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Die Erfindung betrifft einen Abgassensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Der grundsätzliche Aufbau von Abgassensoren sowie die grundsätzliche Funktionsweise von Abgassensoren sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
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So offenbart die
DE 10 2007 042 226 A1 einen Abgassensor, der ein Gehäuse und ein mit dem Gehäuse verbundenes Schutzrohr aufweist. Das Gehäuse des Abgassensors weist einen Gewindeabschnitt auf, über welchen der Abgassensor in eine einem Abgasrohr zugeordnete Aufnahme einschraubbar ist. Über das Schutzrohr des Abgassensors ragt der Abgassensor in einem in die Aufnahme des Abgasrohrs eingeschraubten Zustand in das Abgasrohr hinein. Über das Schutzrohr des Abgassensors soll insbesondere verhindert werden, dass Wassertropfen im Abgas, die auch als Flugtropfen bezeichnet werden, auf eine sich in das Schutzrohr hinein erstreckende Sensorfläche des Abgassensors auftreffen. So besteht nämlich die Gefahr, dass die Sensorfläche eines Abgassensors durch das Auftreffen von Wassertropfen bzw. Flugtropfen auf die Sensorfläche beschädigt wird.
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Aus der
DE 10 2008 001 620 A1 ist ein weiterer Abgassensor mit einem Gehäuse und mit einem mit dem Gehäuse verbundenen Schutzrohr bekannt. Auch bei diesem Abgassensor weist das Gehäuse einen Gewindeabschnitt auf, über welchen der Abgassensor in eine Aufnahme eines Abgasrohrs eingeschraubt werden kann. Über das Schutzrohr ragt der Abgassensor in das Abgasrohr hinein, wobei sich in das Schutzrohr eine Sensorfläche des Abgassensors hinein erstreckt, die der Erfassung eines abgasseitigen Messwerts dient.
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Bei einem als Lambda-Sensor ausgebildeten Abgassensor dient die in das Schutzrohr hineinragende Sensorfläche des Abgassensors der Messung des Restsauerstoffgehalts im Abgas. Die Sensorfläche eines solchen Lambda-Sensors muss im Messbetrieb auf eine Betriebstemperatur von in etwa 800°C erhitzt werden. Sollte auf eine derart erhitzte Sensorfläche ein Wassertropfen auftreffen, so kann die Sensorfläche hierdurch beschädigt werden.
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Um eine solche Beschädigungsgefahr der Sensorfläche eines Abgassensors zu verringern, wird in der Praxis ein als Tropfensensor ausgebildeter Abgassensor für Wassertropfen bzw. Flugtropfen während der Applikation des Fahrzeugs eingesetzt. Wenn durch die Applikation sichergestellt werden kann, dass keine Wassertropfen bzw. Flugtropfen die Sensorfläche beschädigen können, kann der als Lambda-Sensor ausgebildete Abgassensor an dieser Stelle verbaut und zu dem applizierten Zeitpunkt aktiviert werden.
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Nach der Praxis sind demnach Abgassensoren, die der Sauerstoffdetektion dienen, sowie Abgassensoren, die der Wasserdetektion dienen, als separate Sensoren ausgeführt. Der grundsätzliche Aufbau dieser Sensoren ist nahezu identisch, das zum Einsatz kommende Sensorelement bzw. die Sensorfläche ist jedoch unterschiedlich. Die Sensorfläche des jeweiligen Abgassensors erstreckt sich jeweils im Wesentlichen parallel zu einer Längsmittelachse des Schutzrohrs in das Schutzrohr hinein.
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Die Messprinzipien, mit Hilfe derer in einem Abgassensor entweder eine Wasserdetektion oder eine Sauerstoffdetektion erfolgen kann, sind bekannt. An dieser Stelle sei der Vollständigkeit halber auf die
DE 10 2007 031 767 A1 verwiesen, in welcher der grundsätzliche Aufbau und das grundsätzliche Messprinzip eines keramischen Wasserdetektionselements beschrieben sind.
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Obwohl aus dem Stand der Technik bereits Abgassensoren bekannt sind, mit Hilfe derer eine Wasserdetektion von im Abgas befindlichen Wassertropfen bzw. Flugtropfen erfolgen kann, besteht Bedarf an einem Abgassensor, mit Hilfe dessen die Detektion von im Abgas befindlichen Wassertropfen verbessert werden kann. Mit einer verbesserten Detektion der Wassertropfen im Abgas kann schneller entschieden werden, wann ein der Sauerstoffdetektion dienendes Sensorelement auf Betriebstemperatur erhitzt werden kann. Dadurch ist es dann letztendlich möglich, einen Verbrennungsmotor früher in einem Lambda-geregelten Betriebsmodus zu betreiben und Abgasemissionen zu reduzieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen neuartigen Abgassensor zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Abgassensor gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß verläuft eine Sensorfläche des Wasserdetektionselements senkrecht zu einer Längsmittelachse des Schutzrohrs. Mit der hier vorliegenden Erfindung wird ein Abgassensor vorgeschlagen, der zumindest ein Wasserdetektionselement zur Erfassung von Wassertropfen aufweist, die in das Schutzrohr des Abgassensors eindringen, wobei die Sensorfläche des Wasserdetektionselements senkrecht zu einer Längsmittelachse des Schutzrohrs verläuft. Mit dieser Ausrichtung der Sensorfläche des Wasserdetektionselements ist eine besonders effektive Detektion von Wassertropfen möglich, die in das Schutzrohr des Abgassensors eindringen. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass durch die erfindungsgemäße geometrische Ausrichtung der Sensorfläche des Wasserdetektionselements in ein Schutzrohr eines Abgassensors eindringende Wassertropfen besonders effektiv detektiert werden können. Insbesondere werden Wassertropfen erkannt, die sich in Längsrichtung des Schutzrohrs bewegen.
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Vorzugsweise verläuft die Sensorfläche des Wasserdetektionselements senkrecht zu einer Längsmittelachse einer zylindrischen Wand des Schutzrohrs.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Sensorfläche des Wasserdetektionselements in einem Bereich positioniert, der bezogen auf eine sich durch ein dem Schutzrohr zugewandtes Ende des Gewindeabschnitts erstreckende Gerade bzw. Ebene um maximal 30 mm in den Gewindeabschnitt hineinragt und um maximal 10 mm gegenüber dem Gewindeabschnitt nach außen vorsteht. Diese Positionierung der Sensorfläche des Wasserdetektionselements erlaubt eine besonders effektive Erkennung von in das Schutzrohr eindringenden Wassertropfen bzw. Flugtropfen.
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In diesem Bereich ist typischerweise an einem von dem Gehäuse definierten Innenraum eine konusartige Einschnürung ausgebildet, wobei die Sensorfläche des Wasserdetektionselements vorzugsweise unmittelbar benachbart dieser konusartigen Einschnürung angeordnet ist.
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Vorzugsweise ragt der Bereich, in welchem die Sensorfläche positioniert ist, bezogen auf die sich durch das dem Schutzrohr zugewandte Ende des Gewindeabschnitts erstreckende Gerade bzw. Ebene um maximal 30 mm in den Gewindeabschnitt hinein und steht jedoch nicht gegenüber dem Gewindeabschnitt nach außen vor. Diese Ausgestaltung ist von Vorteil, da dann die Sensorfläche des Wasserdetektionselements radial außen überdeckt und damit geschützt ist.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 einen schematisierten Querschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Abgassensor; und
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2 einen schematisierten Querschnitt durch einen zweiten erfindungsgemäßen Abgassensor.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Abgassensor.
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1 zeigt einen schematisierten Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgassensors 10.
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Der Abgassensor 10 umfasst ein Gehäuse 11, wobei der Abgassensor 10 über einen Gewindeabschnitt 12 des Gehäuses 11 in eine nicht gezeigte Aufnahme eines nicht gezeigten Abgasrohrs eingeschraubt werden kann.
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Der Abgassensor 10 verfügt weiterhin über ein Schutzrohr 13, welches mindestens einwandig ausgeführt ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schutzrohr 13 mehrwandig ausgeführt, nämlich derart, dass das Schutzrohr 12 ein Innenschutzrohr 14 und ein Außenschutzrohr 15 aufweist, wobei das Außenschutzrohr 15 das Innenschutzrohr 14 radial außen zumindest abschnittsweise umgibt.
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Sowohl in das Innenschutzrohr 14 als auch in das Außenschutzrohr 15 sind Ausnehmungen 16 eingebracht, durch die Abgas in einen vom Innenschutzrohr 14 definierten Messraum 17 des Abgassensors 10 eindringen kann.
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Der in 1 gezeigte Abgassensor 10 dient ausschließlich der Detektion von Wassertropfen bzw. Flugtropfen, die aus dem das Abgasrohr durchströmenden Abgas in den Messraum 17 des Abgassensors 10 und damit in das Schutzrohr 13 eindringen können, wozu der Abgassensor 10 ein Wasserdetektionselement 18 aufweist.
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Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist eine Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18 senkrecht zu einer Längsmittelachse des Schutzrohrs 13 ausgerichtet, die Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18 verläuft demnach senkrecht zu einer Längsmittelachse der zylindrischen Wände des Schutzrohrs 13, nämlich der zylindrischen Wände des Innenschutzrohrs 14 und des Außenschutzrohrs 15.
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Mit einer solchen Ausrichtung der Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18 können Wassertropfen bzw. Flugtropfen, die in Längsrichtung des Schutzrohrs 13 gesehen in dasselbe eindringen, besonders effektiv detektiert werden, da dann zur Wasserdetektion eine besonders große Sensorfläche 19 zur Verfügung steht.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass das konkrete Messprinzip, welches an der Sensorfläche 19 zur Detektion von Wassertropfen bzw. Flugtropfen verwendet wird, für die hier vorliegende Erfindung von untergeordneter Bedeutung ist.
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So kann an der Sensorfläche 19 eine resistives oder kapazitives oder visuelles Messprinzip zur Detektion der Wassertropfen bzw. Flugtropfen zum Einsatz kommen. Weiterhin kann ein Messprinzip zum Einsatz kommen, das auf einer Erfassung der Wärmekapazität beruht.
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Die Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18 ist nach einer vorteilhaften Weiterbildung in einem Bereich X positioniert, der bezogen auf eine sich durch ein dem Schutzrohr 13 zugewandtes Ende des Gewindeabschnitts 12 erstreckende Gerade 20 bzw. Ebene 20 um einen Betrag X1 von maximal 30 mm nach innen in den Gewindeabschnitt 12 hineinragt und um einen Betrag X2 von maximal 10 mm gegenüber dem Gewindeabschnitt 12 nach außen vorsteht.
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Das Maß X1, um welches die Sensorfläche 19 gegenüber der Geraden 20 in den Gewindeabschnitt 12 nach innen hineinragen kann, beträgt insbesondere maximal 20 mm, vorzugsweise maximal 10 mm.
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Das Maß X2, um welches die Sensorfläche 19 gegenüber dem Gewindeabschnitt 12 des Gehäuses 11 maximal nach außen vorstehen kann, beträgt vorzugsweise maximal 5 mm, besonders bevorzugt maximal 3 mm.
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Besonders bevorzugt ist eine Variante der Erfindung, in welcher die Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18, bezogen auf die sich das durch das Ende des Gewindeabschnitts 12 erstreckende Gerade 20 maximal 30 mm nach innen in den Gewindeabschnitt 12 hineinragt, jedoch nicht gegenüber dem Gewindeabschnitt 12 nach außen vorsteht, wobei dann das Maß X2 0 mm beträgt. Auch in diesem Fall beträgt das Maß X1 vorzugsweise 20 mm, besonders bevorzugt maximal 10 mm.
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In dem Bereich X ist an einem von dem Gehäuse 11 definierten Innenraum eine konusartige Einschnürung 28 ausgebildet, wobei die Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18 vorzugsweise unmittelbar benachbart dieser konusartigen Einschnürung 28 angeordnet ist. Ausgehend von dem Ende des Gewindeabschnitts 12 gesehen, das dem Schutzrohr 13 zugewandt ist, handelt es sich bei der konusartigen Einschnürung 28, zu welcher unmittelbar benachbart die Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18 positioniert ist, um die erste konusartige Einschnürung 28 Gehäuses 11.
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Im Ausführungsbeispiel der 1 ist zu beiden Seiten des Detektionselements 18 jeweils ein Dichtelement 21 positioniert. Über ein Halteelement 22 wird die Relativposition des Detektionselements 18 und damit der Sensorfläche 19 im Gehäuse 11 des Abgassensors 10 festgelegt.
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Auf einer der Sensorfläche 19 gegenüber liegenden Fläche 23 des Wasserdetektionselements 18 ist vorzugsweise ein Heizelement positioniert, über welches das Wasserdetektionselement 18 auf Betriebstemperatur erhitzt werden kann, um die Detektionswirkung des Wasserdetektionselements 18 zu verbessern.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgassensors 10, der sich vom Ausführungsbeispiel der 1 im Wesentlichen lediglich nur dadurch unterscheidet, dass der Abgassensor 10 der 2 nicht nur ausschließlich der Wasserdetektion von Wassertropfen bzw. Flugtropfen dient, sondern darüber hinaus ein Sauerstoffdetektionselement 24 zur Detektion des Restsauerstoffgehalts im Abgas umfasst, um so einen Abgassensor bereitzustellen, der zwei Messfunktionen gleichzeitig bereitstellen kann.
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So erstreckt sich das Sauerstoffdetektionselement 24 bzw. eine Sensorfläche 25 desselben parallel zur Längsrichtung des Schutzrohrs 13 und damit senkrecht zur Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18, wobei gemäß 2 das Sauerstoffdetektionselement 24 das Wasserdetektionselement 18 durchdringt. Die Abdichtung des Wasserdetektionselements 18 sowie die Abdichtung des Sauerstoffdetektionselements 24 werden im gezeigten Ausführungsbeispiel der 2 von einem Formkörper 26 und einer sogenannten Pulverpackung 27 übernommen. Vorzugsweise ist die Pulverpackung 27 zwischen einem weiteren, nicht gezeigten oberen Formkörper und dem in 2 gezeigten unteren Formkörper 26 angeordnet.
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Der Abgassensor der 2, der zwei Messfunktionen gleichzeitig bereitstellt, hat Vorteile bei der Applikation des Fahrzeugs.
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So müssen unter Verwendung des Abgassensors der 2 nicht mehr zwei getrennte Sensoren für die Applikation an unterschiedlichen Orten verbaut werden, so dass Wechselwirkungen zwischen bislang getrennten Sensoren vermieden werden können.
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Hinsichtlich der anderen Details stimmen die Ausführungsbeispiele der 1 und 2 überein, sodass zur Vermeidung von Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft demnach einen Abgassensor, welcher zumindest ein Wasserdetektionselement 18 und vorzugsweise darüber hinaus ein Sauerstoffdetektionselement 24 umfasst. Erfindungsgemäß ist die Sensorfläche 19 des Wasserdetektionselements 18 geometrisch definiert ausgerichtet und darüber hinaus in einem definierten geometrischen Bereich X positioniert. Hiermit ist eine besonders effektive Detektion von Wassertropfen bzw. Flugtropfen, die in das Schutzrohr 13 des Abgassensors 10 eindringen können, möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007042226 A1 [0003]
- DE 102008001620 A1 [0004]
- DE 102007031767 A1 [0008]
