DE3000993A1 - ELECTROCHEMICAL PROBE WITH PROTECTIVE DEVICE FOR DETERMINING THE OXYGEN CONTENT IN EXHAUST GAS, IN PARTICULAR OF COMBUSTION ENGINES - Google Patents
ELECTROCHEMICAL PROBE WITH PROTECTIVE DEVICE FOR DETERMINING THE OXYGEN CONTENT IN EXHAUST GAS, IN PARTICULAR OF COMBUSTION ENGINESInfo
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Description
Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 937/4: Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 12 937/4:
S tu t. t g a r t EPT Dr S tu t. tgart EPT Dr
II.I.I98OII.I.I98O
"Elektrochemischer Meßfühler mit Schutzeinrichtung für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen, insbesondere von Verbrennungsmotoren""Electrochemical measuring probe with protective device for the determination of the oxygen content in exhaust gases, especially from internal combustion engines "
Die Erfindung betrifft einen elektrochemischen Meßfühler für die Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen, Insbesondere von Verbrennungsmotoren, dessen den Abgasen ausgesetzter Teil mit einer Schutzeinrichtung umgeben ist, die mit Abstand um den Meßfühler angeordnet ist und Öffnungen enthält. *The invention relates to an electrochemical sensor for determining the oxygen content in exhaust gases, in particular of internal combustion engines, the part of which is exposed to the exhaust gases is surrounded by a protective device which is spaced around the probe and contains openings. *
.Meßfühler zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen einer Brennkraftmaschine zwecks Steuerung des Luft-Brennstoff-Verhälthisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Brennstoffgemisches sind z.B. aus DE-OS 2k 33 158, DE-OS 25 02 4:09, DE-OS 26 39 097, US-PS 37 59 232, DE-AS 26 57 ^37 oder Automotive Engineering 87 (3), Seiten 88 bis 97 (März 1979) bekannt..Measuring sensors for determining the oxygen concentration in the exhaust gases of an internal combustion engine for the purpose of controlling the air-fuel ratio of the fuel mixture supplied to the internal combustion engine are, for example, from DE-OS 2k 33 158, DE-OS 25 02 4:09, DE-OS 26 39 097, US-PS 37 59 232, DE-AS 26 57 ^ 37 or Automotive Engineering 87 (3), pages 88 to 97 (March 1979) known.
Diese Sauerstoff-Meßfühler weisen entweder einen sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten in Rohrform auf, wobei auf der dem Vergleichsgas ausgesetzten Innenseite und der denThese oxygen sensors either have an oxygen ion-conductive one Solid electrolytes in tubular form, with the inside exposed to the reference gas and the
130030/019 4 - k - 130030/019 4 - k -
- k - - k - Daim 12Daim 12
Abgasen ausgesetzten Außenseite des Festelektrolyten jeweils eine Dünnschicht-Platinelektrode durch thermisches Aufdampfen, Kathodenzerstäubung, Gasphasenabscheidung, chemische Reduktion, galvanische Abscheidung oder dgl. ausgebildet ist, zwischen denen die der Differenz der Sauerstoffkonzentrationen bzw. Partialdrücke der Abgase und des Vergleichsgases entsprechende EMK erzeugt wird und abgegriffen werden kann, oder bestehen aus einem keramischen, häufig mit Edelmetall imprägnierten Titanmaterial (TiO„) dessen elektrischer Widerstand sich mit dem Sauerstoffgehalt des gasförmigen Mediums und mit der Temperatur ändert.The outside of the solid electrolyte exposed to exhaust gases has a thin-film platinum electrode by thermal vapor deposition, Cathode sputtering, gas phase deposition, chemical reduction, galvanic deposition or the like is formed, between those that of the difference in oxygen concentrations or partial pressures of the exhaust gases and the reference gas corresponding EMF is generated and tapped can, or consist of a ceramic, often with noble metal impregnated titanium material (TiO ") its electrical Resistance changes with the oxygen content of the gaseous medium and with temperature.
Zur Erhöhung der Lebensdauer eines derartigen Meßfühlers wird der dem Abgas ausgesetzte Teil des Meßfühlers mit einer Schutzeinrichtung umgeben.To increase the service life of such a sensor, the part of the sensor exposed to the exhaust gas is provided with a Surrounding protective device.
Bei bekannten elektrochemischen Meßfühlern ist der den Abgasen ausgesetzte Teil des Meßfühlers mit einer Hülse als Schutzeinrichtung versehen, die eine Anzahl von Offnungen aufweist (DE-OS 23 15 444, DE-OS 26 39 097 oder DE-OS 26 27 760); die Katalysatorschicht auf der Außenseite des Fühlers wird jedoch dadurch schnell zerstört, daß der Abgasstrom durch die Öffnungen eintritt und einschließlich seiner groben Partikel direkt auf die Katalysatorschicht aufschlägt. Außerdem wird der hinter den Öffnungen der Schutzeinrichtung liegende Bereich des Fühlers mit seiner Katalysatorschicht bei plötzlichen Temperatur- oder Druckänderungen im anströmenden Abgas nicht vor den auftretenden Schockwirkungen geschützt .In known electrochemical sensors that exposed to the exhaust gases is part of the sensor with a sleeve as Protective device provided, which has a number of openings has (DE-OS 23 15 444, DE-OS 26 39 097 or DE-OS 26 27 760); the catalyst layer on the outside of the However, the sensor is quickly destroyed by the fact that the exhaust gas flow enters through the openings and including it coarse particles hit the catalyst layer directly. In addition, the area of the sensor with its catalyst layer behind the openings in the protective device is used in the event of sudden temperature or pressure changes in the inflowing exhaust gas not protected from the shock effects that occur .
Bekannt sind ferner rohrförmige, einseitig geschlosseneAlso known are tubular, closed on one side
130030/0 1 SU130030/0 1 SU
- 5 - - 5 - Daim 12 937ADaim 12 937A
Schutzeinrichtungen, die mehrere in ihrem Mantel angeordnete Öffnungen haben, welche Umleitmittel, die das eintretende Gas aus direktem Auftreffen auf das Festelektrolytrohr hindern sollen, aufweisen. Der Temperaturgradient am Festelektrolytrohr ist bei diesen Ausführungsformen der Schutzeinrichtung ebenfalls noch sehr hoch und die Lebensdauer entsprechender Meßfühler ist gefährdet (DE-OS 2k 52 92k; DE-AS 25 53 212).Protective devices which have a plurality of openings arranged in their jacket, which diverting means are intended to prevent the gas entering from direct impact on the solid electrolyte tube. The temperature gradient on the solid electrolyte tube is also still very high in these embodiments of the protective device and the service life of corresponding measuring sensors is endangered (DE-OS 2k 52 92k; DE-AS 25 53 212).
Bei einer anderen Schutzeinrichtung hat man zwei Schutzrohre mit Löchern koaxial mit Abstand zueinander um das Festelektrolytrohr fixiert, wobei die Löcher in den Schutzrohren gegeneinander versetzt angeordnet sind (DE-OS 23 k.8 505)·In another protective device, two protective tubes with holes are fixed coaxially around the solid electrolyte tube at a distance from one another, the holes in the protective tubes being offset from one another (DE-OS 23 k.8 505)
Diese Schutzeinrichtungen haben sich zwar in gewissem Umfange als Mittel gegen den mechanischen Angriff und auch gegen Temperatur- und Druckschocks als geeignet erwiesen, sie befriedigen jedoch nicht in Hinsicht auf eine ausreichende Lebensdauer des Meßfühlers mit seiner Katalysatorschicht , und zwar einmal wegen des großen Temperaturgradienten zwischen dem bevorzugt vom Abgas bestrichenen Teil des Meßfühlers und dem nur indirekt vom Abgas_bestrichenen Meßfühlers-Abschnitt, zum anderen aber vor allem, weil sie die Inaktivierung des Katalysators durch Katalysatorgif te wie Schwefel, Phosphor und insbesondere Blei bzw. Bleiverbindungen bei der Verwendung bleihaltigen Benzins nicht zu verhindern vermögen.These protective devices have to some extent as a means against mechanical attack and also Proven against temperature and pressure shocks to be suitable, but they are not satisfactory in terms of sufficient Lifetime of the sensor with its catalyst layer, once because of the large temperature gradient between the part of the sensor that is preferably coated by the exhaust gas and the sensor section that is only indirectly coated by the exhaust gas, on the other hand, mainly because they like the inactivation of the catalyst by catalyst poisons Sulfur, phosphorus and especially lead or lead compounds cannot be prevented when using lead-containing gasoline capital.
Fahrzeuge mit derartigen Meßfühlern sind daher auf die Verwendung von bleifreiem Benzin angewiesen und, da bleifreiesVehicles with such sensors are therefore dependent on the use of unleaded gasoline and, since unleaded
-G--G-
130030/019A130030 / 019A
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Benzin nicht überall erhältlich ist, in ihrem Aktionsradius beschränkt.Petrol is not available everywhere, limited in its radius of action.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzeinrichtung für den Meßfühler zu finden, die nicht nur mechanische Angriffe sowie Temperatur- und Druckschocks vom Meßfühler fernhält, sondern die darüber hinaus insbesondere in bleihaltigem Abgas eine befriedigende Lebensdauer des Meßfühlers gewährleistet.The invention is therefore based on the object of a protective device for finding the probe that is not just mechanical Keeps attacks as well as temperature and pressure shocks away from the sensor, but also in particular A satisfactory service life of the sensor is guaranteed in lead-containing exhaust gas.
Diese Aufgabe wird durch den in den Patentansprüchen beschriebenen Meßfühler gelöst.This object is described by the one in the claims Probe loosened.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung eines Sintermaterialrohres als Schutzeinsrichtung eine Inaktivierung des Meßfühlers durch Vergiftung der Katalysatorschicht durch schwefel- oder phosphorhaltige Verbindungen sowie Blei bei der Verwendung üblicher (bleihaltiger) Kraftstoffe über einen langen Zeitraum praktisch ausbleibt.Surprisingly, it has been found that when using a sintered material tube as a protective device, inactivation of the sensor by poisoning the catalyst layer by sulfur- or phosphorus-containing compounds as well Lead is practically absent from the use of conventional (leaded) fuels over a long period of time.
Als Material für das Siritermaterialrohr kommen poröse keramische Materialien, wie Sillimanit, Cordierit, Silika, Korund, Forsterit infrage, besonders bewährt haben sich jedoch Metalle bzw. Legierungen, wie SIKA R (ΐ.4Λθ4 bzw. 3l6) Inconel, Incoloy, Titan, Monel, Nickel. Bevorzugt werden davon die hochlegierten Werkstoffe wie Inconel, Incoloy und Nickel, weil diese Temperaturbelastungen von 900 C und mehr, sowie Gasschwingungen,hohen thermischen und mechanischen Belastungen besonders gut widerstehen.Porous ceramic materials are used as the material for the Siriter material pipe Materials such as sillimanite, cordierite, silica, corundum, forsterite are possible, but metals have proven to be particularly effective or alloys such as SIKA R (ΐ.4Λθ4 or 3l6) Inconel, Incoloy, titanium, monel, nickel. Of these, the high-alloy materials such as inconel, incoloy and nickel are preferred, because these temperature loads of 900 C and more, as well as gas vibrations, high thermal and mechanical loads resist particularly well.
Eine Wandstärke des Sintermaterialrohres bei Keramik von 1,5 mm und bei Metall von 1 mm sollte nicht unterschrittenThe wall thickness of the sintered material tube should not be less than 1.5 mm for ceramics and 1 mm for metal
130030/0194 - 7 -130030/0194 - 7 -
30Ü099330Ü0993
- 7 - Daim 12 937A- 7 - Daim 12 937A
werden. Bei Überschreiten einer Wandstärke von 20 mm tritt keine wesentliche verbesserte Schutzwirkung mehr auf, es
steigt lediglich die Zeit an, die das Abgas benötigt, um den Sintermaterialkörper zu durchdringen, wodurch die Ansprechzeit
der Sonde steigt. Bevorzugt werden Wandstärken von 2
bis 6 mm, da sie eine gute Schutzwirkung mit geringer Ansprechzeit verbinden.will. If a wall thickness of 20 mm is exceeded, there is no longer any significantly improved protective effect, it
only the time that the exhaust gas needs to penetrate the sintered material body increases, whereby the response time of the probe increases. Wall thicknesses of 2 are preferred
up to 6 mm, as they combine a good protective effect with a short response time.
Als Porengröße für das Sintermaterialrohr hat sich der Bereich von 20 bis 200 p.m bewährt. Oberhalb der Porengröße
von 800 Jim ist die Schutzwirkung zu gering, unterhalb von
5 pm nimmt die Strömungsgeschwindigkeit zu stark ab, die
Ansprechzeit steigt dadurch zu stark an. Eine niedrige Porengröße ermöglicht auch eine geringe Wandstärke, da die Schutzwirkung
mit sinkender Porengröße ansteigt. Durch die g'eringe Wandstärke kann die niedrige Strömungsgeschwindigkeit teilweise
ausgeglichen werden. Bevorzugt wird eine Porengröße
von kO bis 80 pm, weil hier ein besonders günstiger Kompromiß
zwischen Baugröße, Abscheidgrad, Standfestigkeit, mechanischer
Haltbarkeit und Gaslaufzeit durch das Sintermaterial liegt . The range from 20 to 200 μm has proven to be a useful pore size for the sintered material tube. Above the pore size
from 800 Jim the protective effect is too low, below
5 pm the flow velocity decreases too much, the
This increases the response time too much. A small pore size also enables a small wall thickness, since the protective effect increases with decreasing pore size. Due to the low wall thickness, the low flow velocity can be partially compensated for. A pore size is preferred
from kO to 80 pm, because this is a particularly favorable compromise between size, degree of separation, stability, mechanical durability and gas transit time through the sintered material.
Die inneren Oberflächen der Poren des Sintermaterialkörpers können auch z.B. durch Imprägnieren mit einem Katalysatormaterial
belegt werden, das die Einstellung des Gasgleichgewichts beschleunigt, z.B. mit Edelmetallen, insbesondere
solchen der Platingruppe. Das hat den Vorteil, daß man auf einfache Weise praktisch ohne zusätzlichen Aufwand, sofern
man von der Imprägnierung absieht, eine Kontaktzeit erreichen kann, die lang genug ist, um die Bestandteile des
Abgases in ein thermodynamisches Gleichgewicht zu bringen,The inner surfaces of the pores of the sintered material body can also be coated with a catalyst material, for example by impregnation, which accelerates the establishment of the gas equilibrium, for example with noble metals, in particular those of the platinum group. This has the advantage that you can achieve a contact time long enough in a simple manner, practically without additional effort, unless you disregard the impregnation, the components of the
Bring exhaust gas into thermodynamic equilibrium,
130030/0194130030/0194
- 8 - Daim 12 937/4 - 8 - Daim 12 937/4
was Voraussetzung für den gewünschten steilen Potential-which is the prerequisite for the desired steep potential
bei A. = 1,000
sprung/derartiger Meßfühler beim Übergang vom reduzierenden
in den oxidierenden Zustand und umgekehrt ist.at A. = 1,000
jump / such a sensor in the transition from the reducing to the oxidizing state and vice versa.
Die Herstellung derartiger Sintermaterialrohre ist allgemein bekannt und birgt für einen Fachmann keinerlei Schwierigkeiten in sich. Die Verbindung des Sintermaterialkörpers mit dem Körper des Meßfühlers kann durch Schweißen, Löten, Schrauben oder Klemmen direkt vor der abgasseitigen Sondenkeramik erfolgen. Dabei ist es auch möglich, den Sintermaterialkörper auswechselbar anzubringen, so daß er ggf. als billiges Bauteil vor Nachlassen der Schutzwirkung ausgetauscht werden kann und dadurch nicht der gesamte teure Meßfühler erneuert werden muß.The production of such sintered material tubes is generally known and poses no difficulties whatsoever for a person skilled in the art in itself. The connection of the sintered material body with the body of the sensor can be done by welding, soldering, Screws or clamps take place directly in front of the probe ceramic on the exhaust gas side. It is also possible to use the sintered material body to be exchangeable, so that it can be replaced as a cheap component before the protective effect diminishes can be and thereby not the entire expensive sensor has to be replaced.
In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt. Es zeigenTwo exemplary embodiments are shown schematically in the figures. Show it
Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Meßfühlers mit Schutzeinrichtung aus einem Sintermaterial ,Fig. 1 is a partially sectioned side view of a sensor according to the invention Protective device made of a sintered material,
Fig. 2 den abgasrohrseitigen Endabschnitt erfindungsgemäßer Meßfühler mit einer Schutzeinrichtung aus einem Sintermaterial in anderer Ausführung,2 shows the end section of the invention on the exhaust pipe side Measuring sensor with a protective device made of a sintered material in a different design,
Fig. 3 den abgasrohrseitigen Endabschnitt eines Meßfühlers mit Schutzvorrichtung gemäß Stand der Technik.Fig. 3 shows the exhaust pipe-side end section of a sensor with protective device according to State of the art.
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Der in Fig. 1 dargestellte elektrochemische Meßfühler arbeitet nach dem bekannten Prinzip der Sauerstoffkonzentrationskette mit ionenleitendem Festelektrolyt; er enthält ein ionenleitendes, einseitig geschlossenes Festelektrolytrohr 1, das aus stabilisiertem, kubischem ZirkondioxydThe electrochemical sensor shown in Fig. 1 operates on the known principle of the oxygen concentration chain with ion-conductive solid electrolyte; it contains an ion-conducting solid electrolyte tube 1 closed on one side, the one made of stabilized, cubic zirconium dioxide
.* besteht, auf seiner Außenseite eine elektronenleitende Katalysatorschicht 2 aus Platin trägt und auf seiner Innenseite mit einer elektronenleitenden Leiterbahn 3 versehen ist, die bis in den Bereich des Festelektrolytrohr-Bodens hineinreicht und ebenfalls aus Platin bestehen kann. Die Leiterbahn 3 ist mit einem nicht dargestellten Anschlußteil verbunden, das mit einem Steckkontakt .k elektrisch in Verbindung steht» Das Festelektrolytrohr 1 ist dicht in die Längsbohrung 5 eines metallischen Gehäuses 6 eingebaut, das für den Einbau in ein Abgasrohr mit einem Einschraubgewinde 7 und einem Schlüsselsechskant 8 ausgestattet ist. An das anschlußseitige Ende des Gehäuses 6 ist ein Rohr 9 angebracht, das mit Lufteintrittsöffnungen 10 für den Eintritt der Umgebungsluft in den Hohlraum 11 des Festelektrolytrohres 1 versehen ist. Der abgasrohrseitige Endabschnitt des Festelektrolytrohres 1 ragt aus der Gehäuse-Längsbohrung 5 heraus und ist den im Abgasrohr befindlichen Abgasen ausgesetzt. Um die elektronenleitende Katalysatorschicht 2 auf. * consists of an electron-conducting catalyst layer 2 made of platinum on its outside and an electron-conducting conductor track 3 on its inside, which extends into the area of the solid electrolyte tube bottom and can also consist of platinum. The conductor track 3 is connected to a connector, not shown, which is electrically connected to a plug contact Key hex 8 is equipped. At the connection-side end of the housing 6, a tube 9 is attached, which is provided with air inlet openings 10 for the entry of the ambient air into the cavity 11 of the solid electrolyte tube 1. The end section of the solid electrolyte tube 1 on the exhaust pipe side protrudes from the housing longitudinal bore 5 and is exposed to the exhaust gases located in the exhaust pipe. To the electron-conducting catalyst layer 2 on
Vergiftung dem Festelektrolytrohr 1 vor intensiven Abtragungen,/sowie vor Temperatur- und Druckschockwirkungen durch den direkt auftreffenden Abgasstrom zu schützen, ist um den in den Abgasstrom ragenden Bereich des Festelektrolytrohres 1 die erfindungsgemäße Schutzvorrichtung 12 aus Sintermaterial durch Schweißen an das Gehäuse 6 angebracht.Poisoning the solid electrolyte tube 1 before intensive erosion, / as well as Protecting against the effects of temperature and pressure shock from the directly impacting exhaust gas flow is to protect the in the exhaust gas flow protruding area of the solid electrolyte tube 1 the protective device 12 according to the invention made of sintered material attached to the housing 6 by welding.
- 10 -- 10 -
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000993000993
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Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung, die mittels eines Schraubgewindes 13 am Gehäuse 6 befestigt ist.Figure 2 shows another embodiment of an inventive Protective device which is fastened to the housing 6 by means of a screw thread 13.
Figur 3 zeigt eine Schutzvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, bestehend aus einem Metallrohr l4, das eine Öffnung 15 für den Eintritt der Auspuffgase besitzt.Figure 3 shows a protective device according to the prior art Technology consisting of a metal pipe l4, which has an opening 15 for the entry of the exhaust gases.
Durch den porösen Sintermaterialkörper wird erreicht, daß nicht mehr der gesamte Abgasstrom, sondern nur noch ein Teil des Abgases durch die Poren an den Meßfühler gelangt, es wird also praktisch ein Bypaß-Effekt erzielt. Die Menge sowie die Geschwindigkeit dieses auf den Meßfühler gelangenden Abgasstromes lassen sich in einfacher Weise durch Variation der Wandstärke sowie der Porengröße des Sintermaterialkörpers regulieren und den gewünschten Bedingungen anpassen. Durch den Sintermaterialkörper erzielt man weiterhin eine Vergleichmäßigung der Temperatur der Sonde, Temperaturschocks und Druckspitzen werden von der Meßfühlerkeramik (Festelektrolytrohr) ferngehalten. Bei geringer Gasternperatur, d.h. im Leerlauf eines Motors kühlt der Meßfühler nicht so schnell aus, so daß eine mit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung versehene Sonde nicht so schnell ausfällt wie eine Sonde gemäß dem Stand der Technik. Da durch den Bypaß-Effekt des porösen Sintermaterialkörpers nur ein verhältnismäßig geringer Gasstrom auf den Meßfühler gelangt, wird es auch verhältnismäßig einfach, den Meßfühler zu beheizen, was beim Kaltstart und ggf. auch im Leerlauf von Vorteil ist. Da der Sintermaterialkörper auf Temperaturspitzen undThe porous sintered material body achieves that it is no longer the entire exhaust gas flow, but only part of the exhaust gas that reaches the sensor through the pores a bypass effect is thus practically achieved. The amount as well as the speed of this reaching the sensor The exhaust gas stream can be easily adjusted by varying the wall thickness and the pore size of the sintered material body regulate and adapt to the desired conditions. The sintered material body furthermore achieves a The temperature of the probe, temperature shocks and pressure peaks are evened out by the sensor ceramic (Solid electrolyte tube) kept away. When the gas temperature is low, i.e. when an engine is idling, the sensor does not cool down as quickly, so that one with the protection device according to the invention provided probe does not fail as quickly as a probe according to the prior art. Because by the bypass effect of the porous sintered material body only a relatively small gas flow reaches the sensor, it will It is also relatively easy to heat the sensor, which is an advantage during a cold start and, if necessary, also when idling is. Since the sintered material body on temperature peaks and
130030/0194 - n -130030/0194 - n -
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Druckspitzen dämpfend wirkt, kann der Fühler näher am Motor eingebaut werden, was die Ansprechzeit verringert» Die geringe Verzögerung bis zum Auftreffen auf den Meßfühler, die der Gasstrom durch den Durchtritt durch den porösen Sintermaterialkörper erleidet, kann dadurch leicht ausgeglichen werden.Has a dampening effect on pressure peaks, the sensor can be installed closer to the motor, which reduces the response time » The slight delay before it hits the sensor, which the gas flow through the passage through the Suffered from porous sintered material body, can be easily compensated for.
Die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Schutzeinrichtung wird anhand des nachfolgenden Beispiels gezeigt.The effectiveness of the protective device according to the invention is shown using the example below.
Ein handelsüblicher Meßfühler aus stabilisiertem Zirkondioxid, das beiderseits mit Edelmetall kontaktiert war*, wurde mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung gemäß Fig. 1 umgeben. Die Schutzvorrichtung bestand aus gesintertem SIKA RjWerkstoffnr.: 1·44θ4, hatte eine Wandstärke von 3,0 mm und eine Porengröße von 80 jam.A commercially available sensor made of stabilized zirconium dioxide, which was in contact with precious metal on both sides *, was with a protective device according to the invention according to Fig. 1 surrounded. The protective device consisted of sintered SIKA Rj material no .: 1 · 44θ4, had a wall thickness of 3.0 mm and a pore size of 80 jam.
Der Meßfühler mit erfindungsgemäßer Schutzvorrichtung wurde %5 Stunden dem Abgas eines Ottomotors ausgesetzt. Der Motor verbrauchte 81 Benzin pro Stunde, das Benzin war mit 0,15 g Blei pro Liter verbleit. In dieser Zeit trat praktisch keine wesentliche Verschlechterung der Ansprechzeiten für den Spannungssprung fett-mager bzw. mager-fett ein. Auch blieb das einer bestimmten Spannung entsprechende Luft-Kraftstoff-Verhältnis .( λ.) weitgehend konstant. Der Meßfühler behielt auch seihe gute Empfindlichkeit, was daraus hervorgeht, daß die zur Erzeugung einer bestimmten Spannung (bei A. = 0,98) erforderliche Temperatur praktisch konstantThe sensor with the protection device according to the invention was % Exposed to exhaust gas from a gasoline engine for 5 hours. The motor consumed 81 gasoline per hour, the gasoline was leaded with 0.15 g lead per liter. During this time it practically occurred no significant deterioration in the response times for the voltage jump rich-lean or lean-rich. Even remained the air-fuel ratio corresponding to a certain voltage . (λ.) largely constant. The probe also retained its good sensitivity as a result it can be seen that the temperature required to generate a certain voltage (at A. = 0.98) is practically constant
130030/019k 130030/019 k
Daim 12 937/4Daim 12 937/4
blieb. Alle Werte liegen innerhalb der vom Hersteller für eine neue Sonde (ohne erfindungsgemäße Schutzvorrichtung) angegebenen Spezifikationswerte. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.stayed. All values are within the manufacturer's for a new probe (without protective device according to the invention) given specification values. The results are in summarized in the table.
gemäß Fig. 1According to the invention
according to FIG. 1
werte des Meß
fühlerher
stellersSpecification
values of the measurement
feeler
stellers
Ansprechzeit für JrnsecJ
den Spannungsat 35O ° C
Response time for JrnsecJ
the tension
(600-400mV) bei 550 C
(msecjjump fat-lean
(600-400mV) at 550 C.
(msecj
Ansprechzeit für fmsec"]
den Spannungs- *·at 35O ° C
Response time for fmsec "]
the voltage *
(400-600mV) bei 550 C
£msecjjump lean-fat or similar
(400-600mV) at 550 C.
£ msecj
U = 50OmV
STemperature for
U = 50OmV
S.
130030/0194130030/0194
- 13 -- 13 -
- 13 - Daim 12 937A - 13 - Daim 12 937A
Zum Vergleich wurde ein Meßfühler ohne erfindungsgemaße Schutzvorrichtung dem Abgasstrom ausgesetzt. Bereits nach 3 Stunden bricht die von dem Meßfühler anfangs abgegebene maximale Spannung von 90OmV auf etwa 400mV zusammen, d.h., der Meßfühler war bereits nach 3 Stunden unbrauchbar. For comparison, a sensor without a protective device according to the invention was exposed to the exhaust gas flow. After just 3 hours, the maximum voltage initially emitted by the measuring sensor collapses from 90OmV to around 400mV, ie the measuring sensor was already unusable after 3 hours.
130030/0194130030/0194
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