WO2002040849A1 - Abgassensor - Google Patents

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WO2002040849A1
WO2002040849A1 PCT/DE2001/004225 DE0104225W WO0240849A1 WO 2002040849 A1 WO2002040849 A1 WO 2002040849A1 DE 0104225 W DE0104225 W DE 0104225W WO 0240849 A1 WO0240849 A1 WO 0240849A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
housing
gas sensor
carrier element
gas
sensor according
Prior art date
Application number
PCT/DE2001/004225
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Weyl
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
Priority claimed from DE10151291A external-priority patent/DE10151291B4/de
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP01996680A priority Critical patent/EP1337749A1/de
Priority to JP2002543143A priority patent/JP2004514148A/ja
Publication of WO2002040849A1 publication Critical patent/WO2002040849A1/de

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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

Definitions

  • the invention is based on a gas sensor according to the preamble of the independent claims.
  • a gas sensor of the generic type has a sensor element which is arranged in a housing and has contact surfaces at its connection-side end. The contact surfaces are electrically connected to contact parts.
  • a connecting element is provided, on which a spring element engages, so that the connecting element presses the contact parts onto the contact surfaces and an electrical contact is thus produced.
  • the contact parts have crimp contacts which are each electrically connected to a connecting cable leading out of the housing. The connection cables are combined to form a connection line.
  • the sensor element arranged in the housing works with a reference gas which flows through an opening provided at the connection-side end of the sensor element and into the Sensor gas introduced into the reference gas channel can reach a reference gas space in the measuring range of the sensor element. From DE 196 11 572 AI it is known to lead the reference gas via the connecting line to the connection-side end of the sensor element. For this purpose, gas-permeable sections are provided in the connecting line.
  • the disadvantage here is that high demands are made on the cleanliness of the components during manufacture. Furthermore, the ability to breathe, ie the gas flow that can be achieved during operation between the gas atmosphere outside and inside the housing, is limited, which can lead to undesirable fluctuations in the concentration of a gas component in the reference gas space. As a result, the measurement result of the gas sensor can be falsified.
  • the gas sensor according to the invention with the characterizing features of the independent claims has the advantage over the prior art that the gas sensor is simple and efficient to manufacture and has a good gas flow of a reference gas to a connection-side end of the sensor element, so that the measurement result of the gas sensor is falsified by too low or too high a concentration of at least one gas component in the reference gas is avoided.
  • Carrier element provided.
  • a porous material is arranged between the carrier element and the housing.
  • a flow path is provided along the outer surface of the support member.
  • a reference gas located outside the gas sensor can enter the housing through at least one introduced opening, through the porous material and via the flow path along the outer surface of the carrier element to the connection-side end of the sensor element fixed in the gas sensor.
  • the porous material prevents impurities from entering the housing.
  • an opening is provided in the support element through which the reference gas can reach the connection-side end of the sensor element via a recess in the support element which receives an end region of a connection cable and a crimp connection of a contact part which is contacted with this connection cable.
  • the flow path along the outer surface of the support member is through a taper of the support member on its
  • the taper or extension must be designed in such a way that adequate access of the reference gas outside the gas sensor to an interior of the gas sensor is ensured, the connection-side end of the sensor element being provided in the interior.
  • the tapering or widening can be, for example, step-shaped or conical.
  • the tapering of the carrier element can run around the entire lateral surface. It is also conceivable that the taper is in the form of at least one channel-shaped recess in the lateral surface of the carrier element, which extends the area outside the gas sensor with an interior of the gas sensor connect. In a similar manner, a channel-shaped expansion of the elements surrounding the carrier element can be provided.
  • the porous material is a porous sleeve made of a high-temperature-resistant plastic, which has sufficient stability even at high temperatures and securely fixes the carrier element.
  • the porous material is a porous tube, for example made of PTFE, which is stretched over a metallic inner sleeve, so that the porous tube is arranged between the metallic inner sleeve and the housing.
  • the carrier element is securely fixed by the metallic inner sleeve.
  • at least one opening is likewise made in the metallic inner sleeve. In the area of tapering and / or widening, the carrier element is at a distance from
  • the taper of the carrier element and or the expansion of the metallic inner sleeve therefore extends from the area of the opening in the metallic inner sleeve in the direction of the sensor element.
  • At least one opening is made in the carrier element, which leads to a recess in the carrier element in which a crimp connection of the contact is arranged.
  • the reference gas can thus also reach the connection-side end of the sensor element through the opening of the carrier element and the recess in the carrier element.
  • at least two of the openings made in the housing, in the metallic inner sleeve and in the carrier element are arranged one above the other.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a gas sensor according to the prior art
  • FIGS. 2, 3 and 4 show a partial area of a first, second and third embodiment of a first embodiment of the gas sensor according to the invention in a sectional view
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a cross section corresponding to the line VI - VI in FIG. 5 through the second embodiment.
  • FIG. 1 shows a gas sensor 10, for example a lambda probe or a broadband lambda probe, according to the prior art.
  • the gas sensor 10 has a measurement side
  • Section 15 and a connection-side section 16 and has a metallic housing 13, which is identified in the measurement-side section with the reference symbol 13a and in the connection-side section 16 with the reference symbol 13b.
  • a sensor element 14 is fixed in a gas-tight manner in the housing 13 by ceramic molded parts 25, 26 and by a sealing element 27.
  • the gas sensor 10 is connected in its connection-side section 16 to a cable sheath 12 in which connection cables 18 for the sensor element 14 are guided.
  • a protective tube 22 with gas inlet and gas outlet openings 23 is fastened to the measurement-side section 13a of the housing 13.
  • the protective tube 22 surrounds the measurement-side end 14a of the sensor element 14 protruding from the measurement-side section 13a of the housing 13.
  • a thread 24 is also attached to the measurement-side section 15, with which the gas sensor 10 can be fastened in an exhaust pipe, not shown.
  • connection-side section of the housing 13b is attached in a gas-tight manner to the measurement-side section of the housing 13a by means of a radially surrounding weld seam 31.
  • the connection-side section of the housing 13b surrounds the connection-side end 14b of the sensor element 14 and forms an interior 33 which contains a reference gas atmosphere, for example air, which can reach a reference gas channel (not shown) which is introduced into the sensor element 14.
  • the sensor element 14 has contact surfaces, not shown, which are contacted with contact parts 35.
  • the contact parts 35 are arranged in, for example, a two-part connecting element 40, the two parts of the connecting element 40 being held together by a spring element 41.
  • the contact parts 35 are pressed onto the contact surfaces of the sensor element 14.
  • the cable-side section of the contact parts 35 is designed with a crimp connection 43.
  • the contact parts 35 are electrically connected to the connecting cables 18 by means of the crimp connections 43.
  • the housing '13 is performed on the connection-side end 13b having a tapered cylindrical portion 45th
  • the cylindrical section 45 is provided with a cable bushing 50 locked.
  • the cable bushing 50 consists for example of PTFE and has 18 through holes 51 corresponding to the number of connecting cables to be fed through.
  • the through holes 51 are dimensioned so that a gap is formed between the connecting cable 18 and the through holes 51 through which the reference gas can reach the interior 33.
  • the cable sheath 12 is, for example, a PTFE hose which has pores and / or gas-permeable sections on its outer surface through which the reference air can penetrate into the interior of the hose.
  • FIG. 2 shows a connection-side section 116 of a first embodiment of a first exemplary embodiment of a gas sensor 110 according to the invention.
  • the connection-side section 113b of a metallic housing 113 is shown, in which a connection-side end 114b of a sensor element 114 with contact surfaces (not shown) is arranged.
  • the contact surfaces of the sensor element 114 are electrically connected to contact parts 135, which are pressed onto the contact surfaces of the sensor element by a spring element 141 engaging a connecting element 140.
  • the contact parts 135 have crimp connections 143 in a contacting area 160, which establish electrical contact between the contact parts 135 and connection cables 118 leading out of the housing 113.
  • the connecting cables 118 are sealed gas-tight by a cable bushing 150.
  • the cable bushing 150 can consist, for example, of a silicone rubber or of a temperature-resistant fluoroelastomer, for example Viton (FKM) from Dupont.
  • a carrier element 161 is provided in the contact area 160.
  • the carrier element 161 has cutouts 162 for receiving the connecting cables 118 and the crimp connections 143 of the contact parts 135.
  • the cutouts 162 narrow on the side facing the connecting cables 118, thereby preventing the connecting cables 118 from slipping out of the carrier element 161.
  • the contact parts 135 protrude from the end of the sensor element 114
  • the sensor element 114 has an opening (not shown) of a reference gas space arranged in the sensor element on the connection side 114b in the interior 133 of the connection-side section 113b of the housing 113.
  • a metallic inner sleeve 165 which surrounds the carrier element 161, is introduced into the housing 113.
  • a porous hose is provided in the contacting area 160 between the inner sleeve 165 and the housing 113.
  • the porous hose 166 is made of PTFE
  • the carrier element 161 is made of solid PTFE or a high-temperature-resistant plastic such as polyid, polyether ketone (PEK) or polyether ether ketone (PEEK).
  • Openings 171 are made in the housing 113 and openings 172 are made in the inner sleeve 165.
  • the openings 171, 172 of the housing 113 and the inner sleeve 165 lie one above the other.
  • the reference gas can thus reach the area of the carrier element 161 through the openings 171 in the housing 113, through the porous hose 166 and through the openings 172 in the inner sleeve 165.
  • the carrier element 161 has a taper 174 on its side facing the sensor element 114, which tap starts from the area of the openings 171, 172 of the housing
  • the carrier element 161 In the area of the taper 174, the carrier element 161 is arranged at a distance from the inner sleeve 165. Through the space between the support element 161 in the In the area of the taper 174 and the inner sleeve 165, the reference gas can reach the connection-side end 114b of the sensor element 114 and thus the reference gas space.
  • the taper extends on the side facing the sensor element 114 over the entire lateral surface of the carrier element 161.
  • the taper leads like a channel from the opening in the inner sleeve and / or in the housing to the interior.
  • several channel-like tapering can be provided. Outside the channel-like tapering, the carrier element lies directly on the inner sleeve, so that the carrier element is additionally fixed on its side facing the sensor element.
  • the openings of the housing and the inner sleeve are rotated relative to one another. In this case it must be ensured that a sufficient gas exchange is ensured between the opening of the housing and the opening of the inner sleeve through the porous hose arranged between the housing and the inner sleeve.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the first exemplary embodiment, which differs from the first embodiment shown in FIG. 2 in that between the housing 113 and the carrier element 161 instead of the inner sleeve 165 and the porous hose 166, a porous sleeve having a porous material 167 is provided.
  • the porous sleeve 167 is made of PTFE, for example.
  • the reference gas can be introduced via the opening 171 made in the housing 113, the porous sleeve 167 and via the space between the taper 174 of the carrier element 161 and the porous sleeve 167 into the interior 133 and thus to the reference gas space of the sensor element 114.
  • Figure 4 shows a third embodiment of the first embodiment, which differs from the first and second
  • Embodiment differs in that the carrier element 161 has at least one opening 173, which is provided in the region of the opening 172 of the inner sleeve 165 and leads to the recess 162 in the carrier element 161.
  • the reference gas can thus reach the interior 133 via the area of the taper 174 of the carrier element 161 as well as via the opening 173 and the recess 162 of the carrier element 161.
  • four openings 173 are provided in the carrier element 161. Accordingly, four openings 172 are also made in the inner sleeve 165.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show a connection-side section 216 of a second exemplary embodiment of a gas sensor according to the invention. Shown is the connection-side section 213b of a metallic housing 213, in which a connection-side end 214b of a sensor element 214 with contact surfaces (not shown) is arranged.
  • the contact surfaces of the sensor element 214 are electrically connected to contact parts 235, which are pressed onto the contact surfaces of the sensor element 214 by a spring element 241 acting on a connecting element 240.
  • the contact parts 235 have crimp connections 243 in a contacting region 260, which produce electrical contact between the contact parts 235 and connection cables 218 leading out of the sensor element 214.
  • the connecting cables 218 are sealed gas-tight by a cable bushing 250.
  • the cable bushing 250 can be made, for example, of a silicone rubber or of a more temperature-resistant one Fluoroelastomer, for example Viton (FKM) from Dupont.
  • FKM Viton
  • a carrier element 261 is provided in the contacting region 260.
  • the carrier element 261 has cutouts 262 for receiving the connecting cables 218 and the crimp connections 243 of the contact parts 235.
  • the cutouts 262 narrow on the side facing the connecting cables 218, thereby preventing the connecting cables 218 from slipping out of the carrier element 261.
  • the contact parts 235 protrude from the end of the carrier element 261 facing the sensor element 214 into an interior 233 of the housing 213.
  • the carrier element 261 is surrounded by a metallic inner sleeve 265.
  • a porous material is provided in the contact area 260 between the inner sleeve 265 and the housing 213.
  • the porous material is, for example, a porous hose 266.
  • the porous hose 266 consists, for example, of PTFE, the carrier element 261, for example, also consists of solid PTFE or a high-temperature resistant plastic such as polyimide, polyether ketone (PEK) or polyether ether ketone (PEEK).
  • sensor element 214 On the connection side, sensor element 214 has an opening (not shown) to a reference gas space arranged in the sensor element.
  • the opening faces the interior 233 of the housing 213.
  • the housing 213 In order to enable the reference gas located outside the connection-side section 216 of the gas sensor to have access to the interior 233 and thus to the reference gas space, the housing 213
  • Openings 271, openings 272 are made in the inner sleeve 265 and openings 273 in the carrier element 261.
  • the openings 273 in the carrier element 261 lead to the cutouts 262.
  • the openings 271, 272, 273 are arranged one above the other in the housing 213b, the inner sleeve 265 and the carrier element 261.
  • the reference gas can thus pass through the openings 271 made in the housing 213b, the porous hose 266, the openings 272 made in the inner sleeve 165, the openings 273 made in the carrier element 261 and the cutouts 262 into the interior 233 and thus to the reference gas space of the sensor element 214 arrive.
  • a porous sleeve comprising a porous material is provided between the housing and the carrier element instead of the inner sleeve and the porous hose.
  • the porous sleeve is made of PTFE, for example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gassensor, insbesondere zum Nachweis mindestens einer Gaskomponente in einem Abgas, in dem in einem metallischen Gehäuse (113) ein Sensorelement (114) angeordnet ist. Das Sensorelement (114) weist an einem anschlussseitigen Ende (113b) des Gehäuses (113) in einem Kontaktierbereich (160) ein Trägerelement (161) auf, in dem zumindest ein Teilbereich mindestens einer Kontaktierung angeordnet ist. Zwischen dem Trägerelement (161) und dem Gehäuse (113) ist ein poröses Material (116, 167) vorgesehen. Im Kontaktierbereich (160) ist in das Gehäuse (113) mindestens eine Öffnung (171) eingebracht. Entlang einer Aussenfläche des Trägerelements (161) ist ein Strömungsweg vorgesehen, so dass das ausserhalb des Gassensors (110) befindliche Abgas durch die Öffnung (171) des Gehäuses (113), durch das poröse Material (166, 167) und über den Strömungsweg entlang der Aussenfläche des Trägerelements (161) zu einem anschlussseitigen Ende (114b) des Sensorelements (114) gelangen kann.

Description

Gassensor
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Gassensor nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Derartige Gassensoren sind in der DE 195 42 650 AI beschrieben und werden beispielsweise in der Analyse von Abgasen von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Ein Gassensor der gattungsgemäßen Art weist ein in einem Gehäuse angeordnetes Sensorelement auf, das an seinem anschlußseitigen Ende Kontaktflächen aufweist. Die Kontaktflächen sind mit Kontaktteilen elektrisch verbunden. Hierzu ist ein Verbindungselement vorgesehen, an dem ein Federelement angreift, so daß das Verbindungselement die Kontaktteile auf die Kontaktflächen drückt und so ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Die Kontaktteile weisen Crimpkontakte auf, die mit jeweils einem aus dem Gehäuse herausführenden Anschlußkabel elektrisch verbunden sind. Die Anschlußkabel sind zu einer Anschlußleitung zusammengefaßt .
Das im Gehäuse angeordnete Sensorelement arbeitet mit einem Referenzgas, das über eine am anschlußseitigen Ende des Sensorelements vorgesehene Öffnung und über einen in das Sensorelement eingebrachten Referenzgaskanal zu einem Referenzgasraum im Meßbereich des Sensorelements gelangen kann. Aus der DE 196 11 572 AI ist bekannt, das Referenzgas über die Anschlußleitung zum anschlußseitigen Ende des Sensorelements zu führen. Hierzu sind in der Anschlußleitung gasdurchlässige Abschnitte vorgesehen.
Hierbei ist nachteilig, daß bei der Herstellung hohe Anforderungen an die Sauberkeit der Bauteile zu stellen ist. Weiterhin ist die Atemfähigkeit, also der im Betrieb erreichbare Gasfluß zwischen der Gasatmosphäre außerhalb und innerhalb des Gehäuses, begrenzt, wodurch es zu unerwünschten Schwankungen in der Konzentration einer Gaskomponente im Referenzgasraum kommen kann. Hierdurch kann das Meßergebnis des Gassensors verfälscht werden.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Gassensor mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, daß der Gassensor einfach und rationell fertigbar ist und einen guten Gasfluß eines Referenzgases zu einem anschlußseitigen Ende des Sensorelements aufweist, so daß Verfälschungen des Meßergebnisses des Gassensors durch eine zu niedrige oder zu hohe Konzentration mindestens einer Gaskomponente im Referenzgas vermieden wird.
Hierzu ist in einem Kontaktierbereich in einem anschlußseitigen Bereich des Gehäuses des Gassensors ein
Trägerelement vorgesehen. Zwischen dem Trägerelement und dem Gehäuse ist ein poröses Material angeordnet. Entlang der Außenfläche des Trägerelements ist ein Strömungsweg vorgesehen. Ein außerhalb des Gassensors befindliches Referenzgas kann durch mindestens eine in das Gehäuse eingebrachte Öffnung, durch das poröse Material und über den Strömungsweg entlang der Außenfläche des Trägerelements zum anschlußseitigen Ende des im Gassensor festgelegten Sensorelements gelangen. Durch das poröse Material wird verhindert, daß Verunreinigungen in das Gehäuse eindringen können.
Alternativ ist eine Öffnung im Trägerelement vorgesehen, durch die das Referenzgas über eine Aussparung im Trägerelement, die einen Endbereich eines Anschlußkabels und eine mit diesem Anschlußkabel kontaktierte Crimpverbindung eines Kontaktteils aufnimmt, zum anschlußseitigen Ende des Sensorelements gelangen kann.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten
Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im ersten unabhängigen Anspruch angegebenen Gassensors möglich.
Der Strömungsweg entlang der Außenfläche des Trägerelements wird durch eine Verjüngung des Trägerelements auf seiner dem
Sensorelement zugewandten Seite und/oder durch eine Erweiterung der das Trägerelement umgebenden Elemente gebildet. Eine derartige Verjüngung oder Erweiterung muß derart gestaltet sein, daß ein ausreichender Zutritt des Referenzgases außerhalb des Gassensors zu einem Innenraum des Gassensors sichergestellt ist, wobei in dem Innenraum das anschlußseitige Ende des Sensorelements vorgesehen ist. Hierzu kann die Verjüngung oder Erweiterung beispielsweise treppenförmig oder konisch geformt sein. Die Verjüngung des Trägerelements kann die gesamte Mantelfläche umlaufen. Es ist ebenso denkbar, daß die Verjüngung in Form von mindestens einer kanalförmigen Aussparung in der Mantelfläche des Trägerelements vorliegt, die den Bereich außerhalb des Gassensors mit einem Innenraum des Gassensors verbinden. In ähnlicher Weise kann eine kanalförmige Erweiterung der das Trägerelement umgebenden Elemente vorgesehen sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das poröse Material eine poröse Hülse aus einem hochtemperaturfesten Kunststoff, die auch bei hohen Temperaturen eine ausreichende Stabilität aufweist und das Trägerelement sicher fixiert.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das poröse Material ein poröser Schlauch, beispielsweise aus PTFE, der über eine metallische Innenhülse gespannt ist, so daß der poröse Schlauch zwischen der metallischen Innenhülse und dem Gehäuse angeordnet ist. Das Trägerelement ist durch die metallische Innenhülse sicher fixiert. In die metallische Innenhülse ist zur Sicherstellung des Gasaustauschs ebenfalls mindestens eine Öffnung eingebracht. Im Bereich der Verjüngung und/oder Erweiterung weist das Trägerelement einen Abstand zur
Innenhülse auf, so daß das Referenzgas zwischen Trägerelement und Innenhülse zum anschlußseitigen Ende des Sensorelements gelangen kann. Die Verjüngung des Trägerelements und oder die Erweiterung der metallischen Innenhülse erstreckt sich daher beginnend vom Bereich der Öffnung in der metallischen Innenhülse in Richtung des Sensorelements .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in das Trägerelement mindestens eine Öffnung eingebracht, die zu einer Aussparung des Trägerelements führt, in der eine Crimpverbindung der Kontaktierung angeordnet ist. Das Referenzgas kann somit auch durch die Öffnung des Trägerelements und die Aussparung des Trägerelements zum anschlußseitigen Ende des Sensorelements gelangen. Vorteilhafterweise sind zumindest zwei der in das Gehäuse, in die metallische Innenhülse und in das Trägerelement eingebrachten Öffnungen übereinanderliegend angeordnet.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Die Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Gassensors nach dem Stand der Technik, die Figuren 2, 3 und 4 zeigen einen Teilbereich einer ersten, zweiten und dritten Ausführungsform eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels des Gassensors in Schnittdarstellung, Figur 5 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes
Ausführungsbeispiel des Gassensors in Schnittdarstellung, und Figur 6 zeigt einen der Linie VI - VI in der Figur 5 entsprechenden Querschnitt durch das zweite Ausführungsbeispiel .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt einen Gassensor 10, beispielsweise einer Lambdasonde oder einer Breitband-Lambdasonde, nach dem Stand der Technik. Der Gassensor 10 hat einen meßseitigen
Abschnitt 15 und einen anschlußseitigen Abschnitt 16 und weist ein metallisches Gehäuse 13 auf, das im meßseitigen Abschnitt mit dem Bezugszeichen 13a und im anschlußseitigen Abschnitt 16 mit dem Bezugszeichen 13b gekennzeichnet ist. In dem Gehäuse 13 ist ein Sensorelement 14 durch keramische Formteile 25, 26 sowie durch ein Dichtelement 27 gasdicht fixiert. Der Gassensor 10 ist in seinem anschlußseitigen Abschnitt 16 mit einer Kabelumhüllung 12 verbunden, in der Anschlußkabel 18 für das Sensorelement 14 geführt sind. Am meßseitigen Abschnitt 13a des Gehäuses 13 ist ein 'Schutzrohr 22 mit Gaseinlaß- und Gasauslaßöffnungen 23 befestigt. Das Schutzrohr 22 umgibt das aus dem meßseitigen Abschnitt 13a des Gehäuses 13 herausragende meßseitige Ende 14a des Sensorelements 14. Am meßseitigen Abschnitt 15 ist ferner ein Gewinde 24 angebracht, mit dem der Gassensor 10 in einem nicht dargestellten Abgasrohr befestigt werden kann.
Der anschlußseitige Abschnitt des Gehäuses 13b ist gasdicht mittels einer radial umlaufenden Schweißnaht 31 am meßseitigen Abschnitt des Gehäuses 13a befestigt. Der anschlußseitige Abschnitt des Gehäuses 13b umgibt das anschlußseitige Ende 14b des Sensorelements 14 und bildet einen Innenraum 33, der eine Referenzgasatmosphäre, beispielsweise Luft, enthält, die in einen nicht dargestellten, in das Sensorelement 14 eingebrachten Referenzgaskanal gelangen kann.
Am anschlußseitigen Ende 14b besitzt das Sensorelement 14 nicht dargestellte Kontaktflächen, die mit Kontaktteilen 35 kontaktiert sind. Die Kontaktteile 35 sind in einem beispielsweise zweiteiligen Verbindungselement 40 angeordnet, wobei die beiden Teile .des Verbindungselements 40 von einem Federelement 41 zusammengehalten- werden.
Dadurch werden die Kontaktteile 35 auf die Kontaktflächen des Sensorelements 14 gedrückt. Der kabelseitige Abschnitt der Kontaktteile 35 ist mit einer Crimpverbindung 43 ausgeführt . Mittels der Crimpverbindungen 43 werden die Kontaktteile 35 mit den Anschlußkabeln 18 elektrisch verbunden.
Das Gehäuse' 13 ist am anschlußseitigen Ende 13b mit einem sich verjüngenden zylindrischen Abschnitt 45 ausgeführt. Der zylindrische Abschnitt 45 ist mit einer Kabeldurchführung 50 verschlossen. Die Kabeldurchführung 50 besteht beispielsweise aus PTFE und weist entsprechend der Anzahl der durchzuführenden Anschlußkabel 18 Durchgangslöcher 51 auf. Die Durchgangslöcher 51 sind im Durchmesser so dimensioniert, daß sich zwischen dem Anschlußkabel 18 und den Durchgangslöchern 51 ein Spalt ausbildet, durch den das Referenzgas in den Innenraum 33 gelangen kann. Die Kabelumhüllung 12 ist beispielsweise ein PTFE-Schlauch, der an seiner Mantelfläche Poren und/oder gasdurchlässige Abschnitte aufweist, durch die die Referenzluft in das Innere des Schlauchs eindringen kann.
Die Figur 2 zeigt einen anschlußseitigen Abschnitt 116 einer ersten Ausführungsform eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Gassensors 110. Dargestellt ist der anschlußseitige Abschnitt 113b eines metallischen Gehäuses 113, in dem ein anschlußseitiges Ende 114b eines Sensorelements 114 mit nicht dargestellten Kontaktflächen angeordnet ist. Die Kontaktflächen des Sensorelements 114 sind mit Kontaktteilen 135 elektrisch verbunden, die durch ein an einem Verbindungselement 140 angreifendes Federelement 141 auf die Kontaktflächen des Sensorelements gedrückt werden. Die Kontaktteile 135 weisen in einem Kontaktierbereich 160 Crimpverbindungen 143 auf, die einen elektrischen Kontakt der Kontaktteile 135 zu aus dem Gehäuse 113 herausführenden Anschlußkabeln 118 herstellen. Die Anschlußkabel 118.sind durch eine Kabeldurchführung 150 gasdicht abgedichtet. Die Kabeldurchführung 150 kann beispielsweise aus einem Silikongummi oder aus einem temperaturbeständigen Fluorelastomer, beispielsweise Viton (FKM) der Firma Dupont, bestehen.
In dem Kontaktierbereich 160 ist ein Trägerelement 161 vorgesehen. Das Trägerelement 161 weist Aussparungen 162 zur Aufnahme der Anschlußkabel 118 und der Crimpverbindungen 143 der Kontaktteile 135 auf. Die Aussparungen 162 verengen sich auf der den Anschlußkabeln 118 zugewandten Seite, wodurch ein Herausrutschen der Anschlußkabel 118 aus dem Trägerelement 161 vermieden wird. Die Kontaktteile 135 ragen aus dem dem Sensorelement 114 zugewandten Ende des
Trägerelements 161 in einen Innenraum 133 des Gehäuses 113. Das Sensorelement 114 weist anschlußseitig 114b im Innenraum 133 des anschlußseitigen Abschnitts 113b des Gehäuses 113 eine nicht dargestellte Öffnung eines im Sensorelement angeordneten Referenzgasraums auf.-
In das Gehäuse 113 ist eine metallische Innenhülse 165 eingebracht, die das Trägerelement 161 umgibt. Zwischen der Innenhülse 165 und dem Gehäuse 113 ist im Kontaktierbereich 160 ein poröser Schlauch vorgesehen. Der poröse Schlauch 166 besteht aus PTFE, das Trägerelement 161 ist aus massivem PTFE oder einem hochtemperaturfesten Kunststoff wie Polyi id, Polyetherketon (PEK) oder Polyetheretherketon (PEEK) gefertigt.
In das Gehäuse 113 sind Öffnungen 171 und in die Innenhülse 165 Öffnungen 172 eingebracht. Die Öffnungen 171, 172 des Gehäuses 113 und der Innenhülse 165 liegen übereinander. Damit kann das Referenzgas durch die Öffnungen 171 des Gehäuses 113, durch den porösen Schlauch 166 und durch die Öffnungen 172 der Innenhülse 165 in den Bereich des Trägerelements 161 gelangen.
Das Trägerelement 161 weist auf seiner dem Sensorelement 114 zugewandten Seite eine Verjüngung 174 auf, die sich beginnend vom Bereich der Öffnungen 171, 172 des Gehäuses
113 und der Innenhülse 165 in Richtung des Sensorelements
114 erstreckt. Im Bereich der Verjüngung 174 ist das Trägerelement 161 beabstandet von der Innenhülse 165 angeordnet. Durch den Raum zwischen Trägerelement 161 im Bereich der Verjüngung 174 und der Innenhülse 165 kann das Referenzgas zum anschlußseitigen Ende 114b des Sensorelements 114 und damit zum Referenzgasraum gelangen. Die Verjüngung erstreckt sich auf der dem Sensorelement 114 zugewandten Seite über die gesamte Mantelfläche des Trägerelements 161.
In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann vorgesehen sein, daß die Verjüngung kanalartig von der Öffnung in der Innenhülse und/oder im Gehäuse zum Innenraum führt. Es können entsprechend der Anzahl der Öffnungen mehrere kanalartige Verjüngungen vorgesehen sein. Außerhalb der kanalartigen Verjüngungen liegt das Trägerelement direkt an der Innenhülse an, so daß das Trägerelement zusätzlich auf seiner dem Sensorelement zugewandten Seite fixiert ist.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) sind die Öffnungen des Gehäuses und der Innenhülse gegeneinander verdreht. In diesem Fall ist sicherzustellen, daß zwischen der Öffnung des Gehäuses und der Öffnung der Innenhülse durch den zwischen Gehäuse und Innenhülse angeordneten porösen Schlauch ein ausreichender Gasaustausch gewährleistet ist.
Die Figur 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels, das sich von der ersten, in Figur 2 dargestellten Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß zwischen dem Gehäuse 113 und dem Trägerelement 161 anstelle der Innenhülse 165 und des porösen Schlauchs 166 eine ein poröses Material aufweisende poröse Hülse 167 vorgesehen ist. Die poröse Hülse 167 besteht beispielsweise aus PTFE. Das Referenzgas kann über die in das Gehäuse 113 eingebrachte Öffnung 171, die poröse Hülse 167 sowie über den Raum zwischen der Verjüngung 174 des Trägerelements 161 und der porösen Hülse 167 in den Innenraum 133 und damit zum Referenzgasraum des Sensorelements 114 gelangen.
Die Figur 4 zeigt eine dritte Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels, das sich von der ersten und zweiten
Ausführungsform dadurch unterscheidet, daß das Trägerelement 161 mindestens eine Öffnung 173 aufweist, die im Bereich der Öffnung 172 der Innenhülse 165 vorgesehen ist und zu der Aussparung 162 im Trägerelement 161 führt. Das Referenzgas kann damit sowohl über den Bereich der Verjüngung 174 des Trägerelements 161 als auch über die Öffnung 173 und die Aussparung 162 des Trägerelements 161 zum Innenraum 133 gelangen. Entsprechend der Anzahl der Aussparungen 162 sind vier Öffnungen 173 im Trägerelement 161 vorgesehen. Dementsprechend sind auch in die Innenhülse 165 vier Öffnungen 172 eingebracht.
Die Figur 5 und die Figur 6 zeigen einen anschlußseitigen Abschnitt 216 eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels eines Gassensors. Dargestellt ist der anschlußseitige Abschnitt '213b eines metallischen Gehäuses 213, in dem ein anschlußseitiges Ende 214b eines Sensorelements 214 mit nicht dargestellten Kontaktflächen angeordnet ist. Die Kontaktflächen des Sensorelements 214 sind mit Kontaktteilen 235 elektrisch verbunden, die durch ein an einem Verbindungselement 240 angreifendes Federelement 241 auf die Kontaktflächen des Sensoreleiαents 214 gedrückt werden. Die Kontaktteile 235 weisen in einem Kontaktierbereich 260 Crimpverbindungen 243 auf, die einen elektrischen Kontakt der Kontaktteile 235 zu aus dem Sensorelement 214 herausführenden Anschlußkabeln 218 herstellen. Die Anschlußkabel 218 sind durch eine Kabeldurchführung 250 gasdicht abgedichtet. Die Kabeldurchführung 250 kann beispielsweise aus einem Silikongummi oder aus einem temperaturbeständigeren Fluorelastomer, beispielsweise Viton (FKM) der Firma Dupont, bestehen.
In dem Kontaktierbereich 260 ist ein Trägerelement 261 vorgesehen. Das Trägerelement 261 weist Aussparungen 262 zur Aufnahme der Anschlußkabel 218 und der Crimpverbindungen 243 der Kontaktteile 235 auf. Die Aussparungen 262 verengen sich auf der den Anschlußkabeln 218 zugewandten Seite, wodurch ein Herausrutschen der Anschlußkabel 218 aus dem Trägerelement 261 vermieden wird. Die Kontaktteile 235 ragen aus dem dem Sensorelement 214 zugewandten Ende des Trägerelements 261 in einen Innenraum 233 des Gehäuses 213.
Das Trägerelement 261 ist von einer metallischen Innenhülse 265 umgeben. Zwischen der Innenhülse 265 und dem Gehäuse 213 ist im Kontaktierbereich 260 ein poröses Material vorgesehen. Das poröse Material ist zum Beispiel ein poröser Schlauch 266. Der poröse Schlauch 266 besteht beispielsweise aus PTFE, das Trägerelement 261 besteht beispielsweise ebenfalls aus massivem PTFE oder aus einem hochte peraturfesten Kunststoff wie Polyimid, Polyetherketon (PEK) oder Polyetheretherketon (PEEK) .
Das Sensorelement 214 weist anschlußseitig eine nicht dargestellte Öffnung zu einem im Sensorelement angeordneten Referenzgasraum auf. Die Öffnung ist dem Innenraum 233 des Gehäuses 213 zugewandt. Um der außerhalb des anschlußseitigen Abschnitts 216 des Gassensors befindlichen Referenzgas einen Zugang zu dem Innenraum 233 und damit zum Referenzgasraum zu ermöglichen, sind in das Gehäuse 213
Öffnungen 271, in die Innenhülse 265 Öffnungen 272 und in dem Trägerelement 261 Öffnungen 273 eingebracht. Die Öffnungen 273 in dem Trägerelement 261 führen zu den Aussparungen 262. Die Öffnungen 271, 272, 273 sind übereinanderliegend in dem Gehäuse 213b, der Innenhülse 265 und dem Trägerelement 261 angeordnet. Damit kann das Referenzgas über die in das Gehäuse 213b eingebrachten Öffnungen 271, den porösen Schlauch 266, die in die Innenhülse 165 eingebrachten Öffnungen 272, die in das Trägerelement 261 eingebrachten Öffnungen 273 und die Aussparungen 262 in den Innenraum 233 und damit zum Referenzgasraum des Sensorelements 214 gelangen.
Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform des zweiten Ausführungsbeispiels ist zwischen dem Gehäuse und dem Trägerelement anstelle, der Innenhülse und des porösen Schlauchs eine ein poröses Material aufweisende poröse Hülse vorgesehen ist. Die poröse Hülse besteht beispielsweise aus PTFE.

Claims

Ansprüche
1. Gassensor, insbesondere zum Nachweis mindestens einer Gaskomponente in einem Abgas, mit einem in einem Gehäuse (113) angeordneten Sensorelement (114) , wobei an einem anschlußseitigen Ende (113b) des Gehäuses (113) in einem
Kontaktierbereich (160) ein Trägerelement (161) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Trägerelement (161) und dem Gehäuse (113) ein poröses Material (166, 167) vorgesehen ist, daß im Kontaktierbereich (160) in das Gehäuse (113) mindestens eine Öffnung (171) eingebracht ist und daß entlang einer Außenfläche des Trägerelements (161) ein Strömungsweg vorgesehen ist.
2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb des Gassensors (110) befindliches Referenzgas durch die Öffnung (171) des Gehäuses (113) , durch das poröse Material (166, 167) und über den Strömungsweg entlang der Außenfläche des Trägerelements (161) zu einem anschlußseitigen Ende (114b) des
Sensorelements (114) gelangen kann.
3. Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg durch eine Verjüngung (174) des Trägerelements (161) auf seinem dem Sensorelement (114) zugewandten Bereich gebildet wird.
4. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsweg durch eine Erweiterung der das Trägerelement (161) umgebenden
Elemente (113, 165, 166, 167) gebildet wird.
5. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Sensorelement (114) ein Referenzgaskanal eingebracht ist, der am anschlußseitigen Ende (114b) des Sensorelements (114) eine Öffnung aufweist, durch die Referenzgas in einen Referenzgasraum gelangen kann.
6. Gassensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (114) an seinem anschlußseitigen Ende (114b) mindestens eine Kontaktfläche aufweist, die mit einem Kontaktteil (135) elektrisch kontaktiert ist, indem das Kontaktteil (135) durch ein an einem Verbindungselement (140) angreifendes
Federelement (141) auf die Kontaktfläche gedrückt wird.
7. Gassensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (135) eine Crimpverbindung (143) aufweist, durch die das Kontaktteil (135) mit dem
Anschlußkabel (118) elektrisch leitend verbunden ist.
8. Gassensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (161) zumindest einen Teilbereich mindestens einer Kontaktierung enthält, wobei das
Trägerelement (161) mindestens eine Aussparung (162) zur Aufnahme des Endbereichs mindestens eines Anschlußkabels (118) und der mit diesem Anschlußkabel (118) kontaktierten Crimpverbindung (143) des Kontaktteils (135 ) aufweist .
9. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (161) mindestens eine Öffnung (173) aufweist, die zu einer Aussparung (162) des Trägerelements (161) führt.
10. Gassensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine in das Gehäuse (113) eingebrachte Öffnung (171) und mindestens eine in das Trägerelement (161) eingebrachte Öffnung (173) übereinander liegen.
11. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (173) in das Trägerelement (161) radial eingebracht ist.
12. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußkabel (118) durch eine in das Gehäuse (113) eingebrachte Aussparung aus dem Gehäuse (113) herausgeführt ist, wobei zur gasdichten Abdichtung und zur Halterung des Anschlußkabels (118) im Bereich der Aussparung des Gehäuses (113) eine Kabeldurchführung (150) vorgesehen ist.
13. Gassensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabeldurchführung (150) Silikongummi enthält oder ein Fluorelastomer aufweist.
14. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement (161) PTFE und/oder einen hochtemperaturfesten Kunststoff, insbesondere Polyimid, Polyetherketon (PEK) oder Polyetheretherketon (PEEK) aufweist.
15. Gassensor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material ein poröser Schlauch (166) ist und daß zwischen dem porösen Schlauch (166) und dem Trägerelement (161) eine metallische Innenhülse (165) vorgesehen ist, in die mindestens eine Öffnung (172) eingebracht ist.
16. Gassensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Schlauch (166) PTFE enthält.
17. Gassensor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine in das Gehäuse (113) eingebrachte Öffnung (171) und mindestens eine in die Innenhülse (165) eingebrachte Öffnung (172) übereinander liegen.
18. Gassensor nach Anspruch 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine in die Innenhülse (165) eingebrachte Öffnung (172) und mindestens eine in das Trägerelement (161) eingebrachte Öffnung (173) übereinander liegen.
19. Gassensor nach Anspruch 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die hohlzylinderförmige Innenhülse (165) ungefähr dieselbe Höhe wie das zylinderförmige
Trägerelement (161) aufweist.
20. Gassensor nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Material eine poröse Hülse (167) ist.
21. Gassensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Hülse (167) PTFE enthält.
2. Gassensor, insbesondere zum Nachweis mindestens einer Gaskomponente in einem Abgas, mit einem in einem Gehäuse (213) angeordneten Sensorelement (214) , wobei an einem anschlußseitigen Ende (213b) des Gehäuses (213) in einem Kontaktierbereich (260) ein Tragerelement (261) vorgesehen ist, das zumindest einen Teilbereich mindestens einer Kontaktierung enthalt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tragerelement (261) und dem Gehäuse (213b) eine poröses Material (266, 267) vorgesehen ist, daß im Kontaktierbereich (260) in das
Gehäuse (213b) sowie in das Tragerelement (261) jeweils mindestens eine Öffnung (271, 273) eingebracht ist, daß das Tragerelement (261) mindestens eine Aussparung (262) zur Aufnahme des Endbereichs mindestens eines Anschlußkabeis (218) und einer mit diesem Anschlußkabel
(218) kontaktierten Crimpverbindung (243) eines Kontaktteils (235) aufweist, daß die Öffnung in das Tragerelement (261) radial eingebracht ist, und daß das Anschlußkabel (218) durch eine in das Gehäuse (213) eingebrachte Aussparung aus dem Gehäuse (213) herausgeführt ist, wobei zur gasdichten Abdichtung und zur Halterung des Anschlußkabels (218) im Bereich der Aussparung des Gehäuses (213) eine Kabeldurchführung (250) vorgesehen ist.
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