DE102019204823A1

DE102019204823A1 - Verfahren zur Diagnose von Abgassensoren

Info

Publication number: DE102019204823A1
Application number: DE102019204823.4A
Authority: DE
Inventors: Christoph Gmelin; Marian Hurny; Vratislav Tichy; Christian Jaeger; Pavel Tichanek; Katerina Lieblova
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2019-04-04
Publication date: 2020-10-08

Abstract

Abgassensor zur Erfassung einer physikalischen Größe eines Abgases mit einem hülsenförmigen metallischen Gehäuse (1), das in Längsrichtung (100) einen Durchgangskanal (2) aufweist, mit einem Sensorelement (3) und einer Dichtanordnung (4), wobei durch die Dichtanordnung (4) in dem Durchgangskanal (2) des Gehäuses (1) das Sensorelement (3) fixiert ist und ein abgasseitiger Teil (21) des Durchgangskanals (2) gegenüber einem referenzgasseitigen (22) Teil des Durchgangskanals (2) abgedichtet ist, wobei an dem Gehäuse (1) ein Antriebsprofil (11) und abgasseitig davon ein Außengewinde (12) vorgesehen ist, sodass der Abgassensor in ein Aufnahmesystem derart einschraubbar ist, dass eine in die Abgasrichtung weisende Fläche (16) des Gehäuses (1) an dem Aufnahmesystem zur dichtenden Anlage kommt, wobei die in die Abgasrichtung weisende Fläche (16) des Gehäuses (1) eine Rillenstruktur (18) aufweist.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 40 34 072 A1 ist bereits ein Abgassensor bekannt. Dieser hat ein rohrförmiges Metallgehäuse, das an seiner Außenseite einen Schlüsselsechskant und ein Gewinde als Mittel für den Einbau in eine Messgasleitung aufweist. Für den abdichtenden Einbau dieses Metallgehäuses in der Messgasleitung dient ein Dichtring, welcher in einer zwischen Schlüsselsechskant und Gewinde angeordneten Ringnut des Metallgehäuses unverlierbar festgelegt ist.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung beruht auf der grundsätzlichen Erkenntnis der Erfinder, dass die vorbekannte Lösung Nachteile mit sich bringt. So ist durch den Dichtring die Anzahl der in der Fertigung zu handhabenden Teile erhöht, ferner „verbraucht“ der Dichtring Bauraum, der insbesondere im Zusammenhang mit der Montage von Abgassensoren im Abgastrakt kleinerer Motoren, wie sie beispielsweise bei leichten Zweirädern verbreitet Verwendung finden, häufig knapp bemessen ist.
Die vorliegende Erfindung beruht ferner auf der Beobachtung der Erfinder, dass die vorbekannte Lösung ein unbeabsichtigtes Losdrehen des Abgassensors aus seinem Aufnahmesystem umso weniger zuverlässig zu verhindern vermag, je stärkeren Vibrationen das Aufnahmesystem ausgesetzt ist. Wenn das Aufnahmesystem beispielsweise der Zylinderkopf eines kleinen Motors ist, wie er beispielsweise bei leichten Zweirädern verbreitet Verwendung findet, können diese Vibrationen erheblich sein. Darauf basierend wurde eine neue Lösung gefunden, die vorsieht, dass auf einen Dichtring verzichtet werden kann und stattdessen die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen sind.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Rillenstruktur auf der in die Abgasrichtung weisende Fläche des Gehäuses wird eine mögliche Flächenpressung bei Einbau in das Aufnahmesystem deutlich vergrößert, sodass die Dichtigkeit im erforderlichen Maß herstellbar ist und überdies der Abgassensor gegen Losdrehen gesichert ist, selbst wenn es im Betrieb des Abgassensors zu erheblichen Vibrationen kommt.
Unter einer Rillenstruktur wird insbesondere eine Struktur verstanden, die Rillen aufweist, deren Tiefe nicht weniger als 100 µm beträgt.
Wie oben bereits angeklungen, kann es sich bei dem Zielsystem um den Abgastrakt und/oder um den Zylinderkopf eines kleinen Verbrennungsmotors (beispielsweise mit einem Hubraum von 300 ccm oder weniger) handeln, beispielsweise um einen kleinen Verbrennungsmotor eines insbesondere leichten Zweirades. Ferner kann es sich bei dem Abgassensor um einen hinsichtlich seiner äußeren Dimensionen vergleichsweise kleinen Abgassensor handeln. Das Außengewinde des Abgassensors kann beispielsweise - in Übereinstimmung mit einem Innengewinde des Zielsystems als M12-Gewinde oder sogar noch kleiner ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform können das Außengewinde und das Antriebsprofil an dem Gehäuse selbst ausgebildet sein, die Rillenstruktur ist dann beispielsweise an der in die Abgasrichtung weisenden Fläche des Antriebsprofils ausgebildet.
Alternativ ist es auch möglich, dass das Außengewinde und das Antriebsprofil an einer Überwurfschraube ausgebildet ist und dass das Gehäuse einen umlaufenden Bund aufweist, dessen dem Abgas abgewandte Seite von der Hohlschraube beaufschlagbar ist und dessen dem Abgas zugewandte Seite die Rillenstruktur aufweist.
Das Antriebsprofil kann beispielsweise ein Außensechskantprofil sein.
Verlaufen die Rillen der Rillenstruktur in Umfangsrichtung, ist eine Dichtwirkung besonders gut herstellbar.
Verlaufen die Rillen der Rillenstruktur in radialer Richtung, so bilden sie einen besonders guten Widerstand gegen ein Losdrehen des Abgassensor aus dem Zielsystem.
Die gleichzeitige Vorsehung radialer Rillen und in Umfangsrichtung verlaufender Rillen ermöglicht gleichzeitig eine hohe Dichtwirkung und einen besonders guten Widerstand gegen ein Losdrehen des Abgassensor aus dem Zielsystem.
Sowohl im Fall radialer Rillen, als auch im Fall einer Rillenstruktur in Umfangsrichtung beruht die Wirkung insbesondere auf einer gewissen Deformation der der Struktur gegenüberliegenden Fläche des Zielsystems.
Diese Wirkungen sind besonders ausgeprägt, wenn die Rillen bis zum Außenrand der in die Abgasrichtung weisende Fläche des Gehäuses verlaufen.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Rillen auf einer Ringfläche ausgebildet sind und untereinander eine gleiche Länge aufweisen, sodass sie besonders einfach fertigbar sind.
Die Rillen können einen symmetrischen Querschnitt aufweisen, beispielsweise V-förmig oder U-förmig sein, insbesondere gemäß der Form des lateinischen Buchstabens „V“ bzw. „U“, der mit seinem geschlossenen Ende in die referenzgasseitige Richtung weist.
Die Rillen können zusätzlich oder alternativ so ausgebildet sein, dass zwischen ihnen Stege ausgebildet sind, die beispielsweise V-förmig oder U-förmig sind, insbesondere gemäß der Form des lateinischen Buchstabens „V“ bzw. „U“, der mit seinem geschlossenen Ende in die abgasseitige Richtung weist.
Alternativ können die Rillen aber auch sägezahnförmig sein, also jeweils eine flache Flanke und jeweils eine steile Flanke aufweisen. Weisen ferner die flachen Flanken der Sägezahnform in die Einschraubrichtung des Außengewindes und die steilen Flanken der Sägezahnform entgegen der Einschraubrichtung des Außengewindes, hat das die Wirkung, dass eine Verhakung der Rillen in dem Zielsystems eintritt und sich der Abgassensors nach seiner Montage besonders zuverlässig nicht mehr löst.
Die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung tritt bevorzugt bereits ein, wenn die Tiefe der Rillen geringer ist als die Steigung des Außengewindes
Figurenliste

1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Sensor.
2 zeigt das Gehäuse eines erfindungsgemäß modifizierten Sensors in einer ersten Variante;
3 zeigt das Gehäuse eines erfindungsgemäß modifizierten Sensors in einer zweiten Variante
4 zeigt das Gehäuse eines erfindungsgemäß modifizierten Sensors in einer dritten Variante
5 zeigt das Gehäuse eines erfindungsgemäß modifizierten Sensors in einer vierten Variante
6 zeigt eine alternative Gestaltung zu den vorangegangenen Varianten

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die 1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Abgassensor. Dieser hat ein rohrförmiges Metallgehäuse 1, das an seiner Außenseite einen Schlüsselsechskant 11 und ein Gewinde 12 als Mittel für den Einbau in eine Messgasleitung aufweist. Für den abdichtenden Einbau dieses Metallgehäuses 1 in der Messgasleitung dient ein Dichtring 14, welcher in einer zwischen Schlüsselsechskant 11 und Gewinde 12 angeordneten Ringnut 13 des Metallgehäuses 1 unverlierbar festgelegt ist. Zu weiteren Details des Abgassensors siehe beispielsweise die DE 40 34 072 A1 .
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Gehäuse 1 eines erfindungsgemäß modifizierten Abgassensors gemäß einer ersten Variante. Das hülsenförmige metallische Gehäuse 1 weist in Längsrichtung 100 einen Durchgangskanal 2 auf, um ein Sensorelement (in 2 nicht gezeichnet) mittels einer Dichtanordnung (in 2 nicht gezeigt) zu fixieren und einen abgasseitigen Teil 21 des Durchgangskanals 2 gegenüber einem referenzgasseitigen 22 Teil des Durchgangskanals 2 abzudichten. Einstückig mit dem Gehäuse 1 sind ein Außensechskantprofil 11 und abgasseitig davon ein Außengewinde 12 vorgesehen, sodass der Abgassensor in ein Aufnahmesystem derart einschraubbar ist, dass die in die Abgasrichtung weisende Fläche 16 des Außensechskantprofils 11 an dem Aufnahmesystem zur dichtenden Anlage kommt. Die in die Abgasrichtung weisende Fläche 16 des Außensechskantprofils weist eine Rillenstruktur 18 auf.
Die Rillenstruktur 18 besteht in diesem Beispiel aus Rillen 180, die in radialer Richtung bis an den Außenrand der dem Abgas zugewandten Fläche 16 des Außensechskantprofils 11 verlaufen.
Die Rillen 180 haben im Beispiel eine V-förmige Form und ihre Tiefe ist kleiner als die Steigung des Außengewindes, beispielsweise 0,3 mm. Zwischen den Rillen 180 entstehen entsprechende Stege 180'.
3 zeigt das Gehäuse 1 eines erfindungsgemäßen Abgassensors gemäß einer zweiten Variante in einer perspektivischen Ansicht. Es unterscheidet sich von dem Gehäuse 1 gemäß der ersten Variante (2) dadurch, dass die Rillen 180 nicht bis an den Außenrand der dem Abgas zugewandten Fläche 16 des Außensechskantprofils 11 verlaufen, sondern lediglich auf einer Kreisringfläche 182 verlaufen und insofern alle eine gleiche Länge L aufweisen. Die Kreisringfläche 182 ist im vorliegenden Beispiel etwas in die abgasseitige Richtung abgesetzt.
4 zeigt das Gehäuse 1 eines erfindungsgemäßen Abgassensors gemäß einer dritten Variante in einer perspektivischen Ansicht. Es unterscheidet sich von der ersten Variante mit Hinblick auf die Form der Rillen 180. Diese sind vorliegend sägezahnförmig, weisen also jeweils eine flache Flanke 180a und jeweils eine steile Flanke 180b auf. Dabei weisen die flachen Flanken 180 a der Sägezahnform in die Einschraubrichtung des Außengewindes 12 (mit Blick in Richtung zum Abgas, also in der 4 von oben links nach unten rechts: im Uhrzeigersinn) und die steilen Flanken 180b der Sägezahnform entgegen der Einschraubrichtung des Außengewindes 12, sodass eine Verhakung der Rillen 180 in dem Zielsystem eintritt und sich der Abgassensor nach seiner Montage besonders zuverlässig nicht mehr löst. Die Tiefe der Rillen 180 kann wie oben gewählt werden.
5 zeigt das Gehäuse 1 eines erfindungsgemäßen Abgassensors gemäß einer vierten Variante in einer perspektivischen Ansicht. Es unterscheidet sich von der ersten Variante mit Hinblick auf die Orientierung der Rillen 180. Diese verlaufen vorliegend in Umfangsrichtung statt in radialer Richtung. Alternativ wäre es auch möglich unter Beibehaltung der radialen Rillen 180 die in Umfangsrichtung verlaufenden Rillen 180 zusätzlich vorzusehen.
6 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der das Außengewinde 12 und das Antriebsprofil 11 nicht an dem Gehäuse 1 selbst ausgebildet sind, sondern an einer Hohlschraube 31. Das Gehäuse 1 weist in diesem Beispiel einen umlaufenden Bund 32 auf, dessen dem Abgas abgewandte Seite 321 von der Hohlschraube 31 beaufschlagbar ist und dessen dem Abgas zugewandte Seite 322 die Rillenstruktur 16 aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4034072 A1 [0001, 0020]

Claims

Abgassensor zur Erfassung einer physikalischen Größe eines Abgases mit einem hülsenförmigen metallischen Gehäuse (1), das in Längsrichtung (100) einen Durchgangskanal (2) aufweist, mit einem Sensorelement (3) und einer Dichtanordnung (4), wobei durch die Dichtanordnung (4) in dem Durchgangskanal (2) des Gehäuses (1) das Sensorelement (3) fixiert ist und ein abgasseitiger Teil (21) des Durchgangskanals (2) gegenüber einem referenzgasseitigen (22) Teil des Durchgangskanals (2) abgedichtet ist, wobei an dem Gehäuse (1) ein Antriebsprofil (11) und abgasseitig davon ein Außengewinde (12) vorgesehen ist, sodass der Abgassensor in ein Aufnahmesystem derart einschraubbar ist, dass eine in die Abgasrichtung weisende Fläche (16) des Gehäuses (1) an dem Aufnahmesystem zur dichtenden Anlage kommt, wobei die in die Abgasrichtung weisende Fläche (16) des Gehäuses (1) eine Rillenstruktur (18) aufweist.
Abgassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsprofil (11) und dass Außengewinde (12) einstückig mit dem Gehäuse (1) ausgebildet sind und dass die in die Abgasrichtung weisende Fläche (16) des Gehäuses (1), die eine Rillenstruktur (18) aufweist, an dem Antriebsprofil (11) ausgebildet ist.
Abgassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsprofil (11) und dass Außengewinde (12) an einer Hohlschraube (31) ausgebildet sind, und das Gehäuse (1) einen umlaufenden Bund (32) aufweist, dessen dem Abgas abgewandte Seite (321) von der Hohlschraube beaufschlagbar ist und dessen dem Abgas zugewandte Seite (322) die in die Abgasrichtung weisende Fläche (16) des Gehäuses (1) ist.
Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsprofil (11) ein Außensechskant ist.
Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenstruktur (18) Rillen (180) aufweist, insbesondere aus Rillen (180) besteht, die in Umfangsrichtung verlaufen.
Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenstruktur (18) Rillen (180) aufweist, insbesondere aus Rillen (180) besteht, die in radialer Richtung verlaufen.
Abgassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (180) bis zum Außenrand der in die Abgasrichtung weisenden Fläche (16) des Gehäuses (1) verlaufen.
Abgassensor nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (180) auf einer Ringfläche (182) ausgebildet sind und untereinander eine gleiche Länge (L) aufweisen.
Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (180) V-förmig oder U-förmig sind.
Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (180) eine Sägezahnform mit jeweils einer flachen Flanke (180a) und jeweils einer steilen Flanke (180b) aufweisen.
Abgassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die flachen Flanken (180a) der Sägezahnform in die Einschraubrichtung des Außengewindes (12) weisen und dass die steilen Flanken (180b) der Sägezahnform entgegen der Einschraubrichtung des Außengewindes (12) weisen.
Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Rillen (180) geringer ist als die Steigung des Außengewindes (12).
Abgassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Rillen (180) nicht weniger als 50µm beträgt.