WO2018219550A1 - Gas sensor - Google Patents

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WO2018219550A1
WO2018219550A1 PCT/EP2018/059867 EP2018059867W WO2018219550A1 WO 2018219550 A1 WO2018219550 A1 WO 2018219550A1 EP 2018059867 W EP2018059867 W EP 2018059867W WO 2018219550 A1 WO2018219550 A1 WO 2018219550A1
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WO
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protective tube
gas
gas sensor
inner protective
housing
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Application number
PCT/EP2018/059867
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Inventor
Konrad MEISTER
Milan Kotynek
Karel VACHA
Simon Rentschler
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • G01N2015/0042Investigating dispersion of solids
    • G01N2015/0046Investigating dispersion of solids in gas, e.g. smoke

Definitions

  • a gas sensor for determining at least one component or at least one property of a measuring gas is already known from the prior art.
  • the gas sensor known from EP 0 978 721 B1 comprises a detection element with a front section; a detection section of the front portion of
  • Detection element is formed; and a protector covering the detection section; wherein the protector has a first portion and a second portion radially outward of the first portion, the first portion having a sidewall with a first gas inlet, the sidewall having an axial forward end and a tapered portion, of which the tapered portion is formed the axial front end of the side wall is formed; wherein at least one second side gas inlet is formed in a side wall portion of the second portion and a first gas outlet is formed in the first portion, the at least one second side gas inlet being disposed at a location radially opposite to the tapered portion; and wherein a second gas outlet is formed in the second portion, wherein the first gas outlet is formed in a front end surface of the second portion, and wherein the second gas outlet is formed in a front end surface of the second portion, wherein the tapered portion of the first portion in FIG Shape of a truncated cone is formed, which is connected to the front end of a cylindrical body. Disclosure of the invention
  • the present invention is based on the desire for a gas sensor that simultaneously realizes as well as possible a number of properties which were previously regarded as conflicting with one another.
  • the sensor function and the heatability as well as the dynamics of the gas sensor should be independent of its orientation about its longitudinal axis when it is exposed to a lateral flow of sample gas.
  • the gas sensor should also be robust to particles contained in the measurement gas, such as water droplets and / or soot particles.
  • the gas sensor should also have a high degree of dynamics, that is, it should rapidly provide a correspondingly changed signal when the concentration of the component of the measuring gas changes or when the property of the measuring gas changes.
  • the gas sensor according to the invention with the features of claim 1 is able to do this.
  • the gas sensor according to the invention has a housing, which in turn for example has a thread and an external hexagon, so that the gas sensor with its distal end ahead in a receiving socket of an exhaust tract of a
  • a sensor element is installed in the housing. It may be, for example, a planar or rod-shaped, sintered, ceramic sensor element of a
  • Exhaust gas sensor for example, an oxygen sensor or a NOx sensor or a particulate sensor, which is basically known from the prior art.
  • the housing has an inner bore, in which the sensor element is held by a sealing device, which consists for example of steatite and / or boron nitride.
  • the sensor element is, for example, in both longitudinal directions over the
  • the sensor element has a gas-sensitive end section which has, for example, at least one electrode of an electrochemical cell or one
  • Interdigital electrode has. This gas-sensitive end section protrudes distally from the housing and the sealing device along the longitudinal direction of the gas sensor and is therefore exposed to the measuring gas.
  • the gas-sensitive end portion of the sensor element is covered with a protective tube module fixed to the housing, so that the measurement gas does not interact directly, but in a manner with the sensor element, which is defined by the geometry and arrangement of the protective tube module.
  • the protective tube module can be fixed, for example, by a circumferential weld on the housing.
  • the protective tube module has an inner protective tube and an outer protective tube, wherein the inner protective tube surrounds the gas-sensitive end portion of the sensor element with radial and axial distance and further encloses an inner space and wherein the
  • Outer protective tube surrounds the inner protective tube and also a between the
  • the outer protective tube has at least one inlet opening.
  • the at least one inlet opening is to be understood as an inlet opening, if there is only one inlet opening, alternatively all inlet openings should be understood if there are several inlet openings.
  • the outer protective tube also has at least one outlet opening.
  • the at least one outlet opening is to be understood to mean the one outlet opening, if there is only one outlet opening, alternatively all the outlet openings should be understood if there are several outlet openings.
  • the inner protective tube also has at least one inlet opening and at least one outlet opening. This is to be understood in accordance with the meaning of the above for the at least one inlet opening and the at least one outlet opening of the outer protective tube.
  • an opening of the outer protective tube is an inlet opening or an outlet opening
  • the at least one outlet opening is arranged distally in the longitudinal direction of the at least one inlet opening and / or that the at least one outlet opening in the radial direction inside the at least one Inlet opening is arranged.
  • the at least one inlet opening and / or the at least one outlet opening may each comprise a plurality of openings. The indicated relation then applies to each entrance opening with respect to each exit opening.
  • Inlet openings and outlet openings are in particular again which flows form in a gas sensor according to the invention, which is exposed to an outer lateral gas flow, the flow velocity in the region of the distal end of the gas sensor is greater than in a more proximal region of the gas sensor. This applies, for example, to a gas sensor, which in the receiving socket of a
  • Exhaust tract of an internal combustion engine is screwed in accordance with the rules, ie in particular to cut a central axis of a line of the exhaust tract.
  • measuring gas enters through the at least one inlet opening of the outer protective tube into the protective tube module and into the outer space.
  • the at least one inlet opening of the outer protective tube has a swirl element, in the case of a plurality of inlet openings of the outer protective tube, in particular, each has
  • Measuring gas which can also be referred to as the main flow, thus follows the vortex to the at least one outlet opening of the outer protective tube, where it leaves the protective tube module.
  • Any massive particles present in the exhaust such as
  • Water droplets and / or soot are transported in this way along the outer protective tube in the distal direction to the outlet opening of the outer protective tube and there from the
  • the vortex formed around the longitudinal axis of the gas sensor moreover has the effect that a static pressure is lower in its interior than in its outer regions.
  • this causes in particular a pressure gradient, according to a relative overpressure in the region of the inlet openings of the inner protective tube and a relative negative pressure in the region of the outlet opening of the inner protective tube.
  • the pressure gradient in particular drives a corresponding flow through the inner protective tube, which conveys measuring gas to the gas-sensitive end section of the sensor element.
  • This flow through the inner protective tube in particular represents a bypass flow to the main flow, which branches off from the main flow in the outer space after a, in particular comparatively short, flow path to the gas-sensitive end section of the sensor element and, after flowing through the inner space and re-entry into the outer space
  • the housing protrudes distally in the longitudinal direction by an interior longitudinal extent and that the external longitudinal extent is at least twice as large as the interior longitudinal extent. The result is a correspondingly large extent of the outer space, in which the turbulence undisturbed by the inner protective tube can form freely and largely unhindered.
  • Inner protective tube and the outlet opening of the inner protective tube drives and in the
  • Exterior space formed vortex is formed predominantly in a spatial area of the exterior space, which, viewed from the interior of the entire housing in
  • the formation of the vortex is supported by the arrangement of the openings of the inner protective tube and the outer protective tube, when all openings of the outer protective tube, so the at least one inlet opening and the at least one outlet opening of the
  • Outer protective tube distal of all openings of the inner protective tube, ie distal of the at least one inlet opening and distal of the at least one outlet opening of the inner protective tube, are arranged.
  • the inlet openings of the outer protective tube can by a plurality of
  • Cloak surface of the outer protective tube can be arranged. They can thus form a perforated ring, in which the openings are arranged at equal distances to their nearest neighbors. For example, six or eight openings may be provided. It can be provided that each inlet opening has a swirl element, in particular a swirl flap.
  • the swirl flaps can be made by creating a straight cut in the outer protective tube and then pressing in or pushing out the portion of the outer protective tube adjacent to the cut.
  • the swirl flaps Preferably, have a shape such that a flow entering the outer protective tube essentially rests only tangentially on the outer protective tube and a radial flow component is only slight. This can be achieved in that the swirl flaps, viewed from the outside, are convexly shaped in a first area spaced from the intersection and are concave in a second area facing the intersection.
  • the formation of a strong vortex in the outer protective tube can be maximized by aligning the swirl flap or the swirl flaps in the tangential direction, i.e., the swirl flap.
  • the inner protective tube may be arranged closely on the sensor element.
  • the inner protective tube heats up in this way particularly strong and as a result, there is a reduced input of soot in the inner protective tube due to
  • thermophoretic effect The close concern can be quantitatively expressed in that the distance in the longitudinal direction of the gas-sensitive end section in the
  • Inner protective tube is not more than 15% of the external longitudinal extent.
  • the vortex in the outer space can be formed even better if the outer protective tube is frusto-conical in its distal end region, for example in a distal end region whose extent in the longitudinal direction is not less than 5% and not more than 15% of the outer longitudinal extension, frustoconical runs and / or runs in such a frusto-conical shape that half the opening angle of the associated cone is 30 ° to 60 °.
  • the at least one outlet opening of the outer protective tube is a plurality of outlet openings, which at one at the distal end of the
  • Outer protective tube arranged bottom are arranged eccentrically and are designed as slots whose extension in the tangential direction is greater than in the radial direction, in particular at least 50% greater than in the radial direction.
  • the swirling flow can move the outside space through the outlet openings of the
  • the at least one inlet opening of the inner protective tube has at least one swirl element for forming a further swirl around the longitudinal direction in the interior
  • Inlet opening of the outer protective tube to a swirl element, so that reliably forms in the interior of the further vortex around the longitudinal axis of the gas sensor. It can be provided that the swirl element of the inlet opening of the outer protective tube and the swirl element of the inlet opening of the inner protective tube in each other
  • the measuring gas undergoes a sudden deflection of up to 180 ° when entering the inner protective tube, which can not follow any massive particles present in the exhaust gas, such as drops of water and / or soot, as a result of inertia. These particles thus remain in the outer space arranged between the inner protective tube and the outer protective tube and can therefore not damage the sensor element. Only measurement gas that has been cleaned of massive particles, such as water drops and / or soot, reaches the sensor element.
  • Entrance openings of the outer protective tube to all swirl elements of all inlet openings of the inner protective tube in opposite tangential directions have, or at least one component in each case opposite tangential
  • a swirl element of an inlet opening of the outer protective tube or of the inner protective tube in the sense of the application in the direction in which sample gas passes through the inlet opening, through the swirl element, enters the outer space or the inner space.
  • the swirl element of the inlet opening of the inner protective tube has a component in the axial direction facing the housing, so that it enters the interior
  • the volume of the interior distally overhanging the housing in the longitudinal direction has the shape of a straight circular cylinder whose diameter is greater than its height, this is a particularly flat area.
  • Outside protection tube is, in particular in a region of the outer space, which is formed as located between the outer protective tube and the inner protective tube annular gap, increased friction on the protective tube module.
  • the flow is therefore potentially disturbed in this area and the formation of the vortex is also potentially disturbed.
  • it comes only reduced to the formation of a total uniform vortex in the specified area of the outer space there is the
  • An embossing of the outer protective tube is understood in particular to mean a structure which is formed at least on the inner surface of the outer protective tube and bulges there in a radially inward direction. It can be produced in particular by embossing an outer protective tube made of sheet metal from outside to inside. Of course, in the present case, alternative production methods for producing the embossment are possible. The embossing is thus able to interact in particular with a flow in the outer space.
  • An elongated embossing of the outer protective tube is understood in particular to mean a structure which extends further in a longitudinal extent than in a transverse extent, for example at least twice or at least three times.
  • the embossment is thus able to stabilize in particular a flow in its longitudinal direction in the outer space.
  • the oblong embossment points in the direction of its longitudinal extent. If it is viewed in the proximal longitudinal direction (ie in the direction of the housing) in the direction of the vortex formed in the outer space, it supports and stabilizes it and overall improves the sensor functionalities explained at the outset.
  • the elongated embossing can be formed straight on the outer protective tube, so in total lie in a spatial plane.
  • the oblong embossment (or this spatial plane) can be arranged, for example, with the longitudinal axis of the sensor at an angle of 45 °, or at an angle which is 30 ° to 60 °.
  • the elongated embossment may alternatively have a curved course instead of a straight course.
  • the specified angles then relate
  • the at least one inlet opening consists of a plurality of inlet openings, which are arranged along the circumference of the outer protective tube on a perforated ring with the same distance from each other and each associated with an elongated embossment, so that the respective elongated embossment in
  • a protrusion of the embossment into the outer space is quantitatively expressed by the measure V. It indicates the shape deviation of the outer protective tube radially inward in the region of the embossment.
  • V One or more of the following lower bounds for V are contemplated: 0.3mm 0.5mm, 1mm, 2mm; 0.5 * sheet thickness of the outer protective tube, sheet thickness of the
  • Outer protective tube 2 * plate thickness of outer protective tube; 4 * sheet thickness of
  • One or more of the following lower barriers for the longitudinal extent of the elongated embossment are contemplated: 3mm, 5mm, 10mm, 20mm; 5 * sheet thickness of outer protective tube, 10 * sheet thickness of outer protective tube, 20 * sheet thickness of
  • External longitudinal extent 20% of the external longitudinal extent, 30% of the external longitudinal extent
  • FIG. 1 shows a detail of a longitudinal section through a first invention
  • 3a, 3b are views of the outer protective tube of the gas sensor of Figure 1
  • Fig. 4 shows the gas sensor of Figure 1 when properly installed in a
  • FIG. 5 schematically shows the gas flows forming in the protective tube module of the gas sensor from FIG. 1 when properly installed according to FIG.
  • FIG. 6a-d are schematic drawings for explaining the present invention
  • Fig. 7 is an external view of a second gas sensor according to the invention
  • FIG. 9 is an external view of a third gas sensor according to the invention.
  • FIG. 1 shows a gas sensor according to the invention, for example a lambda probe.
  • the gas sensor has a housing 11.
  • the housing 11 is a ceramic
  • Sensor element 14 defined by a seal 15, which consists for example of steatite and / or boron nitride. From the seal 15 and the housing 11 is a Gas-sensitive end portion 141 of the sensor element 14 along a longitudinal direction 78 of the gas sensor 1 distally forth and is exposed to a sample gas. On the housing 11, a protective tube module 20 is fixed by welding, so that it covers the gas-sensitive end portion 141.
  • the protective tube module 20 has an inner protective tube 21 and an outer protective tube 22.
  • the inner protective tube 21 encloses the gas-sensitive end portion 141 with radial and axial distance. Between the inner protective tube 21 and the housing 11, an inner space 121 is thus formed, in which the gas-sensitive end portion 141 is located.
  • the distance a between sensor element 14 and inner protective tube 21 in the axial direction is only 2 mm in the example, so that the inner protective tube 21 also heats up when the sensor element 14 is heated, which has the advantage that a deposit of particles,
  • soot particles is suppressed on the inner protective tube 21 or on the sensor element 14 by thermophoresis.
  • the interior 121 projects beyond the housing 11 distally in the longitudinal direction 78 by one
  • Interior longitudinal extension Im which in this example is 6 mm.
  • the space region 121 'of the interior 121 projecting distally over the housing 11 in the longitudinal direction 78 has the shape of a straight circular cylinder whose diameter d is greater than its height H, in the example about 60% larger.
  • the inner protective tube 21 has on its lateral surface 213 a perforated ring of
  • inlet openings 211 which are arranged at the same axial height and at equal distances from each other and are not projected by the gas-sensitive end portion 141 in the longitudinal direction 78 distally.
  • the inlet openings 211 have swirl elements 211a, the orientation of which has a tangential component and additionally a component in the axial direction facing the housing 11.
  • the swirl elements 211a thus have in Figure 1 obliquely downwards.
  • the swirl elements 211a are, for example, by creating a straight cut in the
  • the swirl flaps 211a are convexly shaped in the portion spaced from the cut and concave in the section facing the cut, respectively, as viewed from outside the inner protective tube 21 on the swirl flap 211a.
  • the inner protective tube 21 has a plurality of outlet openings 212 on its end face formed as a bottom 214, which forms its distal end.
  • the outer protective tube 22 encloses the inner protective tube 21, so that between the
  • Inlet openings 221 which are arranged on the lateral surface 223 of the outer protective tube 22 at the same axial height and at equal distances from each other on a perforated ring.
  • the inlet openings 221 are distal in the longitudinal direction
  • Inner protective tube 21 is arranged.
  • the inlet openings 221 have swirl elements 221a which point in the tangential direction.
  • the swirl elements 221a are produced, for example, by producing a straight cut in the outer protective tube 22 and then pressing in the region of the outer protective tube 22 adjacent to the cut.
  • the swirl flaps 221a are convexly shaped in the portion spaced from the cut and concave in the cut-facing portion, as viewed from the outside, respectively
  • the outer protective tube 22 has a multiplicity of outlet openings 222, which are arranged eccentrically on a bottom 224 arranged at the distal end of the outer protective tube 22 and are designed as oblong holes 222 L whose extent in the tangential direction is greater than in the radial direction, for example approximately 70% larger than in the radial direction.
  • the outer space 122 projects beyond the housing 11 in the longitudinal direction 78 by one
  • External space extension which in the example is 21 mm.
  • the inner protective tube 21 of the gas sensor 1 shown in FIG. 1 is shown in FIG. 2a in the perspective from bottom to top in FIG. 1 and in FIG. 2b in the perspective from left to right in FIG.
  • FIG. 3a The outer protective tube 22 of the gas sensor 1 shown in FIG. 1 is shown in FIG. 3a in the perspective from bottom to top in FIG. 1 and in FIG. 3b in the perspective of FIG shown left to right in Figure 1.
  • Gas sensors 1 of the type in question are in particular as intended in an exhaust pipe 2, for example an internal combustion engine, mounted, in such a way that they are from the exhaust laterally, so perpendicular to the longitudinal direction 78 of the gas sensor 1, flows. Even deviations from an exactly vertical flow, for example, up to 8 ° are possible and generally well tolerated in the proposed design.
  • Exhaust gas sensor 1 formed outlet opening 222 of the outer protective tube 22 is greater than a flow velocity v, n in the region of the inlet openings 221 of the
  • Inlet openings 221 and the outlet opening 222 of the outer protective tube 22 forms within the outer protective tube 22 a gradient of the static pressure, which is a flow through the outer protective tube 22 from the inlet openings 221 to the
  • the measurement gas enters with a tangential velocity component in the exterior space 122. So there is a total of a vortex rotx of the sample gas around the longitudinal axis 78 of the gas sensor.
  • the vortex rotx is indicated in FIG. 5 by a solid line.
  • the sample gas flows along a main flow 3 on spiral paths, one of which is shown in Figure 5, from the inlet openings 221 to the outlet opening 222 of the outer protective tube.
  • the vortex redx is predominantly in one
  • Space portion 122 'of the outer space 122 is formed, which is disposed completely distal to the inner space 121.
  • the formation of the vortex rotx is therefore largely undisturbed by the inner protective tube 21.
  • massive particles such as soot particles and / or water droplets, pass through the outer protective tube 22 driven by the main flow 3 and from its inertia on a spiral path along the inner surface of the outer protective tube 22.
  • End portion 141 of the sensor element 14 to interact.
  • the formation of the vortex rotx in the outer space 122 has the further effect that a static pressure in its interior, near the longitudinal axis 78 of the gas sensor, is less than a static pressure in the outer region.
  • bypass flow 4 In the interior 121, this bypass flow 4 strikes the gas-sensitive end section 141 of the sensor element 14 after a comparatively short flow path, ie after a very short time. Subsequently, the bypass flow 4 exits the outlet opening 212 of the inner protective tube 21 again into the outer space 122 and unites again with the mainstream 3.
  • FIG. 6a shows a somewhat modified gas sensor, to which reference can largely be made to what has been described above.
  • the flows inside the protective tube module 20 are explained in principle and simplified with reference to the elementary partial flows 600 - 606.
  • An external flow 600 reaches the gas sensor.
  • the vortex 602 corresponds to the main flow 3 shown in FIG. 5.
  • a secondary flow 603 branches off into a region of the outer space 122 located below the inlet openings 221 of the outer protective tube 22. This area forms a radial between the
  • Sensor element 14 is an outflow 605 from the interior 121 into the outer space 122 through the outlet openings 212 of the inner protective tube 21.
  • Secondary stream 603 receives a clear rotation direction predetermined by the provision of at least one elongated embossment 301, see Figure 7 and Figure 8.
  • the outer protective tube 22 has, in an area arranged axially between its inlet openings 221 and the housing 11, and at the axial height of the annular gap 302 elongate embossments 301, which are seen in the proximal longitudinal direction 78 (ie from top to bottom in FIG ) in the direction of the vortex 602 (ie clockwise in FIG. 8 in plan view from above).
  • the stampings 301 are between the inlet openings 221 of the outer protective tube 22 and the
  • Housing 11 arranged that a direct vertical connection between them is interrupted by the stampings 301. A direct access of water droplets to the inlet openings 211 of the inner protective tube 21 is thereby prevented.
  • the stampings 301 shown in this example have a length of about 10 mm and a width of about 1.5 mm. They are about as deep as the sheet thickness of the
  • the embossments 301 are aligned at an angle of 45 ° to the longitudinal axis 78 of the gas sensor.
  • a third embodiment ( Figure 9) differs in that the

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Abstract

The invention relates to a gas sensor for determining at least one constituent or at least one property of a measurement gas, having a sensor element (14) which is installed in a housing (11) and has a gas-sensitive end section (141) which distally projects from the housing (11) along a longitudinal direction (78) of the gas sensor (1) and is exposed to the measurement gas, having a protective tube module (20) which covers the gas-sensitive end section (141) and is secured to the housing (11), wherein the protective tube module (20) has an inner protective tube (21) which surrounds the end section (141) with a radial and axial distance, with the result that an interior space (121) is formed between the housing (11) and the inner protective tube (21), in which interior space the gas-sensitive end section (141) is situated, wherein the protective tube module (20) has an outer protective tube (22) which surrounds the inner protective tube (21), with the result that an exterior space (122) is formed between the outer protective tube (22) and the inner protective tube (21) in the interior of the protective tube module (20). The outer protective tube (22) and the inner protective tube (21) are formed in such a manner that a bypass flow through the inner protective tube (21) is reliably formed.

Description

Beschreibung  description
Titel title
Gassensor gas sensor
Stand der Technik State of the art
Aus dem Stand der Technik ist bereits ein Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases bekannt. A gas sensor for determining at least one component or at least one property of a measuring gas is already known from the prior art.
Der aus der EP 0 978 721 Bl bekannte Gassensor umfasst ein Nachweiselement mit einem Frontabschnitt; einen Nachweisabschnitt der an dem Frontabschnitt des The gas sensor known from EP 0 978 721 B1 comprises a detection element with a front section; a detection section of the front portion of
Nachweiselements ausgebildet ist; und einen Protektor, der den Nachweisabschnitt abdeckt; wobei der Protektor einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt radial außerhalb des ersten Abschnitts aufweist, von denen der erste Abschnitt eine Seitenwand mit einem ersten Gaseinlass aufweist, wobei die Seitenwand ein axiales Vorderende und einen sich verjüngenden Abschnitt aufweist, von denen der sich verjüngende Abschnitt aus dem axialen Vorderende der Seitenwand ausgeformt ist; wobei mindestens ein zweiter Seitengaseinlass in einem Seitenwandabschnitt des zweiten Abschnitts gebildet ist und ein erster Gasauslass in dem ersten Abschnitt ausgebildet ist, wobei der mindestens eine zweite Seitengaseinlass an einer Stelle radial gegenüber dem sich verjüngenden Abschnitt angeordnet ist; und wobei ein zweiter Gasauslass in dem zweiten Abschnitt gebildet ist, wobei der erste Gasauslass in einer vorderen Stirnfläche des zweiten Abschnitts ausgebildet ist, und wobei der zweite Gasauslass in einer vorderen Stirnfläche des zweiten Abschnitts ausgebildet ist, wobei der sich verjüngende Abschnitt des ersten Abschnitts in Form eines Kegelstumpfs ausgebildet ist, der mit dem Vorderende eines zylindrischen Körpers verbunden ist. Offenbarung der Erfindung Detection element is formed; and a protector covering the detection section; wherein the protector has a first portion and a second portion radially outward of the first portion, the first portion having a sidewall with a first gas inlet, the sidewall having an axial forward end and a tapered portion, of which the tapered portion is formed the axial front end of the side wall is formed; wherein at least one second side gas inlet is formed in a side wall portion of the second portion and a first gas outlet is formed in the first portion, the at least one second side gas inlet being disposed at a location radially opposite to the tapered portion; and wherein a second gas outlet is formed in the second portion, wherein the first gas outlet is formed in a front end surface of the second portion, and wherein the second gas outlet is formed in a front end surface of the second portion, wherein the tapered portion of the first portion in FIG Shape of a truncated cone is formed, which is connected to the front end of a cylindrical body. Disclosure of the invention
Der vorliegenden Erfindung geht der Wunsch nach einem Gassensor voraus, der mehrere Eigenschaften, die bisher als im Konflikt miteinander stehend galten, gleichzeitig möglichst gut realisiert. So soll die Sensorfunktion und die Beheizbarkeit sowie die Dynamik des Gassensors unabhängig von seiner Orientierung um seine Längsachse sein, wenn er einer seitlichen Messgasströmung ausgesetzt ist. Der Gassensor soll ferner robust gegenüber im Messgas enthaltenen Partikeln, wie Wassertropfen und/oder Rußpartikeln, sein. Gleichzeitig soll der Gassensor aber auch eine hohe Dynamik aufweisen, das heißt, er soll bei Änderungen der Konzentration des Bestandteils des Messgases oder bei Änderungen der Eigenschaft des Messgases sehr rasch ein entsprechend verändertes Signal bereitstellen. The present invention is based on the desire for a gas sensor that simultaneously realizes as well as possible a number of properties which were previously regarded as conflicting with one another. Thus, the sensor function and the heatability as well as the dynamics of the gas sensor should be independent of its orientation about its longitudinal axis when it is exposed to a lateral flow of sample gas. The gas sensor should also be robust to particles contained in the measurement gas, such as water droplets and / or soot particles. At the same time, however, the gas sensor should also have a high degree of dynamics, that is, it should rapidly provide a correspondingly changed signal when the concentration of the component of the measuring gas changes or when the property of the measuring gas changes.
Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vermag dies zu leisten. The gas sensor according to the invention with the features of claim 1 is able to do this.
So weist der erfindungsgemäße Gassensor ein Gehäuse auf, das beispielsweise wiederum ein Gewinde und einen Außensechskant aufweist, sodass der Gassensor mit seinem distalen Ende voraus in einen Aufnahmestutzen eines Abgastrakts einer Thus, the gas sensor according to the invention has a housing, which in turn for example has a thread and an external hexagon, so that the gas sensor with its distal end ahead in a receiving socket of an exhaust tract of a
Brennkraftmaschine einschraubbar ist. Internal combustion engine is screwed.
In dem Gehäuse ist ein Sensorelement verbaut. Es kann sich beispielsweise um ein planares oder stäbchenförmiges, gesintertes, keramisches Sensorelement eines In the housing, a sensor element is installed. It may be, for example, a planar or rod-shaped, sintered, ceramic sensor element of a
Abgassensors, beispielsweise eines Sauerstoffsensors oder eines NOx-Sensors oder eines Partikelsensors handeln, der aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt ist. Exhaust gas sensor, for example, an oxygen sensor or a NOx sensor or a particulate sensor, which is basically known from the prior art.
Beispielsweise weist das Gehäuse eine Innenbohrung auf, in der das Sensorelement durch eine Dichtvorrichtung, die beispielsweise aus Steatit und/oder Bornitrid besteht, gehalten ist. Das Sensorelement steht beispielsweise in beide Längsrichtungen über die  For example, the housing has an inner bore, in which the sensor element is held by a sealing device, which consists for example of steatite and / or boron nitride. The sensor element is, for example, in both longitudinal directions over the
Dichtvorrichtung und über das Gehäuse über. Sealing device and over the housing over.
Das Sensorelement weist einen gassensitiven Endabschnitt auf, der beispielsweise zumindest eine Elektrode einer elektrochemischen Zelle aufweist oder eine The sensor element has a gas-sensitive end section which has, for example, at least one electrode of an electrochemical cell or one
Interdigitalelektrode aufweist. Dieser gassensitive Endabschnitt steht aus dem Gehäuse und der Dichtvorrichtung längs der Längsrichtung des Gassensors distal hervor und ist somit dem Messgas ausgesetzt. Interdigital electrode has. This gas-sensitive end section protrudes distally from the housing and the sealing device along the longitudinal direction of the gas sensor and is therefore exposed to the measuring gas.
Der gassensitive Endabschnitt des Sensorelements ist mit einem am Gehäuse festgelegten Schutzrohrmodul abgedeckt, sodass das Messgas nicht unmittelbar, sondern in einer Art und Weise mit dem Sensorelement in Wechselwirkung tritt, die durch die Geometrie und Anordnung des Schutzrohrmoduls definiert ist. Das Schutzrohrmodul kann beispielsweise durch eine umlaufende Schweißung an dem Gehäuse festgelegt sein. Das Schutzrohrmodul weist ein Innenschutzrohr und ein Außenschutzrohr auf, wobei das Innenschutzrohr den gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements mit Radial- und Axialabstand umschließt und ferner einen Innenraum umschließt und wobei das The gas-sensitive end portion of the sensor element is covered with a protective tube module fixed to the housing, so that the measurement gas does not interact directly, but in a manner with the sensor element, which is defined by the geometry and arrangement of the protective tube module. The protective tube module can be fixed, for example, by a circumferential weld on the housing. The protective tube module has an inner protective tube and an outer protective tube, wherein the inner protective tube surrounds the gas-sensitive end portion of the sensor element with radial and axial distance and further encloses an inner space and wherein the
Außenschutzrohr das Innenschutzrohr umschließt und ferner einen zwischen dem Outer protective tube surrounds the inner protective tube and also a between the
Außenschutzrohr und im Innenschutzrohr ausgebildeten Außenraum umschließt. Surrounds outer protective tube and formed in the inner protective tube outside.
Das Außenschutzrohr weist zumindest eine Eintrittsöffnung auf. Im Rahmen dieser Anmeldung soll unter der zumindest einen Eintrittsöffnung die eine Eintrittsöffnung verstanden werden, falls es nur genau eine Eintrittsöffnung gibt, alternativ sollen sämtliche Eintrittsöffnungen verstanden werden, falls es mehrere Eintrittsöffnungen gibt. The outer protective tube has at least one inlet opening. In the context of this application, the at least one inlet opening is to be understood as an inlet opening, if there is only one inlet opening, alternatively all inlet openings should be understood if there are several inlet openings.
Das Außenschutzrohr weist ferner zumindest eine Austrittsöffnung auf. Im Rahmen dieser Anmeldung soll unter der zumindest einen Austrittsöffnung die eine Austrittsöffnung verstanden werden, falls es nur genau eine Austrittsöffnung gibt, alternativ sollen sämtliche Austrittsöffnungen verstanden werden, falls es mehrere Austrittsöffnungen gibt. The outer protective tube also has at least one outlet opening. In the context of this application, the at least one outlet opening is to be understood to mean the one outlet opening, if there is only one outlet opening, alternatively all the outlet openings should be understood if there are several outlet openings.
Auch das Innenschutzrohr weist mindestens eine Eintrittsöffnung und mindestens eine Austrittsöffnung auf. Dies ist gemäß dem Sinn des voranstehend für die mindestens eine Eintrittsöffnung und die mindestens eine Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs erläuterten zu verstehen. The inner protective tube also has at least one inlet opening and at least one outlet opening. This is to be understood in accordance with the meaning of the above for the at least one inlet opening and the at least one outlet opening of the outer protective tube.
Zur Festlegung, ob eine Öffnung des Außenschutzrohrs eine Eintrittsöffnung oder eine Austrittsöffnung ist, kann insbesondere davon ausgegangen werden, dass die mindestens eine Austrittsöffnung in Längsrichtung distal der mindestens einen Eintrittsöffnung angeordnet ist und/oder dass die mindestens eine Austrittsöffnung in radialer Richtung innen der mindestens einen Eintrittsöffnung angeordnet ist. Wie erläutert können die mindestens eine Eintrittsöffnung und/oder die mindestens eine Austrittsöffnung jeweils mehrere Öffnungen umfassen. Die angegebene Relation trifft dann auf jede Eintrittsöffnung in Bezug auf jede Austrittsöffnung zu. To determine whether an opening of the outer protective tube is an inlet opening or an outlet opening, it can be assumed in particular that the at least one outlet opening is arranged distally in the longitudinal direction of the at least one inlet opening and / or that the at least one outlet opening in the radial direction inside the at least one Inlet opening is arranged. As explained, the at least one inlet opening and / or the at least one outlet opening may each comprise a plurality of openings. The indicated relation then applies to each entrance opening with respect to each exit opening.
Zur Festlegung, ob eine Öffnung des Innenschutzrohrs eine Eintrittsöffnung oder eine Austrittsöffnung ist, gilt insbesondere sinngemäß das gleiche. Die in den vorangehenden Absätzen vorgenommene Einteilung der Öffnungen in In order to determine whether an opening of the inner protective tube is an inlet opening or an outlet opening, the same applies in particular, mutatis mutandis. The division made in the previous paragraphs of the openings in
Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen gibt insbesondere wieder, welche Strömungen sich in einem erfindungsgemäßen Gassensor ausbilden, der einer äußeren lateralen Gasströmung ausgesetzt ist, dessen Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des distalen Endes des Gassensors größer ist als in einem weiter proximalen Bereich des Gassensors. Dies trifft zum Beispiel auf einen Gassensor zu, der in den Aufnahmestutzen eines Inlet openings and outlet openings are in particular again which flows form in a gas sensor according to the invention, which is exposed to an outer lateral gas flow, the flow velocity in the region of the distal end of the gas sensor is greater than in a more proximal region of the gas sensor. This applies, for example, to a gas sensor, which in the receiving socket of a
Abgastrakts einer Brennkraftmaschine bestimmungsgemäß eingeschraubt ist, also insbesondere eine zentrale Achse einer Leitung des Abgastrakts zu schneiden. Exhaust tract of an internal combustion engine is screwed in accordance with the rules, ie in particular to cut a central axis of a line of the exhaust tract.
So tritt im Betrieb des erfindungsgemäßen Abgassensors insbesondere Messgas durch die zumindest eine Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs in das Schutzrohrmodul und in den Außenraum ein. Thus, during operation of the exhaust gas sensor according to the invention, in particular measuring gas enters through the at least one inlet opening of the outer protective tube into the protective tube module and into the outer space.
Die zumindest eine Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs weist ein Drallelement auf, im Fall mehrerer Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs weist insbesondere jede The at least one inlet opening of the outer protective tube has a swirl element, in the case of a plurality of inlet openings of the outer protective tube, in particular, each has
Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs ein Drallelement auf, sodass sich in dem Außenraum ein Wirbel um die Längsachse des Gassensors ausbildet. Zumindest ein Teil des Inlet opening of the outer protective tube to a swirl element, so that forms a vortex around the longitudinal axis of the gas sensor in the outer space. At least part of the
Messgases, der auch als Hauptströmung bezeichnet werden kann, gelangt somit dem Wirbel folgend zu der mindestens einen Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs, wo es das Schutzrohrmodul verlässt. Eventuell im Abgas vorhandene massive Partikel, wie  Measuring gas, which can also be referred to as the main flow, thus follows the vortex to the at least one outlet opening of the outer protective tube, where it leaves the protective tube module. Any massive particles present in the exhaust, such as
Wassertropfen und/oder Ruß werden auf diese Weise entlang des Außenschutzrohrs in distale Richtung zur Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs befördert und dort aus demWater droplets and / or soot are transported in this way along the outer protective tube in the distal direction to the outlet opening of the outer protective tube and there from the
Schutzrohrmodul ausgeschieden, ohne jemals in potenziell schädigender Art und Weise mit dem gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements in Wechselwirkung zu treten. Protective tube module eliminated without ever interacting in a potentially damaging manner with the gas-sensitive end portion of the sensor element.
Der um die Längsachse des Gassensors ausgebildete Wirbel hat überdies die Wirkung, dass ein statischer Druck in seinem Inneren geringer ist als in seinen Außenbereichen. Vorliegend bewirkt dies insbesondere einen Druckgradienten, gemäß einem relativen Überdruck im Bereich der Eintrittsöffnungen des Innenschutzrohrs und einem relativen Unterdruck im Bereich der Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs. Der Druckgradient treibt insbesondere eine entsprechende Strömung durch das Innenschutzrohr an, die Messgas zum gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements befördert. Diese Strömung durch das Innenschutzrohr stellt insbesondere eine Bypassströmung zur Hauptströmung dar, die im Außenraum aus der Hauptströmung abzweigt nach einem, insbesondere vergleichsweise kurzen, Strömungsweg auf den gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements trifft und sich nach Durchströmen des Innenraums und Wiedereintritt in den Außenraum The vortex formed around the longitudinal axis of the gas sensor moreover has the effect that a static pressure is lower in its interior than in its outer regions. In the present case, this causes in particular a pressure gradient, according to a relative overpressure in the region of the inlet openings of the inner protective tube and a relative negative pressure in the region of the outlet opening of the inner protective tube. The pressure gradient in particular drives a corresponding flow through the inner protective tube, which conveys measuring gas to the gas-sensitive end section of the sensor element. This flow through the inner protective tube in particular represents a bypass flow to the main flow, which branches off from the main flow in the outer space after a, in particular comparatively short, flow path to the gas-sensitive end section of the sensor element and, after flowing through the inner space and re-entry into the outer space
insbesondere wieder mit der Hauptströmung vereint. Es wurde also erfindungsgemäß erkannt, dass die Ausbildung des Wirbels im Außenraum die eingangs geschilderten vorteilhaften Wirkungen zu erzeugen vermag. especially reunited with the mainstream. It has thus been recognized according to the invention that the formation of the vortex in the outer space is able to produce the advantageous effects described above.
Es wurde darüber hinaus erfindungsgemäß erkannt, dass diese Wirkungen umso mehr in Erscheinung treten, je ungestörter sich der Wirbel im Außenraum ausbilden kann, d.h. je weniger die Wirbelströmung im Außenraum durch Reibung am Schutzrohrmodul oder durch Strömungshindernisse abgebremst wird. It has also been recognized according to the invention that these effects become more pronounced the more undisturbed the vortex can form in the outer space, i. the less the turbulence in the outer space is decelerated by friction on the protective tube module or by flow obstacles.
Es wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Außenraum das Gehäuse in Längsrichtung um eine Außenraumlängserstreckung distal überragt und dass der It is therefore proposed according to the invention that the outer space projects beyond the housing distally in the longitudinal direction by an outer longitudinal extension and that the
Innenraum das Gehäuse in Längsrichtung um eine Innenraumlängserstreckung distal überragt und dass die Außenraumlängserstreckung mindestens doppelt so groß ist wie die Innenraumlängserstreckung. Es resultiert eine entsprechend große Erstreckung des Außenraums, in der sich die Wirbelströmung ungestört von dem Innenschutzrohr frei und weitgehend ungehindert ausbilden kann.  Interior the housing protrudes distally in the longitudinal direction by an interior longitudinal extent and that the external longitudinal extent is at least twice as large as the interior longitudinal extent. The result is a correspondingly large extent of the outer space, in which the turbulence undisturbed by the inner protective tube can form freely and largely unhindered.
Im Gegensatz dazu kommt es bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Gassensor, der nicht über die erfindungswesentlichen Merkmale verfügt und bei dem der mindestens eine zweite Seitengaseinlass an einer Stelle radial gegenüber dem sich verjüngenden Abschnitt angeordnet ist, im Wesentlichen lediglich zur Ausbildung einer rotierenden Spaltströmung mit entsprechend hohen Reibungsverlusten. In contrast, it comes in the known from the prior art gas sensor, which does not have the features essential to the invention and in which the at least one second side gas inlet is disposed at a location radially opposite the tapered portion, substantially only for the formation of a rotating gap flow with correspondingly high friction losses.
Mit anderen Worten wird also insbesondere erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der im Außenraum ausgebildete Wirbel eine Durchströmung des Innenschutzrohrs durch In other words, in particular according to the invention, it is therefore proposed that the eddy formed in the outer space through a flow through the inner protective tube
Ausbilden eines statischen Druckgradientens zwischen der Eintrittsöffnung des Forming a static pressure gradient between the inlet opening of the
Innenschutzrohrs und der Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs antreibt und der im  Inner protective tube and the outlet opening of the inner protective tube drives and in the
Außenraum ausgebildete Wirbel weit überwiegend in einem Raumbereich des Außenraums ausgebildet ist, der von dem Innenraum aus gesehen vollständig dem Gehäuse in Exterior space formed vortex is formed predominantly in a spatial area of the exterior space, which, viewed from the interior of the entire housing in
Längsrichtung gegenüberliegt. Longitudinally opposite.
Die Ausbildung des Wirbels wird durch die Anordnung der Öffnungen des Innenschutzrohrs und des Außenschutzrohrs unterstützt, wenn alle Öffnungen des Außenschutzrohrs, also die zumindest eine Eintrittsöffnung und die zumindest eine Austrittsöffnung des The formation of the vortex is supported by the arrangement of the openings of the inner protective tube and the outer protective tube, when all openings of the outer protective tube, so the at least one inlet opening and the at least one outlet opening of the
Außenschutzrohrs, distal aller Öffnungen des Innenschutzrohrs, also distal der zumindest einen Eintrittsöffnung und distal der zumindest einen Austrittsöffnung des Innenschutzrohrs, angeordnet sind. Outer protective tube, distal of all openings of the inner protective tube, ie distal of the at least one inlet opening and distal of the at least one outlet opening of the inner protective tube, are arranged.
Die Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs können durch eine Mehrzahl von The inlet openings of the outer protective tube can by a plurality of
Eintrittsöffnungen gegeben sein, die auf gleicher Höhe in Längsrichtung auf einer Be given in the same height in the longitudinal direction on a
Mantelfläche des Außenschutzrohrs angeordnet sein können. Sie können insofern einen Lochkranz bilden, auf dem die Öffnungen mit gleichen Abständen zu ihren nächsten Nachbarn angeordnet sind. Es können beispielsweise sechs oder acht Öffnungen vorgesehen sein. Es kann vorgesehen sein, dass jede Eintrittsöffnung ein Drallelement aufweist, insbesondere eine Drallklappe. Cloak surface of the outer protective tube can be arranged. They can thus form a perforated ring, in which the openings are arranged at equal distances to their nearest neighbors. For example, six or eight openings may be provided. It can be provided that each inlet opening has a swirl element, in particular a swirl flap.
Die Drallklappen können durch Erzeugen eines geraden Schnitts im Außenschutzrohr und anschließendes Eindrücken oder Herausdrücken des dem Schnitt benachbarten Bereichs des Außenschutzrohrs hergestellt werden. Bevorzugt haben die Drallklappen eine Form derart, dass eine in das Außenschutzrohr eintretende Strömung im Wesentlichen lediglich tangential am Außenschutzrohr anliegt und eine radiale Strömungskomponente lediglich gering ist. Dies ist erreichbar, indem die Drallklappen von außen gesehen in einem ersten, von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt sind und in einem zweiten, dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt sind. Die Ausbildung eines starken Wirbels im Außenschutzrohr kann dadurch maximiert werden, dass die Drallklappe oder die Drallklappen in die tangentiale Richtung ausgerichtet sind, d.h. der eintretenden Strömung zunächst keine Geschwindigkeitskomponente in die distale Längsrichtung verleihen. Es kann vorteilhaft sein, dass das Innenschutzrohr eng am Sensorelement angeordnet ist. Insbesondere bei beheiztem Sensorelement und im Vergleich dazu kühlem Abgas heizt sich das Innenschutzrohr auf diese Weise besonders stark auf und in der Folge kommt es zu einem verminderten Eintrag von Ruß in das Innenschutzrohr aufgrund des The swirl flaps can be made by creating a straight cut in the outer protective tube and then pressing in or pushing out the portion of the outer protective tube adjacent to the cut. Preferably, the swirl flaps have a shape such that a flow entering the outer protective tube essentially rests only tangentially on the outer protective tube and a radial flow component is only slight. This can be achieved in that the swirl flaps, viewed from the outside, are convexly shaped in a first area spaced from the intersection and are concave in a second area facing the intersection. The formation of a strong vortex in the outer protective tube can be maximized by aligning the swirl flap or the swirl flaps in the tangential direction, i.e., the swirl flap. initially impart no velocity component to the distal direction of the incoming flow. It may be advantageous for the inner protective tube to be arranged closely on the sensor element. In particular, with a heated sensor element and compared to cool exhaust gas, the inner protective tube heats up in this way particularly strong and as a result, there is a reduced input of soot in the inner protective tube due to
thermophoretischen Effekts. Das enge Anliegen kann darin quantitativ zum Ausdruck kommen, dass der Abstand in Längsrichtung des gassensitiven Endabschnitts im thermophoretic effect. The close concern can be quantitatively expressed in that the distance in the longitudinal direction of the gas-sensitive end section in the
Innenschutzrohr nicht mehr als 15 % der Außenraumlängserstreckung beträgt. Inner protective tube is not more than 15% of the external longitudinal extent.
Der Wirbel im Außenraum kann sich noch besser ausbilden, wenn das Außenschutzrohr in seinem distalen Endbereich kegelstumpfförmig verläuft, beispielsweise in einem distalen Endbereich, dessen Erstreckung in Längsrichtung nicht weniger als 5% und nicht mehr als 15 % der Außenraumlängserstreckung ausmacht, kegelstumpfförmig verläuft und/oder derart kegelstumpfförmig verläuft, dass der halbe Öffnungswinkel des zugehörigen Kegels 30° bis 60° beträgt. The vortex in the outer space can be formed even better if the outer protective tube is frusto-conical in its distal end region, for example in a distal end region whose extent in the longitudinal direction is not less than 5% and not more than 15% of the outer longitudinal extension, frustoconical runs and / or runs in such a frusto-conical shape that half the opening angle of the associated cone is 30 ° to 60 °.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Austrittsöffnung des Außenschutzrohrs eine Vielzahl von Austrittsöffnungen ist, die an einem am distalen Ende des It can be provided that the at least one outlet opening of the outer protective tube is a plurality of outlet openings, which at one at the distal end of the
Außenschutzrohrs angeordneten Boden außermittig angeordnet sind und als Langlöcher ausgebildet sind, deren Erstreckung in tangentialer Richtung größer als in radialer Richtung ist, insbesondere mindestens 50% größer als in radialer Richtung ist. In diesem Fall kann die verwirbelte Strömung den Außenraum durch die Austrittsöffnungen des  Outer protective tube arranged bottom are arranged eccentrically and are designed as slots whose extension in the tangential direction is greater than in the radial direction, in particular at least 50% greater than in the radial direction. In this case, the swirling flow can move the outside space through the outlet openings of the
Außenschutzrohrs mit vermindertem Strömungswiderstand verlassen. Leave outer protective tube with reduced flow resistance.
Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs zumindest ein Drallelement zur Ausbildung eines weiteren Wirbels um die Längsrichtung in dem Innenraum aufweist It can be provided that the at least one inlet opening of the inner protective tube has at least one swirl element for forming a further swirl around the longitudinal direction in the interior
Im Falle mehrerer Eintrittsöffnungen des Innenschutzrohrs weist insbesondere jede In the case of several inlet openings of the inner protective tube, in particular, each
Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs ein Drallelement auf, sodass sich in dem Innenraum der weitere Wirbel um die Längsachse des Gassensors zuverlässig ausbildet. Es kann vorgesehen sein, dass das Drallelement der Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und das Drallelement der Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs in zueinander Inlet opening of the outer protective tube to a swirl element, so that reliably forms in the interior of the further vortex around the longitudinal axis of the gas sensor. It can be provided that the swirl element of the inlet opening of the outer protective tube and the swirl element of the inlet opening of the inner protective tube in each other
entgegengesetzte tangentiale Richtungen weisen, oder zumindest jeweils eine Komponente in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen aufweisen, sodass der Wirbel und der weitere Wirbel zueinander gegensinnig orientiert sind. Dies führt dazu, dass das Messgas beim Eintritt in das Innenschutzrohr eine plötzliche Umlenkung um bis zu 180° erfährt, der eventuell im Abgas vorhandene massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Ruß, trägheitsbedingt nicht folgen können. Diese Partikel verbleiben somit in dem zwischen dem Innenschutzrohr und dem Außenschutzrohr angeordneten Außenraum und können das Sensorelement also nicht schädigen. Lediglich Messgas, das von massiven Partikeln, wie Wassertropfen und/oder Ruß gereinigt ist, gelangt zu dem Sensorelement. have opposite tangential directions, or at least each have a component in opposite tangential directions, so that the vortex and the other vertebra are oriented opposite to each other. As a result, the measuring gas undergoes a sudden deflection of up to 180 ° when entering the inner protective tube, which can not follow any massive particles present in the exhaust gas, such as drops of water and / or soot, as a result of inertia. These particles thus remain in the outer space arranged between the inner protective tube and the outer protective tube and can therefore not damage the sensor element. Only measurement gas that has been cleaned of massive particles, such as water drops and / or soot, reaches the sensor element.
Die Wirkung tritt besonderes zuverlässig ein, wenn alle Drallelemente aller The effect occurs particularly reliable when all the twist elements of all
Eintrittsöffnungen des Außenschutzrohrs zu allen Drallelementen aller Eintrittsöffnungen des Innenschutzrohrs in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen weisen, oder zumindest jeweils eine Komponente in zueinander entgegengesetzte tangentiale Entrance openings of the outer protective tube to all swirl elements of all inlet openings of the inner protective tube in opposite tangential directions have, or at least one component in each case opposite tangential
Richtungen aufweisen, sodass der Wirbel und der weitere Wirbel zueinander gegensinnig orientiert sind. Have directions, so that the vortex and the other vertebra in opposite directions are oriented.
Ein Drallelement einer Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs bzw. des Innenschutzrohrs weist im Sinne der Anmeldung in die Richtung, in der Messgas durch die Eintrittsöffnung, durch das Drallelement geleitet, in den Außenraum bzw. den Innenraum eintritt. A swirl element of an inlet opening of the outer protective tube or of the inner protective tube, in the sense of the application in the direction in which sample gas passes through the inlet opening, through the swirl element, enters the outer space or the inner space.
Um den Innenraum effizient zu durchströmen kann vorgesehen sein, dass das Drallelement der Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs eine Komponente in die zu dem Gehäuse weisende axialen Richtung aufweist, sodass es der in den Innenraum eintretenden In order to flow through the interior efficiently, it can be provided that the swirl element of the inlet opening of the inner protective tube has a component in the axial direction facing the housing, so that it enters the interior
Strömung eine Komponente in der zu dem Gehäuse weisenden axialen Richtung verleiht. Flow imparts a component in the axial direction facing the housing.
Wenn der das Gehäuse in Längsrichtung distal überragende Raumbereich des Innenraums die Gestalt eines geraden Kreiszylinders hat, dessen Durchmesser größer ist als dessen Höhe handelt es sich um einen besonders flachen Bereich. Insbesondere in If the volume of the interior distally overhanging the housing in the longitudinal direction has the shape of a straight circular cylinder whose diameter is greater than its height, this is a particularly flat area. In particular in
Zusammenwirkung mit den oben geschilderten Druckverhältnissen im Innenraum und im Außenraum und insbesondere in Zusammenwirkung mit der oben geschilderten Cooperation with the above-described pressure conditions in the interior and in the outer space and in particular in conjunction with the above-described
Orientierung der Drallelemente führt dies zu einer Durchströmung des Innenraums mit hoher Dynamik. Im Außenraum bildet sich, wie oben erläutert, ein Wirbel um die Längsachse des Orientation of the swirl elements leads to a flow through the interior with high dynamics. As explained above, a vortex forms around the longitudinal axis of the outer space
Gassensors aus. Während sich dieser Wirbel, wie oben erläutert, in dem Bereich des Außenraums, der distal des Innenraums liegt, aufgrund der erfindungsgemäßen Merkmale besonders ungestört ausbilden kann, tritt in dem Bereich des Außenraums, der auf der proximalen, also der dem Gehäuse zugewandten, Seite der Eintrittsöffnung des  Gas sensors off. While this vortex, as explained above, in the region of the outer space, which is distal to the interior, due to the features of the invention can form particularly undisturbed, occurs in the region of the outer space, on the proximal, ie the housing facing side of the Entry opening of the
Außenschutzrohrs liegt, insbesondere in einem Bereich des Außenraums, der als zwischen dem Außenschutzrohr und dem Innenschutzrohr befindlicher Ringspalt ausgebildet ist, vermehrt Reibung an dem Schutzrohrmodul auf. Die Strömung ist in diesem Bereich daher potenziell gestört und die Ausbildung des Wirbels ist ebenfalls potenziell gestört. In dem Fall, in dem es nur vermindert zur Ausbildung eines insgesamt gleichförmigen Wirbels in dem angegebenen Bereich des Außenraums kommt, ist dort die Outside protection tube is, in particular in a region of the outer space, which is formed as located between the outer protective tube and the inner protective tube annular gap, increased friction on the protective tube module. The flow is therefore potentially disturbed in this area and the formation of the vortex is also potentially disturbed. In the case where it comes only reduced to the formation of a total uniform vortex in the specified area of the outer space, there is the
Strömungsgeschwindigkeit vermindert und ein korrespondierender statischer Druck erhöht. Der oben erläuterte Mechanismus, der die Durchströmung des Innenraums antreibt, ist folglich vermindert wirksam. Reduced flow rate and increased a corresponding static pressure. The mechanism explained above, which drives the flow through the interior, is consequently less effective.
Mittels der weiterbildenden Maßnahme, dass das Außenschutzrohr in einem axial zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse By means of the further education measure that the outer protective tube in an axial between the at least one inlet opening of the outer protective tube and the housing
angeordneten Bereich und/oder auf axialer Höhe eines zwischen dem Außenschutzrohr und dem Innenschutzrohr ausgebildeten Ringspalts zumindest eine längliche Verprägung aufweist, die in proximaler Längsrichtung gesehen in Richtung des Wirbels weist, wird die Ausbildung eines gleichförmigen Wirbels um die Längsachse des Gassensors in diesem Bereich des Außenraums unterstützt. Infolgedessen ist dort die Strömungsgeschwindigkeit hoch und ein korrespondierender statischer Druck niedrig. Der oben erläuterte arranged region and / or at the axial height of an annular gap formed between the outer protective tube and the inner protective tube has at least one elongated embossment facing in the proximal longitudinal direction in the direction of the vortex, the formation of a uniform vortex around the longitudinal axis of the gas sensor in this region of the outer space supported. As a result, there the flow velocity is high and a corresponding static pressure is low. The above explained
Mechanismus, der die eine Abscheidung von Wasser aus dem zu dem Sensorelement gelangendem Abgas bewirkt, ist folglich besonders wirksam. Mechanism which effects the separation of water from the exhaust gas reaching the sensor element is therefore particularly effective.
Unter einer Verprägung des Außenschutzrohrs wird insbesondere eine Struktur verstanden, die zumindest an der Innenfläche des Außenschutzrohrs ausgebildet und dort in Richtung nach radial innen vorgewölbt ist. Sie ist insbesondere durch eine Prägung eines aus Blech bestehendem Außenschutzrohr von außen nach innen herstellbar. Selbstverständlich sind vorliegend auch alternative Fertigungsverfahren zur Herstellung der Verprägung möglich. Die Verprägung vermag somit insbesondere mit einer Strömung im Außenraum zu wechselwirken. An embossing of the outer protective tube is understood in particular to mean a structure which is formed at least on the inner surface of the outer protective tube and bulges there in a radially inward direction. It can be produced in particular by embossing an outer protective tube made of sheet metal from outside to inside. Of course, in the present case, alternative production methods for producing the embossment are possible. The embossing is thus able to interact in particular with a flow in the outer space.
Unter einer länglichen Verprägung des Außenschutzrohrs wird insbesondere eine Struktur verstanden, die in einer Längserstreckung weiter erstreckt ist als in einer Quererstreckung, beispielsweise mindestens doppelt oder mindestens dreifach. Die Verprägung vermag somit insbesondere eine Strömung in ihrer Längsrichtung im Außenraum zu stabilisieren. An elongated embossing of the outer protective tube is understood in particular to mean a structure which extends further in a longitudinal extent than in a transverse extent, for example at least twice or at least three times. The embossment is thus able to stabilize in particular a flow in its longitudinal direction in the outer space.
Die längliche Verprägung weist in Richtung ihrer Längserstreckung. Weist sie in proximaler Längsrichtung gesehen (also in Richtung auf das Gehäuse zu) in Richtung des in dem Außenraum gebildeten Wirbels, so unterstützt und stabilisiert sie diesen und verbessert insgesamt die eingangs erläuterten Sensorfunktionalitäten. The oblong embossment points in the direction of its longitudinal extent. If it is viewed in the proximal longitudinal direction (ie in the direction of the housing) in the direction of the vortex formed in the outer space, it supports and stabilizes it and overall improves the sensor functionalities explained at the outset.
Die längliche Verprägung kann auf dem Außenschutzrohr gerade ausgebildet sein, also insgesamt in einer Raumebene liegen. Die längliche Verprägung (bzw. diese Raumebene) kann beispielsweise mit der Längsachse des Sensors unter einem Winkel von 45° angeordnet sein, bzw. unter einem Winkel, der 30° bis 60° beträgt. The elongated embossing can be formed straight on the outer protective tube, so in total lie in a spatial plane. The oblong embossment (or this spatial plane) can be arranged, for example, with the longitudinal axis of the sensor at an angle of 45 °, or at an angle which is 30 ° to 60 °.
Die längliche Verprägung kann alternativ statt eines geraden Verlaufs auch einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Die angegebenen Winkel beziehen sich dann The elongated embossment may alternatively have a curved course instead of a straight course. The specified angles then relate
abschnittsweise auf Tangenten an die Verprägung. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die zumindest eine längliche Verprägung in sections on tangents to the embossment. It is provided in particular that the at least one elongated embossment in
Längsrichtung zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse angeordnet ist. Es gibt somit insbesondere entlang des Außenschutzrohrs keine direkte, geradlinige Verbindung zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse. Die Wechselwirkung zwischen Strömung und Verprägung ist in diesem Fall intensiviert und ein direkter Transport von Wassertropfen zur Eintrittsöffnung des Innenschutzrohrs ist unterbunden. Es ist insbesondere vorgehen, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung aus mehreren Eintrittsöffnungen besteht, die entlang des Umfangs des Außenschutzrohrs auf einem Lochkranz mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind und denen jeweils eine längliche Verprägung zugeordnet ist, sodass die jeweilige längliche Verprägung in Is arranged longitudinally between the at least one inlet opening of the outer protective tube and the housing. There is thus, in particular along the outer protective tube, no direct, straight-line connection between the at least one inlet opening of the outer protective tube and the housing. The interaction between flow and embossing is intensified in this case and a direct transport of water droplets to the inlet opening of the inner protective tube is prevented. It is in particular proceed that the at least one inlet opening consists of a plurality of inlet openings, which are arranged along the circumference of the outer protective tube on a perforated ring with the same distance from each other and each associated with an elongated embossment, so that the respective elongated embossment in
Längsrichtung zwischen der jeweiligen Eintrittsöffnung des Außenschutzrohrs und dem Gehäuse angeordnet ist. Die Wechselwirkung zwischen Strömung und Verprägungen ist in diesem Fall intensiviert. Longitudinal direction between the respective inlet opening of the outer protective tube and the housing is arranged. The interaction between flow and stamping is intensified in this case.
Eine Vorwölbung der Verprägung in den Außenraum kommt quantitativ durch das Maß V zum Ausdruck. Es gibt die Formabweichung des Außenschutzrohrs nach radial innen im Bereich der Verprägung an. A protrusion of the embossment into the outer space is quantitatively expressed by the measure V. It indicates the shape deviation of the outer protective tube radially inward in the region of the embossment.
Eine oder mehrere der folgenden unteren Schranken für V kommen in Betracht: 0,3mm 0,5mm, 1mm, 2mm; 0,5* Blechdicke des Außenschutzrohr, Blechdicke des One or more of the following lower bounds for V are contemplated: 0.3mm 0.5mm, 1mm, 2mm; 0.5 * sheet thickness of the outer protective tube, sheet thickness of the
Außenschutzrohr, 2* Blechdicke des Außenschutzrohr; 4* Blechdicke des Outer protective tube, 2 * plate thickness of outer protective tube; 4 * sheet thickness of
Außenschutzrohrs; 1% der Außenraumlängserstreckung, 2% der Outer protective tube; 1% of the external longitudinal extent, 2% of the external space
Außenraumlängserstreckung, 4% der Außenraumlängserstreckung, 7% der  External longitudinal extent, 4% of the external longitudinal extent, 7% of
Außenraumlängserstreckung. Exterior length.
Eine oder mehrere der folgenden unteren Schranken für die Längserstreckung der länglichen Verprägung kommen in Betracht: 3mm, 5mm, 10mm, 20mm; 5* Blechdicke des Außenschutzrohr, 10*Blechdicke des Außenschutzrohr, 20* Blechdicke des One or more of the following lower barriers for the longitudinal extent of the elongated embossment are contemplated: 3mm, 5mm, 10mm, 20mm; 5 * sheet thickness of outer protective tube, 10 * sheet thickness of outer protective tube, 20 * sheet thickness of
Außenschutzrohr; 40* Blechdicke des Außenschutzrohrs; 10% der Outer protective tube; 40 * sheet thickness of the outer protective tube; 10% of
Außenraumlängserstreckung, 20% der Außenraumlängserstreckung, 30% der External longitudinal extent, 20% of the external longitudinal extent, 30% of the external longitudinal extent
Außenraumlängserstreckung. Andere Weiterbildungen der Erfindung sind auch Gegenstand der Unteransprüche und des Ausführungsbeispiels. Exterior length. Other developments of the invention are also subject of the dependent claims and the embodiment.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Die Erfindung ist anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: The invention is explained in more detail in the following description with reference to the embodiment shown in the drawings. It shows:
Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt durch einen ersten erfindungsgemäßen 1 shows a detail of a longitudinal section through a first invention
Gassensors,  Gas sensor,
Fig. 2a, 2b Ansichten des Innenschutzrohrs des Gassensors aus Figur 1, 2a, 2b are views of the inner protective tube of the gas sensor of Figure 1,
Fig. 3a, 3b Ansichten des Außenschutzrohrs des Gassensors aus Figur 1, 3a, 3b are views of the outer protective tube of the gas sensor of Figure 1,
Fig. 4 den des Gassensors aus Figur 1 bei bestimmungsgemäße Montage in einer Fig. 4 shows the gas sensor of Figure 1 when properly installed in a
Abgasleitung,  Exhaust pipe
Fig. 5 schematisch die sich in dem Schutzrohrmodul des Gassensors aus Figur 1 ausbildenden Gasströmungen bei bestimmungsgemäßer Montage gemäßFIG. 5 schematically shows the gas flows forming in the protective tube module of the gas sensor from FIG. 1 when properly installed according to FIG
Figur 4, FIG. 4,
Fig. 6a-d Prinzipzeichnungen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung, Fig. 7 eine Außenansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Gassensors, 6a-d are schematic drawings for explaining the present invention, Fig. 7 is an external view of a second gas sensor according to the invention,
Fig. 8 ausschnittweise einen Längsschnitt durch den Gassensor aus Figur 7, 8 shows a detail of a longitudinal section through the gas sensor of Figure 7,
Fig. 9 eine Außenansicht eines dritten erfindungsgemäßen Gassensors. 9 is an external view of a third gas sensor according to the invention.
Ausführbeispiele Ausführbeispiele
Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Gassensor, beispielsweise eine Lambdasonde. Der Gassensor weist ein Gehäuse 11 auf. In dem Gehäuse 11 ist ein keramisches FIG. 1 shows a gas sensor according to the invention, for example a lambda probe. The gas sensor has a housing 11. In the housing 11 is a ceramic
Sensorelement 14 durch eine Dichtung 15 festgelegt, die beispielsweise aus Steatit und/oder Bornitrid besteht. Aus der Dichtung 15 und dem Gehäuse 11 steht ein gassensitiver Endabschnitt 141 des Sensorelements 14 längs einer Längsrichtung 78 des Gassensors 1 distal hervor und ist einem Messgas ausgesetzt. An dem Gehäuse 11 ist ein Schutzrohrmodul 20 durch eine Schweißung festgelegt, sodass es den gassensitiven Endabschnitt 141 abdeckt. Sensor element 14 defined by a seal 15, which consists for example of steatite and / or boron nitride. From the seal 15 and the housing 11 is a Gas-sensitive end portion 141 of the sensor element 14 along a longitudinal direction 78 of the gas sensor 1 distally forth and is exposed to a sample gas. On the housing 11, a protective tube module 20 is fixed by welding, so that it covers the gas-sensitive end portion 141.
Das Schutzrohrmodul 20 weist ein Innenschutzrohr 21 und ein Außenschutzrohr 22 auf. The protective tube module 20 has an inner protective tube 21 and an outer protective tube 22.
Das Innenschutzrohr 21 umschließt den gassensitiven Endabschnitt 141 mit Radial- und Axialabstand. Zwischen dem Innenschutzrohr 21 und dem Gehäuse 11 ist somit ein Innenraum 121 ausgebildet, in dem sich der gassensitive Endabschnitt 141 befindet. Der Abstand a zwischen Sensorelement 14 und Innenschutzrohr 21 in axialer Richtung beträgt im Beispiel nur 2 mm, sodass sich das Innenschutzrohr 21 bei beheiztem Sensorelement 14 gleichfalls erhitzt, was den Vorteil hat, dass eine Ablagerung von Partikeln, The inner protective tube 21 encloses the gas-sensitive end portion 141 with radial and axial distance. Between the inner protective tube 21 and the housing 11, an inner space 121 is thus formed, in which the gas-sensitive end portion 141 is located. The distance a between sensor element 14 and inner protective tube 21 in the axial direction is only 2 mm in the example, so that the inner protective tube 21 also heats up when the sensor element 14 is heated, which has the advantage that a deposit of particles,
beispielsweise Rußpartikeln, auf dem Innenschutzrohr 21 oder auf dem Sensorelement 14 durch Thermophorese unterdrückt wird. For example, soot particles, is suppressed on the inner protective tube 21 or on the sensor element 14 by thermophoresis.
Der Innenraum 121 überragt das Gehäuse 11 distal in Längsrichtung 78 um eine The interior 121 projects beyond the housing 11 distally in the longitudinal direction 78 by one
Innenraumlängserstreckung Im, die in diesem Beispiel 6 mm beträgt. Der das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 distal überragende Raumbereich 121' des Innenraums 121 hat die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, dessen Durchmesser d größer ist als dessen Höhe H, im Beispiel um etwa 60% größer. Interior longitudinal extension Im, which in this example is 6 mm. The space region 121 'of the interior 121 projecting distally over the housing 11 in the longitudinal direction 78 has the shape of a straight circular cylinder whose diameter d is greater than its height H, in the example about 60% larger.
Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner Mantelfläche 213 einen Lochkranz von The inner protective tube 21 has on its lateral surface 213 a perforated ring of
beispielsweise 8 Eintrittsöffnungen 211 auf, die auf gleicher axialer Höhe und mit gleichen Abständen zueinander angeordnet sind und die von dem gassensitiven Endabschnitt 141 in Längsrichtung 78 distal nicht überragt werden. For example, 8 inlet openings 211, which are arranged at the same axial height and at equal distances from each other and are not projected by the gas-sensitive end portion 141 in the longitudinal direction 78 distally.
Die Eintrittsöffnungen 211 weisen Drallelemente 211a auf, deren Orientierung eine tangentiale Komponente und zusätzlich eine Komponente in die zum Gehäuse 11 weisende axiale Richtung hat. Die Drallelemente 211a weisen also in Figur 1 schräg nach unten. Die Drallelemente 211a sind beispielsweise durch Erzeugen eines geraden Schnitts im The inlet openings 211 have swirl elements 211a, the orientation of which has a tangential component and additionally a component in the axial direction facing the housing 11. The swirl elements 211a thus have in Figure 1 obliquely downwards. The swirl elements 211a are, for example, by creating a straight cut in the
Innenschutzrohr 21 und anschließendes Eindrücken des dem Schnitt benachbarten Inner protective tube 21 and subsequent impressions of the adjacent section
Bereichs des Innenschutzrohrs 21 hergestellt. Die Drallklappen 211a sind in dem von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt und in dem dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt, jeweils aus Sicht von außerhalb des Innenschutzrohrs 21 auf die Drallklappe 211a. Das Innenschutzrohr 21 weist auf seiner als Boden 214 ausgebildeten Stirnfläche, die sein distales Ende bildet, eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen 212 auf. Das Außenschutzrohr 22 umschließt das Innenschutzrohr 21, sodass zwischen demArea of the inner protective tube 21 made. The swirl flaps 211a are convexly shaped in the portion spaced from the cut and concave in the section facing the cut, respectively, as viewed from outside the inner protective tube 21 on the swirl flap 211a. The inner protective tube 21 has a plurality of outlet openings 212 on its end face formed as a bottom 214, which forms its distal end. The outer protective tube 22 encloses the inner protective tube 21, so that between the
Außenschutzrohr 22 und im Innenschutzrohr 21 im Inneren des Schutzrohrmoduls 20 ein Außenraum 122 ausgebildet ist. Das Außenschutzrohr 22 weist im Beispiel 8 Outside protection tube 22 and in the inner protective tube 21 in the interior of the protective tube module 20, an outer space 122 is formed. The outer protective tube 22 has in Example 8
Eintrittsöffnungen 221 auf, die auf der Mantelfläche 223 des Außenschutzrohrs 22 auf gleicher axialer Höhe und mit gleichen Abständen zueinander auf einem Lochkranz angeordnet sind. Die Eintrittsöffnungen 221 sind in Längsrichtung distal des Inlet openings 221 which are arranged on the lateral surface 223 of the outer protective tube 22 at the same axial height and at equal distances from each other on a perforated ring. The inlet openings 221 are distal in the longitudinal direction
Innenschutzrohrs 21 angeordnet. Inner protective tube 21 is arranged.
Die Eintrittsöffnungen 221 weisen Drallelemente 221a auf, die in tangentiale Richtung weisen. Die Drallelemente 221a sind beispielsweise durch Erzeugen eines geraden Schnitts im Außenschutzrohr 22 und anschließendes Eindrücken des dem Schnitt benachbarten Bereichs des Außenschutzrohrs 22 hergestellt. Die Drallklappen 221a sind in dem von dem von dem Schnitt beabstandeten Bereich konvex geformt und in dem dem Schnitt zugewandten Bereich konkav geformt, jeweils aus Sicht von außerhalb des The inlet openings 221 have swirl elements 221a which point in the tangential direction. The swirl elements 221a are produced, for example, by producing a straight cut in the outer protective tube 22 and then pressing in the region of the outer protective tube 22 adjacent to the cut. The swirl flaps 221a are convexly shaped in the portion spaced from the cut and concave in the cut-facing portion, as viewed from the outside, respectively
Außenschutzrohrs 22 auf die Drallklappe 221a. Outer protective tube 22 on the swirl flap 221 a.
Das Außenschutzrohr 22 weist eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 222 auf, die an einem am distalen Ende des Außenschutzrohrs 22 angeordneten Boden 224 außermittig angeordnet sind und als Langlöcher 222 L ausgebildet sind, deren Erstreckung in tangentialer Richtung größer als in radialer Richtung ist, im Bespiel um etwa 70% größer als in radialer Richtung ist. The outer protective tube 22 has a multiplicity of outlet openings 222, which are arranged eccentrically on a bottom 224 arranged at the distal end of the outer protective tube 22 and are designed as oblong holes 222 L whose extent in the tangential direction is greater than in the radial direction, for example approximately 70% larger than in the radial direction.
Der Außenraum 122 überragt das Gehäuse 11 in Längsrichtung 78 um eine The outer space 122 projects beyond the housing 11 in the longitudinal direction 78 by one
Außenraumlängserstreckung , die im Beispiel 21 mm beträgt. Das innere Schutzrohr 21 des in der Figur 1 gezeigten Gassensors 1 ist in der Figur 2a in der Perspektive von unten nach oben in Figur 1 und in der Figur 2b in der Perspektive von links nach rechts in Figur 1 dargestellt. External space extension, which in the example is 21 mm. The inner protective tube 21 of the gas sensor 1 shown in FIG. 1 is shown in FIG. 2a in the perspective from bottom to top in FIG. 1 and in FIG. 2b in the perspective from left to right in FIG.
Das äußere Schutzrohr 22 des in der Figur 1 gezeigten Gassensors 1 ist in der Figur 3a in der Perspektive von unten nach oben in Figur 1 und in der Figur 3b in der Perspektive von links nach rechts in Figur 1 dargestellt. The outer protective tube 22 of the gas sensor 1 shown in FIG. 1 is shown in FIG. 3a in the perspective from bottom to top in FIG. 1 and in FIG. 3b in the perspective of FIG shown left to right in Figure 1.
Gassensoren 1 der in Rede stehenden Art werden insbesondere bestimmungsgemäß in einer Abgasleitung 2, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, montiert, und zwar so, dass sie von dem Abgas seitlich, also senkrecht zur Längsrichtung 78 des Gassensors 1, angeströmt werden. Auch Abweichungen von einer genau senkrechten Anströmung, beispielsweise um bis zu 8° sind möglich und in dem vorgeschlagenen Design in der Regel gut tolerierbar. Dabei ist eine Strömungsgeschwindigkeit vout im Bereich der als Stirnloch des Gas sensors 1 of the type in question are in particular as intended in an exhaust pipe 2, for example an internal combustion engine, mounted, in such a way that they are from the exhaust laterally, so perpendicular to the longitudinal direction 78 of the gas sensor 1, flows. Even deviations from an exactly vertical flow, for example, up to 8 ° are possible and generally well tolerated in the proposed design. Here is a flow velocity v ou t in the area of the end hole of the
Abgassensors 1 ausgebildeten Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 größer als eine Strömungsgeschwindigkeit v,n im Bereich der Eintrittsöffnungen 221 des Exhaust gas sensor 1 formed outlet opening 222 of the outer protective tube 22 is greater than a flow velocity v, n in the region of the inlet openings 221 of the
Außenschutzrohrs 22. Solche Strömungsverhältnisse liegen beispielsweise vor, wenn der Gassensor 1 wie in Figur 4 mit seinem Gewinde IIa in das Gegengewinde 2c eines in der Wand 2b der Abgasleitung 2 integrierten Aufnahmestutzens 2d eingeschraubt ist, ohne dabei eine Mittelachse 2a der Abgasleitung 2 zu überschneiden. Es ist bevorzugt, dass das distale Ende des Gassensors 1 nach unten weist, sodass ein Eindringen von im Messgas eventuell enthaltenen Tropfen gravitativ vermindert ist. Infolge der unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten vout, v,n im Bereich der Outside protection tube 22. Such flow conditions exist, for example, when the gas sensor 1 is screwed as shown in Figure 4 with its thread IIa in the mating thread 2c of an integrated in the wall 2b of the exhaust pipe 2 receiving nozzle 2d, without thereby to intersect a central axis 2a of the exhaust pipe 2. It is preferred that the distal end of the gas sensor 1 points downwards, so that penetration of drops possibly contained in the measurement gas is reduced gravitationally. Due to the different flow velocities v ou t, v, n in the area of
Eintrittsöffnungen 221 und der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 bildet sich innerhalb des Außenschutzrohrs 22 ein Gradient des statischen Druckes aus, der eine Durchströmung des Außenschutzrohrs 22 von den Eintrittsöffnungen 221 zu den  Inlet openings 221 and the outlet opening 222 of the outer protective tube 22 forms within the outer protective tube 22 a gradient of the static pressure, which is a flow through the outer protective tube 22 from the inlet openings 221 to the
Austrittsöffnungen 222 antreibt, siehe Figur 5. Outlets 222 drives, see Figure 5.
Aufgrund der Ausbildung der Eintrittsöffnungen 221 mit Drallklappen 221a tritt das Messgas mit einer tangentialen Geschwindigkeitskomponente in dem Außenraum 122 ein. Es entsteht also insgesamt ein Wirbel rotex des Messgases um die Längsachse 78 des Gassensors. Der Wirbel rotex ist in der Figur 5 mit einer durchgezogenen Linie angedeutet. In Zusammenwirkung des Wirbels rotex mit der Durchströmung des Außenschutzrohrs 22 strömt das Messgas entlang einer Hauptströmung 3 auf spiralförmigen Bahnen, von denen in der Figur 5 eine gezeichnet ist, von den Eintrittsöffnungen 221 zu der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs. Der Wirbel rotex ist dabei weit überwiegend in einem Due to the formation of the inlet openings 221 with swirl flaps 221 a, the measurement gas enters with a tangential velocity component in the exterior space 122. So there is a total of a vortex rotx of the sample gas around the longitudinal axis 78 of the gas sensor. The vortex rotx is indicated in FIG. 5 by a solid line. In cooperation of the vortex rotx with the flow through the outer protective tube 22, the sample gas flows along a main flow 3 on spiral paths, one of which is shown in Figure 5, from the inlet openings 221 to the outlet opening 222 of the outer protective tube. The vortex redx is predominantly in one
Raumbereich 122' des Außenraums 122 ausgebildet, der vollständig distal des Innenraums 121 angeordnet ist. Die Ausbildung des Wirbels rotex ist also weitgehend ungestört von dem Innenschutzrohr 21. Insbesondere massive Partikel, wie Rußteilchen und/oder Wassertropfen, durchlaufen so das Außenschutzrohr 22 getrieben von der Hauptströmung 3 und von ihrer Trägheit auf einer Spiralbahn entlang der Innenfläche des Außenschutzrohrs 22. Am distalen Ende 224 des Außenschutzrohrs 22 treten sie aus der Austrittsöffnung 222 des Außenschutzrohrs 22 aus, ohne jemals in potenziell schädigender Art und Weise mit dem gassensitiven Space portion 122 'of the outer space 122 is formed, which is disposed completely distal to the inner space 121. The formation of the vortex rotx is therefore largely undisturbed by the inner protective tube 21. In particular, massive particles, such as soot particles and / or water droplets, pass through the outer protective tube 22 driven by the main flow 3 and from its inertia on a spiral path along the inner surface of the outer protective tube 22. At the distal end 224 of the outer protective tube 22, they exit the outlet opening 222 of the outer protective tube 22 out without ever being in a potentially damaging way with the gas sensitive
Endabschnitt 141 des Sensorelements 14 in Wechselwirkung zu treten. End portion 141 of the sensor element 14 to interact.
Die Ausbildung des Wirbels rotex im Außenraum 122 hat die weitere Wirkung, dass ein statischer Druck in seinem Inneren, nahe der Längsachse 78 des Gassensors, geringer ist als ein statischer Druck im Außenbereich. The formation of the vortex rotx in the outer space 122 has the further effect that a static pressure in its interior, near the longitudinal axis 78 of the gas sensor, is less than a static pressure in the outer region.
Es entsteht auf diese Weise ein relativer Überdruck im Bereich der Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21 und es entsteht ein relativer Unterdruck im Bereich der This results in a relative overpressure in the region of the inlet openings 211 of the inner protective tube 21 and creates a relative negative pressure in the region of
Austrittsöffnung und 212 des Innenschutzrohrs 21. In Folge kommt es zur Durchströmung des Innenschutzrohrs 21 durch eine von der Hauptströmung 3 abgezweigten Outlet opening and 212 of the inner protective tube 21. As a result, it comes to the flow through the inner protective tube 21 by a branched off from the main flow 3
Bypassströmung 4. Im Innenraum 121 trifft diese Bypassströmung 4 nach vergleichsweise kurzem Strömungsweg, also nach sehr kurzer Zeit, auf den gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14. Anschließend tritt die Bypassströmung 4 aus der Austrittsöffnung 212 des Innenschutzrohrs 21 wieder in den Außenraum 122 aus und vereint sich wieder mit der Hauptströmung 3. Bypass flow 4. In the interior 121, this bypass flow 4 strikes the gas-sensitive end section 141 of the sensor element 14 after a comparatively short flow path, ie after a very short time. Subsequently, the bypass flow 4 exits the outlet opening 212 of the inner protective tube 21 again into the outer space 122 and unites again with the mainstream 3.
Aufgrund der relativ starken Ablenkung beim Abzweigen der Bypassströmung 4 aus der Hauptströmung 3 folgen massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Rußpartikel, überwiegend der Hauptströmung 3. Sie gelangen somit nicht in potenziell schädigender Art und Weise zu dem gassensitiven Endabschnitt 141 des Sensorelements 14. Due to the relatively strong deflection when branching off the bypass flow 4 from the main flow 3, massive particles, such as water droplets and / or soot particles, predominantly follow the main flow 3. They thus do not reach the gas-sensitive end section 141 of the sensor element 14 in a potentially damaging manner.
Aufgrund der Drallklappen 211a der Eintrittsöffnungen 211 des inneren Schutzrohrs 21 bildet die Bypassströmung 4 im Innenraum 121 einen weiteren Wirbel rotin aus, der entgegengesetzt dem Wirbel rotex orientiert ist. Er hat die technische Wirkung, dass dasDue to the swirl flaps 211a of the inlet openings 211 of the inner protective tube 21, the bypass flow 4 in the interior 121 forms a further vortex rotin, which is opposite to the vortex redx oriented. He has the technical effect of that
Messgas beim Eintritt in das Innenschutzrohr 21 eine plötzliche Umlenkung um bis zu 180° erfährt, der eventuell im Abgas vorhandene massive Partikel, wie Wassertropfen und/oder Ruß, trägheitsbedingt nicht folgen können. Diese Partikel verbleiben somit in dem zwischen dem Innenschutzrohr 21 und dem Außenschutzrohr 22 angeordneten Außenraum 122 und können das Sensorelement 14 also nicht schädigen. Lediglich Messgas, das von massiven Partikeln, wie Wassertropfen und/oder Ruß gereinigt ist gelangt zu dem Sensorelement 14. Die Figur 6a zeigt einen etwas modifizierten Gassensor auf den insofern auf das vorangehend Beschriebene weitgehend verwiesen werden kann. Die Strömungen im Inneren des Schutzrohrmoduls 20 sind prinziphaft und vereinfacht anhand der elementaren Teilströmungen 600 - 606 erläutert. Measuring gas when entering the inner protective tube 21 undergoes a sudden deflection by up to 180 °, the possibly present in the exhaust gas massive particles, such as water droplets and / or soot, inertia can not follow. These particles thus remain in the outer space 122 arranged between the inner protective tube 21 and the outer protective tube 22 and can thus not damage the sensor element 14. Only measurement gas which has been cleaned of massive particles, such as water drops and / or soot, reaches the sensor element 14. FIG. 6a shows a somewhat modified gas sensor, to which reference can largely be made to what has been described above. The flows inside the protective tube module 20 are explained in principle and simplified with reference to the elementary partial flows 600 - 606.
Eine äußere Anströmung 600 gelangt zu dem Gassensor. Es erfolgt eine Einströmung 601 durch mit Drallklappen 221a versehene Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 in den Außenraum 122. Dort bildet sich ein Wirbel 602 aus. Im Beispiel rotiert dieser in Aufsicht von oben nach unten in Figur 6a im Uhrzeigersinn. Der Wirbel 602 korrespondiert mit der in Figur 5 gezeigt Hauptströmung 3. Aus dem Wirbel 602 zweigt ein Sekundärstrom 603 in einen unterhalb der Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 gelegenen Bereich des Außenraums 122 ab. Dieser Bereich bildet einen radial zwischen dem An external flow 600 reaches the gas sensor. There is an inflow 601 through swirl flaps 221a provided with inlet openings 221 of the outer protective tube 22 in the outer space 122. There forms a vortex 602 from. In the example, this rotates in a top-down plan view in FIG. 6a in a clockwise direction. The vortex 602 corresponds to the main flow 3 shown in FIG. 5. From the vortex 602, a secondary flow 603 branches off into a region of the outer space 122 located below the inlet openings 221 of the outer protective tube 22. This area forms a radial between the
Außenschutzrohr 22 und dem Innenschutzrohr 21 gelegenen Ringspalt 302. Aus diesem erfolgt eine Einströmung 604 in das Innenschutzrohr 21 durch die Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21 in den Innenraum 121. Nach Wechselwirkung mit dem For this there is an inflow 604 in the inner protective tube 21 through the inlet openings 211 of the inner protective tube 21 into the interior 121. After interaction with the
Sensorelement 14 erfolgt ein Ausströmen 605 aus dem Innenraum 121 in den Außenraum 122 durch die Austrittsöffnungen 212 des Innenschutzrohrs 21. Ein Ausströmen 606 aus dem Außenraum 122 und aus dem Schutzrohrmodul 20 heraus erfolgt durch die Sensor element 14 is an outflow 605 from the interior 121 into the outer space 122 through the outlet openings 212 of the inner protective tube 21. An outflow 606 from the outer space 122 and from the protective tube module 20 out through the
Austrittsöffnungen 222 des Außenschutzrohrs 22. Outlet openings 222 of the outer protective tube 22nd
Um eine möglichst gute Abscheidung von in der Strömung enthaltenen Wassertropfen zu erhalten, ist eine hohe Qualität des Wirbels 602 innerhalb des Schutzrohrmoduls 20 zu erzielen. Dies betrifft auch den aus dem Wirbel 602 abgezweigten Sekundärstrom 603. Im Idealfall rotiert dieser ebenfalls wie in Figur 6b gezeigt in eine eindeutige Richtung und wirkt somit wie ein Zentrifugalabscheider direkt vor den Eintrittsöffnungen 211 des In order to obtain the best possible separation of water droplets contained in the flow, a high quality of the vortex 602 within the protective tube module 20 can be achieved. This also applies to the secondary stream 603 branched off from the vortex 602. Ideally, it likewise rotates in an unambiguous direction as shown in FIG. 6b and thus acts like a centrifugal separator directly in front of the inlet openings 211 of FIG
Innenschutzrohrs 21. Inner protective tube 21.
In der Praxis kommt es allerdings zu Limitierungen durch den Fertigungsprozess und zu Einschränkungen des geometrischen Designs des Schutzrohrmoduls 20, beispielsweise in Bezug auf die Position und Ausrichtung der Drallklappen 221a. Eine hohe Qualität und Gleichgerichtetheit der rotierenden Strömung wie in Abbildung 6b dargestellt ist mithin nicht gewährleistet. Das Resultat ist unter Umständen eine zusätzliche gegenläufige Strömung 603' im Ringspalt 302 zwischen Außenschutzrohr 22 und Innenschutzrohr 21 (siehe Abbildungen 6c und 6d) und folglich eine reduzierte Zentrifugalabscheidung. Die Entstehung der gegenläufige Strömung 603' in diesem Bereich kann nun gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung dadurch unterbunden werden, dass der In practice, however, there are limitations through the manufacturing process and constraints on the geometric design of the protection tube module 20, for example, with respect to the position and orientation of the swirl flaps 221a. A high quality and directivity of the rotating flow as shown in Figure 6b is therefore not guaranteed. The result may be additional counterflow 603 'in the annulus 302 between the outer containment tube 22 and the inner containment tube 21 (see Figures 6c and 6d) and, consequently, reduced centrifugal separation. The emergence of the opposite flow 603 'in this area can now be prevented according to an embodiment of the present invention in that the
Sekundärstrom 603 eine eindeutige Rotationsichtung durch die Vorsehung von zumindest einer länglichen Verprägung 301 vorgegeben bekommt, siehe Figur 7 und Figur 8. Secondary stream 603 receives a clear rotation direction predetermined by the provision of at least one elongated embossment 301, see Figure 7 and Figure 8.
Im Beispiel ist vorgehen, dass das Außenschutzrohr 22 in einem axial zwischen seinen Eintrittsöffnungen 221 und dem Gehäuse 11 angeordneten Bereich, und auf axialer Höhe des Ringspalts 302 längliche Verprägungen 301 aufweist, die in proximaler Längsrichtung 78 gesehen (also in Figur 8 von oben nach unten) in Richtung des Wirbels 602 weisen (also in Figur 8 in Aufsicht von oben im Uhrzeigersinn). In diesem Beispiel sind die Verprägungen 301 derart zwischen den Eintrittsöffnungen 221 des Außenschutzrohrs 22 und dem In the example, the outer protective tube 22 has, in an area arranged axially between its inlet openings 221 and the housing 11, and at the axial height of the annular gap 302 elongate embossments 301, which are seen in the proximal longitudinal direction 78 (ie from top to bottom in FIG ) in the direction of the vortex 602 (ie clockwise in FIG. 8 in plan view from above). In this example, the stampings 301 are between the inlet openings 221 of the outer protective tube 22 and the
Gehäuse 11 angeordnet, dass eine direkte vertikale Verbindung zwischen diesen durch die Verprägungen 301 unterbrochen wird. Ein direkter Zutritt von Wassertropfen zu den Eintrittsöffnungen 211 des Innenschutzrohrs 21 ist dadurch unterbunden. Housing 11 arranged that a direct vertical connection between them is interrupted by the stampings 301. A direct access of water droplets to the inlet openings 211 of the inner protective tube 21 is thereby prevented.
Die in diesem Beispiel gezeigten Verprägungen 301 haben eine Länge von ca. 10 mm und eine Breite von ca. 1,5mm. Sie sind etwa so tief wie die die Blechstärke des The stampings 301 shown in this example have a length of about 10 mm and a width of about 1.5 mm. They are about as deep as the sheet thickness of the
Außenschutzrohrs 22. Die Verprägungen 301 sind unter einem Winkel von 45° zu der Längsachse 78 des Gassensors ausgerichtet. Outer protective tube 22. The embossments 301 are aligned at an angle of 45 ° to the longitudinal axis 78 of the gas sensor.
Ein drittes Ausführungsbeispiel (Figur 9) unterscheidet sich dadurch, dass die A third embodiment (Figure 9) differs in that the
Verprägungen in ihrer Längsrichtung nicht gerade, sondern gekrümmt verlaufen. Deformations in their longitudinal direction not straight, but curved.

Claims

Ansprüche claims
1. Gassensor zur Bestimmung mindestens eines Bestandteils oder mindestens einer Eigenschaft eines Messgases, insbesondere eines Abgases einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Gehäuse (11) verbauten Sensorelement (14), das einen aus dem Gehäuse (11) längs einer Längsrichtung (78) des Gassensors (1) distal vorstehenden, dem Messgas ausgesetzten gassensitiven Endabschnitt (141) aufweist, mit einem den gassensitiven Endabschnitt (141) abdeckenden, am Gehäuse (11) festgelegten A gas sensor for determining at least one component or at least one property of a measuring gas, in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, with a sensor element (14) installed in a housing (11), which extends from the housing (11) along a longitudinal direction (78) of the Gas sensor (1) distally projecting, gas-sensitive end portion (141) exposed to the measurement gas, with a gas-sensitive end portion (141) covering, fixed to the housing (11)
Schutzrohrmodul (20), wobei das Schutzrohrmodul (20) ein den Endabschnitt (141) mit Radial- und Axialabstand umschließendes Innenschutzrohr (21) aufweist, sodass zwischen dem Gehäuse (11) und dem Innenschutzrohr (21) ein Innenraum (121) ausgebildet ist, in dem sich der gassensitive Endabschnitt (141) befindet, wobei das Schutzrohrmodul (20) ein das Innenschutzrohr (21) umschließendes Außenschutzrohr (22) aufweist, sodass zwischen dem Außenschutzrohr (22) und dem Innenschutzrohr Protective tube module (20), wherein the protective tube module (20) has an inner protective tube (21) enclosing the radial and axial distance end section (141), so that an inner space (121) is formed between the housing (11) and the inner protective tube (21). in which the gas-sensitive end portion (141) is located, wherein the protective tube module (20) has an outer protective tube (22) enclosing the inner protective tube (21), such that between the outer protective tube (22) and the inner protective tube
(21) im Inneren des Schutzrohrmoduls (20) ein Außenraum (122) ausgebildet ist, wobei das Außenschutzrohr (22) zumindest eine Eintrittsöffnung (221) zum Eintritt von Messgas in den Außenraum (121) aufweist, wobei die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) zumindest ein Drallelement (221a) zur Ausbildung eines Wirbels (rotex) um die Längsrichtung (78) in dem Außenraum (122) aufweist und das Außenschutzrohr (22) außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (222) zum Austritt von Messgas aus dem Außenraum (122) aus dem Schutzrohrmodul (20) heraus aufweist, wobei das Innenschutzrohr (21) zumindest eine Eintrittsöffnung (211) zum Eintritt von Messgas aus dem Außenraum (122) in den Innenraum (121) aufweist und außerdem zumindest eine Austrittsöffnung (212) zum Austritt von Messgas aus dem(21) in the interior of the protective tube module (20) an outer space (122) is formed, wherein the outer protective tube (22) at least one inlet opening (221) for the entry of sample gas into the outer space (121), wherein the at least one inlet opening (221) of the outer protective tube (22) has at least one swirl element (221a) for forming a vortex (rotx) about the longitudinal direction (78) in the outer space (122) and the outer protective tube (22) also has at least one outlet opening (222) for exiting sample gas from the Outer space (122) out of the protective tube module (20) out, wherein the inner protective tube (21) has at least one inlet opening (211) for the entry of sample gas from the outer space (122) in the interior (121) and also at least one outlet opening (212) to the exit of sample gas from the
Innenraum (121) in den Außenraum (122) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenraum (122) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine Interior space (121) in the outer space (122), characterized in that the outer space (122) the housing (11) in the longitudinal direction (78) to a
Außenraumlängserstreckung (lex) distal überragt und dass der Innenraum (121) das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) um eine Innenraumlängserstreckung (Im) distal überragt und dass die Außenraumlängserstreckung (lex) mindestens doppelt so groß ist wie die Innenraumlängserstreckung (Im). External longitudinal extension (l ex ) protrudes distally and that the interior (121) the housing (11) in the longitudinal direction (78) by an interior longitudinal extent (Im) distally beyond and that the external longitudinal extent (l ex ) is at least twice as large as the interior longitudinal extent (Im ).
2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Außenraum (121) ausgebildete Wirbel (rotex) eine Durchströmung des Innenschutzrohrs (21) durch Ausbilden eines statischen Druckgradientens zwischen der Eintrittsöffnung (211) des2. Gas sensor according to claim 1, characterized in that in the outer space (121) formed vortex (rotx) a flow through the inner protective tube (21) by forming a static pressure gradient between the inlet opening (211) of the
Innenschutzrohrs (21) und der Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) antreibt und der im Außenraum (122) ausgebildete Wirbel (rotex) ganz oder weit überwiegend in einem Raumbereich (122') des Außenraums (122) ausgebildet ist, der von dem Inner protective tube (21) and the outlet opening (212) of the inner protective tube (21) drives and the vortex (redx) formed in the outer space (122) is formed wholly or substantially predominantly in a space region (122 ') of the outer space (122) which is separated from the outer space (122)
Innenraum (121) aus gesehen vollständig dem Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) gegenüberliegt. Inner space (121) seen completely opposite the housing (11) in the longitudinal direction (78).
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) und die zumindest eine Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) allesamt proximal aller der zumindest einen Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und der zumindest einen Gas sensor according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one inlet opening (211) of the inner protective tube (21) and the at least one outlet opening (212) of the inner protective tube (21) all proximally of all the at least one inlet opening (221) of the outer protective tube (22) and the at least one
Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohrs (22) angeordnet sind. Outlet opening (222) of the outer protective tube (22) are arranged.
Gassensors nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) durch eine Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one inlet opening (221) of the outer protective tube (22) by a
Mehrzahl von auf einer Mantelfläche (223) des Außenschutzrohrs (22) liegenden Eintrittsöffnungen (221) gebildet werden, wobei an jeder der Eintrittsöffnungen (221) jeweils zumindest ein Drallelement (221a) angeordnet ist. A plurality of on a lateral surface (223) of the outer protective tube (22) lying inlet openings (221) are formed, wherein at each of the inlet openings (221) in each case at least one swirl element (221a) is arranged.
Gassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der auf der Mantelfläche (223) des Außenschutzrohrs (22) liegenden Gas sensor according to the preceding claim, characterized in that the majority of lying on the lateral surface (223) of the outer protective tube (22)
Eintrittsöffnungen (221) auf der vom Gehäuse (11) in Längsrichtung abgewandten Seite des Innenschutzrohrs (21) angeordnet sind. Inlet openings (221) are arranged on the side facing away from the housing (11) in the longitudinal direction of the inner protective tube (21).
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Austrittsöffnung (222) des Außenschutzrohrs (22) eine Vielzahl von Austrittsöffnungen (222) ist, die an einem am distalen Ende (224) des Außenschutzrohrs (22) angeordneten Boden (224) außermittig angeordnet sind und als Langlöcher (222L) ausgebildet sind, deren Erstreckung in tangentialer Richtung größer als in radialer Richtung ist, insbesondere mindestens 50% größer als in radialer Richtung ist. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one outlet opening (222) of the outer protective tube (22) is a plurality of outlet openings (222) which at a at the distal end (224) of the outer protective tube (22) arranged bottom (224 ) are arranged off-center and as elongated holes (222 L) are formed whose extension in the tangential direction is greater than in the radial direction, in particular at least 50% greater than in the radial direction.
Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) durch eine Mehrzahl von auf einer Mantelfläche (213) des Innenschutzrohrs (21) liegenden Eintrittsöffnungen (211) gebildet werden, wobei jede der Eintrittsöffnungen (211) zumindest ein Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one inlet opening (211) of the inner protective tube (21) by a plurality of on a lateral surface (213) of the inner protective tube (21) lying inlet openings (211) are formed, wherein each of the inlet openings (211) at least one
Drallelement (211a) zur Ausbildung eines weiteren Wirbels (rotin) um die Längsrichtung (78) in dem Innenraum (121) aufweist. Swirl element (211a) for forming a further vortex (rotin) about the longitudinal direction (78) in the inner space (121).
8. Gassensor nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Drallelement (221a) der Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und die Drallelemente (211a) der Eintrittsöffnungen (211) des Innenschutzrohrs (21) in zueinander entgegengesetzte tangentiale Richtungen weisen, sodass der Wirbel (rotex) und der weitere Wirbel (rotin) zueinander gegensinnig orientiert sind. 8. Gas sensor according to the preceding claim, characterized in that the swirl element (221a) of the inlet opening (221) of the outer protective tube (22) and the swirl elements (211a) of the inlet openings (211) of the inner protective tube (21) have mutually opposite tangential directions, so that the vortex (rotx) and the further vortex (rotin) are oriented in opposite directions.
9. Gassensor nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch 9. Gas sensor according to one of the two preceding claims, characterized
gekennzeichnet, dass das Drallelement (211a) der Eintrittsöffnung (211) des  characterized in that the swirl element (211a) of the inlet opening (211) of the
Innenschutzrohrs (21) in die zu dem Gehäuse (11) weisenden axialen Richtung orientiert ist, sodass es der in den Innenraum (121) eintretenden Strömung eine  Inner protective tube (21) oriented in the direction of the housing (11) axial direction, so that it enters the interior (121) entering a flow
Komponente in die zu dem Gehäuse (11) weisenden axialen Richtung verleiht.  Component in the direction of the housing (11) facing axial direction.
10. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Austrittsöffnung (212) des Innenschutzrohrs (21) am distalen Ende (214) des Innenschutzrohrs (21) angeordnet ist, wobei insbesondere mehrere 10. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one outlet opening (212) of the inner protective tube (21) at the distal end (214) of the inner protective tube (21) is arranged, wherein in particular a plurality
Austrittsöffnungen (212) des Innenschutzrohrs (21) am distalen Ende (214) des  Outlet openings (212) of the inner protective tube (21) at the distal end (214) of the
Innenschutzrohrs (21) angeordnet sind.  Inner protective tube (21) are arranged.
11. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) durch eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen (211) des Innenschutzrohrs (21) gebildet wird, die auf gleicher Höhe in Längsrichtung liegen und zu ihren nächsten Nachbarn jeweils einen gleichen Abstand haben. 12. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenschutzrohr (22) in seinem distalen Endbereich (225) kegelstumpfförmig verläuft, beispielsweise in einem distalen Endbereich (225), dessen Erstreckung in Längsrichtung nicht weniger als 5% und nicht mehr als 15 % der 11. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one inlet opening (211) of the inner protective tube (21) by a plurality of inlet openings (211) of the inner protective tube (21) is formed, which lie at the same height in the longitudinal direction and to their nearest neighbors have the same distance. 12. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer protective tube (22) in its distal end region (225) is frusto-conical, for example in a distal end region (225) whose extension in the longitudinal direction not less than 5% and not more than 15% of
Außenraumlängserstreckung (lex) ausmacht, kegelstumpfförmig verläuft und/oder derart kegelstumpfförmig verläuft, dass der halbe Öffnungswinkel (ß) des zugehörigen Kegels 30° bis 60° beträgt. Exterior longitudinal extension (l ex ) makes, frusto-conical and / or runs in such a truncated cone that half the opening angle (ß) of the associated cone is 30 ° to 60 °.
13. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gassensitive Endabschnitt (141) die zumindest eine Eintrittsöffnung (211) des Innenschutzrohrs (21) in Längsrichtung (78) distal nicht vollständig überragt. 13. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the gas-sensitive end portion (141) the at least one inlet opening (211) of the inner protective tube (21) in the longitudinal direction (78) not completely surmounted.
14. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) in Längsrichtung (78) des gassensitiven Endabschnitts (141) zu dem Innenschutzrohr (21) nicht mehr als 15% der Außenraumlängserstreckung (lex) beträgt. 14. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (a) in the longitudinal direction (78) of the gas-sensitive end portion (141) to the inner protective tube (21) is not more than 15% of the outer longitudinal extent (l ex ).
15. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Gehäuse (11) in Längsrichtung (78) distal überragende Raumbereich (121') des Innenraums (121) die Gestalt eines geraden Kreiszylinders (30) hat, dessen 15. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (11) in the longitudinal direction (78) distally superior space region (121 ') of the interior (121) has the shape of a straight circular cylinder (30) whose
Durchmesser (d) größer ist als dessen Höhe (H).  Diameter (d) is greater than its height (H).
16. Gassensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenschutzrohr (22) in einem axial zwischen der zumindest einen Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und dem Gehäuse (11) angeordneten Bereich, und/oder auf axialer Höhe eines zwischen dem Außenschutzrohr (22) und dem 16. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the outer protective tube (22) in an axially between the at least one inlet opening (221) of the outer protective tube (22) and the housing (11) arranged region, and / or at the axial height of a between the outer protective tube (22) and the
Innenschutzrohr (21) ausgebildeten Ringspalts (302), zumindest eine längliche  Inner protective tube (21) formed annular gap (302), at least one elongated
Verprägung (301) aufweist, die in proximaler Längsrichtung (78) gesehen in Richtung des Wirbels (602, rotex) weist.  Has embossment (301) facing in the proximal longitudinal direction (78) in the direction of the vertebra (602, rotx).
17. Gassensor nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Eintrittsöffnung (221) aus mehreren Eintrittsöffnungen (221) besteht, die entlang des Umfangs des Außenschutzrohrs (22) auf einem Lochkranz mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind und denen jeweils eine längliche Verprägung (301) zugeordnet ist, sodass die jeweilige längliche Verprägung (301) in Längsrichtung (78) zwischen der jeweiligen Eintrittsöffnung (221) des Außenschutzrohrs (22) und dem Gehäuse (11) angeordnet ist. 17. Gas sensor according to the preceding claim, characterized in that the at least one inlet opening (221) consists of a plurality of inlet openings (221) which are arranged along the circumference of the outer protective tube (22) on a perforated ring with the same distance from each other and each having an elongated Be assigned embossment (301), so that the respective elongated embossment (301) in the longitudinal direction (78) between the respective inlet opening (221) of the outer protective tube (22) and the housing (11) is arranged.
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