WO2003040717A1 - Messfühler zum bestimmen einer sauerstoffkonzentration in gasen - Google Patents

Messfühler zum bestimmen einer sauerstoffkonzentration in gasen Download PDF

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WO2003040717A1
WO2003040717A1 PCT/DE2002/003869 DE0203869W WO03040717A1 WO 2003040717 A1 WO2003040717 A1 WO 2003040717A1 DE 0203869 W DE0203869 W DE 0203869W WO 03040717 A1 WO03040717 A1 WO 03040717A1
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Helmut Weyl
Hans-Martin Wiedenmann
Karl-Hermann Friese
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Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077—Means for protecting the electrolyte or the electrodes

Definitions

  • the invention relates to a sensor for measuring the oxygen content in gases, in particular in the exhaust gas of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • the sensor element which is usually made of ceramic material, is exposed to the measuring gas.
  • the direct impact of the measuring gas and the particles contained in the measuring gases endanger the sensor element due to the aggressive
  • a fine-meshed metal grid covering the front opening of the protective tube intercepts swirling moisture drops in the measuring gas.
  • the sensor according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the fine-pored strainer, which according to advantageous embodiments of the Invention is designed as a close-meshed mesh or mesh or as a perforated plate with a high hole density and small hole diameter, the water droplets sprayed by the rapid heating of the sensor element are intercepted by the strainer and kept away from the sensor element, so that temperature shock stresses on the sensor element are avoided.
  • the measuring gas flow back to the sensor element directly without redirection, particles contained in the measuring gas which damage the sensor element being held off by the sieve pot.
  • the sieve pot according to the invention has a low flow resistance for the measuring gas flowing through it and, due to its small wall thickness of less than 500 ⁇ m, has such a small storage volume for condensed water that no dangerous ones occur when the sensor element is heated
  • Water drops can form on the side of the screen pot surface facing the sensor element, which could then splash onto the hot sensor element.
  • the sieve pot is provided with a catalytically active coating and / or impregnation or with a getter.
  • the gettering effect for pollutant particles in the exhaust gas is already largely achieved through the filter structure of the sieve pot if it is a fine-meshed mesh or mesh with a filter fineness of less than 100 ⁇ m, preferably as an optically impermeable filter fabric, for example as a braid fabric with different wire diameters for warp and weft , is performed.
  • the metal wire used for the braid is resistant to high temperatures because the sieve pot has to withstand the exhaust gas temperatures up to approx. 1200 ° C.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a sensor for measuring the oxygen content in gases
  • Fig. 3 shows a detail of a longitudinal section of the sensor according to a second
  • Fig. 4 shows a section of a sensor element in
  • Sensor along the line IV - IV in Fig. 3, 5 shows a detail of a longitudinal section of the sensor according to a third exemplary embodiment
  • Fig. 6 shows a section along the line VI - VI in
  • FIG. 7 shows a detail of a longitudinal section of the sensor according to a fourth embodiment.
  • Oxygen content in gases is e.g. arranged as a so-called lambda probe in an exhaust pipe of an internal combustion engine and measures the oxygen content in the exhaust gas, the so-called measuring gas, according to the principle of the oxygen concentration chain with ion-conducting solid electrolytes or by changing its electrical
  • the sensor has a metallic housing base 12 provided with a screw thread 11, in which a
  • Sensor element 13 is held by means of a ceramic seal packing 14.
  • the portion of the sensor element 13 which is exposed from the housing base 12 and which is exposed to the measurement gas is of an inner protective tube 15 and an outer protective tube 16 which are concentric to the axis of
  • Sensor element 13 and housing base 12 are arranged, surround. Both protective tubes 15, 16 are hood-shaped and have a passage opening 17 and 18 at the end.
  • the passage opening 18 of the outer protective tube 16 is designed such that the inner protective tube 15, which has a greater axial length than the outer protective tube 16, passes through the passage opening 18.
  • the inner protective tube 15 also has a plurality of passage openings 19 offset in the circumferential direction. The measuring gas reaches the sensor element 13 via the passage openings 17, 18 and the passage opening 19. Both protective tubes 15, 16 are fastened to the housing base 12 at a radial distance from the sensor element 13.
  • the sensor element 13 - as described for example in DE 40 09 890 AI - comprises a solid electrolyte tube and an electric heating element arranged in the interior of the solid electrolyte tube.
  • the solid electrolyte tube made of ceramic is heated by the heating element to a temperature of, for example, 300 ° C. to 450 ° C. and kept at this temperature.
  • Can lead sensor element 13 To avoid this is a fine-pored sieve pot 20 is placed over the sensor element 13 and fastened with its pot edge in an outlet bore 121 made coaxially to the sensor element 13 in the housing base 12, through which the sensor element 13 also emerges from the housing base 12.
  • the sieve pot 20 has a very low flow resistance for the measuring gas and also, due to its small wall thickness, such a small storage volume for condensed water that when the sensor element 13 is heated up, no dangerous water drops form on the side of the sieve pot surface facing the sensor element 13, which then heats up Can inject sensor element 13.
  • the wall thickness of the screen head 20 is selected to be less than 500 ⁇ m and is preferably made with approximately 150 ⁇ m.
  • the sieve pot 20 is advantageously made catalytically active with a coating or impregnation in order to adjust the thermodynamic equilibrium in the measurement gas.
  • the sieve pot 20 can also be provided with a suitable getter in order to intercept sensor element electrode poisons in the measurement gas, such as silicon compounds or reaction products from oil additives or sulfur compounds in the fuel.
  • 1-4 consists of a mesh 21 or mesh with a very small mesh size, the mesh preferably being designed as a wire mesh or metal filter mesh with a filter fineness smaller than 100 ⁇ m.
  • Filter fineness or size of separating particles is the diameter of the largest, spherical particle that the filter medium can just pass through. This value is called absolute filter fineness by wire weavers.
  • the absolute filter fineness can be in the glass bead test or Bubble point test determined, but also determined mathematically. In the glass bead test, a mixture of presorted glass beads is poured into a test liquid and passed through the wire mesh. All glass beads that have penetrated the filter fabric are measured microscopically. The size of the largest glass beads then counts as the absolute filter fineness.
  • optically non-translucent filter fabrics such as. B. a braid with different wire diameters for warp and weft used.
  • Such braid fabrics are for
  • the sieve pot 20 which is designed as a mesh 21 made of metal wires, in particular as a wire mesh or metal filter mesh, has a circular cross section and is pushed onto the free end of the sensor element 13 and attached to the housing base 12.
  • the sieve pot 20 contained in the sensors according to FIGS. 1-4 can also consist of a perforated plate with a high hole density and a small one Hole diameter are made.
  • the hole diameter is selected to be less than 100 ⁇ m, preferably approximately 25 ⁇ m, and the hole density is selected so that the hole area is more than 10% of the perforated plate area.
  • the holes are preferably produced by laser treatment with a laser beam aligned at an angle to the sheet metal surface.
  • the sieve pot 20 is inserted in a stable support body 22, which in turn protrudes into the outlet bore 121 of the housing base 12 and is fastened to the housing base 12.
  • the support body 22 has large openings 23 which are at least ten times larger than the meshes or holes in the screen head 20 made of wire mesh or a perforated plate and are covered by the screen pot 20 resting on the inner wall of the support body 22.
  • the support body 22 with openings 23 is designed as a cylinder made of rolled perforated sheet metal or rolled, coarse-meshed mesh, which is welded in the outlet bore 121 on the housing base 12.
  • the support body 22 is designed as a deep-drawn sleeve 25, into which the openings 23 are punched in the form of holes or slots 26.
  • the sleeve 25 is provided with a collar 251 which is fixed to the housing base 12 by the packing 14.
  • the sieve pot 20 is clamped in the sleeve 25 or welded into the sleeve 25.
  • the protective tubes 15, 16 can be on the gas side End of the housing base 12 is omitted, since its function is largely taken over by the support body 22. While the two protective tubes 15, 16 are dispensed with in the sensor according to FIG. 7, only the outer protective tube 16 is omitted in the sensor according to FIGS. 5 and 6.

Abstract

Es wird ein Meßfühler zum Messen des Sauerstoffgehalts in Gasen, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine, angegeben, der ein dem Meßgas ausgesetztes Sensorelement (13) und ein das Sensorelement (13) zum Schutz gegen Auftreffen von im Meßgas enthaltenen Kondenswassertröpfchen umgebendes Schutzglied aufweist. Zur Erzielung einer verbesserten Wirkung bei einer kostensenkenden Ausführung des Schutzglieds ist dieses als ein über das Sensorelement (13) gestülpter, feinporiger Siebtopf (20) mit geringem Strömungswiderstand und geringem Speichervolumen für Kondenswasser ausgebildet. Vorzugsweise ist der Siebtopf (20) aus einem Maschengitter (21) mit enger Maschenweite hergestellt, oder aus einem Lochblech, dessen löcher durch Laserbehandlung hiergestellt sind.

Description

MESSFÜHLER ZUM BESTIMMEN EINER SAUERSTOFFKONZENTRATION IN GASEN
Meßfühler
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Meßfühler zum Messen des Sauerstoffgehalts in Gasen, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem solchen Meßfühler ist das üblicherweise aus keramischem Material bestehende Sensorelement dem Meßgas ausgesetzt. Das direkte Auftreffen des Meßgases und der in den Meßgasen enthaltenden Partikel gefährden das Sensorelement infolge der aggressiven
Heißgastemeperaturwechsel und auch infolge mechanischer Beschädigung durch die Partikel. Um solche Schädigungen des Sensorelements wenigstens zu reduzieren, ist bei einem bekannten, im Auspuffrohr einer Brennkraftmaschine angeordneten Meßfühler (DE 40 09 890 AI) das Sensorelement von einem nach unten offenen Schutzrohr umgeben, an dessen Öffnungsrand eine koaxial umlaufende, in den Innenraum des Schutzrohrs weisende Sicke ausgebildet ist. Durch dieses Schutzrohr muß das Meßgas, um das Sensorelement zu erreichen, seine Strömungsrichtung um etwa 90° ändern. Damit treffen die schädlichen Partikel im Abgas mit einer wesentlich geringeren Geschwindigkeit auf das Sensorelement auf, und auch das im Auspuffrohr während des Warmlaufens der Brennkraftmaschine aus den Verbrennungsprodukten entstehende Kondenswasser gelangt nicht oder nur in sehr reduziertem Umfang zu dem Sensorelement. Zudem fängt ein die stirnseitige Öffnung des Schutzrohrs überdeckendes, feinmaschiges Metallgitter in Meßgas verwirbelte Feuchtigkeitstropfen ab. Der mit dem Schutzrohr erzielte Vorteil der höheren Lebensdauer des Meßfühlers gilt ganz besonders für Meßfühler, deren Sensorelement mittels eines integrierten, elektrischen Heizelements beheizt werden.
Bei dem bekannten Meßfühler mit Schutzrohr kann sich unter ungünstigen Betriebsbedingungen, z.B. in einer Abschalt- oder Abkühlphase, im Innenbereich des Schutzrohrs Kondenswasser bilden, das dann beim schnellen Aufheizen des beheizbaren Sensorelements in Tropfenform verspritzt. Diese
Kondenswassertröpfchen rufen beim Auftreffen auf die heiße Sensorelementoberfläche dort aufgrund des Temperaturschocks unzulässig hohe Verspannungen hervo, die zum Bruch des keramisch aufgebauten oder eingekapselten Sensorelements führen können.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Meßfühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch den feinporigen Siebtopf, der gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung als engmaschiges Maschengitter oder -netz oder als Lochblech mit hoher Lochdichte und kleinem Lochdurchmesser ausgeführt ist, die durch das schnelle Aufheizen des Sensorelements verspritzten Wassertröpfchen durch den Siebtopf abgefangen und von dem Sensorelement ferngehalten werden, so daß TemperaturSchockbeanspruchungen des Sensorelements vermieden werden. Gleichzeitig ist es möglich, das Sensorelement wieder vorteilhaft direkt ohne Umleitung vom Meßgas anströmen zu lassen, wobei im Meßgas enthaltene, das Sensorelement schädigende Partikel durch den Siebtopf abgehalten werden. Der erfindungsgemäße Siebtopf weist einen geringen Strömungswiderstand für das hindurchströmende Meßgas und aufgrund seiner geringen Wanddicke von kleiner als 500μm ein so geringes Speichervolumen für Kondenswasser auf, daß sich beim Aufheizen des Sensorelements keine gefährlichen
Wassertropfen an der dem Sensorelement zugewandten Seite der Siebtopfoberfläche bilden können, die dann auf das heiße Sensorelement spritzen könnten.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Meßfühlers möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Siebtopf mit einer katalytisch aktiven Beschichtung und/oder Imprägnierung oder mit einem Getter versehen. Dadurch kann einerseits das thermodynamische Gleichgewicht im Meßgas eingestellt werden, und andererseits werden im Abgas enthaltene Gifte für die Elektroden des Sensorelements, wie z.B. Siliziumverbindungen, Reaktionsprodukte aus Oladditiven oder Schwefelverbindungen im Kraftstoff, vom Sensorelement abgehalten. Die Getterwirkung für Schadstoff-Partikel im Abgas wird dabei bereits weitgehend durch die Filterstruktur des Siebtopfs erreicht, wenn dieser als feinmaschiges Maschengitter oder Maschennetz mit einer Filterfeinheit von kleiner lOOμm, vorzugsweise als optisch nicht durchlässiges Filtergewebe, z.B. als Tressengewebe mit unterschiedlichem Drahtdurchmesser für Kette und Schuß, ausgeführt wird. Der für das Tressengewebe verwendete Metalldraht ist hochtemperaturfest, da der Siebtopf den Abgastemperaturen bis ca. 1200°C standhalten muß.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Meßfühlers zum Messen des Sauerstoffgehalts in Gasen,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II - II in Fig. 1,
Fig. 3 ausschnittweise einen Längsschnitt des Meßfühlers gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel ,
Fig. 4 einen Schnitt eines Sensorelements im
Meßfühler längs der Linie IV - IV in Fig. 3, Fig. 5 ausschnittweise einen Längsschnitt des Meßfühlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI - VI in
Fig. 5,
Fig. 7 ausschnittweise einen Längsschnitt des Meßfühlers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Der in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Querschnitt dargestellte Meßfühler für die Bestimmung des
Sauerstoffgehalts in Gasen wird z.B. als sog. Lambdasonde in einer Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordnet und mißt den Sauerstoffgehalt im Abgas, dem sog. Meßgas, nach dem Prinzip der Sauerstoffkonzentrationskette mit ionenleitenden Festeletrolyten oder durch Änderung seines elektrischen
Widerstandes bei unterschiedlichen Konzentrationen der Gaskomponenten im Meßgas .
Der Meßfühler weist einen mit einem Einschraubgewinde 11 versehenen, metallischen Gehäusesockel 12 auf, in dem ein
Sensorelement 13 mittels einer keramischen Dichtungspackung 14 gehaltert ist. Der unten aus dem Gehäusesockel 12 herausragende Abschnitt des Sensorelements 13, der dem Meßgas ausgesetzt ist, ist von einem inneren Schutzrohr 15 und einem äußeren Schutzrohr 16, die konzentrisch zur Achse von
Sensorelement 13 und Gehäusesockel 12 angeordnet sind, umgeben. Beide Schutzrohre 15, 16 sind haubenförmig ausgebildet und weisen stirnseitig eine Durchlaßöffnung 17 bzw. 18 auf. Die Durchlaßöffnung 18 des äußeren Schutzrohrs 16 ist dabei so ausgebildet, daß das innere Schutzrohr 15, das eine größere Axiallänge als das äußere Schutzrohr 16 aufweist, durch die Durchlaßöffnung 18 hindurchtritt. Zusätzlich zu der Durchlaßöffnung 17 an seiner Stirnseite weist das innere Schutzrohr 15 noch mehrere in Umfangsrichtung versetzte Durchtrittsöffnungen 19 auf. Über die Durchlaßöffnungen 17, 18 und die Durchtrittsöfffnung 19 gelangt das Meßgas an das Sensorelement 13. Beide Schutzrohre 15, 16 sind mit radialem Abstand vom Sensorelement 13 am Gehäusesockel 12 befestigt. Arbeitet der Meßfühler nach dem Prinzip der Sauerstoffkonzentrationskette mit ionenleitendem Festelektrolyten, so umfaßt das Sensorelement 13 - wie dies beispielsweise in der DE 40 09 890 AI beschrieben ist - ein Festelektrolytrohr und ein im Innern des Festelektrolytrohrs angeordnetes elektrisches Heizelement. Im Meßbetrieb wird das aus Keramik hergestellte Festelektrolytrohr durch das Heizelement auf eine Temperatur von z.B. 300°C bis 450°C aufgeheizt und auf dieser Temperatur gehalten.
Es hat sich gezeigt, daß unter ungünstigen Betriebsbedingungen, z.B. in einer Abschalt- oder Abkühlphase der Brennkraftmaschine, sich im Innenbereich der Schutzrohre 15, 16 Kondenswasser bildet, welches dann beim Aufheizen des beheizbaren Sensorelements 13 verspritzt und beim Auftreffen in Tröpfchenform auf die heiße Oberfläche des Sensorelements 13 dort aufgrund des Temperaturschocks unzulässig hohe Verspannungen hervorruft, die zum Bruch des keramischen
Sensorelements 13 führen können. Um dies zu vermeiden, ist ein feinporiger Siebtopf 20 über das Sensorelement 13 gestülpt und mit seinem Topfrand in einer koaxial zum Sensorelement 13 in den Gehäusesockel 12 eingebrachten Austrittsbohrung 121, durch die auch das Sensorelement 13 aus dem Gehäusesockel 12 austritt, befestigt. Der Siebtopf 20 hat einen sehr geringen Strömungswiderstand für das Meßgas und außerdem aufgrund seiner geringen Wanddicke ein so geringes Speichervolumen für Kondenswasser, daß sich beim Aufheizen des Sensorelements 13 keine gefährlichen Wassertropfen an der dem Sensorelement 13 zugewandten Seite der Siebtopfoberfläche bilden, die dann auf das heiße Sensorelement 13 spritzen könnten. Die Wanddicke des Siebkopfs 20 ist kleiner als 500μm gewählt und ist vorzugsweise mit etwa 150μm ausgeführt. Vorteilhafterweise ist der Siebtopf 20 mit einer Beschichtung oder Imprägnierung katalytisch aktiv gemacht, um das thermodynamische Gleichgewicht im Meßgas einzustellen. Der Siebtopf 20 kann auch mit einem geeigneten Getter versehen werden, um Sensorelement-Elektrodengifte im Meßgas, wie z.B. Siliziumverbindungen oder Reaktionsprodukten aus Oladditiven oder Schwefelverbindungen im Kraftstoff abzufangen.
Der Siebtopf 20 besteht in den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 - 4 aus einem Maschengitter 21 oder Maschennetz mit sehr kleiner Maschenweite, wobei vorzugsweise das Maschennetz als ein Drahtgewebe oder Metall-Filtergewebe mit einer Filterfeinheit kleiner als lOOμm ausgeführt ist. Als Filterfeinheit oder Trennteilchengröße bezeichnet man den Durchmesser des größten, kugelförmigen Teilchens, welches das Filtermedium gerade noch passieren kann. Dieser Wert wird von den Drahtwebereien als absolute Filterfeinheit bezeichnet. Die absolute Filterfeinheit kann im Glasperlen-Test oder Bubble-Point-Test ermittelt, aber auch rechnerisch bestimmt werden. Beim Glasperlen-Test wird eine Mischung vorsortierter Glasperlen in eine Testflüssigkeit geschüttet und durch das Drahtgewebe passiert. Alle Glasperlen, die durch das Filtergewebe gedrungen sind, werden mikroskopisch vermessen. Das Maß der größten Glasperlen gilt dann als absolute Filterfeinheit .
Vorteilhaft werden für den Siebtopf 20 optisch nicht durchscheinende Filtergewebe, wie z. B. ein Tressengewebe mit unterschiedlichem Drahtdurchmesser für Kette und Schuß, verwendet . Solche Tressengewebe sind für
Oberflächenfiltration ausgelegt und erreichen bereits weitgehend die gewünschte Getterwirkung für Schadstoffpartikel im Meßgas.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist der als Maschengitter 21 aus Metalldrähten, insbesondere als Drahtgewebe oder Metall-Filtergewebe, ausgeführte Siebtopf 20 einen kreisrunden Querschnitt auf und ist vom freien Ende des Sensorelements 13 her auf dieses aufgeschoben und am Gehäusesockel 12 befestigt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 hat der in gleicher Weise ausgeführte Siebtopf 20 einen ovalen Querschnitt, und zwar einen solchen, daß der Siebtopf 20 sich zusätzlich zu der Befestigung am Gehäusesockel 12 an den schmalen Längsseiten 131 des rechteckförmigen Sensorelernents 13 abstützt (Fig. 4) .
Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann der in den Meßfühlern gemäß Fig. 1 - 4 enthaltene Siebtopf 20 auch aus einem Lochblech mit hoher Lochdichte und kleinem Lochdurchmesser hergestellt werden. Der Lochdurchmesser ist kleiner als lOOμm gewählt, vorzugsweise mit etwa 25μm ausgeführt, und die Lochdichte ist so gewählt, daß die Lochfläche mehr als 10 % der Lochblechfläche beträgt. Bevorzugt werden dabei die Löcher durch Laserbehandlung mit schräg zur Blechoberfläche ausgerichtetem Laserstrahl hergestellt .
In den Ausführungsbeispielen des Meßfühlers gemäß Fig. 5 und 6 sowie Fig. 7 ist der Siebtopf 20 in einem stabilen Stützkörper 22 eingesetzt, der wiederum in die Austrittsbohrung 121 des Gehäusesockels 12 hineinragt und am Gehäusesockel 12 befestigt ist. Der Stützkörper 22 weist große Öffnungen 23 auf, die mindestens zehnmal größer sind als die Maschen oder Löcher in dem aus Drahtgewebe oder einem Lochblech hergestellten Siebkopf 20 und durch den an der Innenwand des Stützkörpers 22 anliegenden Siebtopf 20 abgedeckt sind. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 und 6 ist der Stützkörper 22 mit Öffnungen 23 als Zylinder aus gerolltem Lochblech oder gerolltem, grobmaschigem Geflecht ausgebildet, der in der Austrittsbohrung 121 am Gehäusesockel 12 festgeschweißt ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist der Stützkörper 22 als tiefgezogene Hülse 25 ausgeführt, in die die Öffnungen 23 in Form von Löchern oder Schlitzen 26 eingestanzt sind. Die Hülse 25 ist mit einem Kragen 251 versehen, der von der Dichtungspackung 14 am Gehäusesockel 12 fixiert ist. Der Siebtopf 20 ist in die Hülse 25 eingeklemmt oder in die Hülse 25 eingeschweißt.
Bei den Ausführungsbeispielen des Meßfühlers gemäß Fig. 5 und 6 sowie Fig. 7 können die Schutzrohre 15, 16 am gasseitigen Ende des Gehäusesockels 12 entfallen, da ihre Funktion weitgehend von dem Stützkörper 22 übernommen wird. Während bei dem Meßfühler gemäß Fig. 7 auf beide Schutzrohre 15, 16 verzichtet wird, ist bei dem Meßfühler gemäß Fig. 5 und 6 nur das äußere Schutzrohr 16 entfallen.

Claims

Ansprüche
1. Meßfühler zum Messen des Sauerstoffgehalts in Gasen, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einem dem Meßgas ausgesetzten Sensorelement (13) und einem das Sensorelement (13) zum Schutz gegen Auftreffen von im Meßgas enthaltenen Kondenswassertröpfchen umgebenden Schutzglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzglied als ein über das Sensorelement (13) gestülpter, feinporiger Siebtopf (20) ausgebildet ist.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) einen geringen Strömungswiderstand aufweist.
3. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) eine Wanddicke aufweist, die kleiner als 500μm ist, vorzugsweise bei etwa 150μm liegt.
4. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) eine katalytisch aktive Beschichtung und/oder Imprägnierung aufweist.
5. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) mit einem für das Sensorelement (13) schädliche Beimischungen im Meßgas abhaltenden Getter versehen ist.
6. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) aus einem Lochblech hergestellt ist, das einen Lochdurchmesser kleiner als lOOμm, vorzugsweise von etwa 25μm, und eine hohe Lochdichte mit einer Lochfläche von größer als 10% aufweist.
7. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) ein Lochblech aufweist, dessen Löcher durch LaSerbehandlung mit schräg zur Blechoberfläche ausgerichtetem Laserstrahl hergestellt sind.
8. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) aus einem
Maschengitter (21) mit einer Filterfeinheit kleiner als lOOμm hergestellt ist.
9. Meßfühler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschengitter (21) ein Metallfiltergewebe ist.
10. Meßfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergewebe optisch nicht durchscheinend ist.
11. Meßfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergewebe als Tressengewebe mit unterschiedlichem Drahtdurchmesser für Kette und Schuß ausgeführt ist.
12. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) über das Sensorelement (13) von dessen freiem Ende her aufgeschoben und mit seinem Topfrand an einem das Sensorelement (13) halternden Gehäusesockel (12) festgelegt ist.
13. Meßfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) kreisrund und konzentrisch zur Achse des Sensorelerne ts (13) angeordnet ist.
14. Meßfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf einen elliptischen Querschnitt aufweist und sich an den schmalen Längsseiten (131) des im Querschnitt rechteckigen Sensorelements (13) abstützt.
15. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) in einen Öffnungen (23; 26) mit großem Querschnitt aufweisenden, stabilen Stützkörper (22) eingesetzt ist und daß der Stützkörper (22) an einem das Sensorelement (13) halternden Gehäusesockel (12) festgelegt ist.
16. Meßfühler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) im Stützkörper (22) festgeklemmt oder festgeschweißt ist.
17. Meßfühler nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (22) als tiefgezogene Hülse (25) mit darin eingestanzten Löchern oder Schlitzen (26) ausgebildet ist.
18. Meßfühler nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (22) als Zylinder (24) aus gerolltem Lochblech oder gerolltem, großmaschigen Geflecht ausgebildet ist, dessen Löcher oder Maschen mindestens 10-mal größer sind als die
Löcher bzw. die Maschen des aus einem Lochblech oder Maschengitter hergestellten Siebtopfs (20) .
19. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebtopf (20) von mindestens einem Öffnungen (17 - 19) aufweisenden, becherförmigen Schutzrohr (15, 16) mit Abstand umschlossen ist.
20. Meßfühler nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine becherförmige Schutzrohr (15, 16) mit seinem Becherrand am Gehäusesockel (12) festgelegt ist.
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