DE102013207629A1

DE102013207629A1 - Optical sensor

Info

Publication number: DE102013207629A1
Application number: DE102013207629.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Liemersdorf; Bastian Buchholz; Richard Fix; Marco Gueth; Peter SCHUETZBACH; Pascal Woerner; Markus Widenmeyer; Ronnie Stirn; Thorsten HEIDINGER; Marc Brueck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-10-30

Abstract

Sensor zur Messung der Konzentration eines Bestandteils eines Abgases (102), wobei der Sensor (1) ein Sensorelement (2) aufweist und ferner ein Filtersystem (3) das den Zutritt des Abgases (102) zu dem Sensorelement (2) reguliert, wobei das Filtersystem (3) einen inneren Filter (90) und einen äußeren Filter (95) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Filter (90) feiner ist als der äußere Filter (95).Sensor for measuring the concentration of a component of an exhaust gas (102), the sensor (1) having a sensor element (2) and further a filter system (3) which regulates the access of the exhaust gas (102) to the sensor element (2), the Filter system (3) comprises an inner filter (90) and an outer filter (95), characterized in that the inner filter (90) is finer than the outer filter (95).

Description

Stand der Technik State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Sensor nach dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs, wie er beispielsweise aus der DE 10 2008 044 171 A1 bereits bekannt ist. The invention relates to a sensor according to the preamble of the independent claim, as he, for example, from the DE 10 2008 044 171 A1 already known.

Die dort beschriebenen Sensoren sind als optische Sensoren ausgebildet und weisen insofern eine Lichtquelle zur Erzeugung von Licht, eine von dem Licht durchstrahlte Messzelle und einen optischen Detektor zum nachfolgenden Nachweis des Lichts und seiner durch das in der Messzelle vorhandene Abgas in charakteristischer Weise veränderten Eigenschaften. The sensors described therein are designed as optical sensors and thus have a light source for generating light, a measuring cell irradiated by the light, and an optical detector for the subsequent detection of the light and its properties by the exhaust gas present in the measuring cell in a characteristic manner.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Bedürfnis zu Grunde, die Langlebigkeit bzw. die dauerhaft hohe Messgenauigkeit des Abgassensors weiter zu verbessern. The present invention is based on the need to further improve the longevity or permanently high measurement accuracy of the exhaust gas sensor.

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Erfindungsgemäße Sensoren haben insbesondere den Vorteil, dass das Sensorelement langfristig und effizient vor Verschmutzung sowie vor thermischen Belastungen, beispielsweise durch Wassertropfen, geschützt ist, sodass eine hohe Messgenauigkeit langfristig sichergestellt ist. Sensors according to the invention have the particular advantage that the sensor element is long-term and efficiently protected from contamination and from thermal stresses, for example from water droplets, so that a high measuring accuracy is ensured in the long term.

Hierfür ist es vorgesehen, dass der Sensor ein spezielles Filtersystem umfasst, das den Zutritt des Abgases zu dem Sensorelement reguliert. Insbesondere ist vorgesehen, dass das Filtersystem einen inneren Filter und einen äußeren Filter umfasst, wobei der innere Filter feiner ist als der äußere Filter. Weitere Filter sind grundsätzlich möglich. For this purpose, it is provided that the sensor comprises a special filter system that regulates the access of the exhaust gas to the sensor element. In particular, it is provided that the filter system comprises an inner filter and an outer filter, wherein the inner filter is finer than the outer filter. Other filters are possible.

Das Filtersystem reguliert den Zutritt des Abgases zu dem Sensorelement insbesondere insofern, dass ein Zutritt von Abgas zu dem Sensorelement lediglich über das Filtersystem möglich ist und/oder insbesondere insofern, dass ein Zutritt von Abgas zu dem Sensorelement dynamisch, zum Beispiel bezogen auf eine außerhalb des Sensors vorgebbare Abgasströmung, lediglich über das Filtersystem erfolgt. The filter system regulates the access of the exhaust gas to the sensor element, in particular insofar as an access of exhaust gas to the sensor element is possible only via the filter system and / or in particular insofar as an access of exhaust gas to the sensor element dynamically, for example with respect to one outside Sensor predetermined exhaust gas flow, only via the filter system.

Der Begriff „Filter“ ist nicht übermäßig eng auszulegen. Insbesondere handelt es sich um einen, beispielsweise mittels Öffnungen und/oder Poren, gasdurchlässigen Festkörper, beispielsweise keramischer oder metallischer Grundbeschaffenheit. Ein Filter kann somit beispielsweise durch ein gelochtes Blech, ein Sieb und/oder ein Netz realisiert sein. Andere Beispiele für Filter umfassen keramische und/oder metallische Sinterwerkstoffe bzw. metallische und/oder keramische Schäume. Auch durch einen zwischen zwei Bauteilen verbleibenden, zum Beispiel engen, Spalt kann ein Filter realisiert sein. The term "filter" should not be interpreted too narrowly. In particular, it is a, for example by means of openings and / or pores, gas-permeable solid, such as ceramic or metallic ground condition. A filter can thus be realized for example by a perforated plate, a sieve and / or a network. Other examples of filters include ceramic and / or metallic sintered materials or metallic and / or ceramic foams. Also by a remaining between two components, for example, narrow, gap, a filter can be realized.

Die Begriffe „innerer Filter“ und „äußerer Filter“ sind insbesondere dahingehend zu verstehen, dass Abgas, das von außen an den Sensor gelangt, zunächst den äußeren Filter durchströmt und dann zum inneren Filter gelangt und diesen durchströmt. Der innere Filter ist andererseits dem Sensorelement aus Sicht des Abgases, das von außen an den Sensor gelangt, insbesondere vorgeschaltet. The terms "inner filter" and "outer filter" are to be understood in particular to the effect that exhaust gas, which reaches the sensor from the outside, first flows through the outer filter and then passes to the inner filter and flows through it. On the other hand, the inner filter is in particular connected upstream of the sensor element from the perspective of the exhaust gas which reaches the sensor from the outside.

Diese Reihenfolge der Durchströmung kann bereits rein topologisch vorgegeben sein. Andererseits ist es auch möglich, dass die Reihenfolge der Durchströmung erst dynamisch, zum Beispiel bezogen auf eine außerhalb des Sensors vorgebbare Abgasströmung, ausbildbar ist. This sequence of flow can already be specified purely topologically. On the other hand, it is also possible that the sequence of the flow is only dynamic, for example, based on a predeterminable outside the exhaust gas flow, can be formed.

Unter einem im Vergleich zu einem anderen Filter feineren Filter versteht man insbesondere einen Filter dessen Durchlässigkeit für Partikel, deren Größe oberhalb einer gegebenen Mindestgröße liegt, geringer ist, als die Durchlässigkeit des anderen Filters. A filter which is finer compared to another filter is understood in particular to mean a filter whose permeability to particles whose size is above a given minimum size is lower than the permeability of the other filter.

Unter einem im Vergleich zu einem anderen Filter feineren Filter versteht man insbesondere einen Filter, dessen Öffnungen bzw. Poren allesamt und/oder im Mittel kleiner sind als die des anderen Filters. A filter which is finer compared to another filter is understood in particular to mean a filter whose openings or pores are all and / or smaller on average than those of the other filter.

Erfindungsgemäß ergibt sich also insbesondere eine kaskadierte Filterung des von außen an das Sensorelement gelangenden Abgases. Der äußere Filter hat dabei insbesondere die Aufgabe, gröbere und/oder größere Partikel aber auch Kondensate effizient vom inneren Filter und vom Sensorelement abzuhalten. Auch einem sprunghaften Auskühlen des inneren Filters im Fall rasch wechselnder Abgastemperaturen wirkt der äußere Filter entgegen. Der äußere Filter hat insbesondere auch die Aufgabe, den inneren Filter vor rauen Umwelteinflüssen zu schützen. According to the invention, in particular, a cascaded filtering of the exhaust gas reaching the sensor element from the outside results. The outer filter has in particular the task of keeping coarser and / or larger particles but also condensates efficiently from the inner filter and the sensor element. Even a sudden cooling of the inner filter in the case of rapidly changing exhaust gas temperatures counteracts the outer filter. In particular, the outer filter also has the task of protecting the inner filter from harsh environmental influences.

Der so insbesondere geschützt angeordnete bzw. geschützte innere Filter kann hinsichtlich seiner mechanischen und thermischen Belastbarkeit freier ausgelegt werden als der äußere, höher belastete Filter. Auch die Wahl empfindlicherer Materialien oder Konstruktionen, wie beispielsweise Keramiken oder geringere Wandstärken bietet sich an. Insgesamt lässt sich also durch das spezifische Zusammenspiel der beiden erfindungsgemäßen Filter die Belastung des Sensorelements mit Verschmutzungen nachhaltig reduzieren, was sich günstig auf seine Langlebigkeit auswirkt. The so specially protected or protected inner filter can be designed more freely in terms of its mechanical and thermal capacity than the outer, higher loaded filter. Even the choice of more sensitive materials or constructions, such as ceramics or smaller wall thicknesses is useful. Overall, the specific interaction of the two filters according to the invention makes it possible to sustainably reduce the load on the sensor element with soiling, which has a favorable effect on its longevity.

Der Begriff „Sensorelement“ ist außer der Vorsehung einer Messfunktion für einen Bestandteil eines Abgases nicht grundsätzlich einschränkend zu verstehen. Es können somit auch keramische Sensorelemente, wie sie beispielsweise in Abgassonden der Anmelderin bereits große kommerzielle Verbreitung gefunden haben, grundsätzlich umfasst sein. The term "sensor element" is not to be understood as limiting in addition to the provision of a measurement function for a component of an exhaust gas. It can thus also ceramic Sensor elements, as they have already found, for example, in the exhaust gas probes of the Applicant large commercial dissemination, in principle includes his.

Im engeren Sinn und mit Bezug auf einen optischen Sensor ist unter einem Sensorelement jedoch vorzugsweise eine Vorrichtung zu verstehen, die eine Lichtquelle, zum Beispiel eine Licht emittierende Diode (LED) oder ultraviolettes Licht emittierende Diode (UV-LED) oder sichtbares Licht emittierende Diode (VIS-LED) oder eine infrarotes Licht emittierende Diode (IR-LED) oder ein Laser, umfasst und/oder die Mittel zur Zuführung von Licht, zum Beispiel eine optische Faser, umfasst. However, in the narrower sense and with reference to an optical sensor, a sensor element is preferably to be understood as an apparatus which comprises a light source, for example a light-emitting diode (LED) or ultraviolet light-emitting diode (UV-LED) or visible light-emitting diode ( VIS LED) or an infrared light-emitting diode (IR-LED) or a laser, and / or comprises the means for supplying light, for example an optical fiber.

Im engeren Sinn und mit Bezug auf einen optischen Sensor ist unter einem Sensorelement ferner vorzugsweise eine Vorrichtung zu verstehen, die Mittel zur Detektion von Licht, beispielsweise einen Photodetektor und/oder Mittel zur Weiterleitung von Licht, beispielweise eine optische Faser, umfasst. In the narrower sense and with reference to an optical sensor, a sensor element is furthermore preferably to be understood as a device which comprises means for detecting light, for example a photodetector and / or means for transmitting light, for example an optical fiber.

Im engeren Sinn und mit Bezug auf einen optischen Sensor ist unter einem Sensorelement ferner vorzugsweise eine Vorrichtung zu verstehen, die einen Messbereich umfasst, der mit dem Abgas, insbesondere über das Filtersystem, kommuniziert. Insbesondere ist vorgesehen, dass in diesen Messbereich Licht von der Lichtquelle und/oder von den Mitteln zur Zuführung von Licht eingestrahlt wird. Insbesondere ist ferner vorgesehen, dass dieses Licht nach teilweisem oder vollständigem Durchqueren des Messbereichs das Mittel zur Detektion von Licht und/oder das Mittel zur Weiterleitung von Licht beaufschlagt. In the narrower sense and with reference to an optical sensor, a sensor element is furthermore preferably to be understood as meaning a device which comprises a measuring region which communicates with the exhaust gas, in particular via the filter system. In particular, it is provided that light from the light source and / or from the means for supplying light is radiated into this measuring range. In particular, it is further provided that this light acts on the means for detecting light and / or the means for transmitting light after partially or completely traversing the measuring area.

Die Erfindung betrifft grundsätzlich Sensoren zur Messung der Konzentration eines Bestandteils eines Abgases aller Art. Insbesondere bezieht sie sich jedoch auf solche Sensoren, die mit ihrem distalen Ende voran in einem Abgasrohr, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, montierbar sind. The invention generally relates to sensors for measuring the concentration of a constituent of an exhaust gas of all kinds. However, it relates in particular to those sensors which are mountable with their distal end forward in an exhaust pipe, for example an internal combustion engine.

Weiterbildungen der Erfindung basieren auf der Erkenntnis, dass die Sensierung eines Abgases in bestimmten Fällen nicht losgelöst von seiner Temperatur erfolgen kann, beispielsweise wenn aus einem erhaltenen Sensorsignal erst in Kenntnis der Abgastemperatur auf die tatsächliche Konzentration geschlossen werden kann, zum Beispiel weil gewisse Wechselwirkungen, wie die Absorption von Licht oder die Verschiebung eines thermodynamischen Gleichgewichts, in Abhängigkeit von der Temperatur erfolgen. Developments of the invention are based on the finding that the sensing of an exhaust gas can not be separated from its temperature in certain cases, for example, if from an obtained sensor signal only in knowledge of the exhaust gas temperature can be concluded on the actual concentration, for example because certain interactions such the absorption of light or the shift of a thermodynamic equilibrium, depending on the temperature.

Im Zusammenhang mit diesen Weiterbildungen der Erfindung ist es als zielführend erkannt worden, dem Sensor, insbesondere dem inneren Filter, Mittel zu seiner Beheizung zuzuordnen. Bei den Mitteln zur Beheizung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Widerstandsheizung handeln, die in dem inneren Filter integriert sein kann. In connection with these developments of the invention, it has been recognized as expedient to assign the sensor, in particular the inner filter, means for its heating. The means for heating may be, for example, an electrical resistance heater, which may be integrated in the inner filter.

Ferner ist im Zusammenhang mit diesen Weiterbildungen der Erfindung als zielführend erkannt worden, dem Sensor, insbesondere dem inneren Filter, Mittel zur Messung seiner Temperatur zuzuordnen. Bei dem Mittel zur Messung der Temperatur des Sensors bzw. des inneren Filters kann es sich beispielsweise um ein Thermoelement, eine auf die Messung eines elektrischen Widerstandes basierende Temperaturmessvorrichtung oder um eine optische Temperaturmessvorrichtung handeln. Furthermore, in connection with these developments of the invention has been found to be expedient to assign the sensor, in particular the inner filter, means for measuring its temperature. The means for measuring the temperature of the sensor or of the inner filter may, for example, be a thermocouple, a temperature-measuring device based on the measurement of an electrical resistance, or an optical temperature-measuring device.

Insbesondere ist die Temperatur des Sensors, insbesondere die Temperatur des inneren Filters, auf einen definierten Wert regelbar. Auch die Vorgabe verschiedener Temperaturen zu unterschiedlichen Zeitpunkten ist möglich. Diese Regelbarkeit setzt insbesondere die Verwendung von Mitteln zur Beheizung, von Mitteln zur Temperaturmessung und einer Regeleinrichtung voraus. Bei der Regeleinrichtung kann es sich zum Beispiel um eine Regelelektronik handeln, die geeignet ist, der Abweichung der gemessenen Temperatur von dem definierten Wert durch Ansteuerung der Mittel zur Beheizung entgegenzuwirken. In particular, the temperature of the sensor, in particular the temperature of the inner filter, can be regulated to a defined value. The specification of different temperatures at different times is possible. This controllability requires in particular the use of means for heating, means for measuring temperature and a control device. The control device may be, for example, an electronic control system which is suitable for counteracting the deviation of the measured temperature from the defined value by controlling the means for heating.

Weiterbildungen der Erfindung sehen vor, dass der Sensor, insbesondere der innere Filter, neben Mitteln zur mechanischen Filterung auch Mittel zu einer chemischen Filterung umfasst. Auf diese Weise kann das Abgas einerseits in eine definierte, für die weitere Auswertung günstige chemische Zusammensetzung gebracht werden, andererseits kann der Zutritt unerwünschter chemischer Bestandteile an das Sensorelement unterbunden werden. Developments of the invention provide that the sensor, in particular the inner filter, in addition to means for mechanical filtering and means for chemical filtering includes. In this way, the exhaust gas can on the one hand be brought into a defined chemical composition which is favorable for the further evaluation; on the other hand, the access of undesired chemical constituents to the sensor element can be prevented.

Die Mittel zu einer chemischen Filterung können insbesondere durch einen Katalysator realisiert sein, insbesondere durch einen Katalysator zur Umsetzung mindestens einer Gasart, beispielsweise durch einen Oxydationskatalysator. The means for a chemical filtration can be realized in particular by a catalyst, in particular by a catalyst for the reaction of at least one type of gas, for example by an oxidation catalyst.

In einem konkreten Beispiel kann der innere Filter das Abgas mit einem, beispielsweise Platin, Palladium und/oder Rhodium enthaltendem, Material in Kontakt bringen, das oxydationskatalytische Wirkung hat. Dies kann insbesondere das Ergebnis haben, dass im Abgas enthaltene Stickoxide, wie Stickstoffmonoxid und Stickstoffdioxid, in ein thermodynamisches Gleichgewicht miteinander überführbar sind, sodass nachfolgend durch Bestimmung lediglich eines Stickoxides auf die Gesamtstickoxidmenge geschlossen werden kann. In a concrete example, the inner filter may contact the exhaust gas with a material containing, for example, platinum, palladium and / or rhodium, which has an oxidation catalytic effect. This may in particular have the result that nitrogen oxides contained in the exhaust gas, such as nitrogen monoxide and nitrogen dioxide, can be converted into a thermodynamic equilibrium with each other, so that the total amount of nitrogen oxide can subsequently be determined by determining only one nitrogen oxide.

Besonders bemerkenswert und vorteilhaft ist die Kombination von Temperaturregelung und katalytischer Wirkung des Sensors bzw. des inneren Filters, da die erreichbaren thermodynamischen Gleichgewichte im Allgemeinen temperaturabhängig sind. Particularly remarkable and advantageous is the combination of temperature control and catalytic effect of the sensor or the inner Filters, since the achievable thermodynamic equilibria are generally temperature dependent.

Grundsätzlich, besonders aber im Zusammenhang mit der voranstehend beschriebenen Kombination aus Temperaturregelung und katalytischer Wirkung des inneren Filters, bietet es sich an, dass die Wärmeleitung durch den äußeren Filter geringer als die Wärmeleitung durch den inneren Filter ist, der äußere Filter also thermisch isolierender ist. Aufgrund des somit geringen Enthalpieein- bzw. -austrags vermindert sich die erforderliche Heizleistung und die Temperaturstabilisierung des Abgases am Sensorelement verbessert sich. Basically, but especially in connection with the above-described combination of temperature control and catalytic action of the inner filter, it makes sense that the heat conduction through the outer filter is less than the heat conduction through the inner filter, the outer filter is therefore thermally insulating. Due to the thus low Enthalpieein- or -austrags reduces the required heat output and the temperature stabilization of the exhaust gas at the sensor element improves.

Andere Weiterbildung betreffen asymmetrische Konstruktionen des Filtersystems, bei denen von einer axialen Symmetrie des Sensors abgewichen wird. Diese Konstruktionen ermöglichen, insbesondere im Zusammenhang mit einer definierten Orientierung des Sensors zu einem Abgasstrom, eine Optimierung der Funktion und Lebensdauer des Sensors. Other developments relate to asymmetric constructions of the filter system in which an axial symmetry of the sensor is deviated. These constructions make it possible to optimize the function and service life of the sensor, in particular in connection with a defined orientation of the sensor to an exhaust gas flow.

So kann vorgesehen sein, dass der Sensor derart einer, beispielsweise homogenen, Gasströmung aussetzbar ist, dass der äußere Filter den Zutritt des Abgases zu dem inneren Filter überwiegend oder ausschließlich lediglich aus einer der Richtung der Gasströmung entgegen gerichteten Richtung zulässt. Konstruktiv kann dies beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Öffnungen des äußeren Filters in Aufsicht auf den Sensor überwiegend oder ausschließlich auf einer Seite liegen. Thus, it can be provided that the sensor is exposed to such, for example, homogeneous, gas flow, that the outer filter allows the access of the exhaust gas to the inner filter mainly or exclusively only from a direction opposite to the direction of gas flow direction. Structurally, this can be achieved, for example, by the fact that the openings of the outer filter are predominantly or exclusively on one side when viewed from above the sensor.

Unter der Richtung der Gasströmung ist hierbei insbesondere die Richtung gemeint, in der das Gas strömt, bevor es in Wechselwirkung mit dem Sensor tritt. By the direction of gas flow is meant in particular the direction in which the gas flows before it interacts with the sensor.

Hierbei kann die der Gasströmung entgegengesetzte Richtung zwar insbesondere im Sinne von exakt antiparallel entgegen gerichtet sein. Grundsätzlich können aber auch Ausführungsformen umfasst sein, bei denen auch aus weiteren Richtungen ein Zutritt des Abgases zu dem inneren Filter erfolgt, vorausgesetzt, dass diese Richtungen jeweils zumindest eine orthogonale Richtungskomponente aufweisen, die der Richtung der Gasströmung entgegen gerichtet ist. In this case, the direction opposite to the gas flow may indeed be directed in the opposite direction, in particular in the sense of exactly antiparallel. In principle, however, embodiments may also be included in which the exhaust gas also enters the inner filter from further directions, provided that these directions each have at least one orthogonal direction component which is directed counter to the direction of the gas flow.

Derartige Konstruktionen haben Vorteile im Betrieb des Sensors. So erfolgt durch die Richtungsumkehr der Strömung vor Eintritt in den Sensor bereits eine nennenswerte Tropfen/Partikelabscheidung. Such constructions have advantages in the operation of the sensor. Thus, by reversing the direction of the flow before entering the sensor already a significant drop / particle deposition.

Im Zusammenhang mit asymmetrischen Konstruktionen des Filtersystems, bei denen von einer axialen Symmetrie des Sensors abgewichen wird, ist es vorteilhaft wenn der Sensor bzw. das ihm zugehörige Filtersystem rotationsfrei oder unter weniger als einer Umdrehung um seine Längsachse im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine montierbar ist. Beispielsweise können entsprechende Befestigungsmittel eine Hohlschraube umfassen. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine gewünschte Orientierung zur Gasströmung sicher eingehalten werden kann. In the context of asymmetric constructions of the filter system, in which deviates from an axial symmetry of the sensor, it is advantageous if the sensor or its associated filter system is rotatable or less than one revolution about its longitudinal axis in the exhaust system of an internal combustion engine mountable. For example, corresponding fastening means may comprise a hollow screw. In this way it can be achieved that a desired orientation to the gas flow can be safely met.

Weitere strömungstechnische Maßnahmen zur Tropfen/Partikelabscheidung können vorgesehen und vorteilhaft sein. Further fluidic measures for droplet / particle separation can be provided and advantageous.

Spezielle äußere Filter können zusätzlich oder alternativ spiral- und/oder schuppenförmig und/oder aus zwei, insbesondere ineinander verschachtelten, Halbschalen ausgebildet sein. Special external filters may additionally or alternatively be formed as spiral and / or scale-shaped and / or of two, in particular nested, half-shells.

Eine besondere Form von Sensoren sieht vor, dass zumindest ein Schutzrohr vorgesehen ist und der äußere Filter und dieses Schutzrohr so ineinander angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein Ringraum ausgebildet ist, der radial innen durch das Schutzrohr und radial außen durch den äußeren Filter begrenzt wird. In dem Ringraum ist bei diesen besonderen Formen der innere Filter angeordnet. A particular form of sensors provides that at least one protective tube is provided and the outer filter and this protective tube are arranged one inside the other, that between them an annular space is formed, which is bounded radially inwardly by the protective tube and radially outwardly by the outer filter. In the annular space, the inner filter is arranged in these special forms.

Der innere Filter kann hierbei zumindest einen Querschnitt des Ringraums vollständig ausfüllen. The inner filter can in this case completely fill at least a cross section of the annular space.

Zumindest eine Öffnung des äußeren Filters kann hierbei durch einen zwischen dem äußeren Filter und dem mindestens einen Schutzrohr ausgebildeten Spalt realisiert sein. Alternativ oder zusätzlich sind Öffnungen des äußeren Filters an einem Außenumfang möglich. Das eine Schutzrohr kann sich stets distal über den äußeren Filter hinaus erstrecken. At least one opening of the outer filter can in this case be realized by a gap formed between the outer filter and the at least one protective tube. Alternatively or additionally, openings of the outer filter on an outer circumference are possible. The one protective tube can always extend distally beyond the outer filter.

Zusätzlich oder alternativ ist es hierbei bevorzugt, dass das zumindest eine Schutzrohr eine Öffnung aufweist, die auf der distalen Seite der Öffnungen des äußeren Filters liegt. In typischen Anwendungen, wie beispielsweise in einem Abgasrohr, ist in diesem Fall die Geschwindigkeit eines senkrecht zur Sensorachse vorbeiströmenden Abgases im Bereich der Öffnungen des äußeren Filters kleiner als im Bereich der vorgelagerten Öffnung des Schutzrohres. Entsprechend bildet sich ein statischer Druckunterschied aus, der einen Eintritt von Gas in den Sensor durch den äußeren Filter und ein Austritt von Gas aus dem Sensor durch die genannte vorgelagerte Öffnung im Schutzrohr bewirkt. Additionally or alternatively, it is preferred here that the at least one protective tube has an opening which lies on the distal side of the openings of the outer filter. In typical applications, such as in an exhaust pipe, in this case, the velocity of an exhaust gas flowing perpendicular to the sensor axis is smaller in the region of the openings of the outer filter than in the region of the upstream opening of the protective pipe. Accordingly, a static pressure differential is formed, which causes gas to enter the sensor through the outer filter and leakage of gas from the sensor through said upstream opening in the protective tube.

Zwischen äußerem Filter und innerem Filter sowie zwischen dem Schutzrohr und innerem Filter kann hierbei jeweils eine elektrische Isolierung, zum Beispiel eine isolierende Beschichtung, vorgesehen sein. Between the outer filter and the inner filter as well as between the protective tube and the inner filter, an electrical insulation, for example an insulating coating, can be provided in each case.

Zu dem inneren Filter können stets hochtemperaturfeste elektrische Zuleitungen geführt sein, die der Kontaktierung einer dem inneren Filter zugeordneten elektrischen Widerstandheizung dienen können. High-temperature-resistant electrical leads can always be guided to the inner filter, which can serve to make contact with an electrical resistance heater assigned to the inner filter.

Zeichnung drawing

Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist in 1 in einem Schnitt entlang der Längsachse des Sensors und in 2 in einer dazu senkrechten Schnittebene gezeigt. A first embodiment of the present invention is disclosed in 1 in a section along the longitudinal axis of the sensor and in 2 shown in a section plane perpendicular thereto.

Die 3 bis 7 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse des Sensors. The 3 to 7 show further embodiments of the invention in a sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of the sensor.

Die 8 und 9 zeigen weitere Ausführungsformen der Erfindung in einem Schnitt entlang der Längsachse des Sensors. The 8th and 9 show further embodiments of the invention in a section along the longitudinal axis of the sensor.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Description of the embodiments

Die 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 1 zum Nachweis eines Bestandteils eines Abgases 102, zum Beispiel NH₃, CH₄, CO₂, NO, N₂O, NO₂, CO, SO₂, O₂, O₃ HCN, HCl, H₂O und VOC (Volatile Organic Compounds). Eine Strömungsrichtung des Abgases 102 ist durch einen Pfeil 103 von links nach rechts gekennzeichnet. Der Sensor 1 ist als ein optischer Sensor ausgebildet, der ein in 2 nur noch schematisch dargestelltes optisches Sensorelement 2 aufweist. Das optische Sensorelement 2 umfasst eine über eine erste optische Faser 26 gekoppelte UV-LED 11 und einen über eine zweite optische Faser 26‘ gekoppelten Photodetektor 13 und ferner einen Messbereich 12, in den das Abgas 102 über ein Filtersystem 3 gelangen kann. The 1 and 2 show a first embodiment of a sensor according to the invention 1 for detecting an ingredient of an exhaust gas 102 , for example NH ₃ , CH ₄ , CO ₂ , NO, N ₂ O, NO ₂ , CO, SO ₂ , O ₂ , O ₃ HCN, HCl, H ₂ O and VOC (Volatile Organic Compounds). A flow direction of the exhaust gas 102 is by an arrow 103 marked from left to right. The sensor 1 is formed as an optical sensor having an in 2 only schematically illustrated optical sensor element 2 having. The optical sensor element 2 includes one over a first optical fiber 26 coupled UV-LED 11 and one over a second optical fiber 26 ' coupled photodetector 13 and further a measuring range 12 into the exhaust 102 via a filter system 3 can get.

Das von der UV-LED 11 erzeugte Licht wird durch die erste optische Faser 26 in den Messbereich 12 eingeleitet und durchstrahlt diesen im Wesentlichen in Form eines ersten Lichtkegels 101. Nach der Reflektion an einem distal angeordneten, konkav gekrümmten Spiegel 24 wird das Licht, im wesentlichen in Form eines zweiten Lichtkegels 101‘, in die zweite optische Faser 26‘ eingekoppelt und dem Photodetektor 13 zugeführt, der in Abhängigkeit von der zugeführten Lichtmenge ein elektrisches Signal generiert. Anstelle des konkav gekrümmten Spiegels könnte selbstverständlich auch ein Retroreflektor, ein reflektierendes Prisma oder ähnliches angeordnet sein. That of the UV LED 11 generated light is transmitted through the first optical fiber 26 in the measuring range 12 introduced and radiates this essentially in the form of a first cone of light 101 , After reflection on a distally arranged, concavely curved mirror 24 becomes the light, essentially in the form of a second cone of light 101 ' , into the second optical fiber 26 ' coupled and the photodetector 13 fed, which generates an electrical signal in response to the amount of light supplied. Of course, a retroreflector, a reflective prism or the like could also be arranged instead of the concavely curved mirror.

Durch Anwendung an sich bekannter spektroskopischer Methoden wie Absorptions-Spektroskopie und mit Hilfe einer (nicht gezeichneten) Auswerteeinheit wird aus dem Ausgangssignal des Photodetektors 13 in an sich bekannter Art und Weise die Konzentration des zu bestimmenden Bestandteils des Abgases 102 in dem Messbereich 12 bestimmt. By applying per se known spectroscopic methods such as absorption spectroscopy and with the aid of a (not shown) evaluation unit is from the output signal of the photodetector 13 in a manner known per se, the concentration of the component of the exhaust gas to be determined 102 in the measuring range 12 certainly.

Der Zutritt des Abgases 102 zu dem Sensorelement 2 erfolgt über ein Filtersystem 3, das einen den Messbereich 12 umhüllenden inneren Filter 90 und einen den inneren Filter 90 umhüllenden äußeren Filter 95 umfasst. Das Filtersystem 3 dient insbesondere dem Schutz des Sensorelements, insbesondere vor im Abgas mitgeführten Partikeln, Tropfen und vor übermäßiger thermischer Belastung. The admission of the exhaust gas 102 to the sensor element 2 takes place via a filter system 3 , the one the measuring range 12 enveloping inner filter 90 and one the inner filter 90 enveloping outer filter 95 includes. The filter system 3 in particular serves to protect the sensor element, in particular from particles carried in the exhaust gas, drops and from excessive thermal stress.

In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist das Filtersystem 3 sowie der innere Filter 90 und der äußeren Filter 95 weitgehend rotationssymmetrisch aufgebaut. Der äußere Filter 95 ist realisiert als metallisches zylindrisches Gehäuse, das Öffnungen 94 aufweist, von denen in der 1 vier und in 2 eine Vielzahl zu sehen sind. Die Abmessungen der Öffnungen 94 können axial und tangential im Bereich von 0,1mm bis 3mm liegen. In this first embodiment, the filter system 3 as well as the inner filter 90 and the outer filter 95 constructed largely rotationally symmetrical. The outer filter 95 is realized as a metallic cylindrical housing, the openings 94 of which in the 1 four and in 2 a variety can be seen. The dimensions of the openings 94 can be axial and tangential in the range of 0.1mm to 3mm.

Der innere Filter 90 ist in diesem Beispiel als metallisches oder keramisches Sieb realisiert, das Poren mit einer Porengröße aufweist, die bezogen auf alle Poren oder im Mittel der Poren kleiner als 0,1mm ist. Der innere Filter 90 ist also feiner als der äußere Filter 95. Der innere Filter kann zum Beispiel ausgebildet sein als poröser, keramischer Träger, beispielsweise aus Aluminiumoxid, auf den eine dünne Schicht einer oxidationskatalytisch wirkenden Substanz, zum Beispiel Platin, Palladium und/oder Rhodium, aufgebracht, zum Beispiel aufgedampft, ist. The inner filter 90 is realized in this example as a metallic or ceramic sieve having pores with a pore size, which is based on all pores or in the average of the pores smaller than 0.1 mm. The inner filter 90 is therefore finer than the outer filter 95 , The inner filter may be formed, for example, as a porous, ceramic support, for example of aluminum oxide, onto which a thin layer of an oxidation-catalytically active substance, for example platinum, palladium and / or rhodium, is applied, for example vapor-deposited.

Dem inneren Filter 90 sind insbesondere Mittel zu seiner Beheizung zugeordnet, beispielsweise in Form einer elektrischen Widerstandheizung 81, die mit dem inneren Filter 90 in gut wärmeleitenden Kontakt steht und/oder in diesen integriert ist. Insbesondere ist es möglich, entlang des inneren Filters 90 selbst ein elektrisches Feld anzulegen, sodass der innere Filter 90 infolge eines ihn oder Teile von ihm durchfließenden Stroms als elektrische Widerstandheizung 81 wirkt. The inner filter 90 In particular, means for its heating are assigned, for example in the form of an electrical resistance heater 81 that with the inner filter 90 is in good heat conducting contact and / or is integrated in this. In particular, it is possible along the inner filter 90 even create an electric field so that the inner filter 90 as a result of a current flowing through it or parts of it as electrical resistance heating 81 acts.

Dem inneren Filter 90 sind insbesondere Mittel zur Messung seiner Temperatur 82 zugeordnet, beispielsweise in Form eines Thermoelements, einer auf dem elektrischen Widerstand basierenden Temperaturmessvorrichtung oder eine optische Temperaturmessvorrichtung. Insbesondere ist es möglich, entlang des inneren Filters 90 selbst einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand zu ermitteln, beispielsweise durch Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung und Ermittlung des resultierenden Stroms. The inner filter 90 are in particular means for measuring its temperature 82 assigned, for example in the form of a thermocouple, an electrical resistance based temperature measuring device or an optical temperature measuring device. In particular, it is possible along the inner filter 90 itself to determine a temperature-dependent electrical resistance, for example by applying a DC or AC voltage and determining the resulting current.

Insbesondere im Zusammenspiel mit einer nicht dargestellten Regelelektronik kann der innere Filter 90 bzw. der Sensor 1 temperaturregelbar sein. Insbesondere im Zusammenspiel mit einer oxidationskatalytischen Wirkung des inneren Filters 90 lässt sich auf diese Weise insbesondere ein definiertes Verhältnis zwischen verschiedenen Stickoxiden (z.B. NO und NO2) einstellen. Dies hat den Vorteil, dass durch Messung einer dieser Stoffe ein Gesamtgehalt an Stickoxiden ermittelt werden kann. In particular, in conjunction with a control electronics, not shown, the inner filter 90 or the sensor 1 be temperature controlled. In particular, in conjunction with an oxidation catalytic effect of the inner filter 90 In this way it is possible in particular to set a defined ratio between different nitrogen oxides (eg NO and NO 2). This has the advantage that a total content of nitrogen oxides can be determined by measuring one of these substances.

Der Sensor 1 ist insbesondere in einem Abgasrohr 400 einer nicht gezeichneten Brennkraftmaschine montierbar, beispielsweise mittels eines Sechskantkörpers 92 und eines Außengewindes 93 unter Rotation des Sensors 1 um seine Längsachse einschraubbar. Die Montage erfolgt insbesondere mit dem distalen Ende des Sensors 1 voraus. The sensor 1 is in particular in an exhaust pipe 400 a not shown internal combustion engine mountable, for example by means of a hexagonal body 92 and an external thread 93 under rotation of the sensor 1 can be screwed in around its longitudinal axis. The assembly takes place in particular with the distal end of the sensor 1 ahead.

Die 3 und 4 zeigen als ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel einen Sensor 1 der derart einer Gasströmung ausgesetzt ist, dass der äußere Filter 95 den Zutritt des Abgases 102 zu dem inneren Filter 90 lediglich bzw. überwiegend aus einer der Richtung der Gasströmung 103 entgegen gerichteten Richtung zulässt. The 3 and 4 show a sensor as a second and a third embodiment 1 which is exposed to such a gas flow, that the outer filter 95 the access of the exhaust gas 102 to the inner filter 90 only or predominantly from one of the direction of the gas flow 103 opposite direction permits.

Bei dem in 3 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 1 ist hierzu der äußere Filter 95 nur entlang eines ersten Teils seines Umfangs 95a mit Öffnungen 94 versehen und entlang eines zweiten Teils seines Umfangs 95b hingegen geschlossen. In diesem Beispiel erstrecken sich der erste Teil des Umfangs 95a des äußeren Filters 95 und der zweite Teil des Umfangs 95b des äußeren Filters 95 jeweils über eine Umfangswinkel von 180°. Wird der Sensor mit seinem geschlossenen, zweiten Teil seines Umfangs 95b zur Gasströmung 103 hin orientiert, so ist ein direktes Anströmen des inneren Filters 90 nicht mehr möglich. Stattdessen kann Abgas 102 erst nach einer Umlenkung um etwa 180° den äußeren Filter 95 durch seinen mit Öffnungen 94 versehenen ersten Teil 95a durchqueren. At the in 3 shown second embodiment of a sensor according to the invention 1 this is the outer filter 95 only along a first part of its circumference 95a with openings 94 and along a second part of its circumference 95b however closed. In this example, the first part of the circumference extends 95a the outer filter 95 and the second part of the scope 95b the outer filter 95 each over a circumferential angle of 180 °. Will the sensor with its closed, second part of its circumference 95b to the gas flow 103 oriented, so is a direct flow of the inner filter 90 not possible anymore. Instead, exhaust may be 102 only after a deflection by about 180 ° the outer filter 95 through its with openings 94 provided first part 95a traverse.

Bei dem in 4 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensors 1 weist hierzu der äußere Filter 95 eine oder mehrere erste Öffnungen 94a auf und ferner eine oder mehrere zweite Öffnungen 94b auf. Der äußere Filter 95 ist im Übrigen geschlossen. Die eine oder die mehreren zweiten Öffnungen 94b liegen in Aufsicht und mit Bezug auf die Sensorachse etwa unter einem rechten Winkel (also unter 45° bis 135°; vorzugsweise 80° bis 100°) zu der einen oder den mehreren ersten Öffnungen 94a. Insbesondere können im Fall mehrerer zweiter Öffnungen 94b, wie in 4 dargestellt, zweite Öffnungen 94b einander gegenüber liegen. At the in 4 shown third embodiment of a sensor according to the invention 1 this is indicated by the outer filter 95 one or more first openings 94a on and further one or more second openings 94b on. The outer filter 95 is otherwise closed. The one or more second openings 94b are in plan view and with respect to the sensor axis approximately at a right angle (ie, below 45 ° to 135 °, preferably 80 ° to 100 °) to the one or more first openings 94a , In particular, in the case of several second openings 94b , as in 4 shown, second openings 94b lie opposite each other.

Wird der Sensor mit seiner einen ersten Öffnung 94a oder mit seinen mehreren ersten Öffnungen 94a von der Gasströmung 103 abgewandt orientiert, so gelangt die eine zweite Öffnung 94b oder gelangen die mehreren zweiten Öffnungen 94b in einen Bereich des äußeren Filters 95, an dem die Gasströmung 103 mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit tangential vorbeiströmt. Will the sensor with its a first opening 94a or with its several first openings 94a from the gas flow 103 turned away oriented, so passes the second opening 94b or enter the multiple second openings 94b into an area of the outer filter 95 at which the gas flow 103 with a comparatively high velocity flows tangentially.

Dynamisch hat dies den Effekt, dass an der ersten Öffnung 94a oder an den mehreren ersten Öffnungen 94a ein relativer statischer Überdruck entsteht (Staupunkt), während im Bereich vor der einen zweiten Öffnung 94b oder vor den mehreren zweiten Öffnungen 94b ein relativer statischer Unterdruck entsteht (Bernoulli-Effekt). Dynamically, this has the effect of being at the first opening 94a or at the several first openings 94a a relative static overpressure arises (stagnation point) while in the area in front of a second opening 94b or in front of the several second openings 94b a relative static negative pressure arises (Bernoulli effect).

Ein direktes Anströmen des inneren Filters 90 ohne vorherige Umlenkung ist bei diesem Sensor 1 nicht möglich. Auch durch die zweite Öffnung 94b oder durch die mehreren zweiten Öffnungen 94b gelangt kein Abgas 102 an den inneren Filter 90, da das Abgas 102 im Bereich vor dieser Öffnung 94b bzw. vor diesen Öffnungen 94b einen relativen statischen Unterdruck aufweist. Stattdessen kann Abgas 102 erst nach einer Umlenkung um etwa 180° den äußeren Filter 95 durch die eine erste Öffnung 94a oder die mehreren ersten Öffnungen 94a durchqueren. A direct influx of the inner filter 90 without previous deflection is with this sensor 1 not possible. Also through the second opening 94b or through the multiple second openings 94b no exhaust gas gets 102 to the inner filter 90 because the exhaust 102 in the area in front of this opening 94b or in front of these openings 94b has a relative static negative pressure. Instead, exhaust may be 102 only after a deflection by about 180 ° the outer filter 95 through the first opening 94a or the plurality of first openings 94a traverse.

Sensoren gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform (3 und 4) sind insbesondere zur relativ zu einer Auspuffanlage einer Brennkraftmaschine orientierten Montage vorgesehen. Aus diesem Grund kann die Verwendung der in 1 gezeigten Montagemittel Sechskantkörpers 92 und Außengewindes 93 und das Einschrauben des Sensors 1 unter Rotation um seine Längsachse nachteilhaft sein. Aus diesem Grund ist in dieser Ausführungsform die Verwendung alternativer Befestigungsmittel wie eine Hohlschraube und/oder einer Überwurfmutter bevorzugt. Sensors according to the second and third embodiments ( 3 and 4 ) are provided in particular for relative to an exhaust system of an internal combustion engine oriented assembly. For this reason, the use of the in 1 shown mounting means hexagonal body 92 and external thread 93 and screwing in the sensor 1 be disadvantageous under rotation about its longitudinal axis. For this reason, the use of alternative fastening means such as a hollow screw and / or a union nut is preferred in this embodiment.

Die 5 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Sensor 1, bei dem der äußerere Filter 95 aus zwei, insbesondere ineinander verschachtelten, Halbschalen 95c, 95d ausgebildet ist. The 5 shows a further sensor according to the invention 1 in which the outer filter 95 from two, in particular nested, half-shells 95c . 95d is trained.

Die 6 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Sensor 1, bei dem der äußerere Filter 95 aus mehreren schuppenartigen Elementen ausgebildet ist, die zumindest zum Teil lamellenartig ineinander greifen. The 6 shows a further sensor according to the invention 1 in which the outer filter 95 is formed of a plurality of scale-like elements which engage at least partially lamellar in one another.

Die 7 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Sensor 1, bei dem der äußerere Filter 95 den inneren Filter 90 spiralförmig umgibt. The 7 shows a further sensor according to the invention 1 in which the outer filter 95 the inner filter 90 spirally surrounding.

Die 8 und 9 zeigen besondere Ausführungsformen der Erfindung, nämlich Sensoren 1 bei denen ein Schutzrohr 200 vorgesehen ist und der äußere Filter 95 und dieses Schutzrohr 200 so ineinander angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein Ringraum 201 ausgebildet ist, der radial innen durch das Schutzrohr 200 und radial außen durch den äußeren Filter 95 begrenzt wird. In dem Ringraum 201 ist bei diesen besonderen Formen der innere Filter 90 angeordnet. The 8th and 9 show particular embodiments of the invention, namely sensors 1 where a protective tube 200 is provided and the outer filter 95 and this protective tube 200 are arranged in such a way that between them annulus 201 is formed, the radially inwardly through the protective tube 200 and radially outward through the outer filter 95 is limited. In the annulus 201 is the inner filter in these particular forms 90 arranged.

Vorzugsweise füllt der innere Filter 90 einen Querschnitt des Ringraums 201 vollständig aus. Preferably, the inner filter fills 90 a cross section of the annulus 201 completely off.

Bei dem in 8 gezeigten Sensor ist zwischen dem äußeren Filter 95 und dem Schutzrohr 200 ist ein umlaufender Spalt 206 ausgebildet, durch den Abgas 102 in den Ringraum 201 gelangen kann. Es handelt sich somit zugleich um eine Öffnung 94 des äußeren Filters 95. Bei dem in 9 gezeigten Sensor ist dieser Spalt 206 nicht ausgebildet. Stattdessen weist der äußere Filter 95 auf seiner Mantelfläche eine oder mehrere Öffnungen 94 auf. At the in 8th shown sensor is between the outer filter 95 and the protective tube 200 is a circumferential gap 206 formed by the exhaust gas 102 in the annulus 201 can get. It is thus also an opening 94 the outer filter 95 , At the in 9 shown sensor is this gap 206 not trained. Instead, the outer filter points 95 on its lateral surface one or more openings 94 on.

Das Schutzrohr 200 erstreckt sich distal über den äußeren Filter 95 hinaus. Ferner weist das Schutzrohr 200 eine vorgelagerte Öffnung 202 auf, die auf der distalen Seite der Öffnungen 94 des äußeren Filters 95 liegen. The protective tube 200 extends distally over the outer filter 95 out. Furthermore, the protective tube 200 an upstream opening 202 on that on the distal side of the openings 94 the outer filter 95 lie.

In typischen Anwendungen, beispielsweise bei der Montage in einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine ist die Geschwindigkeit eines senkrecht zur Sensorachse vorbeiströmenden Abgases 102 im Bereich der Öffnungen 94 des äußeren Filters 95 kleiner als im Bereich der vorgelagerten Öffnung 202 des Schutzrohres 200. Folglich ist der statische Druck p2 im Bereich der vorgelagerten Öffnung 202 des Schutzrohres 200 kleiner als der statische Druck p1 im Bereich der Öffnungen 94 des äußeren Filters 95. Die Folge ist, dass in dieser Situation ein Eintritt von Abgas 102 in den Sensor 1 durch den äußeren Filter 95 und ein Austritt des Abgases 102 aus dem Sensor 1 durch die vorgelagerte Öffnung 202 des Schutzrohrs 200 erfolgt, so wie in 8 und 9 durch die gestrichelten Pfeile angedeutet. Insgesamt ergibt sich durch die gerichtete Durchströmung des Sensors 1 eine hohe Dynamik. In typical applications, for example when mounted in an exhaust pipe of an internal combustion engine, the velocity of an exhaust gas flowing perpendicular to the sensor axis is 102 in the area of the openings 94 the outer filter 95 smaller than in the area of the upstream opening 202 of the protective tube 200 , Consequently, the static pressure p2 is in the region of the upstream opening 202 of the protective tube 200 smaller than the static pressure p1 in the area of the openings 94 the outer filter 95 , The consequence is that in this situation an entrance of exhaust gas 102 in the sensor 1 through the outer filter 95 and an exit of the exhaust gas 102 from the sensor 1 through the upstream opening 202 of the protective tube 200 takes place, as in 8th and 9 indicated by the dashed arrows. Overall results from the directional flow through the sensor 1 a high dynamic.

Zwischen äußerem Filter 95 und innerem Filter 90 sowie zwischen Schutzrohr 200 und innerem Filter ist insbesondere jeweils eine elektrische Isolierung 203, zum Beispiel eine isolierende Beschichtung vorgesehen. Between outer filter 95 and inner filter 90 as well as between protective tube 200 and inner filter is in particular each an electrical insulation 203 , For example, provided an insulating coating.

Zu dem inneren Filter 90 können stets hochtemperaturfeste elektrische Zuleitungen 204 geführt sein, die der Kontaktierung einer dem inneren Filter 90 zugeordneten elektrischen Widerstandheizung 81 dienen können. To the inner filter 90 can always high temperature resistant electrical leads 204 be guided, the contacting of the inner filter 90 associated electrical resistance heater 81 can serve.

Bei denen in 8 und 9 gezeigten Ausführungsformen sind die (nicht gezeigten) Mittel zur Lichterzeugung und Detektion durch ein Schutzglas 209 vom Messbereich 12 getrennt. Die Reflektion des Lichts erfolgt an einem in das Schutzrohr 200 eigepressten konkaven Spiegel 24, der überdies eine Spiegelöffnung 205 oder mehrere Spiegelöffnungen 205 zum Durchtritt des Abgases 102 aufweist. Anstelle des konkav gekrümmten Spiegels könnte selbstverständlich auch ein Retroreflektor, ein reflektierendes Prisma oder ähnliches angeordnet sein. For those in 8th and 9 The embodiments shown are the means (not shown) for generating light and detection by a protective glass 209 from the measuring range 12 separated. The reflection of the light takes place at a in the protective tube 200 eigepressten concave mirror 24 , which also has a mirror opening 205 or multiple mirror openings 205 to the passage of the exhaust gas 102 having. Of course, a retroreflector, a reflective prism or the like could also be arranged instead of the concavely curved mirror.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008044171 A1 [0001]

Claims

Sensor for measuring the concentration of a constituent of an exhaust gas ( 102 ), whereby the sensor ( 1 ) a sensor element ( 2 ) and also a filter system ( 3 ) that the admission of the exhaust gas ( 102 ) to the sensor element ( 2 ), the filter system ( 3 ) an inner filter ( 90 ) and an outer filter ( 95 ), characterized in that the inner filter ( 90 ) is finer than the outer filter ( 95 ).

Sensor according to claim 1, characterized in that the sensor ( 1 ) as an optical sensor ( 1 ), wherein the sensor element ( 2 ) a measuring range ( 12 ) and means for generating and / or introducing light ( 11 . 26 ) and / or means for detecting and / or transmitting light ( 13 . 26 ' ), preferably at least one UV LED ( 11 ) and at least one photodetector ( 13 ).

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the inner filter ( 90 ) Means for its heating ( 81 ) and means for measuring its temperature ( 82 ) assigned.

Sensor according to the preceding claim, characterized in that the temperature of the inner filter ( 90 ) is adjustable to a defined value.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the inner filter ( 90 ) Means for chemical filtering ( 83 ), for example a catalyst ( 83 ) for the implementation of at least one type of gas.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the inner filter ( 90 ) comprises an oxidation catalyst for adjusting the thermodynamic equilibrium between different nitrogen oxides.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor ( 1 ) such a gas flow ( 103 ) is exposable that the outer filter ( 95 ) the admission of the exhaust gas ( 102 ) to the inner filter ( 90 ) only from one of the gas flow ( 103 ) in the opposite direction.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer filter ( 95 ) is formed spirally.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer filter ( 95 ) is flaky.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer filter ( 95 ) of two, in particular nested, half-shells ( 95c . 95d ) is trained.

Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that at least one protective tube ( 200 ), the outer filter ( 95 ) and the protective tube ( 200 ) are arranged in such a way that between them an annular space ( 201 ) is formed, the radially inwardly through the protective tube ( 200 ) and radially outward through the outer filter ( 95 ), wherein in the annulus ( 201 ) the inner filter ( 90 ) and wherein the inner filter ( 90 ) at least one cross section of the annular space ( 201 ) completely.