DE102009008062A1

DE102009008062A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE102009008062A1
Application number: DE102009008062A
Authority: DE
Inventors: Takaya Kasugai Yoshikawa; Masaru Kasugai Kondo; Hiroshi Kita Isomura; Hisaharu Tokai Nishio; Tomohiro Kasugai Tajima
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2009-08-13
Also published as: US20090200164A1

Abstract

Ein Gassensor umfasst ein plattenartiges Sensorelement (10), welches Festelektrolytschichten aufweist; eine Leiterplatte (20), welche Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung eines Ausgangssignals von dem Sensorelement (10) aufweist; Anschlüsse (50), welche mit dem Sensorelement (10) und der Leiterplatte (20) verbunden sind und als elektrische Verbindungen dazwischen dienen; und ein Metallgehäuse (60), welches das Sensorelement (10), die Leiterplatte (20) und die Anschlüsse (50) umschließt und Befestigungsbereiche zur Befestigung an externen Objekten aufweist. Die Befestigungsbereich sind an einem Zuströmrohr in einer Position, welche von dem AGR-Gaseinlass stromabwärts gelegen ist, oder an einem Zylinderkopf befestigt.

Description

Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor.
Hintergrund der Erfindung:
Die japanische Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer (kokai) Nr. 2007-139749 offenbart einen Gassensor, der in einem Abgasweg eines Automobilmotors angeordnet und dazu angepasst ist, um die im Auspuffgas enthaltene Konzentration von Sauerstoff zur Nutzung in der Verbrennungskontrolle des Motors zu detektieren. Der Sauerstoffsensor umfasst eine rohrförmige metallische Schale und ein plattenartiges Sensorelement, welches in der metallischen Schale gehaltert ist. Das Sensorelement weist eine Struktur auf, bei welcher ein Detektionselement, welches Festelektrolytschichten und Elektroden aufweist, und eine Heizung, welche ein wärmeerzeugendes Element und Elektroden aufweist, aneinandergeschichtet sind. Das Sensorelement erstreckt sich in seine Längsrichtung und sieht an seinem einen längsseitigen Endbereich einen Detektierbereich vor, wobei dieser einem zu messenden Gas ausgesetzt ist. An seinem anderen längsseitigen Endbereich ist ein Elektrodenanschlussbereich zur elektrischen Verbindung durch Elektroden und Leitungsbereiche vorgesehen.
Der Elektrodenanschlussbereich ist an eine, von außen in den Sauerstoffsensor geführte, analoge Signalleitung angeschlossen. Das Ende der analogen Signalleitung ist an eine elektronische Kontrolleinheit (electronic controll unit, nachstehend "ECU" genannt) angeschlossen. Ein Sensorsignal, welches mit einer elektrischen Charakteristik des Sensorelements variiert, wird durch die analoge Signalleitung an die ECU ausgegeben. Ein Analog-zu-digital-Konverter wandelt das eingehende analoge Sensorsignal in der ECU in ein digitales Signal um. Das digitale Signal wird dann zur Detektion einer Variation der Sauerstoffkonzentration einer weiteren Verarbeitung unterzogen. Die ECU weist auch eine Heizungssteuerschaltung auf, um die Menge an der Heizung zugeführter Leistung zu steuern.
Die oben genannte ECU umfasst dem Sauerstoffsensor zugeordnete Verarbeitungsmittel, den Analog-zu-digital-Konverter und die Heizungssteuerschaltung. Demzufolge muss die ECU dazu ausgelegt sein, um darin einen Bauraum für die Verarbeitungsmittel sicherzustellen. Das beinhaltet ein Problem dahingehend, dass die Freiheitsgrade in Auslegung der ECU und die Anwendbarkeit der ECU beschränkt sind. Insbesondere tritt in dem Fall, in dem eine große Anzahl an Komponenten in der ECU anzubringen sind, Schwierigkeit auf, einen Bauraum für die dem Sauerstoffsensor zugeordneten Verarbeitungsmittel sicherzustellen, so dass Zeit für das Studium des Aufbaus in Anspruch genommen wird.
Da das Sensorsignal von dem Sensorelement durch die analoge Signalleitung an die ECU gesendet wird, ist das Sensorsignal während Übertragung auch empfindlich gegen elektrisches Rauschen. Falls die dem Sauerstoffsensor zugeordneten Verarbeitungsmittel nicht innerhalb der ECU in einer genügend abgeschirmten Lage angeordnet sind, dann kann sich ferner in diesem Fall elektrische Zuverlässigkeit, bei Wandlung des analogen Sensorsignals in ein digitales Signal durch elektrisches Rauschen verschlechtern.
Zusammenfassung der Erfindung
In Anbetracht der oben genannten herkömmlichen Umstände wurde die vorliegende Erfindung gemacht und ein Ziel derselben ist es, einen Gassensor bereitzustellen, welcher die Freiheitsgrade in Auslegung und die Vielseitigkeit der ECU verbessert und weniger empfindlich gegen elektrisches Rauschen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Gassensor bereitgestellt, welcher umfasst: Ein Sensorelement, welches eine Festelektrolytschicht umfasst, welches ein Paar von auf der Festelektrolytschicht gebildeten Elektroden und einen Detektierbereich zum Detektieren eines zu messenden Gases aufweist; eine Leiterplatte, auf welcher Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung eines Ausgangssignals des Sensorelements angebracht sind; einen Anschluss, welcher als eine elektrische Verbindung zwischen dem Detektierbereich des Sensorelements und den Verarbeitungsmitteln der Leiterplatte dient; und ein Gehäuse, welches aus Metall gefertigt ist und welches in einem eingebauten Zustand das Sensorelement, die Leiterplatte und den Anschluss aufnimmt und welches einen Befestigungsbereich zur Befestigung an einem externen Objekt aufweist.
In dem Gassensor der vorliegenden Erfindung sind das Sensorelement und die Leiterplatte, auf welcher die Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung eines Ausgangssignals des Sensorelements befestigt sind, in das Metallgehäuse aufgenommen. Dies beseitigt die Notwendigkeit, die Verarbeitungsmittel innerhalb einer ECU eines Fahrzeugs anzuordnen, wodurch die Freiheitsgrade in Auslegung und die Vielseitigkeit der ECU verbessert werden.
Zusätzlich zu dem Metallgehäuse, welches eine Abschirmung des Sensorelements, der Leiterplatte und des Anschlusses bereitstellt, kommt eine, herkömmlicherweise zwischen dem Sensorelement und der ECU verlegte, analoge Signalleitung nicht zum Einsatz. Dies stellt eine Struktur bereit, welche weniger empfindlich gegen elektrisches Rauschen ist, wodurch die elektrische Zuverlässigkeit verbessert wird.
Demzufolge verbessert der Gassensor die Freiheitsgrade in Auslegung und die Vielseitigkeit der ECU und ist weniger empfindlich gegen elektrisches Rauschen.
In dem Gassensor der vorliegenden Erfindung ist der Detektierbereich vorzugsweise an einer ersten Seite des Sensorelements, bezogen auf eine Längsrichtung des Sensorelements, gelegen; ist die Leiterplatte vorzugsweise an einer der ersten Seite bezüglich der Längsrichtung gegenüberliegend angeordneten zweiten Seite des Sensorelements gelegen; ist die Leiterplatte vorzugsweise entlang einer Richtung angeordnet, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Sensorelements orientiert ist; und weist das Gehäuse vorzugsweise eine Aufnahme für den Detektierbereich, in welche der Detektierbereich aufgenommen ist, und eine Aufnahme für die Leiterplatte auf, in welche die Leiterplatte aufgenommen und woran der Befestigungsbereich bereitgestellt ist.
Wenn der wie oben konfigurierte Gassensor an einem Strömungsweg, durch den ein zu messendes Gas strömt, befestigt ist, dann kann die Aufnahme für den Detektierbereich, welche sich an der ersten Seite des Sensorelements befindet, tief in den Strömungsweg eingesetzt werden. Demzufolge kann das zu messende Gas genau detektiert werden. Da die Leiterplatte entlang einer Richtung angeordnet ist, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Sensorelements ist, weist die Aufnahme für die Leiterplatte, welche die Leiterplatte aufnimmt und an dem Äußeren des Strömungswegs befestigt ist, zusätzlich eine geringe Höhe auf. Demzufolge können die Freiheitsgrade in Auslegung eines Motors, und ähnliches verbessert werden.
Eine Wand der Aufnahme für den Detektierbereich ist vorzugsweise so konfiguriert, dass ein Teil der Wand geschlossen ist, welcher einer Anströmseite eines Strömungswegs zuweist, durch den das zu messende Gas strömt, während ein Teil der Wand, welcher einer Abströmseite des Strömungswegs zuweist, ein Gasverbindungsloch aufweist, um das zu messende Gas mit dem Detektierbereich des Sensorelements in Kontakt kommen zu lassen. Dies verhindert Eintritt von Fremdstoffen, wie Wasser, Öl und Ruß, welche in dem zu messenden Gas enthalten sind und durch den Strömungsweg strömen, in das Gehäuse, was ansonsten Störung der Fremdstoffe durch die Wandoberfläche des Detektierbereichs ergeben könnte. Demzufolge kann die Anordnung das Auftreten eines Problems verhindern, welches durch Anhaften solcher Fremdstoffe an das Sensorelement hervorgerufen wird. Inzwischen ist das zu messende Gas durch das Gasverbindungsloch, welches an der Abströmseite des Strömungswegs gelegen ist, in das Gehäuse eingeführt und kommt mit dem Detektierbereich des Sensorelements in Kontakt. Demzufolge kann das zu messende Gas mit guter Genauigkeit detektiert werden.
Der Befestigungsbereich weist weiter bevorzugt eine Schutzstruktur vor unsachgemäßer Befestigung auf, welche derart funktioniert, dass wenn der Befestigungsbereich mit dem Gasverbindungsloch der Abströmseite des Strömungswegs zuweisend angeordnet ist, dann die Befestigung des Befestigungsbereichs möglich ist, während wenn der Befestigungsbereich mit dem Gasverbindungsloch der Anströmseite des Strömungswegs zuweisend angeordnet ist, dann die Befestigung des Befestigungsbereichs verwehrt ist. Wenn die Befestigung des Befestigungsbereichs möglich ist, dann ist das Verbindungsloch in einer sachgemäßen Richtung orientiert, so dass das zu messende Gas durch das Verbindungsloch sachgemäß eingeführt und richtig gemessen wird. Wenn das Verbindungsloch gegen die Anströmseite des Strömungswegs unsachgemäß orientiert ist, dann ist die Befestigung des Befestigungsbereichs verwehrt, wodurch Anhaften von Fremdstoffen, wie Wasser, Öl und Ruß, an dem Detektierbereich des Sensorelements zuverlässig verhindert wird.
Bei dem Gassensor der vorliegenden Erfindung weist das Sensorelement vorzugsweise eine Heizung zum Heizen des Detektierbereichs auf und sind die Verarbeitungsmittel vorzugsweise auf einer Oberfläche der Leiterplatte angeordnet, welche vom Sensorelement wegweist. Aufgrund dieser Anordnung sind die Verarbeitungsmittel auf der Leiterplatte von der Heizung getrennt angeordnet, wodurch verhindert wird, dass durch die Heizung erzeugte Wärme die Verarbeitungsmittel beeinträchtigt.
Das Sensorelement weist vorzugsweise eine Heizung auf, um den Detektierbereich zu heizen; die Leiterplatte weist vorzugsweise ein Anschlusseinführloch auf, durch welches der Anschluss eingeführt wird; und die Verarbeitungsmittel und der Anschluss sind vorzugsweise auf einer vom Sensorelement wegweisenden Oberfläche der Leiterplatte elektrisch verbunden. Aufgrund dieser Anordnung ist die Verbindung zwischen dem Anschluss und den Verarbeitungsmitteln von der Heizung getrennt angeordnet, wodurch verhindert wird, dass durch die Heizung erzeugte Wärme die Verbindung zwischen dem Anschluss und den Verarbeitungsmitteln beeinträchtigt.
Das Sensorelement weist vorzugsweise eine Heizung auf, um den Detektierbereich zu heizen, und in einer Lücke zwischen dem Sensorelement und dem Gehäuse ist vorzugsweise ein Wärmeübertragungsbereich, zum Übertragen von Wärme von der Heizung auf das Gehäuse bereitgestellt. Dabei ist die Lücke nahe der zweiten Seite des Detektierbereichs gelegen. Auf diese Weise wird über den Wärmeübertragungsbereich und das Gehäuse Wärme von der Heizung in das Äußere des Gehäuses abgeführt, wodurch effektiv verhindert wird, dass durch die Heizung erzeugte Wärme die Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Anschluss, die Verbindung zwischen dem Anschluss und der Leiterplatte und die Verarbeitungsmittel beeinträchtigt.
Der Wärmeübertragungsbereich besteht vorzugsweise aus Aluminiumoxid. Während Aluminiumoxid exzellente thermische Leitfähigkeit aufweist, ist es elektrisch nicht leitend; demzufolge kann der oben genannte Effekt zuverlässig bereitgestellt werden, ohne Funktionen des Gassensors zu beeinträchtigen.
Des Weiteren ist in einer Lücke zwischen dem Gehäuse und dem Sensorelement vorzugsweise ein Dichtungsbereich vorgesehen, wobei sich die Lücke an der zweiten Seite des Wärmeübertragungsbereichs befindet, so dass verhindert wird, dass Wasser durch die Lücke durchtritt. Aufgrund dieser Anordnung ist das Sensorelement mit Bezug auf die Leiterplatte luftdicht abgedichtet, wodurch verhindert wird, dass Wasser von der Aufnahme für den Detektierbereich zu der Aufnahme für die Leiterplatte gelangt und das demzufolge verhindert, dass Wasser mit der Leiterplatte in Kontakt kommt. Auch ist die Lücke zwischen dem Gehäuse und dem Sensorelement, welche der Dichtungsbereich ausfüllt, an der zweiten Seite des Wärmeübertragungsbereichs gelegen. Demzufolge ist aufgrund des Wärmeübertragungsbereichs in dem Dichtungsbereich nicht mit einem Anstieg der Temperatur zu rechnen, so dass eine Verschlechterung des Dichtungsbereichs unwahrscheinlich ist.
Des Weiteren weist die Aufnahme für die Leiterplatte vorzugsweise ein Lüftungsloch auf, welches sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Aufnahme für die Leiterplatte erstreckt, und es ist ein Filter, welcher Luftdurchlässigkeit und Beständigkeit gegen Durchtritt von Wasser aufweist, derart vorgesehen, dass das Lüftungsloch abgedeckt ist. Wenn Wasser, welches von außen in die Aufnahme für die Leiterplatte eingetreten ist, zu Wasserdampf verdampft ist, dann wird der Wasserdampf durch den Filter in das Äußere der Aufnahme für die Leiterplatte abgegeben. Demzufolge wird das Innere der Aufnahme für die Leiterplatte nicht feucht, wodurch das Auftreten eines Problems in den Verarbeitungsmitteln der Leiterplatte vermieden wird.
Inzwischen wurden in den letzten Jahren Studien zu einer Methode der Verbrennungskontrolle in einem Motor auf der Basis der Sauerstoffkonzentration eines durch einen Zuströmweg des Motors strömenden Gasgemisches durchgeführt. Die im Zuströmweg herrschende Temperatur ist geringer als in einem herkömmlichen Auspuffrohr. Demzufolge ergeben sich anhand des Detektierbereichs des Gassensors der vorliegenden Erfindung, wobei dieser innerhalb des Zuströmwegs angeordnet ist, folgende Vorteile. Es kann: Thermischer Einfluss auf die Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Anschluss, auf die Verbindung zwischen dem Anschluss und der Leiterplatte und auf die Verarbeitungsmittel verringert werden, wodurch die Verbindungen und die Verarbeitungsmittel vor thermischem Einfluss geschützt werden; die Freiheitsgrade in Auslegung und die Vielseitigkeit der ECU verbessert werden; und Empfindlichkeit gegen elektrisches Rauschen gemindert wird. Hierbei umfasst der Begriff "Zuströmweg" ein Zuströmrohr und einen Einlass eines Zylinderkopfes. Auch umfasst der Begriff "Abgasweg", welcher später genannt wird, ein Abgasrohr und einen Auslass des Zylinderkopfes.
Insbesondere kann sich ein AGR-(Abgasrückführung, exhaust gas recirculation)-Gaseinlass in den Zuströmweg hinein öffnen, um ein AGR-Gas in den Zuströmweg einzuführen. Der Detektierbereich ist in diesem Fall weiter bevorzugt stromabwärts des AGR-Gaseinlasses angeordnet. Dies ermöglicht es dem Sensorelement, ein spezifisches Gas (zu messendes Gas), welches in einer Mischung des AGR-Gases und eines Zuströmgases enthalten ist, zu detektieren, wodurch die Verbrennung im Motor mit guter Genauigkeit kontrolliert werden kann.
Es wurden auch Studien eine Struktur betreffend durchgeführt, bei welcher ein Gassensor auf einem Zylinderkopf des Motors befestigt ist, um die Freiheitsgrade in Auslegung eines Motors und seiner Peripherie zu verbessern. Da der Zuströmweg oder der Abgasweg eines solchen Zylinderkopfes geringere Temperatur aufweist, als ein herkömmliches Auspuffrohr, ist der Detektierbereich des Gassensors der vorliegenden Erfindung innerhalb des Zuströmwegs des Zylinderkopfes oder innerhalb des Abgaswegs des Zylinderkopfes angeordnet. Dies kann den thermischen Einfluss auf die Verbindung zwischen dem Sensorelement und dem Anschluss, auf die Verbindung zwischen dem Anschluss und der Leiterplatte und auf die Verarbeitungsmittel verringern, wodurch die Verbindungen und die Verarbeitungsmittel vor thermischem Einfluss geschützt werden. Solch eine Anordnung kann die Freiheitsgrade in Auslegung und die Vielseitigkeit der ECU verbessern und kann geringere Empfindlichkeit gegen elektrisches Rauschen verwirklichen. In diesem Fall kann der Befestigungsbereich des Gehäuses an dem Zuströmweg des Zylinderkopfes oder an dem Abgasweg des Zylinderkopfes befestigt werden.
Des Weiteren ist die Aufnahme für die Leiterplatte vorzugsweise aus einem metallischen Material auf der Basis von Aluminium oder Kupfer gebildet. Da der Abstand zwischen einer Wärmequelle und der Leiterplatte (die Verarbeitungsmittel sind an der Leiterplatte befestigt) kleiner wird als ein herkömmlicher Abstand, ist die Leiterplatte empfindlicher gegen thermischen Einfluss. Da jedoch die Aufnahme für die Leiterplatte aus einem metallischen Material auf der Basis von Aluminium oder Kupfer gebildet ist, kann an die Aufnahme für die Leiterplatte übertragene Wärme schnell an das Äußere der Aufnahme für die Leiterplatte abgeführt werden, wodurch thermischer Einfluss auf die Leiterplatte begrenzt wird.
Das metallische Material auf der Basis von Aluminium kann aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung bestehen. Das metallische Material auf der Basis von Kupfer kann aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Bevorzugte Materialien sind, zum Beispiel, Duraluminium, Aluminiumgusslegierungen, Messing und Bronze. Besonders bevorzugt sind Aluminiumgusslegierungen, da Aluminiumgusslegierungen fertig gegossen werden können und gute Bearbeitbarkeit aufweisen.
Anwendungen des Gassensors der vorliegenden Erfindung umfassen Gassensoren von Motoren, insbesondere jene von Dieselmotoren (Sauerstoffsensoren, Kohlenwasserstoffsensoren und NO_x-Sensoren), und Gassensoren verschiedenartiger Apparate.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Schnittansicht, welche einen Gassensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Draufsicht des Gassensors;
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, bevor ein Sensorelement in eine Aufnahme für den Detektierbereich eingesetzt ist;
4 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, bevor die Aufnahme für den Detektierbereich in eine Aufnahme für die Leiterplatte eingesetzt ist;
5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Gassensors;
6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand zeigt, bevor der Gassensor an einer Montageoberfläche befestigt ist;
7 ist eine Schnittansicht, welche wesentliche Bereiche des Gassensors zeigt und einen Zustand darstellt, in welchem Gas mit einem Detektierbereich in Kontakt kommt;
8 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung des Sensorelements;
9 ist eine schematische Ansicht einer Befestigungsform 1, in welcher der Gassensor an einem Zuströmrohr befestigt ist; und
10 ist eine schematische Ansicht einer Befestigungsform 2, in welcher der Gassensor an einem Zylinderkopf befestigt ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Wie in 1 dargestellt, umfasst der Gassensor ein Sensorelement 10, eine Leiterplatte 20, Anschlüsse 50 und ein Gehäuse 60, in welches sämtliche Komponenten aufgenommen sind.
Das Sensorelement 10 nimmt die Gestalt einer Platte an, welche sich in ihre Längsrichtung erstreckt, und weist einen Detektierbereich 11, welcher an einem vorderen Ende (an einem ersten Ende bezüglich der Längsrichtung; speziell an einer Seite in Richtung seines unteren Endes in 1) gebildet ist, und Elektrodenanschlussbereiche 120 und 121 auf, welche an frontseitigen und rückseitigen Oberflächen des Sensorelements 10 an dessen oberem Ende gebildet sind.
Wie in 8 dargestellt, weist das Sensorelement 10 eine Struktur auf, in welcher ein Detektionselement 300 und eine Heizung 200 aneinandergeschichtet sind. Das Detektionselement 300 weist eine Struktur auf, in welcher eine Sauerstoffkonzentrationsdetektionszelle 130 und eine Sauerstoffpumpzelle 140 aneinandergeschichtet sind.
Die Heizung 200 weist auf: Ein erstes Substrat 101 und ein zweites Substrat 103, welche überwiegend Aluminiumoxid enthalten; und ein wärmeerzeugendes Element 102, welches zwischen dem ersten Substrat 101 und dem zweiten Substrat 103 zwischengelegt ist und überwiegend Platin enthält. Das wärmeerzeugende Element 102 weist einen wärmeerzeugenden Bereich 102a, welcher an einer vorderen Endseite davon angebracht ist, und ein Paar von Heizungsleitungsbereichen 102b auf, welche sich von dem wärmeerzeugenden Bereich 102a entlang der Längsrichtung des ersten Substrats 101 erstrecken. Enden der Heizungsleitungsbereiche 102b sind mit den entsprechenden Elektrodenanschlussbereichen 120 durch heizungsseitige Durchgangslöcher 101a, welche in dem ersten Substrat 101 gebildet sind, elektrisch verbunden.
Die Sauerstoffkonzentrationsdetektionszelle 130 umfasst eine erste Festelektrolytschicht 105, eine erste Elektrode 104, welche an einer Seite der ersten Festelektrolytschicht 105 gebildet ist, und eine zweite Elektrode 106, welche an der anderen Seite der ersten Festelektrolytschicht 105 gebildet ist. Die erste Elektrode 104 weist einen ersten Elektrodenbereich 104a und einen ersten Leitungsbereich 104b auf, welcher sich von dem ersten Elektrodenbereich 104a entlang der Längsrichtung der ersten Festelektrolytschicht 105 erstreckt. Die zweite Elektrode 106 weist einen zweiten Elektrodenbereich 106a und einen zweiten Leitungsbereich 106b auf, welcher sich von dem zweiten Elektrodenbereich 106a entlang der Längsrichtung der ersten Festelektrolytschicht 105 erstreckt.
Das Ende des ersten Leitungsbereichs 104b ist mittels eines ersten Durchgangsloches 105a, welches in der ersten Festelektrolytschicht 105 gebildet ist, eines zweiten Durchgangsloches 107a, welches in einer später zu beschreibenden Isolierschicht 107 gebildet ist, eines vierten Durchgangsloches 109a, welches in einer zweiten Festelektrolytschicht 109 gebildet ist, und eines sechsten Durchgangsloches 111a, welches in einer Schutzschicht 111 gebildet ist, mit dem entsprechenden Elektrodenanschlussbereich 121 elektrisch verbunden. Das Ende des zweiten Leitungsbereichs 106b ist mittels eines dritten Durchgangsloches 107b, welches in der Isolierschicht 107 gebildet ist, eines fünften Durchgangsloches 109b, welches in der zweiten Festelektrolytschicht 109 gebildet ist, und eines siebten Durchgangsloches 111b, welches in der Schutzschicht 111 gebildet ist, mit dem entsprechenden Elektrodenanschlussbereich 121 elektrisch verbunden.
Die Sauerstoffpumpzelle 140 umfasst die zweite Festelektrolytschicht 109, eine dritte Elektrode 108, welche an einer Seite der zweiten Festelektrolytschicht 109 gebildet ist, und eine vierte Elektrode 110, welche an der anderen Seite der zweiten Festelektrolytschicht 109 gebildet ist. Die dritte Elektrode 108 weist einen dritten Elektrodenbereich 108a und einen dritten Leitungsbereich 108b auf, welcher sich von dem dritten Elektrodenbereich 108a entlang der Längsrichtung der zweiten Festelektrolytschicht 109 erstreckt. Die vierte Elektrode 110 weist einen vierten Elektrodenbereich 110a und einen vierten Leitungsbereich 110b auf, welcher sich von dem vierten Elektrodenbereich 110a entlang der Längsrichtung der zweiten Festelektrolytschicht 109 erstreckt.
Das Ende des dritten Leitungsbereichs 108b ist mittels dem fünften Durchgangsloch 109b, welches in der zweiten Festelektrolytschicht 109 gebildet ist, und dem siebten Durchgangsloch 111b, welches in der Schutzschicht 111 gebildet ist, mit dem entsprechenden Elektrodenanschlussbereich 121 elektrisch verbunden. Das Ende des vierten Leitungsbereichs 110b ist mittels eines achten Durchgangsloches 111c, welches in der Schutzschicht 111 gebildet ist, mit dem entsprechenden Elektrodenanschlussbereich 121 elektrisch verbunden. Der zweite Leitungsbereich 106b und der dritte Leitungsbereich 108b weisen mittels des dritten Durchgangsloches 107b insbesondere dasselbe elektrische Potential auf.
Die erste Festelektrolytschicht 105 und die zweite Festelektrolytschicht 109 bestehen aus einem gesinterten Körper aus teilweise stabilisiertem Zirkoniumdioxid, welcher dadurch gebildet ist, dass Yttriumoxid (Y₂O₃) oder Kalziumoxid (CaO), welche als Stabilisierer dienen, zu Zirkoniumdioxid (ZrO₂) hinzugefügt werden.
Das wärmeerzeugende Element 102, die erste Elektrode 104, die zweite Elektrode 106, die dritte Elektrode 108, die vierte Elektrode 110, der Elektrodenanschlussbereich 120 und der Elektrodenanschlussbereich 121 können aus Platingruppenelementen gebildet sein, welche dafür bevorzugte Materialien darstellen und Platin (Pt), Rhodium (Rh) und Palladium (Pd) umfassen. Diese Platingruppenelemente können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Im Hinblick auf Wärmebeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit wird weiter bevorzugt eine überwiegende Menge Platin verwendet, um das wärmeerzeugende Element 102, die erste Elektrode 104, die zweite Elektrode 106, die dritte Elektrode 108, die vierte Elektrode 110, den Elektrodenanschlussbereich 120 und den Elektrodenanschlussbereich 121 zu bilden. Des Weiteren umfassen das wärmeerzeugende Element 102, die erste Elektrode 104, die zweite Elektrode 106, die dritte Elektrode 108, die vierte Elektrode 110, der Elektrodenanschlussbereich 120 und der Elektrodenanschlussbereich 121 zusätzlich zu einer Hauptkomponente aus einem Platingruppenelement vorzugsweise eine Keramikkomponente.
Die Isolierschicht 107 ist zwischen der Sauerstoffpumpzelle 140 und der Sauerstoffkonzentrationsdetektionszelle 130 gebildet. Die Isolierschicht 107 umfasst einen Isolierbereich 114 und einen Diffusionskontrollbereich 115. Eine Gasdetektionskammer 107c ist in dem Isolierbereich 114 der Isolierschicht 107 an einer Stelle gebildet, welche dem zweiten Elektrodenbereich 106a und dem dritten Elektrodenbereich 108a entspricht. Die Gasdetektionskammer 107c steht mit dem umgebenden Gasgemisch entlang der Querrichtung der Isolierschicht 107 in Verbindung. In dem Verbindungsgebiet der Isolierschicht 107 sind Diffusionskontrollbereiche 115 derart angeordnet, dass Gasdiffusion zwischen dem umgebenden Gasgemisch und der Gasdetektionskammer 107 zu einer vorbestimmten Flussrate erreicht wird.
Solange der Isolierbereich 114 aus einem elektrisch isolierenden gesinterten Keramikkörper besteht, wird dem Isolierbereich 114 keine besondere Beschränkung auferlegt. Beispiele solcher gesinterten Keramikkörper umfassen Oxidkeramiken, wie Aluminiumoxid bzw. Alumina und Mullit. Die Diffusionskontrollbereiche 115 bestehen aus einem porösen Aluminakörper. Die Diffusionskontrollbereiche 115 kontrollieren die Flussrate eines zu messenden Gases, wenn das Gas in die Gasdetektionskammer 107c strömt.
Die Schutzschicht 111 ist auf der Oberfläche der zweiten Festelektrolytschicht 109 derart gebildet, dass die vierte Elektrode 110 dazwischen zwischengelegt ist. Die Schutzschicht 111 umfasst einen porösen Elektrodenschutz 113a und eine Verstärkung 112. Der Elektrodenschutz 113a bedeckt den vierten Elektrodenbereich 110a und ist in ein Durchgangsloch 112a eingepasst, welches in der den vierten Leitungsbereich 110b bedeckenden Verstärkung 112 gebildet ist.
Wie in 1 gezeigt, ist die Leiterplatte 20 über dem oberen Ende des Sensorelements 10 derart angebracht und orientiert, dass seine ebene Oberfläche im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung (Axialrichtung) des Sensorelements 10 ist. Die Leiterplatte 20 ist mit den Elektrodenanschlussbereichen 120 und 121 des Sensorelements 10 über die Anschlüsse 50 und mit einer elektronischen Kontrolleinheit (electronic controll unit, nachstehend als "ECU" bezeichnet) 99, welche ein Automobil kontrolliert, über elektrische Drähte 90 elektrisch verbunden.
In 5 sind verschiedene elektronische Komponenten zur Verarbeitung von Signalen gezeigt; z. B. sind eine integrierte Schaltung (IC), ein Widerstand und ein Kondensator an der Frontoberfläche der Leiterplatte 20 angebracht. Die elektronischen Komponenten bilden zum Beispiel eine Signalwandlungsschaltung 21, welche ein mit einer elektrischen Charakteristik des Sensorelements 10 variierendes analoges Sensorsignal in ein digitales Signal umwandelt. Das in der Signalwandlungsschaltung 21 erzeugte digitale Signal wird an die ECU 99 ausgegeben. Auf Basis des digitalen Eingangssignals an die ECU 99 führt die ECU 99 weitere Verarbeitung durch, um die Variation der Konzentration eines zu messenden Gases zu bestimmen. Zur Steuerung der Menge an der Heizung 200 zugeführten Leistung ist an der Frontoberfläche der Leiterplatte 20 auch eine Heizungssteuerschaltung (nicht dargestellt) bereitgestellt.
Wie in den 1 und 3 bis 5 gezeigt, sind fünf Anschlüsse 50 bereitgestellt. Drei dieser fünf Anschlüsse 50 dienen als elektrische Verbindungen zwischen den Elektrodenanschlussbereichen 121 des Sensorelements 10 und der Signalwandlungsschaltung 21 der Leiterplatte 20. Zwei dieser fünf Anschlüsse 50 dienen als elektrische Verbindungen zwischen den Elektrodenanschlussbereichen 120 des Sensorelements 10 und der Heizungssteuerschaltung. Die Anschlüsse 50 sind streifenartige Leitungsanschlüsse und erstrecken sich in der axialen Richtung. Die ersten Enden (untere Enden in den Zeichnungen) der Anschlüsse 50 sind mit den entsprechenden Elektrodenanschlussbereichen 120 und 121 durch Löten verbunden, wobei die zweiten Enden (obere Enden in den Zeichnungen) der Anschlüsse 50 durch entsprechende Durchgangslöcher 22 der Leiterplatte 20 von der rückoberflächigen Seite (von unten) der Leiterplatte 20 her durchgeführt und mit der Signalwandlungsschaltung 21 und der Heizungssteuerschaltung auf der frontoberflächigen Seite der Leiterplatte 20 durch Löten verbunden sind. Die Durchgangslöcher 22 entsprechen sämtlich dem "Anschlusseinführungsloch", welches in den angehängten Ansprüchen auftaucht.
Ein rohrförmiges Verbindungsstück 30 ist an einem seitlichen Ende der Leiterplatte 20 angeordnet und öffnet sich seitlich nach außen. Fünf Verbindungsstifte 31 sind im Inneren nebeneinandergestellt und stehen vom Verbindungsstück 30 hervor. Die Verbindungsstifte 31 erstrecken sich vom hinteren Ende des Verbindungsstücks 30 nach außen; sind in Richtung der rückoberflächigen Seite der Leiterplatte 20 gekrümmt; sind durch entsprechende Durchgangslöcher 23 der Leiterplatte 20 von der rückoberflächigen Seite der Leiterplatte 20 durchgeführt; und sind mit der Signalwandlungsschaltung 21 und der Heizungssteuerschaltung auf der frontoberflächigen Seite der Leiterplatte 20 durch Löten verbunden.
Wie in 1 gezeigt, steht das Verbindungsstück 30 mit einem Gegenverbindungsstück 95 in Eingriff, wodurch die Verbindungsstifte 31 mit den entsprechenden Gegenverbindungsstiften 96 des Gegenverbindungsstücks 95 elektrisch verbunden sind. Die Gegenverbindungsstifte 96 sind mit Enden der entsprechenden elektrischen Drähte 90, welche sich zu der ECU 99 erstrecken, verbunden.
Wie vorhergehend ausgeführt, sind Verarbeitungsmittel, welche die Signalwandlungsschaltung 21 und die Heizungssteuerschaltung aufweisen, an der frontoberflächigen Seite der Leiterplatte 20 bereitgestellt, wohingegen das Sensorelement 10 an der rückoberflächigen Seite (von der frontoberflächigen Seite wegweisend) der Leiterplatte 20 angeordnet ist. Demzufolge sind das Sensorelement 10 und die Verarbeitungsmittel getrennt voneinander angeordnet, wodurch vermieden wird, dass von dem wärmeerzeugenden Bereich 102a des Sensorelements 10 erzeugte Wärme die Verarbeitungsmittel beeinflusst.
Des Weiteren sind die Anschlüsse 50 an die Signalwandlungsschaltung 21 und die Heizungssteuerschaltung an der frontoberflächigen Seite der Leiterplatte 20 angegliedert. Demzufolge sind die Verbindungen zwischen den Anschlüssen 50 und den Verarbeitungsmitteln getrennt von dem Sensorelement 10 angeordnet, wodurch verhindert wird, dass durch den wärmeerzeugenden Bereich 102a des Sensorelements 10 erzeugte Wärme die Verbindungen beeinflusst.
Als Nächstes wird das Gehäuse 60 beschrieben. Das Gehäuse 60 ist ein Aluminiumguss und umfasst eine, sich axial erstreckende, dünne rohrförmige Aufnahme 61 für den Detektierbereich, welche das Sensorelement 10 umschließt, und eine die Leiterplatte 20 umschließende Aufnahme 62 für die Leiterplatte, welche entlang einer Richtung liegt, die im Wesentlichen senkrecht zu der axialen Richtung des Sensorelements 10 ist. Die Aufnahme 62 für die Leiterplatte umfasst eine obere Abdeckung 63 und eine untere Abdeckung 64, welche vertikal aneinandergefügt sind.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die obere Abdeckung 63 einen Abdeckbereich 63a, welcher eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist, und einen abfallenden Bereich 63b, welcher von vier Seiten des Abdeckbereichs 63a abfällt.
Der Abdeckbereich 63a weist ein kreisförmiges Lüftungsloch 66 auf, in welches ein Lüftungselement 65 eingepasst ist. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Lüftungselement 65 einen Filter 65a, welcher Luftdurchlässigkeit und Beständigkeit gegen Durchtritt von Wasser aufweist, und einen Aufsatz 65b, in welchem der Filter 65a bereitgestellt ist. Ein erster Dichtring 67 ist zwischen dem Aufsatz 65b und der Abdeckung 63 bereitgestellt.
Der Filter 65a erlaubt den Durchtritt von Luft und Wasserdampf aus dem Inneren der Aufnahme 62 für die Leiterplatte in das Äußere der Aufnahme 62 für die Leiterplatte, erlaubt aber nicht den Durchtritt von Wasser aus dem Äußeren der Aufnahme 62 für die Leiterplatte in das Innere der Aufnahme 62 für die Leiterplatte. Ein Material für den Filter 65a stellt zum Beispiel GORE-TEX (eingetragenes Warenzeichen) dar. Die vorliegende Ausführungsform verwehrt die Möglichkeit, dass Wasser durch das Verbindungsstück 30 oder ähnliches in die Aufnahme 62 für die Leiterplatte eintreten könnte. In die Aufnahme 62 für die Leiterplatte eingetretenes Wasser kann das Innere der Aufnahme 62 für die Leiterplatte befeuchten. Da jedoch der Filter 65a das sich durch den Abdeckbereich 63a erstreckende Lüftungsloch 66 bedeckt, wird durch den Filter 65a Wasserdampf in das Äußere des Abdeckbereichs 63a ausgegeben. Demzufolge wird das Innere der Aufnahme 62 für die Leiterplatte nicht feucht, wodurch das Auftreten eines Kurzschlusses auf der Leiterplatte 20 oder ein ähnliches Problem verhindert wird.
Wie in 5 gezeigt, weist der abfallende Bereich 63b einen Vorsprung 68 auf, welcher am Fußende des abfallenden Bereichs 63b derart peripher gebildet ist, dass er nach unten gerichtet hervorsteht. Der abfallende Bereich 63b weist auch eine Ausnehmung 69 auf, welche an einer der zwei kurzen Seiten des abfallenden Bereichs 63b an einer dem Verbindungsstück 63 entsprechenden Position derart gebildet ist, dass sie nach unten hin offen ist. Der abfallende Bereich 63b weist des Weiteren plattenartige hervorstehende Randbereiche 70 auf, welche entlang seiner jeweils zwei langen Seiten des abfallenden Bereichs 63b gebildet sind. Jeder der hervorstehenden Randbereiche 70 weist zwei erste Durchgangslöcher 71, welche an seinen längsgerichteten Endbereichen gebildet sind, und ein zweites Durchgangsloch 72 auf, welches an seinem längsgerichteten Zentralbereich gebildet ist.
Die untere Abdeckung 64, als Ganzes, ist dicker als die obere Abdeckung 63. Die untere Abdeckung 64 umfasst einen Fußbereich 64a, welcher eine im Wesentlichen rechteckige Form aufweist, und einen Anstiegsbereich 64b, welcher von vier Seiten des Fußbereichs 64a ansteigt. Der Anstiegsbereich 64b weist eine Nut 73 auf, welche an dem Kopfende des Anstiegsbereichs 64b derart peripher gebildet ist, um den Vorsprung 68 der oberen Abdeckung 63 aufzunehmen. Der Anstiegsbereich 64b weist auch eine zweite Ausnehmung 74 auf, welche an einer der zwei kurzen Seiten des Anstiegsbereichs 64b an einer dem Verbindungsstück 30 entsprechenden Position derart gebildet ist, dass sie nach oben hin offen ist. Eine jede der zwei längsseitigen Bereiche des Anstiegsbereichs 64b weist des Weiteren eine Dicke, welche der Vorsprungsweite des hervorstehenden Randbereichs 70 entspricht, und zwei erste Aufnahmelöcher 75, welche an seinen längslaufenden Endbereichen gebildet sind, und ein zweites Aufnahmeloch 76 auf, welches an seinem längslaufenden Zentralbereich gebildet ist.
Durch Aneinanderfügen der oberen Abdeckung 63 und der unteren Abdeckung 64 wird, sobald das obere Ende des abfallenden Bereichs 64b und das untere Ende des Anstiegsbereichs 63b gegenseitig aneinandergelegt sind, der Vorsprung 68 in die Nut 73 eingepasst, wodurch die obere Abdeckung 63 und die untere Abdeckung 64 mit Bezug zueinander eingestellt sind. Wenn das obere Ende des Anstiegsbereichs 64b und das untere Ende des abfallenden Bereichs 63b aneinander anliegen, dann sind die ersten Durchgangslöcher 71 und die entsprechenden ersten Aufnahmelöcher 75 zueinander ausgerichtet. Die obere Abdeckung 63 und die untere Abdeckung 64 sind durch Befestigungsbolzen, welche sich in die auf diese Weise ausgerichteten Löcher 71 und 75 erstrecken, aneinander fixiert. Die zweiten Durchgangslöcher 72 und das entsprechende zweite Aufnahmeloch 76 sind in ähnlicher Weise zueinander ausgerichtet. Wie in 2 und 6 gezeigt, sind die so ausgerichteten zweiten Durchgangslöcher 72 und zweiten Aufnahmelöcher 76 durch Befestigen des Gassensors an einem externen Objekt (ein Zuströmrohr 401 oder ein Zylinderkopf 405, der später beschrieben wird) mit entsprechenden Eingrifflöchern 97 ausgerichtet, welche auf einer Befestigungsoberfläche 98 des externen Objekts gebildet sind. Durch die Befestigungsbolzen, welche sich in die so ausgerichteten zweiten Durchgangslöcher 72, zweiten Aufnahmelöcher 76 und Eingrifflöcher 97 erstrecken, ist der Gassensor an dem externen Objekt starr befestigt. Die zweiten Durchgangslöcher 72 und die zweiten Aufnahmelöcher 76 entsprechen sämtlich dem "Befestigungsbereich", welcher in den angehängten Ansprüchen und nachstehend als der Befestigungsbereich 77 bezeichnet ist.
Wenn das Kopfende des Anstiegsbereichs 64b und das Fußende des abfallenden Bereichs 63b aneinander liegen, dann steht die erste Ausnehmung 69 des Weitern von oben in Eingriff mit einer Nut 32, welche in der äußeren peripheren Oberfläche des Verbindungsstücks 30, wie in 5 gezeigt, ausgebildet ist, während die zweite Ausnehmung 74 mit der Nut 32 von unten in Eingriff steht. Durch dieses Verfahren ist das Verbindungsstück 30 zwischen der oberen Abdeckung 63 und der unteren Abdeckung 64 starr gehaltert. Wie in 1 gezeigt, ist am Boden der Nut 32 des Verbindungsstücks 30 ein Dichtungselement 35 peripher bereitgestellt. Das Dichtungselement 35 sieht eine Dichtung zwischen dem Verbindungsstück 30 und dem Gehäuse 60 vor.
Wie in 5 gezeigt, befinden sich vier Abstützungsbereiche 78 zum Abstützen der Leiterplatte 20 an jeweiligen inneren Ecken der unteren Abdeckung 64. Die Abstützungsbereiche 78 weisen jeweils an ihren oberseitigen Enden ausgebildete dritte Aufnahmelöcher 79 auf. Wenn die Leiterplatte 20 durch die Abstützungsbereiche 78 abgestützt ist, dann sind die dritten Aufnahmelöcher 79 mit entsprechenden dritten Durchgangslöchern 29 ausgerichtet, welche an vier Ecken der Leiterplatte 20 gebildet sind. Die Leiterplatte 20 ist an der unteren Abdeckung 74 in einer Position, welche sich über dem Fußbereich 64a befindet, durch sich in die so ausgerichteten Löcher 29 und 79 erstreckenden Befestigungsbolzen fixiert.
Wie in 4 gezeigt, weist der Fußbereich 64a der unteren Abdeckung 64 ein darin ausgebildetes kreisförmiges Befestigungsloch 80 auf. Die Aufnahme 61 für den Detektierbereich ist zur Befestigung an der unteren Abdeckung 64 von oben durch das Befestigungsloch 80 geführt. Das Befestigungsloch 80 ist bezüglich des Zentrums des Fußbereichs 64a exzentrisch angeordnet. Der Fußbereich 64a weist auch eine ringförmige Nut 82 auf, welche um das Befestigungsloch 80 herum gebildet ist und in welches ein zweiter Dichtring 81 eingepasst ist. Des Weiteren weist der Fußbereich 64a vierte Aufnahmelöcher 83 auf, welche um die ringförmige Nut 82 herum gebildet sind, in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander angeordnet.
Die Aufnahme 61 für den Detektierbereich nimmt die Gestalt einer nach unten geschlossenen, schlanken, kreisförmigen Röhre an. Die Aufnahme 61 für den Detektierbereich weist einen Flanschbereich 84 auf, welcher sich von dem oberen offenen Ende der Aufnahme 61 für den Detektierbereich radial nach außen erstreckt. Der Flanschbereich 84 weist vierte Durchgangslöcher 85 auf, welche in Umfangsrichtung mit Abstand voneinander gebildet sind. Wenn die Aufnahme 61 für den Detektierbereich durch das Befestigungsloch 80 der unteren Abdeckung 64 geführt ist, dann sind die vierten Durchgangslöcher 85 und die entsprechenden vierten Aufnahmelöcher 83 zueinander ausgerichtet. Die Aufnahme 61 für den Detektierbereich ist durch Befestigungsbolzen, welche sich in die so ausgerichteten Löcher 83 und 85 erstrecken, an der unteren Abdeckung 64 befestigt. Zu diesem Zeitpunkt stellt der zweite Dichtring 81 eine Dichtung zwischen dem Flanschbereich 84 und der unteren Abdeckung 64 bereit.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Aufnahme 61 für den Detektierbereich einen oberen Bereich 61a, welcher eine dicke Wand aufweist, einen Übergangsbereich 61b, welcher eine Wand mit intermediärer Dicke aufweist, und einen unteren Bereich 61c, welcher eine dünne Wand aufweist. Wie in 4 gezeigt, weist der obere Bereich 61a der Aufnahme 61 für den Detektierbereich eine Außenumfangsnut 87 auf, welche in der Außenumfangsfläche des oberen Bereichs 61a gebildet ist und in welche ein dritter Dichtring 86 eingepasst ist. Wenn die Befestigungsbereiche 77 an einem externen Objekt befestigt sind, dann stellt der dritte Dichtring 86 eine Dichtung zwischen dem externen Objekt und der Aufnahme 61 für den Detektierbereich bereit.
Ein abgestufter Bereich 88 ist auf der Innenumfangsfläche des Übergangsbereichs 61b der Aufnahme 61 für den Detektierbereich bereitgestellt. Der unter dem abgestuften Bereich 88 gemessene innenseitige Durchmesser der Aufnahme 61 für den Detektierbereich ist kleiner als der über dem abgestuften Bereich 88 gemessene. Zur Halterung des Sensorelements 10 ist ein Trägerelement 41 von oben an den abgestuften Bereich 88 angelegt, wodurch das Sensorelement 10 innerhalb der Aufnahme 61 für den Detektierbereich in einem solchen Zustand gehaltert ist, dass es vertikal positioniert ist. Das Trägerelement 41 ist ein aus Aluminiumoxidkeramik gebildetes Ringelement und ist von außen an das Sensorelement 10 in einer über dem Detektierbereich 11 gelegenen Position angepasst.
Der untere Bereich 61c der Aufnahme 61 für den Detektierbereich weist des Weiteren ein sich vertikal erstreckendes schlitzartiges Gasverbindungsloch 89 auf. Das Sensorelement 10 ist innerhalb der Aufnahme 61 für den Detektierbereich derart aufgenommen, dass der Detektierbereich 11 des Sensorelements 10 dem Gasverbindungsloch 89 von innen zugerichtet ist. Wenn der untere Bereich 61c der Aufnahme 61 für den Detektierbereich einem zu messenden Gas, welches durch einen Gasströmungsweg strömt, ausgesetzt ist, dann ist das zu messende Gas durch das Gasverbindungsloch 89 in die Aufnahme 61 für den Detektierbereich eingeführt. Das eingeführte zu messende Gas kommt in Kontakt mit dem Detektierbereich 11 des Gassensors 10. Die Wand der Aufnahme 61 für den Detektierbereich ist mit Ausnahme des Gasverbindungsloches 89 geschlossen.
Ein gehärteter Teilabschnitt 42 ist in einem Bereich der Lücke zwischen der Aufnahme 61 für den Detektierbereich und dem Sensorelement 10, welches sich über dem Trägerelement 41 befindet, bereitgestellt, um von dem wärmeerzeugenden Bereich 102a (vgl. 8) Wärme auf das Gehäuse 60 zu übertragen, um dadurch Wärme an das Äußere des Gehäuses 60 abzugeben. Der gehärtete Teilabschnitt 42 besteht aus einem Material, welches hohe thermische Leitfähigkeit aufweist.
Zum Beispiel kann Aluminiumoxid, spezieller Tonerdezement, zur Bildung des gehärteten Teilabschnitts 42 verwendet werden. Da Aluminiumoxid exzellente thermische Leitfähigkeit aufweist, kann der aus Aluminiumoxid bestehende gehärtete Teilabschnitt 42 effizient Wärme von dem wärmeerzeugenden Bereich 102a zu dem Gehäuse 60 leiten, um Wärme an das externe Objekt und das umgebende Gasgemisch abzugeben. Da Aluminiumoxid elektrisch nicht leitend ist, wirkt sich außerdem der aus Aluminiumoxid bestehende gehärtete Teilabschnitt 42 auf das Sensorelement 10 nicht elektrisch störend aus, wodurch es dem Gassensor ermöglicht wird, richtig zu funktionieren. In dem Fall, in dem der gehärtete Teilabschnitt 42 aus Tonerdezement besteht, kann der gehärtete Teilabschnitt 42 durch Einbringen einer Schlemme (slurry) aus Tonerdezement in der Lücke zwischen der Aufnahme 61 für den Detektierbereich und dem Sensorelement 10 gebildet werden. Demzufolge ist die Verarbeitbarkeit exzellent und zwischen der inneren Oberfläche der Aufnahme 61 für den Detektierbereich und der äußeren Oberfläche des Sensorelements 10 kann Bildung einer Lücke, insbesondere eines Spalts, verhindert werden. Das Trägerelement 41 und der gehärtete Teilabschnitt 42 entsprechen sämtlich dem "Wärmeübertragungsbereich", welcher in den angehängten Ansprüchen auftaucht.
Des Weiteren ist in einem Bereich der Lücke zwischen der Aufnahme 61 für den Detektierbereich und dem Sensorelement 10 ein Dichtbereich 43 bereitgestellt, welcher nahe der Leiterplatte 20 und über dem Trägerelement 41 und dem gehärteten Teilabschnitt 42 fixiert ist. Der Dichtbereich 43 dichtet einen oberen Endbereich des Sensorelements 10 luftdicht ab. Der Dichtbereich 43 besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Harz, welches Wärmebeständigkeit aufweist. Zum Beispiel können Epoxydharz oder Fluor enthaltender Gummi zur Bildung des Dichtbereichs 43 verwendet werden. Außerdem können sowohl Epoxydharz als auch Fluor enthaltender Gummi, zur Bildung des Dichtbereichs 43 verwendet werden. Es kann durch den Dichtbereich 43, welcher den oberen Endbereich des Sensorelements 10 abdichtet, verhindert werden, dass Wasser von der Aufnahme 61 für den Detektierbereich zu der Aufnahme 62 für die Leiterplatte gelangt, wodurch verhindert werden kann, dass Wasser mit der Leiterplatte 20 in Kontakt kommt. Insbesondere in dem Fall, in dem der gehärtete. Teilabschnitt 42 aus Tonerdezement besteht, können in dem gehärteten Teilabschnitt 42 ausgebildete Poren einen Wasserkanal zu dem Detektierbereich 11 bilden; demzufolge ist die Bereitstellung des Dichtbereichs 43 über dem gehärteten Teilabschnitt 42 wünschenswert. Außerdem ist es aufgrund des Trägerelements 41 und des gehärteten Teilabschnitts 42 unwahrscheinlich, dass ein Bereich, welcher näher an der Leiterplatte 20 ist als das Trägerelement 41 und der gehärtete Teilabschnitt 42, höhere Temperatur annimmt; demzufolge ist es unwahrscheinlich, dass sich der in dem Bereich bereitgestellte Dichtbereich 43 verschlechtert. Da der Dichtbereich 43 die Verbindungen zwischen den Anschlüssen 50 und den Elektrodenanschlussbereichen 120 und 121 abdichtet, ist eine elektrische Isolierung der Verbindungen sichergestellt.
Als Nächstes wird eine Methode zur Herstellung des oben beschriebenen Gassensors beschrieben. Als erstes werden, wie in 3 gezeigt, erste Endbereiche der Anschlüsse 50 mit den jeweiligen Elektrodenanschlussbereichen 120 und 121 des Sensorelements 10 durch Löten verbunden. Das Trägerelement 41 wird extern an einem Übergangsbereich des Sensorelements 10 fixiert. Anschließend wird das Sensorelement 10 von der hinteren Endöffnung der Aufnahme 61 für den Detektierbereich in die Aufnahme 61 für den Detektierbereich eingeführt, bis das Trägerelement 41, wie in 1 gezeigt, auf dem abgestuften Bereich 88 ruht. Das Sensorelement 10 wird um die Achse gedreht, so dass der Detektierbereich 11 dem Gasverbindungsloch 89 zugerichtet ist.
Von der hinteren Endöffnung der Aufnahme 61 für den Detektierbereich wird eine Schlemme (slurry) aus Tonerdezement in die Aufnahme 61 für den Detektierbereich eingebracht und demzufolge auf das Trägerelement 41 geschichtet. Nachdem der Tonerdezement gehärtet ist und zum gehärteten Teilabschnitt 42 wird, wird Epoxydharz oder Ähnliches in die Aufnahme 61 für den Detektierbereich derart eingefüllt, dass sich der Dichtbereich 43 auf dem gehärteten Teilabschnitt 42 bildet, wodurch ein zweiter Endbereich des Sensorelements 10 abdichtet wird. Durch diese Methode ist das ganze Sensorelement 10 fest in die Aufnahme 61 für den Detektierbereich aufgenommen, während zweite Endbereiche der Anschlüsse 50 nach oben hervorragen.
Wie in 4 gezeigt, wird als Nächstes die Aufnahme 61 für den Detektierbereich, in welche das Sensorelement 10 aufgenommen ist, an der Aufnahme 62 für die Leiterplatte befestigt. Vor Beginn der Befestigungsarbeit wird der zweite Dichtring 81 in die ringförmige Nut 82 der unteren Abdeckung 64 eingepasst. Die Aufnahme 61 für den Detektierbereich wird von oben durch das Befestigungsloch 80 der unteren Abdeckung 64 eingeführt, bis der Flanschbereich 84 auf den Fußbereich 64a der unteren Abdeckung 64 aufgesetzt ist. Als Nächstes wird die Aufnahme 61 für den Detektierbereich um die Achse gedreht, bis die vierten Durchgangslöcher 85 mit den entsprechenden vierten Aufnahmelöchern 83 ausgerichtet sind. Bolzen werden in den so ausgerichteten vierten Durchgangslöchern 85 und vierten Aufnahmelöchern 83 befestigt, wodurch die Aufnahme 61 für den Detektierbereich und die untere Abdeckung 64 miteinander verbunden sind. Zu diesem Zeitpunkt ist die Aufnahme 61 für den Detektierbereich bezüglich der unteren Abdeckung 64 eindeutig positioniert.
Wie in 5 gezeigt, wird anschließend die Nut 32 des Verbindungsstücks 30 mit der zweiten Ausnehmung 74, der unteren Abdeckung 64, in Eingriff gebracht. In diesem Zustand ist die Leiterplatte 20 von oben auf der unteren Abdeckung 64 platziert. Durch diese Methode sind zweite Endbereiche der Anschlüsse 50 von unten in die entsprechenden Durchgangslöcher 22 eingeführt; auf ähnliche Weise sind Endbereiche der Verbindungsstifte 31 von unten in die entsprechenden Durchgangslöcher 23 eingeführt; und die vier Ecken der Leiterplatten 20 ruhen auf den oberen Enden der entsprechenden Abstützbereiche 78. Als Nächstes werden Bolzen in den ausgerichteten dritten Durchgangslöchern 29 und dritten Aufnahmelöchern 79 befestigt, wodurch die Leiterplatte 20 und die untere Abdeckung 64 miteinander verbunden sind. Des Weiteren werden hervorragende Endbereiche der Anschlüsse 50 und hervorragende Endbereiche der Verbindungsstifte 31 durch Löten an der Frontoberfläche der Leiterplatte 20 fixiert.
Die obere Abdeckung 63 wird anschließend auf der unteren Abdeckung 64 platziert. In den ausgerichteten ersten Durchgangslöchern 71 und ersten Aufnahmelöchern 75 sind Bolzen fixiert, wodurch die obere Abdeckung 63 und die untere Abdeckung 64 miteinander verbunden sind. Durch diese Methode ist das Verbindungsstück 30 zwischen der ersten Ausnehmung 69 der oberen Abdeckung 63 und der zweiten Ausnehmung 74 der unteren Abdeckung 64 gehaltert. Im Verlauf dieser Methoden wird das Lüftungselement 65 in dem Lüftungsloch 66 der oberen Abdeckung 63 fixiert.
Der so komplettierte Gassensor kann wahlweise entweder in einer Befestigungsweise 1, wie in 9 gezeigt, oder in einer Befestigungsweise 2, wie in 10 gezeigt, verwendet werden.
Wie in 9 gezeigt, ist die Befestigungsweise 1 wie folgt. Ein Ende eines AGR-Rohres 402 ist mit dem Zuströmrohr 401 eines Zuströmwegs 400 verbunden, um einen Teil eines Abgases eines Motors (nachfolgend als AGR-Gas bezeichnet) in das Zuströmrohr 401 zurückzuführen. Stromabwärts des AGR-Gaseinlasses 403, durch welchen das AGR-Rohr 402 mit dem Zuströmrohr 401 in Verbindung steht, ist der Gassensor befestigt. Insbesondere ist die Aufnahme 62 für die Leiterplatte an der Außenumfangsfläche des Zuströmrohres 401 gelegen, während die Aufnahme 61 für den Detektierbereich in einen Strömungsweg im Zuströmrohr 401 hineinragt. In diesem Fall detektiert der Gassensor ein zu messendes Gas, welches in einem Gasgemisch aus AGR-Gas und Zuströmgas enthalten ist.
Wie in 10 gezeigt, ist der Gassensor in der Befestigungsweise 2 an dem Zylinderkopf 405 befestigt. Insbesondere ist die Aufnahme 62 für die Leiterplatte an der äußeren Wand des Zylinderkopfes 405 gelegen, während die Aufnahme 61 für den Detektierbereich in einen Strömungsweg eines Auslass 406 des Zylinderkopfes 405 hineinragt. In diesem Fall detektiert der Gassensor ein zu messendes Gas, welches in Nachverbrennungsgas enthalten ist.
Wie in 6 gezeigt, weist die Befestigungsoberfläche 98 in jedem der Fälle der Befestigungsweisen, 1 und 2, ein Detektierloch 93, welches mit dem Befestigungsloch 80 ausgerichtet werden kann, sowie die Eingrifflöcher 97 auf, welche an sich gegenüberliegenden Seiten des Detektierloches 93 gelegen sind und welche mit den entsprechenden Befestigungsbereichen 77 ausgerichtet werden können.
In den Befestigungsweisen 1 und 2 ist die, die Position an welcher der Gassensor angebracht ist umgebende Temperatur niedriger, als jene in dem Fall, in dem der Gassensor an einem Abgasrohr befestigt ist. Demzufolge wird der thermische Einfluss auf die Verbindungen zwischen dem Sensorelement 10 und den Anschlüssen 50, auf die Verbindungen zwischen den Anschlüssen 50 und den Verarbeitungsmitteln und auf die Verarbeitungsmittel verringert, wodurch die Verbindungen und die Verarbeitungsmittel vor thermischem Einfluss geschützt sind.
Aufgrund von Wärmestrahlung des Zylinderkopfes 405 und eines für den Zylinderkopf 405 bereitgestellten Kühlmechanismus wird die Temperatur des Zylinderkopfes 405 verringert. Demzufolge verringert die Befestigungsweise 2 thermischen Einfluss auf die Verbindungen zwischen dem Sensorelement 10 und den Anschlüssen 50, auf die Verbindungen zwischen den Anschlüssen 50 und den Verarbeitungsmitteln und auf die Verarbeitungsmittel, obwohl der Verringerungsgrad des thermischen Einflusses kleiner ist, als in dem Fall der Befestigungsweise 1, in welcher der Gassensor an dem Zuströmweg 400 befestigt ist.
Als Nächstes wird eine Befestigungsmethode und Befestigungsstruktur des Gassensors an dem Zuströmrohr 401 und an dem Zylinderkopf 405 beschrieben. Der Befestigung des Gassensors vorausgehend ist die Einpassung des dritten Dichtringes 86 in die Außenumfangsnut 87 der Aufnahme 61 des Detektierbereichs.
Wie in 1 gezeigt, ist die Fußoberfläche der Aufnahme 62 für die Leiterplatte auf die Befestigungsoberfläche 89 gesetzt und der untere Bereich 61c der Aufnahme 61 für den Detektierbereich ragt in einen Gasströmungsweg, wenn die Aufnahme 61 für den Detektierbereich durch das Detektierloch 93 geführt ist.
Wenn das Gasverbindungsloch 89 der Aufnahme 61 für den Detektierbereich der Abströmseite des Strömungswegs zugerichtet ist, wie in 7 gezeigt, dann sind die Befestigungsbereiche 77 und die entsprechenden Eingrifflöcher 97 in diesem Fall miteinander ausgerichtet, wie in 6 gezeigt ist. Demzufolge ist der Gassensor mittels Befestigungsbolzen in den ausgerichteten zweiten Durchgangslöchern 72, zweiten Aufnahmelöchern 76 und Eingrifflöchern 97, wie in den 2 und 5 gezeigt, fest an der Befestigungsoberfläche 98 befestigt.
Wie in 7 gezeigt, strömt ein Gas entlang der Aufnahme 61 für den Detektierbereich und tritt abströmseitig durch das Gasverbindungsloch 89 in die Aufnahme 61 für den Detektierbereich ein. Das Gas kommt dann in der Aufnahme 61 für den Detektierbereich mit dem Detektierbereich 11 in Kontakt, wobei ein zu messendes Gas, welches in dem Gas enthalten ist, detektiert wird. Ein Teil der Wand der Aufnahme 61 für den Detektierbereich, welcher der Anströmseite des Strömungswegs zuweist, ist indessen geschlossen; demzufolge kommt das Gas von der Anströmseite nicht in direkten Kontakt mit dem Detektierbereich 11.
Für gewöhnlich enthält das Gas Fremdstoffe, wie Wasser, Öl und Ruß. Allerdings kann die oben beschriebene Anordnung Anhaften von Fremdstoffen an dem Detektierbereich 11 verhindern, da in dem Gas enthaltene Fremdstoffe von der Wand der Aufnahme 61 für den Detektierbereich beeinflusst werden und dann abströmseitig in eine Strömung des Gases strömen. Als eine Folge wird ein Detektierfehler verhindert.
Wenn im Gegensatz dazu versucht wird, den Gassensor derart zu montieren, dass das Gasverbindungsloch 89 der Aufnahme 61 für den Detektierbereich der Anströmseite des Strömungswegs zuweist, dann ist die Ausrichtung zwischen den Befestigungsbereichen 77 und den Eingrifflöchern 97 nicht hergestellt. Demzufolge können Bolzen nicht in die Eingrifflöcher 97 durch die zweiten Aufnahmelöcher 76 eingeführt werden; demzufolge ist die Befestigung des Gassensors verwehrt. In diesem Fall ist der Gassensor in seine sachgemäße Befestigungsstellung zu rotieren und dann kann die Befestigung des Gassensors nochmals durchgeführt werden.
Wie oben erwähnt, weist der Gassensor eine Schutzstruktur vor unsachgemäßer Befestigung auf, welche derart funktioniert, dass wenn das Gasverbindungsloch 89 richtig orientiert ist, dann die Befestigung der Befestigungsbereiche 77 an den Eingrifflöchern 97 möglich ist, während wenn das Gasverbindungsloch 89 unsachgemäß orientiert ist, dann die Befestigung der Befestigungsbereiche 77 an den Eingrifflöchern 97 verwehrt ist. Demzufolge kann die Befestigung des Gassensors mit dem unsachgemäß orientierten Gasverbindungsloch 89 verhindert werden. In diesem Fall ist die Schutzstruktur vor unsachgemäßer Befestigung umgesetzt, wie in 2 gezeigt ist. Insbesondere ist das Zentrum des Befestigungsloches 80, durch welches die Aufnahme 61 für den Detektierbereich geführt ist, in 2 um X exzentrisch mit Bezug auf das Zentrum einer geraden Linie positioniert, welche die Zentren der zwei an gegenüberliegenden Seiten des Befestigungsloches 80 gelegenen Befestigungsbereichen 77 verbindet; in ähnlicher Weise ist das Zentrum des Detektierloches 93, durch welches die Aufnahme 61 für den Detektierbereich eingeführt ist, mit Bezug auf das Zentrum einer geraden Linie exzentrisch positioniert, welche die Zentren der zwei an gegenüberliegenden Seiten des Detektierloches 93 gelegenen Eingrifflöcher 97 verbindet.
Ebenso ist ein das Sensorelement 10 umschließender Bereich (Aufnahme 61 für den Detektierbereich) des Gassensors schmal, wobei der Widerstand eines strömenden Gases verringert werden kann. Da die Aufnahme 62 für die Leiterplatte entlang der Befestigungsoberfläche 98 eines externen Objekts liegt und nicht bedeutend nach außen herausragt, kann des Weiteren verhindert werden, dass periphere Komponenten den Gassensors behindern.
Dem Gassensor der vorliegenden Ausführungsform entsprechend nimmt das Gehäuse 60 das Sensorelement 10 zusammen mit der Leiterplatte 20, auf welcher die Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung eines Ausgangssignals vom Sensorelement 10 angebracht sind, auf, wodurch der Bedarf beseitigt wird, die Verarbeitungsmittel in der ECU 99 des Fahrzeugs bereitzustellen. Dies verbessert die Freiheitsgrade in Auslegung der ECU 99 und erweitert den Bereich der Nutzungsmöglichkeiten der ECU 99. Auch kommt zu dem aus Metall gefertigten Gehäuse 60, welches das Sensorelement 10, die Leiterplatte 20 und die Anschlüsse 50 abschirmt, zusätzlich eine analoge Signalleitung, welche herkömmlicherweise zwischen dem Sensorelement 10 und der ECU 99 verlegt ist, nicht zur Anwendung. Dies stellt eine Struktur bereit, welche weniger empfindlich gegen elektrisches Rauschen ist, wodurch die elektrische Zuverlässigkeit verbessert wird. Des Weiteren ist der Gassensor zum Zeitpunkt des Befestigens des Gassensors im Gegensatz zu einem herkömmlichen Gassensor nicht um die Achse rotierbar. Das Sensorelement 10 kann des Weiteren in Verbindung mit der Befestigungsmethode peripher positioniert sein.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführung beschränkt, kann aber angemessen modifiziert werden, ohne von dem Hauptpunkt der Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel können die Befestigungsbereiche 77 an der externen Wand des Zylinderkopfes 405 derart befestigt werden, dass der Detektierbereich 11 in den Strömungsweg eines Zuströmkanals 407 des Zylinderkopfes 405 hineinragt. Auch ist es nicht notwendig, dass das Sensorelement 10 eine Heizung 200 aufweist, so dass die Leiterplatte 20 nicht die Heizungssteuerschaltung umfasst.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform wird Löten genutzt, um die Elektrodenanschlussbereiche 120 und 121 und die ersten Endbereiche der Anschlüsse 50 zu verbinden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann Hartlöten oder Schweißen genutzt werden. Des Weiteren können die Elektrodenanschlussbereiche 120 und 121 mit den Anschlüssen 50 durch eine Aufwärtsschiebebewegung des Sensorelements 10 mechanisch verbunden sein.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Anschlüsse 50 durch die Durchgangslöcher 22 der Leiterplatte 20 von der rückoberflächigen Seite geführt und mit der Signalwandlungsschaltung 21 und der Heizungssteuerschaltung auf der frontoberflächigen Seite der Leiterplatte 20 durch Löten verbunden. Allerdings ist die vorliegende Erfindung hierzu nicht beschränkt. Die Anschlüsse 50 können mit der Signalwandlungsschaltung 21 und der Heizungssteuerschaltung auf der rückoberflächigen Seite der Leitungsplatte 20 durch Löten verbunden werden, ohne die Durchgangslöcher 22 in der Leiterplatte 20 bereitzustellen.
Entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform werden das Trägerelement 41, der gehärtete Teilabschnitt 42 und der Dichtbereich 43 in den Gebieten des oberen Bereichs 61a und des Übergangsbereichs 61b der Aufnahme 61 für den Detektierbereich bereitgestellt. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das Trägerelement 41, der gehärtete Teilabschnitt 42 und der Dichtbereich 43 können nur in dem Übergangsbereich 61b der Aufnahme 61 für den Detektierbereich bereitgestellt werden. Alternativ hierzu können der gehärtete Teilbereich 42 und der Dichtbereich 43 in dem oberen Bereich 61a (insbesondere das Trägerelement 41 und der gehärtete Teilbereich 42 sind voneinander separat bereitgestellt) bereitgestellt werden.
Die oben beschriebene Ausführungsform verwendet das Sensorelement 10, welches die Sauerstoffpumpzelle 140 und die Sauerstoffkonzentrationsdetektionszelle 130 umfasst. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es kann ein Sensorelement zum Gebrauch in einem λ-Sensor oder ein Sensorelement zum Gebrauch in einem Sensor vom Grenzstrom-Typ (limiting-current-type) verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gassensor ein plattenartiges Sensorelement, welches Festelektrolytschichten aufweist; eine Leiterplatte, welche Verarbeitungsmittel zur Verarbeitung eines Ausgangssignals von dem Sensorelement aufweist; Anschlüsse, welche mit dem Sensorelement und der Leiterplatte verbunden sind und als elektrische Verbindungen dazwischen dienen; und ein Metallgehäuse, welches das Sensorelement, die Leiterplatte und die Anschlüsse umschließt und Befestigungsbereiche zur Befestigung an externen Objekten aufweist. Die Befestigungsbereiche sind an einem Zuströmrohr in einer Position, welche von dem AGR-Gaseinlass stromabwärts gelegen ist, oder an einem Zylinderkopf befestigt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2007-139749 [0002]

Claims

Gassensor, umfassend: ein Sensorelement (10), welches eine Festelektrolytschicht (105, 109) und ein Paar von Elektroden (104, 106, 108, 110) umfasst, welche auf der Festelektrolytschicht (105, 109) ausgebildet sind, und wobei das Sensorelement (10) einen Detektierbereich (11) aufweist, um ein zu messendes Gas zu detektieren; eine Leiterplatte (20), wobei darauf Verarbeitungsmittel (21) zur Verarbeitung eines Ausgangssignals des Sensorelements (10) angebracht sind; einen Anschluss (50), welcher als eine elektrische Verbindung zwischen dem Detektierbereich (11) des Sensorelements (10) und den Verarbeitungsmitteln (21) der Leiterplatte (20) dient; und ein Metallgehäuse (60), wobei darin das Sensorelement (10), die Leiterplatte (20) und der Anschluss (50) aufgenommen sind, wobei besagtes Metallgehäuse einen Befestigungsbereich (77) zur Befestigung an externen Objekten aufweist.
Gassensor nach Anspruch 1, wobei sich der Detektierbereich (11) an einer ersten Seite des Sensorelements (10), bezogen auf eine Längsrichtung des Sensorelements (10), befindet; wobei die Leiterplatte (20) an einer zweiten Seite des Sensorelements (11) angeordnet ist, welche der ersten Seite bezüglich der Längsrichtung gegenüberliegend angeordnet ist; wobei die Leiterplatte (20) entlang einer Richtung angeordnet ist, welche im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung des Sensorelements (10) ist; und wobei das Gehäuse (60) eine Aufnahme für den Detektierbereich (61), in welche der Detektierbereich (11) aufgenommen ist, und eine Aufnahme für die Leiterplatte (62), in welche die Leiterplatte (20) aufgenommen ist, umfasst und woran der Befestigungsbereich (77) vorgesehen ist.
Gassensor nach Anspruch 2, wobei eine Wand der Aufnahme für den Detektierbereich (61) so konfiguriert ist, dass ein Teil der Wand geschlossen ist, welcher einer Anströmseite eines Strömungswegs zuweist, durch den das zu messende Gas strömt, während ein Teil der Wand, welcher einer Abströmseite des Strömungswegs zuweist, ein Gasverbindungsloch (89) aufweist, um das zu messende Gas mit dem Detektierbereich (11) in Verbindung treten zu lassen.
Gassensor nach Anspruch 3, wobei der Befestigungsbereich (77) eine Schutzstruktur vor unsachgemäßer Befestigung (77, 80, 93, 97) aufweist, welche besagtem Gassensor nur Befestigung relativ zu einem Strömungsweg erlaubt, wenn das Gasverbindungsloch (89) der Anströmseite zuweist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: das Sensorelement (10) eine Heizung (200) aufweist, um den Detektierbereich (11) zu heizen, und die Verarbeitungsmittel (21) auf einer Oberfläche der Leiterplatte (20) vom Sensorelement (10) wegweisend angeordnet sind.
Gassensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: das Sensorelement (10) eine Heizung (200) aufweist, um den Detektierbereich (11) zu heizen; die Leiterplatte eine Anschlusseinführloch (22) aufweist, durch welche der Anschluss (50) eingeführt ist; und die Verarbeitungsmittel (21) und der Anschluss (50) auf der vom Sensorelement (10) wegweisenden Oberfläche der Leiterplatte (20) miteinander elektrisch verbunden sind.
Gassensor nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: das Sensorelement (10) eine Heizung (200) aufweist, um den Detektierbereich (11) zu heizen, und ein Wärmeübertragungsbereich (41, 42), zum Übertrag von Wärme von der Heizung (200) auf das Gehäuse (60), welcher in einer Lücke zwischen dem Sensorelement (10) und dem Gehäuse (60) bereitgestellt ist, wobei sich die Lücke auf der zweiten Seite des Detektierbereichs (11) befindet.
Gassensor nach Anspruch 7, wobei der Wärmeübertragungsbereich (41, 42) aus Aluminium besteht.
Gassensor nach Anspruch 7, wobei ein Dichtungsbereich (43) in einer Lücke zwischen dem Gehäuse (60) und dem Sensorelement (10) bereitgestellt ist, wobei sich die Lücke an der zweiten Seite des Wärmeübertragungsbereichs (41, 42) befindet, um den Durchtritt von Wasser durch die Lücke zu verhindern.
Gassensor nach Anspruch 2, wobei: die Aufnahme für die Leiterplatte (62) ein Lüftungsloch (66) aufweist, welches sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Aufnahme für die Leiterplatte (62) erstreckt, und ein Filter (65), welcher Luftdurchlässigkeit und Beständigkeit gegen den Durchtritt von Wasser aufweist, derart bereitgestellt ist, dass das Lüftungsloch (66) bedeckt ist.
Gassensor nach Anspruch 1, wobei der Detektierbereich (11) in einem Zuströmweg (400) eines Motors angeordnet ist.
Gassensor nach Anspruch 11, wobei: sich ein AGR-Gaseinlass (403) in den Zuströmweg (400) hinein öffnet, um ein AGR-Gas in den Zuströmweg (400) einzuführen, und der Detektierbereich (11) stromabwärts von dem AGR-Gaseinlass (403) angeordnet ist.
Gassensor nach Anspruch 1, wobei der Detektierbereich (11) in einem Zuströmweg (407) eines Zylinderkopfes (405) oder in einem Abgasweg (406) des Zylinderkopfes (405) angeordnet ist.
Gassensor nach Anspruch 2, wobei wenigstens die Aufnahme für die Leiterplatte (62) des Gehäuses (60) aus einem metallischen Material auf der Basis von Aluminium oder Kupfer gebildet ist.
Gassensor nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse (60) aus einem metallischen Material auf der Basis von Aluminium oder Kupfer gebildet ist.