• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Die Außenfläche (100) eines Gassensors (1), der in sich einen Messfühler (2) zum Messen der Konzentration eines bestimmten Gases in einem Messgas enthält, hat eine einem Messgas ausgesetzte Messgasfläche (101) und eine der Atmosphäre ausgesetzte Atmosphärenfläche (102), wobei zumindest ein Abschnitt der Atmosphärenfläche (102) ein Emissionsvermögen von kleiner oder gleich 0,3 hat. Dieses Emissionsvermögen entspricht vorzugsweise einem Wert, der sich auf elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von 0,5 bis 1 mum bezieht, und das Emissionsvermögen von kleiner oder gleich 0,3 entspricht vorzugsweise einem Bereich, der mit 60% oder mehr zur Atmosphärenfläche beiträgt. Dies ergibt einen Gassensor, der weniger anfällig gegenüber Strahlungswärme ist und dessen Temperatur sich weniger leicht erhöhen lässt.
    公开号:DE102004027297A1
    申请号:DE200410027297
    申请日:2004-06-04
    公开日:2005-01-20
    发明作者:Hirokazu Kariya Yamada
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:G01N27-409
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Gassensor, der im Abgas eines Fahrzeugmotorseine Sauerstoffkonzentration oder dergleichen messen soll, wobeidas Messergebnis dann zur Verbrennungssteuerung oder dergleichengenutzt wird.
    [0002] Durcheine Verbrennungssteuerung, die auf der Sauerstoffkonzentrationoder dergleichen im Abgas eines Fahrzeugmotors basiert, lassen sichder Kraftstoffverbrauch und die Abgasreinigung wirksam verbessern.
    [0003] EinGassensor, der zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration oder dergleichenim Abgas dient, enthältin sich einen Messfühler,um in einem Messgas (zu messenden Gas) die Konzentration eines bestimmten Gaseszu messen.
    [0004] DieserGasmessfühlerhat eine elektrochemische Zelle, die einen Festelektrolyt und einPaar Elektroden umfasst und die in einem Messgas unter Verwendungdes Atmosphärengasesals Bezugsgas auf der Grundlage einer zwischen den Elektroden auftretendenelektromotorischen Kraft, eines dazwischen fließenden Grenzstroms oder dergleicheneine Sauerstoffkonzentration oder dergleichen messen soll.
    [0005] DerGassensor kommt demnach mit sowohl der Atmosphäre als auch dem Messgas inKontakt, wobei die Außenfläche desGassensors eine dem Messgas ausgesetzte Messgasfläche undeine der Atmosphäre ausgesetzteAtmosphärenfläche hat.Die Messgasflächehat ein Einlassloch, um das Messgas in das Innere des Gassensorszu lassen, währenddie Atmosphärenfläche einEinlassloch hat, um die Atmosphärein das Innere des Gassensors zu lassen.
    [0006] Soist zum Beispiel der in 1 gezeigteGassensor, der späterausführlicherbeschrieben wird, in ein Installationsloch in einem Auspuffrohreingesetzt, in dem ein Abgas strömt,und ist das Gehäuseauf halbem Wege geteilt, so dass der eine Teil eine Atmosphärenfläche undder andere eine Messgasflächebildet.
    [0007] Gleichzeitigbestehen einige Einzelteile eines Gassensors aus Materialien mitgeringer Hitzebeständigkeit.So wird zum Beispiel manchmal ein aus Harz bestehender, Wasser abweisenderFilter eingesetzt (siehe unter anderem 1), der die Atmosphäre in das Innere einer atmosphärenseitigenAbdeckung lässt,aber das Eindringen von Wasser verhindert. Dieser Wasser abweisendeFilter besteht aus einem porösenHarzmaterial wie Tetrafluorethylen und hat eine geringere Hitzebeständigkeitals Metall oder Keramik.
    [0008] Darüber hinauswird manchmal ein elastisches Isoliermaterial eingesetzt (sieheunter anderem 1), umden Fußabschnitteiner atmosphärenseitigenAbdeckung luftdicht abzudichten und um von außerhalb des Gassensors kommendeLeitungsdrähtezu fixieren. Allerdings besteht dieses elastische Isoliermaterialaus Harz oder Gummi und hat eine geringe Hitzebeständigkeit.
    [0009] Darüber hinaussind in den letzten Jahren die Abgasrichtlinien Jahr für Jahr strengergeworden, weswegen die Temperatur des Abgases weiter angestiegenist und die Außenfläche desvon dem heißenAbgas erhitzten Auspuffrohrs glüht,wodurch Strahlungswärmeerzeugt wird.
    [0010] Dadie Atmosphärenfläche derAußenfläche desGassensors zur Außenseitedes Auspuffrohrs frei liegt, stellt sie eine die Strahlungswärme aufnehmendeOberflächedar. Die Strahlungswärmefördertdas Aufheizen des Gassensors, so dass die Möglichkeit besteht, dass dieHitzebeständigkeitsgrenzeeines gegenüber Hitzeanfälligen(schwachen) Materials überschrittenwird.
    [0011] Eswurde bereits ein Aufbau vorgeschlagen, bei dem die Außenfläche desFußesder atmosphärenseitigenAbdeckung unregelmäßig geformtist, um einen Wärmeabstrahlenden Abschnitt zu bilden, oder die Größe des Gassensors erhöht wird,um den Abstand zwischen dem Auspuffrohr und der Außenfläche zu erhöhen, damitdie Temperatur des Gassensors nicht übermäßig ansteigt.
    [0012] Dader Gassensor Platzbeschränkungenunterliegt, ist es allerdings vorzuziehen, dass der Gassensor soklein wie möglichist, zumal eine Größenzunahmeauch im Hinblick auf die Materialkosten ungünstig ist. Darüber hinausist die Herstellung einer Außenfläche mitunregelmäßigem Aufbaumit Schwierigkeiten verbunden, was die Produktivität senkt.
    [0013] Angesichtsdessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unter Umgehungder oben genannten herkömmlichenProbleme einen Gassensor zur Verfügung zu stellen, der wenigeranfälliggegenüberStrahlungswärmevon außenist und dessen Temperatur sich weniger leicht erhöhen lässt.
    [0014] DerErfindung sieht hierzu einen Gassensor vor, der in sich einen Gasmessfühler zumMessen der Konzentration eines bestimmten Gases in einem zu messendenMessgas enthält,wobei die Außenfläche des Gassensorseine dem Messgas ausgesetzte Messgasfläche und eine der Atmosphäre ausgesetzteAtmosphärenfläche hatund zumindest ein Abschnitt der Atmosphärenfläche ein Emissionsvermögen vonkleiner oder gleich 0,3 hat.
    [0015] Beidem erfindungsgemäßen Gassensorbefindet sich auf der Atmosphärenfläche einBereich mit einem Emissionsvermögenvon kleiner oder gleich 0,3, wodurch hinsichtlich der Atmosphärenfläche diedurch die Strahlungswärmebedingte Wärmeübertragungvermindert wird, so dass sich die Temperatur des Gassensors wenigerleicht erhöhenlässt.Da dies die Wärmeübertragungzu der Atmosphärenfläche blockierenkann, lässtsich auch die Temperatur in der Umgebung der Atmosphärenfläche wenigerleicht erhöhen.
    [0016] DieErfindung stellt demnach ein Gassensor zur Verfügung, der weniger anfällig für Strählungswärme vonaußenist und dessen Temperatur sich weniger leicht erhöhen lässt.
    [0017] WeitereAufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgendenausführlichenBeschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhangmit den beigefügtenZeichnungen zu lesen ist. Es zeigen:
    [0018] 1 im Längsschnitt einen Gassensorgemäß einemersten Ausführungsbeispielder Erfindung;
    [0019] 2 den Gassensor gemäß dem erstenAusführungsbeispielin Seitenansicht;
    [0020] 3 im Längsschnitt einen anderen Aufbaudes Gassensors gemäß dem erstenAusführungsbeispiel;und
    [0021] 4 eine Darstellung, diezur Erläuterungeines Verfahrens verwendet wird, mit dem Temperaturen von Abschnitteneines Gassensors gemäß einemzweiten Ausführungsbeispielder Erfindung gemessen werden.
    [0022] DieErfindung kann bei verschiedenen Gassensorbauarten Anwendung finden,unter anderem bei einem Sauerstoff sensor, einem NOx-Sensoroder anderen Gassensoren und bei einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor,der auf der Grundlage einer Sauerstoffkonzentration in einem Abgasdas Luft-Kraftstoff-Verhältnis ineiner Brennkammer eines Fahrzeugmotors messen soll.
    [0023] DerMessfühler 2 kann,wie auf diesem Gebiet weithin bekannt ist, entweder in Schicht-oder Becherform realisiert werden.
    [0024] EineausführlicheBeschreibung des Aufbaus des Gassensors erfolgt später, dochwird bereits jetzt darauf hingewiesen, dass sich die Wirkung derErfindung auch im Fall von Gassensoren erzielen lassen, die vonden in den Ausführungsbeispielenbeschriebenen Gassensoren abweichen.
    [0025] Wennauf der Atmosphärenfläche keinBereich vorliegt, dessen Emissionsvermögen kleiner oder gleich 0,3ist, wird das Aufheizen des Gassensors durch die Strahlungswärme gesteigert,so dass die Möglichkeitbesteht, dass die Hitzebeständigkeitsgrenzeeines hitzeempfindlichen Materials überschritten wird.
    [0026] Indiesem Fall bezeichnet das „hitzeempfindlicheMaterial" bei denEinzelteilen des Gassensors Materialien aus Harz, Gummi oder dergleichenvon unter anderem beispielsweise Wasser abweisenden Filtern undmit einem Leitungsdrahteinführlochversehenen und an einem Fußabschnitteiner atmosphärenseitigen Abdeckungvorgesehenen elastischen Isolierbauteilen (siehe erstes Ausführungsbeispiel).
    [0027] DasEmissionsvermögenkann auf null eingestellt werden. In diesem Fall wird die gesamtevon außen stammendeWärme reflektiert,so dass der Gassensor weitaus weniger Wärme ausgesetzt ist, was denTemperaturanstieg weiter unterdrückt.
    [0028] Darüber hinausist es vorzuziehen, dass das Emissionsvermögen zumindest eines Abschnittsder angesprochenen Atmosphärenfläche kleineroder gleich 0,15 ist.
    [0029] Wenndas Emissionsvermögenauf Werte von kleiner oder gleich 0,15 eingestellt wird, wird hinsichtlich derAtmosphärenfläche dieWärmeübertragungaufgrund der Strahlungswärmeweiter reduziert, so dass sich die Temperatur weniger leicht erhöhen lässt.
    [0030] Darüber hinausentspricht das angesprochene Emissionsvermögen vorzugsweise einem Wert,der sich auf eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge von0,5 bis 1 um bezieht.
    [0031] Diesermöglichteine Reflektion der Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts undim Infrarotbereich. Die Wellenlängeder elektromagnetischen Wellen, die beim Glühen eines metallischen Materialswie eines Auspuffrohrs entstehen, liegen ungefähr zwischen der Wellenlänge vonsichtbarem Licht und der von Infrarotlicht, so dass sich im Hinblickauf den Temperaturanstieg des Gassensors eine ausreichende Wirkungerreichen lässt,wenn die Reflektion elektromagnetischer Wellen mit dieser Wellenlänge möglich ist.
    [0032] Darüber hinausist die Atmosphärenfläche vorzugsweiseeine kugelgestrahlte Oberfläche.
    [0033] DasKugelstrahlen kann unter anderem einen auf der Außenseiteder Atmosphärenfläche gebildeten Oxidfilm entfernen,so dass der metallische Glanz erscheint. Dadurch lässt sichein geringes Emissionsvermögenerzielen.
    [0034] BeimKugelstrahlen ist es vorzuziehen, als Abrasionsmittel ein feinesPulver aus Glas, Keramik oder dergleichen zu verwenden.
    [0035] Darüber hinausbesteht die Atmosphärenfläche beidem erfindungsgemäßen Gassensorunter anderem aus einer atmosphärenseitigenAbdeckung oder unter anderem aus einem Gehäuse.
    [0036] Undzwar besteht der Gassensor im Allgemeinen, wie später beimersten Ausführungsbeispielbeschrieben wird, aus einem Gehäuse,einer am Kopf des Gehäusesvorgesehenen messgasseitigen Abdeckung und einer am Fuß des Gehäuses vorgesehenenatmosphärenseitigenAbdeckung. Allerdings könnenin der Außenfläche auchandere Abdeckungsbauteile als die atmosphärenseitige Abdeckung oder diemessgasseitige Abdeckung frei liegen.
    [0037] DasInnere der atmosphärenseitigenAbdeckung und der messgasseitigen Abdeckung kommt mit einer Atmosphärenumgebungbeziehungsweise mit einer Messgasumgebung in Kontakt, wobei derinnerhalb des Gassensors enthaltene Gasmessfühler so angeordnet ist, dasser sich sowohl überdie Atmosphärenumgebungals auch die Messgasumgebung erstreckt bzw. die Grenze dazwischen überspannt.
    [0038] Beidiesem Aufbau wird vorzugsweise auf der gesamten atmosphärenseitigenAbdeckung vorab ein Passivfilm (Oxidfilm) ausgebildet und der benötigte Bereichdann kugelgestrahlt, um eine kugelgestrahlte Oberfläche zu erzielen.
    [0039] Dader Gasmessfühlerin diesem Gassensor die Erfassung mit der als Bezugsgas dienendenAtmosphärenumgebungvornehmen soll, nimmt die Sauerstoffkonzentration der Atmosphärenumgebungab, wenn in einer Hochtemperaturumgebung ein den Gassensor bildendesMetallbauteil wie die atmosphärenseitigeAbdeckung oxidiert, so dass es zu einer Abweichung des Erfassungswertskommt.
    [0040] Daherwird auf der Oberflächeder atmosphärenseitigenAbdeckung oder dergleichen im Allgemeinen ein starker Passivfilm(Oxidfilm) ausgebildet, indem sie vorab auf eine hohe Temperaturerhitzt wird, wodurch währenddes Gebrauchs in einer Hochtemperaturumgebung eine beschleunigteOxidation verhindert wird. Durch diese Behandlung erhält die atmosphärenseitigeAbdeckung eine oxidierte Oberflächemit einem braunen bis dunkelbraunen Glanz, deren Emissionsvermögen eherhoch ist. Daher stellt das Kugelstrahlen das einfachste Herstellungsverfahrendar, mit dem sich das von der Erfindung vorgesehene geringe Emissionsvermögen erzielenlässt.
    [0041] AlsVerfahren zum Entfernen des Passivfilms sind auch Schleifen undeine Säurebehandlunggeeignet.
    [0042] Darüber hinausist das Emissionsvermögenvorzugsweise in einem Bereich, der 60% oder mehr der Atmosphärenfläche einnimmt,kleiner oder gleich 0,3.
    [0043] Diesvermindert hinsichtlich der Atmosphärenfläche die Wärmeübertragung aufgrund der Strahlungswärme, sodass sich die Temperatur des Gassensors weniger leicht erhöhen lässt. Außerdem wirddurch die Behinderung der Wärmeübertragungzur Atmosphärenfläche verhindert,dass die Temperatur der Atmosphärenfläche steigt.
    [0044] Wennder Bereich, in dem das Emissionsvermögen kleiner oder gleich 0,3ist, nicht 60% erreicht, besteht die Möglichkeit, dass die Wirkung,den Temperaturanstieg des Gassensors zu unterdrücken, unzureichend ist.
    [0045] AmBesten ist es, wenn die gesamte Atmosphärenfläche einen Emissionsgrad vonkleiner oder gleich 0,3 hat.
    [0046] Schließlich istes vorzuziehen, dass das Emissionsvermögen in einem Bereich, der voneinem Fußabschnittder Atmosphärenfläche zu ihremKopfabschnitt einer Strecke von 0,6H oder mehr in Axialrichtungdes Gassensors entspricht, wenn die in Axialrichtung verlaufendeStrecke von ihrem Fußabschnittzum Kopfabschnitt mit H bezeichnet wird, auf 0,3 oder weniger eingestelltist.
    [0047] Wennder Gassensor in einem Zustand verwendet wird, in dem er in einemAuspuffrohr eines Fahrzeugmotors eingesetzt ist, so dass er demAbgas ausgesetzt ist, wird das Auspuffrohr durch das heiße Abgas erhitztund glüht,so dass die Strahlungswärmeerzeugt wird. Außerdembefinden sich bei den meisten Gassensoren, wie später im erstenAusführungsbeispielerläutertwird, am Fußendedes Gassensors hitzeempfindliche Bauteile aus etwa Harz oder Gummi.Wenn daher die Abschnitte, deren Emissionsgrad gering ist, am Fuß vorgesehensind, lässtsich der Temperaturanstieg in der Nähe des Fußes besonders gut unterdrücken.
    [0048] Wennder Bereich, in dem der Emissionsgrad kleiner oder gleich 0,3 ist,eine Strecke von weniger als 0,6H einnimmt, besteht die Möglichkeit,dass die Wirkung, den Temperaturanstieg am Fuß des Gassensors zu unterdrücken, unzureichendist.
    [0049] Wiein den 1 und 2 gezeigt ist, enthält der allgemeinmit der Bezugszahl 1 bezeichnete Gassensor gemäß diesenAusführungsbeispielin sich einen Messfühler 2,um die Konzentration eines bestimmten Gase in einem Messgas zu messen,wobei eine Außenfläche 100 desGassensors 1 eine einem Messgas ausgesetzte Messgasfläche 101 undeine der Atmosphäreausgesetzte Atmosphärenfläche 102 hat.Der Emissionsgrad zumindest eines Abschnitts der Atmosphärenfläche 102 istkleiner oder gleich 0,3.
    [0050] Esfolgt nun eine genauere Beschreibung des Gassensors 1 gemäß diesemAusführungsbeispiel.
    [0051] Wiein 1 gezeigt ist, istder Gassensor 1 gemäß diesemAusführungsbeispielso aufgebaut, dass ein Gehäuse 10 mitdem Gewindeabschnitt eines Gassensorinstallationslochs in einemAuspuffrohr 3 eines Fahrzeugmotors verschraubt ist undein Abschnitt am Kopf des Gassensors 1 dem Abgas ausgesetztist, um auf Grundlage einer Sauerstoffkonzentration des Abgasesein Luft-Kraftstoff-Verhältnis ineiner (nicht gezeigten) Brennkammer des Fahrzeugmotors zu messen.
    [0052] Obwohldies nicht gezeigt ist, besteht der Messfühler 2 in diesem Ausführungsbeispielaus einem Paar auf einem plattenförmigen Festelektrolytbauteilbefindlicher Elektroden und kommt eine der beiden Elektroden miteiner Messgasumgebung 119 in Kontakt, während die andere Elektrodemit einer Atmosphärenumgebung 124 inKontakt kommt. Die Sauerstoffkonzentration des die Messgasumgebung 119 bildendenAbgases lässt sicherfassen, indem die Atmosphärenumgebung 124 imInneren des Gassensors 1 als Bezugsgas verwendet wird.
    [0053] Wiein 1 gezeigt ist, bestehtder Gassensor 1 in diesem Ausführungsbeispiel aus dem zylinderförmigen Gehäuse 10 unddem durch einen vorrichtungsseitigen Isolator 13 in dasInnere des Gehäuses 10 verlaufendenMessfühler 2.Zwischen dem Messfühler 2 unddem vorrichtungsseitigen Isolator 13 befindet sich einluftdicht abdichtendes Material 29, um einen Gasstrom zuverhindern. Dieses Dichtungsmaterial 29 bildet die Grenzezwischen der Atmosphärenumgebung 124 undder Messgasumgebung 119.
    [0054] AmKopf des Gehäuses 10 befindetsich eine messgasseitige Abdeckung 11 mit einem Doppelaufbau, derden die Gaskonzentration erfassenden Abschnitt am Kopf des Messfühlers 2 bedeckt.Die messgasseitige Abdeckung 11 hat ein Einlassloch 110,durch das ein Messgas von außerhalbdes Gassensors 1 in das Innere der Abdeckung 11 gelassenwird. Das Innere der Abdeckung 11 bildet die Messgasumgebung 119.
    [0055] Darüber hinausist am Fuß desvorrichtungsseitigen Isolators 13 ein zylinderförmiger atmosphärenseitigerIsolator 14 vorgesehen, der den Fuß des Messfühlers 2 bedeckt, undist mit dem Fuß desGehäuses 10 festeine atmosphärenseitigenAbdeckung 121 verschweißt, die die Außenseitedes atmosphärenseitigenIsolators 14 bedeckt.
    [0056] Aufdem Außenumfangdes Fußesder atmosphärenseitigenAbdeckung 121 befindet sich mit einem zylinderförmigen Wasserabweisenden Filter 125 dazwischen eine Außenabdeckung 122,die von ihrer Außenseiteher fest verstemmt ist, wodurch der Wasser abweisende Filter 125 fixiertwird. In der atmosphärenseitigen Abdeckung 121 undder Außenabdeckung 122 befindetsich an der Stelle des Wasser abweisenden Filters 125 einEinlassloch 120, um die Atmosphäre in das Innere der atmosphärenseitigenAbdeckung 121 zu lassen. Das Innere der atmosphärenseitigenAbdeckung 121 bildet die Atmosphärenumgebung 124, wobeider Fuß deratmosphärenseitigenAbdeckung 121 wie spätererwähntdurch ein elastisches Isolierbauteil 129 luftdicht abgedichtetist.
    [0057] ImInneren des atmosphärenseitigenIsolators 14 kommen ein (nicht gezeigter) Anschluss zumAbgreifen eines Ausgangssignals und zum Anlegen einer Spannung undeine Anschlussfeder 151 in Kontakt miteinander, wobei sichder Fuß derAnschlussfeder 151 außerhalbdes atmosphärenseitigenIsolator 14 befindet, wo er über einen Verbindungsanschluss 152 miteinem Leitungsdraht 153 verbunden ist. Der Leitungsdraht 153 gehtdurch ein Leitungsdrahteinführloch 128,das einem Durchgangsloch in dem elastischen Isolierbauteil 129 entspricht,das sich im Inneren des Fußesder atmosphärenseitigenAbdeckung 151 befindet, zur Außenseite des Sensors 1.
    [0058] DieatmosphärenseitigeAbdeckung 121 und die Außenabdeckung 122 bestehenjeweils aus einem rostfreien Material, das auf seiner Oberfläche einenPassivfilm (Oxidfilm) hat, der durch ein Aufheizen auf eine hoheTemperatur gebildet wurde. Als rostfreies Material kann austenitischerSUS310 oder SUS316 mit hoher Hitzebeständigkeit verwendet werden.Da der Messfühler 2 indem Gassensor 1 die Erfassung unter Verwendung der alsBezugsgas dienenden Atmosphärenumgebung 124 indem Gassensor 1 durchführt,verringert sich die Sauerstoffkonzentration der Atmosphärenumgebung 124,wenn die den Gassensor 1 bildende Metallbauteile wie dieatmosphärenseitigeAbdeckung 121 in einer Hochtemperaturumgebung oxidieren,so dass sich der Erfassungswert nur unter Schwierigkeiten präzise ermittelnlässt.
    [0059] Ausdiesem Grund wird unter anderem die atmosphärenseitige Abdeckung 121 vorabauf eine hohe Temperatur erhitzt, um auf deren Oberflächen einenstarken Passivfilm (Oxidfilm) zu bilden, damit während des Gebrauchs in einerHochtemperaturumgebung eine beschleunigte Oxidation verhindert wird.Durch diese Behandlung gelangt unter anderem auch die atmosphärenseitigeAbdeckung 121 in einen oxidierten Oberflächenzustandmit braunem oder dunkelbraunem Glanz.
    [0060] Indiesem Ausführungsbeispielwerden die atmosphärenseitigeAbdeckung 121 und die Außenabdeckung 122 kugelgestrahlt,um den der Atmosphärenfläche 102 entsprechendenPassivfilm zu entfernen und das rostfreie Material im metallischenGlanz erscheinen zu lassen. Dadurch beträgt das Emissionsvermögen 0,3oder weniger.
    [0061] BeimKugelstrahlen wird als Abrasionsmittel ein feines Pulver als Glas,Keramik oder dergleichen verwendet.
    [0062] DasGehäuse 10 istso aufgebaut, dass sein Kopfabschnitt einen kleinen Durchmesserhat, sein mittlerer Abschnitt einen großen Durchmesser hat und seinFußabschnitteinen kleinen Durchmesser hat und dass es auf der Unterseite desmittleren Abschnitts großenDurchmessers mit einem Federabschnitt 105 ausgestattetist. Die Seitenflächedes Kopfabschnitts kleinen Durchmessers hat einen dem Gewindeabschnittdes Gassensorinstallationslochs des Auspuffrohrs 3 entsprechendenSchraubabschnitt 106.
    [0063] Wenndas Gehäuse 10 desGassensors 1 in das Auspuffrohr 3 eingeschraubtwird, wird die dem Kopf zugewandte Ober fläche des Federabschnitts 105 mitder Oberfläche 30 desAuspuffrohrs 3 in Kontakt gebracht.
    [0064] Darüber hinausbildet die dem Inneren des Auspuffrohrs 3 ausgesetzte Oberfläche dermessgasseitigen Abdeckung 11 die Messgasfläche 101 derAußenfläche 100 desGassensors 1, währenddie Seitenfläche desFußesdes Gehäuses,die Seitenflächeder atmosphärenseitigenAbdeckung 121 und die Seitenfläche der Außenabdeckung 122 dieAtmosphärenfläche 102 bilden.
    [0065] Inden 1 und 2 sind die Bereiche der Außenfläche 100,der Messgasfläche 101 undder Atmosphärenfläche 102 übrigensdurch geschweifte Klammern angegeben.
    [0066] Beidem Gassensor 1 gemäß diesemAusführungsbeispielist die Atmosphärenfläche 102 sogestaltet, dass ihr Emissionsvermögen auf 0,3 oder weniger eingestelltist, was hinsichtlich der Atmosphärenfläche 102 die Wärmeübertragungaufgrund der Strahlungswärmereduziert und die Temperatur des Gassensors 1 weniger leichtsteigen lässt.Da dies die Wärmeübertragungzur Atmosphärenfläche 102 blockierenkann, lässtsich auch die Temperatur in der Umgebung der Atmosphärenfläche wenigerleicht erhöhen.
    [0067] Indem Gassensor 1 gemäß diesemAusführungsbeispielbesteht der Wasser abweisende Filter 125 aus Tetrafluorethylenund das elastische Isolierbauteil 129 aus Fluorgummi.
    [0068] DieMaximaltemperatur des durch das Innere des Auspuffrohrs 3 strömenden Abgasesbeträgtungefähr800°C, weswegenauch die Oberfläche 30 desAuspuffrohrs 3 auf etwa diese Temperatur erhitzt wird und glüht, so dass elektromagnetischeWellen, und zwar Infrarotlicht oder sichtbares Licht, erzeugt werden.
    [0069] Wennder Passivfilm auf den Oberflächenunter anderem der atmosphärenseitigenAbdeckung 121 zurückgelassenwird, ist, wie späterim zweiten Ausführungsbeispielerläutertwird, der Temperaturanstieg in dem Gassensor 1 nicht zuvermeiden und kann es in dem Wasser abweisenden Filter 125 oderdem elastischen Isolierbauteil 129 zu einem Hitzeschadenkommen.
    [0070] Dain diesem Ausführungsbeispielunter anderem auch die Atmosphärenfläche 102 deratmosphärenseitigenAbdeckung 121 durch Kugelstrahlen behandelt wird, erscheintder metallische Glanz des rostfreien Materials und ist das Emissionsvermögen kleineroder gleich 0,3. Wie späterim zweiten Ausführungsbeispiel erläutert wird,lässt sichdie Temperatur des Gassensors 1 weniger leicht erhöhen undkann ein Hitzeschaden des Wasser abweisenden Filters 125 oderdes elastischen Isolierbauteils 129 verhindert werden.
    [0071] Wieoben beschrieben wurde, stellt dieses Ausführungsbeispiel einen Gassensorzur Verfügungstellen, der weniger anfälliggegenüberStrahlungswärmevon außenist und dessen Temperatur sich weniger leicht erhöhen lässt.
    [0072] Wiein 3 gezeigt ist, istes auch möglich,die außerhalbder atmosphärenseitigenAbdeckung 121 gelegene Außenabdeckung 122 zuverlängern.
    [0073] Wiein 3 gezeigt ist, istzwar nicht das Emissionsvermögender ganzen Atmosphärenfläche 102 auf0,3 oder weniger eingestellt, doch ist das Emissionsvermögen einesmit 103 bezeichneten Bereichs auf kleiner oder gleich 0,3 eingestelltund ist das Emissionsvermögender von diesem Bereich verschiedenen Abschnitte größer als0,3, wodurch dennoch die Wirkung dieses ersten Ausführungsbeispielserzielt werden kann.
    [0074] Dermit 103 bezeichnete Bereich hat vom Fußabschnitt des Gassensors 1 ausin Axialrichtung des Gassensors 1 eine Länge von0,6H oder mehr, wobei H der Längeder Atmosphärenfläche 102 entlangihrer Axialrichtung entspricht.
    [0075] Indem Gassensor 1 gemäß diesemAusführungsbeispielstellen das elastische Isolierbauteil 129 zum luftdichtenAbschließendes Fußabschnittsder atmosphärenseitigenAbdeckung 121 und der Wasser abweisende Filter 125 diehitzeempfindlichen Abschnitte dar. Das elastische Isolierbauteil 129 istwie gesagt am Fußabschnittder atmosphärenseitigenAbdeckung 121 und der Wasser abweisende Filter 125 imGroßenund Ganzen im Fuß desGassensors 1 angeordnet, da die Atmosphäre an dieser Stelle eingeleitetwird (erstes Ausführungsbeispiel).Daher reicht der Bereich, dessen Emissionsvermögen 0,3 oder weniger beträgt, vomFußabschnittbis zu einer Stelle, die einer Strecke von 0,6H oder mehr entspricht,wodurch insbesondere in der Nähedes Fußabschnittsdes Gassensors 1 ein Temperaturanstieg verhindert wirdund das elastische Isolierbauteil 129 und der Wasser abweisendeFilter 125 geschütztwerden.
    [0076] Indiesem Ausführungsbeispielwurden bei dem Gassensor mit dem Aufbau gemäß dem ersten Ausführungsbeispieldas Emissionsvermögender Atmosphärenfläche bzw.die Flächedes Bereichs mit geringem Emissionsvermögen geändert und wurden die Auswirkungenauf die Unterdrückungdes Temperaturanstiegs gemessen.
    [0077] DerProbekörper0 entspricht dabei einem Bezugskörper,bei dem auf der Atmosphärenfläche einPassivfilm ausgebildet wurde, ohne eine kugelgestrahlte Oberfläche auszubilden,und bei dem sich zwar ein leichter metallischer Glanz einstellte,das Emissionsvermögender Atmosphärenfläche aberganze 0,4 betrug.
    [0078] Aufder Atmosphärenfläche desProbekörpers1 wurde kein Passivfilm ausgebildet, so dass der metallische Glanzvon SU5310 direkt erschien.
    [0079] Aufder Atmosphärenfläche desProbekörpers3 wurde durch Erhitzen in ausreichendem Maße ein Passivfilm gebildet.
    [0080] DieAtmosphärenfläche desProbekörpers2 hatte eine behandelte Oberfläche,die durch Kugelstrahlen einer Atmosphärenfläche erzielt wird, die sichim Zustand des Probekörpers3 befand.
    [0081] Injedem der auf den Probekörpern1 bis 3 basierenden Gassensoren war das Emissionsvermögen desgesamten Bereichs vom Fußabschnittder Atmosphärenfläche biszu deren Kopfabschnitt auf einen vorbestimmten Wert eingestellt.
    [0082] Injedem der auf den Probekörpern4 bis 6 basierenden Gassensoren wurde das Emissionsvermögen einesvorbestimmten Bereichs in der Atmosphärenfläche auf 0,3 eingestellt. Undzwar wurde der Probekörper 4in einem Bereich vom Fußabschnittder Atmosphärenfläche biszu der einer Strecke von 0,7H entsprechenden Stelle kugelgestrahlt,währendder Probekörper5 in einem Bereich von ihrem Fußabschnittbis zu der einer Strecke von 0,6H entsprechenden Stelle kugelgestrahltwurde und der Probekörper6 in einem Bereich von ihrem Fußabschnittbis zu der einer Strecke von 0,5H entsprechenden Stelle kugelgestrahltwurde.
    [0083] ZwecksMessung des Emissionsvermögensder Atmosphärenfläche jedesdieser Probekörperwurde ihr Reflektionsgrad mit Hilfe eines das sichtbare Licht undnahes Infrarot abdeckenden, auf dem Markt erhältlichen Spektroradiometersgemessen. Da es zu keiner Übertragungder elektromagnetischen Wellen in der Atmosphärenfläche kommt, gilt Emissionsvermögen = 1 – Reflektionsgrad.
    [0084] Alsnächstesfolgt eine Beschreibung, wie die Temperatur des Gassensors gemessenwurde.
    [0085] Wiein 4 gezeigt ist, wurdeein Gassensor 1 in ein Installationsloch 41 einesHaltewerkzeugs 4 eingesetzt. Das Werkzeug 4 wurdeerhitzt, bis die Temperatur der Werkzeugoberfläche 40 800°C erreichte. Nachdem Verstreichen von 30 Minuten, innerhalb der sich die Temperaturder Temperaturmessstelle 42 stabilisierte, wurde mit Hilfeeines an der Temperaturmessstelle 42 angebrachten Thermoelementsin diesem Zustand die Temperatur gemessen. Die Temperaturmessstelle 42 warum c = 10 mm vom Fußabschnittdes Gassensors 1 beabstandet.
    [0086] BeimEinführendes Gassensors 1 befand sich die Messgasfläche wieim tatsächlichenGebrauch auf der rechten Seite der Darstellung, während sichdie Atmosphärenfläche aufder linken Seite der Darstellung befand.
    [0087] Inder folgenden Tabelle 1 sind die Temperaturdifferenzen bezüglich einesBezugswerts angegeben, fürden der fürden Probekörper0 ermittelte Wert verwendet wurde.
    [0088] Indieser Tabelle 1 ist das Ergebnis „C", wenn die Temperaturdifferenz kleineroder gleich 5°Cist, „B", wenn die Temperaturdifferenzgrößer als5°C, aberkleiner als 10°Cist, und „A", wenn die Temperaturdifferenz größer odergleich 10°Cist.
    [0089] Wiesich aus Tabelle 1 ergibt, zeigen die Probekörper 1 bis 3, dass eine hohedie Temperatur verringernde Wirkung erzielt werden kann, wenn dasEmissionsvermögenkleiner oder gleich 0,3 ist.
    [0090] Darüber hinauszeigen die Probekörper4 bis 6, dass sich eine größere dieTemperatur verringernde Wirkung erzielen lässt, wenn der Bereich, in demdas Emissionsvermögenkleiner oder gleich 0,3 beträgt,vom Fußabschnittdes Gassensors bis zu einer Stelle reicht, die einer Strecke von0,6H oder mehr entspricht.
    [0091] Esversteht sich, dass der Erfindung nicht auf die oben beschriebenenAusführungsbeispielebeschränktist, sondern sämtliche Änderungenund Abwandlungen der Ausführungsbeispieleeinschließt,die nicht vom Schutzumfang der Erfindung abweichen.
    [0092] DieAußenfläche einesGassensors, der in sich einen Messfühler zum Messen der Konzentrationeines bestimmten Gases in einem Messgas enthält, hat eine einem Messgasausgesetzte Messgasflächeund eine der Atmosphäreausgesetzte Atmosphärenfläche, wobeizumindest ein Abschnitt der Atmosphärenfläche ein Emissionsvermögen vonkleiner oder gleich 0,3 hat. Dieses Emissionsvermögen entsprichtvorzugsweise einem Wert, der sich auf elektromagnetische Wellenmit einer Wellenlängevon 0,5 bis 1 um bezieht, und das Emissionsvermögen von kleiner oder gleich0,3 entspricht vorzugsweise einem Bereich, der mit 60% oder mehrzur Atmosphärenfläche beiträgt. Diesergibt einen Gassensor, der weniger anfällig gegenüber Strahlungswärme istund dessen Temperatur sich weniger leicht erhöhen lässt.
    权利要求:
    Claims (6)
    [1] Gassensor (1), der in sich einen Gasmessfühler (2)zum Messen der Konzentration eines bestimmten Gases in einem zumessenden Messgas enthält,wobei die Außenfläche (100)des Gassensors (1) eine dem Messgas ausgesetzte Messgasfläche (101)und eine der Atmosphäreausgesetzte Atmosphärenfläche (102) hatund zumindest ein Abschnitt der Atmosphärenfläche (102) ein Emissionsvermögen vonkleiner oder gleich 0,3 hat.
    [2] Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem zumindestein Abschnitt der Atmosphärenfläche (102)ein Emissionsvermögenvon kleiner oder gleich 0,15 hat.
    [3] Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem dasEmissionsvermögenein Wert ist, der sich auf eine elektromagnetische Welle mit einerWellenlängevon 0,5 bis 1 um bezieht.
    [4] Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem die Atmosphärenfläche (102)eine kugelgestrahlte Oberfläche umfasst.
    [5] Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem einBereich der Atmosphärenfläche (102),der mit 60% oder mehr zur Atmosphärenfläche (102) beträgt, einEmissionsvermögenvon kleiner oder gleich 0,3 hat.
    [6] Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem dasEmissionsvermögenin einem Bereich (103), der von einem Fußabschnittder Atmosphärenfläche (102)zu ihrem Kopfabschnitt einer Strecke von 0,6H oder mehr in Axialrichtungdes Gassensors entspricht, wenn die in Axialrichtung verlaufendeStrecke von ihrem Fußabschnittzum Kopfabschnitt mit H bezeichnet wird, auf 0,3 oder weniger eingestelltist.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US3844920A|1974-10-29|Air fuel ratio sensor
    US5711863A|1998-01-27|Measuring-probe arrangement in a gas conduit
    JP5851479B2|2016-02-03|ガス濃度検出センサー
    US5823680A|1998-10-20|Temperature sensor
    EP0767905B1|1999-12-22|Resistiver gassensor insbesondere zur detektion von ozon
    US8795492B2|2014-08-05|Gas sensor element
    US4639305A|1987-01-27|Electrochemical element
    EP2293055B1|2018-10-10|Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Multigassensors
    US5017340A|1991-05-21|Temperature compensated resistive type sensor for the measurement of relative concentrations of fluid reactive species
    US4356065A|1982-10-26|Polarographic oxygen concentration sensor and method of determining oxygen content in the exhaust gases of an internal combustion engine
    US4407704A|1983-10-04|Oxygen concentration detector and a method of detecting oxygen concentration
    JP3015158B2|2000-03-06|ガスセンサー
    KR102100176B1|2020-04-13|고온 계측에서 사용되는 접촉형 적외선 온도 센서, 열기기 및 배기 시스템
    JP4172279B2|2008-10-29|ガスセンサ
    JP5745455B2|2015-07-08|マルチガスセンサおよびマルチガスセンサ装置
    US4305803A|1981-12-15|Gas sensor construction, particularly to determine oxygen content combustion exhaust gases, particularly from internal combustion engines
    US5999081A|1999-12-07|Shielding unique for filtering RFI and EFI interference signals from the measuring elements
    US4814059A|1989-03-21|Electrochemical device having a heater and leak protection electrode
    US4219399A|1980-08-26|Internally, electrically heated electrochemical sensing element
    JP2708915B2|1998-02-04|ガス検出センサ
    EP2107364B1|2015-07-08|Gassensor
    JP5156099B2|2013-03-06|ガスセンサ
    CN100580443C|2010-01-13|气体传感器元件及气体传感器
    US4419212A|1983-12-06|Combination gas oxygen concentration and combustion light sensor
    EP1403637B1|2010-05-12|Ammoniak Sensor
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US7066009B2|2006-06-27|
    CN1573325A|2005-02-02|
    JP4241480B2|2009-03-18|
    CN100339704C|2007-09-26|
    US20040244467A1|2004-12-09|
    JP2005017279A|2005-01-20|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-04-21| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]