CN107208523A - 包括气体传感器、尤其包括颗粒传感器的排气设备 - Google Patents

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Abstract

排气设备，包括：沿流动方向由废气流过的排气管，所述排气管具有管壁部；法兰，所述法兰布置在所述管壁部中并且所述法兰具有设有内螺纹的通孔；气体传感器、尤其颗粒传感器，所述气体传感器设置用于感测包含在所述废气中的碳黑颗粒的浓度，并且所述气体传感器具有设有外螺纹的壳体螺纹区段，所述壳体螺纹区段旋入到所述通孔中；其中，在所述壳体螺纹区段的径向外侧与所述通孔的伸到所述排气管内部的内周缘区段之间存在有环状间隙；其中，所述法兰具有导流元件，所述导流元件在所述壳体螺纹区段的下游的部分周缘上延伸，并且所述导流元件设置用于限制或在很大程度上防止所述气体传感器在环状间隙中受到环流。

Description

包括气体传感器、尤其包括颗粒传感器的排气设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的特征的排气设备。
背景技术
为了能够探测包括内燃机的车辆的废气中的碳黑颗粒浓度，使用颗粒传感器，这些颗粒传感器布置在排气设备的管路元件(排气管)中。
宝马内部对布置在排气设备的排气管中的颗粒传感器上的流动情况进行了研究。所研究的传感器组件示意性地在图1a、图1b中示出。
图1a示出气体传感器或者颗粒传感器，该气体传感器或者颗粒传感器伸入到具有中间纵向轴线3的排气管2的内部。在排气管2中，废气体积流m废气沿流动方向4流动。在排气管2的壁部中布置有法兰5。法兰5具有设有内螺纹6的通孔。气体传感器或者颗粒传感器1具有壳体7，该壳体具有设有外螺纹的壳体螺纹区段8，该壳体螺纹区段旋入到法兰5的通孔中或者内螺纹6中。
如从图1a中可看出的那样，在壳体螺纹区段8的前区段的径向外侧与设置在法兰5中的通孔的伸到排气管2的内部的内周缘区段之间设置有环状间隙9。
废气体积流m废气的子体积流(间隙流)m间隙能够进入到环状间隙9中，并且对壳体7或者颗粒传感器1的螺纹壳体区段8进行环流。由于环状间隙9，颗粒传感器相对强烈地被环流，这导致在颗粒传感器1的废气入口10与废气出口11之间的压力梯度下降。子体积流m传感器经由废气入口10流入到颗粒传感器1中并且废气经由出口11从颗粒传感器1流回到排气管中。
只有在入口10与出口11之间的压力差足够高的情况下才实现颗粒传感器的良好的通流，这是对于良好的测量结果而言的前提。如果该“扫气压差”下降，则具有较小的局部速度的较小的质量流流过颗粒传感器，由此较少的废气和颗粒到达传感器，这对传感器的功能性产生不利作用。
本发明正好着手于该点上。
发明内容
本发明的任务是，提供一种排气设备，其包括：布置在该排气设备中的气体传感器、尤其包括布置在排气设备中的颗粒传感器，所述气体传感器在废气流动情况方面如此优化，使得能够得到尽可能好的测量结果。尤其应该使颗粒传感器所受到的对扫气压差产生负面影响环流保持得尽可能小。
该任务通过权利要求1的特征来解决。本发明的有利的设计方案和改进方案由从属权利要求得知。
本发明的出发点是一种排气设备，其包括沿流动方向由废气流过的排气管，该排气管具有管壁部。在该管壁部中布置有法兰，该法兰具有设有内螺纹的通孔。气体传感器旋入到通孔中。所述气体传感器可以尤其涉及碳黑颗粒传感器，该碳黑颗粒传感器例如设置用于感测包含在废气中的碳黑颗粒浓度。该气体传感器具有设有外螺纹的壳体螺纹区段，该壳体螺纹区段旋入到通孔中。
在壳体螺纹区段的前区段的径向外侧与法兰的通孔的伸到排气管内部的内周缘区段之间设置有(在制造技术方面必要的)环状间隙。
本发明的核心在于，法兰具有“导流元件”，该导流元件在壳体螺纹区段的下游的部分周缘上延伸，并且该导流元件设置用于限制或在很大程度上防止环状间隙中的排气流。
该导流元件可以类似于“自行车的半挡泥板”或类似于“半套筒”地构造。导流元件的目的是，实现对于颗粒传感器所受环流的“障碍”。通过导流元件减少颗粒传感器的环流，并由此增大在颗粒传感器的废气入口与废气出口之间的扫气压差。由于压力梯度相应较大，较大的废气质量流流过颗粒传感器，由此改进该颗粒传感器的测量品质。
本发明能够在结构上非常简单且成本有利地实现。
根据本发明的一种改进方案，在导流元件与壳体螺纹区段的下游的部分周缘之间存在有径向间隙。
已经提及的是，导流元件在壳体螺纹区段的部分周缘上延伸。该部分周缘或者周缘区域可以例如处于整个周缘的150°与210°之间、或160°与200°之间、或170°与190°之间。优选导流元件在壳体螺纹区段的基本上180°或正好180°的周缘区域上延伸。
根据本发明的一种改进方案，导流元件在其端侧的端部区域中、也就是说在面向排气管内部的端部区域中具有径向向内朝着气体传感器或者颗粒传感器的中间纵向轴线突出的区段，该区段遮盖气体传感器或者颗粒传感器的壳体螺纹区段的端侧的部分周缘至少一段距离。
在导流元件的径向向内突出的区段与壳体螺纹区段的端侧之间(沿气体传感器或者颗粒传感器的中间纵向轴线方向观察)可存在有间距或者小间隙。
法兰可以焊入到排气管的壁部中或以其它方式流体密封地与排气管连接，气体传感器或者颗粒传感器旋入到该法兰的通孔中。
根据本发明的一种改进方案，气体传感器或者颗粒传感器的壳体螺纹区段的部分区段突起超过法兰的面向排气管内部的端侧至少一段距离。
气体传感器或者颗粒传感器可以具有套筒状头部。该套筒状头部又具有中间纵向轴线并且在导流元件上方朝着排气管内部方向突起。
气体传感器的废气入口可以通过存在于壳体螺纹区段与套筒状头部之间的流入环状间隙或者流入间隙构成。废气可以经由该流入间隙流入到气体传感器的壳体中。
气体传感器的套筒状头部(沿其周向方向观察)具有至少一个通孔，已进入到气体传感器的壳体中的废气能够经由该通孔进一步流动到套筒状头部的内部。
根据本发明的一种改进方案，气体传感器具有传感器元件，该传感器元件在中间布置在套筒状头部中或者该传感器元件伸到套筒状头部中。进入到套筒状头部中的废气沿着传感器元件流动至套筒状头部的端侧的开口。该端侧的开口构成气体传感器的废气出口，废气经由该废气出口流回到排气管中。
附图说明
下面结合附图更详细地阐释本发明。附图如下：
图1a、图1b示出包括气体传感器的排气设备，如该气体传感器在宝马内部被研究和应优化的那样；
图2a、图2b示出根据本发明的包括气体传感器的排气设备；
图3示出包括导流元件的根据本发明的法兰。
具体实施方式
在图2a、图2b中所示出的组件在很大程度上与上面已经结合图1a、图1b所示出的组件相同。
法兰5焊入排气管2中，该法兰具有设有内螺纹6的通孔。碳黑颗粒传感器1旋入到通孔6中。
碳黑颗粒传感器1具有壳体7，该壳体具有螺纹壳体区段8。螺纹壳体区段8通过壳体7的外周缘来构成，在该外周缘上设置有外螺纹，该外螺纹旋入到内螺纹6中。
颗粒传感器1具有传感器元件12，该传感器元件伸到气体传感器的套筒状头部13中。在壳体螺纹区段8与套筒状头部13之间存在有流入间隙，废气能够经由该流入间隙流入到气体传感器1中。
套筒状头部具有沿周向方向分布的多个通孔13a、13b，流入到气体传感器中的废气能够经由这些通孔到达套筒状头部的内部。废气从那里朝着流出开口11的方向流动，该流出开口设置在套筒状头部13的端侧上。废气从气体传感器1经由流出开口11流回到排气管2的内部。
如从图2a中可看出的那样，在气体传感器的下游区域14中布置有导流元件15，该导流元件在壳体螺纹区段8的下游的部分周缘上延伸(参见图2b和图3)。
导流元件15设置用于限制或在很大程度上防止环状间隙中的废气流，并由此限制或在很大程度上防止颗粒传感器在它的外周缘上的环流或者环状间隙中的环流。导流元件15在它的形状方面能够与“半自行车挡泥板”相比，这可从图3中最好地看出。
如从图2a中可看出的那样，在导流元件15与壳体螺纹区段8的下游的部分周缘之间存在有径向间隙16。
导流元件15(类似于自行车挡泥板的情况)具有径向向内朝着气体传感器1的中间纵向轴线17(参见图1)突出的区段15a，该区段遮盖壳体螺纹区段的端侧的部分周缘至少一段距离。
如从图2a、图2b和图3中可看出的那样，导流元件此处在气体传感器1的180°的周缘上延伸。
在导流元件的径向向内突出的区段15a与壳体螺纹区段8的端侧之间–沿气体传感器1的中间纵向轴线17(参见图1)的方向观察-存在有小间距或者间隙。
在排气设备中可以布置有颗粒过滤器(未示出)。沿废气的流动方向观察，气体传感器1可以布置在颗粒过滤器下游。
传感器元件12的功能优选基于电阻测量。积聚在传感器元件12上的碳黑颗粒在各电极腔之间构成电路径，电流流经这些电路径。传感器元件在排气设备运行期间规律地通过加热还原，通过加热将积聚的碳黑颗粒烧掉。根据所测量的电流，对碳黑颗粒过滤器的功能有效性的诊断进行评价。
区别于图1a和图1b中所示出的组件，通过导流元件15几乎完全避免颗粒传感器或者壳体螺纹区段8受到环流。在图1中所示出的间隙体积流m间隙则在很大程度上或几乎完全被抑制，这对扫气压差并由此对测量品质产生有利作用。

Claims (12)

1.排气设备，包括：
-沿流动方向(4)由废气流过的排气管，所述排气管具有管壁部(2)；
-法兰(5)，所述法兰布置在所述管壁部(2)中并且所述法兰具有设有内螺纹(6)的通孔；
-气体传感器、尤其颗粒传感器(1)，所述气体传感器设置用于感测包含在所述废气中的碳黑颗粒的浓度，并且所述气体传感器具有设有外螺纹的壳体螺纹区段(8)，所述壳体螺纹区段旋入到所述通孔中；其中，
-在所述壳体螺纹区段(8)的径向外侧与所述通孔的伸到所述排气管内部的内周缘区段之间存在有环状间隙(9)；其中，
-所述法兰(5)具有导流元件(15)，所述导流元件在所述壳体螺纹区段(8)的下游的部分周缘上延伸，并且所述导流元件设置用于限制或在很大程度上防止所述气体传感器在环状间隙(9)中受到环流。
2.根据权利要求1所述的排气设备，其特征在于，在所述导流元件(15)与所述壳体螺纹区段(8)的下游的部分周缘之间存在有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的排气设备，其特征在于，所述导流元件(15)在
-150°与210°之间的周缘区域上，或
-160°与200°之间的周缘区域上，或
-170°与190°之间的周缘区域上，或
-在基本上180°或正好180°的周缘区域上延伸。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述导流元件(15)具有径向向内朝着所述气体传感器(1)的中间纵向轴线(17)突出的区段(15a)，所述区段遮盖所述壳体螺纹区段(8)的端侧的部分周缘至少一段距离。
5.根据权利要求4所述的排气设备，其特征在于，在所述导流元件(15)的径向向内突出的区段(15a)与所述壳体螺纹区段(8)的端侧之间沿所述气体传感器(1)的中间纵向轴线(17)的方向观察存在有间距。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述法兰(5)焊入到所述管壁部(2)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述壳体螺纹区段(8)的部分区段突起超过所述法兰(5)的面向所述排气管内部的端侧。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述气体传感器(1)的套筒状头部(13)沿所述气体传感器的中间纵向轴线(17)方向在所述导流元件(15)上方伸入所述排气管的内部。
9.根据权利要求8所述的排气设备，其特征在于，所述气体传感器(1)在所述壳体螺纹区段(8)与所述套筒状头部(13)之间具有流入间隙(10)，废气经由所述流入间隙流入到所述气体传感器(1)中。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述气体传感器(1)的传感器元件(12)在中间伸到所述套筒状头部(13)中，其中，进入到所述套筒状头部(13)中的废气沿着所述传感器元件(12)流动至所述套筒状头部(13)的端侧。
11.根据权利要求10所述的排气设备，其特征在于，所述套筒状头部(13)在其端侧上具有流出开口(11)，废气经由所述流出开口从所述套筒状头部(13)流回到所述排气管中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述排气设备具有颗粒过滤器，其中，所述气体传感器(1)沿所述废气的流动方向(4)布置在所述颗粒过滤器下游。
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