DE102014208737A1

DE102014208737A1 - Sensor for determining at least one property of a sample gas in a sample gas chamber

Info

Publication number: DE102014208737A1
Application number: DE102014208737.6A
Authority: DE
Inventors: Sven Boeffert; Frank Meier; Anton Hans
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2015-11-12
Also published as: CN105092780A

Abstract

Es wird ein Messfühler (10) zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum mit einem Gehäuse (12), das einen Gehäuseinnenraum und eine Gehäuseöffnung (16) aufweist, und einem Sensorelement (18), das in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, vorgeschlagen. Mindestens ein Anschlusskabel (22) ist zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements (18) durch die Gehäuseöffnung (16) aus dem Gehäuse (12) herausgeführt. Der Messfühler (10) weist weiterhin mindestens einen begrenzt verformbaren Hohlkörper (36) auf. Ein poröses Element (42) ist in dem Hohlkörper (36) angeordnet. Mittels des porösen Elements (42) steht der Gehäuseinnenraum (14) mit einer Umgebung des Messfühlers (10) in Fluidkommunikation.A measuring sensor (10) is proposed for determining at least one property of a measuring gas in a measuring gas space with a housing (12) having a housing interior and a housing opening (16) and a sensor element (18) arranged in the housing interior , At least one connection cable (22) is led out of the housing (12) for electrically contacting the sensor element (18) through the housing opening (16). The measuring sensor (10) furthermore has at least one limitedly deformable hollow body (36). A porous element (42) is arranged in the hollow body (36). By means of the porous element (42) the housing interior (14) is in fluid communication with an environment of the sensor (10).

Description

Stand der Technik State of the art

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Messfühlern und Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Messgases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Gases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases erfassbar, wie beispielsweise die Temperatur des Messgases. The prior art discloses a multiplicity of measuring sensors and methods for determining at least one property of a measuring gas in a measuring gas space. In principle, these can be any physical and / or chemical properties of the measurement gas, one or more properties being able to be detected. The invention is described below in particular with reference to a qualitative and / or quantitative detection of a gas component of the gas, in particular with reference to a detection of an oxygen content in the measurement gas. The oxygen content can be detected, for example, in the form of a partial pressure and / or in the form of a percentage. Alternatively or additionally, however, other properties of the measuring gas are detectable, such as the temperature of the measuring gas.

Beispielsweise können derartige Messfühler als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl., 2010, Seiten 160–165 , bekannt sind. Mit Breitband- und Sprunglambdasonden, insbesondere mit planaren Breitband- und Sprunglambdasonden, kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration im Abgas an einem Punkt oder in einem großen Bereich bestimmt und damit auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Alternativ ist jedoch außerdem die Ausbildung als Fingersonde möglich. Die Luftzahl λ beschreibt dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis. For example, such sensors may be configured as so-called lambda probes, as for example Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 1st edition, 2010, pages 160-165 , are known. With broadband and jump lambda probes, in particular with planar broadband and jump lambda probes, it is possible, for example, to determine the oxygen concentration in the exhaust gas at one point or in a large range and thus to deduce the air-fuel ratio in the combustion chamber. Alternatively, however, the training as a finger probe is also possible. The air ratio λ describes this air-fuel ratio.

Derartige Messfühler weisen üblicherweise ein Gehäuse, das einen Gehäuseinnenraum und eine Gehäuseöffnung aufweist, und ein Sensorelement im Inneren des Gehäuses auf. Anschlusskabel zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements sind durch die Gehäuseöffnung herausgeführt. Such sensors usually have a housing, which has a housing interior and a housing opening, and a sensor element in the interior of the housing. Connection cables for electrically contacting the sensor element are led out through the housing opening.

Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Messfühler beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So können auf der Messgasraum zugewandten Seite des Messfühlers sowie auf der dem Messgasraum abgewandten Seite des Messfühlers Medien, wie beispielsweise Flüssigkeiten, Gase und dergleichen, in den Gehäuseinnenraum eindringen. Derartige eindringende Medien können elektrische Kurzschlüsse, Signalverfälschungen durch Referenzgasverunreinigung sowie Korrosion im Bereich des Referenzgasraums (Sensorelement, Kontaktierung, Verbindung der Kontaktierung zum Anschlusskabel) erzeugen. Als weitere Folge einer Korrosion kann elektrische Hochohmigkeit an den referenzseitigen Sensoranschlusskontakten bis zur Signalunterbrechung durch Materialbrüche entstehen. Despite the numerous advantages of the sensors known from the prior art, these still contain room for improvement. Thus, on the measuring gas chamber facing side of the probe and on the side facing away from the measuring gas chamber side of the probe media, such as liquids, gases and the like, penetrate into the housing interior. Such penetrating media can generate electrical short circuits, signal distortions due to reference gas contamination as well as corrosion in the region of the reference gas space (sensor element, contacting, connection of the contacting to the connection cable). As a further consequence of corrosion, high electrical resistance can occur at the reference-side sensor connection contacts until the signal is interrupted due to material fractures.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Es wird daher ein Messfühler zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Messfühler zumindest weitgehend vermeidet und bei dem es möglich ist, in den Gehäuseinnenraum eingedrungene Medien wieder aus dem Gehäuseinnenraum zu entfernen. Therefore, a measuring sensor for determining at least one property of a measuring gas is proposed, which at least largely avoids the disadvantages of known measuring sensors and in which it is possible to remove media which has penetrated into the housing interior from the interior of the housing.

Ein erfindungsgemäßer Messfühler zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum weist ein Gehäuse, das einen Gehäuseinnenraum und eine Gehäuseöffnung aufweist, und ein Sensorelement auf, das in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist. Mindestens ein Anschlusskabel ist zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements durch die Gehäuseöffnung aus dem Gehäuse herausgeführt. Der Messfühler weist weiterhin mindestens einen begrenzt verformbaren Hohlkörper auf. Ein poröses Element ist in dem Hohlkörper angeordnet. Mittels des porösen Elements steht der Gehäuseinnenraum mit einer Umgebung des Messfühlers in Fluidkommunikation. A measuring sensor according to the invention for determining at least one property of a measuring gas in a measuring gas chamber has a housing, which has a housing interior and a housing opening, and a sensor element, which is arranged in the housing interior. At least one connecting cable is led out of the housing for electrically contacting the sensor element through the housing opening. The sensor further has at least one limited deformable hollow body. A porous element is arranged in the hollow body. By means of the porous element, the housing interior is in fluid communication with an environment of the sensor.

Das Sensorelement kann mit einem Referenzgasraum in dem Gehäuseinnenraum in Verbindung stehen. Mittels des porösen Elements steht der Referenzgasraum mit einer Umgebung des Messfühlers in Fluidkommunikation. Das poröse Element kann zum Erlauben einer Fluidkommunikation mittels Diffusion ausgebildet sein. Der Hohlkörper kann ein Hohlzylinder sein. Beispielsweise ist der Hohlkörper eine Hülse. Der Hohlkörper kann zumindest teilweise aus Metall hergestellt sein. Das poröse Element kann zumindest teilweise aus Polytetrafluorethylen hergestellt sein. Das poröse Element kann als Membran ausgebildet sein. Das poröse Element kann zylindrisch ausgebildet sein. Das poröse Element kann eine Porosität aufweisen, die einen Mindestvolumenstrom eines Gases von 3 ml/min bis 20 ml/min bei einem Gasdruckunterschied von 500 mbar zwischen dem Referenzgasraum und einer Umgebung des Messfühlers erlaubt. Mit anderen Worten wird die Porosität des porösen Elements derart gewählt, dass sich ein Mindestvolumenstrom eines Gases von 3 ml/min bis 20 ml/min bei einem Gasdruckunterschied von 500 mbar zwischen dem Referenzgasraum und einer Umgebung des Messfühlers realisieren lässt. Das Gas kann sich dabei von dem Messgas unterscheiden. The sensor element may be in communication with a reference gas space in the housing interior. By means of the porous element, the reference gas space is in fluid communication with an environment of the probe. The porous member may be formed to permit fluid communication by diffusion. The hollow body may be a hollow cylinder. For example, the hollow body is a sleeve. The hollow body may be made at least partially of metal. The porous element may be at least partially made of polytetrafluoroethylene. The porous element may be formed as a membrane. The porous element may be cylindrical. The porous element may have a porosity which allows a minimum volume flow of a gas of 3 ml / min to 20 ml / min with a gas pressure difference of 500 mbar between the reference gas space and an environment of the probe. In other words, the porosity of the porous element is chosen such that a minimum volume flow of a gas of 3 ml / min to 20 ml / min can be realized with a gas pressure difference of 500 mbar between the reference gas space and an environment of the probe. The gas may differ from the sample gas.

Der Messfühler kann weiterhin mindestens einen Dichtkörper, insbesondere eine Tülle, umfassen. Der Dichtkörper kann in der Gehäuseöffnung angeordnet sein. Der Hohlkörper kann zumindest teilweise von dem Dichtkörper umschlossen sein. Der Dichtkörper kann den Hohlkörper in einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers vollständig umschließen. Der Dichtkörper kann rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse ausgebildet sein. Der Hohlkörper kann so in dem Dichtkörper angeordnet sein, dass sich die Rotationsachse durch den Hohlkörper erstreckt. Der Dichtkörper kann das Anschlusskabel zumindest teilweise umschließen. The sensor may further comprise at least one sealing body, in particular a spout. The sealing body can be arranged in the housing opening. The hollow body may be at least partially enclosed by the sealing body. Of the Sealing body can completely enclose the hollow body in a circumferential direction of the hollow body. The sealing body may be rotationally symmetrical about a rotation axis. The hollow body can be arranged in the sealing body so that the axis of rotation extends through the hollow body. The sealing body can at least partially enclose the connection cable.

Unter einer begrenzten Verformbarkeit ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Eigenschaft eines Bauteils zu verstehen, sich bei den bei der Montage üblicherweise auftretenden Montagekräften eines Messfühlers, wie beispielsweise beim Verpressen der Kabeldurchführung, nicht oder nur unwesentlich zu verformen. Unter einer Verformung ist dabei eine Änderung einer Form in Folge der Einwirkung einer äußeren Kraft zu verstehen. Die Verformung kann als Längenänderung, als Winkeländerung, als Flächenänderung oder als Volumenänderung in Erscheinung treten. Die der äußeren Kraft entgegengesetzte Kraft des Gegenstands ist der Verformungswiderstand. Entsprechend gibt die Verformbarkeit das Maß einer Verformung bei einer bestimmten Krafteinwirkung an. So setzen Körper mit einer höheren Verformbarkeit im Vergleich zu Körpern mit einer niedrigeren Verformbarkeit der äußeren Kraft einen geringeren Verformungswiderstand entgegen, d. h. sie lassen sich mit weniger Kraftaufwand verformen. Entsprechend weisen im Rahmen der vorliegenden Erfindung begrenzt verformbare Körper oder Gegenstände einen hohen Verformungswiderstand auf. For the purposes of the present invention, limited deformability is understood to be the property of a component that does not deform or only marginally deforms during the assembly forces of a measuring sensor normally encountered during assembly, such as, for example, during pressing of the cable feedthrough. A deformation is to be understood as meaning a change of a shape as a result of the action of an external force. The deformation can appear as a change in length, as an angle change, as a surface change or as a change in volume. The force of the object opposite to the external force is the deformation resistance. Accordingly, the deformability indicates the degree of deformation at a given force. Thus, bodies with a higher deformability oppose a lower resistance to deformation as compared to bodies with a lower deformability of the external force. H. they can be deformed with less effort. Accordingly, in the context of the present invention, limited deformable bodies or objects have a high resistance to deformation.

Unter einer Fluidkommunikation ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Kommunikation oder ein Austausch von Fluiden zu verstehen, also von Flüssigkeiten und/oder Gasen. For the purposes of the present invention, fluid communication is to be understood as communication or exchange of fluids, that is to say liquids and / or gases.

Unter Diffusion ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein physikalischer Prozess zu verstehen, der mit der Zeit zu einer vollständigen Durchmischung zweier oder mehrerer Stoffe durch die gleichmäßige Verteilung der beteiligten Teilchen führt. Bei den Teilchen kann es sich um Atome, Moleküle oder Ladungsträger handeln. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den beteiligten Teilchen um Fluide, d. h. um Gase und/oder Flüssigkeiten. Diffusion in the context of the present invention is to be understood as a physical process which over time leads to complete mixing of two or more substances due to the uniform distribution of the particles involved. The particles can be atoms, molecules or charge carriers. In the context of the present invention, the particles involved are fluids, d. H. to gases and / or liquids.

Unter Porosität ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine dimensionslose Messgröße zu verstehen, die ein Verhältnis eines Hohlraumvolumens zu einem Gesamtvolumen eines Stoffes oder Stoffgemisches angibt. Die Porosität kann dabei auch in Prozent angegeben werden. In the context of the present invention, porosity is to be understood as meaning a dimensionless measured variable which indicates a ratio of a void volume to a total volume of a substance or mixture of substances. The porosity can also be stated in percent.

Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, eine direkte Belüftung eines Gehäuseinnenraums des Messfühlers einzuführen, durch die in den Gehäuseinnenraum eingedrungene Medien wieder aus dem Gehäuseinnenraum durch Temperaturwechsel und durch Diffusion austransportiert werden können. A basic idea of the present invention is to introduce a direct ventilation of a housing interior of the measuring probe, through which media which have penetrated into the housing interior can be transported out of the housing interior by temperature change and by diffusion.

Die vorteilhafte direkte Belüftung des Referenzraums kann durch eine poröse Struktur, die z. B. in das Grommet, d.h. die kabelanschlussseitige Abdichtung des Sensorreferenzgasraums, eingebracht werden. Besonders vorteilhaft und Gegenstand dieser Erfindungsmeldung ist die Einbettung der porösen Struktur beispielsweise in Form eines Zylinders Polytetrafluorethylen in einen nur bedingt verformbaren Hohlkörper, wie beispielsweis einen Hohlzylinder und dergleichen. Das Einbetten der porösen Struktur verhindert eine undefinierte Kompression der porösen Struktur. Diese könnte ansonsten zu einer undefinierten Abnahme der Belüftung führen. Durch Verwendung des nur bedingt verformbaren Hohlkörpers kann eine definierte Belüftung sichergestellt werden. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung dieser Belüftungsmaßnahme bei kurzbauenden Abgassensoren auf Grund ihrer hohen Bauteiltemperaturen. Diese erhöhen den Diffusionsanteil der Belüftung signifikant. Durch die signifikant verbesserte Belüftung kann auf eine verbesserte abgasseitige Abdichtung, wie beispielsweise durch Einführung einer zusätzlichen BN-Scheibe, Glaskittung usw., und den hierbei zusätzlich erforderlichen Ausheizprozessen verzichtet werden. The advantageous direct ventilation of the reference space can be achieved by a porous structure, the z. In the Grommet, i. the cable connection-side sealing of the sensor reference gas space, are introduced. Particularly advantageous and subject of this invention is the embedding of the porous structure, for example in the form of a cylinder polytetrafluoroethylene in a hollow only deformable hollow body, such as a hollow cylinder and the like. The embedding of the porous structure prevents undefined compression of the porous structure. This could otherwise lead to an undefined decrease in ventilation. By using the only partially deformable hollow body, a defined ventilation can be ensured. Particularly advantageous is the use of this ventilation measure in short-building exhaust gas sensors due to their high component temperatures. These significantly increase the diffusion rate of the aeration. Due to the significantly improved ventilation can be dispensed with an improved exhaust gas side seal, such as by introducing an additional BN-wheel, glazing, etc., and this additionally required baking processes.

Der Vergleich von robustheitssteigernden Maßnahmen gegenüber eindringender Feuchtigkeit wie z. B. „direkte Belüftung“ und „zusätzliche verbesserte abgasseitige Dichtheit“ zeigt einen signifikanten Kostenvorteil der direkten Belüftung. The comparison of robustness-enhancing measures against penetrating moisture such. "Direct Aeration" and "Additional Improved Exhaust Gas Leakage" shows a significant cost advantage of direct ventilation.

Durch die verbesserte abgasseitige Dichtheit kann das abgasseitige Eindringen von Feuchtigkeit in den Referenzraum graduell reduziert, jedoch nicht vollständig unterbunden werden. Die verbesserte abgasseitige Dichtheit stellt daher nur zum Teil eine Lösung gegen eindringende Feuchte dar, da kabelbaumseitiges Eindringen von Feuchte durch diese Maßnahme nicht unterbunden werden kann. Somit ist hier weiterhin mit Akkumulation von Feuchtigkeit und den daraus resultierenden Fehlermöglichkeiten zu rechnen. Due to the improved exhaust-gas-tightness, the exhaust gas-side penetration of moisture into the reference space can be gradually reduced, but not completely prevented. The improved exhaust gas side tightness is therefore only partially a solution against moisture penetration, since harness-side penetration of moisture can not be prevented by this measure. Thus, accumulation of moisture and the resulting potential for errors can still be expected here.

Die direkte Belüftung ermöglicht jedoch den Abtransport von abgas- und kabelbaumseitig eingedrungener Feuchtigkeit. Somit wird eine Akkumulation von Feuchtigkeit im Referenzgasraum nachhaltig verhindert und feuchtigkeitsbedingte Folgeschäden unterbunden. The direct ventilation, however, allows the removal of exhaust gas and harness side penetrated moisture. Thus, an accumulation of moisture in the reference gas space is sustainably prevented and moisture-related damage prevented.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Further optional details and features of the invention will become more apparent from the following description Embodiments which are shown schematically in the figures.

Es zeigen Show it

1 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Messfühlers gemäß einer ersten Ausführungsform, 1 a longitudinal sectional view of a sensor according to the invention according to a first embodiment,

2 eine Querschnittsansicht eines Messfühlers gemäß der ersten Ausführungsform und 2 a cross-sectional view of a sensor according to the first embodiment and

3 eine Querschnittsansicht eines Messfühlers gemäß einer zweiten Ausführungsform. 3 a cross-sectional view of a sensor according to a second embodiment.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Messfühlers 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Der Schnitt verläuft dabei entlang einer Längserstreckungsrichtung des Messfühlers 10. Der Messfühler 10 ist beispielhaft als eine Lambdasonde ausgestaltet. Die Lambdasonde dient zur Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches einer Brennkraftmaschine, um mittels einer Messung der Konzentration des Sauerstoffgehalts im Abgas ein möglichst stöchiometrisches Gemisch einstellen zu können, so dass durch eine möglichst optimale Verbrennung der Schadstoffausstoß minimiert wird. Daher kann es sich bei dem Messgasraum im Rahmen der vorliegenden Erfindung um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln. Zu diesem Zweck kann der Messfühler 10 in den Abgastrakt hineinragen. Die Lambdasonde wird nachfolgend als Ausführungsbeispiel für einen Messfühler 10 zur Bestimmung mindestens einer physikalischen und/oder chemischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Temperatur oder Konzentration einer Gaskomponente, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine, beschrieben. Insbesondere werden die Unterschiede zu bekannten Messfühlern beschrieben und es wird nicht auf die Betriebsweise eingegangen, da diese beispielsweise aus dem oben genannten Stand der Technik hinreichend bekannt ist und sich die Betriebsweise der Erfindung nicht davon unterscheidet. 1 shows a longitudinal sectional view of a sensor according to the invention 10 according to a first embodiment. The cut runs along a longitudinal direction of the sensor 10 , The sensor 10 is exemplified as a lambda probe designed. The lambda probe is used to control an air-fuel mixture of an internal combustion engine in order to be able to set a stoichiometric mixture by means of a measurement of the concentration of the oxygen content in the exhaust gas, so that pollutant emissions are minimized by optimum combustion possible. Therefore, in the context of the present invention, the measuring gas space may be an exhaust gas tract of an internal combustion engine. For this purpose, the sensor 10 protrude into the exhaust tract. The lambda probe is described below as an exemplary embodiment of a measuring sensor 10 for determining at least one physical and / or chemical property of a measuring gas, in particular the temperature or concentration of a gas component, in particular in the exhaust gas of an internal combustion engine. In particular, the differences to known sensors are described and it is not discussed on the operation, since this is well known for example from the above-mentioned prior art and the operation of the invention is not different.

Der Messfühler 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 weist einen Gehäuseinnenraum 14 und eine Gehäuseöffnung 16 auf. In dem Gehäuseinnenraum 14 ist ein Sensorelement 18 angeordnet. Das Sensorelement 18 steht mit einem Referenzgasraum 20, wie beispielsweise einem Referenzluftraum, in an sich bekannter weise für Lambdasonden in Verbindung. Mindestens ein Anschlusskabel 22 ist zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements 18 vorgesehen und ist durch die Gehäuseöffnung 16 aus dem Gehäuse 12 herausgeführt. In der Gehäuseöffnung 16 ist ein Dichtkörper 24, wie beispielsweise eine Tülle, zumindest teilweise angeordnet. Der Dichtkörper 24 ist vorgesehen, um eine gasdichte und/oder wasserdichte Abdichtung der Gehäuseöffnung 16 zu bilden, so dass Gase und/oder Wasser nicht in den Gehäuseinnenraum 16 durch den Dichtkörper 24 hindurch eindringen können. Beispielsweise weist zu diesem Zweck das Gehäuse 12 eine Gehäusewand 26 auf, die von dem Dichtkörper 24 berührt wird, damit auch entlang der Gehäusewand 26 eine gasdichte und/oder wasserdichte Abdichtung gebildet ist. Der Dichtkörper 24 wird von dem mindestens einen Anschlusskabel 22 durchragt. Das Gehäuse 12 ist in dem Bereich des Dichtkörpers 24 zylinderförmig oder hülsenförmig ausgebildet. Insbesondere kann das Gehäuse 12 in dem Bereich des Dichtkörpers 24 aus Metall oder einer Legierung hergestellt sein. Der Dichtkörper 24 ist in der Gehäuseöffnung 16 mittels einer Verstemmung bzw. Verformung 28 des Gehäuses 12 fixiert. Auf der dem Messgasraum zugewandten Seite des Messfühlers 10 ist der Gehäuseinnenraum 14 gegenüber dem Messgasraum mittels einer abgasseiteigen Dichtung 30 gasdicht und/oder wasserdicht abgedichtet. The sensor 10 has a housing 12 on. The housing 12 has a housing interior 14 and a housing opening 16 on. In the housing interior 14 is a sensor element 18 arranged. The sensor element 18 stands with a reference gas space 20 , For example, a reference air space, in a conventional manner for lambda probes in combination. At least one connection cable 22 is for electrically contacting the sensor element 18 provided and is through the housing opening 16 out of the case 12 led out. In the case opening 16 is a sealing body 24 , such as a spout, at least partially arranged. The sealing body 24 is provided to provide a gas-tight and / or watertight seal of the housing opening 16 to form so that gases and / or water does not enter the housing interior 16 through the sealing body 24 can penetrate through it. For example, for this purpose, the housing 12 a housing wall 26 on that of the sealing body 24 is touched, so along the housing wall 26 a gas-tight and / or watertight seal is formed. The sealing body 24 is from the at least one connection cable 22 projects through. The housing 12 is in the area of the sealing body 24 cylindrical or sleeve-shaped. In particular, the housing 12 in the region of the sealing body 24 be made of metal or an alloy. The sealing body 24 is in the housing opening 16 by means of caulking or deformation 28 of the housing 12 fixed. On the side of the sensor facing the sample gas chamber 10 is the housing interior 14 opposite the sample gas space by means of an exhaust gas side seal 30 sealed gas-tight and / or watertight.

2 zeigt eine Querschnittsansicht des Messfühlers 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Schnitt verläuft dabei senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung des Messfühlers 10 und verläuft insbesondere durch den Dichtkörper 24. Wie aus der Darstellung der 2 zu erkennen ist, umschließt der Dichtkörper 24 das Anschlusskabel 22 zumindest teilweise. Gemäß der ersten Ausführungsform des Messfühlers 10 sind vier Anschlusskabel 22 vorgesehen, die in Kabeldurchführungen 32 geführt gleichmäßig in dem Dichtkörper 24 verteilt angeordnet sind. Beispielsweise ist der Dichtkörper 24 rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse 34 ausgebildet und die vier Anschlusskabel 22 sind in einer Umfangsrichtung um die Rotationsachse 34 gleichmäßig beabstandet voneinander in dem Dichtkörper 24 angeordnet. 2 shows a cross-sectional view of the probe 10 according to the first embodiment. The cut runs perpendicular to the longitudinal direction of the probe 10 and runs in particular through the sealing body 24 , As from the representation of 2 can be seen, the sealing body encloses 24 the connection cable 22 at least partially. According to the first embodiment of the sensor 10 are four connection cables 22 provided in cable glands 32 guided evenly in the sealing body 24 are arranged distributed. For example, the sealing body 24 rotationally symmetrical about a rotation axis 34 trained and the four connection cables 22 are in a circumferential direction about the axis of rotation 34 evenly spaced from each other in the sealing body 24 arranged.

Wie aus 2 weiter zu erkennen ist, weist der Messfühler 10 mindestens einen begrenzt verformbaren Hohlkörper 36 auf. Der begrenzt verformbare Hohlkörper 36 kann ein Hohlzylinder 38, wie beispielsweise eine Hülse 40 sein. Der Hohlkörper 36 kann beispielsweise aus Metall hergestellt sein. Der Dichtkörper 24 umschließt den Hohlkörper 36 zumindest teilweise. Gemäß der Darstellung der 2 umschließt der Dichtkörper 24 den Hohlkörper 36 in einer Umfangsrichtung des Hohlkörpers 36 vollständig. Beispielsweise ist der Hohlkörper 36 so in dem Dichtkörper 24 angeordnet, dass sich die Rotationsachse 34 durch den Hohlkörper 36 erstreckt. How out 2 can be seen further, the sensor points 10 at least one limited deformable hollow body 36 on. The limited deformable hollow body 36 can be a hollow cylinder 38 such as a sleeve 40 be. The hollow body 36 may be made of metal, for example. The sealing body 24 encloses the hollow body 36 at least partially. According to the presentation of the 2 encloses the sealing body 24 the hollow body 36 in a circumferential direction of the hollow body 36 Completely. For example, the hollow body 36 so in the sealing body 24 arranged that the axis of rotation 34 through the hollow body 36 extends.

In dem Hohlkörper 36 ist ein poröses Element 42 angeordnet. Mittels des porösen Elements 42 steht der Gehäuseinnenraum 14 und insbesondere der Referenzgasraum 20 in Fluidkommunikation mit einer Umgebung des Messfühlers 10. Das poröse Element 42 ist dabei zum Erlauben einer Fluidkommunikation mittels Diffusion ausgebildet. Das poröse Element 42 ist beispielsweise aus Polytetrafluorethylen hergestellt und in Form einer Membran ausgebildet. Das poröse Element 42 ist insbesondere zylindrisch ausgebildet und weist eine Porosität auf, die einen Mindestvolumenstrom eines Gases von 3 ml/min bis maximal 20 ml/min bei einem Gasdruckunterschied von 500 mbar zwischen dem Referenzgasraum 20 und einer Umgebung des Messfühlers 10 erlaubt. In the hollow body 36 is a porous element 42 arranged. By means of the porous element 42 is the housing interior 14 and in particular the reference gas space 20 in fluid communication with an environment of the probe 10 , The porous one element 42 is designed to allow fluid communication by diffusion. The porous element 42 is for example made of polytetrafluoroethylene and formed in the form of a membrane. The porous element 42 is in particular cylindrical and has a porosity which has a minimum volume flow of a gas of 3 ml / min to a maximum of 20 ml / min at a gas pressure difference of 500 mbar between the reference gas space 20 and an environment of the probe 10 allowed.

Durch das poröse Element 42 können in den Referenzgasraum 20 eingedrungene Medien, wie beispielsweise Flüssigkeiten oder Gase, wieder aus dem Referenzgasraum 20 durch Temperaturwechsel und durch Diffusion austransportiert werden. Dabei ist besonders vorteilhaft die oben beschriebene Einbettung des porösen Elements 42 in den begrenzt verformbaren Hohlkörper 36. Das Einbetten des porösen Elements 42 in den Hohlkörper 36 verhindert eine undefinierte Kompression des porösen Elements 42 beim Verpressen der Gehäusewand 26 zum Befestigen des Dichtkörpers 24. Eine derartige Kompression könnte ansonsten zu einer undefinierten Abnahme der Belüftungseigenschaften führen. Durch Verwendung des begrenzt verformbaren Hohlkörpers 36 kann eine definierte Belüftung sichergestellt werden, da sich dieser bei den bei dem Verpressen auftretenden Montagekräften nicht oder nur unwesentlich verformt. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung dieser Belüftungsmaßnahme bei kurzbauenden Abgassensoren aufgrund ihrer hohen Bauteiltemperaturen. Diese erhöhen den Diffusionsanteil der Belüftung signifikant. Durch die signifikant verbesserte Belüftung kann auf eine verbesserte abgasseitige Abdichtung und den hierbei zusätzlich erforderlichen Ausheizprozess verzichtet werden. Through the porous element 42 can in the reference gas space 20 Recovered media, such as liquids or gases, again from the reference gas space 20 be transported by temperature change and by diffusion. In this case, the above-described embedding of the porous element is particularly advantageous 42 in the limited deformable hollow body 36 , Embedding the porous element 42 in the hollow body 36 prevents undefined compression of the porous element 42 when pressing the housing wall 26 for fastening the sealing body 24 , Such compression could otherwise result in an undefined decrease in ventilation characteristics. By using the limited deformable hollow body 36 A defined ventilation can be ensured, since this does not deform or only insignificantly deformed during the assembly forces occurring during the pressing. Particularly advantageous is the use of this ventilation measure in short-building exhaust gas sensors due to their high component temperatures. These significantly increase the diffusion rate of the aeration. Due to the significantly improved ventilation, it is possible to dispense with an improved gas-side sealing and the additionally required baking process.

3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Messfühlers 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Schnitt verläuft dabei senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung des Messfühlers 10 und durch den Dichtkörper 24. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der ersten Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 3 shows a cross-sectional view of a probe 10 according to a second embodiment. The cut runs perpendicular to the longitudinal direction of the probe 10 and through the sealing body 24 , Hereinafter, only the differences from the first embodiment will be described, and like components are given the same reference numerals.

Bei dem Messfühler 10 der zweiten Ausführungsform sind fünf Anschlusskabel 22 zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements 18 vorgesehen. Die Anschlusskabel 22 sind jeweils in Kabeldurchführungen 32 angeordnet und durchragen den Dichtkörper 24. Die Kabeldurchführungen 32 mit den Anschlusskabeln 22 darin sind dabei gleichmäßig beabstandet voneinander verteilt um den Hohlkörper 36 bzw. die Rotationsachse 34 angeordnet. At the sensor 10 The second embodiment has five connection cables 22 for electrically contacting the sensor element 18 intended. The connection cables 22 are each in cable ducts 32 arranged and protrude through the sealing body 24 , The cable glands 32 with the connection cables 22 therein are evenly spaced apart from each other around the hollow body 36 or the axis of rotation 34 arranged.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 1st edition, 2010, pages 160-165 [0002]

Claims

Sensor ( 10 ) for determining at least one property of a measurement gas in a measurement gas space with a housing ( 12 ), which has a housing interior and a housing opening ( 16 ), and a sensor element ( 18 ), which is arranged in the housing interior, wherein at least one connection cable ( 22 ) for electrically contacting the sensor element ( 18 ) through the housing opening ( 16 ) out of the housing ( 12 ), whereby the sensor ( 10 ) further at least one limited deformable hollow body ( 36 ), wherein a porous element ( 42 ) in the hollow body ( 36 ), wherein by means of the porous element ( 42 ) the housing interior ( 14 ) with an environment of the probe ( 10 ) is in fluid communication.

Sensor ( 10 ) according to the preceding claim, wherein the sensor element ( 18 ) with a reference gas space ( 20 ) in the housing interior ( 14 ), whereby by means of the porous element ( 42 ) the reference gas space ( 20 ) with an environment of the probe ( 10 ) is in fluid communication.

Sensor ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the porous element ( 42 ) is formed to allow fluid communication by diffusion.

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the hollow body ( 36 ) a hollow cylinder ( 38 ).

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the hollow body ( 36 ) a sleeve ( 40 ).

Sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the hollow body ( 36 ) is at least partially made of metal.

Sensor ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the porous element ( 42 ) is at least partially made of polytetrafluoroethylene.

Sensor ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the porous element ( 42 ) is designed as a membrane.

Sensor ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the porous element ( 42 ) is cylindrical.

Sensor ( 10 ) according to any one of the preceding claims, wherein the porous element ( 42 ) has a porosity which has a minimum volume flow of a gas of 3 ml / min to 20 ml / min at a gas pressure difference of 500 mbar between a reference gas space ( 20 ) of the sensor ( 10 ) and an environment of the probe ( 10 ) allowed.

Sensor ( 10 ) according to any one of the preceding claims, further comprising at least one sealing body ( 24 ), in particular a spout, wherein the sealing body ( 24 ) in the housing opening ( 16 ) is arranged and the hollow body ( 36 ) at least partially encloses.

Sensor ( 10 ) according to the preceding claim, wherein the sealing body ( 24 ) the hollow body ( 36 ) in a circumferential direction of the hollow body ( 36 ) completely encloses.

Sensor ( 10 ) according to one of the two preceding claims, wherein the sealing body ( 24 ) rotationally symmetrical about an axis of rotation ( 34 ), wherein the hollow body ( 36 ) so in the sealing body ( 24 ) is arranged such that the axis of rotation ( 34 ) through the hollow body ( 36 ).

Sensor ( 10 ) according to one of the three preceding claims, wherein the sealing body ( 24 ) the connection cable ( 22 ) at least partially encloses.