KR20210013561A - Gas sensor with deflecting surface on the main housing side for throttling of fluid flow - Google Patents

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KR20210013561A
KR20210013561A KR1020207033501A KR20207033501A KR20210013561A KR 20210013561 A KR20210013561 A KR 20210013561A KR 1020207033501 A KR1020207033501 A KR 1020207033501A KR 20207033501 A KR20207033501 A KR 20207033501A KR 20210013561 A KR20210013561 A KR 20210013561A
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gas sensor
gas
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inner protective
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KR1020207033501A
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보이테크 루바스
밀란 코티넥
제바스찬 슐테 암 휠제
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 측정 가스의 적어도 하나의 상태 변수, 특히 내연 기관의 배기 가스 중의 입자 농도를 결정하기 위한 가스 센서(10), 특히 입자 센서에 관한 것이며, 상기 센서(10)는 기본 하우징(12), 및 상기 기본 하우징(12)에 배치된 보호 튜브 모듈(14)을 포함하고, 상기 보호 튜브 모듈(14)은 센서 요소(58)가 배치될 수 있으며 길이 방향(16)으로 연장되는 내부 보호 튜브(18), 및 상기 내부 보호 튜브를 적어도 부분적으로 둘러싸는 외부 보호 튜브(26)를 포함하며, 측정 가스는 외부 보호 튜브와 내부 보호 튜브 사이로 흐를 수 있고 내부 보호 튜브 내로 흐르기 위해 편향 영역(37)에서 편향될 수 있다. 상기 편향 영역은 기본 하우징에 의해 형성된 편향면(42)을 포함하고, 상기 편향면과 상기 내부 보호 튜브 사이에 갭(50)이 있으며, 상기 갭(50)을 통해 측정 가스가 내부 보호 튜브 내로 흐를 수 있다. 상기 편향면은 갭에서 길이 방향으로 내부 보호 튜브에 대한 최단 거리를 갖는다.The invention relates to a gas sensor 10, in particular a particle sensor, for determining at least one state variable of a measuring gas, in particular a particle concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine, the sensor 10 comprising a basic housing 12, And a protective tube module 14 arranged in the base housing 12, the protective tube module 14 in which a sensor element 58 can be arranged and extending in the longitudinal direction 16 ( 18), and an outer protective tube 26 at least partially surrounding the inner protective tube, wherein the measurement gas can flow between the outer protective tube and the inner protective tube and in a deflection region 37 to flow into the inner protective tube. It can be biased. The deflection region includes a deflection surface 42 formed by the base housing, and there is a gap 50 between the deflection surface and the inner protective tube, through which measurement gas flows into the inner protective tube. I can. The deflection surface has the shortest distance from the gap to the inner protective tube in the longitudinal direction.

Description

유체 흐름의 스로틀링을 위한 기본 하우징 측 편향면을 갖는 가스 센서Gas sensor with deflecting surface on the main housing side for throttling of fluid flow

본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 따른 가스 센서에 관한 것이다. 본 발명은 또한 관련 보호 튜브 모듈 및 관련 기본 하우징에 관한 것이다.The present invention relates to a gas sensor according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an associated protective tube module and an associated basic housing.

가스 센서는 예를 들어 자동차 배기 시스템에서 배기 가스 특성값을 측정하는데 사용된다. 예를 들어, 람다(Lambda) 센서, NOx 센서 또는 수트(soot) 입자 센서가 사용된다. 이러한 센서의 기능 단위는 하나의 센서 요소를 포함한다. 센서 요소는 원치 않는 외부 영향으로부터 센서 요소를 보호하며 센서 요소로 측정 가스의 의도된 유입을 가능하게 하는 보호 튜브 모듈에 의해 종종 둘러싸여 있다.Gas sensors are used, for example, to measure exhaust gas characteristic values in automobile exhaust systems. For example, Lambda sensors, NOx sensors or soot particle sensors are used. The functional unit of such a sensor contains one sensor element. The sensor element is often surrounded by a protective tube module that protects the sensor element from unwanted external influences and allows the intended inflow of the measuring gas into the sensor element.

본 발명의 과제는 청구항 제 1 항에 따른 가스 센서에 의해 해결된다. 바람직한 개선예들은 종속 청구항들에 제시된다. 본 발명에 중요한 특징들은 또한 다음 설명 및 도면에서 나타나며, 상기 특징들은 특별한 명시가 없다면 그 자체로 및 다양한 조합으로 본 발명에 중요할 수 있다.The object of the present invention is solved by a gas sensor according to claim 1. Preferred improvements are presented in the dependent claims. Features important to the invention also appear in the following description and drawings, and the features may be important to the invention by themselves and in various combinations unless otherwise specified.

결과적으로, 측정 가스의 적어도 하나의 상태 변수, 특히 내연 기관의 배기 가스 중의 입자 농도를 결정하기 위한 가스 센서, 특히 입자 센서가 제안된다. 가스 센서는 기본 하우징, 및 상기 기본 하우징에 배치된 보호 튜브 모듈을 포함하고, 상기 보호 튜브 모듈은 센서 요소가 배치될 수 있거나 배치되며 길이 방향으로 연장되는 내부 보호 튜브, 및 상기 내부 보호 튜브를 적어도 부분적으로 둘러싸는 외부 보호 튜브를 포함한다. 측정 가스는 외부 보호 튜브와 내부 보호 튜브 사이를 통해 보호 튜브 모듈 내로 흐를 수 있으며 내부 보호 튜브 내로의 흐름을 위해 편향 영역에서 편향될 수 있다. 편향 영역은 기본 하우징에 의해 형성된 편향면을 포함하고, 편향면과 내부 보호 튜브 사이에 갭이 있으며, 상기 갭을 통해 측정 가스가 내부 보호 튜브 내로 흐를 수 있고, 상기 편향면은 갭에서 길이 방향으로 내부 보호 튜브에 대한 최단 거리를 갖는다.Consequently, a gas sensor, in particular a particle sensor, is proposed for determining at least one state variable of a measuring gas, in particular a particle concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine. The gas sensor includes a basic housing and a protective tube module disposed in the basic housing, the protective tube module having at least an inner protective tube on which a sensor element may be disposed or disposed and extending in a longitudinal direction, and the inner protective tube. It includes an outer protective tube that partially encloses. The measuring gas may flow into the protective tube module through between the outer protective tube and the inner protective tube and may be deflected in the deflection area for flow into the inner protective tube. The deflection region includes a deflection surface formed by the base housing, and there is a gap between the deflection surface and the inner protective tube, through which measurement gas can flow into the inner protective tube, the deflection surface longitudinally from the gap. It has the shortest distance to the inner protective tube.

내부 보호 튜브와 기본 하우징 측 편향면 사이에 갭을 형성함으로써, 바람직하게는 먼저 내부 보호 튜브와 외부 보호 튜브 사이의 공간 내로 흐르는 유체 흐름이 스로틀링될 수 있다. 갭에서 내부 보호 튜브에 대한 최단 거리를 갖도록 편향면을 설계함으로써, 유체 흐름은 종래 기술에 비해 센서 요소의 방향으로 더 직접적으로 편향될 수 있으므로 전체적으로 바람직한 유체 흐름이 센서 요소를 향해 가스 센서에 제공될 수 있다.By forming a gap between the inner protective tube and the main housing side deflection surface, the fluid flow which preferably first flows into the space between the inner protective tube and the outer protective tube can be throttled. By designing the deflection surface to have the shortest distance from the gap to the inner protective tube, the fluid flow can be deflected more directly in the direction of the sensor element compared to the prior art, so that an overall desirable fluid flow will be provided to the gas sensor towards the sensor element. I can.

또한, 본 발명은 가스 센서가 수트(soot) 입자 센서로서 설계되는 경우, 예를 들어 수트 농도에 대한 가스 센서의 감도를 증가시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 재생 중에 냉각에 대한 가스 센서의 보호를 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can increase the sensitivity of the gas sensor to soot concentration, for example, when the gas sensor is designed as a soot particle sensor. In addition, the present invention can improve the protection of the gas sensor against cooling during regeneration.

가스 센서의 일 실시예에서, 편향면은 단면으로 볼 때 길이 방향에 직교하는 평면에 대해 비스듬하게 연장된다. 이러한 비스듬한 구성에 의해, 보호 튜브 모듈 내로 흐르는 유체 흐름이 센서 요소를 향해 특히 바람직하게 직접 편향될 수 있다.In one embodiment of the gas sensor, the deflection surface extends obliquely with respect to a plane orthogonal to the longitudinal direction when viewed in cross section. With this oblique configuration, the fluid flow flowing into the protective tube module can be particularly preferably deflected directly towards the sensor element.

편향면이 평평한 면으로서 설계되는 것도 가능하다. 따라서, 단면으로 볼 때 편향면은 직선으로 설계될 수 있다. 이로 인해, 센서 요소로의 특히 바람직한 직접 유입이 달성된다.It is also possible for the deflecting surface to be designed as a flat surface. Therefore, when viewed in cross section, the deflection surface can be designed as a straight line. Due to this, a particularly desirable direct entry into the sensor element is achieved.

추가 실시예에서, 편향 영역은 기본 하우징을 향하는 외부 보호 튜브의 단부 섹션을 포함한다. 결과적으로, 편향 영역은 한편으로는 편향면에 의해 그리고 다른 한편으로는 외부 보호 튜브의 단부 섹션에 의해 한정될 수 있다. 이로 인해, 센서 요소로의 직접 유입이 비교적 간단히 제공될 수 있다.In a further embodiment, the deflection region comprises an end section of an outer protective tube facing the base housing. As a result, the deflection zone can be defined on the one hand by the deflection surface and on the other hand by the end section of the outer protective tube. Due to this, direct entry into the sensor element can be provided relatively simply.

이러한 맥락에서, 외부 보호 튜브는 갭의 반대편을 향하는 편향면의 단부에 놓여 있어서 편향 영역이 단면으로 볼 때 실질적으로 삼각형인 것이 가능하다. 따라서, 외부 보호 튜브는 편향면과 함께 삼각형 또는 실질적으로 삼각형인 리세스를 형성할 수 있다. 결과적으로 유체 흐름은 외부 보호 튜브와 내부 보호 튜브 사이의 영역에서 보호 튜브 모듈 내로 흐른 다음, 편향 영역에서 갭을 향해 편향되어 끝으로 센서 요소 위로 흐를 수 있다. 따라서, 외부 보호 튜브 및 편향면은 특히 90°미만의 각도를 형성한다. 상기 각도는 예를 들어 40°내지 50°, 특히 45°일 수 있다. 45°로 설계하는 경우, 편향면은 삼각형 편향 영역의 빗변을 형성할 수 있다.In this context, it is possible that the outer protective tube lies at the end of the deflection surface facing opposite the gap so that the deflection area is substantially triangular in cross section. Thus, the outer protective tube can form a triangular or substantially triangular recess with the deflection surface. As a result, the fluid flow can flow into the protective tube module in the region between the outer protective tube and the inner protective tube and then deflect towards the gap in the deflection region and finally flow over the sensor element. Thus, the outer protective tube and the deflecting surface in particular form an angle of less than 90°. The angle can for example be between 40° and 50°, in particular 45°. In the case of designing 45°, the deflection plane can form the hypotenuse of the triangular deflection region.

내부 보호 튜브가 내부면을 갖고, 기본 하우징은 내부 보호 튜브를 향해 내부면에 의해 한정되는 관통구를 포함하며, 상기 관통구의 내부면이 편향면에 인접하는 것도 가능하다. 센서 요소는 상기 관통구를 통해 내부 보호 튜브 내로 삽입될 수 있다. 결과적으로, 관통구의 내부면은 특히 원주 방향의 에지에서 편향면으로 이어진다. 상기 에지는 특히 길이 방향으로 볼 때 편향면과 내부 보호 튜브 사이의 최단 거리를 형성할 수 있으므로 기본 하우징을 향하는 내부 보호 튜브의 자유 단부와 함께 갭을 한정할 수 있다.The inner protective tube has an inner surface, and the basic housing includes a through hole defined by the inner surface toward the inner protective tube, and it is also possible for the inner surface of the through hole to be adjacent to the deflecting surface. The sensor element can be inserted through the through hole into the inner protective tube. As a result, the inner surface of the through hole leads to the deflection surface, especially at the circumferential edge. The edge can define the shortest distance between the deflecting surface and the inner protective tube, especially when viewed in the longitudinal direction, thereby defining a gap with the free end of the inner protective tube facing the base housing.

또한, 내부 보호 튜브의 내부면이 관통구의 내부면과 동일한 평면에 배치될 수 있다. 결과적으로, 관통구의 내부면은 길이 방향으로 갭에 의해 내부 보호 튜브의 내부면으로부터 분리될 수 있다.In addition, the inner surface of the inner protective tube may be disposed on the same plane as the inner surface of the through hole. As a result, the inner surface of the through hole can be separated from the inner surface of the inner protective tube by a gap in the longitudinal direction.

이러한 맥락에서, 보호 튜브 모듈은 내부 보호 튜브를 외부 보호 튜브에 연결하기 위한 칼라형 연결 섹션을 가지며, 상기 연결 섹션은 측정 가스가 편향 영역 내로 흐를 수 있게 하는 적어도 하나의 관통구를 갖는 것이 가능하다. 따라서 보호 튜브 모듈은 특히 일체형으로 설계될 수 있다. 칼라형 연결 섹션이 편향 영역을 한정할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 관통구에 의해, 보호 튜브 모듈 내로 흐르는 유체의 추가 스로틀링이 갭에 의한 추가 스로틀링 이전에도 제공될 수 있다. 이로 인해, 가스 센서에서 센서 요소를 향해 특히 바람직한 흐름 안내가 이루어진다.In this context, it is possible that the protective tube module has a collared connection section for connecting the inner protective tube to the outer protective tube, which connection section has at least one through-hole through which the measuring gas can flow into the deflection zone. . The protective tube module can thus be designed in particular integrally. Collared connecting sections can define the deflection area. Further, by means of at least one through hole, additional throttling of the fluid flowing into the protective tube module can be provided even before further throttling by the gap. This results in a particularly advantageous flow guidance from the gas sensor towards the sensor element.

또한, 내부 보호 튜브가 외부 보호 튜브에 재료 결합 방식으로 연결되고, 특히 용접되는 것이 제안된다. 기본 하우징의 반대편을 향하는 내부 보호 튜브의 단부 영역이 길이 방향으로 외부 보호 튜브를 넘어 돌출하는 것이 특히 가능하다. 기본 하우징의 반대편을 향하는 외부 보호 튜브의 자유 단부에서 내부 보호 튜브가 외부 보호 튜브에 용접될 수 있다.It is also proposed that the inner protective tube is connected in a material bonding manner to the outer protective tube, in particular welded. It is particularly possible for the end region of the inner protective tube facing away from the base housing to protrude beyond the outer protective tube in the longitudinal direction. The inner protective tube can be welded to the outer protective tube at the free end of the outer protective tube facing opposite the main housing.

보호 튜브 모듈이 기본 하우징에 재료 결합 방식으로 연결, 특히 용접되는 것도 가능하다. 그 결과, 보호 튜브 모듈과 기본 하우징 사이에 특히 안정적이고 내구성 있는 연결이 달성된다.It is also possible for the protective tube module to be connected, in particular welded, to the basic housing by means of a material bonding. As a result, a particularly stable and durable connection is achieved between the protective tube module and the basic housing.

본 발명의 과제는 또한 본 발명에 따른 가스 센서를 위한 기본 하우징에 의해 해결된다. 추가로 또는 대안으로서, 본 발명의 과제는 또한 본 발명에 따른 가스 센서용 보호 튜브 모듈에 의해 해결된다. 결과적으로, 이러한 기본 하우징은 특히 편향면을 포함할 수 있다. 보호 튜브 모듈과의 상호 작용에서, 갭 형성에 의해 스로틀링 및 특히 센서 요소로의 특히 바람직한 유체 공급이 제공될 수 있다.The object of the invention is also solved by the basic housing for the gas sensor according to the invention. Additionally or alternatively, the subject of the invention is also solved by the protective tube module for a gas sensor according to the invention. As a result, this basic housing can in particular comprise a deflection surface. In interaction with the protective tube module, throttling and in particular a particularly desirable fluid supply to the sensor element can be provided by means of gap formation.

본 발명의 추가 특징, 가능한 응용 및 장점은 도면을 참조하여 설명되는 본 발명의 실시예에 대한 다음 설명으로부터 나타난다.Further features, possible applications and advantages of the invention emerge from the following description of the embodiments of the invention described with reference to the drawings.

도 1은 일 실시예에 따르는 가스 센서의 보호 튜브 모듈이 배치된 기본 하우징의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 보호 튜브 모듈을 개별적으로 도시한다.
도 3은 도 1에 따른 기본 하우징을 개별적으로 도시한다.
도 4는 추가 실시예에 따르는 가스 센서의 보호 튜브 모듈이 배치된 기본 하우징의 개략적인 단면도를 도시한다.1 shows a schematic cross-sectional view of a basic housing in which a protective tube module of a gas sensor is disposed according to an embodiment.
FIG. 2 individually shows the protective tube module according to FIG. 1.
FIG. 3 individually shows the basic housing according to FIG. 1.
4 shows a schematic cross-sectional view of a basic housing in which a protective tube module of a gas sensor according to a further embodiment is arranged.

다음 도면들에서 기능적으로 동등한 요소 및 영역은 동일한 도면 부호로 표시되며 재차 상세히 설명되지 않는다.Functionally equivalent elements and regions in the following drawings are indicated by the same reference numerals and are not described in detail again.

도 1에서, 가스 센서 전체가 도면 부호 10으로 표시된다. 가스 센서(10)는 예를 들어 금속으로 제조될 수 있는 기본 하우징(12)(도 3 참조)을 포함한다. 기본 하우징(12)은 여기에 도시되지 않은 측정 가스용 유동 채널에 가스 센서를 배치하기 위한 여기에 도시되지 않은 고정 섹션을 갖는다. 유동 채널은 내연 기관, 예를 들어 자동차의 내연 기관의 배기관일 수 있다.In Fig. 1, the entire gas sensor is indicated by reference numeral 10. The gas sensor 10 comprises a basic housing 12 (see Fig. 3) which can be made of metal, for example. The base housing 12 has a fixed section not shown here for placing the gas sensor in a flow channel for a measuring gas not shown here. The flow channel can be an internal combustion engine, for example an exhaust pipe of an internal combustion engine of a motor vehicle.

보호 튜브 모듈(14)(도 2 참조)이 기본 하우징(12)에 고정된다. 보호 튜브 모듈(14)은 길이 방향(16)으로 주요 연장을 갖는다. 기본 하우징(12) 및/또는 보호 튜브 모듈(14)은 특히 길이 방향 중심축(15)을 중심으로 회전 대칭으로 설계될 수 있다. 보호 튜브 모듈(14)은 내부면(19)을 갖는 실린더형, 특히 원통형일 수 있는 내부 보호 튜브(18)를 포함한다. 내부 보호 튜브(18)는 실질적으로 포트형이고, 중앙 구멍으로서 설계된 개구부(24)를 갖는 튜브 베이스(22) 및 튜브 재킷(20)을 포함한다. 내부 보호 튜브(18)는 반경 방향 거리를 두고 포트형 외부 보호 튜브(26)에 의해 둘러싸여 있다. 외부 보호 튜브(26)는 또한 내부 보호 튜브(18)가 형상 끼워 맞춤 방식으로 또는 실질적으로 형상 끼워 맞춤 방식으로 통과하는 개구부(32)를 갖는 튜브 베이스(30) 및 튜브 재킷(28)을 포함한다. 이 경우, 외부 보호 튜브(26)의 튜브 베이스(30)는 내부 보호 튜브(18)의 튜브 베이스(22)에 대해 뒤로 물러나 있으므로, 내부 보호 튜브(18)는 길이 방향(16)으로 외부 보호 튜브(26)를 넘어 돌출한다.The protective tube module 14 (see Fig. 2) is fixed to the base housing 12. The protective tube module 14 has a major extension in the longitudinal direction 16. The basic housing 12 and/or the protective tube module 14 can be designed in particular rotationally symmetrical about the longitudinal central axis 15. The protective tube module 14 comprises an inner protective tube 18 which may be cylindrical, in particular cylindrical, with an inner surface 19. The inner protective tube 18 is substantially port-shaped and includes a tube base 22 and a tube jacket 20 having an opening 24 designed as a central hole. The inner protective tube 18 is surrounded by a ported outer protective tube 26 at a radial distance. The outer protective tube 26 also includes a tube base 30 and a tube jacket 28 having an opening 32 through which the inner protective tube 18 passes in a shape fit or substantially shape fit manner. . In this case, since the tube base 30 of the outer protective tube 26 is retracted from the tube base 22 of the inner protective tube 18, the inner protective tube 18 is the outer protective tube in the longitudinal direction 16. It protrudes beyond (26).

내부 보호 튜브(18)는 칼라형 연결 섹션(34)을 통해 외부 보호 튜브(26)에 연결된다. 보호 튜브 모듈(14)은 일체로 형성될 수 있다. 칼라형 연결 섹션(34)은 기본 하우징(12)을 향하는 내부 보호 튜브(18)의 자유 단부(36)에 제공된다. 연결 섹션(34)은 길이 방향(16)으로 연장되는 다수의 관통구(38)를 포함한다.The inner protective tube 18 is connected to the outer protective tube 26 via a collared connection section 34. The protective tube module 14 may be integrally formed. A collared connection section 34 is provided at the free end 36 of the inner protective tube 18 facing the base housing 12. The connecting section 34 comprises a number of through holes 38 extending in the longitudinal direction 16.

편향 영역(37)은 기본 하우징(12)의 방향으로 연결 섹션(34) 아래에 제공된다. 편향 영역(37) 전체는 실질적으로 삼각형이고, 한편으로는 연결 섹션(34)의 하부면(39)에 의해 그리고 다른 한편으로는 외부 보호 튜브(26)의 단부 섹션(40)에 의해 한정된다. 하부면(39)과 단부 섹션(40)은 서로 90 °의 각도를 형성한다. 기본 하우징은 원주 방향 편향면(42)을 갖는다. 편향면은 단면으로 볼 때 직선으로 설계되고 길이 방향 축(16)에 직교하는 평면(45)에 대해 비스듬하게 연장된다(도 3 참조).A deflection area 37 is provided below the connecting section 34 in the direction of the base housing 12. The deflection region 37 as a whole is substantially triangular and is defined on the one hand by the lower surface 39 of the connecting section 34 and on the other hand by the end section 40 of the outer protective tube 26. The lower surface 39 and the end section 40 form an angle of 90° to each other. The basic housing has a circumferential deflection surface 42. The deflection surface is designed to be straight in cross section and extends obliquely with respect to the plane 45 orthogonal to the longitudinal axis 16 (see Fig. 3).

도 1에 도시된 단면에서, 편향면(42)은 외부 보호 튜브(26)의 단부 섹션(40)과 45°의 각도를 형성한다. 따라서, 편향 영역(37)은 일종의 원주 방향의 삼각형 채널로서 설계된다.In the cross section shown in FIG. 1, the deflecting surface 42 forms an angle of 45° with the end section 40 of the outer protective tube 26. Thus, the deflection region 37 is designed as a kind of circumferential triangular channel.

기본 하우징(12)은 또한 보호 튜브 모듈(14)을 향하는 관통구(44)를 포함한다. 관통구(44)는 에지(48)에서 편향면(42)으로 이어지는 내부면(46)에 의해 한정된다. 에지(48)는 길이 방향(16)으로 내부 보호 튜브(18)의 자유 단부(36) 반대편에 배치되므로, 내부 보호 튜브(18)와 기본 하우징(12) 사이에 갭(50)이 형성된다. 외부 보호 튜브(26)의 튜브 재킷(28)에 다수의 개구부(52)가 제공된다. 길이 방향(16)으로 볼 때, 개구부(52)의 상부 영역에 소용돌이 요소(54)가 제공된다. 이들은 외부 보호 튜브(26)와 내부 보호 튜브(18) 사이의 공간(56) 내로 돌출되어 기본 하우징(12)의 방향으로 질량 흐름을 안내한다. 도 1에 개략적으로만 도시된 바와 같이, 센서 요소(58)는 내부 보호 튜브(18) 내에 배치된다. 센서 요소(58)는 예를 들어 인터디지털 전극(IDE)을 포함할 수 있다. 이러한 IDE는 예를 들어, 배기 가스 중의 수트(soot) 농도에 대한 척도로서 상기 IDE 상에 침적된 수트의 양을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 센서 요소(58)는 특히 기본 하우징(12)에 배치되며 관통구(44)를 통해 내부 보호 튜브(18) 내로 안내될 수 있는 예를 들어 로드형 세라믹 본체의 가스 감지 단부 섹션으로서 설계될 수 있다.The base housing 12 also includes a through hole 44 facing the protective tube module 14. The through hole 44 is defined by an inner surface 46 that runs from the edge 48 to the deflecting surface 42. The edge 48 is disposed opposite the free end 36 of the inner protective tube 18 in the longitudinal direction 16, so that a gap 50 is formed between the inner protective tube 18 and the base housing 12. A number of openings 52 are provided in the tube jacket 28 of the outer protective tube 26. In the longitudinal direction 16, in the upper region of the opening 52, a vortex element 54 is provided. They protrude into the space 56 between the outer protective tube 26 and the inner protective tube 18 to guide the mass flow in the direction of the base housing 12. As only schematically shown in FIG. 1, the sensor element 58 is disposed within the inner protective tube 18. The sensor element 58 may comprise an interdigital electrode (IDE), for example. This IDE can be used, for example, to determine the amount of soot deposited on the IDE as a measure for the soot concentration in the exhaust gas. Thus, the sensor element 58 is to be designed in particular as a gas-sensing end section of a rod-shaped ceramic body, for example, which is arranged in the base housing 12 and can be guided through the through hole 44 into the inner protective tube 18. I can.

외부 보호 튜브(26)는 끝으로 기본 하우징(12)에 놓여 이를 부분적으로 둘러싸는 자유 단부 섹션(17)을 포함한다. 단부 섹션(17)은 보호 튜브 모듈(14)을 기본 하우징(12)에 재료 결합 방식으로 고정하기 위해 특히 기본 하우징(12)에 용접될 수 있다.The outer protective tube 26 finally comprises a free end section 17 which lies in the base housing 12 and partially surrounds it. The end section 17 can in particular be welded to the base housing 12 in order to fasten the protective tube module 14 to the base housing 12 in a material bonding manner.

가스 센서(10)의 전체적인 기능은 다음과 같다:The overall function of the gas sensor 10 is as follows:

가스 센서(10)는 예를 들어 내연 기관의 배기관에 설치될 수 있다. 센서 요소(58)는 특히 내연 기관의 배기 가스 중의 입자 농도, 예를 들어 수트(soot) 농도를 결정하기 위해 제공될 수 있어서, 입자 센서, 특히 수트 입자 센서일 수 있다. 그러나 센서 요소(58)가 측정 가스의 다른 상태 변수를 결정하도록 설계되는 것도 가능하다. 예를 들어, 센서 요소(58)는 내연 기관의 배기 가스 중의 산소 농도를 결정하기 위한 소위 람다 프로브로서 또는 내연 기관의 배기 가스 중의 산화질소 농도를 결정하기 위한 센서 요소(58)로서 설계될 수 있다. 배기 가스 온도를 측정하기 위한 온도 센서도 이러한 센서 요소(58)일 수 있다.The gas sensor 10 may be installed in an exhaust pipe of an internal combustion engine, for example. The sensor element 58 can in particular be provided for determining the concentration of particles in the exhaust gas of the internal combustion engine, for example the concentration of soot, so that it can be a particle sensor, in particular a soot particle sensor. However, it is also possible for the sensor element 58 to be designed to determine other state variables of the measuring gas. For example, the sensor element 58 can be designed as a so-called lambda probe for determining the concentration of oxygen in the exhaust gas of an internal combustion engine or as a sensor element 58 for determining the concentration of nitrogen oxide in the exhaust gas of an internal combustion engine. . A temperature sensor for measuring the exhaust gas temperature may also be such a sensor element 58.

측정 가스의 적어도 하나의 상태 변수를 결정하기 위해, 화살표(60)로 표시된 바와 같이, 가스 센서(10)가 배치된 배기관으로부터의 측정 가스는 개구부(52)를 통해 내부 보호 튜브(18)와 외부 보호 튜브(26) 사이의 공간(56) 내로 흐를 수 있다. 그 후, 측정 가스는 연결 섹션(34)의 관통구(38)를 통해 흐를 수 있다. 측정 가스의 질량 흐름은 연결 섹션(34)에 의해 스로틀링된다.In order to determine at least one state variable of the measurement gas, the measurement gas from the exhaust pipe in which the gas sensor 10 is disposed, as indicated by the arrow 60, passes through the opening 52 to the inner protective tube 18 and the outer It can flow into the space 56 between the protective tubes 26. Thereafter, the measuring gas can flow through the through hole 38 of the connecting section 34. The mass flow of the measuring gas is throttled by the connecting section 34.

그 후, 측정 가스는 편향 영역(37) 내로 흐르고 편향면(42)으로부터 갭(50)을 향해 안내된다. 갭(50)에서, 측정 가스의 질량 흐름은 재차 스로틀링된다. 그리고 나서, 측정 가스는 센서 요소(58)에 대해 실질적으로 평행하게 흐르고, 따라서 상태 변수는 센서 요소(58)에 의해 결정될 수 있다. 그 후, 측정 가스는 보호 튜브 모듈(14)로부터 내부 보호 튜브(18)의 개구부(24)를 통해 다시 배기관으로 흐른다.After that, the measurement gas flows into the deflection region 37 and is guided from the deflection surface 42 toward the gap 50. In the gap 50, the mass flow of the measurement gas is throttled again. The measuring gas then flows substantially parallel to the sensor element 58, so that a state variable can be determined by the sensor element 58. After that, the measuring gas flows from the protective tube module 14 through the opening 24 of the inner protective tube 18 back to the exhaust pipe.

편향면(42)의 제공에 의해 및 관통구(38)를 통한 그리고 나중에 갭(50)을 통한 스로틀링에 의해, 센서 요소(58)로의 특히 바람직한 유입이 제공될 수 있다. 또한, 특히 센서 요소(58)의 감도를 증가시키고 및/또는 가스 센서(10)의 재생 동안 냉각에 대한 개선된 보호를 제공하는 것도 가능하다.Particularly desirable inflow into the sensor element 58 can be provided by the provision of a deflection surface 42 and by throttling through the through hole 38 and later through the gap 50. It is also possible in particular to increase the sensitivity of the sensor element 58 and/or provide improved protection against cooling during regeneration of the gas sensor 10.

도 4는 내부 보호 튜브(18)가 연결 섹션(34)을 통해 외부 보호 튜브(26)에 고정되지 않고 내부 보호 튜브(18)가 용접 결합부(29)에 의해 외부 보호 튜브(26)와 내부 보호 튜브(18)의 접촉점(27)에서 외부 보호 튜브(26)의 튜브 베이스(30)에서 외부 보호 튜브(26)에 고정된다는 점에서 도 1 내지 도 3에 따른 실시예와 다르다. 연결 섹션(34)의 생략에 의해, 상기 연결 섹션에 의한 질량 흐름의 스로틀링이 이루어지지 않는다. 그러나 질량 흐름은 갭(50)에 의해 계속 스로틀링된다.4 shows that the inner protective tube 18 is not fixed to the outer protective tube 26 via the connecting section 34 and the inner protective tube 18 is connected to the outer protective tube 26 by a welded joint 29. It differs from the embodiment according to FIGS. 1 to 3 in that it is fixed to the outer protective tube 26 at the tube base 30 of the outer protective tube 26 at the contact point 27 of the protective tube 18. By omission of the connecting section 34, no throttling of the mass flow is achieved by the connecting section. However, the mass flow continues to be throttled by the gap 50.

10: 가스 센서
12: 기본 하우징
14: 보호 튜브 모듈
16: 길이 방향
18: 내부 보호 튜브
26: 외부 보호 튜브
34: 연결 섹션
37: 편향 영역
38, 44: 관통구
40: 단부 섹션
42: 편향면
46: 내부면
50: 갭
58: 센서 요소10: gas sensor
12: basic housing
14: protective tube module
16: longitudinal direction
18: inner protective tube
26: outer protective tube
34: connection section
37: deflection area
38, 44: through hole
40: end section
42: deflection surface
46: inner surface
50: gap
58: sensor element

Claims (10)

측정 가스의 적어도 하나의 상태 변수, 특히 내연 기관의 배기 가스 중의 입자 농도를 결정하기 위한 가스 센서(10), 특히 입자 센서로서, 상기 가스 센서(10)는 기본 하우징(12), 및 상기 기본 하우징(12)에 배치된 보호 튜브 모듈(14)을 포함하고, 상기 보호 튜브 모듈(14)은 센서 요소(58)가 배치될 수 있거나 배치되며 길이 방향(16)으로 연장되는 내부 보호 튜브(18), 및 상기 내부 보호 튜브(18)를 적어도 부분적으로 둘러싸는 외부 보호 튜브(26)를 포함하며, 측정 가스는 상기 외부 보호 튜브(26)와 상기 내부 보호 튜브(18) 사이를 통해 상기 보호 튜브 모듈(14) 내로 흐를 수 있고 상기 내부 보호 튜브(18) 내로 흐르기 위해 편향 영역(37)에서 편향될 수 있는, 상기 가스 센서(10)에 있어서,
상기 편향 영역(37)은 상기 기본 하우징(12)에 의해 형성된 편향면(42)을 포함하고, 상기 편향면(42)과 상기 내부 보호 튜브(18) 사이에 갭(50)이 있으며, 상기 갭(50)을 통해 측정 가스가 상기 내부 보호 튜브(18) 내로 흐를 수 있고, 상기 편향면(42)은 상기 갭(50)에서 상기 길이 방향(16)으로 상기 내부 보호 튜브(18)에 대한 최단 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).A gas sensor 10, in particular a particle sensor, for determining at least one state variable of the measuring gas, in particular the particle concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine, the gas sensor 10 comprising a basic housing 12, and the basic housing A protective tube module 14 arranged in 12, the protective tube module 14 on which the sensor element 58 may be disposed or disposed and an inner protective tube 18 extending in the longitudinal direction 16 , And an outer protective tube (26) at least partially surrounding the inner protective tube (18), wherein the measuring gas is passed between the outer protective tube (26) and the inner protective tube (18). (14) In the gas sensor (10), which can flow into and can be deflected in the deflection area (37) to flow into the inner protective tube (18),
The deflection region 37 includes a deflection surface 42 formed by the base housing 12, and there is a gap 50 between the deflection surface 42 and the inner protective tube 18, and the gap Measurement gas can flow into the inner protective tube 18 through 50, and the deflection surface 42 is the shortest with respect to the inner protective tube 18 in the longitudinal direction 16 in the gap 50. Gas sensor (10), characterized in that it has a distance. 제 1 항에 있어서, 상기 편향면(42)은 단면으로 볼 때 길이 방향(16)에 직교하는 평면에 대해 비스듬하게 연장되는 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).The gas sensor (10) according to claim 1, characterized in that the deflection surface (42) extends obliquely with respect to a plane orthogonal to the longitudinal direction (16) when viewed in cross section. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 편향면(42)은 평평한 면으로서 설계되는 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).3. Gas sensor (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the deflection surface (42) is designed as a flat surface. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 편향 영역(37)은 상기 기본 하우징(12)을 향한 상기 외부 보호 튜브(26)의 단부 섹션(40)을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).Gas according to any of the preceding claims, characterized in that the deflection zone (37) comprises an end section (40) of the outer protective tube (26) facing the base housing (12). Sensor 10. 제 4 항에 있어서, 상기 외부 보호 튜브(26)는 상기 갭(50)의 반대편을 향하는 상기 편향면(42)의 단부에 놓여 있어서, 상기 편향 영역(37)은 단면으로 볼 때 실질적으로 삼각형인 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).5. The method of claim 4, wherein the outer protective tube (26) lies at the end of the deflection surface (42) facing opposite the gap (50), so that the deflection region (37) is substantially triangular in cross section. Gas sensor 10, characterized in that. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 보호 튜브(18)는 내부면을 갖고, 상기 기본 하우징(12)은 상기 내부 보호 튜브(18)를 향해 내부면(46)에 의해 한정된 관통구(44)를 포함하며, 상기 관통구(44)의 내부면(46)은 상기 편향면(42)에 인접하는 것을 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).The method according to any one of the preceding claims, wherein the inner protective tube (18) has an inner surface, and the basic housing (12) is directed towards the inner protective tube (18) by an inner surface (46). A gas sensor (10) comprising a defined through hole (44), wherein the inner surface (46) of the through hole (44) is adjacent to the deflection surface (42). 제 6 항에 있어서, 상기 내부 보호 튜브(18)의 상기 내부면은 상기 관통구(44)의 상기 내부면(46)과 동일한 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).The gas sensor (10) according to claim 6, characterized in that the inner surface of the inner protective tube (18) is disposed in the same plane as the inner surface (46) of the through hole (44). 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보호 튜브 모듈(14)은 상기 내부 보호 튜브(18)를 상기 외부 보호 튜브(26)에 연결하기 위한 칼라형 연결 섹션(34)을 포함하고, 상기 연결 섹션(34)은 적어도 하나의 관통구(38)를 포함하며, 상기 관통구(38)를 통해 측정 가스가 상기 편향 영역(37) 내로 유입될 수 있는 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).8. A collared connection section (34) according to any of the preceding claims, wherein the protective tube module (14) comprises a collared connection section (34) for connecting the inner protective tube (18) to the outer protective tube (26). And, the connection section 34 includes at least one through hole 38, through the through hole 38, a gas sensor, characterized in that the measurement gas can be introduced into the deflection region (37) ( 10). 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 보호 튜브(18)는 상기 외부 보호 튜브(26)와 재료 결합 방식으로 연결되고, 특히 용접되고, 및/또는 상기 보호 튜브 모듈(14)은 상기 기본 하우징(102)과 재료 결합 방식으로 연결되는, 특히 용접되는 것을 특징으로 하는 가스 센서(10).9. The protective tube module (14) according to any of the preceding claims, wherein the inner protective tube (18) is connected in a material bonding manner with the outer protective tube (26), in particular welded, and/or the protective tube module (14). A gas sensor (10), characterized in that the base housing (102) is connected in a material bonding manner, in particular welded. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 가스 센서(10)를 위한 기본 하우징(12) 및/또는 보호 튜브 모듈(14).A basic housing (12) and/or a protective tube module (14) for a gas sensor (10) according to any one of claims 1 to 9.
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