DE4436580A1 - Gassensor, insbesondere für Abgase von Brennkraftmaschinen - Google Patents
Gassensor, insbesondere für Abgase von BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Gassensor nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Ein derartiger Gassensor ist aus der
DE-OS 32 06 903 (US 4 818 363) bekannt, bei dem ein planares
Sensorelement in einer Längsbohrung eines Gehäuses mit zwei
übereinander angeordneten elektrisch isolierenden Formteilen
fixiert ist. Zwischen den Formteilen ist das Sensorelement
von einem elektrisch isolierenden Pulver umgeben, welches
mittels eines Federelements zusammengepreßt gehalten wird.
Das Pulver besteht aus Talkum und bildet innerhalb des
Gehäuses eine Dichtung für das Sensorelement, wobei die
Dichtung einen Meßgasraum und einen Referenzgasraum für das
Sensorelement voneinander trennt. Die Dichtwirkung gegenüber
Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfen ist jedoch nicht
ausreichend, so daß Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfe aus
dem Abgas der Brennkraftmaschine in den Referenzgasraum
gelangen können und damit das Sensorsignal verfälschen.
Der erfindungsgemäße Gassensor mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß der Referenzgasraum des Sensorelements gegenüber
Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfen dicht abgeschlossen
ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Hauptanspruch angegebenen Gassensors möglich. Ein geeignetes
dichtendes und kraftstoffbeständiges Pulver ist
Graphitpulver. Zur Erzielung einer ausreichend guten
Potentialfreiheit des Sensorelements gegenüber dem Gehäuse
ist es zweckmäßig, wenn das kraftstoffbeständige Pulver zum
Gehäuse hin mit einem elektrisch isolierenden Pulver
ummantelt ist. Eine zusätzliche Abdichtung des
Referenzraumes wird durch die Anordnung eines Dichtrings
zwischen dem meßgasseitigen Formteil und dem Gehäuse
erzielt. Die dichtende und zugleich kraftstoffbeständige
Wirkung des Pulvers wird dadurch gewährleistet, wenn der Ort
des Pulvers derart angeordnet wird, daß die an diesem Ort
während des Betriebs des Gassensors auftretenden
Temperaturen unterhalb der Umwandlungstemperatur des
verwendeten kraftstoffbeständigen Pulvers liegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt eines
erfindungsgemäßen Gassensors.
Der dargestellte Gassensor setzt sich im wesentlichen
zusammen aus einem Metallgehäuse 10 mit einer Längsbohrung
11, einem planaren Sensorelement 14 und einer das
Sensorelement 14 im Gehäuse 10 dicht fixierenden
Dichtanordnung 12. Das Sensorelement 14 , welches in
Längsrichtung durch die Längsbohrung 11 verläuft, besitzt
einen meßgasseitigen Abschnitt 15 und einen anschlußseitigen
Abschnitt 16.
Der meßgasseitige Abschnitt 15 ist von einem Schutzrohr 18
umgeben, welches Ein- und Auslaßöffnungen 19 für das Meßgas
aufweist. Der anschlußseitige Abschnitt 16 des
Sensorelements 14 hat an der Oberfläche nicht näher
dargestellte Kontaktflächen, über die die elektrische
Kontaktierung zu den nicht näher dargestellten Elektroden
und zu den gegebenenfalls integrierten Widerstandsheizer
hergestellt werden. Die Kontaktstellen sind mit einem mit
nicht dargestellten Anschlußkabeln versehenen Kontaktstecker
20 kontaktiert.
Der anschlußseitige Abschnitt 16 des Sensorelements 14 ist
von einer Metallhülse 21 umgeben, die den anschlußseitigen
Abschnitt 16 des Sensorelements 14 vor Umgebungseinflüssen
schützt. Die Metallhülse 21 bildet im Inneren einen
Referenzgasraum 22 für das Sensorelement 14, der mit der
Atmosphäre in Verbindung steht.
Das Gehäuse 10 wird beispielsweise in das Abgasrohr einer
Brennkraftmaschine eingeschraubt, so daß der meßgasseitige
Abschnitt 15 des Sensorelements 14 dem Abgas der
Brennkraftmaschine ausgesetzt ist.
Die Dichtanordnung 12 umfaßt ein anschlußseitiges Formteil
24, ein meßgasseitiges Formteil 25, einen ersten Dichtkörper
26 und einen zweiten Dichtkörper 27. Die Formteile 24, 25
bestehen aus einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial,
wie beispielsweise Aluminiumoxid. Die Formteile 24, 25 sind
innerhalb der Längsbohrung 11 angeordnet und besitzen
jeweils eine zentrisch angeordnete, durchgehende Öffnung 28,
in der das Sensorelement 14 geführt ist.
Die Dichtkörper 26, 27 sind zwischen den beiden Formteilen
24 und 25 angeordnet. Der erste Dichtkörper 26 besteht
beispielsweise aus Graphitpulver beziehungsweise
flockenförmigem Graphitpulver, welches um das Sensorelement
14 eingebracht ist. Da das Graphitpulver des ersten
Dichtkörpers 26 elektrisch leitend ist, ist der zweite
Dichtkörper 27 um den erste Dichtkörper 26 gelegt. Dabei
wird der erste Dichtkörper 26 zum Gehäuse 10 hin mit einem
elektrisch isolierenden keramischen Pulver ummantelt,
welches den zweiten Dichtkörper 27 bildet. Als isolierendes
Pulver für den zweiten Dichtkörper 27 eignet sich
beispielsweise Aluminiumoxid oder Steatit.
Das Metallgehäuse 10 ist mit einer schräg verlaufenden
Schulter 31 ausgeführt. Auf der Schulter 31 sitzt das
meßgasseitige Formteil 25 mit einer schulterförmigen Auflage
33 auf. Zwischen der Schulter 31 und der Auflage 33 ist ein
Metalldichtring 32 angeordnet, wobei der Metalldichtring aus
einer CrNi-Legierung mit einer etwa 10 µm starken
Kupferbeschichtung besteht.
Das Graphitpulver des ersten Dichtkörpers 26 gewährleistet
neben der Abdichtung gegenüber den im Abgas mitgeführten
Gaskomponenten eine Dichtwirkung gegenüber Kraftstoff
und/oder Kraftstoffdämpfen. Der eingesetzte Dichtring 32
dichtet zusätzlich das meßgasseitige Formteil 25 zum
Metallgehäuse 10 hin ab. Damit wird gewährleistet, daß
entlang der Mantelfläche des Formteils 25 über den zweiten
Dichtkörper 27 kein Kraftstoff und/oder keine
Kraftstoffdämpfe in den Referenzgasraum gelangen kann
beziehungsweise können.
Die beiden Formteile 24, 25 werden mittels eines
Befestigungselements 34 am Gehäuse 10 gehalten. Mit dem
Befestigungselement 34, welches das Gehäuse 10 mit
Rastelementen hintergreift, wird eine Kraft auf das
anschlußseitige Formteil 24 aufgebracht, wodurch das
Graphitpulver des ersten Dichtkörpers 26 und das isolierende
Keramikpulver des zweiten Dichtkörpers 27 zusammengepreßt
werden. Dadurch legt sich das Graphitpulver des ersten
Dichtkörpers 26 dicht um das Sensorelement 14 und das
isolierende Keramikpulver des zweiten Dichtkörpers 27 wird
an die Längsbohrung 11 des Metallgehäuses 10 gedrückt.
Die Abmessungen der Formteile 24, 25 werden so gewählt, daß
sich der Ort der Dichtkörper 26, 27 in einem Abstand vom
Abgas befindet, so daß die dort maximal auftretenden
Temperaturen beim Betrieb des Gassensors unter der
Umwandlungstemperatur des kraftstoffbeständigen Pulvers
liegen. Damit wird gewährleistet, daß die Dichtheit
gegenüber Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfen über die
gesamte Betriebsdauer des Gassensors erhalten bleibt.
Claims (8)
1. Gassensor, insbesondere für Abgase von
Brennkraftmaschinen, mit einem planaren Sensorelement,
welches in einer Längsbohrung eines Gehäuses von wenigstens
einem elektrisch isolierenden Formteil fixiert ist, und mit
einer das Sensorelement umschließenden Dichtung, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dichtung von einem das Sensorelement
(14) umschließenden Dichtkörper (26) aus einem
kraftstoffbeständigen Pulver gebildet ist.
2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtkörper (26) zum Gehäuse (10) hin von einem weiteren
Dichtkörper (27) ummantelt ist, wobei zumindest der weitere
Dichtkörper (27) aus einem elektrisch isolierenen Material
besteht.
3. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der weitere Dichtkörper (27) aus einem elektrisch
isolierenden Pulver gebildet ist.
4. Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das elektrisch isolierende Pulver Aluminiumoxid oder Steatit
ist.
5. Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das kraftstoffbeständige Pulver Graphit ist.
6. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Gehäuse (10) und dem meßgasseitigen Formteil
(25) ein Dichtring (32) angeordnet ist.
7. Gassensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtring (32) ein beschichteter Metalldichtring ist.
8. Gassensor nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dichtkörper (26) innerhalb des Gehäuses an einer Stelle
angeordnet ist, an der während des Betriebs des Gassensors
Temperaturen vorliegen, die unterhalb der
Umwandlungstemperatur des kraft stoffbeständigen Pulvers
liegen.
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