DE2338536C3 - Sauerstoffühler zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in einem Strom von erhitzten Abgasen - Google Patents

Description

er US-Patenlschrifl 35 4b 08b isi eine Vornih zum Messen der .SaucrstolTmenge in der Umgebung eines Ofens bekannt. In dieser Umgebung muli eine Heizvorrichtung für den Elektrolyt vorgesehen sein um das ße/ugsgas vorzuheizen, bevor es mn dem Fühler in Berührung gebracht wird, l-.s ist dabei auch

■o erforderlich, das Ausmaß der Erwärmung des Bezugs-BMses /u steuern, um richtige Messungen vornehmen zu können Dies bedeutet jedoch, daß bei diesem bekann ten Fühler auch ein Elektrolyt-Temperaturfühler /ur Anwendung gelangen muß. um die Temperatur über

„ wachen zu können. Auch wird bei dieser bekannten Vorrichtung eine vergleichsweise komplizierte Stm längsführung bzw. Strömungsverlauf für das Bez.ugsi?as im Inneren des Fühlers vorgesehen, da das Bezugstjas im Inneren des Fühlers aufgeheizt werden muß und

dann entlang der inneren Fläche des Fühlers zu eim-r Auslaßöffnung strömen muß. Das Bez.ugsgas wird dabei jedoch nicht in dem System festgehalten. Darüber hinaus gelangt bei der bekannten Vorrichtung auch ein Hitzeschild zur Anwendung, welches jedoch nicht die

₂, Aufgabe hat das Fühlerteil gegen die von der Umge-' bung stammende i litze abzuschirmen, sondern lediglich dazu dient, Wärmevenuste des Bezugsgases zu vermeiden.
Bei dem bekannten Fühler verläuft die Strömung' des Gases durch Kanäle in dem Hitzeschirm und von dort zu dem weit offenen Ende des Hitzeschirms, wobei die 'Gestalt der Kanäle so beschaffen ist, daß die Strömung des Gases unterstützt wird und in längsaxiale Richtung zum Fühlerelement gelenkt wird.

Es ist weiter bekannt, daß ein Zirkondioxidkörper. der an einer Oberfläche einer Bezugssauerstofrkonzentration und auf einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche e^;ner zu erfassenden Sauerstoffkonzentration ausgesetzt wird, bei Vorhandensein dünner porö-

ser elektrisch leitender Überzüge auf diesen beiden Oberflächen ein elektrisches Potential zwischen den beiden Oberflächen erzeugen kann, welches die Sauerstoffkonzentration an der zu erfassenden Oberflacht anzeigt. Das heißt, daß ftie Saucrstoffmolekülc durch

das Zirkondioxidmaterial in Richtung der niedrigsten Sauerstoffkonzentration wandern und im Verlauf dieser Wanderung auf dem der niedrigeren Konzentration Elektronen abgeben, und zwar in direktem (wenn auch nicht linearem) Verhältnis zu der Anzahl der so wan· dcrnden Sauersloffmoleküle. Die Anzahl der wandernden Sauerstoffmolekülc steht im Verhältnis zu dem Differential der Sauerstoffkonzentration^. Beispiele zweckdienlicher Zirkondioxidmaten.ihen können von der Zircoa Corporation unter der Typenbezeichnung 1003SV erhalten werden, die sowohl mit einem Gehalt von 8% und 16,9% an Yttriumdioxid lieferbar sind

Es ist bereits vorgeschlagen worden, die oben er wähnten Fühler in das Auspuffsysiem von Veibicn nungsmotoren einzusetzen. Indem die Oberfiat he des Zirkondioxidkörpers. welcher den Auspuffgasen aus^-e setzt wird, mit einem katalylisch.cn meiallischen Material überzogen wird, wie beispielsweise Platin, erzeiif.'! der Fühler ein vergleichsweise großes Ausgangssipnal. wenn die Verbrennungsmischling des Verbrennung motors bei einem Lull/ßreiinstoff-Verhähnis liegt, wel ches geringer ;sK daf, stöchiometrische Mischungsvcr hältnis ist. und andererseits ein vergleichsweise kleines Signal erzeugt, wenn t'ic Mischung ein Luft/Brennstoff-

Verhältnis großer als das sioehiomeinsehe Mischungsverhältnis aufweisi. Mil anderen Wunen erzeugt der ruhler fin Ausgangssignul mil einer virtuellen Trep IK'iifunktuin. die bei zunehmenden Luft/Brennstoff-Verhältnissen von hoch auf niedrig bei dem siöehicmeirischen Luft/Brennstoff-Verhältnis umspringt I);is Kinset/cn eines deniriigen Fühlers in das Auspuffsyml'ih eines Verbrennungsmotors Fahrt jedoch /ur Ir-/ougung eines erheblichen Warmegradienten ubur dem Korper des Fühlers, d;i die Wandungen des Auspuffsysicm¹. bekaiintermuiJ :n in der Größenordnung von 2 bis 2bO C kalter sind als das Innere der Gasströme (die beim normalen Beirieb ungefähr /wischen 320 C bis ungefähr 840 C liegen können).

Ks ist bekannt, daß Zirkondioxid ein vergleichsweise schwaches Material :M. Bei der Anwendung eines derartigen Fühlers in einer erhitzten Umgebung, wie beispielsweise im Auspuflsysiem von Kraftfahrzeugen, --wurde offensichtlich, daß die thermische Beansoruellung des Körpers des Zirkondioxidfühlers eine wesciiiliche Quelle für den Ausfall derartiger Fühler darsiclli. Damit ein derartiger Fühler irgendeinen tatsächlichen Wert im Anwendungsfall bei Kraftfahrzeugen haben soll, muß er. ohne ersetzt werden zu müssen, -eine erhebliche Betriebslebensdauer aufweisen. Die statistischc Ausfallrate, schon allein auf Grundlage der thermischen Beanspruchung, zeigt an, daß ein derartigei I ühler talsachlich nicht die erforderliche Lebensdauer haben wird.

F.in weiteres Problem bei der Anwendung eines deriirligen Fühlers in Auspuffsysteiren von Kraftfahrzeugen liegt in der Tatsache, daß der Fühler, um die angestrebte Stufcnfunktion als Ausgangssignal abzugeben, mit einem katalytischen metallischen Material, beispielsweise Platin, überzogen sein muß. welches die Festsetzung der Verbrennung irgendwelcher überschüssig vorhandener Kohlenwasserstoffe unterstützt. Andererseits enthält das Auspuffgas von Verbrennungsmotoren normalerweise kleine Feststoffteilchen von Schwefel. Phosphor und Blei unter anderem. Diese sich bei der vergleichsweise hohen Geschwindigkeit der Auspuffgase bewegenden Teilchen führen beim Auftreffen auf die dünn überzogene Oberfläche des Zirkondioxidkörpers des Fühlers zu zwei nachteiligen Wirkungen für den Fühler. Entweder entfernen sie Tei-Ie des Überzugsmalerials durch direktes Schlagbombaideincnl. oder insbesondere im Falle von Blei werden sie auf die mit dem Überzug versehene Oberfläche aufgeschmolzen und zerstören somit die kaialyüsehen ! dhigkeitcn der mit dem Überzug versehenen Oberflä-ι nc. da die tatsachlich diese Oberflache gegenüber den Auspuffgasen abschirmen.

Der F.rfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Liiik'n Saucrstoffühl^r der eingangs definierten Art so auszubilden, dali er gegen Korrosion auf Grund einer Bombardierung durch Feststoffteilchen, die in den Auspuflgiisen vorhanden sind, geschützt ist und eine vergleichsweise große Lebensdauer aufweist.

Ausgehend von dem Sauerstoffuhler der eingangs definiiTii-n An wird diese Aufgabe erfindungsgi'maü (Jadiinh gelost, d.ili du.· innere I lache des rohrförmigen ^bnas-Si'hulzlcils einen kleinen Abstand von der ge nannien ersten I Ι.· 'κ- aufweist und den /11 koimimdi «ixidkoiper iiinschlii.-l.ft. dall em I nde des Schul/teils öl fen ist und in dem Gehäuse gelegen ist Ivu in diesem ''5 abgi-ilichiei ist und daß eine Gas Auslalloffuting in dem geiieiiuberlfcgfnden I nde des Sihulzteils ausgebildei ist. dtriri (JtiL-rsi'linnisllai-hc kleiner ist als die O.uer schnitisNachc des /,irkoniiimdiuxidkorpers, daß weiter die Gasströmung lenkende Mittel in Form einer Viel zahl von im gleichen Winkelabstand angeordneten Perforationen in dem Schutzteil vorgesehen sind und daß diese Penorationen im wesentlichen tangential zur inneren Flüche verlaufen und mit ikr AusJiißöffnung für die Gasströmung zusammenwirken und so ungeordnet sind, dall die Strömung der Abgase in eine Wirbelbewegung umgewandelt wird, die um die erste Fläche in dem Zwischenraum zwischen der csten Flüche und der Innenfläche des Schutzieils und aus der Auslaßöffnting hu'aus verläuft.

Ls wird also das Gas bzw. Abgas über einen sehr viel längeren Zeitraum mit dem Filterelement in Berührung gehalten, so daß sieh dadurch größere Mcßgcnauigkeiten ergeben und auch kurzzeitige Kon/.e^iratiorisänderungcn sehr viel besser erfallt werden können.

Im Gegensatz zu dem bekannten wird auch bei der Konstruktion nach der Erfindung wirkungsvoll verhindert, daß Feststoffteilchen auf die Oberfläche des Fühlers aufschlagen können und dadurch eine Korrosion der Oberfläche des Fühlers hervorgerufen wird. Die Feststoffteilchen in der Strömung des Abgases erhalten auf Grund der sich ausbildenden kreisförmigen Strömung gar keine Möglichkeit, auf die Oberfläche des Fühlcrelcinents aufzuschlagen. Durch die Anordnung der Perforationen in im wesentlichen tangentialer Richtung in bezug auf die innere Fläche des Abgas-Schutzteils wird eine Wirbelbewegung der Auspuffgase um den Fühler herum in einer derartigen Weise erzeugt, daß die unschmelzbaren Teilchen in dem Abgas auf der Oberfläche des Schutzteils statt auf der Oberfläche des Zirkondioxidkörpers anschmelzen. Die Geschwindigkeit anderer Teilchen wird auf einen derartigen Wert gesenkt, daß, wenn sie schließlich in Berührung mit dem katalytischen Material gelangen, ihre Aufschlaggeschwindigkeit nicht ausreichend hoch ist, um das Material abzutragen.

Im folgenden wird die Erfindung an Fland einer in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

F i g. I ein Beispiel eines Sauerstoffühlers mit dem Abgas-Schutzteil in einer Schnittansichl im wesentlichen durch die Längsachse des Fühlers, und zwar im Anwendungsfall an dem Auspuffsystem eines Verbrennungsmotors, und

F i g. 2 das Abgas-Schuiztcil in einer Schnittansicht längs der Linie 2-2 von F i g. I, welche die bevorzugte Anordnung der Perforationen zeigt.

In den F i g. 1 und 2 ist der Sauerstoff-Fühler 10 in einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit einer Leitung 12 veranschaulicht, welche beispielsweise der Auspuffkrümmer oder Auspuffstutzen des Auspuffsystems e<ncs üblichen Verbrennungsmotors sein kann. Ein Gehäuse 14 ist mit der Leitung 12 durch zweckdienliche Einrichtungen, beispielsweise durch Schweißen bei 16. verbunden und wirksam, um eine Zugangsöffnung 18 zum Einsetzen des Fühlers 10 in den Auspuffgasstrom zu schaffen. Das Gehäuse 14 dient dazu, einen entsprechend ausgebildeten Teil des Fühlers 10 aufzunehmen.

I-in Abgas-Schutzteil 20 wird in der Öffnung 18 aufgenommen und ist in seiner Größe derart bemessen, dall es in Anlage nit einer Schulter 22 des Gehäuses 14 gelangt, um eine Bewegung des Schutzieils 20 in bezug auf das Gehäuse 14 zu vermeiden. Ein Zirkoniumdioxidkörper 24 wird in die hierfür in dem Schutzteil 20 vorgesehene Höhlung eingesetzt und ist mit einem

Kragen 26 versehen, der mil dein .Sehul/icil 20 in Bcrührung sieht- Hin Fühlergeliiinse 28 isl mil Bcfestigung.smillcln 30 versehen, die hier in Form von Gewinden veranschaulich! sind und die durch das üchiiusc 14 aufgenommen werden, um den Schulztcil 20 und den Fiihlerkörpcr 24 in dein Gehäuse 14 durch Druck /u hüllen.

Elektrische Einrichtungen 32 mit einem Isolatorab-.schnitt 34 sind in diis Fühlcrgehätisc 28 cinscl/.bsir ausgebildet, und eine Klenimschniiibe 36 ist vorgesehen, um die elektrischen Einrichtungen 32 standig in dem 'Fühlergehäuse 28 festzuhalten. Die elektrischen Einrichtungen 32 sind ferner mit einem I."her 38 versehen, welcher einen verlängerten Lcitungsabschniil 40 mil einen Kanal 4i aufweist, der sich durch den Leiter 38 erstreckt, wobei dieser Kanal wirksam ist, um den In nenraum des Fühlers, der mit 42 bezeichnet isl. mit einer ßczugsgasqucllc /u verbinden, welche zweck dienlicherweise die Atmosphäre sein kann.

Der Zweckmäßigkeit halber ist der Leiter 38 auf eine Außenfläche mit Einrichtungen versehen, um die HeTestigung einer elektrischen Signalleilung und einem Vcrbindungsschlauch oder einer Zusatzeinrichtung zu er leichtern, welcher beispielsweise den Inneiiraum 42 mil einer Quelle gefilterter Luft verbindet, wie dies beispielsweise das Innere des normalerweise vorgesehe nen Luftfilters darstellt, um dadurch die Verunreinigung des Innciiraunis 42 des Fühlers 10 zu vermeiden. Die Isolationscinriohtungen 34 können beispielsweise ein keramischer Zement sein.

Um einen Vcrbrcnniingsvorgang in der weiter unten beschriebenen Weise unler gleich/eiliger Möglichkeit des Strömens von Sauerstoffmolckülen zu ermöglichen, ist der Zirkoniumdioxidkörper 24 an seiner Außenfläche nut einer dünnen porösen Schiehl mit einer Fläche 44 aus einem zweckdienlichen elektrisch leitenden ka talviischen Material, wie beispielsweise Platin, überzogen. Der Kragcnteil 26 isl mil dieser überzogenen Oberfläche durch irgendwelche üblichen Mittel verbun den. die. wie hier veranschaulicht, ein Druckringleil 46 "•ein können, so daß der Kragenicil 26 mit der Fläche 44 in elektrischem Kontakt steht. Um eine Dichtung zu schaffen welche der Temperatur der Umgebung widersteht und die mil den Eigenschaften der thermischen Expansion von Zirkondioxid verträglich im. isl eine zweckdienliche Gasdichtung 48 verwendet. Die Innen fläche des Zirkondioxidkörpcrs 24 isl mit einer dünnen porösen Schicht 50 aus einem zweckdienlichen leitenden Material überzogen, welches gleichfalls Platin s«.'in kann, welches jedoch auch Silber oder ein derartiges anderes Metall sein kann, das auf Grund seiner clekiri sehen Leitfähigkeit, seiner Fähigkeit, als dünne poröse Schichten aufgetragen zu werden, und seiner Fähigkeit der speziellen für den Fühler erwartcicn Temperatur gewählt wird.

Von dem Leiterkörper oder -teil 3& stehen eine An zahl von leclerfingcrn 52' vor. die derart ausgebildet sind, daß sie sich in den Inncnnium 42 des Zirkoniiinuli oxidkörpers 24 erstrecken und unter Federvorspan nurig in Berührung mit dem inneren elektrisch leiten i\{:n Uber/ug 50 stehen.

Der bisher beschriebene Fühler arbeitet auf die folgende Weise. Der Innenraum 42 des Zirkomumdioxidkorpers 24 wird durch den Kcnal 41 einer Zufuhr atmosphärischer l.ufi ausgesetzt, welche bekanntermaßen eine Saiu-rsioffkunzeriiraiion von ungefähr 21% auf wcisi In der Anwesenheit eines Abgasstroms durch die f irisk'iimi)' 12 wird die Flache 44 des /irkorulinMdkur pcrs 24 einem Gas ausgesetzt, welches eine Sauerstoffkonzentration aufweist, die erheblich niedriger als die in dem Innciiraum 42 ist und die sogar bei 0% liegen kanu. Sauerstoffnwlekülc wandern durch den Zirkondi-

5 oxidkörpcr vom Inucnraum 42 zu der Fläche 44 und die Anzahl von auf diese Weise wandernden Sauerstoffmolekülcn isl dann eine direkte Funktion der Differenz ihr Sauer.sloffkonz.enirationcn. Diese Moleküle transportieren elektrische Ladungen, die auf der Fläche 44

ίο abgegeben werden, so daß eine Spannungspotcntialdiffercnz zwischen der inneren Schiehl 50 und dem äußeren Überzug bzw. Flache 44 erzeugt wird. Da die äußere Fläche 44 in elektrisch !eilender Berührung mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs steht, das Fahrgestell isl ' gleich Erde, führt dies dazu, daß der innere Überzug 50 eine positive Ladung in bezug auf die durch das Fahrgestell gebildete Erde erhält. Die Größe diwr Spanniingspotenliaklirfercnz isl eine Funktion der zum äußeren Überzug 44 wandernden Sauerstoffinolckülc und ist folglich eine direkte Funktion der in der Auspuffleitung 12 vorliegenden Sauerstoffkonzentration. Da die Auspuffsysteme von K raft fahrzeugen, die bei einem Luft/Brcnnsloff-Vcrhältnis höher als das der stächiometrischen Mischung arbeiten, theoretisch eine Sauer stoffkonzcniralion von Null und gleichfalls einen Überschuß an unverbranntem Brennstoff aufweisen, gelangt jedes Siiuersioffmolekal. wenn es in das Auspuffsysiem durch die Fläche 44 eintritt, tinmiticlbar /ur Reaktion mn einem vorhandenen Urcnnsioffmolckü!. und zwar auf Grund der katalytischer! Wirkung des Überzugs bzw. der Fläche 44. und die an dieser I lache vorhandene Sauerstoffkonzentration bleibt daher im wesentlichen Null für sämtliche Werte des Lufl/Breimsioff Ver hällnisses unter dem stöehiomeirischen Mischungswert Bei dem stöchiomctrischen Mischunpswcrt jedoch soll len keine freien Hrennsloffmolckülc zur Reaktion mn dem angelangenden Sauersioffmolekülcn vorhanden sc-in. und für weiter steigende Lufi/HrcnnstoifVerh.ill nissc sammelt sich eine Sauerstoffkonzentration im Oc reich der Hache 44. Dies führt zu einer verringerten Wanderung der S;m< ruofimoleküle. so daß das Au·, gangssipnal. das von dieser Vorrichtung abgeleitet wer den kann, erheblich verringert wird.

Bei der Hinzufügiing des Schutzieils 20 nach der vor liegenden Erfindung wird die Arbeitsweise nach der vorstehenden Beehre bung kaum geändert, da das Schuhteil 20 mit einer Anzahl von Perforationen 52 verschen im Aus Fig. 1 isl ersichtlich, daß ein großer Anteil der Perforationen 52 nahe an dem Gehäuse 14 angeordnet ist. wobei ein erheblich kleinerer Anteil dieser Perforationen in dem Schuizicil 20 an Stellen vorgesehen isl. die von dem Gehäuse 14 weiter cnlferni sind. Ferner ist der von dem Gehäuse 14 am weitesten entfernt liegende Abschnitt des Schutzieils 20 lediglich nut einer einzelnen Auslaßöffnung 54 verschen die als Ausgangskanal arbeitet Diese Perforationen bzw. Öffnungen gewährleisten, daß ein großer Teil des auf ho her Temperatur befindlichen Ausnuffgasslroms in Bc running mit dem Zirkoniumdioxidkörper 24 in Nähe

des Gehäuses 14 gelangt und daß ein geringerer I eil der auf hoher fempcralur befindlichen Auspuffgase in Berührung mit dem Fühlerkörper an Punkten gelangt, die von dem Gehäuse 14 weiter entfernt hegen, so daß der Auspuffgasstrom über die Flache 44 im wcsentli-

fts chen von I lachenbereichen in Nahe des Gehäuses 14 von dem Gehäuse 14 weg erfo.gt. Dies hai die Wir kiing. daß cmc erheblich große Wärmemenge demjenigen I eil des ZirkoniumdioxidkorpiT«. 24 zugeführt

wird, der durch die durch das Gehäuse 14 gebildete Wärmesenke ;im meisten beeinflußt wird, und daß geringere Wärmemengen demjenigen Teil des Zirkoniumdioxidkörpers 24 zugeführt werden, der von der Wärmesenke entfernt liegt. Dies schafft eine sehr viel gleichmäßigere Wärmeverleilung über und durch den Zirkondioxidkörper 24 des Fühlers, um dessen thermische Beanspruchung zu verringern, f-'cnicr ist die Auslaßöffnung 54 in dem Schul/feil 20 vorgesehen veniii-.schaulicht, wobei der Zugang /u der Auslaßoffnung 54 im wesentlichen senkrecht zu dem Gasstrom durch das Au.spuffsysicin gerichtet ist, so daß dieser Auspuffgas-Strom wirksam wird, um die Auspuffgase durch das Innere des Schulzlcils 20 von den Perforationen 52 nach außen durch die Auslaßöffnung 54 zu saugen. Dadurch unterstützt die Auslaßöffnung 54 zusätzlich die Strömung tier Auspuffgase um die Oberfläche des Überzugs bzw. der Fläche 44, um die gleichmäßige Wärmeverteilung, die durch den Schutzschirm erzielt wird, /u erleichtern.

Aus F i g. 2 ist ersichtlich, daß die Perforationen 52 im wesentlichen tangential /u der Innenfläche des Schul/teils 20 angeordnet sind. Diese Anordnung der Perforationen gewährleistet, daß die eintretenden Auspuffgase in einer Wirbelströmung um den Überzug bzw. Fläche 44 geleitet werden, um zu verhindern, daß ein Auftreffen von Teilchen in dem Auspuffgas mit hoher Geschwindigkeit erfolgt, so dafi die Arbeitsweise des Überzugs bzw. der Fläche 44 während der Gesamtlcbensdauer des Fühlers nicht beeinflußt wird. Der Zirkondioxidkörper 24, der bei diesem Anwendungsfall veranschaulicht ist, besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Teil, der einen halbkugeligen Endabschnitt aufweist, 'velchcr sich etwa über die Hälfte der Strecke in die in der Auspuffleitung 12 vorhandenen Auspuffgase erstreckt. Lin für eine derartige Fühlcrform vorgesehener Schutzteil 20 ist mit einer großen Anzahl von Perforationen nahe an der Wärmesenke, die durch das Gehäuse 14 gebildet wird, versehen, während eine erheblich kleinere Pcrforationsflächc an Punkten vorgesehen ist, die von dem Gehäuse 14 weiter entfernt liegen, und der äußerste Abschnitt des Zirkondioxidkörpers ist vollständig gegenüber der Wärmewirkting der erhitzten Auspuffgase durch Abwesenheit von Perforationen abgeschirmt. Dies führt dazu,

ίο daß größere Mengen erhitzter Auspuffgase näher am Gehäuse 14 eintreten und daf3 diese Auspuffgase über die weiter entfernt liegenden Abschnitte des Zirkondioxidkörpers 24 geführt werden. Diese weiter entfernt liegenden Abschnitte sind somil kühleren Auspuffgasen

Γ5 als die in der Nähe des Gehäuses 14 liegenden Abschnitte ausgesetzt, jedoch ist der gesamte Temperaturgradient sehr niedrig, da die den höheren Temperaturen ausgesetzten Teile des Zirkondioxidkörpers gleichzeitig in thermischer Berührung mit der Wärme-

zo senke des Gehäuses 14 stehen.

Die genaue Anordnung und Verteilung wie auch die Größe der Fläche der Perforationen 52 hängt von dem erwarteten Temperaturgradienten in der' Umgebung ab, in welcher der Fühler eingesetzt wird, und von den

z5 Eigenschaften des Gehäuses 14 und der dazugehörigen Bauteile als Wärmesenke. Somit kann die Verteilung von Perforationsflächen, die für einen Fühler in dem Auspuffkrümmer eines kleinen Motors ausreichen, gleichfalls zweckdienlich für einen ähnlichen Fühler in dem Auspuffkrümmer eines größeren Motors sein oder nicht, und für jeden speziellen Verbrennungsmotor kann die optimale Anordnung der Perforationen mit einem Minimum an Versuchsaufwand bestimmt werden,nachdem die bevorzugte Stelle des Einbaus in dem Auspuffsystem festgelegt wurde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409025/263

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Sauerstoffühler zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in einem Strom von erhitzten Abgasen in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, wobei ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Konzentration erzeugt wird und der Fühler ein Gehäuse aufweist, welches in einer Öffnung der Abgasleitung befestigbar ist und ein Zirkoniuindioxkikörper an das Gehäuse angeschlossen ist und durch die öffnung in die Abgasleitung ragt und der Zirkoniumdioxidkörper auf einer ersten Fläche einen elektrisch leitenden Katalysatorüberzug aufweist, der dem Abgas ausgesetzt wird, und auf einer zweiten Fläche ein elektrisch leitendes Material aufweist, welches einem Bezugsgas ausgesetzt wird, weiter elektrische Leitermittel vorgesehen sind, die an die Flächen des genannten Körpers angeschlossen sind und durch das Gehäuse verlaufen, um das in Abhängigkeit von der Differenz der Sauerstoffkonzent.ation im Bereich bzw. nahe der zwei Flächen erzeugte elektrische Signal zu leiten und ein rohrförmiges Abgas-Schutzteil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Fläche des rohrförmigen Abgas-Schutzteils (20) einen kleinen Abstand von der genannten ersten Fläche (44) aufweist und den Zirkoniumdioxidkörper (24) umschließt, dalJ ein Ende des Schutzteils (20) offen ist und in dem Gehäuse (14) gelegen ist bzw. in diesem abgedichtet ist und daß eine Gas-Auslaßö)fnung (54) in dem gegenüberliegenden Ende des Schutzteils ausgebildet ist, deren Querschnittsfläche kleiner ist als die Querschnittsfläche des Zirkoniumdioxidkörpers (24), daß weiter die Gasströmung lenkende Mittel (52) in Form einer Vielzahl von in gleichem Winkelabstand angeordneten Perforationen (52) in dem Schulzteil (20) vorgesehen sind und daß diese Perforationen im wesentlichen tangential zur inneren Fläche verlaufen und mit der Auslaßöffnung (54) für die Gasströmung zusammenwirken und so angeordnet sind, daß die Strömung der Abgase in eine Wirbelbewegung umgewandelt wird, die um die erste Fläche (44) in dem Zwischenraum zwischen der ersten Fläche (44) und der Innenfläche des Schutzteils (20) und aus der Auslaßöffnung (54) heraus verlauft.

   Die Erfindung betrifft einen Sauerstoffühler zum Erfassen der Sauerstoffkonzentration in einem Strom von erhitzten Abgasen, in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine, wobei ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der Konzentration erzeugt wird und der Fühler ein Gehäuse aufweist, welches in einer öffnung der Abgasleitung befestigbar ist und ein Zirkoniumdioxidkörper an das Gehäuse angeschlossen ist und durch die öffnung in die Abgasleitung ragt und der Zirkoniumdioxidkörper auf einer ersten Fläche einen elektrisch leitenden Katalysatorüberz.ug aufweist, der dem Abgas ausgesetzt wird, und auf einer /weiten fläche ein elektrisch leitendes Material aufweist, welches einem Bezugsgas ausgesetzt wird, weiter elektrische Leitermittel vorgesehen sind, die an die Flächen des genannten Körpers angeschlossen sind und durch dar» Gehäuse verlaufen, um das in Abhängigkeit von der Differenz der Sauerstoffkonzentration im Bereich bzw. nahe der zwei Flachen erzeugte elektrische Signal zu leiten, und ein rohrförmig·* Abgas-Sehuizieil vorgcse