Strömungs sensor

Die Erfindung betrifft einen Strömungssensor, insbesondere einen Luftmassenstromsensor, der geeignet ist zum Einsetzen in einen Hauptkanal, insbesondere in einen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine .

Es sind Strömungssensoren bekannt, die ein Sensorelement auf ^¬ weisen, dessen Messsignal repräsentativ ist für einen Massenstrom in einem Hauptkanal, z. B. in einem Ansaugstutzen eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine. Derartige Sensorele ^¬ mente sind beispielsweise als temperaturabhängige Widerstände ausgebildet. Die benötigte Heizleistung des Sensorelements ist ein Maß für den Massenstrom, der erfasst werden soll.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfachen Strömungs ^¬ sensor zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung zeichnet sich aus durch einen Strömungssensor, der geeignet ist zum Einsetzen in einen Hauptkanal. Der Strö ^¬ mungssensor hat einen Körper, in dem ein Bypasskanal ausgebildet ist. Der Bypasskanal hat je mindestens einen Einlass, der in dem in dem Hauptkanal montierten Zustand senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung eines Fluids in dem Hauptkanal orientiert ist, und der je mindestens einen Auslass hat, der in dem in dem Hauptkanal montierten Zustand senkrecht zu der Hauptströmungsrichtung des Fluids in dem Hauptkanal orien-

tiert ist. Er hat ferner ein Druckverlustelement, das fest mit dem Körper gekoppelt ist und in dem in dem Hauptkanal montierten Zustand des Strömungssensors stromabwärts in der Hauptströmungsrichtung des Einlasses und stromaufwärts in der Hauptströmungsrichtung des Auslasses angeordnet ist. Ferner umfasst der Strömungssensor ein Sensorelement, das in dem By- passkanal angeordnet ist und dessen Messsignal in dem in dem Hauptkanal montierten Zustand des Strömungssensors repräsen ^¬ tativ ist für einen durch den Hauptkanal strömenden Fluid- Massenstrom. Das Druckverlustelement ist somit frei von einer Befestigung an dem Hauptkanal, zumindest wenn es nicht in dem Hauptströmungskanal montiert ist.

Der Strömungssensor kann als Einsteckteil für eine Vielzahl unterschiedlicher Querschnitte des Hauptkanals eingesetzt werden und kann so kostengünstig hergestellt werden. Darüber hinaus bewirkt das Druckverlustelement in dem montierten Zu ^¬ stand des Strömungssensors einen geeigneten Druckabfall zwi ^¬ schen dem Einlass und dem Auslass des Bypasskanals und ermög ^¬ licht so im Zusammenwirken mit der Orientierung des Einlasses und des Auslasses eine Durchflussmessung basierend auf einer Messung eines statischen Differenzdrucks zwischen dem Einlass und dem Auslass und darüber hinaus eine kompakte Ausbildung des Strömungssensors aufgrund der gezielten Erzeugung des Druckverlusts durch das Druckverlustelement.

Das Sensorelement kann sowohl dazu ausgebildet sein, statisch den Differenzdruck zu erfassen oder den Differenzdruck dynamisch zu erfassen, wobei dann das Sensorelement als Strö ^¬ mungssensorelement ausgebildet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Druckverlustelement eine Vielzahl an Druckverlustkanälen

auf mit jeweils einem geringen Querschnitt. Dies hat den Vor ^¬ teil, dass der Druckverlust bei niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids in dem Hauptkanal hoch ist, während er bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten gering ist. Dies trägt zu einem günstigen Messsignalverlauf über einen weiten Bereich der Strömungsgeschwindigkeit bei.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist das Druckverlustelement ein Wabenkörper. Auf diese Weise kann ein besonders geeignetes Druckverlustverhalten gewährleistet wer ^¬ den.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung überdeckt das Druckverlustelement zumindest den Bereich des Querschnitts des Hauptkanals in dem montierten Zustand, der mit dem Auslass und dem Einlass fluchtet. Der Druckver ^¬ lust wird so besonders wirkungsvoll in Bezug auf den Einlass und den Auslass erzeugt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Druckverlustelement Stoffschlüssig mit dem Kör ^¬ per verbunden. Der Strömungssensor ist so besonders kostengünstig herstellbar, insbesondere als Kunststoffspritzguss- teil.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine erste Aus führungsform eines Strömungssensors und

Figur 2 eine zweite Ausführungs form des Strömungssensors.

Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Eine erste Ausführungs form eines Strömungssensors 1 (Figur 1) hat einen Hauptkanal 4, der beispielsweise ein Ansaugstutzen eines Ansaugtrakts einer Brennkraftmaschine sein kann. Der Strömungssensor 1 ist so ausgebildet, dass er in eine Ausnehmung 12 des Hauptkanals 4 eingebracht werden kann und bestim ^¬ mungsgemäß in einem montierten Zustand in die Ausnehmung 12 eingebracht ist.

Der Strömungssensor 1 hat einen Körper 2, in dem ein Bypass- kanal 6 ausgebildet ist. Der Bypasskanal 6 hat mindestens ei ^¬ nen Einlass 8 und einen mindestens einen Auslass 10, die in dem montierten Zustand jeweils senkrecht zu einer Hauptströ ^¬ mungsrichtung eines Fluids in dem Hauptkanal 4 orientiert sind. Die Hauptströmungsrichtung ist anhand des Pfeils 24 in Figur 1 dargestellt. Die weiteren Pfeile der Figur 1 reprä ^¬ sentieren die Geschwindigkeitsverteilung des den Hauptkanal 4 durchströmenden Fluids. Der Bypasskanal 6 kann auch so ausge ^¬ bildet sein, dass er mehrere Einlasse 8 und/oder Auslässe 10 hat, so z. B. zwei, drei, vier oder mehr Einlasse 8 bzw. Aus ^¬ lässe 10. Wichtig für die Orientierung der Einlasse 8 und der Auslässe 10 des Bypasskanals in dem montierten Zustand des Strömungssensors ist, dass der statische Differenzdruck zwi ^¬ schen dem Einlass 8 und dem Auslass 10 in dem Bypasskanal er ^¬ fassbar ist. Der Strömungssensor ist in dem montierten Zustand in die Ausnehmung 12 des Hauptkanals 4 eingebracht und verschließt diese dichtend, wobei dazu gegebenenfalls noch ein Dichtelement vorgesehen ist.

Ein Druckverlustelement 14 ist fest mit dem Körper 2 gekop ^¬ pelt und ist in dem in dem Hauptkanal montierten Zustand des

Strömungssensors 1 stromabwärts des Einlasses 8 und stromauf ^¬ wärts des Auslasses 10 angeordnet. Das Druckverlustelement ist fest mit dem Körper 2 gekoppelt, so z. B. durch eine Klebverbindung, eine Schweißverbindung oder es ist beispielsweise einstückig mit dem Körper 2 ausgebildet. Das Druckverlustelement ist bevorzugt Stoffschlüssig mit dem Körper ver ^¬ bunden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn das Druckverlustelement ein Kunststoffspritzteil ist, das bevorzugt gemeinsam mit dem Körper 2 hergestellt ist. Das Druckverlustelement 14 ist so ausgebildet, dass es zum Montieren des Strömungssensors durch die Ausnehmung 12 in den Hauptkanal 4 eingeführt werden kann. Das Druckverlustelement ist bevorzugt ferner so ausgebildet, dass es zumindest den Bereich des Querschnitts des Hauptka ^¬ nals 4 in dem montierten Zustand überdeckt, der mit dem Ein- lass 8 und dem Auslass 10 fluchtet. Es erzeugt so abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in dem Hauptkanal 4 eine unterschiedliche Druckdifferenz zwischen dem Einlass 8 und dem Auslass 10.

Das Druckverlustelement 14 weist bevorzugt eine Vielzahl an Druckverlustkanälen auf, von denen stellvertretend für die Vielzahl der Druckverlustkanäle zwei mit den Bezugszeichen 18, 20 in der Figur 1 und 2 bezeichnet sind.

Das Druckverlustelement 14 ist bevorzugt als ein Wabenkörper ausgebildet, wie er in der Figur 1 und 2 dargestellt ist. Es kann jedoch auch auf eine geeignete andere Art und Weise aus ^¬ gebildet sein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Druckverlustelement 14 in dem montierten Zustand des Strömungssensors 1 den Quer-

schnitt des Hauptkanals zu einem möglichst großen Teil ab ^¬ deckt. In diesem Zusammenhang ergibt sich ein besonders günstiges Messverhalten, wenn das Druckverlustelement 14 in einen Bereich hoher Geschwindigkeiten des Fluids in dem Hauptkanal reicht .

In dem Körper 2 ist ferner mindestens ein Sensorelement 16 angeordnet, das in den Bypasskanal 6 hineinragt und dessen Messsignal in dem in dem Hauptkanal 4 montierten Zustand des Strömungssensors 1 repräsentativ ist für einen durch den Hauptkanal 4 strömenden Fluidmassenstrom. Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 1 basiert das Sensorelement 16 auf einer dynamischen Differenzdruckmessung und ist als Strömungssensor ausgebildet. Es kann beispielsweise als tempera ^¬ turabhängiger Widerstand, beispielsweise als Heißfilmwider ^¬ stand, ausgebildet sein.

Ferner umfasst der Strömungssensor 1 auch eine Signalverarbeitungselektronik 22, welche ausgebildet ist zum Aufbereiten des Messsignals des Sensorelements.

Eine zweite Ausführungsform des Strömungssensors 1 (Figur 2) unterscheidet sich von der ersten Ausführungs form dadurch, dass das Sensorelement 16 auf einer statischen Differenz ^¬ druckmessung basiert. In diesem Fall ist das Sensorelement 16 als Differenzdrucksensorelement ausgebildet und erfasst so den Druckunterschied zwischen dem Einlass 8 und dem Auslass 10. In diesem Fall ist der Bypasskanal so ausgebildet, dass kein Fluid von dem Einlass durch den Bypasskanal 6 hin zu dem Auslass strömen kann. Das Sensorelement kann in diesem Fall eine Membran umfassen, die einerseits mit dem Druck in dem Teil des Bypasskanals 6 beaufschlagt ist, der mit dem Einlass 8 einerseits und andererseits mit dem Druck des Teils des By-

passkanals 6 beaufschlagt ist, der mit dem Auslass 10 kommu ^¬ niziert .