DE102012216511A1

DE102012216511A1 - Sensor arrangement for determining parameter of flowing fluid medium e.g. liquids, in air mass flow combustion engine of motor car, has sensor chip arranged in channel structure for determining parameter of fluid medium

Info

Publication number: DE102012216511A1
Application number: DE201210216511
Authority: DE
Inventors: Achim Briese
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2014-04-10

Abstract

The arrangement (10) has a sensor housing (12) provided with a channel structure (14) and a flow pipe. A lid (48) closes/locks the channel structure. A sensor chip (30) is arranged in the channel structure to determine a parameter of a fluid medium. An inlet (16) and an outlet (26) are provided in the channel structure of the sensor housing. A measuring channel (24) is fixed with the channel structure. A projection part is arranged at the lid, and projects along a locked channel structure, an input unit (66), the sensor chip and the measuring channel.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen zur Bestimmung einer Strömungseigenschaft fluider Medien, also von Flüssigkeiten und/oder Gasen, bekannt. Bei den Strömungseigenschaften kann es sich dabei um grundsätzlich beliebige physikalisch und/oder chemisch messbare Eigenschaften handeln, welche eine Strömung des fluiden Mediums qualifizieren oder quantifizieren. Insbesondere kann es sich dabei um eine Strömungsgeschwindigkeit und/oder einen Massenstrom und/oder einen Volumenstrom handeln. Numerous methods and devices for determining a flow property of fluid media, ie of liquids and / or gases, are known from the prior art. The flow properties may in principle be any physically and / or chemically measurable properties which qualify or quantify a flow of the fluid medium. In particular, this may be a flow velocity and / or a mass flow and / or a volume flow.

Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf so genannte Heißfilmluftmassenmesser beschrieben, wie sie beispielsweise in Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 146–148 , beschrieben sind. Derartige Heißfilmluftmassenmesser basieren in der Regel auf einem Sensorchip, insbesondere einem Silizium-Sensorchip, mit einer Sensormembran als Messoberfläche oder Sensorbereich, welche von dem strömenden fluiden Medium überströmbar ist. Der Sensorchip umfasst in der Regel ein Heizelement sowie mindestens zwei Temperaturfühler, welche beispielsweise auf der Messoberfläche des Sensorchips angeordnet sind. Aus einer Asymmetrie des von den Temperaturfühlern erfassten Temperaturprofils, welches durch die Strömung des fluiden Mediums beeinflusst wird, kann auf einen Massenstrom und/oder Volumenstrom des fluiden Mediums geschlossen werden. Heißfilmluftmassenmesser sind üblicherweise als Steckfühler ausgestaltet, welcher fest oder austauschbar in ein Strömungsrohr einbringbar ist. Beispielsweise kann es sich bei diesem Strömungsrohr um einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine handeln. The invention will be described below in particular with reference to so-called hot-film air mass meter, as they are for example in Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 146-148 , are described. Such Heißfiluuftmassenmesser are usually based on a sensor chip, in particular a silicon sensor chip, with a sensor membrane as the measuring surface or sensor area, which is overflowed by the flowing fluid medium. The sensor chip generally comprises a heating element and at least two temperature sensors, which are arranged, for example, on the measuring surface of the sensor chip. From an asymmetry of the temperature profile detected by the temperature sensors, which is influenced by the flow of the fluid medium, it is possible to deduce a mass flow and / or volume flow of the fluid medium. Heißfileinuftmassenmesser are usually designed as plug-in sensor, which is fixed or interchangeable introduced into a flow tube. For example, this flow tube may be an intake tract of an internal combustion engine.

Dabei durchströmt ein Teilstrom des Mediums wenigstens einen in dem Heißfilmluftmassenmesser vorgesehenen Hauptkanal. Zwischen dem Einlass und dem Auslass des Hauptkanals ist ein Bypasskanal ausgebildet. Insbesondere ist der Bypasskanal derart ausgebildet, dass er einen gekrümmten Abschnitt zur Umlenkung des durch den Einlass des Hauptkanals eingetretenen Teilstroms des Mediums aufweist, wobei der gekrümmte Abschnitt im weiteren Verlauf in einen Abschnitt übergeht, in welchem der Sensorchip angeordnet ist. Der zuletzt genannte Abschnitt stellt den eigentlichen Messkanal dar, in dem der Sensorchip angeordnet ist. Dabei ist in dem Bypasskanal ein Mittel vorgesehen, welches die Strömung leitet und einer Ablösung der Strömung des Medienteilstroms von den Kanalwänden des Messkanals entgegenwirkt. Weiterhin ist der Einlassbereich des Hauptkanals im Bereich seiner Öffnung, welche der Hauptströmungsrichtung entgegenweist, mit schrägen oder gekrümmten Flächen versehen, welche so gestaltet sind, dass in den Einlassbereich einströmendes Medium von dem Teil des Hauptkanals, welcher zu dem Sensorchip führt, weggelenkt wird. Dies bewirkt, dass im Medium ein Teil der Flüssigkeits- oder Festkörperteilchen aufgrund ihrer Massenträgheit nicht zu dem Sensorchip gelangen und diesen verschmutzen können. In this case, a partial flow of the medium flows through at least one provided in the Heißfiluuftmassenmesser main channel. Between the inlet and the outlet of the main channel, a bypass channel is formed. In particular, the bypass channel is designed such that it has a curved section for deflecting the partial flow of the medium that has entered through the inlet of the main channel, wherein the curved section in the further course merges into a section in which the sensor chip is arranged. The latter section represents the actual measuring channel in which the sensor chip is arranged. In this case, a means is provided in the bypass channel, which conducts the flow and counteracts a detachment of the flow of the medium part flow from the channel walls of the measuring channel. Furthermore, the inlet area of the main channel is provided in the region of its opening, which opposes the main flow direction, with inclined or curved surfaces, which are designed such that medium flowing into the inlet area is deflected away from the part of the main channel leading to the sensor chip. This causes the medium in the part of the liquid or solid particles due to their inertia can not get to the sensor chip and pollute it.

Derartige Heißfilmluftmassenmesser müssen in der Praxis einer Vielzahl von Anforderungen und Randbedingungen genügen. Neben dem Ziel, einen Druckabfall an dem Heißfilmluftmassenmesser insgesamt durch geeignete strömungstechnische Ausgestaltungen zu verringern, besteht eine der hauptsächlichen Herausforderungen darin, die Signalqualität sowie die Robustheit derartiger Vorrichtungen gegenüber Kontamination durch Öl- und Wassertröpfchen sowie Ruß-, Staub- und sonstige Festkörperpartikel weiter zu verbessern. Diese Signalqualität bezieht sich beispielsweise auf einen Massenstrom des Mediums durch den zu dem Sensorchip führenden Messkanal sowie gegebenenfalls auf die Verminderung einer Signaldrift und die Verbesserung des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses. Die Signaldrift bezieht sich dabei auf die Abweichung beispielsweise des Massenstroms des Mediums in Sinne einer Veränderung der Kennlinienbeziehung zwischen dem tatsächlich auftretenden Massenstrom und dem im Rahmen der Kalibrierung bei der Fertigung ermittelten auszugebenden Signales. Bei der Ermittlung des Signal-zu-Rauschen-Verhältnisses werden die in zeitlich schneller Folge ausgegebenen Sensorsignale betrachtet, wohingegen die Kennlinien- oder Signaldrift auf eine Veränderung des Mittelwertes bezieht. Such Heißfileinuftmassenmesser must meet in practice a variety of requirements and constraints. In addition to the goal of reducing overall pressure drop across the hot film air mass meter through suitable fluidic designs, one of the main challenges is to further improve the signal quality and robustness of such devices against contamination by oil and water droplets as well as soot, dust and other solid particles , This signal quality relates, for example, to a mass flow of the medium through the measuring channel leading to the sensor chip and, if appropriate, to the reduction of signal drift and the improvement of the signal-to-noise ratio. The signal drift relates to the deviation, for example, of the mass flow of the medium in the sense of a change in the characteristic relationship between the mass flow actually occurring and the signal to be output during calibration during production. When determining the signal-to-noise ratio, the sensor signals output in rapid succession are considered, whereas the characteristic or signal drift refers to a change in the mean value.

Bei üblichen Heißfilmluftmassenmessern der oben beschriebenen Art ragt in der Regel ein Sensorträger mit einem darauf angebrachten oder eingebrachten Sensorchip in den Messkanal hinein. Beispielsweise kann der Sensorchip in den Sensorträger eingeklebt oder auf diesen aufgeklebt sein. Der Sensorträger kann beispielsweise mit einem Bodenblech aus Metall, auf welchem auch eine Elektronik, eine Ansteuer- und Auswerteschaltung in Form einer Leiterplatte, aufgeklebt sein kann, eine Einheit bilden. Beispielsweise kann der Sensorträger als angespritztes Kunststoffteil eines Elektronikmoduls ausgestaltet sein. Der Sensorchip und die Ansteuer- und Auswerteschaltung können beispielsweise durch Bondverbindungen miteinander verbunden werden. Das derart entstandene Elektronikmodul kann beispielsweise in ein Sensorgehäuse eingeklebt werden und der gesamte Steckfühler kann mit Deckeln verschlossen werden. In the case of conventional hot-film air mass meters of the type described above, a sensor carrier with a sensor chip mounted or inserted thereon usually projects into the measuring channel. For example, the sensor chip can be glued into the sensor carrier or adhesively bonded thereto. The sensor carrier can form a unit, for example, with a base plate made of metal, on which also electronics, a control and evaluation circuit in the form of a printed circuit board can be glued. For example, the sensor carrier can be designed as a molded plastic part of an electronic module. The sensor chip and the drive and evaluation circuit can be connected to one another, for example, by bond connections. The resulting electronic module can be glued, for example, in a sensor housing and the entire plug-in sensor can be closed with lids.

Damit der Heißfilmluftmassenmesser ein möglichst störungsarmes Luftmassensignal liefern kann, ist eine möglichst gleichmäßige Zuströmung zu dem Steckfühler und durch den Messkanal in diesem und insbesondere über die Messoberfläche des Sensorchips wichtig. Stromabwärts der oben genannten Fliehkraftumlenkung teilt sich der Massenstrom in ein in Hauptströmungsrichtung innerhalb des Messkanals gesehen linksseitiges und rechtsseitiges Rezirkulationsgebiet sowie einen impulsbehafteten Kernbereich, welcher den Sensorträger erreicht. Dies führt in der Regel zu zeitlichen Schwankungen der Strömungsgrößen, insbesondere der Geschwindigkeit und des Drucks, stromauf des Sensorträgers und damit auch im signalrelevanten Bereich in der Nähe der Sensormembran. Dadurch schwankt in der Regel auch das Messsignal. Trotz der durch diese Sensoranordnung bewirkten Verbesserungen besteht nach wie vor ein Verbesserungspotenzial hinsichtlich der Signalerfassungsgenauigkeit.So that the hot-film air mass meter can deliver as low-interference air mass signal as possible, is as uniform as possible inflow to the plug-in sensor and through the measuring channel in this and in particular over the measuring surface of the sensor chip important. Downstream of the above-mentioned centrifugal force deflection, the mass flow is divided into a left-sided and right-sided recirculation region as seen in the main flow direction within the measurement channel, and a core region having a pulse, which reaches the sensor carrier. As a rule, this leads to temporal fluctuations of the flow variables, in particular the speed and the pressure, upstream of the sensor carrier and thus also in the signal-relevant region in the vicinity of the sensor membrane. As a result, the measuring signal usually fluctuates as well. Despite the improvements made by this sensor arrangement, there is still room for improvement in signal detection accuracy.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird daher eine Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch einen Kanal strömenden fluiden Mediums vorgeschlagen, welche die Nachteile bekannter Verfahren und Strategien zumindest weitgehend vermeiden kann und bei der die zeitlichen Schwankungen der Strömungsgrößen reduziert werden. Therefore, a sensor arrangement is proposed for determining at least one parameter of a fluid medium flowing through a channel, which can at least largely avoid the disadvantages of known methods and strategies and in which the temporal fluctuations of the flow variables are reduced.

Die Sensoranordnung zur Bestimmung wenigstens eines Parameters eines durch eine Kanalstruktur strömenden fluiden Mediums, insbesondere eines Ansaugluftmassenstroms einer Brennkraftmaschine, weist ein Sensorgehäuse, insbesondere einen in ein Strömungsrohr eingebrachten oder einbringbaren Steckfühler, in dem die Kanalstruktur ausgebildet ist und mindestens einen in der Kanalstruktur angeordneten Sensorchip zur Bestimmung des Parameters des fluiden Mediums auf, wobei das Sensorgehäuse einen Einlass in die Kanalstruktur, der einer Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums entgegenweist, und mindestens einen Auslass aus der Kanalstruktur in einer Oberfläche des Sensorgehäuses aufweist. Die Kanalstruktur umfasst einen Messkanal, in dem der Sensorchip angeordnet ist. Das Sensorgehäuse weist zwischen dem Einlass und dem Sensorchip einen Eingangsbereich in den Messkanal auf. Ferner weist die Sensoranordnung einen Deckel zum Verschließen der Kanalstruktur auf. An dem Deckel ist zumindest ein Vorsprung angeordnet, der bei verschlossener Kanalstruktur zwischen dem Eingangsbereich und dem Sensorchip in den Messkanal hineinragt.The sensor arrangement for determining at least one parameter of a fluid medium flowing through a channel structure, in particular an intake air mass flow of an internal combustion engine, has a sensor housing, in particular a plug-in sensor inserted or insertable into a flow pipe, in which the channel structure is formed and at least one sensor chip arranged in the channel structure Determining the parameter of the fluid medium, wherein the sensor housing has an inlet into the channel structure, which faces a main flow direction of the fluid medium, and at least one outlet of the channel structure in a surface of the sensor housing. The channel structure comprises a measuring channel in which the sensor chip is arranged. The sensor housing has an input area in the measuring channel between the inlet and the sensor chip. Furthermore, the sensor arrangement has a cover for closing the channel structure. At least one projection is arranged on the cover, which projects into the measuring channel between the input region and the sensor chip when the channel structure is closed.

Der Vorsprung kann so an dem Deckel angeordnet sein, dass der Vorsprung bei verschlossener Kanalstruktur in ein Wirkungsgebiet eines Staupunkts des fluiden Mediums in der Kanalstruktur in die Kanalstruktur hineinragt. Der Vorsprung kann so ausgebildet sein, dass er eine Strömung des fluiden Mediums in dem Messkanal teilt. Der Vorsprung kann sich zumindest teilweise und bevorzugt vollständig über eine Höhe der Kanalstruktur erstrecken. Der Vorsprung kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die im Wesentlichen dreieckig ist. Innerhalb einer Ebene parallel zu dem Deckel gesehen kann sich zumindest eine Seitenfläche des Vorsprungs tangential zu Stromlinien des fluiden Mediums im Bereich des Vorsprungs erstrecken. Innerhalb einer Ebene parallel zu dem Deckel gesehen kann sich zumindest eine Seitenfläche des Vorsprungs in einem Winkel von 5 ° bis 35 ° und bevorzugt von 15 ° bis 25 ° zu Stromlinien des fluiden Mediums im Bereich des Vorsprungs erstrecken. Zumindest eine Seitenfläche des Vorsprungs kann konkav oder konvex ausgebildet sein. Der Vorsprung kann als Rippe ausgebildet sein, die einer Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums in der Kanalstruktur entgegenweist. Es können mehrere Rippen vorgesehen sein. Die Rippen können unterschiedliche Längen aufweisen. Der Vorsprung kann eine Querschnittsfläche aufweisen, die im Wesentlichen kugelförmig, halbkugelförmig oder kalottenförmig ist. Der Vorsprung kann eine die Kanalstruktur begrenzende Wand des Sensorgehäuses berühren. Die Querschnittsflächen des Vorsprungs können senkrecht zu einer Ebene des Deckels konstant oder inkonstant sein.The protrusion may be arranged on the cover in such a way that, when the channel structure is closed, the protrusion projects into an area of action of a stagnation point of the fluid medium in the channel structure into the channel structure. The protrusion may be configured to divide a flow of the fluid in the measurement channel. The projection may extend at least partially and preferably completely over a height of the channel structure. The projection may have a cross-sectional area that is substantially triangular. Within a plane parallel to the lid, at least one side surface of the projection may extend tangentially to streamlines of the fluid medium in the region of the projection. Within a plane parallel to the lid, at least one side surface of the projection may extend at an angle of 5 ° to 35 °, and preferably 15 ° to 25 °, to streamlines of the fluid medium in the region of the projection. At least one side surface of the projection may be concave or convex. The projection may be formed as a rib, which opposes a main flow direction of the fluid medium in the channel structure. Several ribs can be provided. The ribs may have different lengths. The projection may have a cross-sectional area which is substantially spherical, hemispherical or dome-shaped. The projection may contact a wall of the sensor housing delimiting the channel structure. The cross-sectional areas of the projection may be constant or inconsistent perpendicular to a plane of the lid.

Unter der Hauptströmungsrichtung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die lokale Strömungsrichtung des fluiden Mediums am Ort des Sensors bzw. der Sensoranordnung zu verstehen, wobei beispielsweise lokale Unregelmäßigkeiten wie z. B. Turbulenzen unberücksichtigt bleiben können. Insbesondere kann unter Hauptströmungsrichtung somit die lokale gemittelte Transportrichtung des strömenden fluiden Mediums verstanden werden. Die Hauptströmungsrichtung kann daher einerseits auf die Strömungsrichtung am Ort der Sensoranordnung selbst bezogen sein oder auch auf die Strömungsrichtung in dem Kanal innerhalb des Sensorgehäuses, wie beispielsweise am Ort des Sensorträgers oder des Sensorchips, wobei sich beide genannten Hauptströmungsrichtungen unterscheiden können. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird deshalb stets angegeben, auf welchen Ort sich die Hauptströmungsrichtung bezieht. Sofern keine nähere Angabe gemacht ist, bezieht sich die Hauptströmungsrichtung auf den Ort der Sensoranordnung. In the context of the present invention, the main direction of flow is to be understood as meaning the local flow direction of the fluid medium at the location of the sensor or the sensor arrangement, for example local irregularities such as, for example, B. turbulence can be disregarded. In particular, the main direction of flow can thus be understood to mean the local average transport direction of the flowing fluid medium. The main flow direction can therefore be related on the one hand to the flow direction at the location of the sensor arrangement itself or to the flow direction in the channel within the sensor housing, such as at the location of the sensor carrier or the sensor chip, wherein both mentioned main flow directions may differ. In the context of the present invention, therefore, it is always indicated to which location the main flow direction relates. Unless otherwise specified, the main flow direction refers to the location of the sensor arrangement.

Unter „quer zur Hauptströmungsrichtung“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, beispielsweise mit einer Ausrichtung, welche um nicht mehr als 10 ° von der Senkrechten abweicht, zur lokalen Hauptströmungsrichtung zu verstehen. Unter „im Wesentlichen“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Ausrichtung zu verstehen, welche um nicht mehr als 20 °, vorzugsweise um nicht mehr als 10 ° und besonders bevorzugt um nicht mehr als 5 ° und/oder um nicht mehr als 20 %, insbesondere nicht mehr als 10 % und besonders bevorzugt von nicht mehr als 5 % von der jeweiligen angegebenen Bezugsrichtung, Bezugsebene oder Bezugsform abweicht. So ist beispielsweise eine „im Wesentlichen parallele Ausrichtung“ eine Ausrichtung, welche um nicht mehr als die genannten Toleranzen von der Parallelität abweicht. In the context of the present invention, "transverse to the main flow direction" is to be understood as meaning perpendicular or substantially perpendicular, for example with an orientation which does not deviate by more than 10 ° from the vertical, to the local main flow direction. In the context of the present invention, "substantially" is to be understood as meaning an orientation which is not more than 20 °, preferably not more than 10 ° and particularly preferably not more than 5 ° and / or not more than 20%, especially not more than 10%, and more preferably not more than 5%, deviates from the respective reference direction, reference plane or reference shape specified. For example, an "essentially parallel orientation" is an orientation that deviates from the parallelism by no more than the aforementioned tolerances.

Unter einer stromabwärtigen Anordnung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Anordnung eines Bauteils an einer Stelle zu verstehen, die das in der Hauptströmungsrichtung strömende fluide Medium zeitlich später als einen Bezugspunkt erreicht.In the context of the present invention, a downstream arrangement is to be understood as meaning the arrangement of a component at a location which reaches the fluid medium flowing in the main flow direction later than a reference point.

Analog ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einer stromaufwärtigen Anordnung eines Bauteils eine Anordnung des Bauteils an einer Stelle zu verstehen, die das in der Hauptströmungsrichtung strömende fluide Medium zeitlich gesehen früher als an einem Bezugspunkt erreicht. Analogously, in the context of the present invention an upstream arrangement of a component means an arrangement of the component at a position which, viewed in terms of time, reaches the fluid medium flowing in the main flow direction earlier than at a reference point.

Unter einer Fliehkraftumlenkung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Ausbildung oder Form oder ein Bauteil zu verstehen, bei der oder bei dem der Einlassbereich des Hauptkanals im Bereich seiner Öffnung, welche der Hauptströmungsrichtung entgegenweist, mit schrägen oder gekrümmten Flächen versehen ist, welche so gestaltet sind, dass in den Einlassbereich einströmendes Medium von dem Teil des Hauptkanals, welcher zu dem Sensorchip führt, weggelenkt wird. Dies bewirkt, dass im Medium ein Teil der Flüssigkeits- oder Festkörperteilchen aufgrund ihrer Massenträgheit nicht zu dem Sensorchip gelangen und diesen verschmutzen können. Mit anderen Worten ist die Fliehkraftumlenkung eine Stelle, an der der Messkanal von dem Hauptkanal scharf abbiegt, so dass Flüssigkeits- oder Festkörperteilchen durch den Hauptkanal weiterfliegen und nicht zu dem Sensorchip gelangen.In the context of the present invention, a centrifugal force deflection is understood to mean a design or a form or a component in which or at which the inlet region of the main channel is provided in the region of its opening which opposes the main flow direction with inclined or curved surfaces which are designed in this way in that medium flowing into the inlet region is deflected away from the part of the main channel leading to the sensor chip. This causes the medium in the part of the liquid or solid particles due to their inertia can not get to the sensor chip and pollute it. In other words, centrifugal deflection is a point where the measurement channel sharpens from the main channel, so that liquid or solid particles continue to fly through the main channel and do not get to the sensor chip.

Unter einem Staupunkt ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Punkt auf der Oberfläche eines angeströmten Körpers oder Profil zu verstehen, an dem das strömende Fluid theoretisch senkrecht auftrifft. Die Geschwindigkeit der Strömung verschwindet im Staupunkt, so dass die kinetische Energie, im idealisierten Fall vollständig, in Druckenergie umgewandelt wird. Der Druck im Staupunkt ist daher, verglichen mit anderen Stellen auf der Körperoberfläche, am größten. Hier ist der angeströmte Körper die Messkanalwand, auf die das fluide Medium nach der Fliehkraftumlenkung auftrifft. Bedingt durch Schwankungen in der Zuströmung wandert der Staupunkt an der Wand entlang in gewissen Grenzen.In the context of the present invention, a stagnation point is to be understood as meaning a point on the surface of a streamlined body or profile on which the flowing fluid theoretically impinges vertically. The velocity of the flow disappears at the stagnation point, so that the kinetic energy, in the idealized case completely, is converted into pressure energy. Pressure at the stagnation point is therefore greatest compared to other sites on the body surface. Here, the flowed body is the measuring channel wall on which the fluid medium impinges after the centrifugal force deflection. Due to fluctuations in the inflow, the stagnation point moves along the wall within certain limits.

Da der Staupunkt selbst wiederum einen bestimmten Einfluss auf die Strömung des fluiden Medium ausübt und beispielsweise die Strömung ablenkt, umlenkt oder Wirbel in die Strömung einbringt, wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch von einem Wirkungsgebiet des Staupunkts gesprochen. Unter dem Wirkungsgebiet des Staupunkts sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei sämtliche Bereiche der Strömung des fluiden Mediums zu verstehen, auf die sich der Staupunkt auswirkt und diese beeinflusst. Derartige Auswirkungen oder Beeinflussungen der Strömung lassen sich beispielsweise anhand von Simulationen der Strömung als Strömungsumlenkungen, Strömungsablenkungen, Wirbel oder dergleichen erkennen. Daher ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Ausdruck „im Wirkungsgebiet“ sämtliche Stellen zu verstehen, an denen sich Vorsprung und Auswirkungen des Staupunkts auf die Strömung des fluiden Mediums innerhalb einer Richtung senkrecht zum Deckel gesehen überlappen. Es versteht sich, dass der Vorsprung aufgrund seiner baulichen Größe nicht auf einen Punkt an der Oberfläche der Messkanalwand beschränkt ist, sondern größer oder kleiner als der Staupunkt sein kann. Der Vorsprung kann aber die Messkanalwand berühren und von dieser in den Messkanal vorstehen. Der Vorsprung deckt somit einen gewissen Bereich ab, innerhalb dessen der Staupunkt wandert. Ein Staupunkt kann beispielsweise durch Simulationen vorab ermittelt werden, so dass beim Herstellen der Sensoranordnung dessen Positionen für das Vorsehen des Vorsprungs berücksichtigt werden können. Mit anderen Worten wird vorab eine Strömungssimulation durchgeführt, dann ausgewertet, an welchen Stellen sich der Staupunkt befindet, und der Vorsprung an dem Deckel dann so vorgesehen, dass sich dieser bei verschlossenem Kanal an dem Staupunkt befindet.Since the stagnation point in turn exerts a specific influence on the flow of the fluid medium and, for example, deflects the flow, deflects it or introduces vortices into the flow, in the context of the present invention it is also referred to an area of action of the stagnation point. Within the scope of the present invention, the area of action of the stagnation point is to be understood as meaning all areas of the flow of the fluid medium to which the stagnation point has an effect and influences it. Such effects or influences on the flow can be detected, for example, by means of simulations of the flow as flow deflections, flow deflections, vortices or the like. Therefore, in the context of the present invention, the term "in the area of action" is to be understood as meaning all points at which the projection and the effects of the stagnation point on the flow of the fluid medium overlap within a direction perpendicular to the cover. It is understood that the projection is not limited to a point on the surface of the measuring channel wall due to its structural size, but may be larger or smaller than the stagnation point. However, the projection can touch the measuring channel wall and protrude from this into the measuring channel. The projection thus covers a certain area within which the stagnation point travels. A stagnation point can be determined in advance, for example by simulations, so that its positions for the provision of the projection can be taken into account when producing the sensor arrangement. In other words, a flow simulation is carried out beforehand, then evaluated at which points the stagnation point is located, and the projection on the cover is then provided so that it is located at the stagnation point when the channel is closed.

Unter Höhe ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Abmessung senkrecht zu einer Ebene des Deckels zu verstehen. Under height is to be understood in the context of the present invention, a dimension perpendicular to a plane of the lid.

Unter einer Querschnittsfläche des Vorsprungs ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Fläche bei einem Schnitt parallel zu einer Ebene des Deckels zu verstehen. In the context of the present invention, a cross-sectional area of the projection is to be understood as an area at a section parallel to a plane of the lid.

Unter der Angabe der Position eines Bauteils im Bereich des Vorsprungs ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Position innerhalb einer Ebene senkrecht zu der Seitenfläche des Vorsprungs zu verstehen. By stating the position of a component in the region of the projection, in the context of the present invention a position within a plane perpendicular to the side surface of the projection is to be understood.

Unter einer Rippe ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein dreidimensionales Gebilde zu verstehen, bei dem eine Seite um ein Vielfaches, d. h. mindestens Faktor 4 länger als eine andere Seite ist. In the context of the present invention, a rib is to be understood as a three-dimensional structure in which one side is multiply, i. H. at least factor 4 is longer than another side.

Unter einer Länge ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Abmessung parallel zu einer Ebene des Deckels und nicht parallel zu der kürzesten Seite des Bauteils zu verstehen. In the context of the present invention, a length is understood to mean a dimension parallel to a plane of the cover and not parallel to the shortest side of the component.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Sensorträger ganz oder teilweise als Schaltungsträger, insbesondere als Leiterplatte, ausgestaltet sein oder Teil eines Schaltungsträgers, insbesondere einer Leiterplatte, sein. Beispielsweise kann der Schaltungsträger, insbesondere die Leiterplatte, einen Fortsatz aufweisen, welcher den Sensorträger bildet und welcher in den Kanal, beispielsweise den Messkanal eines Heißfilmluftmassenmessers, hineinragt. Der übrige Teil des Schaltungsträgers, insbesondere der Leiterplatte kann beispielsweise in einem Elektronikraum, in einem Gehäuse der Sensoranordnung oder eines Steckfühlers der Sensoranordnung untergebracht sein. In the context of the present invention, the sensor carrier may be wholly or partly designed as a circuit carrier, in particular as a printed circuit board, or be part of a circuit carrier, in particular a printed circuit board. For example, the circuit carrier, in particular the printed circuit board, have an extension which forms the sensor carrier and which projects into the channel, for example the measuring channel of a hot-film air mass meter. The remaining part of the circuit carrier, in particular the printed circuit board can be accommodated for example in an electronics compartment, in a housing of the sensor arrangement or a plug-in sensor of the sensor arrangement.

Unter einer Leiterplatte ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein im Wesentlichen plattenförmiges Element zu verstehen, welches auch als Träger elektronischer Strukturen, wie beispielsweise Leiterplanen, Anschlusskontakte oder Ähnlichem genutzt werden kann und vorzugsweise auch eine oder mehrere derartiger Strukturen aufweist. Grundsätzlich kommen dabei auch zumindest leichte Abweichungen von der Plattenform in Betracht und sollen begrifflich mit erfasst sein, so dass unter einer Leiterplatte beispielsweise allgemein ein Schaltungsträger verstanden werden kann. Die Leiterplatte kann beispielsweise ganz oder teilweise aus einem Kunststoffmaterial und/oder einem Keramikmaterial hergestellt sein, beispielsweise einem Epoxidharz, insbesondere einem faserverstärkten Epoxidharz. Insbesondere kann die Leiterplatte als Leiterplatte mit Leiterbahnen, insbesondere aufgedruckten Leiterbahnen (printed circuit board, PCB) ausgestaltet sein. Auf diese Weise lässt sich das Elektronikmodul der Sensoranordnung stark vereinfachen und es lässt sich beispielsweise auf ein Bodenblech und einen separaten Sensorträger verzichten. Bodenblech und Sensorträger können durch eine einzige Leiterplatte ersetzt werden, auf welcher beispielsweise auch eine Ansteuer- und Auswerteschaltung der Sensoranordnung ganz oder teilweise angeordnet sein. Diese Ansteuer- und Auswerteschaltung der Sensoranordnung dient der Ansteuerung des mindestens einen Sensorchips und/oder der Auswertung der von diesem Sensorchip generierten Signale. Auf diese Weise lässt sich durch Zusammenfassung der genannten Elemente der Herstellaufwand der Sensoranordnung erheblich vermindern und der Bauraumbedarf für das Elektronikmodul stark verringern. In the context of the present invention, a printed circuit board is generally understood to be a substantially plate-shaped element which can also be used as a carrier for electronic structures, such as printed circuit boards, connection contacts or the like, and preferably also has one or more such structures. Basically, at least slight deviations from the plate shape come into consideration and should be covered by conceptual terms, so that under a circuit board, for example, a circuit carrier can be understood in general. The printed circuit board may for example be wholly or partly made of a plastic material and / or a ceramic material, for example an epoxy resin, in particular a fiber-reinforced epoxy resin. In particular, the circuit board can be designed as a printed circuit board with conductor tracks, in particular printed printed circuit board (PCB). In this way, the electronic module of the sensor arrangement can be greatly simplified and it is possible, for example, to dispense with a base plate and a separate sensor carrier. Bottom plate and sensor carrier can be replaced by a single circuit board on which, for example, a control and evaluation circuit of the sensor arrangement to be arranged wholly or partially. This control and evaluation circuit of the sensor arrangement is used to control the at least one sensor chip and / or the evaluation of the signals generated by this sensor chip. In this way, the production costs of the sensor arrangement can be considerably reduced by combining the elements mentioned, and the space required for the electronic module can be greatly reduced.

Die Sensoranordnung kann insbesondere mindestens ein Gehäuse aufweisen, wobei der Kanal in dem Gehäuse ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Kanal einen Hauptkanal und einen Bypasskanal bzw. Messkanal umfassen, wobei der Sensorträger und der Sensorchip beispielsweise in dem, Bypass- bzw. Messkanal angeordnet sein können. Weiterhin kann das Gehäuse einen von dem Bypasskanal getrennten Elektronikraum aufweisen, wobei das Elektronikmodul oder die Leiterplatte im Wesentlichen in dem Elektronikraum aufgenommen ist. Der Sensorträger kann dann als ein in den Kanal hineinragender Fortsatz der Leiterplatte ausgebildet sein. Diese Anordnung ist technisch vergleichsweise einfach zu realisieren, im Gegensatz zu den aufwändigen Elektronikmodulen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind. The sensor arrangement may in particular comprise at least one housing, wherein the channel is formed in the housing. For example, the channel may comprise a main channel and a bypass channel or measuring channel, wherein the sensor carrier and the sensor chip may be arranged, for example, in the bypass or measuring channel. Furthermore, the housing may have an electronics compartment separate from the bypass channel, wherein the electronic module or the printed circuit board is accommodated substantially in the electronics compartment. The sensor carrier can then be designed as a protruding into the channel extension of the circuit board. This arrangement is technically relatively easy to implement, in contrast to the complex electronic modules, which are known from the prior art.

Insbesondere in dem Fall, in welchem eine Leiterplatte als Sensorträger verwendet wird, jedoch auch in anderen Fällen und/oder unter Verwendung anderer Medien als Sensorträger, kann der Sensorträger teilweise als mehrschichtiger Sensorträger ausgestaltet sein. So kann der Sensorträger in einer so genannten Multilayer-Technik ausgestaltet sein und zwei oder mehrere miteinander verbundene Trägerschichten aufweisen. Beispielsweise können diese Trägerschichten wiederum aus einem Metall, einem Kunststoff- oder einem Keramikmaterial oder einem Verbundmaterial hergestellt sein und durch Verbindungstechniken, wie z. B. Kleben, miteinander verbunden sein. In particular, in the case where a circuit board is used as a sensor carrier, but also in other cases and / or using other media as a sensor carrier, the sensor carrier may be partially configured as a multilayer sensor carrier. Thus, the sensor carrier can be configured in a so-called multi-layer technique and have two or more interconnected carrier layers. For example, these carrier layers may in turn be made of a metal, a plastic or a ceramic material or a composite material and by joining techniques, such as. B. gluing, be interconnected.

In diesem Fall, in welchem eine Multilayer-Technik mit mehreren Sensorschichten des Sensorträgers verwendet wird, kann die Anströmkante durch eine unterschiedliche Dimensionierung der Trägerschichten entgegen der Hauptströmungsrichtung des fluiden Mediums zumindest teilweise gestuft ausgeführt sein. Auf diese Weise lassen sich die Profile zumindest gestuft angenähert realisieren. Beispielsweise lassen sich auf diese Weise rechteckig geformte oder – angenähert durch eine Stufenform – zumindest näherungsweise rund-, abgerundete oder keilförmig geformte Profile in einer Schnittebene senkrecht zu Erstreckungsebene des Sensorträgers ausbilden. Der Sensorchip kann auf bzw. in dem Sensorträger derart angeordnet sein, dass dieser senkrecht zur lokalen Hauptströmungsrichtung ausgerichtet ist. Beispielsweise kann der Sensorchip rechteckig ausgestaltet sein, wobei eine Seite dieses Rechtecks senkrecht oder im Wesentlichen senkrecht, beispielsweise mit einer Ausrichtung, welche um nicht mehr als 10 ° von der Senkrechten abweicht, zur lokalen Hauptströmungsrichtung angeordnet ist. In this case, in which a multilayer technique with a plurality of sensor layers of the sensor carrier is used, the leading edge can be designed at least partially stepped by a different dimensioning of the carrier layers against the main flow direction of the fluid medium. In this way, the profiles can be realized at least step-by-step approximated. For example, in this way rectangular-shaped or -approximately by a step shape-at least approximately round, rounded or wedge-shaped profiles can be formed in a sectional plane perpendicular to the plane of extension of the sensor carrier. The sensor chip can be arranged on or in the sensor carrier such that it is aligned perpendicular to the local main flow direction. For example, the sensor chip can be designed rectangular, wherein one side of this rectangle is perpendicular or substantially perpendicular, for example, with an orientation which does not deviate by more than 10 ° from the vertical to the local main flow direction.

Der Sensorchip kann über mindestens eine elektrische Verbindung elektrisch kontaktiert werden. Beispielsweise kann der Sensorträger insbesondere eine den Sensorträger bildende Leiterplatte oder einen Fortsatz dieser Leiterplatte, einen oder mehrere Leiterbahnen und/oder Kontaktpads aufweisen, welche mit entsprechenden Kontakten auf dem Sensorchip beispielsweise durch ein Bondingverfahren verbunden sind. In diesem Fall kann die elektrische Verbindung durch mindestens eine Abdeckung geschützt und von dem fluiden Medium getrennt werden. Diese Abdeckung kann insbesondere als so genannter Glob-Top ausgestaltet sein, beispielsweise als Kunststofftropfen und/oder Klebstofftropfen, welcher die elektrische Verbindung, beispielsweise die Bonddrähte, abdeckt. Auf diese Weise lassen sich insbesondere auch Beeinflussungen der Strömung durch die elektrische Verbindung vermindern, da der Glob-Top eine glatte Oberfläche aufweist. The sensor chip can be electrically contacted via at least one electrical connection. For example, the sensor carrier can in particular have a printed circuit board forming the sensor carrier or an extension of this printed circuit board, one or more printed conductors and / or contact pads, which are connected to corresponding contacts on the sensor chip, for example by a bonding method. In this case, the electrical connection can be protected by at least one cover and separated from the fluid medium. In particular, this cover can be so be designed glob top, for example as a plastic drops and / or drops of adhesive, which covers the electrical connection, such as the bonding wires. In this way, in particular influences of the flow through the electrical connection can be reduced, since the glob top has a smooth surface.

Ferner kann der Sensorchip mindestens einen Sensorbereich aufweisen. Dieser Sensorbereich kann beispielsweise eine Sensoroberfläche aus beispielsweise einem porösen, keramischen Material und/oder insbesondere eine Sensormembran sein. Die Sensormembran als Messoberfläche oder Sensorbereich kann von dem strömenden fluiden Medium überströmbar sein. Der Sensorchip umfasst beispielsweise mindestens ein Heizelement sowie mindestens zwei Temperaturfühler, welche beispielsweise auf der Messoberfläche des Sensorchips angeordnet sind, wobei ein Temperaturfühler stromaufwärts des Heizelements und der andere Temperaturfühler stromabwärts des Heizelements gelagert ist. Aus einer Asymmetrie des von den Temperaturfühlern erfassten Temperaturprofils, welches durch die Strömung des fluiden Mediums beeinflusst wird, kann auf einen Massenstrom und/oder Volumenstrom des fluiden Mediums geschlossen werden. Furthermore, the sensor chip can have at least one sensor area. This sensor region can be, for example, a sensor surface of, for example, a porous, ceramic material and / or in particular a sensor membrane. The sensor membrane as measuring surface or sensor region can be overflowed by the flowing fluid medium. The sensor chip comprises, for example, at least one heating element and at least two temperature sensors, which are arranged for example on the measuring surface of the sensor chip, wherein a temperature sensor is mounted upstream of the heating element and the other temperature sensor downstream of the heating element. From an asymmetry of the temperature profile detected by the temperature sensors, which is influenced by the flow of the fluid medium, it is possible to deduce a mass flow and / or volume flow of the fluid medium.

Ferner kann die Sensoranordnung einen in den Kanal ragenden Temperaturfühler aufweisen. Beispielsweise kann der Temperaturfühler als elektrischer Widerstand, wie beispielsweise als NTC (negative temperature coefficient) ausgebildet sein, also als elektrischer Widerstand mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, der zur Messung der Temperatur der Ansaugluft verwendet wird. Der Temperaturfühler kann beispielsweise Teil einer Regelschaltung sein, die gewährleistet, dass sich Änderungen der Temperatur der Ansaugluft nicht auf die Messgenauigkeit der Sensoranordnung auswirken. Furthermore, the sensor arrangement can have a temperature sensor projecting into the channel. For example, the temperature sensor can be designed as an electrical resistance, such as NTC (negative temperature coefficient), that is, as an electrical resistance with a negative temperature coefficient, which is used to measure the temperature of the intake air. The temperature sensor can be part of a control circuit, for example, which ensures that changes in the temperature of the intake air do not affect the measurement accuracy of the sensor arrangement.

Durch die erfindungsgemäße Sensoranordnung werden in erster Linie die zeitlichen Schwankungen der Strömungsgrößen, insbesondere der Geschwindigkeit und des Drucks am Sensorträger, reduziert und damit für eine möglichst geringe Änderung der Kennlinie, für geringe Werte bezüglich des Signalrauschens und für eine gute Reproduzierbarkeit der Messwerte gesorgt. Dabei wird insbesondere eine Staupunktwanderung vermieden, damit die Massenstromaufteilung und die Rezirkulationsgebiete stabilisiert und damit insgesamt die Herstellung einer bestmöglich gerichteten, homogenen Sensorträgerzuströmung erreicht. Die Anteile der Aufteilung des Bypasskanal-Massenstroms auf die Strömungsgebiete oberhalb des Sensorträgers, unterhalb des Sensorträgers und durch den Spalt zwischen der Stirnseite des Sensorträgers und der Bypasskanalwand werden zeitlich gesehen möglichst konstant sein. Dadurch wird ein zeitliches Schwanken des Massenstroms insbesondere über die Sensorchipseite vermieden bzw. reduziert und damit ein weniger schwankungsbehaftetes Messsignal produziert. The sensor arrangement according to the invention primarily reduces the temporal fluctuations of the flow variables, in particular the speed and the pressure on the sensor carrier and thus ensures the smallest possible change in the characteristic, low values with regard to the signal noise and good reproducibility of the measured values. In particular, a stagnation point migration is avoided in order to stabilize the mass flow distribution and the recirculation areas and thus to achieve the production of the best possible homogeneous sensor carrier inflow. The proportions of the division of the bypass channel mass flow to the flow regions above the sensor carrier, below the sensor carrier and through the gap between the end face of the sensor carrier and the bypass channel wall will be as constant as possible in terms of time. As a result, a time fluctuation of the mass flow, in particular via the sensor chip side, is avoided or reduced and thus a less fluctuating measuring signal is produced.

Die erfindungsgemäße Sensoranordnung vermeidet bzw. reduziert ein topologisches Springen, d. h. eine Änderung des Zustandes mit nachfolgend relativ langem Zeitraum der Beibehaltung des angenommenen Zustandes, oder ein Schwanken, d. h. eine zeitlich schnellere Folge von Zustandsänderungen, insbesondere eines Blöße- oder Rückströmungsgebietes an der Bypasskanalwand, und trägt somit ebenfalls zur zeitlichen Vergleichmäßigung der Massenstromanteile und damit des Messsignals bei. Dadurch werden geringere Änderungen der Kennlinie, geringe Werte bezüglich des Signalrauschens und eine gute Reproduzierbarkeit der Messwerte erreicht. Dies wird insbesondere durch den erfindungsgemäßen vorgeschlagenen Stromteiler am Staupunkt im Bereich der Bypasskanalkrümmung zum Sensorträger, der für eine Aufteilung der Bypasskanalströmung nach der Fliehkraftumlenkung in einen Zuströmbereich zum Sensorträger und ein Rezirkulationsgebiet sorgt, erreicht. Auch die anteilige Aufteilung der Teilmassenströme ober- und unterhalb des Sensorträgers sowie im Spalt zwischen Sensorträgerstirnseite und Bypasskanal wird dadurch stabilisiert. Die Änderungen der Sensorträgerumströmung mit dem Massenstrom und bei unterschiedlichen Einbausituationen bzw. Anströmungsänderungen des Steckfühlers werden durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ebenfalls reduziert. Gegenüber einer in den impulsbehafteten Teil der Strömung nach der Fliehkraftumlenkung hereingezogene Wandkontur lässt sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung überdies besser umsetzen, weil der Grad der Materialanhäufung geringer und damit beim Spritzgussprozess unproblematischer ist. The inventive sensor arrangement avoids or reduces a topological jumping, d. H. a change in state followed by a relatively long period of retention of the assumed state, or a fluctuation, d. H. a temporally faster sequence of state changes, in particular a puddle or return flow area at the bypass channel wall, and thus also contributes to the temporal equalization of the mass flow components and thus the measurement signal. As a result, smaller changes in the characteristic curve, low values with regard to the signal noise and a good reproducibility of the measured values are achieved. This is achieved in particular by the proposed current divider according to the invention at the stagnation point in the region of the bypass channel curvature to the sensor carrier, which ensures a division of the bypass channel flow after centrifugal deflection in an inflow region to the sensor carrier and a recirculation. The proportionate division of the partial mass flows above and below the sensor carrier and in the gap between the sensor carrier end face and bypass channel is thereby stabilized. The changes in the sensor carrier flow with the mass flow and in different installation situations or flow changes of the plug-in sensor are also reduced by the inventive design. Compared to a wall contour drawn into the impulsive part of the flow after the centrifugal force deflection, the design according to the invention can moreover be better implemented, because the degree of material accumulation is lower and thus less problematic in the injection molding process.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigen:Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures. Show it:

1 eine perspektivische Darstellung einer Sensoranordnung, 1 a perspective view of a sensor arrangement,

2 eine Ansicht eines Sensorträgers mit Sensorchip in Hauptströmungsrichtung innerhalb eines Kanals gesehen, 2 a view of a sensor carrier with sensor chip in the main flow direction seen within a channel,

3 eine Draufsicht eines Sensorträgers mit Sensorchip (rückseitig) in einem Kanal, 3 a top view of a sensor carrier with sensor chip (back) in a channel,

4 eine vergrößerte Darstellung eines Elektronikmoduls der Sensoranordnung mit dem Sensorträger und montiertem Sensorchip, 4 an enlarged view of an electronic module of the sensor arrangement with the sensor carrier and mounted sensor chip,

5 eine vergrößerte Draufsicht auf ein unverschlossenes Sensorgehäuse mit der Kanalstruktur und auf den Elektronikraum, 5 an enlarged plan view of an unlocked sensor housing with the channel structure and on the electronics compartment,

6 eine Draufsicht auf eine dem Kanal zugewandte Seite eines Deckels, 6 a top view of a channel-facing side of a lid,

7A ein Geschwindigkeitsfeld in einem Sensorbereich bei einem Luftmassenstrom von 90 kg/h, 7A a velocity field in a sensor range at an air mass flow of 90 kg / h,

7B ein Geschwindigkeitsfeld in einem Sensorbereich bei einem Luftmassenstrom von 200 kg/h, 7B a velocity field in a sensor range at an air mass flow of 200 kg / h,

8 eine Draufsicht auf ein unverschlossenes Sensorgehäuse mit der Kanalstruktur und der Verteilung der Stromlinien und der Strömungsgeschwindigkeiten, 8th a top view of an unlocked sensor housing with the channel structure and the distribution of streamlines and flow rates,

9 eine weitere Draufsicht auf das unverschlossene Sensorgehäuse mit der Kanalstruktur und auf eine Verteilung der Strömungsgeschwindigkeiten und der Stromlinien, 9 a further plan view of the unlocked sensor housing with the channel structure and a distribution of flow velocities and flow lines,

10 eine weitere Draufsicht auf ein unverschlossenes Sensorgehäuse mit der Kanalstruktur und einer Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit und der Stromlinien, 10 a further plan view of an unlocked sensor housing with the channel structure and a distribution of the flow velocity and streamlines,

11 eine Draufsicht auf einen Deckel einer Sensoranordnung gemäß einer ersten Ausführungsform, 11 a top view of a lid of a sensor arrangement according to a first embodiment,

12 eine Draufsicht auf einen Deckel einer Sensoranordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform, 12 a top view of a lid of a sensor arrangement according to a second embodiment,

13 eine Draufsicht auf einen Deckel einer Sensoranordnung gemäß einer dritten Ausführungsform, 13 a top view of a lid of a sensor arrangement according to a third embodiment,

14 eine Draufsicht auf einen Deckel einer Sensoranordnung gemäß einer vierten Ausführungsform, 14 a top view of a lid of a sensor arrangement according to a fourth embodiment,

15 eine Draufsicht auf einen Deckel einer Sensoranordnung gemäß einer fünften Ausführungsform, 15 a top view of a lid of a sensor arrangement according to a fifth embodiment,

16 eine Draufsicht eines Deckels einer Sensoranordnung gemäß einer sechsten Ausführungsform. 16 a plan view of a lid of a sensor arrangement according to a sixth embodiment.

Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen der ErfindungDetailed description of the embodiments of the invention

1 zeigt eine Sensoranordnung 10 zur Bestimmung eines Parameters eines fluiden Mediums. Die Sensoranordnung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Heißfilmluftmassenmesser ausgestaltet und umfasst ein als Steckfühler 12 ausgebildetes Sensorgehäuse, welches beispielsweise in ein Strömungsrohr, insbesondere einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, eingesteckt werden kann. In dem Steckfühler 12 ist eine Kanalstruktur 14 aufgenommen, welche in 1 erkennbar ist und durch welche über eine Einlassöffnung 16, die im eingesetzten Zustand einer Hauptströmungsrichtung 18 des fluiden Mediums am Ort des Steckfühlers 12 entgegenweist, eine repräsentative Menge des fluiden Mediums strömen kann. 1 shows a sensor arrangement 10 for determining a parameter of a fluid medium. The sensor arrangement 10 is designed in this embodiment as Heißfiluuftmassenmesser and includes a plug-in sensor 12 formed sensor housing, which can be inserted, for example, in a flow tube, in particular an intake tract of an internal combustion engine. In the plug-in sensor 12 is a channel structure 14 recorded in which 1 is recognizable and through which via an inlet opening 16 in the inserted state of a main flow direction 18 of the fluid medium at the location of the plug-in sensor 12 counter, a representative amount of the fluid medium can flow.

Die Kanalstruktur 14 weist einen Hauptkanal 20 auf, welcher in einen Hauptstromauslass 22 auf der Unterseite bezogen auf die Darstellung in 1 des Steckfühlers 12 mündet, sowie einen von dem Hauptkanal 20 abzweigenden Bypass- bzw. Messkanal 24, welcher in einen ebenfalls auf der Unterseite bezogen auf die Darstellung in 1 des Steckfühlers 12 angeordneten Bypass- oder Messkanalauslass 26 mündet. The channel structure 14 has a main channel 20 which is in a main flow outlet 22 on the bottom referring to the illustration in 1 of the plug-in sensor 12 and one from the main channel 20 branching bypass or measuring channel 24 , which in a likewise on the underside related to the representation in 1 of the plug-in sensor 12 arranged bypass or Meßkanalauslass 26 empties.

In den Messkanal 24 ragt ein Sensorträger 28 in Form eines Flügels, wie beispielsweise in 1 und 2 dargestellt. 2 zeigt die Ansicht des Sensorträgers 28 im Messkanal 24 in Hauptströmungsrichtung 29 innerhalb des Messkanals 24. 3 zeigt eine Draufsicht der Anordnung des Sensorträgers 28 in dem Messkanal 24. In diesem Sensorträger 28 ist ein Sensorchip 30 derart eingelassen, dass eine als Sensorbereich des Sensorchips 30 ausgebildete Sensormembran 32 von dem fluiden Medium überströmt wird. Wie insbesondere in 4 erkennbar ist, ist der Sensorträger 28 mit dem Sensorchip 30 Bestandteil eines Elektronikmoduls 34, das vergrößert dargestellt ist. Dieses Elektronikmodul 34 weist ein gebogenes Bodenblech 36 als Sensorträger 28 sowie eine darauf angebrachte, beispielsweise aufgeklebte Leiterplatte 38 mit einer Ansteuer- und Auswerteschaltung 40 auf. Der Sensorträger 28 kann beispielsweise als Kunststoffbauteil an das Bodenblech 36 angespritzt sein. Into the measuring channel 24 a sensor carrier protrudes 28 in the form of a grand piano, such as in 1 and 2 shown. 2 shows the view of the sensor carrier 28 in the measuring channel 24 in the main flow direction 29 within the measuring channel 24 , 3 shows a plan view of the arrangement of the sensor carrier 28 in the measuring channel 24 , In this sensor carrier 28 is a sensor chip 30 inserted so that one as the sensor area of the sensor chip 30 trained sensor membrane 32 is flowed over by the fluid medium. As in particular in 4 is recognizable, is the sensor carrier 28 with the sensor chip 30 Part of an electronic module 34 , which is shown enlarged. This electronic module 34 has a curved bottom plate 36 as a sensor carrier 28 and a mounted thereon, for example, glued circuit board 38 with a control and evaluation circuit 40 on. The sensor carrier 28 For example, as a plastic component to the floor panel 36 be sprayed.

Der Sensorchip 30 ist mit der Ansteuer- und Auswerteschaltung 40 über elektrische Verbindungen 42, welche hier als Drahtbonding ausgestaltet sind, elektrisch verbunden, wie insbesondere der 4 zu entnehmen ist. Das derart entstandene Elektronikmodul 34 wird in einen Elektronikraum 44 in ein Gehäuse 46 des Steckfühlers 12, in welchem auch die Kanalstruktur 14 ausgebildet ist, eingebracht, wie beispielsweise eingeklebt, wie in 1 oder 5 erkennbar ist, wobei 5 das unverschlossene Sensorgehäuse zeigt. Anschließend werden der Elektronikraum 44 und die Kanalstruktur 14 durch Deckel 48 verschlossen. The sensor chip 30 is with the control and evaluation circuit 40 via electrical connections 42 , which are designed here as wire bonding, electrically connected, in particular the 4 can be seen. The resulting electronic module 34 will be in an electronics room 44 in a housing 46 of the plug-in sensor 12 in which also the channel structure 14 is formed, introduced, such as glued, as in 1 or 5 is recognizable, wherein 5 the unlocked sensor housing shows. Subsequently, the electronics room 44 and the channel structure 14 through lid 48 locked.

Der Sensorträger 28, welcher beispielsweise als Spritzgießbauteil an das Bodenblech 36 angespritzt ist oder mit dem Bodenblech 36 oder der Leiterplatte 38 integral ausgebildet sein kann, ist mit einer Anströmkante 50 versehen, welche abgerundet ausgestaltet sein kann, wie beispielsweise 2 entnehmbar ist. Beispielsweise kann diese Anströmkante 50 ähnlich einer Tragflächenform bei stetiger Kontur realisiert werden. The sensor carrier 28 , which, for example, as Spritzgießbauteil to the floor panel 36 is sprayed or with the floor panel 36 or the circuit board 38 may be integrally formed with a leading edge 50 provided, which may be configured rounded, such as 2 is removable. For example, this leading edge 50 be realized similar to a wing shape with continuous contour.

Wie der Darstellung der 3 zu entnehmen ist, folgt stromabwärts in der Hauptströmungsrichtung 29 innerhalb des Messkanals 24 des Sensorträgers 28 gesehen eine Krümmung 52 des Messkanals 24. Zwischen einer Stirnseite 54 des Sensorträgers 28 und einer Messkanalwand 56 existiert ein Spalt 58, dessen Breite fertigungstechnischen Schwankungen unterworfen ist. Während die Anströmkante 50 abgerundet ist, ist eine stromabwärtige Kante bzw. Hinterkante 60 des Sensorträgers 28 im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberseite 62 und einer Unterseite 64 des Sensorträgers 28. Der durch den Messkanal 24 strömende Massenstrom teilt sich in Teilmassenströme über den Sensorträger 28, d. h. parallel zur Oberseite 62, unter den Sensorträger 28, d. h. parallel zur Unterseite 64 und durch den Spalt 58 zwischen der Stirnseite 54 und der Messkanalwand 56 auf. As the representation of 3 can be seen follows downstream in the main flow direction 29 within the measuring channel 24 of the sensor carrier 28 seen a curvature 52 of the measuring channel 24 , Between a front side 54 of the sensor carrier 28 and a measuring channel wall 56 there is a gap 58 whose width is subject to manufacturing fluctuations. While the leading edge 50 is rounded, is a downstream edge or trailing edge 60 of the sensor carrier 28 substantially perpendicular to a top 62 and a bottom 64 of the sensor carrier 28 , The through the measuring channel 24 flowing mass flow is divided into partial mass flows via the sensor carrier 28 ie parallel to the top 62 , under the sensor carrier 28 ie parallel to the underside 64 and through the gap 58 between the front side 54 and the measuring channel wall 56 on.

6 zeigt einen Deckel 48 des Steckfühlers 12 zum Verschließen der Kanalstruktur 14. Aus der Darstellung der 6 ist der Einlass 16, ein Eingangsbereich 66 in den Messkanal 24, der von einer Fliehkraftumlenkung 67A und einem der Fliehkraftumlenkung 67A in der Hauptströmungsrichtung 18 der Sensoranordnung 10 gegenüberliegenden Wandbereich 67B definiert wird, eine Messkanalrampe 68 stromabwärts der Krümmung 52 und ein Bereich 70, in dem üblicherweise der Sensorträger 28 angeordnet ist, zu erkennen. Ferner sind in dem Deckel der Kanalstruktur 14 folgende Rillen 72 eingearbeitet. Im Bereich der Messkanalrampe 68 wird der Strömungsquerschnitt des Messkanals 24 mit zunehmender Lauflänge immer kleiner, was zu einer Beschleunigung der Strömung und einer Reduzierung der Schwankungen führt. 6 shows a lid 48 of the plug-in sensor 12 for closing the channel structure 14 , From the representation of 6 is the inlet 16 , an entrance area 66 into the measuring channel 24 that of a centrifugal force deflection 67A and one of the centrifugal force diversion 67A in the main flow direction 18 the sensor arrangement 10 opposite wall area 67B is defined, a measuring channel ramp 68 downstream of the bend 52 and an area 70 , in which usually the sensor carrier 28 is arranged to recognize. Further, in the lid, the channel structure 14 following grooves 72 incorporated. In the area of the measuring channel ramp 68 becomes the flow cross-section of the measuring channel 24 with increasing run length smaller and smaller, which leads to an acceleration of the flow and a reduction of the fluctuations.

Die 7A und 7B zeigen, dass sich für unterschiedliche Massenströme unterschiedlich homogene Geschwindigkeitsfelder ausbilden können. Insbesondere sind in den 7A und 7B Skalen eingezeichnet, die normierte Werte der Strömungsgeschwindigkeiten angeben. Als Normierungsgröße wird in diesem Fall jeweils die gemittelte Strömungsgeschwindigkeit am Bypasskanalauslass verwendet. Die Skalen in den 7A und 7B zeigen also das Verhältnis der jeweiligen lokalen Geschwindigkeiten im Querschnitt am Sensorträger auf Höhe des Chips bezogen auf die jeweilige gemittelte Geschwindigkeit am Bypasskanalauslass und sind damit dimensionslos. Auf diese Art und Weise können Geschwindigkeitsfelder bei unterschiedlichen Massenströmen sehr gut miteinander verglichen werden. Die Geschwindigkeitsfelder haben für beide Massenströme dieselbe Skala (dimensionslos null bis 2,1). Dabei zeigt 7A die normierten Geschwindigkeitsfelder bei einem Luftmassenstrom von 90 kg/h und 7B zeigt die normierten Geschwindigkeitsfelder bei einem Luftmassenstrom von 200 kg/h. Die Ansichten sind dabei in der Hauptströmungsrichtung 29 innerhalb des Messkanals 24 auf den Sensorträger 28 gesehen. Anhand der 7A und 7B wird deutlich, dass sich bei einem Luftmassenstrom von 200 kg/h ein homogeneres Geschwindigkeitsfeld 74 vollständig über die Oberseite 62 des Sensorträger 28 erstreckt, wohingegen sich bei einem Luftmassenstrom von 90 kg/h ein stark inhomogenes Geschwindigkeitsfeld 74 über die Oberseite 62 des Sensorträgers 28 erstreckt. The 7A and 7B show that different homogeneous velocity fields can form for different mass flows. In particular, in the 7A and 7B Plotted scales that indicate normalized values of flow velocities. In each case, the average flow rate at the bypass duct outlet is used as the normalization variable. The scales in the 7A and 7B Thus, the ratio of the respective local velocities in the cross section on the sensor carrier at the height of the chip relative to the respective average speed at the bypass channel outlet are dimensionless. In this way, velocity fields at different mass flows can be very well compared. The velocity fields have the same scale (dimensionless zero to 2.1) for both mass flows. It shows 7A the standardized speed fields at a mass air flow of 90 kg / h and 7B shows the normalized velocity fields at an air mass flow of 200 kg / h. The views are in the main flow direction 29 within the measuring channel 24 on the sensor carrier 28 seen. Based on 7A and 7B It becomes clear that at a mass air flow of 200 kg / h, a more homogeneous velocity field 74 completely over the top 62 of the sensor carrier 28 extends, whereas at a mass air flow of 90 kg / h, a highly inhomogeneous velocity field 74 over the top 62 of the sensor carrier 28 extends.

8 zeigt ein unverschlossenes Sensorgehäuse und eine Draufsicht auf die Kanalstruktur 14, insbesondere des Messkanals 24 und darin verlaufende Stromlinien 76. Die Stromlinien 76 verlaufen dabei insbesondere durch einen mit dem Bezugszeichen 78 versehenen Pfeil, der als Startpunkt für die Stromlinien dient, sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts. Die Stromlinien 76 verzweigen nach der Fliehkraftumlenkung 67A in ein in der Hauptströmungsrichtung 29 innerhalb des Messkanals 24 gesehen linksseitiges Rezirkulationsgebiet 80 und ein rechtsseitiges Rezirkulationsgebiet 82 sowie einen impulsbehafteten Kernbereich 84, welcher den Sensorträger 28 erreicht. Man beachte, dass die Hauptströmungsrichtung 29 prinzipiell parallel einer Mittellinie des Messkanals 24 von dem Einlass 16 über den Sensorträger 28 und zu dem Auslass 26 folgen kann. 8th shows an unlocked sensor housing and a top view of the channel structure 14 , in particular the measuring channel 24 and streamlines running in it 76 , The streamlines 76 in particular run by a reference numeral 78 provided arrow, which serves as a starting point for the streamlines, both upstream and downstream. The streamlines 76 branch after the centrifugal force deflection 67A in one in the main flow direction 29 within the measuring channel 24 seen left-sided recirculation area 80 and a right-sided recirculation area 82 as well as a pulsed core area 84 which the sensor carrier 28 reached. Note that the main flow direction 29 in principle parallel to a center line of the measuring channel 24 from the inlet 16 over the sensor carrier 28 and to the outlet 26 can follow.

Aus 9, die eine Draufsicht auf das unverschlossene Sensorgehäuse und die Kanalstruktur 14 ist, sind die Stromlinien 76 innerhalb des Messkanals 24 und die zugehörigen Geschwindigkeiten in m/s ebenfalls entnehmbar. Aus der Darstellung der 9 ist ein Wirkungsgebiet eines Staupunkts 86 an dem in der Ansicht der 9 oben befindlichen Teil der Messkanalwand 56 gut zu erkennen. Insbesondere befindet sich der Staupunkt 86 an einer Stelle der Messkanalwand 56, die sich bezüglich der Krümmung 52 und ihrem Radius an der radial äußeren Messkanalwand 56 befindet.Out 9 showing a top view of the unlocked sensor housing and the channel structure 14 is, are the streamlines 76 within the measuring channel 24 and the associated speeds in m / s also removable. From the representation of 9 is an area of influence of a stagnation point 86 at the in the view of 9 at the top of the measuring channel wall 56 clearly visible. In particular, the stagnation point is located 86 at one point of the measuring channel wall 56 that are related to the curvature 52 and its radius on the radially outer measuring channel wall 56 located.

Aus der 10, die eine weitere Draufsicht auf das unverschlossene Sensorgehäuse und die Kanalstruktur 14 ist, sind wieder die Strömungslinien 76 und die zugehörigen Geschwindigkeiten in m/s entnehmbar. In 10 ist insbesondere die Verschiebung des Staupunktes 86 durch eine Pfeilmarkierung 88 angedeutet. Im Vergleich mit den Darstellungen der 8 und 9 sind die Startpunkte 78 an unterschiedlichen Orten gesetzt und erlauben eine andere Betrachtung bzw. einen anderen Blickwinkel der Strömung am Staupunkt 86 und des Verlaufs der Stromlinien 76 in unmittelbarer Nähe des Staupunktes 86. Aus der Darstellung der 8 bis 10 ist insbesondere zu erkennen, dass es sich bei der Staupunkt-Verschiebung und der Entwicklung der Strömung in Richtung Sensorträger 28 um stark dreidimensionale Phänomene handelt, wobei sich bei unterschiedlich gesetzten Startpunkten 78 sowohl der zu diesen Stromlinien gehöhrende Staupunkt 86 verschiebt als auch der Verlauf der Stromlinien 76 in unmittelbarer Nähe des Staupunktes 86 variiert. Die Darstellungen der 8 bis 10 stellen die Strömungssituation somit aus unterschiedlichen Perspektiven dar, da unterschiedliche Stromlinien verfolgt werden. Der Massenstromanteil, der den Bereich der Sensormembran 32 erreicht, unterliegt lokalen Schwankungen bzw. es liegt eine deutliche Inhomogenität des Massenstromes im Bereich des Sensorträgers 28 vor. Ebenso sind die lokalen Strömungsrichtungen im Bereich des Sensorträgers 28 stark unterschiedlich. Solche Anstellwinkelschwankungen am Sensorträger 28 führen ebenfalls zu Signaländerungen. Damit ändert sich die Größe des instationären Schwankungsanteils am Signal. Die genannten Punkte sind sowohl für die Kennliniendrift als auch für das Signalrauschen relevant. From the 10 , which is another plan view of the unlocked sensor housing and the channel structure 14 is, are the flowlines again 76 and the associated speeds in m / s removable. In 10 is in particular the displacement of the stagnation point 86 by an arrow mark 88 indicated. In comparison with the representations of 8th and 9 are the starting points 78 set in different places and allow a different view or a different view of the flow at the stagnation point 86 and the course of the streamlines 76 in the immediate vicinity of the stagnation point 86 , From the representation of 8th to 10 In particular, it can be seen that the stagnation point shift and the development of the flow towards the sensor carrier 28 deals with strongly three-dimensional phenomena, whereby at differently set starting points 78 both the stagnation point associated with these streamlines 86 shifts as well as the course of the streamlines 76 in the immediate vicinity of the stagnation point 86 varied. The representations of the 8th to 10 Thus, the flow situation represents from different perspectives, as different streamlines are pursued. The mass flow rate of the area of the sensor membrane 32 reached, subject to local fluctuations or there is a significant inhomogeneity of the mass flow in the sensor carrier 28 in front. Likewise, the local flow directions are in the area of the sensor carrier 28 strongly different. Such Anstellwinkelschwankungen on the sensor carrier 28 also lead to signal changes. This changes the magnitude of the transient fluctuation of the signal. The points mentioned are relevant both for the characteristic drift and for the signal noise.

Diesen unerwünschten Phänomenen wird durch die Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10 entgegengewirkt, insbesondere sollen die unterschiedlichen Ausprägungen der Strömungsfelder durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Sensoranordnung reduziert werden.These undesirable phenomena are caused by the embodiments of the sensor arrangement according to the invention 10 counteracted, in particular, the different characteristics of the flow fields are to be reduced by the inventive design of the sensor arrangement.

11 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Insbesondere zeigt 11 eine Draufsicht auf einen Deckel 48 der Sensoranordnung 10. An dem Deckel 48 ist zumindest ein Vorsprung 90 angeordnet, der bei verschlossenem Messkanal 24 zwischen der Einlassöffnung 16 und dem Sensorchip 30 in den Messkanal 24 hineinragt. Genauer ragt der Vorsprung 90 bei verschlossenem Messkanal 24 zwischen dem Eingangsbereich 66 in den Messkanal 24 und dem Sensorchip 30 in den Messkanal 24 hinein. Bevorzugt ist eine Anordnung, bei der der Vorsprung 90 bei verschlossenem Messkanal 24 an dem Staupunkt 86 in den Messkanal 24 hineinragt. Bei der ersten Ausführungsform erstreckt sich der Vorsprung 90 vollständig über eine Höhe des Messkanals 24. Der Vorsprung 90 bei der ersten Ausführungsform weist eine im Wesentlichen dreieckige Querschnittsfläche auf, wobei die Seitenflächen 92 bei diesem Ausführungsbeispiel konkav ausgebildet sind. Alternativ können die Seitenflächen 92 konvex ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Vorsprung 90 aus Kunststoff und kann senkrecht zu einer Ebene des Deckels 48 extrudiert sein. Die Querschnittsflächen des Vorsprungs können sich senkrecht zu der Ebene des Deckels 48 verändern oder konstant sein. Der Vorsprung 90 kann dabei eine den Messkanal 24 begrenzende Wand 56 des Sensorgehäuses berühren oder spritzgusstechnisch mit ihr verbunden, also in einem Spritzvorgang hergestellt sein. 11 shows a first embodiment of the sensor arrangement according to the invention 10 , In particular shows 11 a plan view of a lid 48 the sensor arrangement 10 , On the lid 48 is at least a head start 90 arranged, with the closed measuring channel 24 between the inlet opening 16 and the sensor chip 30 into the measuring channel 24 protrudes. The projection stands out more precisely 90 with closed measuring channel 24 between the entrance area 66 into the measuring channel 24 and the sensor chip 30 into the measuring channel 24 into it. Preferred is an arrangement in which the projection 90 with closed measuring channel 24 at the stagnation point 86 into the measuring channel 24 protrudes. In the first embodiment, the projection extends 90 completely over a height of the measuring channel 24 , The lead 90 in the first embodiment has a substantially triangular cross-sectional area, wherein the side surfaces 92 are concave in this embodiment. Alternatively, the side surfaces 92 be formed convex. For example, the lead is 90 Made of plastic and can be perpendicular to a plane of the lid 48 be extruded. The cross-sectional areas of the projection may be perpendicular to the plane of the lid 48 change or be constant. The lead 90 can be a measuring channel 24 bounding wall 56 touch the sensor housing or injection molding technology connected to her, so be prepared in an injection process.

12 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Sensoranordnung 10 der zweiten Ausführungsform ist der Vorsprung 90 kleiner als bei der ersten Ausführungsform ausgebildet. Ferner sind die Seitenflächen 92 stärker konkav ausgebildet. 12 shows a second embodiment of the sensor arrangement according to the invention 10 , Hereinafter, only the differences from the first embodiment will be described and the same components are given the same reference numerals. In the sensor arrangement 10 The second embodiment is the projection 90 smaller than in the first embodiment. Furthermore, the side surfaces 92 more concave.

13 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Sensoranordnung 10 der dritten Ausführungsform weist der Vorsprung 90 eine exakt dreieckige Querschnittsfläche auf. 13 shows a third embodiment of the sensor arrangement according to the invention 10 , Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. In the sensor arrangement 10 The third embodiment has the projection 90 an exactly triangular cross-sectional area.

Die Krümmungen der Seitenflächen 92 bei den ersten beiden Ausführungsformen können sich an dem Verlauf der Stromlinien 76 orientieren, d. h. zu diesen parallel verlaufen. Der Verlauf der Stromlinien 76 kann beispielsweise anhand von Strömungssimulationen ermittelt werden. Die Seitenflächen 92 der drei ersten Ausführungsformen können tangential zur Stromlinie 76 im Bereich des Vorsprungs 90 verlaufen. Alternativ kann sich innerhalb einer Ebene parallel zu dem Deckel 48 gesehen zumindest eine Seitenfläche 92 des Vorsprungs 90 in einem Winkel von 5 ° bis 35 ° und bevorzugt von 15 ° bis 25 ° zu den Stromlinien des fluiden Mediums erstrecken, wie beispielsweise 20 °.The curvatures of the side surfaces 92 in the first two embodiments may be on the course of the streamlines 76 orient, ie run parallel to them. The course of the streamlines 76 can be determined, for example, by means of flow simulations. The side surfaces 92 The first three embodiments may be tangent to the streamline 76 in the area of the projection 90 run. Alternatively, within a plane parallel to the lid 48 Seen at least one side surface 92 of the projection 90 extend at an angle of 5 ° to 35 ° and preferably from 15 ° to 25 ° to the flow lines of the fluid medium, such as 20 °.

14 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Sensoranordnung 10 der vierten Ausführungsform ist der Vorsprung 90 als Rippe 94 ausgebildet, die der Hauptströmungsrichtung 29 innerhalb des Messkanals 24 entgegenweist. Eine derartige Herstellung eines Vorsprungs kann spritzgusstechnisch günstiger sein als die Herstellung des Vorsprungs der vorherigen Ausführungsformen, weil sie Materialanhäufungen vermeidet. Insbesondere die vorherigen Anmerkungen zu einer Seitenfläche 92 des Vorsprungs 90 gelten auch für die vierte Ausführungsform. 14 shows a fourth embodiment of the sensor arrangement according to the invention 10 , Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. In the sensor arrangement 10 the fourth Embodiment is the projection 90 as a rib 94 formed, that of the main flow direction 29 within the measuring channel 24 contrary has. Such a production of a projection can be injection molding technically more favorable than the production of the projection of the previous embodiments, because it avoids material accumulations. In particular, the previous comments on a side surface 92 of the projection 90 also apply to the fourth embodiment.

15 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Sensoranordnung 10 der fünften Ausführungsform ist der Vorsprung 90 als Rippe 94 ausgebildet, wobei mehrere Rippen vorgesehen sind. Beispielsweise sind zwei Rippen 94 vorgesehen, die sich quer zur Hauptströmungsrichtung 29 innerhalb des Messkanals 24 erstrecken, d. h. senkrecht von der Messkanalwand 56 vorstehen. Die in den Messkanal 24 hineinragenden Endpunkte der Rippen 94 bilden dabei eine virtuelle Verbindung bzw. Konturierung des Vorsprunges 90 aus. 15 shows a fifth embodiment of the sensor arrangement according to the invention 10 , Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. In the sensor arrangement 10 The fifth embodiment is the projection 90 as a rib 94 formed, wherein a plurality of ribs are provided. For example, there are two ribs 94 provided, which are transverse to the main flow direction 29 within the measuring channel 24 extend, ie perpendicular from the measuring channel wall 56 protrude. The in the measuring channel 24 protruding endpoints of the ribs 94 form a virtual connection or contouring of the projection 90 out.

16 zeigt eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoranordnung 10. Nachfolgend werden nur die Unterschiede zu den vorherigen Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der Sensoranordnung 10 der sechsten Ausführungsform ist der Vorsprung 90 strömungstopologisch nicht so scharf ausgebildet. Der Vorsprung 90 ist relativ klein ausgebildet und dringt relativ wenig in den Messkanal 24 ein. Bei der sechsten Ausführungsform ist der Vorsprung 90 als halbkreisförmiger Vorsprung 96 ausgebildet, der die Messkanalwand 56 berührt. Der Vorsprung 90 kann beispielsweise eine Querschnittsfläche aufweisen, die im Wesentlichen kugelförmig, halbkugelförmig oder kalottenförmig ist. 16 shows a sixth embodiment of the sensor arrangement according to the invention 10 , Hereinafter, only the differences from the previous embodiments will be described and the same components are given the same reference numerals. In the sensor arrangement 10 The sixth embodiment is the projection 90 flow-topologically not trained so sharp. The lead 90 is relatively small and penetrates relatively little into the measuring channel 24 one. In the sixth embodiment, the projection 90 as a semicircular projection 96 formed, which the measuring channel wall 56 touched. The lead 90 may for example have a cross-sectional area which is substantially spherical, hemispherical or dome-shaped.

Noch flachere Varianten, also Varianten mit noch größeren Ausdehnungsverhältnissen, d. h. Verhältnissen von größeren Abmessungen parallel zur Messkanalwand 56 gegenüber kleineren Abmessungen senkrecht zur Messkanalwand 56, und Rundungsradien sind denkbar. Dies erlaubt Staupunktwanderungen in einem kontrollierten Umfang. Eine Kombination der oben gezeigten Ausführungsformen ist möglich. Even flatter variants, ie variants with even greater expansion ratios, ie ratios of larger dimensions parallel to the measuring channel wall 56 towards smaller dimensions perpendicular to the measuring channel wall 56 , and radii of curvature are conceivable. This allows stasis migrations to a controlled extent. A combination of the embodiments shown above is possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition 2010, pages 146-148 [0002]

Claims

Sensor arrangement ( 10 ) for determining at least one parameter of a channel structure ( 14 ) flowing fluid medium, in particular an intake air mass flow of an internal combustion engine, wherein the sensor arrangement ( 10 ) a sensor housing ( 12 ), in particular a plug-in sensor inserted or insertable into a flow tube, in which the channel structure ( 14 ) is designed, a lid ( 48 ) for closing the channel structure ( 14 ) and at least one in the channel structure ( 14 ) arranged sensor chip ( 30 ) for determining the parameter of the fluid medium, wherein the sensor housing ( 12 ) an inlet ( 16 ) into the channel structure ( 14 ), one of the main flow directions ( 18 ) of the fluid medium, and at least one outlet ( 26 ) from the channel structure ( 14 ) in a surface of the sensor housing ( 12 ), wherein the channel structure ( 14 ) a measuring channel ( 24 ), in which the sensor chip ( 30 ), wherein the sensor housing ( 12 ) between the inlet ( 16 ) and the sensor chip ( 30 ) an entrance area ( 66 ) into the measuring channel ( 24 ), characterized in that on the lid ( 48 ) at least one projection ( 90 ), which is closed when the channel structure ( 24 ) between the entrance area ( 66 ) and the sensor chip ( 30 ) into the measuring channel ( 24 ) protrudes.

Sensor arrangement ( 10 ) according to the preceding claim, wherein the projection ( 90 ) so on the lid ( 48 ) is arranged that the projection ( 90 ) with closed channel structure ( 14 ) into an area of action of a stagnation point ( 86 ) of the fluid medium in the channel structure ( 24 ) into the channel structure ( 14 ) protrudes.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the projection ( 90 ) is adapted to cause a flow of the fluid medium in the measuring channel ( 24 ) Splits.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the projection ( 90 ) at least partially over a height of the channel structure ( 24 ).

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the projection ( 90 ) has a cross-sectional area that is substantially triangular.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein within a plane parallel to the lid ( 48 ) seen at least one side surface ( 92 ) of the projection ( 90 ) tangential to streamlines ( 76 ) of the fluid medium in the region of the projection ( 90 ).

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, wherein within a plane parallel to the cover ( 48 ) seen at least one side surface ( 92 ) of the projection ( 90 ) at an angle of 5 ° to 35 ° and preferably from 15 ° to 25 ° to streamlines ( 76 ) of the fluid medium in the region of the projection ( 90 ).

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one side surface ( 92 ) of the projection ( 90 ) is concave or convex.

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the projection ( 90 ) as at least one rib ( 94 ), which is a main flow direction ( 29 ) of the fluid medium in the channel structure ( 14 ).

Sensor arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, wherein the projection ( 90 ) has a cross-sectional area which is substantially spherical, hemispherical or dome-shaped.