EP3803364A1 - Gassensor mit einer grundgehäuseseitigen umlenkfläche zur drosselung der fluidströmung - Google Patents

Gassensor mit einer grundgehäuseseitigen umlenkfläche zur drosselung der fluidströmung

Info

Publication number
EP3803364A1
EP3803364A1 EP19719775.9A EP19719775A EP3803364A1 EP 3803364 A1 EP3803364 A1 EP 3803364A1 EP 19719775 A EP19719775 A EP 19719775A EP 3803364 A1 EP3803364 A1 EP 3803364A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protective tube
gas sensor
gas
deflection
inner protective
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.)
Pending
Application number
EP19719775.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Vojtech RUBAS
Milan Kotynek
Sebastian Schulte Am Huelse
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 EP3803364A1 publication Critical patent/EP3803364A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606—Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656—Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0007—Investigating dispersion of gas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N2015/0042—Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046—Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • the invention relates to a gas sensor according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an associated protective tube module and an associated basic housing.
  • Gas sensors are used for example for measuring exhaust gas parameters in the exhaust system of motor vehicles.
  • lambda sensors, NOx sensors or soot particle sensors are used.
  • the functional unit of these sensors comprises a sensor element.
  • the sensor element is regularly surrounded by a protective tube module, which protects the sensor element against unwanted external influences and allows a targeted flow of the sensor element with sample gas.
  • a gas sensor for determining at least one state variable of a measurement gas, in particular the
  • the gas sensor comprises a base housing and a protective tube module arranged on the base housing, which comprises an inner protective tube extending in a longitudinal direction in which a sensor element can be arranged or arranged, and an outer protective tube surrounding the inner protective tube at least in some sections.
  • measuring gas can be flowed into the protective tube module between the outer protective tube and the inner protective tube, and in a deflection region for inflow into the protective tube
  • the deflection area includes one of
  • Base housing formed deflection, wherein between the deflection and the inner protective tube, a gap is present, through the sample gas into the inner protective tube can be flowed, and wherein the deflection at the gap has the smallest distance to the inner protective tube in the longitudinal direction.
  • Base housing-side deflection surface can be achieved in an advantageous manner initially throttling the flowing into the space between the inner protective tube and outer protective fluid flow. Due to the design of the deflection surface so that these at the gap the smallest distance to
  • the fluid flow can be deflected in the direction of the sensor element in comparison to the prior art, so that a total of an advantageous fluid flow in the gas sensor for
  • the sensitivity of the gas sensor for example, to soot concentrations when the gas sensor is designed as a soot particle sensor to increase.
  • the deflection surface extends in cross-section obliquely to a direction orthogonal to the longitudinal direction plane.
  • a particularly preferred direct deflection of the fluid flow flowing into the protective tube module towards the sensor element can be provided.
  • the deflection is formed as a flat surface. In cross section, the deflection can therefore be formed as a straight line. This also results in a particularly advantageous direct flow of the
  • the deflection region comprises a
  • Deflection region can consequently be limited to one of the deflection surface and the other by the end portion of the outer protective tube. As a result, a direct flow of the sensor element can be provided comparatively easily.
  • the outer protective tube bears against the end of the deflecting surface facing away from the gap, so that the deflecting region has a substantially triangular shape in cross section.
  • the outer protective tube can thus form a triangular or substantially triangular recess together with the deflection surface. Consequently, can
  • the outer protective tube and the deflection surface therefore in particular include an angle of less than 90 °.
  • the angle may for example be between 40 ° and 50 ° and in particular 45 °. With a design of 45 °, the deflection surface can consequently form the hypotenuse of the triangular deflection region.
  • the inner protective tube has an inner side
  • the base housing has an opening bounded by an inner side toward the inner protective tube, the inner side of the aperture being adjacent to the deflection surface.
  • the sensor element can be inserted into the inner protective tube.
  • the inside of the opening can consequently pass into the deflection surface at one, in particular circumferential, edge. This edge can in particular represent the smallest distance of the deflection surface in the longitudinal direction to the inner protective tube and thus together with the basic housing facing free end of the
  • Inner protective tube to limit the gap. Furthermore, it can be provided that the inside of the inner protective tube is arranged flush with the inside of the opening. The inside of the
  • Breakthrough can thus be separated over the gap in the longitudinal direction of the inside of the inner protective tube.
  • the protective tube module has a collar-like connecting portion for connecting the inner protective tube to the outer protective tube, wherein the connecting portion has at least one opening through which the measuring gas can flow into the deflection region.
  • the protective tube module can therefore be designed in particular in one piece.
  • the collar-like connecting portion also the
  • Inner protective tube extends beyond the outer protective tube in the longitudinal direction.
  • the inner protective tube may be welded to the inner protective tube.
  • the protective tube module is materially connected to the basic housing, in particular welded, is. This results in a particularly stable and durable connection between the thermowell module and the base housing.
  • the problem underlying the invention is also solved by a basic housing for a gas sensor according to the invention. Additionally or alternatively, the problem underlying the invention is also solved by a protective tube module for a gas sensor according to the invention.
  • a basic housing can therefore in particular comprise a deflection surface.
  • thermowell module can by the formation of a Gaps are provided a throttling and in particular also a particularly advantageous fluid supply to the sensor element.
  • FIG. 1 Schematic cross section through a basic housing with it
  • FIG. 2 shows a detail of the protective tube module according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a detail of the basic housing according to FIG. 1;
  • Figure 4 shows a schematic cross section through a base housing with it
  • a gas sensor as a whole carries the reference numeral 10.
  • the gas sensor 10 initially comprises a base housing 12 (see Figure 3), which may be made of metal, for example.
  • the base housing 12 has a fastening section, not shown here, for arranging the gas sensor on a flow channel, not shown here, for measuring gas.
  • the flow channel can be, for example, the exhaust pipe of an internal combustion engine, for example the internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the protective tube module 14 has a main extension in the longitudinal direction 16.
  • the base housing 12 and / or the protective tube module 14 may in particular be rotationally symmetrical about a central longitudinal axis 15.
  • the Protective tube module 14 comprises an inner protective tube 18, which may be cylindrical, in particular circular cylindrical, with an inner side 19.
  • the inner protective tube 18 is substantially pot-shaped and comprises a tube jacket 20 and a tube plate 22 with an opening 24 which is formed as a central hole.
  • the inner protective tube 18 is surrounded by a pot-shaped outer protective tube 26 at a radial distance.
  • the outer protective tube 26 likewise comprises a tube jacket 28 and a borehole 30 with an opening 32, through which the inner protective tube 18 is positively or in the
  • Outer protective tube 26 is in this case opposite the tube plate 22 of the
  • Inner protective tube 18 set back so that the inner protective tube 18, the outer protective tube 26 projects beyond in the longitudinal direction 16.
  • the inner protective tube 18 is connected to the outer protective tube 26 via a collar-like connecting portion 34.
  • the protective tube module 14 may be integrally formed.
  • the collar-like connecting portion 34 is provided on the base housing 12 facing the free end 36 of the inner protective tube 18.
  • the connecting section 34 comprises a number of openings 38 extending in the longitudinal direction 16.
  • a deflection region 37 is provided below the connecting portion 34 in the direction of the base housing 12. This is generally triangular in shape and is limited on the one hand by a bottom 39 of the connecting portion 34 and the other by an end portion 40 of the outer protective tube 26, wherein the bottom 39 and the end portion 40 form an angle of 90 ° with each other.
  • the basic housing has a circumferential deflection surface 42. The deflection surface is formed as a straight line in cross section and extends obliquely to a plane 45 extending orthogonally to the longitudinal axis 16 (see FIG.
  • the deflection surface 42 encloses an angle of 45 ° with the end section 40 of the outer protective tube 26.
  • the deflection region 37 is thus formed as a kind of circumferential triangular groove.
  • the base housing 12 further includes an opening 44 for
  • the opening 44 is bounded by an inner side 46 which merges at an edge 48 into the deflection surface 42.
  • the edge 48 is arranged opposite the free end 36 of the inner protective tube 18 in the longitudinal direction 16, so that a gap 50 between the inner protective tube 18 and the base housing 12 is formed.
  • Outer protection tube 26 a number of openings 52 are provided.
  • a sensor element 58 is arranged in the inner protective tube 18.
  • the sensor element 58 may comprise, for example, an interdigital electrode (IDE).
  • IDE interdigital electrode
  • Such an IDE can be used, for example, to determine the amount of soot deposited thereon as a measure of the
  • the sensor element 58 can thus be designed, in particular, as a gas-sensitive end section of, for example, a rod-shaped ceramic body, which is arranged in the base housing 12 and can be guided into the inner protective tube 18 through the opening 44.
  • the outer protective tube 26 finally includes a voltage applied to the base housing 12 and this partially encompassing free end portion 17.
  • the end portion 17 may in particular be welded to the base housing 12 in order to attach the protective tube module 14 cohesively to the base housing 12.
  • the gas sensor 10 may, for example, in an exhaust pipe of a
  • the sensor element 58 can in particular be provided for determining the particle concentration, for example the soot concentration, in the exhaust gas of the internal combustion engine, so that it can be a particle sensor, in particular a soot particle sensor.
  • the sensor element 58 is designed to determine another state variable of a measurement gas. So can
  • the sensor element 58 as a so-called lambda probe for Determining the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine be designed or as a sensor element 58 for determining the
  • Nitrogen oxide concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine is also important.
  • Temperature sensor for measuring the exhaust gas temperature may be such a sensor element 58.
  • the measuring gas In order to determine the at least one state variable of a measuring gas, as indicated by the arrows 60, the measuring gas from the exhaust pipe, on or in which the gas sensor 10 is arranged, via the openings 52 in the space 56 between the inner protective tube 18 and outer protective tube 26th stream. Then, the measuring gas flows further through the openings 38 in the connecting portion 34. In this case, the mass flow of the measuring gas is throttled through the connecting portion 34.
  • the measurement gas flows in the deflection region 37 and is of the
  • Deflection 42 directed to the gap 50 out.
  • the mass flow of the sample gas is throttled again. Then the sample gas flows in
  • Openings 38 and later through the gap 50 a particularly favorable flow of the sensor element 58 can be provided. Furthermore, this also makes it possible, in particular, to increase the sensitivity of the sensor element 58 and / or to provide improved protection against cooling during the regeneration of the gas sensor 10.
  • FIG. 4 differs from the embodiment according to FIGS. 1 to 3 in that the inner protective tube 18 is not fixed on the outer protective tube 26 via the connecting section 34, but rather that the inner protective tube 18 on the outer protective tube 26 is fixed to the tube plate 30 of the outer protective tube 26 on the outer tube 26

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Measuring Oxygen Concentration In Cells (AREA)

Abstract

Gassensor (10), insbesondere Partikelsensor, zur Bestimmung mindestens einer Zustandsgröße eines Messgases, insbesondere der Partikelkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einem Grundgehäuse (12) und einem am Grundgehäuse angeordneten Schutzrohrmodul (14), welches ein sich in eine Längsrichtung (16) erstreckendes Innenschutzrohr (18), in dem ein Sensorelement (58) anordenbar ist, und ein das Innenschutzrohr jedenfalls abschnittsweise umgebendes Außenschutzrohr (26) umfasst, wobei Messgas zwischen dem Außenschutzrohr und dem Innenschutzrohr hindurch einströmbar ist und in einem Umlenkbereich (37) zur Einströmung in das Innenschutzrohr umlenkbar ist, wobei der Umlenkbereich eine vom Grundgehäuse ausgebildete Umlenkfläche (42) umfasst, und wobei zwischen der Umlenkfläche und dem Innenschutzrohr ein Spalt (50) vorhanden ist, durch den Messgas in das Innenschutzrohr einströmbar ist, wobei die Umlenkfläche am Spalt den geringsten Abstand zum Innenschutzrohr in Längsrichtung aufweist.

Description

Beschreibung
Titel
GASSENSOR MIT EINER GRUNDGEHÄUSESEITIGEN UMLENKFLÄCHE ZUR DROSSELUNG DER FLUIDSTRÖMUNG
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Gassensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein dazugehöriges Schutzrohrmodul und ein dazugehöriges Grundgehäuse.
Gassensoren werden beispielsweise zur Messung von Abgaskennwerten in der Abgasanlage von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Dabei kommen beispielsweise Lambdasensoren, NOx-Sensoren oder Rußpartikelsensoren zum Einsatz. Die funktionale Einheit dieser Sensoren umfasst dabei ein Sensorelement. Das Sensorelement ist regelmäßig von einem Schutzrohrmodul umgeben, welches das Sensorelement vor ungewollten äußeren Einflüssen schützt und eine gezielte Anströmung des Sensorelements mit Messgas ermöglicht.
Offenbarung der Erfindung
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch einen Gassensor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Es wird folglich ein Gassensor, insbesondere ein Partikelsensor, zur Bestimmung mindestens einer Zustandsgröße eines Messgases, insbesondere der
Partikelkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, vorgeschlagen. Der Gassensor umfasst dabei ein Grundgehäuse und ein am Grundgehäuse angeordnetes Schutzrohrmodul, welches ein sich in eine Längsrichtung erstreckendes Innenschutzrohr, in dem ein Sensorelement anordenbar oder angeordnet ist, und ein das Innnenschutzrohr jedenfalls abschnittsweise umgebendes Außenschutzrohr umfasst. Dabei ist Messgas zwischen dem Außenschutzrohr und dem Innenschutzrohr hindurch in das Schutzrohrmodul einströmbar und in einem Umlenkbereich zur Einströmung in das
Innenschutzrohr umlenkbar. Der Umlenkbereich umfasst eine vom
Grundgehäuse ausgebildete Umlenkfläche, wobei zwischen der Umlenkfläche und dem Innenschutzrohr ein Spalt vorhanden ist, durch den Messgas in das Innenschutzrohr einströmbar ist, und wobei die Umlenkfläche am Spalt den geringsten Abstand zum Innenschutzrohr in Längsrichtung aufweist.
Durch die Ausbildung des Spalts zwischen Innenschutzrohr und der
grundgehäuseseitigen Umlenkfläche, kann in vorteilhafter weise zunächst eine Drosselung der in den Raum zwischen Innenschutzrohr und Außenschutzrohr einströmenden Fluidströmung erzielt werden. Durch die Ausbildung der Umlenkfläche so, dass diese am Spalt den geringsten Abstand zum
Innenschutzrohr aufweist, kann zudem die Fluidströmung im Vergleich zum Stand der Technik direkter in Richtung des Sensorelements umgelenkt werden, so dass insgesamt eine vorteilhafte Fluidströmung im Gassensor zum
Sensorelement hin bereitgestellt werden kann.
Ferner ist die Möglichkeit gegeben, durch vorliegende Erfindung auch die Sensitivität des Gassensors, beispielsweise gegenüber Rußkonzentrationen, wenn der Gassensor als Rußpartikelsensor ausgebildet ist, zu erhöhen.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, einen verbesserten Schutz des Gassensors vor Auskühlung bei der Regeneration bereitzustellen.
In einer Ausgestaltung des Gassensors erstreckt sich die Umlenkfläche im Querschnitt schräg zu einer orthogonal zur Längsrichtung verlaufenden Ebene. Durch diese schräge Ausbildung kann eine besonders bevorzugte direkte Umlenkung der in das Schutzrohrmodul einströmenden Fluidströmung zum Sensorelement hin bereitgestellt werden. Denkbar ist zudem, dass die Umlenkfläche als ebene Fläche ausgebildet ist. Im Querschnitt kann die Umlenkfläche also als Gerade ausgebildet sein. Auch hierdurch ergibt sich eine besonders vorteilhafte direkte Anströmung des
Sensorelements.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Umlenkbereich einen dem
Grundgehäuse zugewandten Endabschnitt des Außenschutzrohrs. Der
Umlenkbereich kann folglich zum einen von der Umlenkfläche und zum anderen durch den Endabschnitt des Außen schutzrohrs begrenzt werden. Hierdurch kann vergleichsweise einfach eine direkte Anströmung des Sensorelements bereitgestellt werden.
In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass das Außenschutzrohr am dem Spalt abgewandten Ende der Umlenkfläche anliegt, sodass der Umlenkbereich im Querschnitt im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist. Das Außenschutzrohr kann zusammen mit der Umlenkfläche folglich eine dreieckförmige oder im Wesentlichen dreieckförmige Aussparung ausbilden. Folglich kann
Fluidströmung in den Bereich zwischen Außenschutzrohr und Innenschutzrohr in das Schutzrohrmodul einströmen und sodann im Umlenkbereich zum Spalt hin umgelenkt werden und schließlich das Sensorelement überströmen. Das Außenschutzrohr und die Umlenkfläche schließen folglich insbesondere einen Winkel von weniger als 90° ein. Der Winkel kann beispielsweise zwischen 40° und 50° und insbesondere 45° betragen. Bei einer Ausbildung von 45° kann die Umlenkfläche folglich die Hypotenuse des dreieckförmigen Umlenkbereichs ausbilden.
Denkbar ist weiterhin, dass das Innenschutzrohr eine Innenseite aufweist, und dass das Grundgehäuse zum Innenschutzrohr hin einen von einer Innenseite begrenzten Durchbruch aufweist, wobei die Innenseite des Durchbruchs an die Umlenkfläche grenzt. Durch den Durchbruch hindurch kann das Sensorelement in das Innenschutzrohr eingeführt sein. Die Innenseite des Durchbruchs kann folglich an einer, insbesondere umlaufenden, Kante in die Umlenkfläche übergehen. Diese Kante kann insbesondere den geringsten Abstand der Umlenkfläche in Längsrichtung zum Innenschutzrohr darstellen und somit zusammen mit dem Grundgehäuse zugewandten freien Ende des
Innenschutzrohrs den Spalt begrenzen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Innenseite des Innenschutzrohres bündig mit der Innenseite des Durchbruchs angeordnet ist. Die Innenseite des
Durchbruchs kann folglich über den Spalt in Längsrichtung von der Innenseite des Innenschutzrohrs getrennt sein.
In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass das Schutzrohrmodul einen bundartigen Verbindungsabschnitt zur Verbindung des Innenschutzrohrs mit dem Außenschutzrohr aufweist, wobei der Verbindungsabschnitt wenigstens einen Durchbruch aufweist, durch den Messgas in den Umlenkbereich einströmen kann. Das Schutzrohrmodul kann folglich insbesondere einstückig ausgebildet sein. Dabei kann der bundartige Verbindungsabschnitt ebenfalls den
Umlenkbereich begrenzen. Ferner kann durch den wenigstens einen Durchbruch eine weitere Drosselung des in das Schutzrohrmodul einströmenden Fluids noch vor der zusätzlichen Drosselung durch den Spalt bereitgestellt werden. Dadurch entsteht eine besonders vorteilhafte Strömungsführung im Gassensor zum Sensorelement hin.
Vorgeschlagen wir zudem, dass das Innenschutzrohr mit dem Außenschutzrohr stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Dabei ist insbesondere denkbar, dass der dem Grundgehäuse abgewandte Endbereich des
Innenschutzrohrs das Außenschutzrohr in Längsrichtung überragt. Am dem Grundgehäuse abgewandten freien Ende des Außenschutzrohrs kann das Innenschutzrohr mit dem Innenschutzrohr verschweißt sein.
Denkbar ist auch, dass das Schutzrohrmodul mit dem Grundgehäuse stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist. Dadurch ergibt sich eine besonders stabile und dauerfeste Verbindung zwischen Schutzrohrmodul und Grundgehäuse.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch gelöst durch ein Grundgehäuse für einen erfindungsgemäßen Gassensor. Zusätzlich oder alternativ wird das der Erfindung zugrunde liegende Problem auch gelöst durch ein Schutzrohrmodul für einen erfindungsgemäßen Gassensor. Ein derartiges Grundgehäuse kann folglich insbesondere eine Umlenkfläche umfassen. Im Zusammenspiel mit dem Schutzrohrmodul kann durch die Ausbildung eines Spalts eine Drosselung und insbesondere auch eine besonders vorteilhafte Fluidzufuhr zum Sensorelement hin bereitgestellt werden.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnung erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 Schematischer Querschnitt durch ein Grundgehäuse mit daran
angeordnetem Schutzrohrmodul eines Gassensors gemäß einer Ausführungsform;
Figur 2 Einzeldarstellung des Schutzrohrmoduls gemäß Figur 1 ;
Figur 3 Einzeldarstellung des Grundgehäuses gemäß Figur 1 ; und
Figur 4 schematischer Querschnitt durch ein Grundgehäuse mit daran
angeordnetem Schutzrohrmodul eines Gassensors gemäß einer weiteren Ausführungsform.
Funktionsäquivalente Elemente und Bereiche tragen in den nachfolgenden Figuren die gleichen Bezugszeichen und sind nicht nochmals im Detail erläutert.
In Figur 1 trägt ein Gassensor insgesamt das Bezugszeichen 10. Der Gassensor 10 umfasst zunächst ein Grundgehäuse 12 (vgl. Figur 3), welche beispielsweise aus Metall hergestellt sein kann. Das Grundgehäuse 12 weist einen hier nicht gezeigten Befestigungsabschnitt zur Anordnung des Gassensors an einem hier nicht dargestellten Strömungskanal für Messgas auf. Der Strömungskanal kann beispielsweise das Abgasrohr einer Brennkraftmaschine, beispielsweise der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, sein.
Am Grundgehäuse 12 ist ein Schutzrohrmodul 14 (vgl. Figur 2) befestigt. Das Schutzrohrmodul 14 weist eine Haupterstreckung in Längsrichtung 16 auf. Das Grundgehäuse 12 und/oder das Schutzrohrmodul 14 können insbesondere rotationssymmetrisch um eine Mittellängsachse 15 ausgebildet sein. Das Schutzrohrmodul 14 umfasst ein Innenschutzrohr 18, welches zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet sein kann mit einer Innenseite 19. Das Innenschutzrohr 18 ist im Wesentlichen topfförmig ausgebildet und umfasst einen Rohrmantel 20 und einen Rohrboden 22 mit einer Öffnung 24, die als zentrales Loch ausgebildet ist. Das Innenschutzrohr 18 ist in einem Radialabstand von einem topfförmigen Außenschutzrohr 26 umgeben. Das Außenschutzrohr 26 umfasst ebenfalls einen Rohrmantel 28 und einen Bohrboden 30 mit einer Öffnung 32, durch die das Innenschutzrohr 18 formschlüssig oder im
Wesentlichen formschlüssig hindurchgeführt ist. Der Rohrboden 30 des
Außenschutzrohrs 26 ist hierbei gegenüber dem Rohrboden 22 des
Innenschutzrohrs 18 zurückversetzt, sodass das Innenschutzrohr 18 das Außenschutzrohr 26 in Längsrichtung 16 überragt.
Das Innenschutzrohr 18 ist mit dem Außenschutzrohr 26 über einen bundartigen Verbindungsabschnitt 34 verbunden. Dabei kann das Schutzrohrmodul 14 einstückig ausgebildet sein. Der bundartige Verbindungsabschnitt 34 ist dabei an dem dem Grundgehäuse 12 zugewandten freien Ende 36 des Innenschutzrohrs 18 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 34 umfasst eine Anzahl sich in Längsrichtung 16 erstreckende Durchbrüche 38.
Unterhalb des Verbindungsabschnitts 34 in Richtung des Grundgehäuses 12 ist ein Umlenkbereich 37 vorgesehen. Dieser ist insgesamt im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet und wird zum einen von einer Unterseite 39 des Verbindungsabschnitts 34 und zum anderen von einem Endabschnitt 40 des Außenschutzrohrs 26 begrenzt, wobei die Unterseite 39 und der Endabschnitt 40 einen Winkel von 90° miteinander einschließen. Das Grundgehäuse weist eine umlaufende Umlenkfläche 42 auf. Die Umlenkfläche ist im Querschnitt als Gerade ausgebildet und verläuft schräg zu einer orthogonal zur Längsachse 16 verlaufenden Ebene 45 (vgl. Figur 3).
Im in Figur 1 dargestellten Querschnitt schließt die Umlenkfläche 42 dabei einen Winkel von 45° mit dem Endabschnitt 40 des Außenschutzrohrs 26 ein. Der Umlenkbereich 37 ist folglich als eine Art umlaufende dreieckförmige Rinne ausgebildet. Das Grundgehäuse 12 umfasst ferner einen Durchbruch 44 zum
Schutzrohrmodul 14 hin. Der Durchbruch 44 wird von einer Innenseite 46 begrenzt, die an einer Kante 48 in die Umlenkfläche 42 übergeht. Die Kante 48 ist dabei in Längsrichtung 16 dem freien Ende 36 des Innenschutzrohrs 18 gegenüberliegend angeordnet, so dass ein Spalt 50 zwischen Innenschutzrohr 18 und Grundgehäuse 12 ausgebildet wird. Im Rohrmantel 28 des
Außenschutzrohrs 26 sind eine Anzahl Öffnungen 52 vorgesehen. In
Längsrichtung 16 sind im oberen Bereich der Öffnungen 52 Drallelemente 54 vorgesehen. Diese ragen in den Raum 56 zwischen Außenschutzrohr 26 und Innenschutzrohr 18 und lenken den Massestrom in Richtung des Grundgehäuses 12. Wie in Figur 1 lediglich schematisiert dargestellt ist, ist im Innenschutzrohr 18 ein Sensorelement 58 angeordnet. Das Sensorelement 58 kann beispielsweise eine Interdigitalelektrode (IDE) umfassen. Eine derartige IDE kann beispielsweise zur Bestimmung der sich auf ihr ablagernden Rußmenge als Maß für die
Rußkonzentration im Abgas dienen. Das Sensorelement 58 kann somit insbesondere als gassensitiver Endabschnitt eines beispielsweise stabförmigen Keramikkörpers ausgebildet sein, der im Grundgehäuse 12 angeordnet ist und durch den Durchbruch 44 hindurch in das Innenschutzrohr 18 hineingeführt sein kann.
Das Außenschutzrohr 26 umfasst schließlich einen am Grundgehäuse 12 anliegenden und dieses abschnittsweise umgreifenden freien Endabschnitt 17. Der Endabschnitt 17 kann insbesondere mit dem Grundgehäuse 12 verschweißt sein, um das Schutzrohrmodul 14 stoffschlüssig am Grundgehäuse 12 zu befestigen.
Die Funktionsweise des Gassensors 10 ist sodann insgesamt wie folgt:
Der Gassensor 10 kann beispielsweise in einem Abgasrohr einer
Brennkraftmaschine eingebaut sein. Das Sensorelement 58 kann insbesondere zur Bestimmung der Partikelkonzentration, beispielsweise der Rußkonzentration, im Abgas der Brennkraftmaschine vorgesehen sein, sodass es sich um einen Partikelsensor, insbesondere um einen Rußpartikelsensor, handeln kann.
Denkbar ist allerdings auch, dass das Sensorelement 58 zur Bestimmung einer anderen Zustandsgröße eines Messgases ausgebildet ist. So kann
beispielsweise das Sensorelement 58 als sogenannte Lambdasonde zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine ausgebildet sein oder als Sensorelement 58 zur Bestimmung der
Stickoxidkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine. Auch
Temperaturmessfühler zur Messung der Abgastemperatur können ein derartiges Sensorelement 58 sein.
Um die mindestens eine Zustandsgröße eines Messgases zu bestimmen, kann, wie durch die Pfeile 60 angedeutet, das Messgas aus dem Abgasrohr, an bzw. in dem der Gassensor 10 angeordnet ist, über die Öffnungen 52 in den Raum 56 zwischen Innenschutzrohr 18 und Außenschutzrohr 26 strömen. Sodann kann strömt das Messgas weiter durch die Durchbrüche 38 im Verbindungsabschnitt 34. Dabei wird der Massestrom des Messgases durch den Verbindungsabschnitt 34 gedrosselt.
Sodann strömt das Messgas in den Umlenkbereich 37 und wird von der
Umlenkfläche 42 zum Spalt 50 hin gelenkt. Am Spalt 50 wird der Massestrom des Messgases nochmals gedrosselt. Daraufhin strömt das Messgas im
Wesentlichen parallel strömend zum Sensorelement 58 hin, so dass eine Zustandsgröße mittels des Sensorselements 58 bestimmbar ist. Sodann strömt das Messgas durch die Öffnung 24 im Innenschutzrohr 18 aus dem
Schutzrohrmodul 14 zurück in das Abgasrohr.
Durch das Vorsehen der Umlenkfläche 42 und die Drosselung durch die
Durchbrüche 38 und später durch den Spalt 50 kann eine besonders günstige Anströmung des Sensorelements 58 bereitgestellt werden. Weiterhin besteht dadurch insbesondere auch die Möglichkeit, die Sensitivität des Sensorelements 58 zu erhöhen und/oder einen verbesserten Schutz vor Auskühlung bei der Regeneration des Gassensors 10 bereitzustellen.
Figur 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 3 dadurch, dass das Innenschutzrohr 18 nicht über den Verbindungsabschnitt 34 am Außenschutzrohr 26 festgelegt ist, sondern, dass das Innenschutzrohr 18 am Außenschutzrohr 26 am Rohrboden 30 des Außenschutzrohrs 26 am
Berührpunkt 27 von Außenschutzrohr 26 und Innenschutzrohr 18 mittels einer Schweißverbindung 29 befestigt. Durch den Wegfall des Verbindungsabschnitts 34 fällt die Drosselung des Massenstroms durch diesen weg. Allerdings wird der Massenstrom weiterhin durch den Spalt 50 gedrosselt.

Claims

Ansprüche
1. Gassensor (10), insbesondere Partikelsensor, zur Bestimmung mindestens einer Zustandsgröße eines Messgases, insbesondere der
Partikelkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einem
Grundgehäuse (12) und einem am Grundgehäuse (12) angeordneten Schutzrohrmodul (14), welches ein sich in eine Längsrichtung (16) erstreckendes Innenschutzrohr (18), in dem ein Sensorelement (58) anordenbar oder angeordnet ist, und ein das Innenschutzrohr (18) jedenfalls abschnittsweise umgebendes Außenschutzrohr (26) umfasst, wobei Messgas zwischen dem Außenschutzrohr (26) und dem Innenschutzrohr (18) hindurch in das Schutzrohrmodul (14) einströmbar ist und in einem Umlenkbereich (37) zur Einströmung in das Innenschutzrohr (18) umlenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (37) eine vom
Grundgehäuse (12) ausgebildete Umlenkfläche (42) umfasst, und dass zwischen der Umlenkfläche (42) und dem Innenschutzrohr (18) ein Spalt (50) vorhanden ist, durch den Messgas in das Innenschutzrohr (18) einströmbar ist, wobei die Umlenkfläche (42) am Spalt (50) den geringsten Abstand zum Innenschutzrohr (18) in Längsrichtung (16) aufweist.
2. Gassensor (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umlenkfläche (42) im Querschnitt schräg zu einer orthogonal zur
Längsrichtung (16) verlaufenden Ebene erstreckt.
3. Gassensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkfläche (42) als ebene Fläche ausgebildet ist.
4. Gassensor (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkbereich (37) einen dem
Grundgehäuse (12) zugewandten Endabschnitt (40) des Außen schutzrohrs (26) umfasst.
5. Gassensor (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenschutzrohr (26) am dem Spalt (50) abgewandten Ende der
Umlenkfläche (42) anliegt, sodass der Umlenkbereich (37) im Querschnitt im Wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist.
6. Gassensor (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenschutzrohr (18) einen Innenseite aufweist, und dass das Grundgehäuse (12) zum Innenschutzrohr (18) hin einen von einer Innenseite (46) begrenzten Durchbruch (44) aufweist, wobei die Innenseite (44) des Durchbruchs (44) an die Umlenkfläche (42) grenzt.
7. Gassensor (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die
Innenseite des Innenschutzrohrs (18) bündig mit der Innenseite (46) des Durchbruchs (44) angeordnet ist.
8. Gassensor (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzrohrmodul (14) einen bundartigen Verbindungsabschnitt (34) zur Verbindung des Innenschutzrohrs (18) mit dem Außenschutzrohr (26) aufweist, wobei der Verbindungsabschnitt (34) wenigstens einen Durchbruch (38) aufweist, durch den Messgas in den Umlenkbereich (37) einströmen kann.
9. Gassensor (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenschutzrohr (18) mit dem
Außenschutzrohr (26) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist, und/oder dass das Schutzrohrmodul (14) mit dem Grundgehäuse (12) stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt, ist.
10. Grundgehäuse (12) und/oder Schutzrohrmodul (14) für einen Gassensor (10) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP19719775.9A 2018-05-24 2019-04-11 Gassensor mit einer grundgehäuseseitigen umlenkfläche zur drosselung der fluidströmung Pending EP3803364A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018208178.6A DE102018208178A1 (de) 2018-05-24 2018-05-24 Gassensor
PCT/EP2019/059287 WO2019223934A1 (de) 2018-05-24 2019-04-11 Gassensor mit einer grundgehäuseseitigen umlenkfläche zur drosselung der fluidströmung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3803364A1 true EP3803364A1 (de) 2021-04-14

Family

ID=66290380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19719775.9A Pending EP3803364A1 (de) 2018-05-24 2019-04-11 Gassensor mit einer grundgehäuseseitigen umlenkfläche zur drosselung der fluidströmung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3803364A1 (de)
KR (1) KR20210013561A (de)
DE (1) DE102018208178A1 (de)
WO (1) WO2019223934A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116380740B (zh) * 2023-05-16 2023-08-08 江苏省环境监测中心 一种废气浓度检测机构及其使用方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008041038B4 (de) * 2008-08-06 2023-05-25 Robert Bosch Gmbh Gassensor
DE102012211039A1 (de) * 2012-06-27 2014-01-02 Robert Bosch Gmbh Gassensor
DE102015209262A1 (de) * 2015-05-21 2016-11-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasanlage mit einem Gassensor, insbesondere mit einem Partikelsensor
DE102016213641B4 (de) * 2016-07-26 2023-03-30 Emisense Technologies Llc Partikelsensor mit Umlenkelement
DE102017208773A1 (de) * 2017-05-23 2018-11-29 Robert Bosch Gmbh Partikelsensor
DE102017215798A1 (de) * 2017-09-07 2019-03-07 Continental Automotive Gmbh Partikelsensor mit Umlenkelement

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019223934A1 (de) 2019-11-28
KR20210013561A (ko) 2021-02-04
DE102018208178A1 (de) 2019-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008041038B4 (de) Gassensor
DE19628423C2 (de) Gassensor
EP0506897B1 (de) Gasmessfühler, insbesondere zur bestimmung des sauerstoffgehaltes in abgasen von brennkraftmaschinen
EP0448817B1 (de) Schutzrohr für Sauerstoffsensoren
DE102007035035A1 (de) Gassensor
DE102006035058A1 (de) Gassensor
WO2019223934A1 (de) Gassensor mit einer grundgehäuseseitigen umlenkfläche zur drosselung der fluidströmung
EP3377884B1 (de) Abgassensor
EP0415007A1 (de) Gasmessfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Brennkraftmaschinen
DE102004020139A1 (de) Lambdasonde
EP2215436B1 (de) Sensoranordnung zur bestimmung eines tankfüllstands und tank mit sensoranordnung
EP2064422B1 (de) Vorrichtung zur abgasnachbehandlung und deren verwendung
DE102017215689B4 (de) Partikelsensor für eine Brennkraftmaschine
DE102008043219A1 (de) Gassensor
WO2009003764A1 (de) Ultraschall-messvorrichtung
DE102016213641B4 (de) Partikelsensor mit Umlenkelement
EP3327261B1 (de) Abgasbehandlungsanordnung
DE10224056B4 (de) Meßfühler
DE102017215798A1 (de) Partikelsensor mit Umlenkelement
EP1397590A1 (de) Vorrichtung zur bestimmung zumindest eines parameters eines in einer leitung strömenden mediums mit einem filter zur aufnahme von schadstoffen in der leitung
DE102004017883B4 (de) Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges
EP2758771B1 (de) Messfühler zur bestimmung mindestens einer eigenschaft eines messgases
DE102009054082A1 (de) Messvorrichtung, Frischluftkanal, Frischluftanlage und Strömungsführungselement
AT502125A2 (de) Piezoelektrische sensoreinrichtung
DE102004061032A1 (de) Abgasmessanordnung eines Kraftfahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210111

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230124