DE102018203389A1

DE102018203389A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE102018203389A1
Application number: DE102018203389.7A
Authority: DE
Inventors: Konrad Meister; Milan Kotynek; Karel Vacha; Simon Rentschler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2018-03-07
Publication date: 2018-12-06
Also published as: WO2018219550A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases mit einem in einem Gehäuse (11) verbauten Sensorelement (14), das einen aus dem Gehäuse (11) längs einer Längsrichtung (78) des Gassensors (1) distal vorstehenden, dem Messgas ausgesetzten gassensitiven Endabschnitt (141) aufweist, mit einem den gassensitiven Endabschnitt (141) abdeckenden, am Gehäuse (11) festgelegten Schutzrohrmodul (20), wobei das Schutzrohrmodul (20) ein den Endabschnitt (141) mit Radial- und Axialabstand umschließendes Innenschutzrohr (21) aufweist, sodass zwischen dem Gehäuse (11) und dem Innenschutzrohr (21) ein Innenraum (121) ausgebildet ist, in dem sich der gassensitive Endabschnitt (141) befindet, wobei das Schutzrohrmodul (20) ein das Innenschutzrohr (21) umschließendes Außenschutzrohr (22) aufweist, sodass zwischen dem Außenschutzrohr (22) und dem Innenschutzrohr (21) im Inneren des Schutzrohrmoduls (20) ein Außenraum (122) ausgebildet ist. Außenschutzrohr (22) und Innenschutzrohr (21) sind so ausgebildet, dass sich eine Bypassströmung durch das Innenschutzrohr (21) zuverlässig ausbildet.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist bereits ein Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases bekannt.
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.
Offenbarung der Erfindung
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.
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.
Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vermag dies zu leisten.
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.
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 über.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Zur Festlegung, ob eine Öffnung des Innenschutzrohrs eine Eintrittsöffnung oder eine Austrittsöffnung ist, gilt insbesondere sinngemäß das gleiche.
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 einen Gassensor zu, der in den Aufnahmestutzen eines Abgastrakts einer Brennkraftmaschine bestimmungsgemäß eingeschraubt ist, also insbesondere eine zentrale Achse einer Leitung des Abgastrakts zu schneiden.
So tritt im Betrieb des erfindungsgemäßen Abgassensors insbesondere Messgas durch die zumindest eine Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs in das Schutzrohrmodul und in den Außenraum ein.
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.
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.
Es wurde also erfindungsgemäß erkannt, dass die Ausbildung des Wirbels im Außenraum die eingangs geschilderten vorteilhaften Wirkungen zu erzeugen vermag.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Ausbildung eines starken Wirbels im Außenschutzrohr kann dadurch maximiert werden, dass die Drallklappe oder die Drallklappen in die tangentiale Richtung ausgerichtet sind, d.h. der eintretenden Strömung zunächst keine Geschwindigkeitskomponente in die distale Längsrichtung verleihen.
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.
Der Wirbel im Außenraum kann sich noch besser ausbilden, wenn das Außenschutzrohr in seinem distalen Endbereich kegelstumpfförmig verläuft, beispielsweise in einem distalen Endbereich, dessen Erstreckung in Längsrichtung nicht weniger als 5% und nicht mehr als 15 % der Außenraumlängserstreckung ausmacht, kegelstumpfförmig verläuft und/oder derart kegelstumpfförmig verläuft, dass der halbe Öffnungswinkel des zugehörigen Kegels 30° bis 60° beträgt.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs eine Vielzahl von Austrittsöffnungen ist, die an einem am distalen Ende des Außenschutzrohrs angeordneten Boden außermittig angeordnet sind und als Langlöcher ausgebildet sind, deren Erstreckung in tangentialer Richtung größer als in radialer Richtung ist, insbesondere mindestens 50% größer als in radialer Richtung ist. In diesem Fall kann die verwirbelte Strömung den Außenraum durch die Austrittsöffnungen des Außenschutzrohrs mit vermindertem Strömungswiderstand verlassen.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs zumindest ein Drallelement zur Ausbildung eines weiteren Wirbels um die Längsrichtung in dem Innenraum aufweist
Im Falle mehrerer Eintrittsöffnungen des Innenschutzrohrs weist insbesondere jede Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs ein Drallelement auf, sodass sich in dem Innenraum der weitere Wirbel um die Längsachse des Gassensors zuverlässig ausbildet.
Es kann vorgesehen sein, dass das Drallelement der Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und das Drallelement der Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen weisen, oder zumindest jeweils eine Komponente in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen aufweisen, sodass der Wirbel und der weitere Wirbel zueinander gegensinnig orientiert sind. Dies führt dazu, dass das Messgas beim Eintritt in das Innenschutzrohr eine plötzliche Umlenkung um bis zu 180° erfährt, der eventuell im Abgas vorhandene massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Ruß, trägheitsbedingt nicht folgen können. Diese Partikel verbleiben somit in dem zwischen dem Innenschutzrohr und dem Außenschutzrohr angeordneten Außenraum und können das Sensorelement also nicht schädigen. Lediglich Messgas, das von massiven Partikeln, wie Wassertropfen und/oder Ruß gereinigt ist, gelangt zu dem Sensorelement.
Die Wirkung tritt besonderes zuverlässig ein, wenn alle Drallelemente aller Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs zu allen Drallelementen aller Eintrittsöffnungen des Innenschutzrohrs in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen weisen, oder zumindest jeweils eine Komponente in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen aufweisen, sodass der Wirbel und der weitere Wirbel zueinander gegensinnig orientiert sind.
Ein Drallelement einer Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs bzw. des Innenschutzrohrs weist im Sinne der Anmeldung in die Richtung, in der Messgas durch die Eintrittsöffnung, durch das Drallelement geleitet, in den Außenraum bzw. den Innenraum eintritt.
Um den Innenraum effizient zu durchströmen kann vorgesehen sein, dass das Drallelement der Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs eine Komponente in die zu dem Gehäuse weisende axialen Richtung aufweist, sodass es der in den Innenraum eintretenden Strömung eine Komponente in der zu dem Gehäuse weisenden axialen Richtung verleiht.
Wenn der das Gehäuse in Längsrichtung distal überragende Raumbereich des Innenraums die Gestalt eines geraden Kreiszylinders hat, dessen Durchmesser größer ist als dessen Höhe handelt es sich um einen besonders flachen Bereich. Insbesondere in Zusammenwirkung mit den oben geschilderten Druckverhältnissen im Innenraum und im Außenraum und insbesondere in Zusammenwirkung mit der oben geschilderten Orientierung der Drallelemente führt dies zu einer Durchströmung des Innenraums mit hoher Dynamik.
Im Außenraum bildet sich, wie oben erläutert, ein Wirbel um die Längsachse des Gassensors aus. Während sich dieser Wirbel, wie oben erläutert, in dem Bereich des Außenraums, der distal des Innenraums liegt, aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale besonders ungestört ausbilden kann, tritt in dem Bereich des Außenraums, der auf der proximalen, also der dem Gehäuse zugewandten, Seite der Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs liegt, insbesondere in einem Bereich des Außenraums, der als zwischen dem Außenschutzrohr und dem Innenschutzrohr befindlicher Ringspalt ausgebildet ist, vermehrt Reibung an dem Schutzrohrmodul auf. Die Strömung ist in diesem Bereich daher potenziell gestört und die Ausbildung des Wirbels ist ebenfalls potenziell gestört.
In dem Fall, in dem es nur vermindert zur Ausbildung eines insgesamt gleichförmigen Wirbels in dem angegebenen Bereich des Außenraums kommt, ist dort die Strömungsgeschwindigkeit vermindert und ein korrespondierender statischer Druck erhöht. Der oben erläuterte Mechanismus, der die Durchströmung des Innenraums antreibt, ist folglich vermindert wirksam.
Mittels der weiterbildenden Maßnahme, dass das Außenschutzrohr in einem axial zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse angeordneten Bereich und/oder auf axialer Höhe eines zwischen dem Außenschutzrohr und dem Innenschutzrohr ausgebildeten Ringspalts zumindest eine längliche Verprägung aufweist, die in proximaler Längsrichtung gesehen in Richtung des Wirbels weist, wird die Ausbildung eines gleichförmigen Wirbels um die Längsachse des Gassensors in diesem Bereich des Außenraums unterstützt. Infolgedessen ist dort die Strömungsgeschwindigkeit hoch und ein korrespondierender statischer Druck niedrig. Der oben erläuterte Mechanismus, der die eine Abscheidung von Wasser aus dem zu dem Sensorelement gelangendem Abgas bewirkt, ist folglich besonders wirksam.
Unter einer Verprägung des Außenschutzrohrs wird insbesondere eine Struktur verstanden, die zumindest an der Innenfläche des Außenschutzrohrs ausgebildet und dort in Richtung nach radial innen vorgewölbt ist. Sie ist insbesondere durch eine Prägung eines aus Blech bestehendem Außenschutzrohr von außen nach innen herstellbar. Selbstverständlich sind vorliegend auch alternative Fertigungsverfahren zur Herstellung der Verprägung möglich. Die Verprägung vermag somit insbesondere mit einer Strömung im Außenraum zu wechselwirken.
Unter einer länglichen Verprägung des Außenschutzrohrs wird insbesondere eine Struktur verstanden, die in einer Längserstreckung weiter erstreckt ist als in einer Quererstreckung, beispielsweise mindestens doppelt oder mindestens dreifach. Die Verprägung vermag somit insbesondere eine Strömung in ihrer Längsrichtung im Außenraum zu stabilisieren.
Die längliche Verprägung weist in Richtung ihrer Längserstreckung. Weist sie in proximaler Längsrichtung gesehen (also in Richtung auf das Gehäuse zu) in Richtung des in dem Außenraum gebildeten Wirbels, so unterstützt und stabilisiert sie diesen und verbessert insgesamt die eingangs erläuterten Sensorfunktionalitäten.
Die längliche Verprägung kann auf dem Außenschutzrohr gerade ausgebildet sein, also insgesamt in einer Raumebene liegen. Die längliche Verprägung (bzw. diese Raumebene) kann beispielsweise mit der Längsachse des Sensors unter einem Winkel von 45° angeordnet sein, bzw. unter einem Winkel, der 30° bis 60° beträgt.
Die längliche Verprägung kann alternativ statt eines geraden Verlaufs auch einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Die angegebenen Winkel beziehen sich dann abschnittsweise auf Tangenten an die Verprägung.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die zumindest eine längliche Verprägung in Längsrichtung zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse angeordnet ist. Es gibt somit insbesondere entlang des Außenschutzrohrs keine direkte, geradlinige Verbindung zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse. Die Wechselwirkung zwischen Strömung und Verprägung ist in diesem Fall intensiviert und ein direkter Transport von Wassertropfen zur Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs ist unterbunden.
Es ist insbesondere vorgehen, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung aus mehreren Eintrittsöffnungen besteht, die entlang des Umfangs des Außenschutzrohrs auf einem Lochkranz mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind und denen jeweils eine längliche Verprägung zugeordnet ist, sodass die jeweilige längliche Verprägung in Längsrichtung zwischen der jeweiligen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse angeordnet ist. Die Wechselwirkung zwischen Strömung und Verprägungen ist in diesem Fall intensiviert.
Eine Vorwölbung der Verprägung in den Außenraum kommt quantitativ durch das Maß V zum Ausdruck. Es gibt die Formabweichung des Außenschutzrohrs nach radial innen im Bereich der Verprägung an.
Eine oder mehrere der folgenden unteren Schranken für V kommen in Betracht: 0,3mm 0,5mm, 1mm, 2mm; 0,5* Blechdicke des Außenschutzrohr, Blechdicke des Außenschutzrohr, 2* Blechdicke des Außenschutzrohr; 4* Blechdicke des Außenschutzrohrs; 1% der Außenraumlängserstreckung, 2% der Außenraumlängserstreckung, 4% der Außenraumlängserstreckung, 7% der Außenraumlängserstreckung.
Eine oder mehrere der folgenden unteren Schranken für die Längserstreckung der länglichen Verprägung kommen in Betracht: 3mm, 5mm, 10mm, 20mm; 5* Blechdicke des Außenschutzrohr, 10*Blechdicke des Außenschutzrohr, 20* Blechdicke des Außenschutzrohr; 40* Blechdicke des Außenschutzrohrs; 10% der Außenraumlängserstreckung, 20% der Außenraumlängserstreckung, 30% der Außenraumlängserstreckung.
Andere Weiterbildungen der Erfindung sind auch Gegenstand der Unteransprüche und des Ausführungsbeispiels.
Figurenliste
Die Erfindung ist anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 ausschnittweise einen Längsschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen Gassensors,
2a, 2b Ansichten des Innenschutzrohrs des Gassensors aus 1,
3a, 3b Ansichten des Außenschutzrohrs des Gassensors aus 1,
4 den des Gassensors aus 1 bei bestimmungsgemäße Montage in einer Abgasleitung,
5 schematisch die sich in dem Schutzrohrmodul des Gassensors aus 1 ausbildenden Gasströmungen bei bestimmungsgemäßer Montage gemäß 4,
6a-d Prinzipzeichnungen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung,
7 eine Außenansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Gassensors,
8 ausschnittweise einen Längsschnitt durch den Gassensor aus 7,
9 eine Außenansicht eines dritten erfindungsgemäßen Gassensors.

Ausführbeispiele
Die 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gassensor, beispielsweise eine Lambdasonde. 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.
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 2 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.
Der Innenraum 121 überragt das Gehäuse 11 distal in Längsrichtung 78 um eine Innenraumlängserstreckung l_in, die in diesem Beispiel 6 mm beträgt. Der das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 distal überragende Raumbereich 121' des Innenraums 121 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, dessen Durchmesser d größer ist als dessen Höhe H, im Beispiel um etwa 60% größer.
Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner Mantelfläche 213 einen Lochkranz von beispielsweise 8 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 nicht überragt werden.
Die Eintrittsöffnungen 211 weisen Drallelemente 211a auf, deren Orientierung eine tangentiale Komponente und zusätzlich eine Komponente in die zum Gehäuse 11 weisende axiale Richtung hat. Die Drallelemente 211a weisen also in 1 schräg nach unten. Die Drallelemente 211a sind beispielsweise durch Erzeugen eines geraden Schnitts im Innenschutzrohr 21 und anschließendes Eindrücken des dem Schnitt benachbarten Bereichs des Innenschutzrohrs 21 hergestellt. Die Drallklappen 211a sind in dem von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt und in dem dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt, jeweils aus Sicht von außerhalb des Innenschutzrohrs 21 auf die Drallklappe 211a.
Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner als Boden 214 ausgebildeten Stirnfläche, die sein distales Ende bildet, eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 212 auf.
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 im Beispiel 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.
Die Eintrittsöffnungen 221 weisen Drallelemente 221a auf, die in tangentiale Richtung weisen. Die Drallelemente 221a 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.
Das Außenschutzrohr 22 weist eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 222 auf, die an einem am distalen Ende des Außenschutzrohrs 22 angeordneten Boden 224 außermittig angeordnet sind und als Langlöcher 222L ausgebildet sind, deren Erstreckung in tangentialer Richtung größer als in radialer Richtung ist, im Bespiel um etwa 70% größer als in radialer Richtung ist.
Der Außenraum 122 überragt das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 um eine Außenraumlängserstreckung l_ex, die im Beispiel 21 mm beträgt.
Das innere Schutzrohr 21 des in der 1 gezeigten Gassensors 1 ist in der 2a in der Perspektive von unten nach oben in 1 und in der 2b in der Perspektive von links nach rechts in 1 dargestellt.
Das äußere Schutzrohr 22 des in der 1 gezeigten Gassensors 1 ist in der 3a in der Perspektive von unten nach oben in 1 und in der 3b in der Perspektive von links nach rechts in 1 dargestellt.
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 1, 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.
Dabei ist eine Strömungsgeschwindigkeit v_out im Bereich der als Stirnloch des Abgassensors 1 ausgebildeten Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 größer als eine Strömungsgeschwindigkeit v_in im Bereich der Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22. Solche Strömungsverhältnisse liegen beispielsweise vor, wenn der Gassensor 1 wie in 4 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.
Infolge der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten v_out, v_in 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 5.
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 rot_ex des Messgases um die Längsachse 78 des Gassensors. Der Wirbel rot_ex ist in der 5 mit einer durchgezogenen Linie angedeutet. In Zusammenwirkung des Wirbels rot_ex mit der Durchströmung des Außenschutzrohrs 22 strömt das Messgas entlang einer Hauptströmung 3 auf spiralförmigen Bahnen, von denen in der 5 eine gezeichnet ist, von den Eintrittsöffnungen 221 zu der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs. Der Wirbel rot_ex ist dabei weit überwiegend in einem Raumbereich 122' des Außenraums 122 ausgebildet, der vollständig distal des Innenraums 121 angeordnet ist. Die Ausbildung des Wirbels rot_ex ist also weitgehend ungestört von dem Innenschutzrohr 21.
Insbesondere massive Partikel, wie Rußteilchen und/oder Wassertropfen, durchlaufen so das Außenschutzrohr 22 getrieben von der Hauptströmung 3 und von 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.
Die Ausbildung des Wirbels rot_ex 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.
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.
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.
Aufgrund der Drallklappen 211a der Eintrittsöffnungen 211 des inneren Schutzrohrs 21 bildet die Bypassströmung 4 im Innenraum 121 einen weiteren Wirbel rot_in aus, der entgegengesetzt dem Wirbel rot_ex orientiert ist. Er hat die technische Wirkung, dass das Messgas beim Eintritt in das Innenschutzrohr 21 eine plötzliche Umlenkung um bis zu 180° erfährt, der eventuell im Abgas vorhandene massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Ruß, trägheitsbedingt nicht folgen können. Diese Partikel verbleiben somit in dem zwischen dem Innenschutzrohr 21 und dem Außenschutzrohr 22 angeordneten Außenraum 122 und können das Sensorelement 14 also nicht schädigen. Lediglich Messgas, das von massiven Partikeln, wie Wassertropfen und/oder Ruß gereinigt ist gelangt zu dem Sensorelement 14.
Die 6a zeigt einen etwas modifizierten Gassensor auf den insofern auf das vorangehend Beschriebene weitgehend verwiesen werden kann. Die Strömungen im Inneren des Schutzrohrmoduls 20 sind prinziphaft und vereinfacht anhand der elementaren Teilströmungen 600 - 606 erläutert.
Eine äußere Anströmung 600 gelangt zu dem Gassensor. Es erfolgt eine Einströmung 601 durch mit Drallklappen 221a versehene Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 in den Außenraum 122. Dort bildet sich ein Wirbel 602 aus. Im Beispiel rotiert dieser in Aufsicht von oben nach unten in 6a im Uhrzeigersinn. Der Wirbel 602 korrespondiert mit der in 5 gezeigt Hauptströmung 3. Aus dem Wirbel 602 zweigt ein Sekundärstrom 603 in einen unterhalb der Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 gelegenen Bereich des Außenraums 122 ab. Dieser Bereich bildet einen radial zwischen dem Außenschutzrohr 22 und dem Innenschutzrohr 21 gelegenen Ringspalt 302. Aus diesem erfolgt eine Einströmung 604 in das Innenschutzrohr 21 durch die Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21 in den Innenraum 121. Nach Wechselwirkung mit dem Sensorelement 14 erfolgt ein Ausströmen 605 aus dem Innenraum 121 in den Außenraum 122 durch die Austrittsöffnungen 212 des Innenschutzrohrs 21. Ein Ausströmen 606 aus dem Außenraum 122 und aus dem Schutzrohrmodul 20 heraus erfolgt durch die Austrittsöffnungen 222 des Außenschutzrohrs 22.
Um eine möglichst gute Abscheidung von in der Strömung enthaltenen Wassertropfen zu erhalten, ist eine hohe Qualität des Wirbels 602 innerhalb des Schutzrohrmoduls 20 zu erzielen. Dies betrifft auch den aus dem Wirbel 602 abgezweigten Sekundärstrom 603. Im Idealfall rotiert dieser ebenfalls wie in 6b gezeigt in eine eindeutige Richtung und wirkt somit wie ein Zentrifugalabscheider direkt vor den Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21.
In der Praxis kommt es allerdings zu Limitierungen durch den Fertigungsprozess und zu Einschränkungen des geometrischen Designs des Schutzrohrmoduls 20, beispielsweise in Bezug auf die Position und Ausrichtung der Drallklappen 221a. Eine hohe Qualität und Gleichgerichtetheit der rotierenden Strömung wie in dargestellt ist mithin nicht gewährleistet. Das Resultat ist unter Umständen eine zusätzliche gegenläufige Strömung 603' im Ringspalt 302 zwischen Außenschutzrohr 22 und Innenschutzrohr 21 (siehe und ) und folglich eine reduzierte Zentrifugalabscheidung.
Die Entstehung der gegenläufige Strömung 603' in diesem Bereich kann nun gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung dadurch unterbunden werden, dass der Sekundärstrom 603 eine eindeutige Rotationsichtung durch die Vorsehung von zumindest einer länglichen Verprägung 301 vorgegeben bekommt, siehe 7 und 8.
Im Beispiel ist vorgehen, dass das Außenschutzrohr 22 in einem axial zwischen seinen Eintrittsöffnungen 221 und dem Gehäuse 11 angeordneten Bereich, und auf axialer Höhe des Ringspalts 302 längliche Verprägungen 301 aufweist, die in proximaler Längsrichtung 78 gesehen (also in 8 von oben nach unten) in Richtung des Wirbels 602 weisen (also in 8 in Aufsicht von oben im Uhrzeigersinn). In diesem Beispiel sind die Verprägungen 301 derart zwischen den Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 und dem Gehäuse 11 angeordnet, dass eine direkte vertikale Verbindung zwischen diesen durch die Verprägungen 301 unterbrochen wird. Ein direkter Zutritt von Wassertropfen zu den Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21 ist dadurch unterbunden.
Die in diesem Beispiel gezeigten Verprägungen 301 haben eine Länge von ca. 10 mm und eine Breite von ca. 1,5mm. Sie sind etwa so tief wie die die Blechstärke des Außenschutzrohrs 22. Die Verprägungen 301 sind unter einem Winkel von 45° zu der Längsachse 78 des Gassensors ausgerichtet.
Ein drittes Ausführungsbeispiel (9) unterscheidet sich dadurch, dass die Verprägungen in ihrer Längsrichtung nicht gerade, sondern gekrümmt verlaufen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0978721 B1 [0002]

Claims

Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases, insbesondere eines Abgases einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Gehäuse (11) verbauten Sensorelement (14), das einen aus dem Gehäuse (11) längs einer Längsrichtung (78) des Gassensors (1) distal vorstehenden, dem Messgas ausgesetzten gassensitiven Endabschnitt (141) aufweist, mit einem den gassensitiven Endabschnitt (141) abdeckenden, am Gehäuse (11) festgelegten Schutzrohrmodul (20), wobei das Schutzrohrmodul (20) ein den Endabschnitt (141) mit Radial- und Axialabstand umschließendes Innenschutzrohr (21) aufweist, sodass zwischen dem Gehäuse (11) und dem Innenschutzrohr (21) ein Innenraum (121) ausgebildet ist, in dem sich der gassensitive Endabschnitt (141) befindet, wobei das Schutzrohrmodul (20) ein das Innenschutzrohr (21) umschließendes Außenschutzrohr (22) aufweist, sodass zwischen dem Außenschutzrohr (22) und dem Innenschutzrohr (21) im Inneren des Schutzrohrmoduls (20) ein Außenraum (122) ausgebildet ist, wobei das Außenschutzrohr (22) zumindest eine Eintrittsöffnung (221) zum Eintritt von Messgas in den Außenraum (121) aufweist, wobei die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) zumindest ein Drallelement (221a) zur Ausbildung eines Wirbels (rot_ex) um die Längsrichtung (78) in dem Außenraum (122) aufweist und das Außenschutzrohr (22) außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (222) zum Austritt von Messgas aus dem Außenraum (122) aus dem Schutzrohrmodul (20) heraus aufweist, wobei das Innenschutzrohr (21) zumindest eine Eintrittsöffnung (211) zum Eintritt von Messgas aus dem Außenraum (122) in den Innenraum (121) aufweist und außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (212) zum Austritt von Messgas aus dem Innenraum (121) in den Außenraum (122) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenraum (122) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine Außenraumlängserstreckung (l_ex) distal überragt und dass der Innenraum (121) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine Innenraumlängserstreckung (l_in) distal überragt und dass die Außenraumlängserstreckung (l_ex) mindestens doppelt so groß ist wie die Innenraumlängserstreckung (l_in).
Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Außenraum (121) ausgebildete Wirbel (rot_ex) eine Durchströmung des Innenschutzrohrs (21) durch Ausbilden eines statischen Druckgradientens zwischen der Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) und der Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) antreibt und der im Außenraum (122) ausgebildete Wirbel (rot_ex) ganz oder weit überwiegend in einem Raumbereich (122') des Außenraums (122) ausgebildet ist, der von dem Innenraum (121) aus gesehen vollständig dem Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) gegenüberliegt.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) und die zumindest eine Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) allesamt proximal aller der zumindest einen Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und der zumindest einen Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohrs (22) angeordnet sind.
Gassensors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) durch eine Mehrzahl von auf einer Mantelfläche (223) des Außenschutzrohrs (22) liegenden Eintrittsöffnungen (221) gebildet werden, wobei an jeder der Eintrittsöffnungen (221) jeweils zumindest ein Drallelement (221a) angeordnet ist.
Gassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der auf der Mantelfläche (223) des Außenschutzrohrs (22) liegenden Eintrittsöffnungen (221) auf der vom Gehäuse (11) in Längsrichtung abgewandten Seite des Innenschutzrohrs (21) angeordnet sind.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohrs (22) eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (222) ist, die an einem am distalen Ende (224) des Außenschutzrohrs (22) angeordneten Boden (224) außermittig angeordnet sind und als Langlöcher (222L) ausgebildet sind, deren Erstreckung in tangentialer Richtung größer als in radialer Richtung ist, insbesondere mindestens 50% größer als in radialer Richtung ist.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) durch eine Mehrzahl von auf einer Mantelfläche (213) des Innenschutzrohrs (21) liegenden Eintrittsöffnungen (211) gebildet werden, wobei jede der Eintrittsöffnungen (211) zumindest ein Drallelement (211a) zur Ausbildung eines weiteren Wirbels (rot_in) um die Längsrichtung (78) in dem Innenraum (121) aufweist.
Gassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Drallelement (221a) der Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und die Drallelemente (211a) der Eintrittsöffnungen (211) des Innenschutzrohrs (21) in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen weisen, sodass der Wirbel (rot_ex) und der weitere Wirbel (rot_in) zueinander gegensinnig orientiert sind.
Gassensor nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drallelement (211a) der Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) in die zu dem Gehäuse (11) weisenden axialen Richtung orientiert ist, sodass es der in den Innenraum (121) eintretenden Strömung eine Komponente in die zu dem Gehäuse (11) weisenden axialen Richtung verleiht.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) am distalen Ende (214) des Innenschutzrohrs (21) angeordnet ist, wobei insbesondere mehrere Austrittsöffnungen (212) des Innenschutzrohrs (21) am distalen Ende (214) des Innenschutzrohrs (21) angeordnet sind.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) durch eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen (211) des Innenschutzrohrs (21) gebildet wird, die auf gleicher Höhe in Längsrichtung liegen und zu ihren nächsten Nachbarn jeweils einen gleichen Abstand haben.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenschutzrohr (22) in seinem distalen Endbereich (225) kegelstumpfförmig verläuft, beispielsweise in einem distalen Endbereich (225), dessen Erstreckung in Längsrichtung nicht weniger als 5% und nicht mehr als 15 % der Außenraumlängserstreckung (l_ex) ausmacht, kegelstumpfförmig verläuft und/oder derart kegelstumpfförmig verläuft, dass der halbe Öffnungswinkel (β) des zugehörigen Kegels 30° bis 60° beträgt.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gassensitive Endabschnitt (141) die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) in Längsrichtung (78) distal nicht vollständig überragt.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) in Längsrichtung (78) des gassensitiven Endabschnitts (141) zu dem Innenschutzrohr (21) nicht mehr als 15% der Außenraumlängserstreckung (l_ex) beträgt.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) distal überragende Raumbereich (121') des Innenraums (121) die Gestalt eines geraden Kreiszylinders (30) hat, dessen Durchmesser (d) größer ist als dessen Höhe (H).
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenschutzrohr (22) in einem axial zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und dem Gehäuse (11) angeordneten Bereich, und/oder auf axialer Höhe eines zwischen dem Außenschutzrohr (22) und dem Innenschutzrohr (21) ausgebildeten Ringspalts (302), zumindest eine längliche Verprägung (301) aufweist, die in proximaler Längsrichtung (78) gesehen in Richtung des Wirbels (602, rot_ex) weist.
Gassensor nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) aus mehreren Eintrittsöffnungen (221) besteht, die entlang des Umfangs des Außenschutzrohrs (22) auf einem Lochkranz mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind und denen jeweils eine längliche Verprägung (301) zugeordnet ist, sodass die jeweilige längliche Verprägung (301) in Längsrichtung (78) zwischen der jeweiligen Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und dem Gehäuse (11) angeordnet ist.