之前已知的傳感器元件形成流量傳感器的溫度測量元件。該傳感器元件具有嵌入在兩個陶瓷薄膜之間的鉑薄膜元件。在此，第一陶瓷薄膜用作用于鉑薄膜元件的薄層結構的基底。第二陶瓷薄膜形成覆蓋鉑薄膜元件的玻璃陶瓷涂層。

包括之前已知的傳感器元件的流量傳感器優(yōu)選地用于排氣系統(tǒng)中，尤其用于控制排氣再循環(huán)系統(tǒng)。這種類型的排氣再循環(huán)系統(tǒng)通過使來自內燃發(fā)動機的燃燒氣體再循環(huán)到燃燒腔室中而允許氮氧化物的減少。除了溫度測量元件之外額外地包括熱量輸出測量元件的流量傳感器確定在再循環(huán)排氣管道內的排氣的質量流量。

已經證明成問題的是，在排氣流中包含的灰塵顆粒、尤其是碳煙顆粒積聚在傳感器元件上并且因此有損于傳感器元件的測量精度。因此，在WO 2007/048573A1，提出了額外地將加熱元件整合到溫度測量元件中，從而可以通過燃燒殆盡來去除在溫度測量元件上積聚的灰塵顆?；蛱紵燁w粒。傳感器元件的這種結構是相對復雜的并且引起增加的生產成本。此外，需要額外的能量支出，以便通過以規(guī)律的時間間隔將所述顆粒燃燒殆盡來去除積聚在傳感器元件上的灰塵顆?；蛱紵燁w粒。

本發(fā)明的目的是指明一種傳感器元件，該傳感器元件尤其在相對長的使用時期中呈現(xiàn)了高的測量精度并且可以經濟地生產。此外，本發(fā)明的目的在于指明包括這種類型的傳感器元件的傳感器模塊、測量組件和排氣再循環(huán)系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的目的是提供用于這種類型的傳感器元件的經濟生產方法。

根據(jù)本發(fā)明，這個目的關于傳感器元件是通過專利權利要求1的主題來實現(xiàn)的、關于傳感器模塊是通過專利權利要求8的主題來實現(xiàn)的、還有關于測量組件是通過專利權利要求11的主題來實現(xiàn)的、關于排氣再循環(huán)系統(tǒng)是通過專利權利要求12的主題來實現(xiàn)的、并且關于生產方法是通過專利權利要求14、16和17的主題來實現(xiàn)的。

確切地，本發(fā)明基于指明具有鉑或鉑合金的薄層結構的傳感器元件的理念，該薄層結構被應用在陶瓷基底、尤其是Al₂O₃基底上并且被玻璃陶瓷涂層覆蓋。根據(jù)本發(fā)明，至少該玻璃陶瓷涂層具有帶表面輪廓的外表面。

出人意料地，已經顯示的是，玻璃陶瓷涂層的外表面的輪廓致使灰塵顆粒(尤其是碳煙顆粒)不具有足夠的侵蝕面積來積聚在傳感器元件上。借助于表面輪廓，因此提供了排拒灰塵并且排拒碳煙的外表面，使得傳感器長時期地提供可靠的測量結果。因此，避免了使用額外的如從現(xiàn)有技術中已知的加熱元件。這降低了生產成本并且減小了傳感器元件的復雜度。

如果(如在優(yōu)選實施例中所提供的)表面輪廓具有陷窩結構和/或隆起結構，則產生特別良好的排拒灰塵并且排拒碳煙的外表面。表面輪廓優(yōu)選地是微結構或納米結構。同樣做出的安排是，陷窩結構和/或隆起結構具有多個陷窩和/或多個隆起，其直徑在給定流速下的氣體中產生微渦旋。包含在氣體中的顆粒由于其質量慣性矩和在微渦旋上產生的層流而被運送經過表面。微渦旋沿表面形成流動層，該流動層防止顆粒到達表面。這尤其適用于在基于礦物油(例如汽油和/或柴油)的燃料的燃燒過程中產生的碳煙顆粒。

陷窩結構和/或隆起結構優(yōu)選地具有多個陷窩和/或多個隆起。這些陷窩和/或這些隆起可以規(guī)則地或不規(guī)則地安排在玻璃陶瓷涂層的外表面上。還可以做出的安排是，該陷窩結構或隆起結構被整合到玻璃陶瓷涂層中或與該玻璃陶瓷涂層以單件式來形成。可以由相應選擇的生產方法來得到陷窩結構或隆起結構的規(guī)則性或不規(guī)則性。

在根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件的多個優(yōu)選實施例中，表面輪廓是由額外的涂層顆粒、尤其是Al₂O₃顆粒來形成的。玻璃陶瓷涂層的外表面尤其可以植絨有額外的涂層顆粒，這些涂層顆粒用于形成該表面輪廓。換言之，可以通過使傳感器元件植絨有額外的涂層顆粒來形成該表面輪廓。涂層顆粒優(yōu)選地具有與玻璃陶瓷涂層相同的材料，使得涂層顆粒與玻璃陶瓷涂層熔合成單件式并且因此形成玻璃陶瓷涂層的一部分。傳感器元件植絨有涂層顆粒是可以特別簡單地進行的并且允許特別經濟地生產傳感器元件。作為植絨有額外涂層試劑的結果，在玻璃陶瓷涂層的外表面上形成了尤其通過不規(guī)則安排的隆起來區(qū)分的表面輪廓。通常，將玻璃陶瓷涂層的外表面修改成使得至少使灰塵顆粒、尤其是碳煙顆粒的積聚更加困難。

作為玻璃陶瓷涂層的植絨的替代方案，可以由絲網印刷結構或激光構造熔合結構來形成表面輪廓。借助于絲網印刷結構，可以通過簡單的方式來生產由規(guī)則安排的陷窩或隆起來區(qū)分的陷窩結構和/或隆起結構。具體地，這些陷窩和/或這些隆起可以呈規(guī)則的行和/或列的圖案的方式來安排。然而，絲網印刷結構還可以具有不規(guī)則安排的陷窩和/或隆起。這對激光構造熔合結構同樣如此。作為用激光處理玻璃陶瓷涂層的結果，可以借助于在玻璃陶瓷材料上熔合來將規(guī)則或不規(guī)則的結構引入到玻璃陶瓷涂層的外表面上。

在根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件的另一個優(yōu)選實施例中，做出的安排是該表面輪廓在玻璃陶瓷涂層和基底之上延伸。換言之，整個的傳感器元件可以在其全部范圍之上提供有表面輪廓。具體地，在例如用于排氣流中的流量測量的傳感器元件的情況下，做出的安排是該傳感器元件的曝露于排氣流的所有表面配備有表面輪廓?？傊源朔绞叫纬闪俗郧鍧崅鞲衅髟?，這確保了在長時期使用中的高測量精度。

根據(jù)次要方面，本發(fā)明基于指明具有傳感器結構的傳感器模塊的理念，該傳感器結構具有一個或多個之前描述的傳感器元件。在此，在多個優(yōu)選實施例中，可以做出的安排是，這些傳感器元件包括至少一個溫度測量元件和/或至少一個熱量輸出測量元件?？傊?，該傳感器模塊可以用作流量傳感器模塊，該流量傳感器模塊具有至少一個溫度測量元件和至少一個熱量輸出測量元件。優(yōu)選地，溫度測量元件和熱量輸出測量元件均各自配備有該表面輪廓，從而避免灰塵顆粒和/或碳煙顆粒的積聚。

根據(jù)本發(fā)明的傳感器模塊可以包括風速風向測量器件。該風速風向測量器件尤其可以裝備有恒定溫度控制環(huán)路。這種類型的測量器件允許通過使用將該傳感器元件保持在恒定溫度下所需的電力來確定質量流量。這種裝備有恒定溫度控制環(huán)路的風速風向測量器件的優(yōu)點是對于流量的改變具有非常短的反應時間。

最后，在本發(fā)明的上下文中，披露和要求保護具有流動管道和之前描述的傳感器模塊的測量組件，其中這些傳感器元件徑向地突出到流動管道中。這些傳感器元件的被安排在該流動管道內的至少一個外表面具有該表面輪廓。

本發(fā)明的另一個次要方面涉及用于內燃發(fā)動機的排氣再循環(huán)系統(tǒng)，該排氣再循環(huán)系統(tǒng)包括之前描述的傳感器元件和/或之前描述的傳感器模塊和/或之前描述的測量組件。在根據(jù)本發(fā)明的排氣再循環(huán)系統(tǒng)中，優(yōu)選地做出的安排是，測量組件的流動管道是運送排氣的管道。換言之，在排氣再循環(huán)系統(tǒng)中，該傳感器模塊可以連接到運送排氣的管道上，該傳感器模塊的這些傳感器元件突出到使排氣再循環(huán)的管道中。優(yōu)選地，這些傳感器元件徑向地突出到使排氣再循環(huán)的管道中，并且因此曝露于該管道內的排氣流。這些傳感器元件關于使排氣再循環(huán)的管道在徑向方向上的安排是優(yōu)選的，因為通過這種方式，可以居中地確定管道中的流量，這引起改善的測量結果。

在本發(fā)明的上下中，額外地披露和要求保護用于在傳感器元件的外表面上生產表面輪廓的方法。

因此在本發(fā)明的上下文中，指明了用于借助于植絨處理在傳感器元件(尤其是之前描述的傳感器元件)的外表面上產生表面輪廓的方法，其中該植絨處理具有以下步驟：

-將該傳感器元件浸漬到一定量的涂層顆粒、尤其是Al₂O₃顆粒中；

-吹除過量的涂層顆粒；

-優(yōu)選地在對流烤箱中使該傳感器元件干燥；

-通過優(yōu)選地在連續(xù)烤箱中通過加熱該傳感器元件將這些涂層顆粒尤其烘烤到玻璃陶瓷涂層中。

本方法可以特別簡單的進行并且產生表面輪廓，該表面輪廓有效地排拒灰塵顆粒和/或碳煙顆粒的積聚。該表面輪廓尤其可以具有不規(guī)則安排的隆起。

在上述生產方法的優(yōu)選變體中，該傳感器元件首先被安排在植絨基底上，并且然后通過該植絨基底進行植絨處理。借助于使用植絨基底，多個傳感器元件可以同時配備有表面輪廓。代替用相應單個傳感器元件進行上述方法步驟，多個傳感器元件可以因此同時進行植絨。其上安排有這些傳感器元件的植絨基底被浸漬到一定量的涂層顆粒、尤其是Al₂O₃顆粒中。然后將過量的涂層顆粒從植絨基底上吹除。在這之后，尤其在對流烤箱中使該植絨基底干燥。最后，通過加熱植絨基底來進行將涂層顆粒烘烤到傳感器元件的玻璃陶瓷涂層中，優(yōu)選地使用連續(xù)烤箱。這些傳感器元件然后與植絨基底分開或通過劃分植絨基底而曝露出。為此目的，可以尤其借助于鋸切或切割將植絨基底分開呈多個間隙，這些間隙是在這些傳感器元件之間形成的。

用于生產傳感器元件(尤其是之前描述的傳感器元件)的表面輪廓的另一種方法基于借助于激光使玻璃陶瓷涂層成型、尤其是以柵格的形式成型，使得在傳感器元件的外表面上形成表面輪廓。激光成型可以同時應用于安排在適當?shù)幕撞牧仙系亩鄠€傳感器元件上。

替代性地，在本發(fā)明的上下文中，指明了用于生產傳感器元件(尤其是之前描述的傳感器元件)的表面輪廓的方法，其中表面輪廓是借助于絲網印刷處理來生產的。在此，經由絲網印刷掩膜將玻璃陶瓷漿應用到傳感器元件上并且然后加熱傳感器元件，使得玻璃陶瓷漿形成具有外表面的玻璃陶瓷涂層，該外表面具有表面輪廓。

以下將通過使用多個示例性實施例并且參考示意性附圖來更詳細地解釋本發(fā)明，在附圖中

圖1根據(jù)優(yōu)選示例性實施例示出了具有兩個傳感器元件的根據(jù)本發(fā)明的傳感器模塊的平面視圖；

圖2示出了根據(jù)圖1的傳感器模塊的側視圖；

圖3根據(jù)優(yōu)選示例性實施例示出了具有根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件的測量組件的透視圖；

圖4根據(jù)優(yōu)選示例性實施例示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件的平面視圖，其中該傳感器元件具有借助于絲網印刷產生陷窩結構的表面輪廓；

圖5根據(jù)另一個優(yōu)選示例性實施例示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件的平面視圖，其中該傳感器元件具有帶隆起結構的表面輪廓；并且

圖6至圖8各自根據(jù)優(yōu)選示例性實施例示出了根據(jù)本發(fā)明的傳感器元件的平面視圖，其中表面輪廓是通過將玻璃陶瓷涂層植絨有不同的鋁顆粒來形成的。

圖1和圖2示出了具有兩個傳感器元件10的傳感器模塊20。每個傳感器元件10包括一個薄層結構11，該薄層結構被安排在基底12上。薄層結構11額外地被玻璃陶瓷涂層13覆蓋。具體地，具有薄層結構11的整個基底12可以通過玻璃陶瓷涂層13來增強。

傳感器元件10基本上形成層電阻，這些層電阻被固定在傳感器模塊20的基底23中的多個凹陷中。具體地，這些傳感器元件10中的一者或多者可以各自形成鉑電阻測量元件、尤其是PT100或PT1000測量元件。

這些傳感器元件10各自包括一個陶瓷基底12，薄層結構11被安排在該陶瓷基底上。薄層結構11優(yōu)選地呈曲變的形狀來形成在基底12上。為了保護不受外部影響并且出于電絕緣的目的，額外地在薄層結構11上安排玻璃陶瓷涂層13。玻璃陶瓷涂層可以包封具有薄層結構11的整個基底12。

傳感器模塊20的基底承載多根導線19，這些導線電連接至這些傳感器元件10。具體地，這些導線19電連接至這些傳感器元件10的薄層結構11。為了釋放壓力，該連接通過固定焊珠18來固定。在這些導線19上延伸了玻璃罩蓋24，該玻璃罩蓋被連接到基底23上，使得這些導線19縱向可移位地固定在玻璃罩蓋24下方。

這些傳感器元件10各自具有包括表面輪廓15的一個外表面14。表面輪廓15是由微結構或納米結構來形成的并且將在以下參照圖4至圖8更詳細地描述。

圖3示出了傳感器元件10和傳感器模塊20的典型使用區(qū)域。具體地，圖3展示了測量組件，其中傳感器模塊20被安排在流動管道21中。流動管道21例如可以是在排氣再循環(huán)系統(tǒng)中使排氣再循環(huán)的管道。傳感器模塊20在這種情況下用作用于測量在流動管道21中的質量流量的流量傳感器。為此目的，做出的安排是，傳感器模塊20的這些傳感器元件10之一形成為溫度測量元件10a，并且做出的安排是，將另一個傳感器元件10形成為熱量輸出測量元件10b。傳感器模塊20是具有控制環(huán)路的測量器件的一部分?？刂骗h(huán)路優(yōu)選地被形成為恒定溫度控制環(huán)路。該恒定溫度控制環(huán)路允許熱量輸出測量元件10b加熱具有恒定溫度或相對于溫度測量元件10a的恒定溫度差。在此，可以由具有橋接電路和放大器的電控制電路來形成恒定溫度控制環(huán)路。流經熱量輸出測量元件10b的流體的質量流量影響在熱量輸出測量元件10b的電力需量中的改變。換言之，控制環(huán)路必須改變供應至熱量輸出測量元件10b的電力以便當流經流體的質量流量改變時保持溫度恒定。可以電子地評估熱量輸出測量元件10b的用于保持基準溫度的能量需量中的改變，從而可以得出關于在流動管道21中流動的流體的質量流量的結論。

圖4展示了具有基底12和玻璃陶瓷涂層13的傳感器元件10。在基底12與玻璃陶瓷涂層13之間安排了薄層結構11，該薄層結構在傳感器元件10的下部區(qū)域中通入到多個連接接觸22中。這些連接接觸22被安排在連接區(qū)域25中，該連接區(qū)域在傳感器元件10連接至傳感器模塊時被嵌入在傳感器模塊20中的對應凹陷中。

在根據(jù)圖10的傳感器元件10中，玻璃陶瓷涂層13是通過絲網印刷方法來生產的并且具有陷窩結構16。借助于適當?shù)慕z網印刷掩膜，因此將用于形成玻璃陶瓷涂層13的原始材料應用到傳感器元件10上，從而形成陷窩結構16。玻璃漿優(yōu)選地用作用于玻璃陶瓷涂層13的原始材料。所述漿在絲網印刷掩膜上應用到傳感器元件10上，該絲網印刷掩膜在所應用的玻璃漿上成像。這產生了陷窩結構16。然后加熱傳感器元件10，使得玻璃漿變硬并且形成固體玻璃陶瓷涂層13。在該處理中，維持了陷窩結構16。

圖5展示了類似的傳感器元件10，該傳感器元件的玻璃陶瓷涂層13同樣是通過絲網印刷方法來生產的。然而，作為與根據(jù)圖4的示例性實施例的不同之處，借助于適當形成的絲網印刷掩膜形成了隆起結構17而不是陷窩結構16。在此，優(yōu)選地做出的安排是，隆起結構17的隆起在連續(xù)的玻璃陶瓷涂層13之上突出。換言之，薄層結構11優(yōu)選地被玻璃陶瓷涂層13完全覆蓋，該玻璃陶瓷涂層在外表面14上額外地承載隆起結構17。

在玻璃陶瓷涂層13的外表面14上生產表面輪廓15的另一種可能的方式是對玻璃陶瓷涂層13植絨。在此，傳感器元件10首先配備有玻璃漿，涂層顆粒被額外地應用到該玻璃漿上。這例如可以通過將配備有玻璃漿的傳感器元件10浸漬到一定質量的涂層顆粒中或者浸漬到具有涂層顆粒的容器中來完成?？梢酝ㄟ^玻璃漿來預固定涂層顆粒。通過吹除來去除過量的涂層顆粒。然后通過加熱傳感器元件10來烘烤具有涂層顆粒的玻璃漿，從而得到在其外表面14上具有表面輪廓15的固體玻璃陶瓷涂層13。玻璃漿和涂層顆粒優(yōu)選地是由相同材料形成的。適當?shù)牟牧鲜茄趸X(Al₂O₃)。還可以由不同的材料生產玻璃漿和涂層顆粒，其中必須確保涂層顆粒在烘烤過程中良好地結合到玻璃漿中以形成共同的玻璃陶瓷涂層13。

圖6至圖8展示了具有通過植絨生產的玻璃陶瓷涂層13的傳感器元件10。在此，對于涂層顆粒使用不同的材料。作為涂層顆粒的材料的選擇結果，所發(fā)生的是，表面輪廓15也因此改變。在根據(jù)圖6的示例性實施例中，表面輪廓15具有不規(guī)則安排和不規(guī)則成形的隆起的相對精細的結構。在根據(jù)圖7的示例性實施例中，表面輪廓15的隆起同樣是不規(guī)則地安排和成形的。然而，出現(xiàn)了相對粗糙的表面輪廓。圖8示出了表面輪廓15，該表面輪廓的結構具有的粗糙度處于根據(jù)圖6的表面輪廓15的粗糙度與根據(jù)圖7的表面輪廓15的粗糙度之間。

確實對于所有示例性實施例，基底12和玻璃陶瓷涂層13(包括表面輪廓15)優(yōu)選地包括氧化鋁、尤其是由Al₂O₃形成的。同樣，傳感器模塊20的基底23和傳感器模塊20的玻璃罩蓋24可以由氧化鋁、尤其是Al₂O₃來形成。薄層結構11優(yōu)選地形成為鉑薄層結構。換言之，薄層結構11優(yōu)選地包括鉑和/或鉑合金。同樣優(yōu)選地適用于連接接觸22，這些連接接觸作為薄層結構11的一部分同樣可以由鉑或鉑合金組成。這些導線19可以形成為鎳導線。

當傳感器元件10用作為流量傳感器時，表面輪廓15的作用在于，在流體流動中的微渦旋被形成在表面輪廓15處，使得灰塵顆粒和/或碳煙顆?；瑒咏涍^外表面14。因此避免了灰塵顆?；蛱紵燁w粒的積聚。

參考號清單

10 傳感器元件

10a 溫度測量元件

10b 熱量輸出測量元件

11 薄層結構

12 基底

13 玻璃陶瓷涂層

14 外表面

15 表面輪廓

16 陷窩結構

17 隆起結構

18 固定焊珠

19 導線

20 傳感器模塊

21 流動管道

22 連接接觸

23 基底

24 玻璃罩蓋

25 連接區(qū)域