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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist bereits ein Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases bekannt.
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Der aus der
EP 0 978 721 B1 bekannte Gassensor umfasst ein Nachweiselement mit einem Frontabschnitt; einen Nachweisabschnitt der an dem Frontabschnitt des Nachweiselements ausgebildet ist; und einen Protektor, der den Nachweisabschnitt abdeckt; wobei der Protektor einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt radial außerhalb des ersten Abschnitts aufweist, von denen der erste Abschnitt eine Seitenwand mit einem ersten Gaseinlass aufweist, wobei die Seitenwand ein axiales Vorderende und einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist, von denen der sich verjüngende Abschnitt aus dem axialen Vorderende der Seitenwand ausgeformt ist; wobei mindestens ein zweiter Seitengaseinlass in einem Seitenwandabschnitt des zweiten Abschnitts gebildet ist und ein erster Gasauslass in dem ersten Abschnitt ausgebildet ist, wobei der mindestens eine zweite Seitengaseinlass an einer Stelle radial gegenüber dem sich verjüngenden Abschnitt angeordnet ist; und wobei ein zweiter Gasauslass in dem zweiten Abschnitt gebildet ist, wobei der erste Gasauslass in einer vorderen Stirnfläche des zweiten Abschnitts ausgebildet ist, und wobei der zweite Gasauslass in einer vorderen Stirnfläche des zweiten Abschnitts ausgebildet ist, wobei der sich verjüngende Abschnitt des ersten Abschnitts in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist, der mit dem Vorderende eines zylindrischen Körpers verbunden ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung geht der Wunsch nach einem Gassensor voraus, der mehrere Eigenschaften, die bisher als im Konflikt miteinander stehend galten, gleichzeitig möglichst gut realisiert.
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So soll die Sensorfunktion und die Beheizbarkeit sowie die Dynamik des Gassensors unabhängig von seiner Orientierung um seine Längsachse sein, wenn er einer seitlichen Messgasströmung ausgesetzt ist. Der Gassensor soll ferner robust gegenüber im Messgas enthaltenen Partikeln, wie Wassertropfen und/oder Rußpartikeln, sein. Gleichzeitig soll der Gassensor aber auch eine hohe Dynamik aufweisen, das heißt, er soll bei Änderungen der Konzentration des Bestandteils des Messgases oder bei Änderungen der Eigenschaft des Messgases sehr rasch ein entsprechend verändertes Signal bereitstellen.
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Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vermag dies zu leisten.
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So weist der erfindungsgemäße Gassensor ein Gehäuse auf, das beispielsweise wiederum ein Gewinde und einen Außensechskant aufweist, sodass der Gassensor mit seinem distalen Ende voraus in einen Aufnahmestutzen eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine einschraubbar ist.
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In dem Gehäuse ist ein Sensorelement verbaut. Es kann sich beispielsweise um ein planares oder stäbchenförmiges, gesintertes, keramisches Sensorelement eines Abgassensors, beispielsweise eines Sauerstoffsensors oder eines NOx-Sensors oder eines Partikelsensors handeln, der aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Beispielsweise weist das Gehäuse eine Innenbohrung auf, in der das Sensorelement durch eine Dichtvorrichtung, die beispielsweise aus Steatit und/oder Bornitrid besteht, gehalten ist. Das Sensorelement steht beispielsweise in beide Längsrichtungen über die Dichtvorrichtung und über das Gehäuse das Gehäuse über.
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Das Sensorelement weist einen gassensitiven Endabschnitt auf, der beispielsweise zumindest eine Elektrode einer elektrochemischen Zelle aufweist oder eine Interdigitalelektrode aufweist. Dieser gassensitive Endabschnitt steht aus dem Gehäuse und der Dichtvorrichtung längs der Längsrichtung des Gassensors distal hervor und ist somit dem Messgas ausgesetzt.
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Der gassensitive Endabschnitt des Sensorelements ist mit einem am Gehäuse festgelegten Schutzrohrmodul abgedeckt, sodass das Messgas nicht unmittelbar, sondern in einer Art und Weise mit dem Sensorelement in Wechselwirkung tritt, die durch die Geometrie und Anordnung des Schutzrohrmoduls definiert ist. Das Schutzrohrmodul kann beispielsweise durch eine umlaufende Schweißung an dem Gehäuse festgelegt sein.
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Das Schutzrohrmodul weist ein Innenschutzrohr und ein Außenschutzrohr auf, wobei das Innenschutzrohr den gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements mit Radial- und Axialabstand umschließt und ferner einen Innenraum umschließt und wobei das Außenschutzrohr das Innenschutzrohr umschließt und ferner einen zwischen dem Außenschutzrohr und im Innenschutzrohr ausgebildeten Außenraum umschließt.
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Das Außenschutzrohr weist zumindest eine Eintrittsöffnung auf. Im Rahmen dieser Anmeldung soll unter der zumindest einen Eintrittsöffnung die eine Eintrittsöffnung verstanden werden, falls es nur genau eine Eintrittsöffnung gibt, alternativ sollen sämtliche Eintrittsöffnungen verstanden werden, falls es mehrere Eintrittsöffnungen gibt.
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Das Außenschutzrohr weist ferner zumindest eine Austrittsöffnung auf. Im Rahmen dieser Anmeldung soll unter der zumindest einen Austrittsöffnung die eine Austrittsöffnung verstanden werden, falls es nur genau eine Austrittsöffnung gibt, alternativ sollen sämtliche Austrittsöffnungen verstanden werden, falls es mehrere Austrittsöffnungen gibt.
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Auch das Innenschutzrohr weist mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung auf. Dies ist gemäß dem Sinn des voranstehend für die mindestens eine Eintrittsöffnung und die mindestens eine Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs erläuterten zu verstehen.
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Zur Festlegung, ob eine Öffnung des Außenschutzrohrs eine Eintrittsöffnung oder eine Austrittsöffnung ist, kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass die mindestens eine Austrittsöffnung in Längsrichtung distal der mindestens einen Eintrittsöffnung angeordnet ist und/oder dass die mindestens eine Austrittsöffnung in radialer Richtung innen der mindestens einen Eintrittsöffnung angeordnet ist. Wie erläutert können die mindestens eine Eintrittsöffnung und/oder die mindestens eine Austrittsöffnung jeweils mehrere Öffnungen umfassen. Die angegebene Relation trifft dann auf jede Eintrittsöffnung in Bezug auf jede Austrittsöffnung zu.
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Zur Festlegung, ob eine Öffnung des Innenschutzrohrs eine Eintrittsöffnung oder eine Austrittsöffnung ist, gilt insbesondere sinngemäß das gleiche.
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Die in den vorangehenden Absätzen vorgenommene Einteilung der Öffnungen in Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen gibt insbesondere wieder, welche Strömungen sich in einem erfindungsgemäßen Gassensor ausbilden, der einer äußeren lateralen Gasströmung ausgesetzt ist, dessen Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des distalen Endes des Gassensors größer ist als in einem weiter proximalen Bereich des Gassensors. Dies trifft zum Beispiel auf ein Gassensor zu, der in den Aufnahmestutzen eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine bestimmungsgemäß eingeschraubt ist, also ohne eine zentrale Achse einer Leitung des Abgastrakts zu schneiden.
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So tritt im Betrieb des erfindungsgemäßen Abgassensors insbesondere Messgas durch die zumindest eine Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs in das Schutzrohrmodul und in den Außenraum ein.
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Die zumindest eine Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs weist ein Drallelement auf, im Fall mehrerer Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs weist insbesondere jede Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs ein Drallelement auf, sodass sich in dem Außenraum ein Wirbel um die Längsachse des Gassensors ausbildet. Zumindest ein Teil des Messgases, der auch als Hauptströmung bezeichnet werden kann, gelangt somit dem Wirbel folgend zu der mindestens einen Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs, wo es das Schutzrohrmodul verlässt. Eventuell im Abgas vorhandene massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Ruß werden auf diese Weise entlang des Außenschutzrohrs in distale Richtung zur Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs befördert und dort aus dem Schutzrohrmodul ausgeschieden, ohne jemals in potenziell schädigender Art und Weise mit dem gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements in Wechselwirkung zu treten.
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Der um die Längsachse des Gassensors ausgebildete Wirbel hat überdies die Wirkung, dass ein statischer Druck in seinem Inneren geringer ist als in seinen Außenbereichen. Vorliegend bewirkt dies insbesondere einen Druckgradienten, gemäß einem relativen Überdruck im Bereich der Eintrittsöffnungen des Innenschutzrohrs und einem relativen Unterdruck im Bereich der Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs. Der Druckgradient treibt insbesondere eine entsprechende Strömung durch das Innenschutzrohr an, die Messgas zum gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements befördert. Diese Strömung durch das Innenschutzrohr stellt insbesondere eine Bypassströmung zur Hauptströmung dar, die im Außenraum aus der Hauptströmung abzweigt nach einem, insbesondere vergleichsweise kurzen, Strömungsweg auf den gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements trifft und sich nach Durchströmen des Innenraums und Wiedereintritt in den Außenraum insbesondere wieder mit der Hauptströmung vereint.
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Es wurde also erfindungsgemäß erkannt, dass die Ausbildung des Wirbels im Außenraum die eingangs geschilderten vorteilhaften Wirkungen zu erzeugen vermag.
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Es wurde darüber hinaus erfindungsgemäß erkannt, dass diese Wirkungen umso mehr in Erscheinung treten, je ungestörter sich der Wirbel im Außenraum ausbilden kann, d.h. je weniger die Wirbelströmung im Außenraum durch Reibung am Schutzrohrmodul oder durch Strömungshindernisse abgebremst wird.
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Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Außenraum das Gehäuse in Längsrichtung um eine Außenraumlängserstreckung distal überragt und dass der Innenraum das Gehäuse in Längsrichtung um eine Innenraumlängserstreckung distal überragt und dass die Außenraumlängserstreckung mindestens doppelt so groß ist wie die Innenraumlängserstreckung. Es resultiert eine entsprechend große Erstreckung des Außenraums, in der sich die Wirbelströmung ungestört von dem Innenschutzrohr frei und weitgehend ungehindert ausbilden kann.
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Im Gegensatz dazu kommt es bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Gassensor, der nicht über die erfindungswesentlichen Merkmale verfügt und bei dem der mindestens eine zweite Seitengaseinlass an einer Stelle radial gegenüber dem sich verjüngenden Abschnitt angeordnet ist, im Wesentlichen lediglich zur Ausbildung einer rotierenden Spaltströmung mit entsprechend hohen Reibungsverlusten.
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Mit anderen Worten wird also insbesondere erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der im Außenraum ausgebildete Wirbel eine Durchströmung des Innenschutzrohrs durch Ausbilden eines statischen Druckgradientens zwischen der Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs und der Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs antreibt und der im Außenraum ausgebildete Wirbel weit überwiegend in einem Raumbereich des Außenraums ausgebildet ist, der von dem Innenraum aus gesehen vollständig dem Gehäuse in Längsrichtung gegenüberliegt.
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Die Ausbildung des Wirbels wird durch die Anordnung der Öffnungen des Innenschutzrohrs und des Außenschutzrohrs unterstützt, wenn alle Öffnungen des Außenschutzrohrs, also die zumindest eine Eintrittsöffnung und die zumindest eine Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs, distal aller Öffnungen des Innenschutzrohrs, also distal der zumindest einen Eintrittsöffnung und distal der zumindest einen Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs, angeordnet sind.
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Die Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs können durch eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen gegeben sein, die auf gleicher Höhe in Längsrichtung auf einer Mantelfläche des Außenschutzrohrs angeordnet sein können. Sie können insofern einen Lochkranz bilden, auf dem die Öffnungen mit gleichen Abständen zu ihren nächsten Nachbarn angeordnet sind. Es können beispielsweise sechs oder acht Öffnungen vorgesehen sein. Es kann vorgesehen sein, dass jede Eintrittsöffnung ein Drallelement aufweist, insbesondere eine Drallklappe.
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Die Drallklappen können durch Erzeugen eines geraden Schnitts im Außenschutzrohr und anschließendes Eindrücken oder Herausdrücken des dem Schnitt benachbarten Bereichs des Außenschutzrohrs hergestellt werden. Bevorzugt haben die Drallklappen eine Form derart, dass eine in das Außenschutzrohr eintretende Strömung im Wesentlichen lediglich tangential am Außenschutzrohr anliegt und eine radiale Strömungskomponente lediglich gering ist. Dies ist erreichbar, indem die Drallklappen von außen gesehen in einem ersten, von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt sind und in einem zweiten, dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt sind.
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Die Ausbildung einer starken Strömung, insbesondere einer starken Hauptströmung, im Außenschutzrohr kann dadurch unterstützt werden, dass die Drallklappe oder die Drallklappen in die distale Längsrichtung ausgerichtet sind, d.h. der eintretenden Strömung eine Geschwindigkeitskomponente in diese Richtung verleihen. Die Drallklappe oder die Drallklappen können beispielsweise so ausgerichtet werden, dass die Richtung der eintretenden Strömung den Winkel zwischen der tangentialen und der axialen Richtung halbiert (45°).
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Es kann vorteilhaft sein, dass das Innenschutzrohr eng am Sensorelement angeordnet ist. Insbesondere bei beheiztem Sensorelement und im Vergleich dazu kühlem Abgas heizt sich das Innenschutzrohr auf diese Weise besonders stark auf und in der Folge kommt es zu einem verminderten Eintrag von Ruß in das Innenschutzrohr aufgrund des thermophoretischen Effekts. Das enge Anliegen kann darin quantitativ zum Ausdruck kommen, dass der Abstand in Längsrichtung des gassensitiven Endabschnitts im Innenschutzrohr nicht mehr als 15 % der Außenraumlängserstreckung beträgt.
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Der Wirbel im Außenschutzrohr kann sich noch besser ausbilden, wenn im Bereich zwischen der mindestens einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und der mindestens einen Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs das Außenschutzrohr in die distale Richtung gewölbt verläuft und dabei sphärisch verjüngt.
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In Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass am distalen Ende des Außenschutzrohrs das Außenschutzrohr gewölbt in die Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs übergeht ohne dass das Außenschutzrohr an seinem distalen Ende eine Stirnfläche im eigentlichen Sinn aufweist. Diese Maßnahme hat die Wirkung, dass massive Partikel, zum Beispiel Rußpartikel oder Tropfen, die entlang des Außenschutzrohrs in distale Richtung vorangetrieben werden, das Schutzrohrmodul ohne weiteren Widerstand durch die Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs verlassen können.
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Weiterbildungen der Erfindung sind ferner Gegenstand der Unteransprüche und des Ausführungsbeispiels.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung ist anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 ausschnittweise einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gassensors
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2 den erfindungsgemäßen Gassensor bei bestimmungsgemäße Montage in einer Abgasleitung
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3 schematisch die sich in dem Schutzrohrmodul des Gassensors aus 1 ausbildenden Gasströmungen bei bestimmungsgemäßer Montage gemäß 2
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Ausführbeispiel
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Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gassensor, beispielsweise eine Breitbandlambdasonde. Der Gassensor weist ein Gehäuse 11 auf. In dem Gehäuse 11 ist ein keramisches Sensorelement 14 durch eine Dichtung 15 festgelegt, die beispielsweise aus Steatit und/oder Bornitrid besteht. Aus der Dichtung 15 und dem Gehäuse 11 steht ein gassensitiver Endabschnitt 141 des Sensorelements 14 längs einer Längsrichtung 78 des Gassensors 1 distal hervor und ist einem Messgas ausgesetzt. An dem Gehäuse 11 ist ein Schutzrohrmodul 20 durch eine Schweißung festgelegt, sodass es den gassensitiven Endabschnitt 141 abdeckt.
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Das Schutzrohrmodul 20 weist ein Innenschutzrohr 21 und ein Außenschutzrohr 22 auf. Das Innenschutzrohr 21 umschließt den gassensitiven Endabschnitt 141 mit Radial- und Axialabstand. Zwischen dem Innenschutzrohr 21 und dem Gehäuse 11 ist somit ein Innenraum 121 ausgebildet, in dem sich der gassensitive Endabschnitt 141 befindet. Der Abstand a zwischen Sensorelement 14 und Innenschutzrohr 21 in axialer Richtung beträgt im Beispiel nur 1 mm, sodass sich das Innenschutzrohr 21 bei beheiztem Sensorelement 14 gleichfalls erhitzt, was den Vorteil hat, dass eine Ablagerung von Partikeln, beispielsweise Rußpartikeln, auf dem Innenschutzrohr 21 oder auf dem Sensorelement 14 durch Thermophorese unterdrückt wird.
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Der Innenraum 121 überragt das Gehäuse 11 distal in Längsrichtung 78 um eine Innenraumlängserstreckung lin, die in diesem Beispiel 4 mm beträgt. Der das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 distal überragende Raumbereich 121‘ des Innenraums 121 hat die Gestalt eines geraden sich in distale Richtung verjüngenden Kegelstumpfes 30. Die Deckfläche 31 des Kegelstumpfes 30 ist etwa halb so groß wie die Grundfläche 32 des Kegelstumpfes 30. Die Höhe H des Kegelstumpfes 30 ist kleiner als der Durchmesser d der Deckfläche 31. Die Mantelfläche 33 des Kegelstumpfes 30 ist um einen Winkel α gegen die Längsrichtung 78 geneigt, der im Beispiel 23° beträgt.
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Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner Mantelfläche 213 einen Lochkranz von beispielsweise 10 Eintrittsöffnungen 211 auf, die auf gleicher axialer Höhe und mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sind und die von dem gassensitiven Endabschnitt 141 in Längsrichtung 78 distal überragt werden. Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner Stirnfläche, die sein distales Ende 214 bildet, eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 212 auf.
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Das Außenschutzrohr 22 umschließt das Innenschutzrohr 21, sodass zwischen dem Außenschutzrohr 22 und im Innenschutzrohr 21 im Inneren des Schutzrohrmoduls 20 ein Außenraum 122 ausgebildet ist. Das Außenschutzrohr 22 weist 8 Eintrittsöffnungen 221 auf, die auf der Mantelfläche 223 des Außenschutzrohrs 22 auf gleicher axialer Höhe und mit gleichen Abständen zueinander auf einem Lochkranz angeordnet sind. Die Eintrittsöffnungen 221 sind in Längsrichtung distal des Innenschutzrohrs 21 angeordnet.
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Die Eintrittsöffnungen 221 weisen Drallelemente 221a auf, die unter 45° zur Tangente an das Außenschutzrohr schräg in die distale Richtung, also vom Gehäuse 11 weg, weisen. Die Drallelemente sind beispielsweise durch Erzeugen eines geraden Schnitts im Außenschutzrohr 22 und anschließendes Eindrücken des dem Schnitt benachbarten Bereichs des Außenschutzrohrs 22 hergestellt. Die Drallklappen 221a sind in dem von dem von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt und in dem dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt, jeweils aus Sicht von außerhalb des Außenschutzrohrs 22 auf die Drallklappe 221a.
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Das Außenschutzrohr 22 weist eine einzige Austrittsöffnung 222 auf, die zentral am distalen Ende 224 des Außenschutzrohrs 22 angeordnet ist. Im Bereich zwischen den Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 und der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 verläuft das Außenschutzrohr 22 in die distale Richtung gewölbt und verjüngt sich dabei sphärisch. An seinem distalen Ende 224 geht das Außenschutzrohr 22 in die einzige Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 über, ohne dass das Außenschutzrohr 22 an seinem distalen Ende 224 eine Stirnfläche im eigentlichen Sinne aufweist.
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Der Außenraum 122 überragt das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 um eine Außenraumlängserstreckung lex, die im Beispiel 15 mm beträgt.
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Gassensoren 1 der in Rede stehenden Art werden insbesondere bestimmungsgemäß in einer Abgasleitung 2, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, montiert, und zwar so, dass sie von dem Abgas seitlich, also senkrecht zur Längsrichtung 78 des Gassensors, angeströmt werden. Auch Abweichungen von einer genau senkrechten Anströmung, beispielsweise um bis zu 8° sind möglich und in dem vorgeschlagenen Design in der Regel gut tolerierbar.
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Dabei ist eine Strömungsgeschwindigkeit vout im Bereich der als Stirnloch des Abgassensors 1 ausgebildeten Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 größer als eine Strömungsgeschwindigkeit vin im Bereich der Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22. Solche Strömungsverhältnisse liegen beispielsweise vor, wenn der Gassensor 1 wie in 2 mit seinem Gewinde 11a in das Gegengewinde 2c eines in der Wand 2b der Abgasleitung 2 integrierten Aufnahmestutzens 2d eingeschraubt ist, ohne dabei eine Mittelachse 2a der Abgasleitung 2 zu überschneiden. Es ist bevorzugt, dass das distale Ende des Gassensors 1 nach unten weist, sodass ein Eindringen von im Messgas eventuell enthaltenen Tropfen gravitativ vermindert ist.
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Infolge der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten vout, vin im Bereich der Eintrittsöffnungen 221 und der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 bildet sich innerhalb des Außenschutzrohrs 22 ein Gradient des statischen Druckes aus, der eine Durchströmung des Außenschutzrohrs 22 von den Eintrittsöffnungen 221 zu den Austrittsöffnungen 222 antreibt, siehe 3.
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Aufgrund der Ausbildung der Eintrittsöffnungen 221 mit Drallklappen 221a tritt das Messgas mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente in dem Außenraum 122 ein. Es entsteht also insgesamt ein Wirbel des Messgases um die Längsachse 78 des Gassensors. Der Wirbel ist in der 3 gestrichelt eingezeichnet. In Zusammenwirkung des Wirbels mit der Durchströmung des Außenschutzrohrs 22 strömt das Messgas entlang einer Hauptströmung 3 auf spiralförmigen Bahnen, von denen in der 3 eine gezeichnet ist, von den Eintrittsöffnungen 221 zu der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs. Der Wirbel ist dabei weit überwiegend in einem Raumbereich 122‘ des Außenraums 122 ausgebildet, der vollständig distal des Innenraums 121 angeordnet ist. Die Ausbildung des Wirbels ist also weitgehend ungestört von dem Innenschutzrohr 21.
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Insbesondere massive Partikel, wie Rußteilchen und/oder Wassertropfen, durchlaufen so das Außenschutzrohr 22 getrieben von der Hauptströmung 3 und ihrer Trägheit auf einer Spiralbahn entlang der Innenfläche des Außenschutzrohrs 22. Am distalen Ende 224 des Außenschutzrohrs 22 treten sie aus der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 aus, ohne jemals in potenziell schädigender Art und Weise mit dem gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14 in Wechselwirkung zu treten.
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Die Ausbildung des Wirbels im Außenraum 122 hat die weitere Wirkung, dass ein statischer Druck in seinem Inneren, nahe der Längsachse 78 des Gassensors, geringer ist als ein statischer Druck im Außenbereich.
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Es entsteht auf diese Weise ein relativer Überdruck im Bereich der Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21 und es entsteht ein relativer Unterdruck im Bereich der Austrittsöffnung und 212 des Innenschutzrohrs 21. In Folge kommt es zur Durchströmung des Innenschutzrohrs 21 durch eine von der Hauptströmung 3 abgezweigten Bypassströmung 4. Im Innenraum 121 trifft diese Bypassströmung 4 nach vergleichsweise kurzem Strömungsweg, also nach sehr kurzer Zeit, auf den gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14. Anschließend tritt die Bypassströmung 4 aus der Austrittsöffnung 212 des Innenschutzrohrs 21 wieder in den Außenraum 122 aus und vereint sich wieder mit der Hauptströmung 3.
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Aufgrund der relativ starken Ablenkung beim Abzweigen der Bypassströmung 4 aus der Hauptströmung 3 folgen massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Rußpartikel, überwiegend der Hauptströmung 3. Sie gelangen somit nicht in potenziell schädigender Art und Weise zu dem gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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