another way, it can be ensured, for example, that there is a jump in the local angle of attack between the rings, so that a strong swirl gradient occurs, for example, through the rings at the transition between two rings. In this way, for example, a plurality of flow layers, which are arranged concentrically to each other, are formed, wherein in each case at the transition between two flow layers, a strong swirl gradient, such as a jump in the swirl occurs. As a result, a strong shear flow can immediately be generated in the wake, which can lead to a good mixing of the fluid medium. In the circumferential direction, however, for example, a wake can be better mixed by the swirl component superimposed on the main flow direction. Both measures mentioned, ie measures in the radial direction and measures in the circumferential direction, an effective homogenization of the trailing zones can be achieved, so that the reproducibility of a laminar-turbulent envelope can be improved.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Nachfolgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are illustrated in the figures and will be described in more detail below.

Es zeigen:Show it:

1 und 2 verschiedene Ansichten einer Sensoranordnung; 1 and 2 different views of a sensor arrangement;

3 bis 5 verschiedene Darstellungen eines erfindungsgemäßen Strömungsgitters, welches auch in der Sensoranordnung gemäß den 1 und 2 eingesetzt werden kann; und 3 to 5 various representations of a flow grid according to the invention, which also in the sensor arrangement according to the 1 and 2 can be used; and

6 ein Ausführungsbeispiel einer Ausgestaltung einer Leitfläche. 6 an embodiment of an embodiment of a guide surface.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 110 schematisch dargestellt. Die dargestellte Sensoranordnung ist grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus DE 10 2007 055 193 A1 . Die dargestellte Sensoranordnung 110 umfasst ein Strömungsgitter 112, welches beispielsweise erfindungsgemäß ausgestaltet werden kann, beispielsweise gemäß dem in den nachfolgend beschriebenen 3 bis 5 dargestellten Strömungsgitter 112. Beispielsweise hierdurch wird die in den 1 und 2 dargestellte Sensoranordnung 110 zu einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Sensoranordnung 110 in einer Schnittebene parallel zu einer Achse 114 eines Strömungsrohrs 116 der Sensoranordnung 110, welches von einem fluiden Medium, beispielsweise einer Ansaugluftmasse einer Brennkraftmaschine, in einer Hauptströmungsrichtung 118 durchströmbar ist. In das Strömungsrohr eingebracht ist ein Sensor 120, welcher in diesem Ausführungsbeispiel exemplarisch als Steckfühler ausgestaltet sein kann, beispielsweise als Heißfilmluftmassenmesser-Steckfühler gemäß dem oben beschriebenen Stand der Technik. Dementsprechend kann bezüglich möglicher Ausgestaltungen des Sensors 120 beispielsweise auf die obige Beschreibung des Standes der Technik verwiesen werden.In the 1 and 2 is an embodiment of a sensor arrangement 110 shown schematically. The illustrated sensor arrangement is basically known, for example DE 10 2007 055 193 A1 , The illustrated sensor arrangement 110 includes a flow grid 112 which can be configured, for example, according to the invention, for example according to that described in the following 3 to 5 illustrated flow grid 112 , For example, this is the in the 1 and 2 illustrated sensor arrangement 110 to a sensor arrangement according to the invention. 1 shows a cross section through the sensor assembly 110 in a sectional plane parallel to an axis 114 a flow tube 116 the sensor arrangement 110 , which of a fluid medium, for example, an intake air mass of an internal combustion engine, in a main flow direction 118 can be flowed through. Inserted into the flow tube is a sensor 120 , which in this embodiment can be configured by way of example as a plug-in sensor, for example, as Heißfiluuftmassenmesser plug-in sensor according to the above-described prior art. Accordingly, with respect to possible embodiments of the sensor 120 For example, refer to the above description of the prior art.

Das Strömungsgitter 112 ist stromaufwärts des Sensors 120 quer zur Hauptströmungsrichtung, in diesem Fall beispielsweise im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmungsrichtung 118, angeordnet. Das Strömungsgitter 112 umfasst eine Mehrzahl von Gitterzellen 122, jeweils mit einer stromaufwärts angeordneten Eintrittsöffnung 124 und einer stromaufwärts angeordneten Austrittsöffnung 126, zwischen denen sich jeweils eine Passage 128 erstreckt, die von dem fluiden Medium durchströmbar ist. Die Gitterzellen 122 können beispielsweise durch Gitterstreben 130, im Folgenden auch als Gitterstege oder Stege bezeichnet, gebildet werden. Eine oder mehrere der von dem fluiden Medium innerhalb der Passagen 128 überströmbaren Oberflächen des Strömungsgitters 112 können dabei Leitflächen 132 bilden, deren erfindungsgemäße Ausgestaltung im Folgenden noch näher beschrieben wird.The flow grid 112 is upstream of the sensor 120 transverse to the main flow direction, in this case, for example, substantially perpendicular to the main flow direction 118 arranged. The flow grid 112 includes a plurality of grid cells 122 , each with an upstream inlet opening 124 and an upstream outlet opening 126 , between each of which is a passage 128 extends, which can be flowed through by the fluid medium. The grid cells 122 For example, by grid struts 130 , hereinafter also referred to as lattice webs or webs are formed. One or more of the fluid medium within the passages 128 overflowable surfaces of the flow grid 112 can guide surfaces 132 form whose embodiment of the invention will be described in more detail below.

In den 3 bis 5 ist in verschiedenen Darstellungen ein erfindungsgemäßes Strömungsgitter 112 dargestellt. Dabei zeigt 3 eine Draufsicht auf eine Eintrittsseite des Strömungsgitters 112, beispielsweise mit Blickrichtung von links nach rechts in 1, insbesondere in Draufsicht auf die Eintrittsöffnungen 124. 4 zeigt eine entgegengesetzte Draufsicht, beispielsweise mit Blickrichtung von rechts nach links in 1, beispielsweise in Draufsicht auf die Austrittsöffnungen 128. 5 zeigt einen perspektivischen Teilschnitt durch das Strömungsgitter 112. Die 3 bis 5 werden im Folgenden gemeinsam erläutert.In the 3 to 5 is in various representations of an inventive flow grid 112 shown. It shows 3 a plan view of an inlet side of the flow grid 112 , for example, viewed from left to right in 1 , in particular in plan view of the inlet openings 124 , 4 shows an opposite plan view, for example, viewed from right to left in 1 , For example, in plan view of the outlet openings 128 , 5 shows a perspective partial section through the flow grid 112 , The 3 to 5 are explained together below.

Das Strömungsgitter 112 weist wiederum, ähnlich zu den 1 und 2, eine Mehrzahl von Gitterzellen 122 mit Eintrittsöffnungen 124, Austrittsöffnungen 126 und sich zwischen diesen erstreckenden Passagen 128 auf. Diesbezüglich kann beispielsweise auf die obige Beschreibung der 1 und 2 verwiesen werden. Im Unterschied hierzu sind jedoch bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß den 3 bis 5 die Gitterzellen 122 konzentrisch angeordnet, vorzugsweise um die Achse 114. Diese Achse 114 kann insbesondere mit der Achse 114 in 1 zusammenfallen, welche Achse des Strömungsrohrs 116 ist. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Drehachse und/oder Symmetrieachse des Strömungsgitters 112 handeln. Die Gitterzellen 122 können beispielsweise in konzentrischen Ringen 134 angeordnet sein. Dies kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass das Strömungsgitter 112 im Wesentlichen radial verlaufende Gitterstreben 136 (im Folgenden auch als radiale Gitterstreben bezeichnet) und im Wesentlichen tangential angeordnete Gitterstreben 138 (im Folgenden auch als tangentiale Gitterstreben bezeichnet) aufweist. Diese tangentialen Gitterstreben 138 können beispielsweise ringförmige Gitterstreben um die Achse 114 sein.The flow grid 112 In turn, similar to the 1 and 2 , a plurality of grid cells 122 with inlet openings 124 , Outlet openings 126 and between these extending passages 128 on. In this regard, for example, to the above description of the 1 and 2 to get expelled. In contrast, however, in the preferred embodiment according to the 3 to 5 the grid cells 122 concentrically arranged, preferably about the axis 114 , This axis 114 especially with the axis 114 in 1 coincide, which axis of the flow tube 116 is. For example, this may be an axis of rotation and / or axis of symmetry of the flow grid 112 act. The grid cells 122 For example, in concentric rings 134 be arranged. This can for example be generated by the fact that the flow grid 112 essentially radially extending lattice struts 136 (hereinafter also referred to as radial lattice struts) and substantially tangentially arranged lattice struts 138 (hereinafter also referred to as tangential lattice struts). These tangential lattice struts 138 For example, can be annular lattice struts about the axis 114 be.

In dem in den 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel bilden die jeweils den Passagen 128 zuweisenden Oberflächen der radialen Gitterstreben 136 Leitflächen 132. Die den Passagen 128 zuweisenden Oberflächen der tangentialen Gitterstreben 138 bilden hingegen weitere Flächen 140. Während die weiteren Flächen 140 vorzugsweise parallel zur Hauptströmungsrichtung 118 angeordnet sind und damit vorzugsweise nicht angestellt sind, sind, wie aus den 3 bis 5 erkennbar ist, die Leitflächen 132 gegenüber der Hauptströmungsrichtung 118 angestellt. Um diese Anstellung zu verdeutlichen, ist eine derartige Leitfläche 132 in 6 in einer perspektivischen Darstellung vergrößert gezeigt. Die Leitfläche 132 erstreckt sich zwischen einer Anströmkante 142 der jeweiligen Eintrittsöffnung 124 und einer Abströmkante 144 an der zugehörigen Austrittsöffnung 126. Die Enden der Anströmkante 142 und der Abströmkante 144 sind über Leitkanten 146 (untere Leitkante) und 148 (obere Leitkante) miteinander verbunden. Wie aus 6 hervorgeht, sind in dieser bevorzugten Ausgestaltung die Anströmkante und die Abströmkante 144 gegeneinander um einen Winkel α verdreht. Beispielsweise kann diese Verdrehung um die untere Leitkante 146 erfolgen, welche vorzugsweise parallel zur Achse 114 angeordnet ist. Dadurch ist die Leitfläche 132 als nicht-ebene, gekrümmte Leitfläche ausgestaltet, so dass sich die Anstellung lokal, in Abhängigkeit beispielsweise von einer Radialkoordinate r und einer Koordinate z in Hauptströmungsrichtung 118, ändert. Dies ist in 6 ebenfalls für einen exemplarischen Punkt 150 auf der Leitfläche 132 dargestellt. Dieser Punkt 150 ist beispielsweise durch seine Radialkoordinate r und seine Koordinate z in Hauptströmungsrichtung 118 definiert. Weiterhin kann dieser Punkt beispielsweise durch einen Polarwinkel in 3 oder in 4 definiert werden (nicht dargestellt). Wie aus der Darstellung gemäß 6 hervorgeht, bildet eine Flächennormale n → auf die Leitfläche 132 in dem Punkt 150 mit der Hauptströmungsrichtung 118 (welche in diesem Fall eine Hauptströmungsrichtung außerhalb des Strömungsgitters 112 darstellt, beispielsweise in genügendem Abstand vor dem Strömungsgitter 112) einen Winkel β. Der Komplementwinkel |β – 90°| kann als lokaler Anstellwinkel γ bezeichnet werden. Wie aus 6 hervorgeht, ist dieser lokale Anstellwinkel in dem dargestellten Ausführungsbeispiel sowohl von der Radialkoordinate r als auch von der Koordinate z in Hauptströmungsrichtung 118 abhängig. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Bei Gitterabmessungen mit einer radialen Breite b (Länge der Anströmkante 142) von beispielsweise 5 mm und einer Gittertiefe h (Länge der unteren Leitkante 146) von beispielsweise 7 mm (wobei auch andere Abmessungen möglich sind) hat sich beispielsweise ein Winkelversatz α zwischen der Anströmkante 142 und der Abströmkante 144 von 15° als optimal erwiesen. Auch andere Winkelversätze sind jedoch grundsätzlich möglich. Der Winkelversatz α kann beispielsweise über sämtliche Gitterzellen jeweils eines Rings 134 identisch sein. Auch zwischen den Ringen 134 können identische Winkel α vorgesehen sein, wobei jedoch nach außen hin auch beispielsweise der Winkel α abnehmen kann. Aus dem Winkel α von 15° ergibt sich beispielsweise ein resultierender Drallwinkel δ als Winkel zwischen der oberen Leitkante 148 und der unteren Leitkante 146 von ca. 10,5°.In the in the 3 to 5 illustrated embodiment, the respective passages 128 assigning surfaces of the radial lattice struts 136 baffles 132 , The passages 128 assigning surfaces of the tangential grid struts 138 on the other hand, other surfaces form 140 , While the other surfaces 140 preferably parallel to the main flow direction 118 are arranged and are therefore preferably not employed are, as from the 3 to 5 It can be seen, the fins 132 opposite to the main flow direction 118 hired. To illustrate this employment is such a guide surface 132 in 6 shown enlarged in a perspective view. The guide surface 132 extends between a leading edge 142 the respective inlet opening 124 and a trailing edge 144 at the associated outlet opening 126 , The ends of the leading edge 142 and the trailing edge 144 are over leading edges 146 (lower leading edge) and 148 (upper leading edge) connected to each other. How out 6 shows, in this preferred embodiment, the leading edge and the trailing edge 144 rotated against each other by an angle α. For example, this twist around the lower leading edge 146 take place, which are preferably parallel to the axis 114 is arranged. This is the guide surface 132 designed as a non-planar, curved guide surface, so that the employment locally, depending on, for example, a radial coordinate r and a Coordinate z in the main flow direction 118 , changes. This is in 6 also for an exemplary point 150 on the guide surface 132 shown. This point 150 is for example by its radial coordinate r and its coordinate z in the main flow direction 118 Are defined. Furthermore, this point can, for example, by a polar angle in 3 or in 4 be defined (not shown). As shown in the illustration 6 shows that a surface normal n → forms on the guide surface 132 in the point 150 with the main flow direction 118 (Which in this case a main flow direction outside the flow grid 112 represents, for example, at a sufficient distance in front of the flow grid 112 ) an angle β. The complement angle | β - 90 ° | can be referred to as local angle of attack γ. How out 6 shows, this local angle of attack in the illustrated embodiment, both of the radial coordinate r and the coordinate z in the main flow direction 118 dependent. However, other embodiments are possible in principle. For grid dimensions with a radial width b (length of the leading edge 142 ) of, for example, 5 mm and a grid depth h (length of the lower leading edge 146 For example, 7 mm (other dimensions are possible), for example, has an angle offset α between the leading edge 142 and the trailing edge 144 of 15 ° proved to be optimal. However, other angular offsets are possible in principle. The angle offset α can, for example, over all grid cells of each ring 134 be identical. Also between the rings 134 can be provided identical angle α, but to the outside, for example, the angle α can decrease. From the angle α of 15 ° results, for example, a resulting helix angle δ as an angle between the upper leading edge 148 and the lower leading edge 146 of about 10.5 °.

Das Strömungsgitter 112 kann dementsprechend derart ausgestaltet werden, dass die Wände der Gitterzellen 122 derart angestellt sind, dass, nach Durchströmen der Passagen 128, jeweils (nicht dargestellte) Wirbel erzeugt werden, welche beispielsweise konzentrisch um die Achse 114 angeordnet sein können und welche den gesamten Querschnitt des Strömungsrohrs 116 umfassen. Vorzugsweise können sämtliche Gitterzellen 122 derartig ausgestaltet sein, dass die durch diese Gitterzellen 122 erzeugten Wirbel einen einheitlichen. Drehsinn aufweisen, welcher exemplarisch in 3 mit der Bezugsziffer 152 bezeichnet ist. Beispielsweise bewirkt das Strömungsgitter 112 in den 3 bis 5 in der Anordnung gemäß 1 einen Drall der die Passagen 128 durchströmenden Teilmengen, welcher, bei Blickrichtung in Hauptströmungsrichtung 118, einen Drehsinn im Uhrzeigersinn aufweist. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich. Weiterhin sind, abweichend von den dargestellten Ausführungsformen, auch Ausgestaltungen möglich, bei welchen die Winkel α zwischen den Gitterzellen 122 variieren. So ist es möglich, den Winkel α jeweils innerhalb eines Rings identisch oder auch verschieden auszugestalten. Weiterhin ist es möglich, mehrere Ringe mit demselben Winkel α oder auch mit abweichenden Winkeln α auszugestalten. Beispielsweise können die äußeren Ringe mit einem geringeren Drallwinkel δ bzw. einem geringeren Winkel α angestellt werden, um den durch das Strömungsgitter 112 erzeugten Druckabfall zu verringern. Verschiedene andere Ausgestaltungen sind jedoch möglich.The flow grid 112 Accordingly, it can be configured such that the walls of the grid cells 122 are made such that, after flowing through the passages 128 , Are generated in each case (not shown) vortex, which for example concentric about the axis 114 can be arranged and which the entire cross section of the flow tube 116 include. Preferably, all grid cells can 122 be designed such that through these grid cells 122 generated whirls a uniform. Have sense of rotation, which exemplary in 3 with the reference number 152 is designated. For example, the flow grid causes 112 in the 3 to 5 in the arrangement according to 1 a twist of the passages 128 by flowing subsets, which, when viewed in the main flow direction 118 , has a sense of rotation in a clockwise direction. However, other embodiments are possible in principle. Furthermore, deviating from the illustrated embodiments, embodiments are also possible in which the angles α between the grid cells 122 vary. It is thus possible to design the angle α in each case identically or else differently within a ring. Furthermore, it is possible to design a plurality of rings with the same angle α or with different angles α. For example, the outer rings can be made with a smaller helix angle δ or a smaller angle α to the through the flow grid 112 to reduce generated pressure drop. Various other embodiments are possible.

Besonders bevorzugt ist es, wie in den 3 und 4 erkennbar, wenn der lokale Anstellwinkel jeweils beim Übergang von einem Ring nach außen hin zum nächsten wieder von 0 beginnt, so dass eine größtmögliche Scherung an diesem Übergang erzeugt werden kann. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.It is particularly preferred, as in the 3 and 4 recognizable when the local angle of attack in each case begins again from 0 during the transition from one ring to the outside, so that the greatest possible shear can be generated at this transition. However, other embodiments are possible in principle.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19942511 A1 [0004]
DE 102007055193 A1 [0005, 0027]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Robert Bosch GmbH: Sensors in the motor vehicle, edition 2007, pages 140-142 [0001]

Claims

Flow grid ( 112 ) for use in a sensor arrangement ( 110 ) for determining at least one parameter of one in a main flow direction ( 118 ) flowing fluid medium, wherein the flow grid ( 112 ) a plurality of grid cells ( 122 ), wherein the grid cells ( 122 ) are flowed through by the flowing fluid medium, wherein the grid cells ( 122 ) at least one of the fluid medium überströmbare guide surface ( 132 ), characterized in that the guide surface ( 132 ) to the main flow direction ( 118 ) and is arranged to generate distributed over the entire cross-section of the flow tube, a plurality of vortices in the flow of the fluid medium.

Flow grid ( 112 ) according to the preceding claim, wherein the grid cells ( 122 ) rotationally symmetrical about one to the main flow direction ( 118 ) parallel axis ( 114 ) of the flow grid ( 112 ) are arranged.

Flow grid ( 112 ) according to one of the preceding claims, wherein the grid cells ( 122 ) substantially concentrically in the flow grid ( 112 ) are arranged.

Flow grid ( 112 ) according to one of the preceding claims, wherein the vortices each have vortex axes which are arranged concentrically, in particular around one to the main flow direction ( 118 ) parallel axis ( 114 ) of the flow grid ( 112 ).

Flow grid ( 112 ) according to one of the preceding claims, wherein all vertebrae have the same direction of rotation.

Flow grid ( 112 ) according to the preceding claim, wherein the grid cells ( 122 ) at least two fins ( 132 ), wherein the grid cells ( 122 ) further at least one of the fluid medium überströmbare further surface ( 140 ), wherein the guide surfaces ( 132 ) substantially radially to one of the main flow direction ( 118 ) parallel axis ( 114 ) of the flow grid ( 112 ), wherein the further surface is substantially tangential to the axis ( 114 ) is arranged.

Flow grid ( 112 ) according to one of the preceding claims, wherein a local angle of attack of the guide surface ( 132 ) varies within the associated grid cell.

Flow grid ( 112 ) according to the preceding claim, wherein the local angle of attack is dependent on a radial coordinate and / or a coordinate in the main flow direction ( 118 ).

Flow grid ( 112 ) according to one of the preceding claims, wherein the grid cells ( 122 ) each have an inlet opening ( 124 ) and an outlet opening ( 126 ), wherein the guide surface ( 132 ) from the inlet ( 124 ) to the exit opening ( 126 ), wherein the guide surface ( 132 ) at the entrance opening ( 124 ) in a leading edge ( 142 ) and wherein the guide surface ( 132 ) at the exit opening ( 126 ) in a trailing edge ( 144 ), wherein the leading edge ( 142 ) and the trailing edge ( 144 ) are arranged rotated by an angle α against each other, in particular by a rotation about the angle α to one to the main flow direction ( 118 ) parallel axis ( 114 ).

Sensor arrangement ( 110 ) for determining at least one parameter of one in a main flow direction ( 118 ) flowing fluid medium, in particular an intake air mass of an internal combustion engine, wherein the sensor arrangement ( 110 ) at least one sensor disposed in the fluid medium ( 120 ) for determining the parameter, wherein the sensor arrangement ( 110 ) continue upstream of the sensor ( 120 ) at least one transverse to the main flow direction ( 118 ) arranged flow grid ( 112 ) according to one of the preceding claims.