EP3387418A1 - Gassensor - Google Patents

Gassensor

Info

Publication number
EP3387418A1
EP3387418A1 EP16787441.1A EP16787441A EP3387418A1 EP 3387418 A1 EP3387418 A1 EP 3387418A1 EP 16787441 A EP16787441 A EP 16787441A EP 3387418 A1 EP3387418 A1 EP 3387418A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protective tube
gas
gas sensor
inner protective
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16787441.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karel VACHA
Martin Buchholz
Simon Rentschler
Sebastian Schulte Am Huelse
Alan Celic
Christopher Holzknecht
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3387418A1 publication Critical patent/EP3387418A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment

Definitions

  • a gas sensor for determining at least one constituent or at least one property of a measuring gas is already known from the prior art.
  • the gas sensor known from EP 0 978 721 B1 comprises a detection element with a front section; a detection section of the front portion of
  • Detection element is formed; and a protector covering the detection section; wherein the protector has a first portion and a second portion radially outward of the first portion, the first portion having a sidewall with a first gas inlet, the sidewall having an axial forward end and a tapered portion, of which the tapered portion is formed the axial front end of the side wall is formed; where at least a second
  • Side gas inlet is formed in a side wall portion of the second portion and a first gas outlet is formed in the first portion, wherein the at least one second side gas inlet is disposed at a location radially opposite to the tapered portion; and wherein a second gas outlet is formed in the second portion, wherein the first gas outlet is formed in a front end surface of the second portion, and wherein the second gas outlet is formed in a front end surface of the second portion, wherein the tapered portion of the first portion in FIG Shape of a truncated cone is formed, which is connected to the front end of a cylindrical body.
  • the present invention is based on the desire for a gas sensor that simultaneously realizes as well as possible a number of properties which were previously regarded as conflicting with one another.
  • the sensor function and the heatability as well as the dynamics of the gas sensor should be independent of its orientation about its longitudinal axis when it is exposed to a lateral flow of sample gas.
  • the gas sensor should also be robust to particles contained in the measurement gas, such as water droplets and / or soot particles.
  • the gas sensor should also have a high degree of dynamics, that is, it should rapidly provide a correspondingly changed signal when the concentration of the component of the measuring gas changes or when the property of the measuring gas changes.
  • the gas sensor according to the invention with the features of claim 1 is able to do this.
  • the gas sensor according to the invention has a housing, which in turn for example has a thread and an external hexagon, so that the gas sensor with its distal end ahead in a receiving socket of an exhaust tract of a
  • a sensor element is installed in the housing. It may be, for example, a planar or rod-shaped, sintered, ceramic sensor element of a
  • Exhaust gas sensor for example, an oxygen sensor or a NOx sensor or a particulate sensor, which is basically known from the prior art.
  • the housing has an inner bore, in which the sensor element is held by a sealing device, which consists for example of steatite and / or boron nitride.
  • the sensor element is, for example, in both longitudinal directions over the
  • the sensor element has a gas-sensitive end section which has, for example, at least one electrode of an electrochemical cell or one
  • Interdigital electrode has. This gas-sensitive end section protrudes distally from the housing and the sealing device along the longitudinal direction of the gas sensor and is therefore exposed to the measuring gas.
  • the gas-sensitive end portion of the sensor element is covered with a protective tube module fixed to the housing, so that the measurement gas does not interact directly, but in a manner with the sensor element, which by the geometry and Arrangement of the protective tube module is defined.
  • the protective tube module can be fixed, for example, by a circumferential weld on the housing.
  • the protective tube module has an inner protective tube and an outer protective tube, wherein the inner protective tube surrounds the gas-sensitive end portion of the sensor element with radial and axial distance and further encloses an inner space and wherein the
  • Outer protective tube surrounds the inner protective tube and also a between the
  • the outer protective tube Surrounds outer protective tube and formed in the inner protective tube outside.
  • the outer protective tube has at least one inlet opening.
  • the at least one inlet opening is to be understood as an inlet opening, if there is only one inlet opening, alternatively all inlet openings should be understood if there are several inlet openings.
  • the outer protective tube also has at least one outlet opening.
  • the at least one outlet opening is to be understood to mean the one outlet opening, if there is only one outlet opening, alternatively all the outlet openings should be understood if there are several outlet openings.
  • the inner protective tube also has at least one inlet opening and at least one outlet opening. This is to be understood in accordance with the meaning of the above for the at least one inlet opening and the at least one outlet opening of the outer protective tube. Determining whether an opening of the outer protective tube an inlet opening or a
  • the at least one outlet opening is arranged distally in the longitudinal direction of the at least one inlet opening and / or that the at least one outlet opening is arranged in the radial direction inside the at least one inlet opening.
  • the at least one inlet opening and / or the at least one outlet opening may each comprise a plurality of openings. The indicated relation then applies to each entrance opening with respect to each exit opening.
  • inlet openings and outlet openings represent which flows form in a gas sensor according to the invention which is exposed to an external lateral gas flow whose flow velocity is greater in the region of the distal end of the gas sensor than in a further proximal region of the gas sensor.
  • Exhaust tract of an internal combustion engine is screwed in accordance with the rules, ie without cutting a central axis of a line of the exhaust tract.
  • measuring gas enters through the at least one inlet opening of the outer protective tube into the protective tube module and into the outer space.
  • the at least one inlet opening of the outer protective tube has a swirl element, in the case of a plurality of inlet openings of the outer protective tube, in particular, each has
  • Measuring gas which can also be referred to as the main flow, thus follows the vortex to the at least one outlet opening of the outer protective tube, where it leaves the protective tube module.
  • Any massive particles present in the exhaust such as
  • Water droplets and / or soot are in this way conveyed along the outer protective tube in the distal direction to the outlet opening of the outer protective tube and there excreted from the protective tube module, without ever interacting in a potentially damaging manner with the gas-sensitive end portion of the sensor element.
  • the vortex formed around the longitudinal axis of the gas sensor moreover has the effect that a static pressure is lower in its interior than in its outer regions.
  • this causes in particular a pressure gradient, according to a relative overpressure in the region of the inlet openings of the inner protective tube and a relative negative pressure in the region of the outlet opening of the inner protective tube.
  • the pressure gradient in particular drives a corresponding flow through the inner protective tube, which conveys measuring gas to the gas-sensitive end section of the sensor element.
  • This flow through the inner protective tube in particular represents a bypass flow to the main flow, which branches off from the main flow in the outer space after a, in particular comparatively short, flow path meets the gas-sensitive end section of the sensor element and after passing through the interior and re-entering the exterior
  • the housing protrudes distally in the longitudinal direction by an interior longitudinal extent and that the external longitudinal extent is at least twice as large as the interior longitudinal extent.
  • the result is a correspondingly large extent of the outer space, in which the turbulence undisturbed by the inner protective tube can form freely and largely unhindered.
  • the at least one second side gas inlet is disposed at a location radially opposite the tapered portion, substantially only for the formation of a rotating gap flow with correspondingly high friction losses.
  • Inner protective tube and the outlet opening of the inner protective tube drives and the vortex formed in the outer space is formed predominantly in a spatial region of the outer space, seen from the interior of the housing completely in
  • the formation of the vortex is supported by the arrangement of the openings of the inner protective tube and the outer protective tube, when all openings of the outer protective tube, so the at least one inlet opening and the at least one outlet opening of the Outside protection tube, distal of all openings of the inner protective tube, that are distally disposed at least one inlet opening and distal of the at least one outlet opening of the inner protective tube.
  • the inlet openings of the outer protective tube can by a plurality of
  • Cloak surface of the outer protective tube can be arranged. They can thus form a perforated ring, in which the openings are arranged at equal distances to their nearest neighbors. For example, six or eight openings may be provided. It can be provided that each inlet opening has a swirl element, in particular a swirl flap.
  • the swirl flaps can be made by creating a straight cut in the outer protective tube and then pressing in or pushing out the portion of the outer protective tube adjacent to the cut.
  • the swirl flaps Preferably, have a shape such that a flow entering the outer protective tube essentially rests only tangentially on the outer protective tube and a radial flow component is only slight. This can be achieved in that the swirl flaps, viewed from the outside, are convexly shaped in a first area spaced from the intersection and are concave in a second area facing the intersection.
  • a strong flow in particular a strong main flow, in the outer protective tube can be assisted by the swirl flap or the
  • Swirl flaps are aligned in the distal longitudinal direction, i. give the incoming flow a velocity component in that direction.
  • the swirl flap or swirl flaps may be oriented so that the direction of the incoming flow bisects the angle between the tangential and axial directions (45 °).
  • the inner protective tube may be arranged closely on the sensor element. In particular, with a heated sensor element and compared to cool exhaust gas, the inner protective tube heats up in this way particularly strong and as a result, there is a reduced input of soot in the inner protective tube due to
  • thermophoretic effect The close concern can be quantitatively expressed in that the distance in the longitudinal direction of the gas-sensitive end section in the
  • Inner protective tube is not more than 15% of the external longitudinal extent.
  • the vortex in the outer protective tube can be formed even better when, in the region between the at least one inlet opening of the outer protective tube and the at least one outlet opening of the outer protective tube, the outer protective tube is arched in the distal direction and thereby spherically tapered.
  • the outer protective tube curves over into the outlet opening of the outer protective tube without the outer protective tube having an end face in the true sense at its distal end.
  • Soot particles or droplets that run along the outer protective tube in the distal direction are soot particles or droplets that run along the outer protective tube in the distal direction
  • Fig. 2 shows the gas sensor according to the invention when properly installed in an exhaust pipe
  • FIG. 3 shows schematically the gas flows forming in the protective tube module of the gas sensor from FIG. 1 when mounted as intended in accordance with FIG. 2
  • FIG. 1 shows a gas sensor according to the invention, for example a gas sensor
  • the gas sensor has a housing 11.
  • a ceramic sensor element 14 is defined by a seal 15, which consists for example of steatite and / or boron nitride.
  • a seal 15 which consists for example of steatite and / or boron nitride.
  • a Gas-sensitive end portion 141 of the sensor element 14 along a longitudinal direction 78 of the gas sensor 1 distally forth and is exposed to a sample gas.
  • a protective tube module 20 is fixed by welding, so that it covers the gas-sensitive end portion 141.
  • the protective tube module 20 has an inner protective tube 21 and an outer protective tube 22.
  • the inner protective tube 21 encloses the gas-sensitive end portion 141 with radial and axial distance. Between the inner protective tube 21 and the housing 11, an inner space 121 is thus formed, in which the gas-sensitive end portion 141 is located.
  • the distance a between the sensor element 14 and the inner protective tube 21 in the axial direction is only 1 mm in the example, so that the inner protective tube 21 also heats up when the sensor element 14 is heated, which has the advantage that a deposit of particles,
  • soot particles is suppressed on the inner protective tube 21 or on the sensor element 14 by thermophoresis.
  • the interior 121 projects beyond the housing 11 distally in the longitudinal direction 78 by one
  • the housing area 121 'of the interior 121 distally projecting the housing 11 in the longitudinal direction 78 has the shape of a straight truncated cone 30 tapering in the distal direction.
  • the top surface 31 of the truncated cone 30 is approximately half the base area 32 of the truncated cone 30.
  • the height H of the truncated cone 30 is smaller than the diameter d of the top surface 31.
  • the lateral surface 33 of the truncated cone 30 is inclined by an angle ⁇ against the longitudinal direction 78, which in the example is 23 °.
  • the inner protective tube 21 has on its lateral surface 213 a perforated ring of
  • 10 inlet openings 211 which are arranged at the same axial height and at equal distances from each other and are dominated by the gas-sensitive end portion 141 in the longitudinal direction 78 distally.
  • the inner protective tube 21 has on his
  • End face which forms its distal end 214, a plurality of outlet openings 212.
  • the outer protective tube 22 encloses the inner protective tube 21, so that an outer space 122 is formed between the outer protective tube 22 and in the inner protective tube 21 in the interior of the protective tube module 20.
  • the outer protective tube 22 has 8 inlet openings 221 on the outer surface 223 of the outer protective tube 22 at the same axial height and are arranged at equal distances from each other on a perforated ring.
  • Inlet openings 221 are arranged distally of the inner protective tube 21 in the longitudinal direction.
  • the inlet openings 221 have swirl elements 221a which point at 45 ° to the tangent to the outer protective tube obliquely in the distal direction, ie away from the housing 11.
  • the swirl elements are for example by creating a straight cut in
  • the swirl flaps 221a are convexly shaped in the portion spaced from the cut and concave in the cut-facing portion, as viewed from the outside, respectively
  • the outer protective tube 22 has a single outlet opening 222, which is arranged centrally at the distal end 224 of the outer protective tube 22. In the area between the
  • the outer protective tube 22 is curved in the distal direction and thereby tapers in a spherical shape. At its distal end 224, the outer protective tube 22 merges into the single outlet opening 222 of the outer protective tube 22, without the
  • Outer protective tube 22 at its distal end 224 has an end face in the true sense.
  • the outer space 122 projects beyond the housing 11 in the longitudinal direction 78 by one
  • External longitudinal extension l ex which in the example is 15 mm.
  • Gas sensors 1 of the type in question are in particular as intended in an exhaust pipe 2, for example an internal combustion engine, mounted, in such a way that they are from the exhaust laterally, so perpendicular to the longitudinal direction 78 of the gas sensor, flows. Even deviations from an exactly vertical flow, for example, up to 8 ° are possible and generally well tolerated in the proposed design.
  • Exhaust gas sensor 1 formed outlet opening 222 of the outer protective tube 22 is greater than a flow velocity v, n in the region of the inlet openings 221 of the
  • Inlet openings 221 and the outlet opening 222 of the outer protective tube 22 forms within the outer protective tube 22 a gradient of the static pressure, which is a flow through the outer protective tube 22 from the inlet openings 221 to the
  • the measurement gas enters with a tangential velocity component in the exterior space 122.
  • a total of one vortex of the measurement gas is formed about the longitudinal axis 78 of the gas sensor.
  • the vortex is shown in dashed lines in FIG.
  • the measuring gas flows along a
  • Main flow 3 on spiral tracks one of which is shown in Figure 3, from the inlet openings 221 to the outlet opening 222 of the outer protective tube.
  • the vortex is formed predominantly in a space region 122 'of the outer space 122, which is arranged completely distal to the inner space 121. The formation of the vortex is thus largely undisturbed by the inner protective tube 21.
  • massive particles such as soot particles and / or water droplets, pass through the outer protective tube 22 driven by the main flow 3 and its inertia on a spiral path along the inner surface of the outer protective tube 22.
  • the formation of the vortex in the outer space 122 has the further effect that a static pressure in its interior, near the longitudinal axis 78 of the gas sensor, is less than a static pressure in the outer region.

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Abstract

Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases, insbesondere eines Abgases einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Gehäuse (11) verbauten Sensorelement (14), das einen aus dem Gehäuse (11) längs einer Längsrichtung (78) des Gassensors (1) distal vorstehenden, dem Messgas ausgesetzten gassensitiven Endabschnitt (141) aufweist, mit einem den gassensitiven Endabschnitt (141) abdeckenden, am Gehäuse (11) festgelegten Schutzrohrmodul (20), wobei das Schutzrohrmodul (20) ein den Endabschnitt (141) mit Radial- und Axialabstand umschließendes Innenschutzrohr (21) aufweist, sodass zwischen dem Gehäuse (11) und dem Innenschutzrohr (21) ein Innenraum (121) ausgebildet ist, in dem sich der gassensitive Endabschnitt (141) befindet, wobei das Schutzrohrmodul (20) ein das Innenschutzrohr (21) umschließendes Außenschutzrohr (22) aufweist, sodass zwischen dem Außenschutzrohr (22) und dem Innenschutzrohr (21) im Inneren des Schutzrohrmoduls (20) ein Außenraum (122) ausgebildet ist, wobei das Außenschutzrohr (22) zumindest eine Eintrittsöffnung (221) zum Eintritt von Messgas in den Außenraum (121) aufweist, wobei die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) zumindest ein Drallelement (221a) zur Ausbildung eines Wirbels (rot) um die Längsrichtung (78) in dem Außenraum (122) aufweist und das Außenschutzrohr (22) außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (222) zum Austritt von Messgas aus dem Außenraum (122) aus dem Schutzrohrmodul (20) heraus aufweist, wobei das Innenschutzrohr (21) zumindest eine Eintrittsöffnung (211) zum Eintritt von Messgas aus dem Außenraum (122) in den Innenraum (121) aufweist und außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (212) zum Austritt von Messgas aus dem Innenraum (121) in den Außenraum (122) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenraum (122) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine Außenraumlängserstreckung (lex) distal überragt und dass der Innenraum (121) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine Innenraumlängserstreckung (Iin) distal überragt und dass die Außenraumlängserstreckung (lex) mindestens doppelt so groß ist wie die Innenraumlängserstreckung (Iin).

Description

Beschreibung Titel
Gassensor
Stand der Technik Aus dem Stand der Technik ist bereits ein Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases bekannt.
Der aus der EP 0 978 721 Bl bekannte Gassensor umfasst ein Nachweiselement mit einem Frontabschnitt; einen Nachweisabschnitt der an dem Frontabschnitt des
Nachweiselements ausgebildet ist; und einen Protektor, der den Nachweisabschnitt abdeckt; wobei der Protektor einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt radial außerhalb des ersten Abschnitts aufweist, von denen der erste Abschnitt eine Seitenwand mit einem ersten Gaseinlass aufweist, wobei die Seitenwand ein axiales Vorderende und einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist, von denen der sich verjüngende Abschnitt aus dem axialen Vorderende der Seitenwand ausgeformt ist; wobei mindestens ein zweiter
Seitengaseinlass in einem Seitenwandabschnitt des zweiten Abschnitts gebildet ist und ein erster Gasauslass in dem ersten Abschnitt ausgebildet ist, wobei der mindestens eine zweite Seitengaseinlass an einer Stelle radial gegenüber dem sich verjüngenden Abschnitt angeordnet ist; und wobei ein zweiter Gasauslass in dem zweiten Abschnitt gebildet ist, wobei der erste Gasauslass in einer vorderen Stirnfläche des zweiten Abschnitts ausgebildet ist, und wobei der zweite Gasauslass in einer vorderen Stirnfläche des zweiten Abschnitts ausgebildet ist, wobei der sich verjüngende Abschnitt des ersten Abschnitts in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist, der mit dem Vorderende eines zylindrischen Körpers verbunden ist.
Offenbarung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung geht der Wunsch nach einem Gassensor voraus, der mehrere Eigenschaften, die bisher als im Konflikt miteinander stehend galten, gleichzeitig möglichst gut realisiert. So soll die Sensorfunktion und die Beheizbarkeit sowie die Dynamik des Gassensors unabhängig von seiner Orientierung um seine Längsachse sein, wenn er einer seitlichen Messgasströmung ausgesetzt ist. Der Gassensor soll ferner robust gegenüber im Messgas enthaltenen Partikeln, wie Wassertropfen und/oder Rußpartikeln, sein. Gleichzeitig soll der Gassensor aber auch eine hohe Dynamik aufweisen, das heißt, er soll bei Änderungen der Konzentration des Bestandteils des Messgases oder bei Änderungen der Eigenschaft des Messgases sehr rasch ein entsprechend verändertes Signal bereitstellen. Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vermag dies zu leisten.
So weist der erfindungsgemäße Gassensor ein Gehäuse auf, das beispielsweise wiederum ein Gewinde und einen Außensechskant aufweist, sodass der Gassensor mit seinem distalen Ende voraus in einen Aufnahmestutzen eines Abgastrakts einer
Brennkraftmaschine einschraubbar ist.
In dem Gehäuse ist ein Sensorelement verbaut. Es kann sich beispielsweise um ein planares oder stäbchenförmiges, gesintertes, keramisches Sensorelement eines
Abgassensors, beispielsweise eines Sauerstoffsensors oder eines NOx-Sensors oder eines Partikelsensors handeln, der aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist.
Beispielsweise weist das Gehäuse eine Innenbohrung auf, in der das Sensorelement durch eine Dichtvorrichtung, die beispielsweise aus Steatit und/oder Bornitrid besteht, gehalten ist. Das Sensorelement steht beispielsweise in beide Längsrichtungen über die
Dichtvorrichtung und über das Gehäuse das Gehäuse über.
Das Sensorelement weist einen gassensitiven Endabschnitt auf, der beispielsweise zumindest eine Elektrode einer elektrochemischen Zelle aufweist oder eine
Interdigitalelektrode aufweist. Dieser gassensitive Endabschnitt steht aus dem Gehäuse und der Dichtvorrichtung längs der Längsrichtung des Gassensors distal hervor und ist somit dem Messgas ausgesetzt.
Der gassensitive Endabschnitt des Sensorelements ist mit einem am Gehäuse festgelegten Schutzrohrmodul abgedeckt, sodass das Messgas nicht unmittelbar, sondern in einer Art und Weise mit dem Sensorelement in Wechselwirkung tritt, die durch die Geometrie und Anordnung des Schutzrohrmoduls definiert ist. Das Schutzrohrmodul kann beispielsweise durch eine umlaufende Schweißung an dem Gehäuse festgelegt sein.
Das Schutzrohrmodul weist ein Innenschutzrohr und ein Außenschutzrohr auf, wobei das Innenschutzrohr den gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements mit Radial- und Axialabstand umschließt und ferner einen Innenraum umschließt und wobei das
Außenschutzrohr das Innenschutzrohr umschließt und ferner einen zwischen dem
Außenschutzrohr und im Innenschutzrohr ausgebildeten Außenraum umschließt. Das Außenschutzrohr weist zumindest eine Eintrittsöffnung auf. Im Rahmen dieser Anmeldung soll unter der zumindest einen Eintrittsöffnung die eine Eintrittsöffnung verstanden werden, falls es nur genau eine Eintrittsöffnung gibt, alternativ sollen sämtliche Eintrittsöffnungen verstanden werden, falls es mehrere Eintrittsöffnungen gibt. Das Außenschutzrohr weist ferner zumindest eine Austrittsöffnung auf. Im Rahmen dieser Anmeldung soll unter der zumindest einen Austrittsöffnung die eine Austrittsöffnung verstanden werden, falls es nur genau eine Austrittsöffnung gibt, alternativ sollen sämtliche Austrittsöffnungen verstanden werden, falls es mehrere Austrittsöffnungen gibt. Auch das Innenschutzrohr weist mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung auf. Dies ist gemäß dem Sinn des voranstehend für die mindestens eine Eintrittsöffnung und die mindestens eine Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs erläuterten zu verstehen. Zur Festlegung, ob eine Öffnung des Außenschutzrohrs eine Eintrittsöffnung oder eine
Austrittsöffnung ist, kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass die mindestens eine Austrittsöffnung in Längsrichtung distal der mindestens einen Eintrittsöffnung angeordnet ist und/oder dass die mindestens eine Austrittsöffnung in radialer Richtung innen der mindestens einen Eintrittsöffnung angeordnet ist. Wie erläutert können die mindestens eine Eintrittsöffnung und/oder die mindestens eine Austrittsöffnung jeweils mehrere Öffnungen umfassen. Die angegebene Relation trifft dann auf jede Eintrittsöffnung in Bezug auf jede Austrittsöffnung zu.
Zur Festlegung, ob eine Öffnung des Innenschutzrohrs eine Eintrittsöffnung oder eine Austrittsöffnung ist, gilt insbesondere sinngemäß das gleiche. Die in den vorangehenden Absätzen vorgenommene Einteilung der Öffnungen in
Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen gibt insbesondere wieder, welche Strömungen sich in einem erfindungsgemäßen Gassensor ausbilden, der einer äußeren lateralen Gasströmung ausgesetzt ist, dessen Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des distalen Endes des Gassensors größer ist als in einem weiter proximalen Bereich des Gassensors. Dies trifft zum Beispiel auf ein Gassensor zu, der in den Aufnahmestutzen eines
Abgastrakts einer Brennkraftmaschine bestimmungsgemäß eingeschraubt ist, also ohne eine zentrale Achse einer Leitung des Abgastrakts zu schneiden. So tritt im Betrieb des erfindungsgemäßen Abgassensors insbesondere Messgas durch die zumindest eine Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs in das Schutzrohrmodul und in den Außenraum ein.
Die zumindest eine Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs weist ein Drallelement auf, im Fall mehrerer Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs weist insbesondere jede
Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs ein Drallelement auf, sodass sich in dem Außenraum ein Wirbel um die Längsachse des Gassensors ausbildet. Zumindest ein Teil des
Messgases, der auch als Hauptströmung bezeichnet werden kann, gelangt somit dem Wirbel folgend zu der mindestens einen Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs, wo es das Schutzrohrmodul verlässt. Eventuell im Abgas vorhandene massive Partikel, wie
Wassertropfen und/oder Ruß werden auf diese Weise entlang des Außenschutzrohrs in distale Richtung zur Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs befördert und dort aus dem Schutzrohrmodul ausgeschieden, ohne jemals in potenziell schädigender Art und Weise mit dem gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements in Wechselwirkung zu treten.
Der um die Längsachse des Gassensors ausgebildete Wirbel hat überdies die Wirkung, dass ein statischer Druck in seinem Inneren geringer ist als in seinen Außenbereichen. Vorliegend bewirkt dies insbesondere einen Druckgradienten, gemäß einem relativen Überdruck im Bereich der Eintrittsöffnungen des Innenschutzrohrs und einem relativen Unterdruck im Bereich der Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs. Der Druckgradient treibt insbesondere eine entsprechende Strömung durch das Innenschutzrohr an, die Messgas zum gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements befördert. Diese Strömung durch das Innenschutzrohr stellt insbesondere eine Bypassströmung zur Hauptströmung dar, die im Außenraum aus der Hauptströmung abzweigt nach einem, insbesondere vergleichsweise kurzen, Strömungsweg auf den gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements trifft und sich nach Durchströmen des Innenraums und Wiedereintritt in den Außenraum
insbesondere wieder mit der Hauptströmung vereint.
Es wurde also erfindungsgemäß erkannt, dass die Ausbildung des Wirbels im Außenraum die eingangs geschilderten vorteilhaften Wirkungen zu erzeugen vermag.
Es wurde darüber hinaus erfindungsgemäß erkannt, dass diese Wirkungen umso mehr in Erscheinung treten, je ungestörter sich der Wirbel im Außenraum ausbilden kann, d.h. je weniger die Wirbelströmung im Außenraum durch Reibung am Schutzrohrmodul oder durch Strömungshindernisse abgebremst wird.
Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Außenraum das Gehäuse in Längsrichtung um eine Außenraumlängserstreckung distal überragt und dass der
Innenraum das Gehäuse in Längsrichtung um eine Innenraumlängserstreckung distal überragt und dass die Außenraumlängserstreckung mindestens doppelt so groß ist wie die Innenraumlängserstreckung. Es resultiert eine entsprechend große Erstreckung des Außenraums, in der sich die Wirbelströmung ungestört von dem Innenschutzrohr frei und weitgehend ungehindert ausbilden kann. Im Gegensatz dazu kommt es bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Gassensor, der nicht über die erfindungswesentlichen Merkmale verfügt und bei dem der mindestens eine zweite Seitengaseinlass an einer Stelle radial gegenüber dem sich verjüngenden Abschnitt angeordnet ist, im Wesentlichen lediglich zur Ausbildung einer rotierenden Spaltströmung mit entsprechend hohen Reibungsverlusten.
Mit anderen Worten wird also insbesondere erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der im Außenraum ausgebildete Wirbel eine Durchströmung des Innenschutzrohrs durch
Ausbilden eines statischen Druckgradientens zwischen der Eintrittsöffnung des
Innenschutzrohrs und der Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs antreibt und der im Außenraum ausgebildete Wirbel weit überwiegend in einem Raumbereich des Außenraums ausgebildet ist, der von dem Innenraum aus gesehen vollständig dem Gehäuse in
Längsrichtung gegenüberliegt.
Die Ausbildung des Wirbels wird durch die Anordnung der Öffnungen des Innenschutzrohrs und des Außenschutzrohrs unterstützt, wenn alle Öffnungen des Außenschutzrohrs, also die zumindest eine Eintrittsöffnung und die zumindest eine Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs, distal aller Öffnungen des Innenschutzrohrs, also distal der zumindest einen Eintrittsöffnung und distal der zumindest einen Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs, angeordnet sind. Die Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs können durch eine Mehrzahl von
Eintrittsöffnungen gegeben sein, die auf gleicher Höhe in Längsrichtung auf einer
Mantelfläche des Außenschutzrohrs angeordnet sein können. Sie können insofern einen Lochkranz bilden, auf dem die Öffnungen mit gleichen Abständen zu ihren nächsten Nachbarn angeordnet sind. Es können beispielsweise sechs oder acht Öffnungen vorgesehen sein. Es kann vorgesehen sein, dass jede Eintrittsöffnung ein Drallelement aufweist, insbesondere eine Drallklappe.
Die Drallklappen können durch Erzeugen eines geraden Schnitts im Außenschutzrohr und anschließendes Eindrücken oder Herausdrücken des dem Schnitt benachbarten Bereichs des Außenschutzrohrs hergestellt werden. Bevorzugt haben die Drallklappen eine Form derart, dass eine in das Außenschutzrohr eintretende Strömung im Wesentlichen lediglich tangential am Außenschutzrohr anliegt und eine radiale Strömungskomponente lediglich gering ist. Dies ist erreichbar, indem die Drallklappen von außen gesehen in einem ersten, von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt sind und in einem zweiten, dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt sind.
Die Ausbildung einer starken Strömung, insbesondere einer starken Hauptströmung, im Außenschutzrohr kann dadurch unterstützt werden, dass die Drallklappe oder die
Drallklappen in die distale Längsrichtung ausgerichtet sind, d.h. der eintretenden Strömung eine Geschwindigkeitskomponente in diese Richtung verleihen. Die Drallklappe oder die Drallklappen können beispielsweise so ausgerichtet werden, dass die Richtung der eintretenden Strömung den Winkel zwischen der tangentialen und der axialen Richtung halbiert (45°). Es kann vorteilhaft sein, dass das Innenschutzrohr eng am Sensorelement angeordnet ist. Insbesondere bei beheiztem Sensorelement und im Vergleich dazu kühlem Abgas heizt sich das Innenschutzrohr auf diese Weise besonders stark auf und in der Folge kommt es zu einem verminderten Eintrag von Ruß in das Innenschutzrohr aufgrund des
thermophoretischen Effekts. Das enge Anliegen kann darin quantitativ zum Ausdruck kommen, dass der Abstand in Längsrichtung des gassensitiven Endabschnitts im
Innenschutzrohr nicht mehr als 15 % der Außenraumlängserstreckung beträgt. Der Wirbel im Außenschutzrohr kann sich noch besser ausbilden, wenn im Bereich zwischen der mindestens einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und der mindestens einen Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs das Außenschutzrohr in die distale Richtung gewölbt verläuft und dabei sphärisch verjüngt.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass am distalen Ende des Außenschutzrohrs das Außenschutzrohr gewölbt in die Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs übergeht ohne dass das Außenschutzrohr an seinem distalen Ende eine Stirnfläche im eigentlichen Sinn aufweist. Diese Maßnahme hat die Wirkung, dass massive Partikel, zum Beispiel
Rußpartikel oder Tropfen, die entlang des Außenschutzrohrs in distale Richtung
vorangetrieben werden, das Schutzrohrmodul ohne weiteren Widerstand durch die
Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs verlassen können.
Weiterbildungen der Erfindung sind ferner Gegenstand der Unteransprüche und des Ausführungsbeispiels.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Gassensors
Fig. 2 den erfindungsgemäßen Gassensor bei bestimmungsgemäße Montage in einer Abgasleitung
Fig. 3 schematisch die sich in dem Schutzrohrmodul des Gassensors aus Figur 1 ausbildenden Gasströmungen bei bestimmungsgemäßer Montage gemäß Figur 2
Ausführbeispiel
Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gassensor, beispielsweise eine
Breitbandlambdasonde. Der Gassensor weist ein Gehäuse 11 auf. In dem Gehäuse 11 ist ein keramisches Sensorelement 14 durch eine Dichtung 15 festgelegt, die beispielsweise aus Steatit und/oder Bornitrid besteht. Aus der Dichtung 15 und dem Gehäuse 11 steht ein gassensitiver Endabschnitt 141 des Sensorelements 14 längs einer Längsrichtung 78 des Gassensors 1 distal hervor und ist einem Messgas ausgesetzt. An dem Gehäuse 11 ist ein Schutzrohrmodul 20 durch eine Schweißung festgelegt, sodass es den gassensitiven Endabschnitt 141 abdeckt.
Das Schutzrohrmodul 20 weist ein Innenschutzrohr 21 und ein Außenschutzrohr 22 auf.
Das Innenschutzrohr 21 umschließt den gassensitiven Endabschnitt 141 mit Radial- und Axialabstand. Zwischen dem Innenschutzrohr 21 und dem Gehäuse 11 ist somit ein Innenraum 121 ausgebildet, in dem sich der gassensitive Endabschnitt 141 befindet. Der Abstand a zwischen Sensorelement 14 und Innenschutzrohr 21 in axialer Richtung beträgt im Beispiel nur 1 mm, sodass sich das Innenschutzrohr 21 bei beheiztem Sensorelement 14 gleichfalls erhitzt, was den Vorteil hat, dass eine Ablagerung von Partikeln,
beispielsweise Rußpartikeln, auf dem Innenschutzrohr 21 oder auf dem Sensorelement 14 durch Thermophorese unterdrückt wird.
Der Innenraum 121 überragt das Gehäuse 11 distal in Längsrichtung 78 um eine
Innenraumlängserstreckung \m, die in diesem Beispiel 4 mm beträgt. Der das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 distal überragende Raumbereich 121' des Innenraums 121 hat die Gestalt eines geraden sich in distale Richtung verjüngenden Kegelstumpfes 30. Die Deckfläche 31 des Kegelstumpfes 30 ist etwa halb so groß wie die Grundfläche 32 des Kegelstumpfes 30. Die Höhe H des Kegelstumpfes 30 ist kleiner als der Durchmesser d der Deckfläche 31. Die Mantelfläche 33 des Kegelstumpfes 30 ist um einen Winkel α gegen die Längsrichtung 78 geneigt, der im Beispiel 23° beträgt.
Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner Mantelfläche 213 einen Lochkranz von
beispielsweise 10 Eintrittsöffnungen 211 auf, die auf gleicher axialer Höhe und mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sind und die von dem gassensitiven Endabschnitt 141 in Längsrichtung 78 distal überragt werden. Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner
Stirnfläche, die sein distales Ende 214 bildet, eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 212 auf.
Das Außenschutzrohr 22 umschließt das Innenschutzrohr 21, sodass zwischen dem Außenschutzrohr 22 und im Innenschutzrohr 21 im Inneren des Schutzrohrmoduls 20 ein Außenraum 122 ausgebildet ist. Das Außenschutzrohr 22 weist 8 Eintrittsöffnungen 221 auf, die auf der Mantelfläche 223 des Außenschutzrohrs 22 auf gleicher axialer Höhe und mit gleichen Abständen zueinander auf einem Lochkranz angeordnet sind. Die
Eintrittsöffnungen 221 sind in Längsrichtung distal des Innenschutzrohrs 21 angeordnet.
Die Eintrittsöffnungen 221 weisen Drallelemente 221a auf, die unter 45° zur Tangente an das Außenschutzrohr schräg in die distale Richtung, also vom Gehäuse 11 weg, weisen. Die Drallelemente sind beispielsweise durch Erzeugen eines geraden Schnitts im
Außenschutzrohr 22 und anschließendes Eindrücken des dem Schnitt benachbarten Bereichs des Außenschutzrohrs 22 hergestellt. Die Drallklappen 221a sind in dem von dem von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt und in dem dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt, jeweils aus Sicht von außerhalb des
Außenschutzrohrs 22 auf die Drallklappe 221a.
Das Außenschutzrohr 22 weist eine einzige Austrittsöffnung 222 auf, die zentral am distalen Ende 224 des Außenschutzrohrs 22 angeordnet ist. Im Bereich zwischen den
Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 und der Austrittsöffnung 222 des
Außenschutzrohrs 22 verläuft das Außenschutzrohr 22 in die distale Richtung gewölbt und verjüngt sich dabei sphärisch. An seinem distalen Ende 224 geht das Außenschutzrohr 22 in die einzige Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 über, ohne dass das
Außenschutzrohr 22 an seinem distalen Ende 224 eine Stirnfläche im eigentlichen Sinne aufweist.
Der Außenraum 122 überragt das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 um eine
Außenraumlängserstreckung lex, die im Beispiel 15 mm beträgt. Gassensoren 1 der in Rede stehenden Art werden insbesondere bestimmungsgemäß in einer Abgasleitung 2, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, montiert, und zwar so, dass sie von dem Abgas seitlich, also senkrecht zur Längsrichtung 78 des Gassensors, angeströmt werden. Auch Abweichungen von einer genau senkrechten Anströmung, beispielsweise um bis zu 8° sind möglich und in dem vorgeschlagenen Design in der Regel gut tolerierbar.
Dabei ist eine Strömungsgeschwindigkeit vout im Bereich der als Stirnloch des
Abgassensors 1 ausgebildeten Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 größer als eine Strömungsgeschwindigkeit v,n im Bereich der Eintrittsöffnungen 221 des
Außenschutzrohrs 22. Solche Strömungsverhältnisse liegen beispielsweise vor, wenn der Gassensor 1 wie in Figur 2 mit seinem Gewinde IIa in das Gegengewinde 2c eines in der Wand 2b der Abgasleitung 2 integrierten Aufnahmestutzens 2d eingeschraubt ist, ohne dabei eine Mittelachse 2a der Abgasleitung 2 zu überschneiden. Es ist bevorzugt, dass das distale Ende des Gassensors 1 nach unten weist, sodass ein Eindringen von im Messgas eventuell enthaltenen Tropfen gravitativ vermindert ist.
Infolge der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten vout, vin im Bereich der
Eintrittsöffnungen 221 und der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 bildet sich innerhalb des Außenschutzrohrs 22 ein Gradient des statischen Druckes aus, der eine Durchströmung des Außenschutzrohrs 22 von den Eintrittsöffnungen 221 zu den
Austrittsöffnungen 222 antreibt, siehe Figur 3.
Aufgrund der Ausbildung der Eintrittsöffnungen 221 mit Drallklappen 221a tritt das Messgas mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente in dem Außenraum 122 ein. Es entsteht also insgesamt ein Wirbel des Messgases um die Längsachse 78 des Gassensors. Der Wirbel ist in der Figur 3 gestrichelt eingezeichnet. In Zusammenwirkung des Wirbels mit der Durchströmung des Außenschutzrohrs 22 strömt das Messgas entlang einer
Hauptströmung 3 auf spiralförmigen Bahnen, von denen in der Figur 3 eine gezeichnet ist, von den Eintrittsöffnungen 221 zu der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs. Der Wirbel ist dabei weit überwiegend in einem Raumbereich 122' des Außenraums 122 ausgebildet, der vollständig distal des Innenraums 121 angeordnet ist. Die Ausbildung des Wirbels ist also weitgehend ungestört von dem Innenschutzrohr 21.
Insbesondere massive Partikel, wie Rußteilchen und/oder Wassertropfen, durchlaufen so das Außenschutzrohr 22 getrieben von der Hauptströmung 3 und ihrer Trägheit auf einer Spiralbahn entlang der Innenfläche des Außenschutzrohrs 22. Am distalen Ende 224 des Außenschutzrohrs 22 treten sie aus der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 aus, ohne jemals in potenziell schädigender Art und Weise mit dem gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14 in Wechselwirkung zu treten. Die Ausbildung des Wirbels im Außenraum 122 hat die weitere Wirkung, dass ein statischer Druck in seinem Inneren, nahe der Längsachse 78 des Gassensors, geringer ist als ein statischer Druck im Außenbereich.
Es entsteht auf diese Weise ein relativer Überdruck im Bereich der Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21 und es entsteht ein relativer Unterdruck im Bereich der
Austrittsöffnung und 212 des Innenschutzrohrs 21. In Folge kommt es zur Durchströmung des Innenschutzrohrs 21 durch eine von der Hauptströmung 3 abgezweigten Bypassströmung 4. Im Innenraum 121 trifft diese Bypassströmung 4 nach vergleichsweise kurzem Strömungsweg, also nach sehr kurzer Zeit, auf den gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14. Anschließend tritt die Bypassströmung 4 aus der Austrittsöffnung 212 des Innenschutzrohrs 21 wieder in den Außenraum 122 aus und vereint sich wieder mit der Hauptströmung 3.
Aufgrund der relativ starken Ablenkung beim Abzweigen der Bypassströmung 4 aus der Hauptströmung 3 folgen massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Rußpartikel, überwiegend der Hauptströmung 3. Sie gelangen somit nicht in potenziell schädigender Art und Weise zu dem gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14.

Claims

Ansprüche 1. Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer
Eigenschaft eines Messgases, insbesondere eines Abgases einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Gehäuse (11) verbauten Sensorelement (14), das einen aus dem Gehäuse (11) längs einer Längsrichtung (78) des Gassensors (1) distal vorstehenden, dem Messgas ausgesetzten gassensitiven Endabschnitt (141) aufweist, mit einem den gassensitiven Endabschnitt (141) abdeckenden, am Gehäuse (11) festgelegten
Schutzrohrmodul (20), wobei das Schutzrohrmodul (20) ein den Endabschnitt (141) mit Radial- und Axialabstand umschließendes Innenschutzrohr (21) aufweist, sodass zwischen dem Gehäuse (11) und dem Innenschutzrohr (21) ein Innenraum (121) ausgebildet ist, in dem sich der gassensitive Endabschnitt (141) befindet, wobei das Schutzrohrmodul (20) ein das Innenschutzrohr (21) umschließendes Außenschutzrohr
(22) aufweist, sodass zwischen dem Außenschutzrohr (22) und dem Innenschutzrohr (21) im Inneren des Schutzrohrmoduls (20) ein Außenraum (122) ausgebildet ist, wobei das Außenschutzrohr (22) zumindest eine Eintrittsöffnung (221) zum Eintritt von Messgas in den Außenraum (121) aufweist, wobei die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) zumindest ein Drallelement (221a) zur Ausbildung eines Wirbels (rot) um die Längsrichtung (78) in dem Außenraum (122) aufweist und das Außenschutzrohr (22) außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (222) zum Austritt von Messgas aus dem Außenraum (122) aus dem Schutzrohrmodul (20) heraus aufweist, wobei das Innenschutzrohr (21) zumindest eine Eintrittsöffnung (211) zum Eintritt von Messgas aus dem Außenraum (122) in den Innenraum (121) aufweist und außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (212) zum Austritt von Messgas aus dem Innenraum (121) in den Außenraum (122) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenraum (122) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine
Außenraumlängserstreckung (lex) distal überragt und dass der Innenraum (121) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine Innenraumlängserstreckung lin) distal überragt und dass die Außenraumlängserstreckung (lex) mindestens doppelt so groß ist wie die Innenraumlängserstreckung (\m).
Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Außenraum (121) ausgebildete Wirbel eine Durchströmung des Innenschutzrohrs (21) durch Ausbilden eines statischen Druckgradientens zwischen der Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) und der Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) antreibt und der im Außenraum (122) ausgebildete Wirbel ganz oder weit überwiegend in einem Raumbereich (122') des Außenraums (122) ausgebildet ist, der von dem Innenraum (121) aus gesehen vollständig dem Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) gegenüberliegt.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) und die zumindest eine Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) allesamt proximal aller der zumindest einen Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und der zumindest einen Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohrs (22) angeordnet sind.
Gassensors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) durch eine
Mehrzahl von auf einer Mantelfläche (223) des Außenschutzrohrs (22) liegenden Eintrittsöffnungen (221) gebildet werden, wobei an jeder der Eintrittsöffnungen (221) jeweils zumindest ein Drallelement (221a) angeordnet ist.
Gassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der auf der Mantelfläche (223) des Außenschutzrohrs (22) liegenden
Eintrittsöffnungen (221) auf der vom Gehäuse (11) in Längsrichtung abgewandten Seite des Innenschutzrohrs (21) angeordnet sind.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohrs (22) eine einzige Austrittsöffnung (222) ist, die zentral am distalen Ende (224) des Außenschutzrohrs (22) angeordnet ist.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) durch eine Mehrzahl von auf einer Mantelfläche (213) des Innenschutzrohrs (21) liegenden Eintrittsöffnungen (211) gebildet werden.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) am distalen Ende (214) des Innenschutzrohrs (21) angeordnet ist, wobei insbesondere mehrere
Austrittsöffnungen (212) des Innenschutzrohrs (21) am distalen Ende (214) des Innenschutzrohrs (21) angeordnet sind.
9. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) durch eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen (211) des Innenschutzrohrs (21) gebildet wird, die auf gleicher Höhe in Längsrichtung liegen und zu ihren nächsten Nachbarn jeweils einen gleichen Abstand haben.
10. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenschutzrohr (22) im Bereich zwischen der mindestens einen Eintrittsöffnung
(221) und der mindestens einen Austrittsöffnung (222) in die distale Richtung gewölbt verläuft und sich sphärisch verjüngt.
11. Gassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass am
distalen Ende (224) des Außenschutzrohrs (22) das Außenschutzrohr (22) gewölbt in die Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohrs (22) übergeht, sodass das
Außenschutzrohr (22) an seinem distalen Ende (224) keine Stirnfläche aufweist.
12. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gassensitive Endabschnitt (141) die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des
Innenschutzrohrs (21) in Längsrichtung (78) distal überragt.
13. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) in Längsrichtung (78) des gassensitiven Endabschnitts (141) zu dem Innenschutzrohr (21) nicht mehr als 15% der Außenraumlängserstreckung (lex) beträgt.
14. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) distal überragende Raumbereich (121') des Innenraums (121) die Gestalt eines geraden sich in distale Richtung verjüngenden Kegelstumpfes (30) hat, wobei insbesondere die Deckfläche (31) des Kegelstumpfes
(30) etwa halb so groß ist wie die Grundfläche (32) des Kegelstumpfes (30) und/oder die Höhe (H) des Kegelstumpfes (30) kleiner ist als der Durchmesser (d) der Deckfläche
(31) und/oder die Mantelfläche (33) des Kegelstumpfes (30) um 15° bis 30° gegen die Längsrichtung (78) geneigt ist.
15. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor derart ausgebildet ist, dass sich bei bestimmungsgemäßer Montage des Gassensors (1) in einer durchströmten Abgasleitung (2) im Inneren des
Schutzrohrmoduls (20) eine Hauptströmung (3) ausbildet, die von der Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) unter Ausbildung eines Wirbels (rot) um die
Längsrichtung (78) des Gassensors durch den Außenraum (122) zu der Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohr (22) führt und dass ferner aus dieser Hauptströmung (3) eine Bypassströmung (4) abzweigt, die durch die Eintrittsöffnung (211) des
Innenschutzrohrs (21) zu dem gassensitiven Endabschnitt (141) und von dort zu der Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) führt und sich anschließend in dem Außenraum (122) wieder mit der Hauptströmung (3) vereinigt.
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