CN110494742A - 废气传感器、尤其是颗粒传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种废气传感器、尤其是颗粒传感器，包括套筒形的传感器壳体(12)、固定在所述传感器壳体(12)中的传感器元件(14)和套筒形的保护管(20)，该传感器元件在废气侧超过所述传感器壳体(12)伸出，该保护管在废气侧固定在所述传感器壳体(12)上，其中，所述保护管(20)由内保护套筒(21)和外保护套筒(22)组成，其中，所述内保护套筒(21)围绕所述传感器元件(14)的废气侧的端部区域(141)，其中，所述外保护套筒(22)至少区域式地围绕所述内保护套筒(21)，使得在外保护套筒(22)和内保护套筒(21)之间构造有环形室(30)，其中，所述外保护套筒(22)和所述内保护套筒(21)分别具有气体出口和气体入口并且实现所述保护管(20)的从所述外保护套筒(22)的气体入口到所述环形室(30)中、从那里经由所述内保护套筒(21)的气体入口到所述内保护套筒(21)的内部中并且从那里经由所述外保护套筒和所述内保护套筒(21、22)的气体出口的通流。根据本发明，所述内保护套筒(21)的气体入口形成在所述保护管(20)的通流中的最小流动横截面。
Description
背景技术
例如由DE 40 34 072 A1已知一种废气传感器，该废气传感器包括套筒形的传感器壳体、固定在传感器壳体中的传感器元件和套筒形的保护管，该传感器元件在废气侧超过传感器壳体伸出，该保护管在废气侧固定在传感器壳体上，其中，保护管由内保护套筒和外保护套筒组成，其中，内保护套筒包围传感器元件的废气侧的端部区域，其中，外保护套筒至少区域式地包围内保护套筒，使得在外保护套筒和内保护套筒之间构造有环形室，其中，外保护套筒和内保护套筒分别具有气体出口和气体入口并且实现保护管从外保护套筒的气体入口到环形室中、从那里经过内保护套筒的气体入口到内保护套筒的内部并且从那里经过外保护套筒和内保护套筒的气体出口的通流。
发明内容
在本发明的意义中，废气传感器尤其是用于测量内燃机的废气的成分、例如氧气或二氧化氮的浓度的传感器。尤其可以涉及用于证明气体的固态成分的浓度、例如在内燃机的废气中的炭黑浓度的颗粒传感器。
关于废气传感器，本发明通常基于以下认知：废气传感器的敏感性和动态性能原则上受该废气传感器在废气管路中的取向影响，尤其在废气传感器围绕它的纵轴线的扭转方面，该纵轴线优选垂直于在废气管路中的主流动方向地定向。已知的是，例如在由现有技术已知的废气传感器中废气优选经过内保护套筒和外保护套筒的在上游布置的气体进入开口进入到保护管的内部并且优选从这些气体进入开口开始定向地流到传感器元件上。在其他已知的传感器中，也可以出现相反的效应：废气优选经过内保护套筒和外保护套筒的在下游布置的气体进入开口进入到保护管的内部并且优选从这些气体进入开口开始定向地流到传感器元件上。因此，在两种情况下，根据传感器元件相对于在上游/或下游布置的气体进入开口的取向，在这些传感器中产生废气传感器的不同敏感性和动态性能。
在另一步骤中已知，内保护套筒的气体入口的足够的节流作用导致在内保护套筒的内部中的相对低压，当内保护套筒的气体入口形成在保护管的通流中的最小流动横截面时确保该节流作用。通过在内保护套筒的气体入口前面形成的废气的倒流(Rückstau)使在环形室中和在内保护套筒的内部的废气流动均匀化。由于在那里存在的低压，废气经过内保护套筒的气体入口均匀地吸入到内保护套筒的内部。因此，消除了废气传感器的敏感性和动态性能受其在废气管路中的取向的影响，废气到内保护套筒的内部中的流入尤其在很大程度上与废气传感器围绕它的纵轴线的扭转无关地进行。
以该方式，在废气传感器未限定取向地安装在废气管路中时、尤其在未限定地围绕它的纵轴线扭转时提高废气传感器的精度。
关于颗粒传感器特别已知附加的技术效果。就此而言，本发明也基于发明人的以下认知：当废气以尽可能高的流动速度对准传感器元件时，能够特别有效地实现包含在废气中的炭黑颗粒在传感器元件上的积聚。因此，包含在废气中的炭黑颗粒以高分量非常紧密地达到传感器元件上，并且以高速率出现(abschneiden)在该传感器元件上。
在另外的步骤中已知的是，废气对准传感器元件的流动速度能够以合适的程度增大，其方式是，尤其当气体入口布置在传感器元件的轴向高度上时，内保护套筒的气体入口形成在保护管的通流中的最小流动横截面积。通过这样实现的内保护管的气体入口的节流作用，在内保护套筒的内部和环形室之间使差压最大化，该差压给予废气朝着传感器元件方向的明显的加速度。
总体上，通过本发明可以特别地提升颗粒传感器的敏感性。
根据本发明，废气传感器具有套筒形的传感器壳体，该传感器壳体尤其具有贯通孔并且在本发明的框架下尤其限定轴线或纵轴线和轴向方向。在本发明的框架下，该轴线的取向或该轴向方向尤其被称为废气侧。
套筒形的传感器壳体例如可以是金属的。套筒形的传感器壳体例如可以具有外螺纹和/或外六角型廓。废气传感器尤其能够以该方式或者尤其能够以另外的方式安装在尤其内燃机的废气管路中。
根据本发明，在传感器壳体中固定有传感器元件。传感器元件尤其至少部分地固定在传感器壳体的贯通孔中。例如可以涉及例如基于二氧化锆和/或二氧化铝的陶瓷传感器元件，该陶瓷传感器元件尤其可以借助于例如陶瓷元件、尤其是密封元件固定在传感器壳体的贯通孔中。
根据本发明，传感器元件在废气侧超过传感器壳体伸出。在此，例如可以设置为，传感器元件的敏感区域、尤其是本身已知的叉指电极结构布置在传感器元件的在废气侧上超过传感器壳体伸出的部分上。敏感区域也可以替代地是电化学电池的电极和/或例如宽带λ探测器或NOX传感器的通到传感器元件的内部的开口。
根据本发明的废气传感器具有套筒形的保护管，该保护管在废气侧固定、例如焊接在传感器壳体上。保护管例如可以从径向外部焊接在传感器壳体的凸缘上。保护管例如可以是金属的，所述保护管例如可以由多个深拉件组成。
根据本发明，保护管由两个保护套筒、即内保护套筒和外保护套筒组成。可选地，废气传感器可以具有另外的保护套筒，该另外的保护套筒尤其与保护管和/或内保护套筒和外保护套筒相互作用，例如至少部分地围绕它们。当然更多的、尤其这种另外的保护套筒也是可能的。
内保护套筒和外保护套筒各自尤其具有套筒的基本形状。尤其分别存在沿各个套筒的轴向方向的至少一个通道。内保护套筒和外保护套筒各自和/或整体上尤其具有本质上旋转对称的基本形状。套筒形的壳体、内保护套筒和/或外保护套筒和尤其是传感器元件例如可以关于其基本结构而言彼此共轴地布置。
内保护套筒尤其在废气侧固定、例如焊接在传感器壳体上。
根据本发明，内保护套筒围绕传感器元件的废气侧的端部区域、例如传感器元件的在其上布置有传感器元件的敏感区域(尤其上面已经阐释的敏感区域)的废气侧的端部区域。
外保护套筒尤其在废气侧固定、例如焊接在传感器壳体上，例如与内保护套筒一起通过单个环绕的焊缝焊接在该传感器壳体上。
根据本发明，外保护套筒至少区域式地围绕内保护套筒。尤其地，外保护套筒的至少部分在径向上和/或在废气侧在轴向上布置在内保护套筒的外部、尤其布置在从传感器元件看的相对置的一侧上。
但是，在根据本发明的这些特征的框架下也可以设置为，外保护套筒在其内部仅接收内保护套筒的靠近壳体的部分，而内保护套筒穿过外保护套筒并且在轴向上朝着废气方向超过该外保护套筒伸出。
也可以设置为，外保护套筒既在径向上也在废气侧在轴向上布置在内保护套筒的外部、尤其布置在从传感器元件看的相对置的一侧上。
根据本发明，在外保护套筒和内保护套筒之间构造有环形室。环形室尤其理解为在两个尤其同心的、至少部分彼此嵌套布置的套筒、例如柱体之间的中间空间。例如可以设计空心柱形的空间。环形室沿轴向方向的投影尤其是环形面，该环形面尤其由两个同心圆限界。同心圆的半径例如可以形成位于0.35和0.7之间的比例。
根据本发明，外保护套筒和内保护套筒分别具有气体出口和气体入口。尤其设置有外保护套筒的气体入口和内保护套筒的气体入口以及外保护套筒的气体出口和内保护套筒的气体出口。
相关保护套筒的这种气体入口或这种气体出口尤其可以是相关保护套筒中的至少一个开口、即分别是刚好一个开口或分别是多个开口，其中，所述开口尤其显示为从相关套筒的外侧至相关套筒的内侧的宏观气体通道。在多个开口的情况下，这些开口彼此平行地实现从相关套筒的外侧至相关套筒的内侧的宏观气体通道。所述开口原则上可以沿任意方向指向，例如沿轴向方向或沿径向方向。
外保护套筒的气体入口例如可以由沿着外保护套筒的周边均匀布置的多个开口组成。内保护套筒的气体入口例如可以由沿着内保护套筒的周边均匀布置的多个开口组成。外保护套筒的气体出口例如可以由一个中央的废气侧开口组成。内保护套筒的气体出口例如可以由一个中央的废气侧开口组成或者由布置在内保护套筒的也称为冲击板(Prallplatte)的废气侧底部上的多个开口组成。
在本发明的框架下，气体入口和气体出口配属有流动横截面。在单个开口的情况下所述流动横截面是开口的几何横截面，在多个开口的情况下所述流动横截面是相关开口的几何横截面的总和。
尤其在存在废气中的静压力的沿轴向方向指向的负梯度(即压力梯度)的情况下，例如在保护管的废气侧轴向端部上的静压力小于在保护管的远离废气的轴向端部上的静压力时，尤其设置为，保护管尤其强制地获得如下通流：从外保护套筒的气体入口到环形室中，从那里通过内保护套筒的气体入口到内保护套筒的内部中并且从那里依次通过外保护套管和内保护套管的气体出口、即要么首先通过内保护套筒的气体出口随后通过外保护套筒的气体出口要么首先通过外保护套筒的气体出口随后通过内保护套筒的气体出口。在上下文中，对于根据本发明的传感器尤其将保护套筒中的开口分配给气体入口和气体出口。
在此，“强制地”尤其理解为，在设计上排除沿另外的顺序或在另外的路径上的通流。尤其设置为，环形室与仅在外保护套筒的气体入口上方的、在外保护套筒外部的区域直接相连和/或环形室与仅在内保护套筒的气体入口上方的内保护套筒的内部直接相连和/或内保护套筒的内部与在废气传感器的外部的区域通过外保护套筒和内保护套筒的气体出口相连，而之前不再与环形室相连。
换言之：保护管的通流尤其参照气体入口和气体出口进行，即除了属于气体入口和气体出口的多个开口的并行横穿之外，基于保护管的结构尤其仅以在尤其线性的和尤其不分叉的路径上的限定顺序进行。
在存在废气中的静压力的沿轴向方向指向的负梯度的情况下，例如当保护管的废气侧轴向端部上的静压力小于在保护管的远离废气的轴向端部上的静压力时，保护管的通流尤其可以被由此驱动，使得内保护套筒或外保护套筒的气体出口布置在外保护套筒的气体入口的废气侧上，尤其在废气传感器安装在废气管路的壁上、安装在具有较小静压力的位置上时。通过废气传感器本身、尤其通过保护管本身的流动影响、尤其是在外保护套筒的气体入口的区域中的流动的减速可以引起或增强该影响。
内保护套筒的气体入口尤其布置在传感器元件的轴向高度上。内保护套筒的气体入口尤其可以布置在传感器元件的敏感区域、尤其是上面已经阐释的敏感区域的轴向高度上。在与内保护管的气体入口处的节流作用的相互作用下，实现废气朝着传感器元件的方向的明显加速。例如在所提到的颗粒传感器的情况下，提升颗粒在传感器元件上的积聚并且由此提升颗粒传感器的敏感性，如上面阐释的那样。
替代地，内保护套筒的气体入口尤其可以布置在传感器元件的敏感区域、尤其上面已经阐释的敏感区域的背离废气的轴向侧上。在这种情况下尤其可以设置为，流入到内保护套筒的内部中的气体通过一个转向元件或多个转向元件对准到传感器元件的敏感区域、尤其是上面已经阐释的敏感区域上。
根据本发明，内保护套筒的气体入口形成在保护管的通流中的最小流动横截面。气体入口的流动横截面积尤其小于在保护管中流经的所有其他横截面积、尤其分别小于外保护套筒的气体出口的流动横截面积、外保护套筒的气体入口的流动横截面积和内保护套筒的气体出口的流动横截面积。气体入口的流动横截面积尤其也小于配属于环形室和内保护套筒的内部和可能存在的端室(参见下面)的流动横截面积。
尤其设置为，内保护套筒的气体入口具有为内保护套筒的气体出口的流动横截面积的10％至95％、尤其25％至50％或50％至80％和/或外保护套筒的气体出口的流动横截面积的10％至95％、尤其25％至50％或50％至80％的流动横截面积。
在本发明的框架下，尤其两组实施方式是可能的。
第一组的特征在于，外保护套筒的气体出口具有至少一个气体排出开口，在该气体排出开口中固定有内保护套筒并且内保护套筒穿过该气体排出开口在废气侧超过外保护套筒伸出，并且内保护套筒的气体出口使内保护套筒的内部与在废气传感器的外部的区域直接连接。
在保护管的通流中，流动尤其从内保护套筒的内部直接达到废气传感器外部的区域中，而不再由外保护套筒引导。在这里，外保护套筒的气体排出开口不再直接与所述流动接触，所述气体排出开口仅接收内保护套筒，在该内保护套筒中所述流动朝着内保护管的气体出口运动；在本发明的意义上，所述气体排出开口是外保护套筒的气体排出开口和气体出口。
第二组的特征在于，外保护套筒在轴向上在废气侧的方向上超过内保护套筒突出并且在外保护套筒和内保护套筒之间构造有与环形室分开的端室，并且内保护套筒的气体出口使内保护套筒的内部与端室连接并且外保护套筒的气体出口使端室与废气传感器的外部的区域连接。
在保护管的通流中所述流动尤其从内保护套筒的内部首先经由内保护套筒的气体出口达到与环形室分开的端室中并且从那里尤其通过外保护套筒的排出开口达到废气传感器外部的区域中。
在此，内保护套筒可以在废气侧尽可能地敞开，使得内保护套筒的气体出口由具有最大横截面积的中央开口组成。替代地，内保护套筒在废气侧可以由冲击板封闭，该冲击板具有一个或多个开口、尤其多个在轮圈上布置偏心的开口。
本发明的扩展方案通常设置为，外保护套筒的气体入口具有设有至少一个涡旋元件的至少一个气体进入开口、例如设有多个以均匀间距布置在外保护套筒的周边上的开口，所述开口分别设有涡旋元件(Drallelement)。通过涡旋元件使进入到环形室中的废气这样偏转，使得所述废气在环形室内部围绕内保护套筒旋转。这种扩展方案具有以下优点：废气传感器的功能、尤其是其敏感性在更大程度上与废气传感器以哪个角位置(尤其以围绕其纵轴线的哪个旋转角度)安装在废气流中无关，并且还在很大程度上与内保护套筒和外保护套筒相对彼此以哪个角位置安装无关，即使当内保护套筒的气体入口仅具有在该内保护套筒的周边上不均匀分布的开口时。
本发明的附加的或替代的扩展方案设置为，内保护套筒的气体入口具有至少一个气体进入开口，该气体进入开口具有至少一个转向元件，该转向元件使进入到环形室中的废气朝着内保护套筒的气体出口的方向偏转。内保护套筒的气体入口例如可以具有多个气体进入开口，所述气体进入开口以均匀的间距布置在内保护套筒的周边上并且分别具有一个转向元件，该转向元件使进入到环形室中的废气朝着内保护套筒的气体出口的方向偏转。这种扩展方案具有以下技术作用：虽然废气还总是以高速达到传感器元件，但所述废气以减小的法向速度分量达到所述传感器元件。申请人的研究表明，在该配置中能够改善传感器运行的可靠性。参照颗粒传感器，这还基于，在一定的运行条件中减小的法向速度分量防止已经粘附在传感器元件上的炭黑颗粒和炭黑颗粒结构、例如在叉指电极之间的炭黑桥又会脱离并且因此不再用于测量。
本发明的附加的或替代的扩展方案设置为，内保护套筒的气体入口由多个非常小的开口组成。这样例如可以设置至少10个或甚至至少30个开口，其中，这些开口中的单个开口的横截面积分别不超过1mm2或甚至不超过0.3mm2。所述开口例如能够以均匀的间距并排地或者以两个、三个、四个或更多个环绕的环的形式布置在内保护套筒的周边上。相比于较大的开口的优点在于，更好地保护传感器元件以免受冷凝物或异物颗粒(例如金属颗粒)的影响。所述开口的最小尺寸由此得出：即使在废气中存在炭黑的情况下内保护管的气体入口也不应堵塞。每个开口的横截面积例如不应小于0.06mm2。
尤其可以设置为，内保护套筒的每个单个气体进入开口具有流动横截面积，该流动横截面积的平方根小于保护管的纵向延伸尺度的1/18或甚至小于1/25和/或小于传感器元件的纵向延伸尺度的1/35或甚至小于1/25。
废气传感器的敏感性可以由此明显提升：内保护管的气体入口和传感器元件的敏感区域、例如上面阐释的敏感区域彼此对准、尤其彼此相对置，因为在这种情况下进入内保护套筒内部的废气总是直接流到敏感区域上。
这例如可以由此实现：仅在传感器元件的径向和/或轴向的部分区域上布置有敏感区域，并且内保护套筒的气体入口仅布置在内保护套筒的径向和/或轴向的部分区域上，并且敏感区域和内保护套筒的气体入口彼此相对置。也可能的是，传感器元件构造为平面的传感器元件并且仅在传感器元件的侧面的一部分上布置有敏感区域，并且内保护套筒的气体入口仅布置在内保护套筒的径向和/或轴向的部分区域上，并且敏感区域和内保护套筒的气体入口彼此相对置。在两种情况下，内保护套筒的气体入口例如可以由多个开口组成，所述开口在轴向方向上彼此相叠地、尤其仅以一排或仅以两排的形式布置。
当废气传感器这样安装在废气管路中，使得废气管路的横截面具有中央区域和外围区域，其中，在废气管路中的废气在中央区域中的流动速度基本上高于在外围区域中的流动速度，并且其中，外保护套筒的气体入口布置在外围区域中并且内保护套筒或外保护套筒的气体出口布置在中央区域中，那么在内燃机的废气管路中出现废气中的静压力的沿轴向方向指向的负梯度(即例如保护管的废气侧的轴向端部处的静压力大于保护管的背离废气的轴向端部处的静压力)，因为在这种情况下静压力在局部越小，则流动速度越高。
附图说明
图1a示出沿着根据第一实施例的废气传感器的纵轴线的横截面
图1b以俯视图示出图1a中的废气传感器的传感器元件的废气侧的端部区域
图2示出沿着根据第二实施例的废气传感器的纵轴线的横截面
图3a示出沿着根据第三实施例的废气传感器的纵轴线的横截面
图3b以沿着传感器的纵轴线LA从右向左的观察方向示出图3a的废气传感器的内保护套筒。
图4示出沿着根据第四实施例的废气传感器的纵轴线的横截面
图5示出沿着根据第五实施例的废气传感器的纵轴线的横截面
图6示出沿着根据第六实施例的废气传感器的纵轴线的横截面
具体实施方式
图1a示出沿着根据第一实施例的废气传感器1的纵轴线LA的横截面。废气传感器1具有套筒形的传感器壳体12，在该传感器壳体的贯通孔中固定有陶瓷传感器元件14。陶瓷传感器元件14既在传感器壳体12的朝向废气的一侧上(在图1a右边)也在传感器壳体12的背离废气的一侧上(在图1a左边)超过传感器壳体12伸出。
在传感器壳体12的沿废气方向指向的环绕的凸缘121上焊接有套筒形的、金属的保护管20。保护管20由内保护套筒21和外保护套筒22组成。内保护套筒21以径向和轴向间距围绕传感器元件14的废气侧的端部区域141。
外保护套筒22如此围绕内保护套筒21，使得所述外保护套筒在凸缘121的轴向高度上贴靠在内保护管21上并且与该内保护管一起借助于环绕的焊缝焊接在凸缘121上，使得还在凸缘121的废气侧上在外保护套筒22和内保护套筒21之间构造有环形室30，使得还在环形室30的废气侧上构造有贴靠区域31，在该贴靠区域中内保护套筒21以它的外面全面地贴靠在外保护套筒22的内面上，并且还在贴靠区域31的废气侧上构造有端室32，该端室在径向上由外保护套筒22限界、在背离废气的一侧上由内保护套筒21的构造为冲击板的底部211限界并且在朝向废气的一侧上由外保护套筒22的底部221限界。
外保护套筒22例如具有八个气体进入开口222，这些气体进入开口沿着外保护套筒22的周边以相同的间距布置在环形室30的朝向废气的端部区域301的轴向高度上。气体进入开口222例如分别具有一个涡旋元件223，该涡旋元件构造为涡旋节气门并且给流入到环形室30中的气体带来指向传感器壳体12的动量和沿传感器的纵轴线LA的方向指向的角动量，使得在环形室30内部的废气围绕内保护套筒21旋转。在该实施方式的变型方案中可以取消涡旋元件223。
外保护套筒22在底部221上还具有一个相对较大的气体排出开口224。在变型方案中，气体排出开口224甚至可以这样扩大，使得完全地或在很大程度上消除底部221。
内保护套筒21例如具有32个相对较小的气体进入开口212，这些气体进入开口沿着内保护套筒21的周边以相同的间距在两排中布置在环形室30的在轴向方向上大约中间的区域302的轴向高度上。气体进入开口212还布置在传感器元件14的轴向高度上。
更确切地说，气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的轴向高度上。如果废气传感器是用于证明内燃机的废气中的炭黑的颗粒传感器，那么传感器元件14的敏感区域例如是叉指电极结构142(也参见图1b)。替代地，敏感区域也可以是电化学电池的电极和/或宽带λ探测器或NOX传感器的通向传感器元件的内部的开口。
内保护套筒21在它的底部211上具有八个偏心布置的气体排出开口213的轮圈。附加地，在内保护套筒21的底部211上设置有另外的中心气体排出开口213。在变型方案中也可以取消后者。
内保护套筒21的这32个气体进入开口212例如是圆形的并且具有0.5mm的直径。那么内保护套筒的气体入口的流动横截面积为6mm2。内保护套筒21的气体出口的流动横截面积例如为10mm2。外保护套筒22的气体出口的流动横截面积例如为14mm2。外保护套筒22的气体入口的流动横截面积例如为10mm2。传感器元件14的长度为约55mm，保护管20的纵向延伸尺度为约28mm。因此，内保护套筒21的气体入口形成在保护管20的通流中的最小的流动横截面积，从而产生开始时阐释的有利作用。
在变型方案中，内保护套筒21的气体进入开口212的直径可以减小到0.4mm或者甚至减小到0.3mm。对此替代地，也可以设置内保护套筒21的仅八个尤其圆形的气体进入开口212，所述气体进入开口的直径为1mm或0.8mm或0.6mm并且在一排中沿着内保护管21的周边均匀地布置。
图1b以图1a中的从下向上的透视图示出传感器元件14的俯视图。传感器元件14平面地构造并且在传感器元件14的表面上在废气侧的端部区域141中布置有叉指电极结构142，该叉指电极结构形成传感器元件14的敏感区域。
在替代方案中，也可以使用柱形构造的传感器元件14。
废气传感器1可以这样安装在内燃机的废气管路50的壁51中，使得在废气管路50的横截面中看外保护套筒22的气体入口布置在废气管路的边缘区域52中，而外保护套筒22的气体出口布置在废气管路的中间区域53中，参见图1a。废气基本上垂直于废气传感器1的纵轴线LA地、平行于图1a的图像平面地、沿双箭头100的方向流经废气管路50。因为在废气管路50中的流动速度在废气管路的中间区域53中高于在废气管路的边缘区域52中，所以在外保护套筒22的气体排出开口224处的静压力小于在外保护套筒22的气体进入开口222处的静压力。因此，废气经过外保护套筒22的气体进入开口222流到环形室30中，从那里经过内保护套筒21的气体进入开口212流入到内保护套筒21的内部中，在那里所述废气与传感器元件14的敏感区域相互作用。随后废气经过内保护套筒21的气体排出开口213达到端室32中并且从那里通过外保护套筒22的气体排出开口224排出。该通流在图1a中通过箭头线101标明。
图2示出沿着根据第二实施例的废气传感器1的纵轴线LA的横截面。废气传感器1具有套筒形的传感器壳体12，在该传感器壳体的贯通孔中固定有陶瓷传感器元件14。陶瓷传感器元件14既在传感器壳体12的朝向废气的一侧上(在图1a右边)也在传感器壳体12的背离废气的一侧上(在图1a左边)超过传感器壳体12伸出。
在传感器壳体12的沿废气方向指向的环绕的凸缘121上焊接有套筒形的、金属的保护管20。保护管20由内保护套筒21和外保护套筒22组成。内保护套筒21以径向和轴向间距围绕传感器元件14的废气侧的端部区域141。
外保护套筒22如此围绕内保护套筒21，使得所述外保护套筒在凸缘121的轴向高度上贴靠在内保护管21上并且与该内保护管一起借助于环绕的焊缝焊接在凸缘121上，使得还在凸缘121的废气侧上在外保护套筒22和内保护套筒21之间构造有环形室30。外保护套筒22在环形室30的废气侧上具有相对较大的中央气体排出开口224，内保护套筒21固定在该中央气体排出开口中并且内保护套筒21在废气侧以突出区域33穿过该中央气体排出开口超过外保护套筒22突出。内保护套筒21无间隙地、即紧密地固定、尤其压入在外保护套筒22的气体排出开口224中。突出区域33在废气侧以内保护套筒21的底部211结束。
外保护套筒22例如具有八个气体进入开口222，这些气体进入开口沿着外保护套筒22的周边以相同的间距布置在环形室30的朝向废气的端部区域301的轴向高度上。气体进入开口222例如分别具有一个涡旋元件223，该涡旋元件构造为涡旋节气门并且给流入到环形室30中的气体带来指向传感器壳体12的动量和沿传感器的纵轴线LA的方向指向的角动量，使得在环形室30内部的废气围绕内保护套筒21旋转。在该实施方式的变型方案中可以取消涡旋元件223。
内保护套筒21例如具有32个相对较小的气体进入开口212，这些气体进入开口沿着内保护套筒21的周边以相同的间距在两排中布置在环形室30的在轴向方向上大约中间的区域302的轴向高度上。气体进入开口212还布置在传感器元件14的轴向高度上。
更确切地说，气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的轴向高度上。如果废气传感器是用于证明内燃机的废气中的炭黑的颗粒传感器，那么传感器元件14的敏感区域例如是叉指电极结构142(也参见图1b)。替代地，敏感区域也可以是电化学电池的电极和/或宽带λ探测器或NOX传感器的通向传感器元件的内部的开口。
内保护套筒21在它的底部211上具有相对较大的中央气体排出开口213。
内保护套筒21的气体进入开口212例如是圆形的并且具有0.5mm的直径。那么内保护套筒21的气体入口的流动横截面积为6mm2。内保护套筒21的气体出口的流动横截面积例如为14mm2。外保护套筒22的气体入口的流动横截面积例如为10mm2。传感器元件14的长度为约55mm，保护管20的纵向延伸尺度为约28mm。因此，内保护套筒21的气体入口形成在保护管20的通流中的最小的流动横截面积，从而产生开始时阐释的有利作用。
在变型方案中，内保护套筒21的气体进入开口212的直径可以减小到0.4mm或者甚至减小到0.3mm。与此替代地，也可以设置内保护套筒21的仅八个尤其圆形的气体进入开口212，所述气体进入开口的直径为1mm或0.8mm或0.6mm并且在一排中沿着内保护管21的周边均匀地布置。
传感器元件14的俯视图以图2中从下向上的透视图示出，如在图1b中那样。传感器元件14平面地构造并且在传感器元件14的表面上在废气侧的端部区域141中布置有叉指电极结构142，该叉指电极结构形成传感器元件14的敏感区域。在替代方案中也可以使用柱形构造的传感器元件14。
废气传感器1可以这样安装在内燃机的废气管路50的壁51中，使得在废气管路50的横截面中看外保护套筒22的气体入口布置在废气管路的边缘区域52中，而内保护套筒21的气体出口布置在废气管路的中间区域53中，参见图2。废气基本上垂直于废气传感器1的纵轴线LA地、平行于图2的图像平面地、沿着双箭头100的方向流经废气管路50。因为在废气管路50中的流动速度在废气管路的中间区域53中高于在废气管路的边缘区域52中，所以在内保护套筒21的气体排出开口213处的静压力小于在外保护套筒22的气体进入开口222处的静压力。因此，废气经过外保护套筒22的气体进入开口222流到环形室30中，从那里经过内保护套筒21的气体进入开口212流入到内保护套筒21的内部中，在那里所述废气与传感器元件14的敏感区域相互作用。随后废气经过内保护套筒21的气体排出开口213排出。该通流在图2中通过箭头线101标明。
图3示出沿着根据第三实施例的废气传感器1的纵轴线LA的横截面。废气传感器1具有套筒形的传感器壳体12，在该传感器壳体的贯通孔中固定有陶瓷传感器元件14。陶瓷传感器元件14既在传感器壳体12的朝向废气的一侧上(在图3右边)也在传感器壳体12的背离废气的一侧上(在图3左边)超过传感器壳体12伸出。
在传感器壳体12的沿废气方向指向的环绕的凸缘121上焊接有套筒形的、金属的保护管20。保护管20由内保护套筒21和外保护套筒22组成。内保护套筒21以径向和轴向间距围绕传感器元件14的废气侧的端部区域141。
外保护套筒22如此围绕内保护套筒21，使得所述外保护套筒在凸缘121的轴向高度上贴靠在内保护管21上并且与该内保护管一起借助于环绕的焊缝焊接在凸缘121上，使得还在凸缘121的废气侧上在外保护套筒22和内保护套筒21之间构造有环形室30，使得还在环形室30的废气侧上构造有贴靠区域31，在该贴靠区域中内保护套筒21以它的外面全面地贴靠在外保护套筒22的内面上，并且还在贴靠区域31的废气侧上构造有端室32，该端室在径向上由外保护套筒22限界、在背离废气的一侧上由内保护套筒21的构造为冲击板的底部211限界并且在朝向废气的一侧上由外保护套筒22的底部221限界。
外保护套筒22例如具有八个气体进入开口222，这些气体进入开口沿着外保护套筒22的周边以相同的间距布置在环形室30的朝向废气的端部区域301的轴向高度上。气体进入开口222例如分别具有一个涡旋元件223，该涡旋元件构造为涡旋节气门并且给流入到环形室30中的气体带来指向传感器壳体12的动量和沿传感器的纵轴线LA的方向指向的角动量，使得在环形室30内部的废气围绕内保护套筒21旋转。在该实施方式的变型方案中可以取消涡旋元件223。
外保护套筒22在底部221上还具有一个相对较大的气体排出开口224。在变型方案中，气体排出开口224甚至可以这样扩大，使得完全地或在很大程度上取消底部221。
内保护套筒21在图3的下方区域中具有八个气体进入开口212，这些气体进入开口以在轴向方向上并排走向的两排走向，每排有四个气体进入开口212。气体进入开口212布置在环形室30的沿轴向方向大约中间的区域302的轴向高度上。气体进入开口212还布置在传感器元件14的轴向高度上。在变型方案中设置有仅四个气体进入开口212，这些气体进入开口以在轴向方向上并排走向的两排走向，每排有两个气体进入开口212。
更确切地说，气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的轴向高度上。如果废气传感器是用于证明内燃机的废气中的炭黑的颗粒传感器，那么传感器元件14的敏感区域例如是叉指电极结构142(也参见图1b)。替代地，敏感区域也可以是电化学电池的电极和/或宽带λ探测器或NOX传感器的通向传感器元件的内部的开口。
所述实施例的特点在于，内保护套筒21的所有气体进入开口212仅布置在内保护套筒21的径向的部分区域上并且仅布置在轴向的部分区域上并且敏感区域和内保护套筒21的所有气体进入开口212彼此相对置，使得进入到内保护套筒21的内部的废气总是直接流到敏感区域上。
内保护套筒21在它的底部211上具有八个偏心布置的气体排出开口213的轮圈。附加地，在内保护套筒21的底部211上设置有另外的中心气体排出开口213。在变型方案中也可以取消该中心气体排出开口213。
内保护套筒21的气体排出开口213是圆形的，尤其除了那些在图3a中向下指向的气体排出开口213*。后者实施为椭圆形的孔或长孔并且因此这样向外显示出内保护套筒21的气体进入开口212的位置，使得所述孔能够以沿着传感器的纵轴线LA的观察方向在视觉上识别出，参见图3b。
内保护套筒21的气体进入开口212例如是圆形的并且具有1mm的直径。那么内保护套筒21的气体入口的流动横截面积为6mm2。内保护套筒21的气体出口的流动横截面积例如为10mm2。外保护套筒22的气体出口的流动横截面积例如为14mm2。外保护套筒22的气体入口的流动横截面积例如为10mm2。传感器元件14的长度为约55mm，保护管20的纵向延伸尺度为约28mm。因此，内保护套筒21的气体入口形成在保护管20的通流中的最小的流动横截面积，从而产生开始时阐释的有利作用。
在变型方案中，内保护套筒21的气体进入开口212的直径可以减小为0.8mm或甚至减小为0.6mm或者还可以进一步减小。
传感器元件14的俯视图以图3中从下向上的透视图示出，如在图1b中那样。传感器元件14平面地构造并且在传感器元件14的表面上在废气侧的端部区域141中布置有叉指电极结构142，该叉指电极结构形成传感器元件14的敏感区域。
在替代方案中也可以使用柱形构造的传感器元件14。
废气传感器1可以这样安装在内燃机的废气管路50的壁51中，使得在废气管路50的横截面中看外保护套筒22的气体入口布置在废气管路的边缘区域52中，而外保护套筒22的气体出口布置在废气管路的中间区域53中，参见图3。废气基本上垂直于废气传感器1的纵轴线LA地、平行于图3的图像平面地、沿双箭头100的方向地流经废气管路50。因为废气管路50中的流动速度在废气管路的中间区域53中高于在废气管路的边缘区域52中，所以在外保护套筒22的气体排出开口224处的静压力小于在外保护套筒22的气体进入开口222处的静压力。因此，废气经过外保护套筒22的气体进入开口222流到环形室30中，从那里经过内保护套筒21的气体进入开口212流入到内保护套筒21的内部中，在那里所述废气与传感器元件14的敏感区域相互作用。随后废气经过内保护套筒21的气体排出开口213达到端室32中并且从那里通过外保护套筒22的气体排出开口224排出。该通流在图3中通过箭头线101标明。
图4示出沿着根据第四实施例的废气传感器1的纵轴线LA的横截面。废气传感器1具有套筒形的传感器壳体12，在该传感器壳体的贯通孔中固定有陶瓷传感器元件14。陶瓷传感器元件14既在传感器壳体12的朝向废气的一侧上(在图4右边)也在传感器壳体12的背离废气的一侧上(在图4左边)超过传感器壳体12伸出。
在传感器壳体12的沿废气方向指向的环绕的凸缘121上焊接有套筒形的、金属的保护管20。保护管20由内保护套筒21和外保护套筒22组成。内保护套筒21以径向和轴向间距围绕传感器元件14的废气侧的端部区域141。
外保护套筒22如此围绕内保护套筒21，使得所述外保护套筒在凸缘121的轴向高度上贴靠在内保护管21上并且与该内保护管一起借助于环绕的焊缝焊接在凸缘121上，使得还在凸缘121的废气侧上在外保护套筒22和内保护套筒21之间构造有环形室30。外保护套筒22在环形室30的废气侧上具有相对较大的中央气体排出开口224，内保护套筒21固定在该中央气体排出开口中并且内保护套筒21在废气侧以突出区域33穿过该中央气体排出开口超过外保护套筒22突出。内保护套筒21无间隙地、即紧密地固定、尤其压入在外保护套筒22的气体排出开口224中。突出区域33在废气侧以内保护套筒21的底部211结束。
外保护套筒22例如具有八个气体进入开口222，这些气体进入开口沿着外保护套筒22的周边以相同的间距布置在环形室30的朝向废气的端部区域301的轴向高度上。气体进入开口222例如分别具有一个涡旋元件223，该涡旋元件构造为涡旋节气门并且给流入到环形室30中的气体带来指向传感器壳体12的动量和沿传感器的纵轴线LA的方向指向的角动量，使得在环形室30内部的废气围绕内保护套筒21旋转。在该实施方式的变型方案中可以取消涡旋元件223。
内保护套筒21在图4下方区域中具有八个气体进入开口212，这些气体进入开口以在轴向方向上并排走向的两排走向，每排有四个气体进入开口212。气体进入开口212布置在环形室30的沿轴向方向大约中间的区域302的轴向高度上。气体进入开口212还布置在传感器元件14的轴向高度上。在变型方案中设置有仅四个气体进入开口212，这些气体进入开口以在轴向方向上并排走向的两排走向，每排有两个气体进入开口212。
更确切地说，气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的轴向高度上。如果废气传感器是用于证明内燃机的废气中的炭黑的颗粒传感器，那么传感器元件14的敏感区域例如是叉指电极结构142(也参见图1b)。替代地，敏感区域也可以是电化学电池的电极和/或宽带λ探测器或NOX传感器的通向传感器元件的内部的开口。
所述实施例的特点在于，内保护套筒21的所有气体进入开口212仅布置在内保护套筒21的径向的部分区域上并且仅布置在轴向的部分区域上，并且敏感区域和内保护套筒21的所有气体进入开口212彼此相对置，使得进入到内保护套筒21的内部的废气总是直接流到敏感区域上。
内保护套筒21在它的底部211上具有相对较大的中央气体排出开口213。
内保护套筒21的气体进入开口212例如是圆形的并且具有1mm的直径。那么内保护套筒21的气体入口的流动横截面积为6mm2。内保护套筒21的气体出口的流动横截面积例如为14mm2。外保护套筒22的气体入口的流动横截面积例如为10mm2。传感器元件14的长度为约55mm，保护管20的纵向延伸尺度为约28mm。因此，内保护套筒21的气体入口形成在保护管20的通流中的最小的流动横截面积，从而产生开始时阐释的有利作用。
在变型方案中，内保护套筒21的气体进入开口212的直径可以减小为0.8mm或甚至减小为0.6mm或者还可以进一步减小。
传感器元件14的俯视图以图4中从下向上的透视图示出，如在图1b中那样。传感器元件14平面地构造并且在传感器元件14的表面上在废气侧的端部区域141中布置有叉指电极结构142，该叉指电极结构形成传感器元件14的敏感区域。在替代方案中也可以使用柱形构造的传感器元件14。
废气传感器1可以这样安装在内燃机的废气管路50的壁51中，使得在废气管路50的横截面中看外保护套筒22的气体入口布置在废气管路的边缘区域52中，而内保护套筒21的气体出口布置在废气管路的中间区域53中，参见图4。废气基本上垂直于废气传感器1的纵轴线LA地、平行于图4的图像平面地、沿双箭头100的方向地流经废气管路50。因为在废气管路50中的流动速度在废气管路的中间区域53中高于在废气管路的边缘区域52中，所以在内保护套筒21的气体排出开口213处的静压力小于在外保护套筒22的气体进入开口222处的静压力。因此，废气经过外保护套筒22的气体进入开口222流到环形室30中，从那里经过内保护套筒21的气体进入开口212流入到内保护套筒21的内部中，在那里所述废气与传感器元件14的敏感区域相互作用。随后废气经过内保护套筒21的气体排出开口213排出。该通流在图4中通过箭头线101标明。
图5示出沿着根据第五实施例的废气传感器1的纵轴线LA的横截面。废气传感器1具有套筒形的传感器壳体12，在该传感器壳体的贯通孔中固定有陶瓷传感器元件14。陶瓷传感器元件14既在传感器壳体12的朝向废气的一侧上(在图5右边)也在传感器壳体12的背离废气的一侧上(在图5左边)超过传感器壳体12伸出。
在传感器壳体12的沿废气方向指向的环绕的凸缘121上焊接有套筒形的、金属的保护管20。保护管20由内保护套筒21和外保护套筒22组成。内保护套筒21以径向和轴向间距围绕传感器元件14的废气侧的端部区域141。
外保护套筒22如此围绕内保护套筒21，使得所述外保护套筒在凸缘121的轴向高度上贴靠在内保护管21上并且与该内保护管一起借助于环绕的焊缝焊接在凸缘121上，使得还在凸缘121的废气侧上在外保护套筒22和内保护套筒21之间构造有环形室30，使得还在环形室30的废气侧上构造有贴靠区域31，在该贴靠区域中内保护套筒21以它的外面全面地贴靠在外保护套筒22的内面上，并且还在贴靠区域31的废气侧上构造有端室32，该端室在径向上由外保护套筒22的借助于环形凸肩226在径向上稍微变窄的区域限界、在背离废气的一侧上朝着内保护套筒21的内部敞开并且在朝向废气的一侧上由外保护套筒22的底部221限界。
外保护套筒22例如具有八个气体进入开口222，这些气体进入开口沿着外保护套筒22的周边以相同的间距布置在环形室30的朝向废气的端部区域301的轴向高度上。气体进入开口222例如分别具有一个涡旋元件223，该涡旋元件构造为涡旋节气门并且给流入到环形室30中的气体带来指向传感器壳体12的动量和沿传感器的纵轴线LA的方向指向的角动量，使得在环形室30内部的废气围绕内保护套筒21旋转。在该实施方式的变型方案中可以取消涡旋元件223。
外保护套筒22在底部221上还具有一个相对较大的气体排出开口224。在变型方案中，气体排出开口224甚至可以这样扩大，使得完全地或在很大程度上取消底部221。
内保护套筒21例如具有八个气体进入开口212，这些气体进入开口沿着内保护套筒21的周边以相同的间距在壳体侧布置在环形室30的沿轴向方向在壳体侧的区域303的轴向高度上。气体进入开口212还布置在传感器元件14的轴向高度上。
更确切地说，气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的壳体侧上。如果废气传感器是用于证明内燃机的废气中的炭黑的颗粒传感器，那么传感器元件14的敏感区域例如是叉指电极结构142(也参见图1b)。替代地，敏感区域也可以是电化学电池的电极和/或宽带λ探测器或NOX传感器的通向传感器元件的内部的开口。
在该实施例中还存在以下特点：气体进入开口212尤其矩形地构造并且尤其分别具有尤其矩形构造的转向元件215，所述转向元件尤其呈压入到传感器壳体12中的条状部的形式构造并且将进入到环形室30中的废气朝着内保护套筒21的气体出口的方向偏转。替代地，气体进入开口212也可以配属有具有另外的形式、尤其呈涡旋节气门的形式的转向元件215，该转向元件使进入到环形室30中的废气朝着内保护套筒21的气体出口的方向偏转。
在该示例中，内保护套筒21的气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的在轴向上背离废气的一侧上。因此，流入到内保护套筒21的内部的废气通过转向元件215对准传感器元件14的敏感区域。
内保护套筒21可以在它的底部211上具有八个偏心布置的气体排出开口213的轮圈。附加地，在内保护套筒的底部211上可以设置有另外的中心气体排出开口213。然而在图5示出的变型方案中取消内保护套筒21的底部。因此，该内保护套筒在废气侧是完全敞开的。
内保护套筒21的气体进入开口212例如是矩形的并且具有总共8mm2的流动横截面积。内保护套筒21的气体出口的流动横截面积例如超过50mm2。外保护套筒22的气体出口的流动横截面积例如为14mm2。外保护套筒22的气体入口的流动横截面积例如为10mm2。传感器元件14的长度为约55mm，保护管20的纵向延伸尺度为约28mm。因此，内保护套筒21的气体入口形成在保护管20的通流中的最小的流动横截面积，从而产生开始时阐释的有利作用。
在变型方案中，内保护套筒21的气体进入开口212的横截面积可以分别减小到0.8或甚至0.6mm2。
传感器元件14的俯视图以图5中从下向上的透视图示出，如在图1b中那样。传感器元件14平面地构造并且在传感器元件14的表面上在废气侧的端部区域141中布置有叉指电极结构142，该叉指电极结构形成传感器元件14的敏感区域。在替代方案中也可以使用柱形构造的传感器元件14。
在替代方案中也可以使用柱形构造的传感器元件14。
废气传感器1可以这样安装在内燃机的废气管路50的壁51中，使得在废气管路50的横截面中看外保护套筒22的气体入口布置在废气管路的边缘区域52中，而外保护套筒22的气体出口布置在废气管路的中间区域53中，参见图5。废气基本上垂直于废气传感器1的纵轴线LA地、平行于图5的图像平面地、沿双箭头100的方向地流经废气管路50。因为废气管路50中的流动速度在废气管路的中间区域53中高于在废气管路的边缘区域52中，所以在外保护套筒22的气体排出开口224处的静压力小于在外保护套筒22的气体进入开口222处的静压力。因此，废气经过外保护套筒22的气体进入开口222流到环形室30中，从那里经过内保护套筒21的气体进入开口212流入到内保护套筒21的内部中，在那里所述废气与传感器元件14的敏感区域相互作用。随后废气经过内保护套筒21的气体排出开口213达到端室32中并且从那里通过外保护套筒22的气体排出开口224排出。该通流在图5中通过箭头线101标明。
图6示出沿着根据第六实施例的废气传感器1的纵轴线LA的横截面。废气传感器1具有套筒形的传感器壳体12，在该传感器壳体的贯通孔中固定有陶瓷传感器元件14。陶瓷传感器元件14既在传感器壳体12的朝向废气的一侧上(在图6右边)也在传感器壳体12的背离废气的一侧上(在图6左边)超过传感器壳体12伸出。
在传感器壳体12的沿废气方向指向的环绕的凸缘121上焊接有套筒形的、金属的保护管20。保护管20由内保护套筒21和外保护套筒22组成。内保护套筒21以径向和轴向间距围绕传感器元件14的废气侧的端部区域141。
外保护套筒22如此围绕内保护套筒21，使得所述外保护套筒在凸缘121的轴向高度上贴靠在内保护管21上并且与该内保护管一起借助于环绕的焊缝焊接在凸缘121上，并且使得还在凸缘121的废气侧上在外保护套筒22和内保护套筒21之间构造有环形室30。外保护套筒22在环形室30的废气侧上具有相对较大的中央气体排出开口224，内保护套筒21固定在该中央气体排出开口中并且内保护套筒21在废气侧以突出区域33穿过该中央气体排出开口超过外保护套筒22突出。内保护套筒21无间隙地、即紧密地固定、尤其压入在外保护套筒22的气体排出开口224中。突出区域33在废气侧以内保护套筒21的底部211结束。
外保护套筒22例如具有八个气体进入开口222，这些气体进入开口沿着外保护套筒22的周边以相同的间距布置在环形室30的朝向废气的端部区域301的轴向高度上。气体进入开口222例如分别具有一个涡旋元件223，该涡旋元件构造为涡旋节气门并且给流入到环形室30中的气体带来指向传感器壳体12的动量和沿传感器的纵轴线LA的方向指向的角动量，使得在环形室30内部的废气围绕内保护套筒21旋转。在该实施方式的变型方案中可以取消涡旋元件223。
内保护套筒21例如具有八个气体进入开口212，这些气体进入开口沿着内保护套筒21的周边以相同的间距布置在环形室30的沿轴向方向在壳体侧的区域303中。气体进入开口212还布置在传感器元件14的轴向高度上。
更确切地说，气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的壳体侧上。如果废气传感器是用于证明内燃机的废气中的炭黑的颗粒传感器，那么传感器元件14的敏感区域例如是叉指电极结构142(也参见图1b)。替代地，敏感区域也可以是电化学电池的电极和/或宽带λ探测器或NOX传感器的通向传感器元件的内部的开口。
在该实施例中还存在以下特点：气体进入开口212尤其矩形地构造并且尤其分别具有尤其矩形构造的转向元件215，该转向元件尤其呈压入到传感器壳体12中的条状部的形式构造并且使进入到环形室30中的废气朝着内保护套筒21的气体出口的方向偏转。替代地，气体进入开口212也可以配属有具有另外的形式、尤其呈涡旋节气门的形式的转向元件215，并且该转向元件使进入到环形室30中的废气朝着内保护套筒21的气体出口的方向偏转。
在该示例中，内保护套筒21的气体进入开口212布置在传感器元件14的敏感区域的在轴向上背离废气的一侧上。因此，流入到内保护套筒21的内部的废气通过转向元件215对准到传感器元件14的敏感区域上。
内保护套筒21在它的底部211上具有相对较大的中央气体排出开口213。
内保护套筒21的气体进入开口212例如是矩形的并且具有总共8mm2的流动横截面积。内保护套筒21的气体出口的流动横截面积例如超过14mm2。外保护套筒22的气体入口的流动横截面积例如为10mm2。传感器元件14的长度为约55mm，保护管20的纵向延伸尺度为约28mm。因此，内保护套筒21的气体入口形成在保护管20的通流中的最小的流动横截面积，从而产生开始时阐释的有利作用。
在变型方案中，内保护套筒21的气体进入开口212的横截面积可以分别减小到0.8或甚至0.6mm2。
传感器元件14的俯视图以图6中从下向上的透视图示出，如在图1b中那样。传感器元件14平面地构造并且在传感器元件14的表面上在废气侧的端部区域141中布置有叉指电极结构142，该叉指电极结构形成传感器元件14的敏感区域。在替代方案中也可以使用柱形构造的传感器元件14。
废气传感器1可以这样安装在内燃机的废气管路50的壁51中，使得在废气管路50的横截面看外保护套筒22的气体入口布置在废气管路的边缘区域52中，而内保护套筒21的气体出口布置在废气管路的中间区域53中，参见图6。废气基本上垂直于废气传感器1的纵轴线LA地、平行于图6的图像平面地、沿双箭头100的方向地流经废气管路50。因为在废气管路50中的流动速度在废气管路的中间区域53中高于在废气管路的边缘区域52中，所以在内保护套筒21的气体排出开口213处的静压力小于在外保护套筒22的气体进入开口222处的静压力。因此，废气经过外保护套筒22的气体进入开口222流到环形室30中，从那里经过内保护套筒21的气体进入开口212流入到内保护套筒21的内部中，在那里所述废气与传感器元件14的敏感区域相互作用。随后废气经过内保护套筒21的气体排出开口213排出。该通流在图6中通过箭头线101标明。
Claims (15)
1.废气传感器，该废气传感器包括套筒形的传感器壳体(12)、固定在所述传感器壳体(12)中的传感器元件(14)和套筒形的保护管(20)，该传感器元件在废气侧超过所述传感器壳体(12)伸出，该保护管在废气侧固定在所述传感器壳体(12)上，其中，所述保护管(20)由内保护套筒(21)和外保护套筒(22)组成，其中，所述内保护套筒(21)围绕所述传感器元件(14)的废气侧端部区域(141)，其中，所述外保护套筒(22)至少区域式地围绕所述内保护套筒(21)，使得在外保护套筒(22)和内保护套筒(21)之间构造有环形室(30)，其中，所述外保护套筒(22)和所述内保护套筒(21)分别具有气体出口和气体入口，并且，所述保护管(20)的通流从所述外保护套筒(22)的气体入口到所述环形室(30)中、从那里经由所述内保护套筒(21)的气体入口到所述内保护套筒(21)的内部中并且从那里经由所述外保护套筒和所述内保护套筒(21、22)的气体出口进行，其特征在于，所述内保护套筒(21)的气体入口形成在所述保护管(20)通流时的最小流动横截面。
2.根据权利要求1所述的废气传感器，其特征在于，所述废气传感器是用于确定在内燃机的废气中的炭黑浓度的颗粒传感器，并且所述内保护套筒(21)的气体入口布置在所述传感器元件(14)的轴向高度上。
3.根据权利要求1或2所述的废气传感器，其特征在于，所述外保护套筒(22)的气体出口具有至少一个气体排出开口(224)，所述内保护套筒(21)固定在该气体排出开口中并且所述内保护套筒(21)穿过该气体排出开口在废气侧超过所述外保护套筒(22)突出，并且所述内保护套筒(21)的气体出口使所述内保护套筒(21)的内部与所述废气传感器(1)外部的区域直接连接。
4.根据权利要求1或2所述的废气传感器，其特征在于，所述外保护套筒(22)在轴向上朝着废气侧方向超过所述内保护套筒(21)突出并且在所述外保护套筒(22)和所述内保护套筒(21)之间构造有与所述环形室(30)分开的端室(32)，并且所述内保护套筒的气体出口使所述内保护套筒(21)的内部与所述端室(32)连接并且所述外保护套筒的气体出口使所述端室(32)与所述废气传感器(1)外部的区域连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述外保护套筒(22)的气体入口具有至少一个气体进入开口(222)，该气体进入开口设有至少一个涡旋元件(223)，该涡旋元件使进入到所述环形室(30)中的废气这样偏转，使得所述废气在所述环形室(30)内部围绕所述内保护套筒(21)旋转。
6.根据权利要求1或5所述的废气传感器，其特征在于，所述内保护套筒(21)的气体入口具有至少一个气体进入开口(212)，该气体进入开口具有至少一个转向元件(215)，该转向元件使进入到所述环形室(30)中的废气朝着所述内保护套筒(21)的气体出口的方向偏转。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述内保护套筒(21)的气体入口由多个气体进入开口(212)组成、尤其由至少8个或至少10个气体进入开口(212)组成，这些气体进入开口中的每个单个气体进入开口(212)具有流动横截面积，该流动横截面积的平方根小于所述保护管(20)的纵向延伸尺度的1/18和/或小于所述传感器元件(14)的纵向延伸尺度的1/35，例如具有不超过1mm2的流动横截面积。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述内保护套筒(21)的气体入口由多个气体进入开口(212)组成，这些气体进入开口沿纵向方向相叠地布置，尤其仅以一排的形式或以并排布置的两排的形式布置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述内保护套筒(21)的气体入口由多个气体进入开口(212)组成，这些气体进入开口在周向方向上并排地布置，尤其仅以一排的形式或以相叠布置的两排或更多排的形式布置。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述内保护套筒(21)的气体入口具有流动横截面积，该流动横截面积为所述内保护套筒(21)的气体出口的流动横截面积的10％至95％、尤其25％至50％或50％至80％，和/或为所述外保护套筒(22)的气体出口的流动横截面积的10％至95％、尤其25％至50％或50％至80％。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的废气传感器，其特征在于，在所述传感器元件(14)上布置有敏感区域。
12.根据权利要求11所述的废气传感器，其特征在于，所述敏感区域仅在所述传感器元件(14)的径向和/或轴向的部分区域上布置，并且所述内保护套筒(21)的气体入口仅在所述内保护套筒(21)的径向和/或轴向的部分区域上布置，并且所述敏感区域和所述内保护套筒(21)的气体入口彼此相对置，使得进入到所述内保护套筒(21)的内部中的废气总是直接流到所述敏感区域上。
13.根据权利要求11所述的废气传感器，其特征在于，所述传感器元件(14)构造为平面的传感器元件(14)并且所述敏感区域仅布置在所述传感器元件(14)的侧面的一部分上，并且所述内保护套筒(21)的气体入口仅布置在所述内保护套筒(21)的径向和/或轴向的部分区域上，并且所述敏感区域和所述内保护套筒(21)的气体入口彼此相对置，使得进入到所述内保护套筒(21)的内部中的废气总是直接流到所述敏感区域上。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的废气传感器，其特征在于，所述传感器元件(14)的所述敏感区域是叉指电极结构(142)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的废气传感器(1)在内燃机的废气管路(50)中的使用，其特征在于，所述废气管路(50)的横截面具有中央区域(53)和外围区域(52)，该外围区域围绕所述中央区域(53)，其中，所述废气管路(50)中的废气的流动速度在所述中央区域(53)中基本上大于在所述外围区域(52)中，并且其中，所述外保护套筒(22)的气体入口布置在所述外围区域(52)中，并且所述内保护套筒或所述外保护套筒(21、22)的气体出口布置在所述中央区域(53)中。
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