DE4436580A1

DE4436580A1 - Gassensor, insbesondere für Abgase von Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE4436580A1
Application number: DE19944436580
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Weyl; Romuald Dipl Ing Fries; Johann Dipl Ing Wehrmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1996-04-18
Also published as: EP0739481A1; WO1996012178A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Gassensor nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiger Gassensor ist aus der DE-OS 32 06 903 (US 4 818 363) bekannt, bei dem ein planares Sensorelement in einer Längsbohrung eines Gehäuses mit zwei übereinander angeordneten elektrisch isolierenden Formteilen fixiert ist. Zwischen den Formteilen ist das Sensorelement von einem elektrisch isolierenden Pulver umgeben, welches mittels eines Federelements zusammengepreßt gehalten wird. Das Pulver besteht aus Talkum und bildet innerhalb des Gehäuses eine Dichtung für das Sensorelement, wobei die Dichtung einen Meßgasraum und einen Referenzgasraum für das Sensorelement voneinander trennt. Die Dichtwirkung gegenüber Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfen ist jedoch nicht ausreichend, so daß Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfe aus dem Abgas der Brennkraftmaschine in den Referenzgasraum gelangen können und damit das Sensorsignal verfälschen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gassensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß der Referenzgasraum des Sensorelements gegenüber Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfen dicht abgeschlossen ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Gassensors möglich. Ein geeignetes dichtendes und kraftstoffbeständiges Pulver ist Graphitpulver. Zur Erzielung einer ausreichend guten Potentialfreiheit des Sensorelements gegenüber dem Gehäuse ist es zweckmäßig, wenn das kraftstoffbeständige Pulver zum Gehäuse hin mit einem elektrisch isolierenden Pulver ummantelt ist. Eine zusätzliche Abdichtung des Referenzraumes wird durch die Anordnung eines Dichtrings zwischen dem meßgasseitigen Formteil und dem Gehäuse erzielt. Die dichtende und zugleich kraftstoffbeständige Wirkung des Pulvers wird dadurch gewährleistet, wenn der Ort des Pulvers derart angeordnet wird, daß die an diesem Ort während des Betriebs des Gassensors auftretenden Temperaturen unterhalb der Umwandlungstemperatur des verwendeten kraftstoffbeständigen Pulvers liegt.

Ausführungsbeispiel

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Gassensors.

Ausführungsbeispiel

Der dargestellte Gassensor setzt sich im wesentlichen zusammen aus einem Metallgehäuse 10 mit einer Längsbohrung 11, einem planaren Sensorelement 14 und einer das Sensorelement 14 im Gehäuse 10 dicht fixierenden Dichtanordnung 12. Das Sensorelement 14 , welches in Längsrichtung durch die Längsbohrung 11 verläuft, besitzt einen meßgasseitigen Abschnitt 15 und einen anschlußseitigen Abschnitt 16.

Der meßgasseitige Abschnitt 15 ist von einem Schutzrohr 18 umgeben, welches Ein- und Auslaßöffnungen 19 für das Meßgas aufweist. Der anschlußseitige Abschnitt 16 des Sensorelements 14 hat an der Oberfläche nicht näher dargestellte Kontaktflächen, über die die elektrische Kontaktierung zu den nicht näher dargestellten Elektroden und zu den gegebenenfalls integrierten Widerstandsheizer hergestellt werden. Die Kontaktstellen sind mit einem mit nicht dargestellten Anschlußkabeln versehenen Kontaktstecker 20 kontaktiert.

Der anschlußseitige Abschnitt 16 des Sensorelements 14 ist von einer Metallhülse 21 umgeben, die den anschlußseitigen Abschnitt 16 des Sensorelements 14 vor Umgebungseinflüssen schützt. Die Metallhülse 21 bildet im Inneren einen Referenzgasraum 22 für das Sensorelement 14, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht.

Das Gehäuse 10 wird beispielsweise in das Abgasrohr einer Brennkraftmaschine eingeschraubt, so daß der meßgasseitige Abschnitt 15 des Sensorelements 14 dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist.

Die Dichtanordnung 12 umfaßt ein anschlußseitiges Formteil 24, ein meßgasseitiges Formteil 25, einen ersten Dichtkörper 26 und einen zweiten Dichtkörper 27. Die Formteile 24, 25 bestehen aus einem elektrisch isolierenden Keramikmaterial, wie beispielsweise Aluminiumoxid. Die Formteile 24, 25 sind innerhalb der Längsbohrung 11 angeordnet und besitzen jeweils eine zentrisch angeordnete, durchgehende Öffnung 28, in der das Sensorelement 14 geführt ist.

Die Dichtkörper 26, 27 sind zwischen den beiden Formteilen 24 und 25 angeordnet. Der erste Dichtkörper 26 besteht beispielsweise aus Graphitpulver beziehungsweise flockenförmigem Graphitpulver, welches um das Sensorelement 14 eingebracht ist. Da das Graphitpulver des ersten Dichtkörpers 26 elektrisch leitend ist, ist der zweite Dichtkörper 27 um den erste Dichtkörper 26 gelegt. Dabei wird der erste Dichtkörper 26 zum Gehäuse 10 hin mit einem elektrisch isolierenden keramischen Pulver ummantelt, welches den zweiten Dichtkörper 27 bildet. Als isolierendes Pulver für den zweiten Dichtkörper 27 eignet sich beispielsweise Aluminiumoxid oder Steatit.

Das Metallgehäuse 10 ist mit einer schräg verlaufenden Schulter 31 ausgeführt. Auf der Schulter 31 sitzt das meßgasseitige Formteil 25 mit einer schulterförmigen Auflage 33 auf. Zwischen der Schulter 31 und der Auflage 33 ist ein Metalldichtring 32 angeordnet, wobei der Metalldichtring aus einer CrNi-Legierung mit einer etwa 10 µm starken Kupferbeschichtung besteht.

Das Graphitpulver des ersten Dichtkörpers 26 gewährleistet neben der Abdichtung gegenüber den im Abgas mitgeführten Gaskomponenten eine Dichtwirkung gegenüber Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfen. Der eingesetzte Dichtring 32 dichtet zusätzlich das meßgasseitige Formteil 25 zum Metallgehäuse 10 hin ab. Damit wird gewährleistet, daß entlang der Mantelfläche des Formteils 25 über den zweiten Dichtkörper 27 kein Kraftstoff und/oder keine Kraftstoffdämpfe in den Referenzgasraum gelangen kann beziehungsweise können.

Die beiden Formteile 24, 25 werden mittels eines Befestigungselements 34 am Gehäuse 10 gehalten. Mit dem Befestigungselement 34, welches das Gehäuse 10 mit Rastelementen hintergreift, wird eine Kraft auf das anschlußseitige Formteil 24 aufgebracht, wodurch das Graphitpulver des ersten Dichtkörpers 26 und das isolierende Keramikpulver des zweiten Dichtkörpers 27 zusammengepreßt werden. Dadurch legt sich das Graphitpulver des ersten Dichtkörpers 26 dicht um das Sensorelement 14 und das isolierende Keramikpulver des zweiten Dichtkörpers 27 wird an die Längsbohrung 11 des Metallgehäuses 10 gedrückt.

Die Abmessungen der Formteile 24, 25 werden so gewählt, daß sich der Ort der Dichtkörper 26, 27 in einem Abstand vom Abgas befindet, so daß die dort maximal auftretenden Temperaturen beim Betrieb des Gassensors unter der Umwandlungstemperatur des kraftstoffbeständigen Pulvers liegen. Damit wird gewährleistet, daß die Dichtheit gegenüber Kraftstoff und/oder Kraftstoffdämpfen über die gesamte Betriebsdauer des Gassensors erhalten bleibt.

Claims

1. Gassensor, insbesondere für Abgase von Brennkraftmaschinen, mit einem planaren Sensorelement, welches in einer Längsbohrung eines Gehäuses von wenigstens einem elektrisch isolierenden Formteil fixiert ist, und mit einer das Sensorelement umschließenden Dichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung von einem das Sensorelement (14) umschließenden Dichtkörper (26) aus einem kraftstoffbeständigen Pulver gebildet ist.

2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (26) zum Gehäuse (10) hin von einem weiteren Dichtkörper (27) ummantelt ist, wobei zumindest der weitere Dichtkörper (27) aus einem elektrisch isolierenen Material besteht.

3. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Dichtkörper (27) aus einem elektrisch isolierenden Pulver gebildet ist.

4. Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Pulver Aluminiumoxid oder Steatit ist.

5. Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kraftstoffbeständige Pulver Graphit ist.

6. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (10) und dem meßgasseitigen Formteil (25) ein Dichtring (32) angeordnet ist.

7. Gassensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (32) ein beschichteter Metalldichtring ist.

8. Gassensor nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (26) innerhalb des Gehäuses an einer Stelle angeordnet ist, an der während des Betriebs des Gassensors Temperaturen vorliegen, die unterhalb der Umwandlungstemperatur des kraft stoffbeständigen Pulvers liegen.