DE2639097A1 - Auf den partialdruck von sauerstoff ansprechender fuehler fuer den einbau in die abgasleitung einer brennkraftmaschine, insbesondere bei einem kraftfahrzeug - Google Patents
Auf den partialdruck von sauerstoff ansprechender fuehler fuer den einbau in die abgasleitung einer brennkraftmaschine, insbesondere bei einem kraftfahrzeugInfo
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Description
Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.»Ing. B.Jochem
Frankfurt am MaIrL ". 'L Ί \ ". Ί V'_ 'i'. V J J ^V -~^ >"-''-'.'.''.. Ϊ Ätaufeüatrassä
In Sachen:
Ford-Werke
Aktiengesellschaft
Ottoplatz 2
Köln 21
Aktiengesellschaft
Ottoplatz 2
Köln 21
Auf den Partialdruck von Sauerstoff ansprechender Fühler für den Einbau in die Abgasleitung
einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug.
Die Erfindung betrifft einen auf den Partialdruck von Sauerstoff
ansprechenden Fühler für den Einbau in das Abgasleitungs system einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug.
Fühler dieser Art dienen zur Anzeige des stöchiometrischen Gleichgewichts in dem Verbrennungsgemisch, welches die Abgase
als ein Nebenprodukt der Verbrennung bei einer Brennkraftmaschine erzeugt, wobei derartige Fühler die Regelgröße für
einen Luft/Brennstoff-Verhältnisregler dergestalt liefern, daß
das Verbrennungsgemisch im stöchiometrischen Gleichgewicht gehalten wird.
Es gibt zwei Arten derartiger Abgasfühler. Eine jede verwendet Material, das grundsätzlich auf den Partialdruck von
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IHSPECTED
Sauerstoff in den Abgafcen anspricht. Die erste dieser Arten,
die sich durch die Verwendung vin Zirkonium als Fühlermaterial auszeichnet spricht auf das Differential des Partialdrucks
von Sauerstoff zwischen einer gasförmigen Bezugsquelle wie der umgebenden Atmosphäre und dem abgefühlten Gas an und erzeugt
eine galvanische Spannung oder elektromotorische Kraft zwischen den den beiden Gasen ausgesetzten Oberflächen des Materials an,
die als Regelgröße verwendet werden kann. Diese Einrichtungen fordern, daß die den Gasen ausgesetzten Oberflächen mit porösen
Elektroden versehen sind und daß die eine Oberfläche einer verhältnismäßig konstanten Bezugsquelle ausgesetzt ist, während
die andere Oberfläche den Abgasen ausgesetzt ist. Dieses Erfordernis schafft konstruktive Probleme, da es normalerweise
üblich ist, die umgebende Luft als Bezugsgas zu verwenden, wodurch erhebliche Temperaturgefälle am keramischen Material
auftreten. Um schnelle Ansprechzeiten zu erzielen, sowie für verschiedene andere wünschenswerte Betriebsmerkmale wird das
Zirkonium-Material vorzugsweise dünn gehalten. Das obenerwähnte Erfordernis und die bevorzugte Dünnheit werfen Dichtungsprobleme
ebenso wie andere Probleme elektrischer Natur auf. Als Folge hiervon neigt diese Art von Einrichtungen
zur Zerbrechlichkeit, hohem Preis und relativer Unzuverlässigkeit bereits nach einer Verwendungszeit, die geringer ist als
die durchschnittlich bei einem Kraftfahrzeug geforderte Lebensdauer von 80 000 km.
Eine zweite Gruppe von auf die Zusammensetzung von Abgasen ansprechenden Fühlern, die durch die Verwendung von beispielsweise
keramischem Material aus Titan als Fühlermaterial typisiert ist, weist einen elektrischen Widerstand auf, der
sich bei höheren Temperaturen als Funktion des Partialdrucks von Sauerstoff in der gasförmigen Umgebung des keramischen
Materials und als Funktion der Temperatur ändert.Verschiedene Konstruktionsvorschlage für Abgasfühler aus keramischem
Titanraaterial verwenden eine elektrische Heizquelle zur
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Anfangserwärmung des Fühlers und zur nachträglichen Aufrechterhai
tung einer speziell ausgewählten erhöhten Temperatur, so daß die Widerstandsänderungen nicht von Schwankungen in der
Abgastemperatur hervorgerufen werden.
Elektrische Heizungsmittel sind typischerweise in Form einer
elektrischen Widerstandswicklung als Platindraht ausgebildet. Eine solche Heizquelle erhöht die Kosten eines Fühlers erheblich und zwar sowohl vom Gesichtspunkt der Kosten des
Platinmaterials als vom Gesichtspunkt des Herstellungsumfangs,
der aus der Notwendigkeit der Anbringung der Heizungsmittel und deren Anschluß durch das tragende keramische Material
mit einer separaten elektrischen Energiequelle entstehen. Außerdem ist eine genaue Temperatursteuerung erforderlich,
um zu verhindern,·daß Temperaturechwankungen das Regelsignal
beeinflussen, und eine sehr genaue Temperatursteuerung besonders
zum Betrieb der Brennkraftmaschine bei Verbrennungsgasgemischverhältnissen außerhalb des stöchiometrischen Gleichgewichts
zu schaffen. >
Die Auswertung von Kurven für die Abhängigkeit des elektrischen
Widerstands vom Lüft/Brennstoff-Verhältnis bei Abgasfühlern
aus Titan haben gezeigt, daß der Widerstandswert des Titans
im wesentlichen für die Abgas-Nebenprodukte von Verbrennungsgemischen schwankt, wenn diese von mager auf fett oder von
fett auf mager übergehen. In vielen Fällen kann diese Änderung
mehrere Größenordnungen betragen, und zwar auch unter dem Gesichtspunkt entgegenwirkender Temperaturschwankungen. Eine
Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, einen auf den Partialdruck von Sauerstoff ansprechenden Abgasfühler auf
Titanbasis zu schaffen, der in dem Abgasleitungssystem einer
Brennkraftmaschine arbeitet, die mit einem Verbrennungsgemisch mit stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis
betrieben wird, wobei der Fühler mit geringen Kosten herste11-
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bar und verhältnismäßig leicht zusammenfügbar 1st.
Ein fortgeset2tes Ziel, das die Automobilindustrie grundsätzlich bei der Herstellung einer jeden Komponente für die Kraftübertragung
anstrebt, ist maximale Dauerstandfestigkeit. Der Gesetzgeber hat ferner die Automobilindustrie angeregt, bei
den für die Abgaskontrolle maßgebenden Maschinenkomponenten wie einem Abgasfühler zur Verwendung in einem Regelsystem für
das Luft/Brennstoff-Gemisch eine Dauerstandfestigkeit anzustreben,
die gleichwertig dem Betrieb eines Durchschnittsfahrzeugs über etwa 80 000 km ist. Unter einem solchen Erfordernis
würde von einem Abgasfühler verlangt, daß er einer großen Anzahl von Temperaturschwankungen und beträchtlichen Erschütterungen
unterworfen ist, ebenso wie von ihm verlangt wird, extremen Verschmutzungen unter Witterungseinflüssen zu widerstehen,
denen das Fahrzeug ausgesetzt sein kann. Eine solche Einrichtung müßte, um kostenwirksam zu sein, das gewünschte
Ausmaß an Betriebsdauer und Zuverlässigkeit erreichen, während sie gleichzeitig so niedrige Kosten wie möglich verursacht.
Da der Fühler und die mit ihm zusammenwirkenden mechanischen Komponenten der hohen Umgebungstemperatur des Abgassystems
unterworfen würden und darüber hinaus zu erwarten wäre, daß sie Straßensalz u.dgl. ausgesetzt sind, würde es erforderlich
sein, daß der elektrische Teil des Fühlers in der Lage ist, thermischen Schwankungen in salzhaltiger Umgebung zu
widerstehen. Von herkömmlichen Mitteln zur Isolation gegen thermische und Umwelteinflüsse würde normalerweise nicht
erwartet werden, daß sie dieser Art von Umgebungseinfluß widerstehen, und die Anzahl von elektrischen Leitungen, die
in Verbindung mit dem Abgasfühler vorhanden sind, würden die statistischen Fehlermöglichkeiten multiplizieren. Es besteht
deshalb eine weitere und besondere Aufgabe der Erfindung darin, einen auf die Zusammensetzung von Abgasen ansprechenden
Fühler zu schaffen, der nur mit einem Paar elektrischer Leitungen auskommt, die in solcher Art angeordnet sein können,
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daß sie größtmöglichen Schutz gegen Salz, Sprengmittel für Straßen und Spritzwasser sicherstellen. Diese Forderungen
können mit den bekannten Fühlerkonstruktionen nur durch entsprechende Vergrößerung der Isolation erfüllt werden, wodurch
die Kosten und der konstruktive Aufwand dieser Einrichtungen beträchtlich erhöht wird. Es besteht deshalb eine weitere und
besondere Aufgabe der Erfindung darin, einen billigen und einfach aufgebauten Abgasfühler mit veränderlichem Widerstand
zu schaffen, der als stöchiometrischer Indikator in einem auf das Abgas ansprechenden Luft/Brennstoff-Gemischregler arbeitet.
Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Abgasfühler robuster Ausbildung zu schaffen, der in der Herstellung
billig und in der Konstruktion hinreichend einfach ist, so daß er in weitgehender Automatisierung hergestellt
werden kann.
Da der auf dem Partialdruck von Sauerstoff ansprechende Fühler an eine weitere elektrische Einrichtung zur Lieferung der
Regelgröße en beispielsweise den Luft/Brennstoff-Verhältnisregler angeschlossen werden muß, benötigt der Fühler einen
elektrischen Anschluß, der mit dieser Einrichtung zusammensteckbar ist. Die normalerweise in das seinen Widerstand verändernde
Fühlermaterial eingebetteten Leitungen bestehen typischerweise aus Platin. Es ist jedoch verhältnismäßig
teuer, Platin für den gesamten Weg von der Ftihlertablette bis zum Steckeranschluß zu verwenden. Es ist deshalb erforderlichm
eine Zwischenverbindung zwischen den von der Fühlertablette ausgehenden Leitungen und den Steckerleitungen so
nahe wie möglich an der Tablette vorzusehen, um die für einen jeden Fühler erforderliche Platinleitermenge so klein wie
möglich zu halten. Diese Zwischenverbindung muß einen idealen elektrischen Kontakt zwischen den Fühlerleitungen und den
Steckerleitungen herstellen, muß sich leicht bei der Her
stellung des Fühlers erstellen lessen und »uS in der Lage
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sein, den hohen Umgebungstemperaturen und den Temperaturschwankungen
des Fühlers zu widerstehen. Der normale Weg zur Schaffung eines Abgasfühlers mit geringen Kosten und weitgehend
automatisierter Herstellmöglichkeit würde deshalb darin bestehen, die Anzahl der Einzelteile so klein wie
möglich zu halten und alle Verbindungen zwischen elektrischen Leitern am rückwärtigen Ende des Geräts anzuordnen, um die
Temperaturauswirkungen herabzusetzen. Abgasfühler, die nach diesen Grundsätzen hergestellt worden sind, haben jedoch
elektrisch als Folge von Kurzschlüssen an den Zwischenverbindungen versagt. Diese Kurzschlüsse traten zum Teil als
Folge der Ansammlung von Material in der Nähe der elektrischen Zwischenverbindungen über einen langen Zeitraum hinweg auf.
Es ist deshalb ein besonderes Anliegen der Erfindung, eine billige und auerhafte Abgasfühlerkonstruktion zu schaffen,
die die Anordnung der Zwischenverbindungen zwischen den elektrischen Leitern außerhalb des Geräts vermeidet. Auch
ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen auf die Zusammensetzung der Abgase ansprechenden Fühler zu schaffen, der
eine Tablette aus seinen Widerstand in Abhängigkeit von flpr
Abgaszusammensetzung ändernde Material mit einem elektrischen Anschluß solcher Art zu schaffen, daß die Kosten und der Herstellungsaufwand
des Geräts so klein wie mögich sind, während gleichzeitig eine elektrische Zwischenverbindung zwischen
einem Metall als dem einen Leitermaterial und einem weniger teureren Leitermaterial bewerkstelligt wird, die innerhalb
eines Körpers aus dem die Tablette tragenden keramischen Material ohne nachteilige Beeinflussung des Widerstandsvermögens
des Geräts gegenüber extremen Temperaturen und Temperaturschwankungen ausgeführt werden kann.
Erfindungsgemäß werden die vorstehenden Ziele und Aufgaben gelöst durch
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ein an einem Ende mit Gewinde zum Einschrauben in die
Abgasleitung versehenen htilsenförmigen Gehäuse aus wider*
standsfähigem Metall,
einen ersten von dem hülsenförmigen Gehäuse aufgenommenen
und sich durch dieses erstreckenden Keramikkörper mit einem geschlitzten Vorderende, von dem sich zwei
voneinander getrennte Kanäle bis zur hinteren Stirnfläche erstrecken,
eine im geschlitzten Vorderende des ersten Keramikkörpers
aufgenommene Tablette aus auf den Partialdruck von Sauerstoff ansprechendem keramischen Material, von der sich
zwei Leiter aus Edelmetall voneinander getrennt durch die Kanäle im ersten Keramikkörper bis zu einer Stelle nahe
der hinteren Stirnfläche desselben erstrecken, und
einen zweiten, unmittelbar gegen die hintere Stirnfläche des eret*»n Keramikkörper anliegenden zweiten Keramikkörper
mit zwei mit den Kanälen des ersten Keramikkörpere fluchtenden Kanälen, die von je einem weiteren Leiter aus
unedlem Metall durchsetzt sind, und
wobei die Leiter des ersten und die Leiter des zweiten Keramikkörpers durch in den Kanälen des ersten Keramikkörpers
nahe der hinteren Stirnfläche desselben eingebrachtes schmelzbares Material paarweise leitend miteinander
verbunden sind und die Leiter des zweiten Keramikkörpers an den anderen Enden mit Anschlußmitteln
versehen sind.
Zur Herstellung eines derartigen Fühlers wird zunächst die Tablette aus abgasempfindlichem Widerstandsmaterial in das
geschlitzte Vorderende des ersten Keramikkörpers eingesetzt,
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— β -
während gleichzeitig die von der Tab-lette ausgehenden elektri«
sehen Leitungen durch die innerhalb dieses Keramikkörpers angeordneten
Kanäle geführt werden. Daraufhin wird der erste Keramikkörper in das vorzugsweise zu diesem Zwecke aufgehängte
hülsenförmlge Gehäuse eingesetzt. Ebenso werden die elektrischen Steckerleitungen durch die Kanäle des zweiten
Keramikkörpers geführt und ein Stück in die Endabschnitte der Kanäle des ersten Keramikkörpers hineingeschoben. Nun wird
ringsum die Leiterenden am rückwärtigen Ende des ersten Keramikkörpers ein elektrisch leitendes Material mit verhältnismäßig
hohem Schmelzpunkt aufgebracht, und der zweite Keramikkörper wird auf die hintere Stirnfläche des ersten Keramikkörpers
aufgesetzt. Daraufhin werden die Keramikkörper einer lokalen Erwärmung ausreichender Höhe unterworfen, um das
Material zum Schmelzen zu bringen und eine mechanisch feste und elektrisch hochleitfähige Verbindung zwischen den Fühlerleitungen
und uen Anschlußleitungen herzustellen. Schließlich wird die zusammengebaute Einheit mit geeigneten Dichtungen
versehen, und das metallische Fühlergehäuse wird am Ende umgebördelt, um die Keramikkörper in dichter Verbindung mit
dem Außengehäuse zu halten.
Merkmale zur vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein bevorzugtes Aus führuncrsbeispiel der Erfindung wird
nachstehend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Ansaug- und
Abgasleitungssystem sowie einer Regeleinrichtung zum Regeln des Luft/Brennstoff-Verhältnisses,
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Fig, 2 in einem Diagramm die Abhängigkeit des ohmschen Widerstands eines auf die Abgaszusammensetzung
ansprechenden Widerstandsmaterials von der Zusammensetzung des Luft/Brennstoff-Gemischs bei
verschiedenen Abgastemperaturen,
Fig. 3 in Explosionsdarstellung einen auf die Abgaszusammensetzung ansprechenden Fühler in erfindungsgemäßer Ausbildung zur Verwendung bei der
Regeleinrichtung nach Fig. 1,
Fühler zur Schaffung der Regelgröße für den in Fig. 1 gezeigten Regler und
Fig. 5 und 6 vergrößerte Längsschnitte durch das vordere Ende bzw. das Mittelteil des Fühlers nach
Fig. 3.
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In Fig. 1 Ist mit 1o die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs
bezeichnet, die mit einer Ansaugleitung 12 und einer Abgasleitung 14 versehen ist. Die Abgasleitung 14 steht mit
einer Auspuffleitung 16 in Verbindung. Eine Brennstoffzumeßeinrichtung
18, die beispielsweise von einer Einspritzpumpe oder einem Vergaser gebildet sein kann, ist nur schematisch
am Ansaugende der Saugleitung eingezeichnet. Die Brennstoffzumeßeinrichtung
18 ist mit einem Luftfilter 2o dergestalt versehen, daß die von der Maschine 1o durch die Saugleitung
angesaugte Luft von der Atmosphäre durch den Luftfilter 2o und mindestens einen Teil der Brennstoffzumeßelnrichtung 18
geleitet wird. Konstruktion, Zweck und Wirkungsweise der vorbeschriebenen Anordnung sind wohlbekannt und bedürfen deshalb
keiner weiteren Erläuterung.
Die Brennstoff zündeinrichtung 18 ist ferner mit einer Steuervorrichtung
22 versehen, die im Fall eines elektronischen Einspritzsystems beispielsweise aus einem veränderlichen Wider·
stand zur Steuerung der der Maschine Io in Verhältnis zu einer
bestimmten Luftmenge zugeführten Brennstoffmenge und im Fall eines Vergasers von einem veränderlich einstellbaren Zumeßventil
zur Steuerung der der Maschine im Verhältnis zu einer bestimmten Luftmenge zugeführten Brennstoffmenge gebildet ist.
Die Steuervorrichtung 22 für das Luft/Brennstoff-Verhältnis kann abweichend hiervon auch so ausgebildet sein, daß ein
veränderbar einstellbares Luftventil derart gesteuert wird, daß die der Maschine zugeführte Luftmenge im Verhältnis zu
einer gegebenen Brennstoffmenge, die durch die Brennstoffzumeßeinrichtung 18 zugeführt wird, gesteuert wird.
Die Auspuffleitung 16 ist mit einem Abgasfühler 24 versehen, der in einem geeigneten Vorsprung oder Ansatz der Leitung
derart eingesetzt ist, daß ein auf die chemische Zusammen setzung der Abgase ansprechendes Element den die Leitung 16
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durchströmenden Abgasen ausgesetzt ist. Unter dem durch die
gesamte Beschreibung hindurch verwendeten Ausdruck "Abgasfühler" ist ein Gerät oder ein Apparat zu verstehen, dervan
das Abgassystem zum Ansprechen auf die chemischen Bestandteile der Abgase angeschlossen ist und eine feste keramische
Tablette oder ein Blättchen mit einem elektrischen Widerstand aufweist, welcher in Abhängigkeit von Änderungen in der chemischen
Zusammensetzung der Abgase seinen Wert ändert, die ihrerseits unmittelbar mit und als Folge von Änderungen im
Luft/Brennstoff-Verhältnis des Verbrennungsgemischs variieren,
das die Abgase als Nebenprodukt des Verbrennungsvorgangs erzeugt. Der Abgasfühler 24 steht mit einem elektronischen Regler
26 über zwei Fühlerleitungen 28, 3o in Verbindung. Der elektronische
Regler 26 ist wiederum mit der Steuervorrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis über Steuerleitungen 32,
verbunden. Wie weiter unten an Hand der Fig. 4 beschrieben ist, spricht der elektronische Regler 26 auf Änderungen in der Abgaszusairauensetzung
an, die von dem Abgasfühler 24 festgestellt werden, und schafft Steuersignale zum Empfang durch
die Steuervorrichtung 22 für das Luft/Brennstoff-Verhältnis, welche entweder die Luftmenge oder die Erennsto*freerce verändern
und dadurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine Io zugeführten Brennstoffgemische derart
beeinflussen, daß dadurch eine gewünschte Abgaszusammensetzung
aufrechterhalten wird. Es verdient Beachtung, daß der Abgasfühler 24 auch an einem Vorsprung oder Ansatz der Abgasleitung
14 angeordnet sein kann.
In Fig. 2 sind drei Widerstandskurven über dem Luft/Brennstoff-Verhältnis
aufgetragen, um die Veränderung des Widerstandes eines auf die Abgaszusammensetzung ansprechenden Materials
bei drei verschiedenen Temperaturen zu veranschaulichen. Diese Kurven sind mit 36, 38 und 4o bezeichnet, wobei die Kurve 36
der geringsten Temperatur und die Kurve 4o der höchsten Temperatur entsprechen. Innerhalb des mit 42 bezeichneten
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Bereichs überlappen, wie ersichtlich, die drei Kurven im
wesentlichen einander und verlaufen nahezu senkrecht. Für jeden Fall entspricht dies angenähert einer senkrechten
Linie 44, die als ein Luft/Brennstoff-Verhältnis von 14,7 bezeichnet ist und in diesem Fall dem stöchiometrischen
Gleichgewicht entspricht. Dieser Überlappungsbereich stellt eine ausgeprägte Änderung des Widerstandes dar, während er
gleichzeitig, wie ersichtlich, nur einer Änderung des Luft/ ^Brennstoff-Verhältnisses um - 0,1 entspricht. Das spezifische
Luft/Brennstoff-Verhältnis für das stöchiometrische Gleichgewicht ist eine Funktion der chemischen Zusammensetzung des
jeweils verwendeten Gemische und beträgt bei normalerweise verwendeten Benzinsorten angenähert 14,6 bis 14,8.
Die Kurve 36 entspricht der an einem Abgasfühler beobachteten Widerstandsänderung bei dem Durchfahren des Mischungsverhältnisses
von fettem Gemisch (mehr Brennstoff, als zur vollständigen Verbrennung in einer gegebenen Sauerstoffmenge erforderlich)
zu magerem Gemisch (mehr Sauerstoff, als zur vollständigen Verbrennung einer gegebenen Brennstoffmenge erforderlich)
bei einer verhältnismäßig niedrigen Betriebstemperatur von beispielsweise 5oo°C. Die Widerstandskurve 4o entspricht
der Widerstandsänderung unter ähnlichen Betriebsbedingungen bei einer höheren Betriebstemperatur von beispielsweise
9oo C, und die Kurve 38 gibt einen ähnlichen übergang
für eine Zwischentemperatur wieder. Der in einem typischen Abgassystem zu erwartende Temperaturbereich reicht von der
niedrigsten Betriebstemperatur, bei welcher der Abgasfühler noch funktionieren würde, mit etwa 4oo C bis zu einer maximalen
Temperatur von etwa 1ooo C. Es läßt sich ersehen, daß sowohl für die Übergangskurve mit hoher Temperatur als auch
die Übergangskurve mit niedriger Temperatur eine Widerstandsänderung um mehr als zwei Größenordnungen beim Durchfahren
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses von "etwas reich" nach "etwas mager" auftritt. Es verdient daher Beachtung, daß
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der Abgasfühler 24 leicht dazu gebracht werden kann, das Luft/ Brennstoff-Verhältnis dadurch sehr nahe am stöchiometrischen
Gleichgewicht zu halten, daß versucht wird, das Verhältnis zu modulieren und den Innenwiderstand des Abgasfühlers auf einem
Wert zu halten, der sich einem ausgewählten Punkt, beispielsweise der Mitte des mit 42 bezeichneten Bereichs nähert.
In Fig. 3 ist ein gemäß der Erfindung hergestellter Abgasfühler 24 in seinem Aufbau an Hand einer sog. Explosionsdarstellung
veranschaulicht. Der Abgasfühler 24 weist ein hülsenförmiges Gehäuse 46 aus widerstandsfähigem Metall mit einem
Außengewinde 48 und einem dieses überragenden rohrförmigen Ansatz 5o auf, der eine Abschirmung bildet und mit einer Vielzahl
von Durchtrittsöffnungen 52 versehen ist. Ein keramischer Einsatz 53 besteht aus einem ersten Keramikkörper 54 mit einem
im Durchmesser verhältnismäßig großen zylindrischen Abschnitt 56 und einer rückwärtigen Stirnfläche 58. Von dem zylindrischen
Abschnitt 56 erstreckt sich ein im wesentlichen konischer Abschnitt 6o nach vorn und ist dort mit einem geschlitzten Ende
62 versehen. Die Länge des konischen Abschnitts kann eine Funktion der gewünschten Einsatztiefe in das jeweilige Abgasleitungssystem
sein. Eine scheibenförmige Tablette 64 aus mit seinem Widerstand auf die Abgaszusammensetzung ansprechendem
keramischen Material, die vorzugsweise nach einem bekannten Verfahren (US-PS 3 886 785) aus Titan hergestellt ist,
ist von dem geschlitzten Ende 62 aufgenommen. Beim Herstellen der in ihrem Widerstand veränderlichen Keramiktablette 64
werden zwei die Widerstandsmessung übertragende Leiter mit Abstand und einander nicht berührend derart eingebettet, daß
sie sich von der Tablette 64 wegerstrecken. Der erste Keramikkörper 54 enthält mindestens zwei von seiner rückwärtigen
Stirnfläche 58 ausgehende Kanäle, die sich durch den konischen Abschnitt 6o bis zum geschlitzten Ende 62 erstrecken und die
von der Tablette 64 ausgehenden Leiter 66, 68 aufnehmen. Wie
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Fig. 3 weiterhin zeigt, nimmt der zylindrische Abschnitt 56
des Keramikkörpers 54 an einer nach vorn gerichteten Schulterfläche einen Dichtring 7o in einem dafür vorgesehenen Dichtungssitz
auf. Verabredungsgemäß soll in der Beschreibung "vordere(r)" sich auf die Richtung zur Tablette 64 hin beziehen,
während "hintere(r)" die Richtung von der Tablette weg bedeuten soll.
Ein zweiter Keramikkörper 72 als Teil des keramischen Einsatzes 53 ist mit zwei Durchgangskanälen 74, 76 versehen,
die dessen vordere Stirnfläche 78 mit dessen hinterer Stirnfläche 79 verbinden. Zwei getrennt voneinander isolierte
elektrische Leiter 8o, 42 sind von den Kanälen 74, 76 aufgenommen und derart angeordnet, daß die blanken Metallkörper 84,
86 der Leiter 8o, 82 über die Kanäle 74, 76 überstehen und unmittelbar elektrisch leitend mit den Fühlerleitern 66, 68
verbunden sind. Die isolierten Leiter 8o, 82 sind an ihren hinteren freien Enden mit Steckern 88, 9o zum Einstecken in
eine Steckerkupplung 92 versehen. Auf diese Weise kann die Tablette 64 an den Regler 26 mit Hilfe einer herkömmlichen
Steckerverbinduncr angeschlossen werden. Der zweite Keramikkörper
72 ist ferner mit einer Anzahl wärmeabführender Ringrippen versehen, die längs seinem hinteren Abschnitt verteilt
sind und sich im wesentlichen radial von der Achse des zweiten keramischen Körpers 72, wie bei 94 angedeutet,
erstrecken, um den Betrag an Wärme zu vermindern, dem die isolierten Leiter 8o, 82 und die Steckerkupplung 92 im
Normalbetrieb unterworfen sind.
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Gemäß der Darstellung in Fig. 4 enthält der elektrische Regler
26 eine spezifische elektrische Schaltung. Die gezeigte Schaltung dient jedoch nur zur Erläuterung und läßt sich
durch eine große Anzahl anderer Schaltungen in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Abgasfühler ersetzen.
Zur Energieversorgung der Schaltung dient eine elektrische Energiequelle wie eine Batterie 1o2, die mit ihrer negativen
Klemme an Masse oder eine gemeinsame Masseleitung 1o4 angeschlossen ist, wie dies normalerweise bei Kraftfahrzeugen der
Fall ist. Die positive Klemme der Batterie 1o2 steht Über einen Schalter 1o6 mit einem spannungsführenden Leiter 1o8 in Verbindung.
Der Schalter 1o6 kann beispielsweise ein Teil des Zündschalters im Kraftfahrzeug sein, in das die Brennkraftmaschine
1o eingebaut ist. Der Abgasfühler 24 ist elektrisch an die Spannungsleitung 1o8 über den isolierten Leiter 8o
angeschlossen, während der isolierte Leiter 82 vom Abgasfühler 24 zu einem Knotenpunkt 11o führt. Der Knotenpunkt
ist mit der Masseleitung 1o4 über einen ohmschen Widerstand verbunden. Zwei Potentiometer 114r 116 sind parallel zwischen
die Spannungsleitung 1o8 und die Masseleitung 1o4 geschaltet. Der Spannungsabgriff 118 des Potentiometers 114 ist an die
eine Eingangsklemme eines Spannungsvergleichers 12o geführt, während der Spannungsabgriff 122 des Potentiometers 116 an
die eine Eingangsklemme des Spannungsteilers 124 angeschlossen ist. Die Spannungsabgriffe 118, 122 sind an Eingangsklemmen
entgegengesetzter Polarität derart angeschlossen, daß beispielsweise der Spannungsabgriff 118 mit der negativen
Eingangsklemme des zugehörigen Vergleichers 12o und der Spannungsabgriff 122 mit der positiven Eingangsklemme des
zugehörigen Vergleichers 124 in Verbindung steht. Die restlichen beiden Eingangsklemmen der Vergleicher 12o, 124 sind
mit dem Knotenpunkt 11ο verbunden.
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Wie gezeigt, sind die Vergleicher 12o, 124 von einer Ausführung,
die einen inneren Ausgangstransistor aufweist, der in Abhängigkeit von dem Charakter der dem Vergleicher zugeführten
Eingangssignale leitend oder nichtleitend ist. Wenn das der positiven Eingangsklemme eines solchen Vergleichers
zugeführte Potential höher als das der negativen Eingangsklemme zugeführte Potential ist, dann wird der
innere Ausgangstransistor nichtleitend gemacht, und der damit verbundene Hochziehwiderstand 126, 128 wird dafür
sorgen, daß die Ausgangsklemme 13o bzw. 132 im wesentlichen das Potential der Spannungsleitung 1o8 annimmt. Wenn der
negative Eingang eines solchen Vergleichers hingegen höher als das Potential am positiven Eingang ist, dann wird der
innere Ausgangstransistor leitend, und die Spannung an seinem Ausgang wird im wesentlichen auf Massepotential
fallen.
Nachstehend wird die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 4 mit dem zuvor beschriebenen Abgasfühler in Verbindung
mit Fig. 2 erläutert. Hierzu wird zunächst ein representativer Widerstandswert aus den Kurven nach Fig. 2 herausgesucht.
Beispielsweise kann ein Widerstandswert von 12oo Ohm den ausgewählten Arbeitspunkt innerhalb des Bereichs
42 representieren. Der Widerstand 112 wird in seiner Größe derart bemessen, daß die am Knotenpunkt
auftretende Spannung eine vorausbestimmte bekannte Größe hat, wenn sich der Widerstand der Tablette 64 im ausgewählten
Arbeitspunkt innerhalb des Bereichs 42 nach Fig. befindet. Beispielsweise kann der Widerstand 112 auf
12oo Ohm bemessen werden, so daß unter den gezeigten Bedingungen die Spannung am Knotenpunkt 11o gleich der
Hälfte der Batteriespannung ist. Die Fühlerspannung am Knotenpunkt 11o wird der positiven Eingangsklemme des
Vergleichers 12o und der negativen Eingangsklemme des
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Vergleichers 124 zugeführt.
Das Potentiometer 114 kann mit seinem Spannungsabgriff so
eingestellt sein, daß der negativen Eingangsklemme des Vergleichers
12o eine Spannung zugeführt wird, die etwas stärker positiv als die am Knotenpunkt 11o vorausberechnet erscheinende
Spannung ist, wenn das der zugehörigen Brennkraftmaschine zugeführte Luft/Brennstoff-Gemisch ein Mischungsverhältnis
entsprechend dem Arbeitspunkt im Bereich 42 der Kurven 36, 38, 4o nach Fig. 2 besitzt, und kann demzufolge die maximal zulässige
Abweichung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Gemische in das fette Gebiet darstellen. Demgegenüber kann
der Spannungsabgriff 22 des Potentiometers 116 so eingestellt sein, daß an der positiven Eingangsklemme des Vergleichers
eine Spannung auftritt, die etwas geringer ist als die am Knotenpunkt 11o auftretende Spannung unter Bedingungen ist,
die dem Betrieb der Maschine bei einem Luft/Brennstoff-Verhältnis entsprechend dem ausgewählten Widerstandswert des
Fühlers 24 innerhalb des Bereichs 42 entsprechen. Dies kann deshalb die maximale £bweicJwiv» flps Lu^t/BrpnnPtoff-fiemische
in dem mageren Bereich kontrollieren. Solange demnach das Brennstoffgemisch der Maschine mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis
entsprechend dem ausgewählten Widerstandswert der Fühlertablette 64 oder der nahe diesem Wert zugeführt
wird, werden die Spannungsvergleicher in einen ausgeschalteten und unwirksamen Zustand vorgespannt. Das Fehlen eines
Signals an den Ausgangsklemmen 13o, 132 kann deshalb dazu dienen, die Steuereinrichtung 22 für das Luft/Brennstoff-Verhältnis
in einem statischen Zustand zu halten, und das Luft/Brennstoff-Verhältnis der Maschine zugeführten Brennstoff
gemischs wird sich nicht ändern. Wenn hingegen aus irgendwelchen Gründen der Brennstoffanteil des Gemischs
zunimmt (fettes Luft/Brennstoff-Gemisch), wird der Widerstand des Abgasfühlers 24 abnehmen, und die am Knotenpunkt
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auftretende Spannung wird steigen. Wenn dieses Ansteigen genügend groß ist um anzuzeigen, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis
in das fette Gebiet über den Punkt hinaus abgewichen ist, für den ein betriebliches Abweichen zulässig ist, wie
er durch die Einstellung des Potentiometers 114 begründet
ist, wird der Spannungsvergleicher 12o eine hohe Spannung abgeben, die ein Ausgangssignal darzustellen vermag. Ein
solches Signal kann dann eine Änderung in der Einstellung der Steuereinrichtung 22 für das Luft/Brennstoff-Verhältnis
einleiten oder kann direkt zu einer Veränderung benutzt werden, womit begonnen wird, den Brennstoffanteil im Gemisch
herabzusetzen. Wenn der Brennstoffanteil sinkt, wird der Widerstand des Abgasfühlers 64 auf einen solchen Punkt ansteigen,
daß die am Knotenpunkt 1o auftretende Spannung absinkt und gegebenenfalls jegliches Spannungssignal am
Knotenpunkt 13o beseitigt.
Wenn aus irgendwelchen Gründen der Brennstoffanteil im Brennstoff gemischaabnimmt, wird der Fühlerwiderstand anzuwachsen
beginnen, und der Vergleicher 124 wird ein Ausgangssignal an der Klemme 134 liefern, das ein Anwachsen des Brennstoffanteils
im Gemisch einleitet.
Es verdient Beachtung, daß die Auswahl der Schaltungskomponenten zu einem großen Teil von der Natur der elektronischen
Bestandteile und dem genauen Aufb.au der Steuereinrichtung 22 für das Luft/Brennstoff-Verhältnis abhängt.
Wenn diese Einrichtung eine bestimmte Signalform (beispielsweise einen hohen Strom oder ein Massespannungssignal) verlangt,
können die Vergleicher 12o, 124 gemäß anderen Komponentenwerten, wie sie davon diktiert werden, ausgewählt
werden.
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weise weggebrochenen Längsschnitt die Fühlerwaffel 64 und das geschlitzte Vorderende 62 des konischen Abschnitts 6o
des ersten Keramikkörper 54 gezeigt. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, ist die Fühlertablette 64 mit zwei
Fühlerleitungen 66, 68 versehen, die sich von der Tablette weg erstrecken und in Kanälen 98, 1oo aufgenommen sind,
welche hierzu in dem ersten Keramikkörper 54 vorgesehen sind. Die Kanäle 98, 1oo verbinden das geschlitzte Vorderende
62 mit der hinteren Stirnfläche 58 des ersten Keramikkörpers 54. Die Fühlertablette 64 ist innerhalb des geschlfczten
Vorderendes 62 aufgenommen und darin unter der Wirkung der Fühlerleitungen 66, 68 gehalten. Das geschlitzte
Vorderende 62 ist vorzugsweise weit genug, um die Fühlertablette 64 mit losem Sitz aufzunehmen, so daß jeglicher
Klemmdruck auf die Fühlertablette 64 vermieden ist, der über eine lange Zeit hinweg schädliche Wirkungen
zeitigen würde. Alternativ hierzu kann die Fühlertablette auch in Stellung innerhalb des geschlitzten Vorderendes 62
unter Verwendung eines nicht reagierenden Zements auf Titan oder Zirkoniumbasis einzementiert sein. In jedem Falle ist
es wichtig, daß nur ein kleiner Teil der Fühlertablette 64 von der Berührung mit den strömenden Abgasen abgedeckt ist,
wozu der Schlitz nur eine geringe Tiefe gegenüber den Abmessungen der Fühlertablette 64 besitzt. Im Fall einer
kreisförmigen Ausbildung der Fühlertablette 64 ist nur ein kleinerer Bogenabschnitt derselben innerhalb des Schlitzes
aufgenommen. Wie in der Fig. gezeigt ist, verlaufen die Kanäle 98, 1oo parallel zueinander und zu der ungefähren
Mittellinie des ersten keramischen Körpers 54. Es würde auch möglich sein, die Kanäle 98, 1oo nach rückwärts
leicht mit einer Größe und einem Abstand divergieren zu lassen, um einen geeigneten räumlichen Abstand zwischen
den Kanälen an der hinteren Stirnfläche 58 des ersten keramischen Körpers 54 und den Kanälen an der vorderen
Stirnfläche 78 des zweiten keramischen Körpers 72 zu erhalten.
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- 2ο -
Fig. 6 zeigt in einem vergrößerten und beiderseits weggebrochenen Längsschnitt den mittleren Bereich des keramischen
Einsatzes 53 mit den elektrischen Verbindungen zwischen den Fühlerleitungen 66, 68 einerseits und den Steckerleitungen
84, 86 andererseits. Wie in dieser Fig. dargestellt, sind die im ersten Keramikkörper 54 ausgebildeten Kanäle 98, 1oo
mit erweiterten Abschnitten 99, 1o1 innerhalb des zylindrischen Körperabschnitts 56 versehen, die bis zur hinteren
Stirnfläche 58 des Keramikkörpers reichen. Die Fühlerleiter 66, 68 sind so bemessen, daß sie vom geschlitzten
Vorderehde 62 in die erweiterten Abschnitte 98, 1oo reichen. Die sich durch die Kanäle 74, 76 im zweiten keramischen
Körper 72 angeordneten Steckerleiter 84, 86 haben eine solche Länge, daß sie in die erweiterten Abschnitte 99, 1o1
reichem wenn die hintere Stirnfläche 58 des ersten Keramikkörpers 54 gegen die vordere Stirnfläche 78 des zweiten
Keramikkörpers anliegt.
Der Zusammenbau des Abgasfühlers 24 nach den Fig. 3, 5 und 6 der Zeichnung erfolgt dergestalt, daß zunächst die Fühlertablette
64 mit den beiden von ihr ausgehenden Leitern 66, 68 derart in das geschlitzte Vorderende 62 des ersten Keramikkörpers
54 eingesetzt wird, daß sich die Fühlerleiter 66, 68 durch die Kanäle 98, 1oo erstrecken und ihre freien Enden
innerhalb der erweiterten Abschnitte 99, 1oo zu liegen kommen. Die erweiterten Abschnitte 99, 1o1 werden daraufhin
mit beispielsweise pulverisiertem Kupfer oder einem flockenförmigen Lötmittel gefüllt. Nebenher werden die isolierten
Leiter 8o, 82 von der Rückseite 79 des zweiten Keramikkörpers 72 her in dessen Kanäle 74, 76 eingeführt, so daß
sich die blanken Leiter 84, 86 vollständig durch die Kanäle 74, 76 erstrecken. Die blanken Leiter 84, 86 werden
daraufhin in die mit Pulver angefüllten Kanalabschnitte 99, 1o1 des ersten Keramikkörpers 54 gedrückt, und die
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vordere Stirnfläche 78 des zweiten Keramikkörper 72 wird
in Anlage gegen die hintere Stirnfläche 58 des zweiten Keramikkörpers 54 gebracht. Daraufhin wird der zylindrische
Abschnitt 56 des ersten Keramikkörpers 54 einer lokalen Erwärmung unterworfen, um ausreichend Wärmeenergie zuzuführen,
mit welcher das pulverisierte Material innerhalb der Kanalabschnitte 99, 1oo zum Fließen gebracht und eine elektrisch
leitende, mechanisch feste Verbindung zwischen den Fühlerleitern 66, 68 und den Steckerleitern 86, 84 zustande zu
bringen. Der keramische Einsatz 53 wird daraufhin in das hülsenförmige Gehäuse 46 dergestalt eingesetzt, daß der
vordere Dichtungsring 7o in Anlage gegen eine Dichtungsfläche innerhalb des hülsenförmigen Gehäuses 46 gebracht
wird. Das hintere Ende des hülsenförmigen Gehäuses 46 wird daraufhin zur Erzeugung eines Dichtungsdrucks gegen die
hintere Dichtung 96 umgebördelt. Alternativ hierzu kann die hintere Dichtung 96 in solchen Fällen durch einen Keramiksitz
ersetzt werden, in denen eine ausreichende Abdichtung durch die mit dem hülsenförmigen Gehäuse 46 zusammenwirkende
vordere Dichtung 7o erreicht wird.
Die Steckerstifte 88, 9o und die Steckerkupplung 92 können an die isolierten Leitungen 8o, 82 zu jedem Zeitpunkt
während des Herstellungsprozesses angebracht werden und können auch an die isolierten Leiter 8o, 82 vor deren Einführung
in den zweiten Keramikkörper 72 angebracht werden. Das für das warmflüssige Pulver ausgewählte Material sollte
eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzen und in der Lage sein, eine mechanisch feste Verbindung mit dem typischerweise
aus Platin bestehenden Material der Fühlerleiter 66, 68 und dem Material der Leiter 84, 86 eingehen,
das vorzugsweise eine Hochtemperatur-Legierung aus Chrom, Nickel und gegebenenfalls noch Eisen ist. Das unter Wärme
verflüssigbare Material sollte auch die Kanäle 74, 76 und die Kanäle 98, loo abdichten, um zu verhindern, daß
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Abgase durch diese hindurchströmen. Weiterhin sollte das als unter Wärme verflüssigbares Pulver ausgewählte Material
in der Lage sein, ohne Erweichen den normalen Betriebstemperaturen
des Abgassystems zu widerstehen, indem der Fühler 24 verwendet wird, und sollte einen Wärmeausdehnungskoeffizienten
in Übereinstimmung mit dem des Keramikmaterials, aus dem der ersten und der zweite Keramikkörper bestehen,
und dem der Fühlerleiter 66, 68 und der Steckerleiter 84, 86 aufweisen. Das Material des ersten und des zweiten Keramikkörpers
ist typischerweise ein Keramikmaterial mit einem hohen Aluminiumanteil.
Es läßt sich ersehen, daß die Erfindung die angestrebten
Ziele mit Leichtigkeit erfüllt. Durch Schaffung eines konischen Abschnittes mit einem geschlitzten Vorderende, in
welches die Fühlertablette lose eingesetzt wird, kann diese dergestalt abgestützt werden, daß ein Maximum ihrer Oberfläche
aen Abgasen im Abgassystem frei ausgesetzt ist. Dies ermöglicht eine Herabsetzung des totalen Fühlervolumens
auf ein Minimum bei gleichzeitig guter thermischer Empfindlichkeit, guter elektrischer Isolation zwischen e'en ir das
Fühlermaterial eingebetteten Leitungen und schnellem Ansprechen auf Änderungen im Luft/Brennstoff-Verhältnis.
Durch die Anordnung der Verbindung zwischen den aus Edelmetall bestehenden Fühlerleitern und den zu einer entfernt
liegenden elektrischen Schaltung führenden Steckerleitern an einer Stelle nahe dem Eingriff zwischen dem ersten und
dem zweiten Keramikkörper wird die Verwendung von Edelmetall auf ein absolutes Minimum reduziert, wodurch die
Kosten des Fühlers herabgesetzt werden. Durch die Anordnung dieser Verbindung innerhalb eines aus zwei Teilen bestehenden
keramischen Einsatzes an einer Stelle, die gegebenenfalls innerhalb des metallischen hülsenförmigen Gehäuses
liegt, kann diese Verbindung sowohl gegenüber der Atmosphäre als auch gegenüber den Abgasen abgedichtet werden.
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so daß sie gegenüber lang anhaltenden KorrosionseinfKissen
geschützt wird, die durch das Zusammenwirken von Wärme, Kälte und normalerweise bei Kraftfahrzeugen auftretenden
Schmutzablagerungen verursacht werden können. Durch die
Verwendung eines zweistückigen keramischen Einsatzes mit einer elektrischen Verbindung zwischen den Fühlerleitern
und den Anschlußleitern nahe der Berührungsfläche zwischen den beiden Keramikkörpern läßt sich die gewünschte Herstell·
barkeit auf automatischen Maschinen mit einem Minimum von Handbetätigungen beim Zusammenfügen des Abgasfühlers erhalten.
Dadurch, daß sich die Steckerleitungen 80, 82 mit ihren Isolationen bis in das Innere des hinteren Keramikkörpers
72 hinein erstrecken, ist die Wahrscheinlichkeit, daß sich durch Ansammlung von Fremdkörpern an der hinteren
Stirnfläche 79 ein Kurzschluß zwischen den Leitern 84, 86 ausbildet, weitestgehend vermieden, da ein solcher Kurzschluß
auch erfordern würde, daß die Isolation der Leiter 84, 86 schadhaft wird. Eine solche Isolation besteht
typischerweise aus Polytetrafluoräthylen, das für seine
Robustheit und Reaktionsunempfindlichkeit bekannt ist.
Patentansprüche /
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Claims (7)
- Patentansprüche1J Auf den Partialdruck von Sauerstoff ansprechender Fütter für den Einbau in das Abgasleitungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug, g e -kennzei chnet durchein an einem Ende (48) mit Gewinde zum Einschrauben in die Abgasleitung versehenes hülsenförmiges Gehäuse (46) aus widerstandsfähigem Metall,einen ersten von dem hülsenförmigen Gehäuse (46) aufgenommenen und sich durch dieses erstreckenden Keramikkörper (54) mit einem geschlitzten Vorderende (62), von dem sich zwei voneinander getrennte Kanäle (98, 1oo) bis zur hinteren Stirnfläche erstrecken,eine im geschlitzten Vorderende (62) des ersten Keramikkörpers (54) aufgenommene Tablette (64) aus auf den Partialdruck von Sauerstoff ansprechendem keramischen Material, von der sich zwei Leiter (66, 68) aus Edelmetall voneinander getrennt durch die Kanäle (98, 1oo) im ersten Keramikkörper (54) bis zu einer Stelle (99, 1o1) nahe der hinteren Stirnfläche desselben erstrecken, undeinen zweiten, unmittelbar gegen die hintere Stirnfläche des ersten Keramikkörpers (54) anliegenden zweiten Keramikkörper (72) mit zwei mit den Kanälen (98, 1oo) des ersten Keramikkörpers (54) fluchtenden Kanälen (74, 76), die von je einem weiteren Leiter (84, 86) aus unedlem Metall durchsetzt sind, undwobei die Leiter (66, 68) des ersten und die Leiter (84, 86) des zweiten Keramikkörper« (54 bzw. 72) durch in denFo 8736/24.*. 1976 709 809/108 3Kanälen (98/99; loo/Ιοί) des ersten Keramikkörpers (54) nahe der hinteren Stirnfläche desselben eingebrachtes schmelzbares Material paarweise leitend miteinander verbunden sind und die Leiter (84, 86) des zweiten Keramikkörpers (72) an den anderen Enden mit Anschlußmitteln (88, 9o, 92) versehen sind.
- 2. Fühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das hülsenförmige Gehäuse (46) einen über den Gewindeabschnitt (48) hinausragenden rohrförmigen Ansatz (5o) aufweist, über den die Tablette (64) von dem ersten Keramikkörper (54) aus nicht vorsteht.
- 3. Fühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,' daß die Wandung des rohrförmigen Ansatzes (5o) mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen (52) versehen ist.
- 4. Fühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Material Metallpartikel zur Bildung einer mechanisch festen und elektrisch leitenden Verbindung zwischen den ersten und den zweiten Leitern (98, I00 bzw. 84, 86) enthält.
- 5. Fühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichn et, daß das schmelzbare Material in die Kanäle (98/99; loo/Ιοί) in Pulverform eingebracht und anschließend unter Wärmeanwendung zur Erzielung einer Temperatur über der zu erwartenden Betriebstemperatur in der Abgasleitung (14, 16) verflüssigt worden ist.
- 6. Fühler nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daft der erste Keramikkörper (54) alt einer einen Dichtungssitx bildendenFo «736/24.·. 1976 709809/10S3und eine Dichtung (7o) darin zum Verhindern des Hindurchtretens von Abgas-Nebenprodukten zwischen dem Keramikkörper (54) und dem hülsenförmigen Gehäuse (46) aufnehmenden Schulter versehen ist.
- 7. Fähler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c -h-n-e-t-, daß die Tablette (64) von einem scheibenförmigen Körper gebildet ist, der in dem Schlitz (64) des ersten Keramikkörpers (54) derart aufgenommen 1st, daß sich nur ein kleiner Teil der Scheibenperipherie innerhalb des Schlitzes befindet.703809/1083Fo «736/24.8.197CLeerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/609,767 US4001758A (en) | 1975-09-02 | 1975-09-02 | Stoichiometric air/fuel ratio exhaust gas sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2639097A1 true DE2639097A1 (de) | 1977-03-03 |
DE2639097C2 DE2639097C2 (de) | 1985-06-27 |
Family
ID=24442233
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2639097A Expired DE2639097C2 (de) | 1975-09-02 | 1976-08-31 | Sonde zum Überwachen des stöchiometrischen Verhältnisses im Abgas einer Brennkraftmaschine |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4001758A (de) |
CA (1) | CA1060951A (de) |
DE (1) | DE2639097C2 (de) |
GB (1) | GB1526887A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2817119A1 (de) * | 1977-04-20 | 1978-11-02 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Element zur feststellung der sauerstoffkonzentration und verfahren zu dessen herstellung |
DE3305706A1 (de) * | 1982-02-27 | 1983-09-15 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa | Spuereinrichtung fuer das luft-/treibstoffverhaeltnis zur verwendung im abgas eines verbrennungsmotors |
Families Citing this family (55)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4164699A (en) * | 1976-02-09 | 1979-08-14 | Nauchno-Issledovatelsky Institut Po Bezopasnosti Rabot V Gornoi Promyshlennosti | Thermochemical combustible gas detector |
GB1595421A (en) * | 1977-04-12 | 1981-08-12 | Lucas Industries Ltd | Device for minitoring the composition of the exhaust emission of a combustion process |
FR2404218A1 (fr) * | 1977-09-26 | 1979-04-20 | Bendix Autolite Corp | Senseur d'oxygene compense en temperature |
US4147513A (en) * | 1977-09-26 | 1979-04-03 | Bendix Autolite Corporation | Method and apparatus for measuring the O2 content of a gas |
JPS5461663A (en) * | 1977-10-05 | 1979-05-18 | Ford Motor Co | Encapsuled titania thermistor and its preparation |
US4151503A (en) * | 1977-10-05 | 1979-04-24 | Ford Motor Company | Temperature compensated resistive exhaust gas sensor construction |
US4125374A (en) * | 1977-11-21 | 1978-11-14 | Bendix Autolite Corporation | Method and apparatus for determining combustion mixture air/fuel ratio |
JPS581745B2 (ja) * | 1977-12-16 | 1983-01-12 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | ガス検出装置 |
JPS54137394U (de) * | 1978-03-17 | 1979-09-22 | ||
US4294801A (en) * | 1978-03-24 | 1981-10-13 | Nippon Soken, Inc. | Gas component detector |
JPS5518923A (en) * | 1978-07-26 | 1980-02-09 | Fuji Electric Co Ltd | Oxygen sensor |
JPS6245161Y2 (de) * | 1979-01-18 | 1987-12-02 | ||
US4223293A (en) * | 1979-01-22 | 1980-09-16 | Ford Motor Company | Terminal pin arrangement for an exhaust gas sensor |
US4214472A (en) * | 1979-01-22 | 1980-07-29 | Ford Motor Company | Exhaust gas oxygen sensor and electrical connector arrangement |
US4193289A (en) * | 1979-01-22 | 1980-03-18 | Ford Motor Company | Ceramic insulator for an exhaust gas oxygen sensor |
US4309897A (en) * | 1979-01-22 | 1982-01-12 | Ford Motor Company | Exhaust gas sensor seal and protection tube arrangement |
EP0017359B1 (de) * | 1979-03-20 | 1984-08-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sensorvorrichtung des keramischen Typs |
DE2916178C2 (de) * | 1979-04-21 | 1982-04-22 | Dornier System Gmbh, 7990 Friedrichshafen | Sonde zur Messung des Sauerstoffpartialdrucks in Gasen |
US4225842A (en) * | 1979-07-25 | 1980-09-30 | Bendix Autolite Corporation | Resistance type oxygen sensor |
US4414531A (en) * | 1982-09-30 | 1983-11-08 | Ford Motor Company | Partial pressure of oxygen sensor-I |
JPS6050446A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-03-20 | Nohmi Bosai Kogyo Co Ltd | ガス検出素子とその製造方法 |
DE29604266U1 (de) * | 1996-03-08 | 1996-07-11 | Dessauer Gasgeraete Gmbh | Sauerstoffsensor zur Steuerung des Verbrennungsprozesses in Gas-Heizkesseln |
US5844138A (en) * | 1997-03-07 | 1998-12-01 | Veris Industries, Inc. | Humidity sensor |
US6719950B2 (en) | 2001-11-14 | 2004-04-13 | Robert Bosch Corporation | Miniaturized exhaust gas sensor |
US6843105B1 (en) * | 2003-06-30 | 2005-01-18 | Robert Bosch Corporation | Contact pin for exhaust gas sensor |
US20050223984A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Hee-Gyoun Lee | Chemical vapor deposition (CVD) apparatus usable in the manufacture of superconducting conductors |
US20050223983A1 (en) | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Venkat Selvamanickam | Chemical vapor deposition (CVD) apparatus usable in the manufacture of superconducting conductors |
US7404883B2 (en) * | 2004-04-12 | 2008-07-29 | Robert Bosch Gmbh | Insulation bushing assembly for an exhaust gas sensor |
US7387811B2 (en) * | 2004-09-21 | 2008-06-17 | Superpower, Inc. | Method for manufacturing high temperature superconducting conductors using chemical vapor deposition (CVD) |
US20060243027A1 (en) * | 2005-04-29 | 2006-11-02 | Nelson Charles S | Package for a sensing element, retaining device for retaining the sensing element in the package, sensor, and methods of making the same |
DE102005026068A1 (de) * | 2005-06-07 | 2006-12-14 | Robert Bosch Gmbh | Sensoreinheit mit einem Anschlusskabel |
DE102007036693A1 (de) * | 2007-08-03 | 2009-02-05 | Abb Ag | Thermometer mit auswechselbarem Messeinsatz und Verfahren zum Austausch desselben |
CA2609619A1 (en) | 2007-09-10 | 2009-03-10 | Veris Industries, Llc | Status indicator |
CA2609611A1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-10 | Veris Industries, Llc | Split core status indicator |
CA2609629A1 (en) * | 2007-09-10 | 2009-03-10 | Veris Industries, Llc | Current switch with automatic calibration |
US8212548B2 (en) | 2008-06-02 | 2012-07-03 | Veris Industries, Llc | Branch meter with configurable sensor strip arrangement |
US8421639B2 (en) | 2008-11-21 | 2013-04-16 | Veris Industries, Llc | Branch current monitor with an alarm |
US8421443B2 (en) | 2008-11-21 | 2013-04-16 | Veris Industries, Llc | Branch current monitor with calibration |
US9335352B2 (en) * | 2009-03-13 | 2016-05-10 | Veris Industries, Llc | Branch circuit monitor power measurement |
US10006948B2 (en) | 2011-02-25 | 2018-06-26 | Veris Industries, Llc | Current meter with voltage awareness |
US9146264B2 (en) | 2011-02-25 | 2015-09-29 | Veris Industries, Llc | Current meter with on board memory |
US9329996B2 (en) | 2011-04-27 | 2016-05-03 | Veris Industries, Llc | Branch circuit monitor with paging register |
US9250308B2 (en) | 2011-06-03 | 2016-02-02 | Veris Industries, Llc | Simplified energy meter configuration |
US9410552B2 (en) | 2011-10-05 | 2016-08-09 | Veris Industries, Llc | Current switch with automatic calibration |
US9424975B2 (en) | 2013-08-23 | 2016-08-23 | Veris Industries, Llc | Split core transformer with self-aligning cores |
US9588148B2 (en) | 2014-01-23 | 2017-03-07 | Veris Industries, Llc | Input circuit for current transformer |
US9607749B2 (en) | 2014-01-23 | 2017-03-28 | Veris Industries, Llc | Split core current transformer |
US10408911B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-09-10 | Veris Industries, Llc | Network configurable system for a power meter |
US10371730B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-08-06 | Veris Industries, Llc | Branch current monitor with client level access |
US10274572B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-04-30 | Veris Industries, Llc | Calibration system for a power meter |
US10371721B2 (en) | 2015-12-28 | 2019-08-06 | Veris Industries, Llc | Configuration system for a power meter |
US11215650B2 (en) | 2017-02-28 | 2022-01-04 | Veris Industries, Llc | Phase aligned branch energy meter |
US11193958B2 (en) | 2017-03-03 | 2021-12-07 | Veris Industries, Llc | Non-contact voltage sensor |
US10705126B2 (en) | 2017-05-19 | 2020-07-07 | Veris Industries, Llc | Energy metering with temperature monitoring |
US11193853B2 (en) * | 2019-01-28 | 2021-12-07 | Cummins Emission Solutions Inc. | Remanufacturable sensing assemblies and methods of remanufacture |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3933028A (en) * | 1974-04-23 | 1976-01-20 | Ford Motor Company | Air/fuel ratio sensor for air/fuel ratios in excess of stoichiometry |
US3911386A (en) * | 1975-01-15 | 1975-10-07 | Ford Motor Co | Exhaust gas air fuel ratio sensor |
US3959765A (en) * | 1975-09-02 | 1976-05-25 | Ford Motor Company | Stoichiometric air/fuel ratio exhaust gas sensor |
-
1975
- 1975-09-02 US US05/609,767 patent/US4001758A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-06-09 CA CA254,469A patent/CA1060951A/en not_active Expired
- 1976-08-18 GB GB34483/76A patent/GB1526887A/en not_active Expired
- 1976-08-31 DE DE2639097A patent/DE2639097C2/de not_active Expired
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
In Betracht gezogene ältere Anmeldung: DE-OS 25 27 610 * |
Motortech. Z. Bd. 34, 1973, H. 1, S. 7-11 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2817119A1 (de) * | 1977-04-20 | 1978-11-02 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Element zur feststellung der sauerstoffkonzentration und verfahren zu dessen herstellung |
DE3305706A1 (de) * | 1982-02-27 | 1983-09-15 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa | Spuereinrichtung fuer das luft-/treibstoffverhaeltnis zur verwendung im abgas eines verbrennungsmotors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1526887A (en) | 1978-10-04 |
CA1060951A (en) | 1979-08-21 |
DE2639097C2 (de) | 1985-06-27 |
US4001758A (en) | 1977-01-04 |
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