用于确定以主流动方向流动的流体介质的至少一个流动特性的传感器装置

技术领域

由现有技术已公知许多用于确定流体介质(也就是液体和/或气体)的至少一个流动特性的方法和装置。流动特性在此可以是原则上任意的可物理地和/或化学地测量的特性，这些特性对流体介质的流动进行定性或定量。在此尤其可以指流动速度和/或质量流量和/或体积流量。 

背景技术

在下面参考例如在Konrad Reif(Hrsg.)：机动车中的传感器，2010年第一版，146-148页中描述的所谓热膜式空气质量流量计尤其是说明本发明。此种热膜式空气质量流量计原则上基于具有传感器膜片作为测量表面或传感器区域的传感器芯片、尤其是硅传感器芯片构成，测量表面或传感器区域可由流动的流体介质从上面流过。传感器芯片原则上包括至少一个加热元件以及至少两个温度探头，温度探头例如设置在传感器芯片的测量表面之上。由温度探头测定的温度剖面的不对称性可以推出流体介质的质量流量和/或体积流量，该温度剖面受流体介质流动的影响。热膜式空气质量流量计一般构造为插入式传感器，该传感器可以固定地或可更换地安装在流动管中。流动管例如可以是内燃机的进气歧管。 

在此，介质的分流流经至少一个设置在热膜式空气质量流量计内的主通道。在主通道的进口和出口之间构造有旁通通道。尤其是如此构造旁通通道，使得该旁通通道具有一个弯曲区段用来改变流过主通道进口进入的介质分流的方向，其中弯曲区段进一步通向其中设置有传感器芯片的区段。最后提到的区段也就是真正的测量通道，其内设置有传感器芯片。在此，在旁通通道内设置一个装置，该装置引导流动以及阻止介质分流从测量通道的通道壁处分开。此外，主通道的进口区域在其开口的区域内设有倾斜的或弯曲的面，该开口与主流动方向相反指向，倾斜的或弯曲的面如此构 造，使得流入进口区域的介质从通向传感器芯片的主通道部分被引开。这引起，在介质内包含的液体或固体微粒由于其质量惰性无法到达传感器芯片并且可能污染该芯片。 

此种热膜式空气质量流量计在实践中必须满足许多要求和边界条件。除全部通过适当的流体技术设计方案减小热膜式空气质量流量计上的压力降这一目的外，主要挑战之一在于，相对于通过油滴和水滴或炭黑、粉尘和其他固体微粒的污染进一步改善此种装置的信号质量和坚固性。例如信号质量指的是经过通向传感器芯片的测量通道的介质的质量流量以及有些情况下指的是信号漂移的减小和信噪比的改善。信号漂移在此指的是例如介质的质量流量在特征曲线关系变化的意义上在实际出现的质量流量和在校准的范围中在制造时求出的要输出的信号之间的偏差。在信噪比的求出时观察以快速的时间顺序输出的传感器信号，而特征曲线或信号漂移指的是平均值的变化。 

在上述类型的常见热膜式空气质量流量计中，带有在其上安装或安入的传感器芯片的传感器载体通常伸入测量通道中。例如传感器芯片可以粘贴在传感器载体内或传感器载体之上。传感器载体可以例如与由金属制成的底板一起构成一个单元，在该金属底板上也可粘贴以电子装置、印制电路板形式的控制和分析电路。传感器载体例如可以构造为电子模块的注射成型的塑料部件。传感器芯片与控制和分析电路可以例如通过键合连接的方式相互连接。由此产生的电子模块例如可以粘贴在传感器壳体内，整个插入式传感器可以通过盖封闭。 

为了使热膜式空气质量流量计可以传递尽可能不受干扰的空气质量信号，向着插入式传感器以及通过其中的测量通道和尤其是通过传感器芯片的测量表面的尽可能均匀的流动是重要的。在此已经证明，传感器载体的伸入测量通道中的迎流边缘的轮廓对于传感器装置的信号质量起着至关重要的作用。因此例如在DE103455084A1中建议将传感器载体的迎流边缘圆化地构成，以便提高传感器载体和传感器芯片上的流动质量并且以便避免传感器芯片表面上的脉动的、不稳定的脱离。 

DE102008042155A1公开了用于确定流经通道的流体介质的至少一个参数、尤其是内燃机的吸入空气质量的传感器装置。该传感器装置具有 至少一个设置在通道内的、用于确定流体介质参数的传感器芯片。该传感器芯片容纳在伸入通道中的传感器载体中。传感器载体具有一个与流体介质流向横向设置的迎流边缘，该迎流边缘在其一侧具有至少一个涡流发生器，该涡流发生器如此布置，以在传感器载体的区域内流动的流体介质中构造出纵向涡流。该纵向涡流引起在传感器载体的区域中在快速的、远离壁的流体和较慢速的、有分离危险的、接近壁的流体之间的更好的混合。这种混合促进避免流体分离。所需的纵向涡流可以通过传感器载体的迎流边缘上的涡流发生器产生。传感器载体区域内的流体波动由此减小，信号噪音随之减小并且信号的可重复性由此更好。 

尽管现有技术中已知的减小信号噪音的方法具有很多优势，但这些方法在其他功能方面仍然具有进一步改善的潜力。基于上文所述的转向性，只有较轻的微粒，例如粉尘、炭黑、水和/或油滴进入旁通通道和测量通道。较重的微粒由于其惯性穿过主通道或挤压周围壁离开热膜式空气质量流量计。传感器芯片及其所在传感器区域由上述较轻微粒，尤其是油滴和粉尘，造成的污染导致不希望的特征曲线漂移。因为传感器区域内的热传递由传感器载体的传感器芯片侧上的边界层流以及在一定程度上由在边界层的流体力学定义的意义内远离壁的层决定性地确定，所以从拓扑学角度来看应尽可能稳定地流过该流动区域。而微粒造成的污染长期可能造成拓扑学变化，也就是带有标出点(例如粉尘点、涡流线、分离线等)的、定义流动的结构变化，或流动参数的数量变化。 

发明内容

因此建议提供一种用于确定以主流动方向流动的流体介质的至少一个流动特性的传感器装置，该传感器装置可以至少在很大程度上避免已知方法和策略的缺点，并且在该传感器装置中可以尤其在传感器载体的传感器芯片侧上建立一个时间上的、尤其是在微粒污染方面的、长期稳定的速度场。 

用于确定流过通道的流体介质的至少一个参数，尤其是内燃机的吸入空气质量的传感器装置具有至少一个设置在通道内的、用于确定流体介质参数的传感器芯片，其中该传感器芯片容纳在伸入通道中的传感器载体内， 该传感器载体具有与流体介质的主流动方向横向设置的迎流边缘，其中至少在迎流边缘区域内设有至少一个涡流发生器，涡流发生器被设置用于在传感器载体的区域内，尤其是在传感器芯片的区域内的，优选在传感器区域、尤其是微机械传感器膜片的紧邻附近中构成次级流，尤其是涡流形式的次级流，其中，次级流在一个基本上与流体介质的主流动方向垂直的平面中延伸。在将次级流构造为涡流时，涡流轴线与主流动方向平行。 

传感器载体基本上可以定义在主流动方向上的一个平面并且所述至少一个涡流发生器可以构造为至少一个突出部的形式，例如肋条或斜面的形式，其从传感器载体的平面中伸出。所述至少一个涡流发生器可以至少部分地沿着迎流边缘和/或沿着传感器载体的在流体介质的主流动方向上看的后边缘构造。所述至少一个涡流器可以设置成与主流动方向横向。所述至少一个涡流发生器可以至少部分地从迎流边缘延伸至传感器载体的在流体介质的主流动方向上看的后边缘。至少一个涡流发生器可以构造为基本的半圆形或矩形。也可以考虑其他横截面形状。传感器芯片可以具有至少一个传感器区域，至少两个涡流发生器可以如此设置，使得至少传感器区域，在一个与流体介质流动垂直的平面上投影，位于涡流发生器中间。至少两个涡流发生器可以如此构造，使得由于多个涡流的相应的涡流轴线与流体介质主流动方向平行以及旋转方向相互反向(也就是说具有相反的涡流轴线)，至少在传感器区域内构造出次级流。多个涡流发生器可以设置为在主流动方向上延伸及相互平行。至少一个涡流发生器可以构造为传感器载体中的凹部，优选地位于传感器载体前边缘上，该凹部在主流动方向上延伸。传感器载体中的至少一个凹部可以在主流动方向上延伸并在与主流动方向垂直的平面上投影时位于传感器区域侧旁。 

在本发明的范围中，主流动方向指的是传感器或传感器装置的位置上的流体介质的局部流动方向，其中例如可以不考虑局部不规则性例如紊流。尤其是主流动方向可以理解为流动的流体介质的局部求出的输送方向。 

本发明的范围中，与主流动方向横向指的是与局部主流动方向垂直或基本上垂直，例如局部一个定向，该定向偏离垂线不超过10°。在本发明的范围中“基本上”可理解为一个定向，该定向与分别给出的参照方向、参照平面或参照形状的偏差不超过20°，优选不超过10°以及特别优选不 超过5°和/或不超过20°，特别是不超过10°以及特别优选不超过5°。例如“基本上平行的”定向是一个定向，该定向不超过平行线的公差。 

在本发明的范围中根据流动教导，次级流指的是在基本上与主流动方向横向的平面内作为主流动的补充的、速度(也就是次级速度)小的流。 

在本发明的范围中根据流动教导，涡流指的是流体的完全的或部分的圆形流或接近于圆形的流体。在本发明的范围中涡流轴线可理解为这样一个轴线，环形流围绕该轴线延伸。该涡流轴线例如可与涡流的涡流矢量平行地延伸。为产生上述类型的涡流，其在下面也可称作横向涡流(原因在于该涡流的所述涡流轴线基本上与流体的主流动方向平行延伸并且涡流的次级流体构造为环绕涡流轴线的圆形流或接近于圆形的流)的涡流，可以通过不同的方式构造涡流发生器。因此可例如如此布置涡流发生器，使得在至少一个与主流动方向垂直的平面内存在至少两个相邻的、具有不同静压力的区域。这例如可以如此实现，即涡流发生器被设置用于产生至少两个相邻的、具有不同流动截面的区域，例如通过使可流过的区域不同程度地变窄，这样根据伯努利方程，这些区域以不同速度被流过并且在这些区域内形成不同的压力。次级流体的形成可能也是不同压力间补偿的结果。例如可以如此构造涡流发生器，使得存在至少两个在迎流边缘和通道壁之间的距离不同的区段，也就是具有不同流动横截面的区段。 

例如可以借助于数字表示的流体力学模拟可见地表示此种横向涡流，以便说明其存在。可作为替换的是，涡流可以例如借助于烟雾和/或所谓的烟线可视化技术可见，例如使用能够拍摄涡流发生器上和/或后面的流中的烟雾涡流的摄像机。在烟线技术可视化中，给设有例如含油物质的金属线加热。在给金属线加热时，在从金属丝上脱落时立即在周围环境中冷凝的物质蒸发，并且可以看到单个的冷凝微粒。然后可以分别看到由这些微粒组成的流线，因此可以很好地观察到流体的走向。另一种用于使流体走向可视化的方式是所谓的微粒图像测速(PIV)。借助于PIV实现的流体可视化建立在对光切剖面(Lichtschnitt)中的微粒云的两次时间上错开的数字摄像的相关性的基础上。该相关性的结果是二维的矢量场。在此基础之上可以对流体走向和流体速度做出说明。 

在本发明范围中，“部分地”可理解为这样一种装置，它不是完全沿着 或在分别给出的参考构件或方向的长度或距离上延伸，而是仅为分段地或部分地被构造。尤其是该装置自身可以具有中断部或凹口，这样它就可以分段地构成。 

在本发明范围内，传感器载体可以全部或部分地构造为印制电路板或印制电路板的一部分。该印制电路板例如可以具有突起部分，其构成传感器载体并伸入热膜式空气质量流量计的通道、例如测量通道内。印制电路板的余下部分可以例如安装在电子装置室内、传感器装置的壳体内或传感器装置的插入式传感器内。 

在此，在本发明范围内，印制电路板一般指的是基本上为板形的元件，该元件还可作为电子结构，例如印制导线、连接触点等的载体使用并优选地还具有一个或多个类似结构。在此，原则上还可以考虑与板形至少存在轻微偏差的情况，应抽象地考虑在一起。印制电路板可以例如由塑料材料和/或陶瓷材料制成，例如环氧树脂，尤其是一种纤维强化的环氧树脂。尤其是印制电路板可以例如构造为带有印制导线、尤其是印刷的印制导线的印制电路板(PCB)。 

可以通过这一方式大大简化传感器装置的电子模块，例如可以不使用底板和单独的传感器载体。底板和传感器可以由唯一的一个印制电路板取代，其上例如可以完全地或部分地设置传感器装置的控制和分析电路。传感器装置的该控制和分析电路用于控制至少一个传感器芯片和/或分析由传感器芯片产生的信号。以这一方式，通过合并上述元件可以明显降低传感器装置的制造成本，同时电子模块的结构空间需求也大大减小。 

传感器装置可以特别地具有至少一个壳体，其中通道构造在壳体内。例如通道可以包括主通道和旁通通道或测量通道，其中传感器载体和传感器芯片可以例如设置在旁通通道或测量通道内。另外，壳体可以具有与旁通通道分离的电子装置室，其中电子模块或印制电路板基本上容纳在电子装置室内。传感器载体此后可以构造为印制电路板的伸入通道内的突出部分。与现有技术公知的、花费巨大的电子模块相比，该装置在技术上相对容易实施。 

尤其在印制电路板作为传感器载体使用的情况下，传感器载体可以至少部分地构造为多层的传感器载体，但在其他情况下和/或使用其他介质作 为传感器载体的情况下也是如此。这样传感器载体可以在所述的多层技术中构造并且可以具有两个或多个相互连接的载体层。该载体层可以例如再次由一种金属、一种塑料或一种陶瓷材料或复合材料制造并通过连接技术，例如粘贴相互连接。 

在使用多层技术、带有传感器载体的多个传感器层的情况下，迎流边缘可以通过载体层的在与流体介质主流动方向相反的方向上的不同尺寸至少部分地分级地实施。通过这一方式，型廓至少近似分级地实现。例如以这一方式在与传感器载体的延伸平面垂直的剖平面内构造出矩形成形的或，——近乎通过阶梯形状——，至少近似圆形地、倒圆的或楔形成形的型廓。传感器芯片可以如此设置在传感器载体上面或内部，这样它能垂直于局部的主流动方向定向。传感器芯片可以例如设计为矩形，其中矩形的一侧垂直或基本上垂直于局部的主流动方向设置，例如具有偏离垂线不超过10度的定向。 

传感器芯片可以通过至少一个电连接方式电接触。例如传感器载体，尤其是构成传感器载体的印制电路板或该印制电路板的突出部分，可以具有一个或多个印制导线和/或焊盘，其与传感器芯片上的相应的触点例如通过键合方法连接。在这种情况下，电连接可以通过至少一个盖板保护并使其与流体介质分开。该盖板尤其可以构造为所谓的圆顶封装体，例如作为塑料滴和/或粘合剂滴状，其遮盖电连接部分，例如键合金属线。通过这一方式，尤其是电连接对流体流动的影响也可以减弱，这是因为圆顶封装体具有一个平的表面。此外，传感器芯片具有至少一个传感器区域。该传感器区域可以例如是由例如多孔的陶瓷材料构成的传感器表面和/或传感器膜片。 

通过本发明，与传感器的新状态或初始状态相比，速度场的变化减少，尤其是避免出现或缩小了传感器区域的微粒进入区域中的低速区。此种低速区在传感器装置使用寿命期间可作为越来越多的微粒的聚集点。由于微粒改变污染倾向和向空气的热传递，所以通过单个措施或各个措施的组合特别地达到下面效果。由于污染引起的边界层的增大可以由此被避免或至少被减小，这是因为由此能够有效减小传感器区域附近的流动脉冲。在传感器区域周围形成的涡流焦点、粉尘或聚集点被避免或至少被减小。传感 器载体的与传感器芯片相对或相背的面上的分离现象可以被避免或至少被减小。此外应该避免或至少减小通过其他原因形成的低速区。此外，这些措施也适用于不稳定的反向流动状态(也就是进气歧管中的脉动)。针对正向流动和反向流动时速度场的带宽，传感器载体前边缘上的和/或后边缘上的相应实施方式应理想地相互匹配。作为副效应，通过稳定性措施能够缩小传感器区域内相对于瞬时测量的平均值产生较小的速度波动，由此得到较小的信号噪音和更好的可重复性。 

在传感器区域(尤其是微机械传感器膜片)上或直接附近，通过本发明为减小微粒污染倾向可以产生次级速度或将其引入主流中和/或避免低速区。 

此外，速度场在拓扑学中更为明确的定义可以包括传感器区域、尤其是传感器膜片直接附近的边界定向流( )，也就是避免随着质量流量或流入状态交替变化的确定流的结构的表现，例如滞点和鞍点、分离线、涡流焦点、壁剪应力曲线等。通过本发明的措施可以避免或减小微粒累积并实现传感器区域溢流的均匀化。 

附图说明

本发明的实施例在附图中显示并在下面详细说明。其示出： 

图1：传感器装置的透视图； 

图2：在主流动方向上看在通道内带有传感器芯片的传感器载体的视图； 

图3：在通道内带有传感器芯片(后面)的传感器载体的俯视图； 

图4：带有通道结构、在传感器载体上带有传感器芯片的未闭合的传感器壳体的放大俯视图以及通道通流的示意图； 

图5：带有传感器载体和已安装的传感器芯片的传感器装置的电子模块的放大视图； 

图6A：用于在矩形通道内产生次级流的斜面对的透视图； 

图6B：矩形通道内的斜面对的俯视图以及静压力分布的示意图； 

图7A：矩形通道内斜面对下游的次级流场的透视图； 

图7B：从主流动方向观察的、矩形通道内在斜面对下游的次级流流场 的视图； 

图7C：显示速度和流线的斜面对的另一透视图； 

图7D：斜面之间的过渡区域内的次级流场的放大部分； 

图8A：两个不同的传感器载体的传感器芯片的俯视图和不带芯片加热装置的、在主流动方向上的温度分布的图示； 

图8B：两个不同的传感器载体的传感器芯片的俯视图和带有芯片加热装置的、在主流动方向上两种温度分布的图示； 

图9A：传感器载体的第一实施例的俯视图； 

图9B：从主流动方向上观察的、第一实施例的传感器载体的视图； 

图10：传感器载体的第二实施例的俯视图； 

图11：传感器载体的第三实施例的俯视图； 

图12：传感器载体的第四实施例的俯视图； 

图13：传感器载体的第五实施例的俯视图； 

图14：从主流动方向上观察的、传感器载体的第六实施例的视图； 

图15：从主流动方向上观察的、传感器载体的第七实施例的视图； 

图16：传感器载体的第八实施例的透视图； 

图17：从主流动方向上观察的、传感器载体的第九实施例的视图； 

图18A：不带依据本发明的传感器装置的、具有不同空气质量流量的流动模拟的两种结果，其中在传感器区域内标有速度场，在传感器载体之上标有壁剪应力以及标出涡流强度的等直面和壁流线； 

图18B：从主流动方向上观察的、图18A的速度场的放大视图。 

具体实施方式

图1示出用于确定流体介质参数的传感器装置10。传感器装置10在此实施例中构造为热膜式空气质量流量计并包括插接部件12，该插接部件12例如可以插入流动管内，尤其是插入内燃机的进气歧管内。在插接部件12内容纳有通道结构14，该通道结构14在图1或图4中可见，示范数量的流体介质可以通过进入开口16流经该通道结构14，该进入开口16在安装状态中与流体介质的主流动方向18相反指向。 

图4示出插接部件12的在通道结构区域中的放大部分。通道结构14 具有主通道20(该主通道20通入在图1的插接部件12视图的下侧的主流体流出口22中)以及从主通道20分出的旁通通道或测量通道24(该旁通通道或测量通道24通入同样设置在图1的插接部件12视图的下侧的旁通或测量通道出口26中)，如图4所示。 

叶片形式的传感器载体28伸入测量通道24中，如图1和2所示。图2在主流动方向上示出在测量通道24内的传感器载体28。图3示出传感器载体28在测量通道24内的布置的俯视图。传感器芯片30如此嵌入这些传感器载体28中，使得流体介质流过构造为传感器芯片30的传感器区域的传感器膜片32。尤其从图5中可见，带有传感器芯片30的传感器载体28是电子模块34的组成部分，其被放大示出。电子模块34具有作为传感器载体的折弯的底板36以及在其上安装的、例如粘贴上的、带有控制和分析处理电路40的印制电路板38。传感器载体28可以例如作为塑料构件注射成型在底板36上。 

传感器芯片与控制和分析处理电路40通过电连接装置42(此处构造为金属线键合)电连接，尤其从图5中可见。由此构成的电子模块34安装在插接部件12的壳体46中的电子装置室44内，例如通过粘贴的方式，如图1所示，该插接部件12内构造有通道结构14。这一点这样地进行，即传感器载体28在此伸向通道结构14。随后电子装置室44和通道结构44通过盖48遮盖。 

传感器载体28，其例如可以作为注塑构件注射成型在底板36上的或者与底板36或印制电路板38构造为整体，设有迎流边缘50，该迎流边缘50可以设计为经倒圆的，特别是从图2中可见。该迎流边缘50可例如在连续轮廓时类似载体面形状地实现。下文将进一步详细说明传感器载体28的依据本发明的实施方式。首先应当说明通道、例如测量通道24中的通过涡轮发生器(例如斜面、台阶或块)引起的横截面变化的流体力学关系，以便说明传感器载体不同实施例的在本发明背后的思路。尤其应通过示范性地解释说明通道中的特定区段或区域的横截面变化的利用原理，以如愿地形成次级流，例如纵向涡流。 

图6A和图6B示范性表示了矩形通道56内不同高度的斜面对52、54，其中图6A是从左流入的装置的透视图，而图6B示出带有静压力分配示意 图的相应俯视图。根据图6A和6B的视图，主流动方向18从左向右平行于矩形通道56的纵轴线。根据伯努利方程，在加速至更高速度的流体流动的区域内，静压力减小。与较低的斜面54的区域相比，在较高的斜面52的区域内流体流动加速更强烈。与此相应的是，在较高的斜面54的区域中的静压力下降也更强烈。在相对观察时，在较低的斜面52区域内的静压力大于在较高的斜面52区域内的静压力。这在图6B中使用符号“+”和“-”表示。在与主流动方向18垂直的平面内的速度分量是斜面几何结构和不同大小的静压力的结果，该速度分量也可表示为次级速度分量，并且在斜面52、54的下游形成涡流55A、55B，用以补偿压力，例如图7A和图7B所示。尤其是涡流55A、55B的涡流轴线基本上与主流动方向18平行延伸。尤其在此布置方案中出现两个涡流55A、55B，其中较大的涡流55A具有顺时针的旋转方向，其基本上在通道56的整个横截面上延伸，而较小的涡流55B在较大的斜面52的下游区域内具有逆时针的旋转方向，其按面积的分布或传播量基本上与较大的斜面52的横截面面积相同。 

图7A示出在与主流动方向18垂直的平面内的涡流55A、55B的这种速度场的透视图，而图7B示出在斜面对52、54下游的涡流55A、55B的投影速度场平面的俯视图，作为数字流动模拟的结果。每个速度场的范围在此由细线包围，以便更好地区分或界限。速度场矢量长度在此表示投影在平面内的速度的相应数值，其中矢量的较大长度表示较高的速度。 

在此可以相应地确定出更多的效果。低流动速度区直接位于这些突出部(例如台阶、斜面等)之后。主流动方向18上的分量明显小于核心流体流动区域中的分量，由此存在速度分量很小的所谓的死水区，该死水区在某些情况下甚至与主流体相反，也就是在负的主流动方向18上的反向流，例如图7C所示。图7C以立体侧视图的方式在相应斜面的高度上示出速度和流线，其中流线的不同点状区域在此表示速度的相应数值。此外在图7C的视图中还有一个坐标系，其中主流动方向18在用X表示的轴上表示，用Y和Z表示的轴撑开一个与主流动方向18垂直的平面。根据上述定义与主流动方向18横向的方向因此位于Y-Z平面内。而在所述与主流动垂直的平面中，也就是在图7C中的Y-Z平面内的次级速度小。因此微粒很可能在这些低速度区域内沉积。因此微机械传感器膜片32的布置极有可能导致污染 和特征曲线漂移增加。此外在较大的斜面52的下游或后面出现上述涡流55A、55B，其涡流轴线基本上与主流动方向平行。在向较低的斜面54的过渡部上存在较大的涡流55A的一个指向较大斜面52或上游的次级流，该次级流在这一区域内部分地与较小的涡流55A的次级流叠加或与其混合，并具有相同的方向，或在与壁部间隔更大的距离上在上游、即在斜面52、54的突起的方向上并且从较低的斜面54指离的强次级流，如图7D所示。 

图7D示意地在上述与主流动方向18垂直的平面内投影地示出从这样的较高的突出部向较低的突出部的过渡区域的部分和在较大的涡流55A的次级速度范围内的微机械传感器膜片32的可能的布置情况。在传感器膜片32的区域内，由于在小的速度时也存在次级流，微粒不应累积，而是应通过产生的涡流55A的作用从传感器膜片32被驱走。在整个矩形通道56中，由于相对于通道尺寸相当大的斜面52、54，在与主流动方向18垂直的平面内出现至少一个明显的次级流。由于热膜式空气质量流量计的旁通通道内的比例关系，较大的涡流55A的按照图7D的视图顺时针流向的次级流不能在传感器载体上到处分布地构成，而只能在微机械传感器膜片32的范围内局部分布地构成，这是因为相应干扰体的尺寸只在传感器载体28的尺寸范围之内，有些情况下甚至只在传感器芯片30或微机械传感器膜片32的尺寸范围之内。因此产生的次级流不能与同样能够与主流动方向横向的、在整个传感器载体上形成的紊乱的、附加的速度波动混淆，但具有与上述次级流相比基本上显著更小的速度值。因此本发明应以对轻小微粒的轨迹影响为目的，微粒不是通过离心力的转向作用或通过在旁通通道壁上的附着被过滤出来或通过旁通通道壁的回弹作用于具有与主流动方向18的极端偏差。这些微粒应通过几何感应的次级速度被保持远离传感器膜片32。 

基于已说明的原理和下文将继续描述的传感器载体28的实施例，降低污染倾向要求一定的流动速度。在非常低的速度下，油蒸汽造成的污染，例如在汽车停止运行的情况下通过曲轴箱换气系统造成的污染，即使通过下文所述的措施也只能相对有限地被避免。对于这种情况，可以设计芯片加热装置。图8A分别示出两个不同的不带芯片加热装置的传感器载体28的各个传感器芯片30的俯视图，其中主流动方向18用箭头表示，并且示出通过主流动方向18的温度分布，主流动方向18表示为坐标轴X。传 感器芯片30的俯视图清楚地表示出了油滴的累积情况，尤其在传感器膜片32周围的区域内，其中与上面图示相比，下面图示中的油滴更小或者分布得更细。图8B示出两个对两个不同的带有芯片加热装置的传感器载体28的各一个传感器芯片的俯视图，其中主流动方向18用箭头表示，两个所属的温度分部情况受到主流动方向18上的不同加热模式引起，主流动方向18表示为坐标轴X。在芯片加热装置接通时，油量减少明显可见，如图8B所示。在内燃机(例如汽车的燃气发动机)正常运行过程中，首先粉尘和炭黑微粒附着在油滴上，并导致热传递发生变化，由此引起特征曲线漂移。本发明的目的不是避免在停止状态时在曲轴箱换气系统中的油积聚，而是避免随后可能发生的微粒积聚。另外应该注意到，在流动速度相当小的情况下，空气动力已经能够反作用于在停止状态下的油污染机理。上述可能通过芯片加热装置减小油量的可能性仅仅是可供选择的、附加的减小微粒积聚的可能性。 

下文应详细描述传感器载体28的单个实施例，在这些实施例中通过在结构上采取措施运用有目的地改变流体流动的原则。可以考虑在此在流入侧(正常运行时非常重要)和流出侧(间歇流动时非常重要)方面应用几何变化方案。 

图9A示出传感器载体28的第一实施例的俯视图，图9B是从主流动方向上观察的侧视图。根据第一实施例，设有两个涡流发生器58(这两个涡流发生器58设置用于产生或在主流动方向上引发次级流并因此被视作次级流体发生器)，这两个涡流发生器58作为长方体形状的和/或肋条形状的突出部基本上垂直地从传感器载体28所在的平面内伸出。尤其是将涡流发生器58如此设置在传感器载体28之上的迎流边缘50区域内，使得传感器膜片32在投影到与主流动方向18垂直的平面内时设置在涡流发生器58之间，如图9B所示。因此根据图9B的投影视图，一个涡流发生器58位于传感器膜片32左侧，而另一个涡流发生器58位于传感器膜片32右侧。在图9A表示的图中，涡流发生器58具有相对小的深度，也就是说从主流动方向18来看，其尺寸与它的其他尺寸相比明显小得多。直接地从主流动方向18上看，在该涡流发生器58后面在传感器载体28之上形成低速度区59，其用两个椭圆形表示。涡流发生器58基于在其惯性运动时边界层的加厚在 传感器膜片32的左右侧以及因此在比通过椭圆形表示的区域更下游产生出更高速度以及更低压力的区域，使得传感器膜片32前面和上方的流体流动区域具有从传感器膜片32的中心出发向外指向的次级速度。此外，在传感器膜片32的左右侧得到反向旋转的涡流55，其涡流轴线基本上与主流动方向平行，而涡流55将微粒从传感器膜片32分别向外以及向上，也就是向速度更快的主流体驱赶。涡流发生器的高度、宽度、主流动方向18上的长度或其内边缘相对于传感器膜片32的姿态的位置可能发生变化。 

图10示出第二实施例的视图，其与图9A的视图相符。第二实施例是第一实施例的变型。下文仅说明其与第一实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。与第一实施例不同，涡流发生器58在主流动方向18上具有更大的深度。第二实施例的涡流发生器58的作用于第一实施例类似。与第一实施例相比，次级流的强度应增加。 

图11示出第三实施例的俯视图。下文仅说明其与上述实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。在第三实施例中设有大量的涡流发生器58，这些涡流发生器58在主流动方向18上彼此之间平行设置在传感器载体28之上并且基本上垂直地从传感器载体28的平面上伸出。例如涡流发生器58构造为长方体形状的和/或肋条形状的突出部。此外，这些涡流发生器58分别具有中断部或凹口，在中断部或凹口内部设置有传感器芯片30，而从在传感器载体28平面内或与其平行地看，涡流发生器58在横向于流动方向18的方向上位于传感器芯片30的区域内。此种具有中断部或凹口的涡流发生器58尤其不与传感器芯片30齐平地封合，而是在主流动方向18上或在与其相反的方向上具有与传感器芯片30的小间隔。在传感器载体28的余下区域内，涡流发生器58构造为从传感器载体28的迎流边缘50开始连续到在主流动方向18上看到的后边缘。可想到一次或多次中断部。在第三实施例中，涡流发生器58具有相对小的宽度，也就是说在传感器载体所在平面内或与其平行的平面内，其与主流动方向18横向的尺寸明显小于其余下的尺寸。可供选择或可供替换的是，也可设置沟道和/或突出来的台阶，由于其连续性，这些沟道或台阶可以引导流体流动并尤其在间歇情况下应能阻止微粒的不可控的侧向进入。同时，，此种沟道在此情况下用作尽管有芯片加热装置但偶尔还会沉淀的油的出口。突出的台阶的高 度在此可以恒定或弧形地随着主流动方向18增大或在某些情况下尤其在传感器膜片32附近采用其他合适的走向。 

图12示出第四实施例的视图，其与图11所示相符。第四实施例是第三实施例的变型。下文仅描述其与第三实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。与第三实施例相比，涡流发生器58具有更大的宽度。此外，具有一个中断部或凹口的涡流发生器58与传感器芯片30齐平地封合。第四实施例的涡流发生器58所起的作用与第三实施例类似。 

图13示出第五实施例的俯视图。下文仅说明其与上述实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。在第五实施例中，在迎流边缘50区域内有两个相互间隔的涡流发生器58，在此俯视图中例如构造为传感器载体28中的矩形、半圆形或正方形的铣切部( )或凹槽。尤其是如此将涡流发生器58在迎流边缘50的区域内设置在传感器载体28上，使得传感器膜片32，在与主流动方向18垂直的平面内投影地，设置在涡流发生器58之间。 

与迎流边缘50上的铣切部58(其与支撑面轮廓类似地被倒圆)外部的流体流动导向相比，由于铣切部58内的滞流点作用，第五实施例在迎流边缘50上的铣切部58下游在铣切部58的后面流中产生较厚的边界层并由此起到如按照上述实施例的实际存在的台阶几何形状那样作用。如上文所述，同样形成次级速度以及分别具有与主流动方向18平行的涡流轴线的相反方向旋转的涡流55。 

图14示出在主流动方向上观察到的第六实施例的视图。下文仅说明其与上述实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。在第六实施例中与第四实施例类似地设有两个涡流发生器58，这两个涡流发生器58在主流动方向18上相互平行地设置在传感器载体18上面并基本上垂直地从传感器载体28的平面上伸出。例如涡流发生器58构造为长方体形状和/或肋条状。尤其是如此将涡流发生器58设置在传感器载体28的上面，以使得传感器膜片32，在与主流动方向18垂直的平面内投影地，设置在涡流发生器58之间。在第六实施例中，涡流发生器58构造得相对高且宽。在图14所示的第六实施例中，不仅可以考虑位置和数量上的变化，而且可以考虑根据流入而不对称的布置，其涉及到高度或高度变化。同样可以在与主流 动方向18横向的造型内想到其他造型。例如显示作为突出部的涡流发生器58可以设计为半圆形或在其两边缘上设有半径。 

图15示出第七实施例的视图，其与图14相符。第七实施例是第六实施例的变型。下文仅说明其与第六实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。与第六实施例相比，涡流发生器58具有相对更小的宽度和高度。第七实施例的涡流发生器58起到与第六实施例类似的作用并且同样可以具有该处已描述的构件技术方面的变型。 

图16示出第八实施例的透视俯视图。第八实施例是第六或第七实施例的变型。下文仅说明其与第六或第七实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。与第六或第七实施例相比，两个涡流发生器58在主流动方向18上构造为弧形，也就是从主流动方向18上观察，其高度从迎流边缘50至传感器芯片30增大，并且在传感器芯片30的下游，其高度在主流动方向18上向着后边缘减小。尤其是一个涡流发生器58可以构造为连续的，并且另一个涡流发生器58具有其内部设置有传感器芯片30的中断部或凹口，其中这个涡流发生器58在传感器载体28平面内或与其平行地观察在横向于主流动方向18的方向上位于传感器芯片30的区域内。第八实施例的涡流发生器58起到与第七实施例类似的作用并且同样可以具有该处已描述的构件技术方面的变型。 

图17示出从主流动方向18上观察到的第九实施例的侧视图。第九实施例是第六或第七实施例的变型。下文仅说明其与第六或第七实施例的区别，相同构件使用相同的附图标记表示。在第九实施例中，除了两个涡流发生器58，还设计有两个沟道60，它们在涡流发生器58之间的传感器载体内从迎流边缘50延伸至传感器载体28的在主流动方向18上看的后边缘，从而传感器膜片32位于沟道60之间。这考虑到下述情况，即在传感器膜片32的上游和下游的油聚积改变传感器膜片32直接周围的边界层。因此从传感器膜片32向空气的热传递可能发生变化。在正确的设计中，沟道60在没有污染的情况下对于边界层没有影响，这是因为它仅含有低脉冲的流体。在污染情况下，沟道60应接收油滴并避免在传感器膜片32的前面或上游的有效流动轮廓的实际的局部加厚。 

传感器载体28的依据本发明的结构方案可以具有相应的其他变型方案 或构件技术的变型。尤其是明确强调，涡流发生器58的上述几何形状的组合也是可能的。 

图18A示出带有不同空气质量流的流动模拟的两种结果，其中没有使用依据本发明的结构方案。几何形状配置也表示出不带依据本发明感应的次级流的流动模拟。尤其在模拟结果中，在传感器区域32内标明相应的速度场，在传感器载体28上标出壁剪应力以及涡流强度64的等直面和壁流线66。尤其是图18A左侧的视图表示传感器载体28，90kg/h的空气质量流流过该传感器载体，而右侧的视图表示的是200kg/h的空气质量流流过的传感器载体28。在此，主流动方向18在所示Z轴的负方向的方向上延伸，而传感器载体28的表面在由Y轴和Z轴撑开的平面中。此外，在与主流动方向18垂直的平面内示出直接靠近传感器区域、例如传感器膜片32的相应的速度场。图18B放大显示了相应的速度场。不同的点画区域在此表明不同的速度，其中更为密集的点画图相当于更高的速度。流体流动清楚地表现出传感器膜片32高度上的不同速度场、清楚地示出传感器载体上的不同的壁剪应力62、涡流强度64的等直面中的区别和壁流线66走向中的偏差作为90kg/h和200kg/h两种情况的数字流动模拟的结果。例如壁剪应力62在以90kg/h流过的例子中在传感器区域32上游在X轴的正向上相对直地延伸并且可作为亮条纹识别，与此相反的是，壁剪应力62在以200kg/h流过的例子中在所述方向上具有接近于正弦的走向。依据本发明的结构方案应考虑减小在不同的空气质量流的情况下的流动区别。例如应减小在具有90kg/h的流动例子和具有200kg/h的情况之间在壁剪应力62的构造和图18B所示的速度剖面方面的偏差。