用于確定測量氣體空間中測量氣體的至少一個特性的探測器的制造方法
【專利說明】用于確定測量氣體空間中測量氣體的至少一個特性的探測
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【背景技術】
[0001]由現有技術已知多種用于確定測量氣體空間中的測量氣體的至少一個特性的探測器和方法。在此，原則上可涉及測量氣體的任意物理和/或化學特性，其中，一個或多個特性可被檢測。本發明在下面尤其參考所述氣體的氣體成分的定性和/或定量的檢測來描述，尤其參考所述測量氣體中的氧含量的檢測。所述氧含量例如能以分壓的形式和/或百分率的形式被檢測。然而，替代地或附加地也可檢測所述測量氣體的其他特性，例如測量氣體的溫度。
[0002]例如，這類探測器可設計為所謂的氧傳感器(Lambdasonde)，所述氧傳感器例如由Konrad Reif (編者)的《機動車中的傳感器(Sensoren im Kraftfahrzeug)》，2010 第一版，第160-165頁已知。利用寬帶氧傳感器和階躍氧傳感器、尤其利用平寬帶氧傳感器和階躍氧傳感器例如可以在一點處或者在大的范圍內確定廢氣中的氧濃度，并且由此推斷出燃燒室內的空氣-燃料比。然而，替代地，構造為指式探測器(Fingersonde)的方案也是可行的。過量空氣系數λ描述了該空氣-燃料比。
[0003]這種探測器一般具有殼體和在殼體內部的傳感器元件，所述殼體具有殼體內部空間和殼體開口。用于電連接傳感器元件的連接線纜穿過殼體開口引出。
[0004]盡管由現有技術已知的探測器有很多優點，但其仍然有改進的潛力。在探測器的朝向測量氣體空間的一側上以及在探測器的背離測量氣體空間的一側上，介質(例如液體，氣體和諸如此類)可能侵入到殼體內部空間中。這樣侵入的介質可通過污染基準氣體以及在基準氣體空間的區域中的腐蝕(傳感器元件、接觸部、接觸部的到連接線纜的連接部)而導致電氣短路，信號出錯。腐蝕的其他后果是，可產生在基準側的傳感器接頭觸點上的高電阻抗直至由于材料斷裂引起的信號中斷。
【發明內容】
[0005]因此本發明建議一種用于確定測量氣體的至少一個特性的探測器，所述探測器至少很大程度上克服已知的探測器的缺點并且在該探測器中實現了將已侵入到殼體內部空間中的介質再從殼體內部空間中排出。
[0006]根據本發明的用于確定在測量氣體空間中的測量氣體的至少一個特性的探測器，具有殼體和傳感器元件，所述殼體具有殼體內部空間和殼體開口，所述傳感器元件被布置在殼體內部空間中。至少一個連接線纜為了電接觸傳感器元件而穿過殼體開口從殼體中引出。該探測器還具有至少一個能受限變形的空心體。在空心體中布置有多孔元件。借助于該多孔元件，殼體內部空間與探測器的周圍環境處于流體連通。
[0007]傳感器元件可與在殼體內部空間中的基準氣體空間相連接。借助于多孔元件，基準氣體空間與探測器的周圍環境處于流體連通。多孔元件可構造用于通過擴散允許流體連通。空心體可為空心柱體。示例性地，空心體是套筒。空心體可至少部分地由金屬制成。多孔元件可至少部分地由聚四氟乙烯制成。多孔元件可構造為膜片(Membran)。多孔元件可柱狀地構造。多孔元件可具有這樣的多孔性，所述多孔性在基準氣體空間與探測器的周圍環境之間存在500mbar的氣體壓力差的情況下允許3ml/min到20ml/min的氣體最小基體流量。換言之，這樣選擇多孔元件的多孔性，使得在基準氣體空間與探測器的周圍環境之間存在500mbar的氣體壓力差的情況下能夠實現從3ml/min到20ml/min的氣體最小體積流量。該氣體在此可與測量氣體不同。
[0008]探測器還可包括至少一個密封體，特別是套管(TUlle) ο密封體可被布置在殼體開口中。空心體可至少部分地被密封體包圍。密封體可在空心體的周向方向上完全地包圍空心體。密封體可圍繞旋轉軸線旋轉對稱地構造。空心體可這樣布置在密封體中，使得旋轉軸線延伸穿過空心體。密封體可至少部分地包圍連接線纜。
[0009]受限地可變形性在本發明的框架中理解成構件的這樣一種特性:在探測器的在裝配時通常產生的裝配力下(例如在壓入線纜套管時)不發生變形或者僅發生微不足道的變形。變形在此理解成在外力作用下造成形狀改變。變形可表現為長度改變、角度改變、面積改變或者體積改變。物體的與外力相反的力是變形阻力。相應地，可變形性表示在確定的力作用下變形的程度。因此具有高可變形性的本體與具有低可變形性的本體相比，用較小的變形阻力對抗外力，也就是說，具有高可變形性的本體用較小的力耗費就能變形。相應地，在本發明的框架內能受限變形的本體或者物體具有高的變形阻力。
[0010]流體連通在本發明的框架內理解成流體(也就是說液體和/或氣體)的連通或交換。
[0011 ] 擴散在本發明的框架內理解成這樣一種物理過程，所述過程隨著時間通過涉及的微粒的均勻分布導致兩個或者多個物質完全混合。微粒可以是原子、分子或者帶電粒子。在本發明的框架中所涉及的微粒是流體，也就是說是氣體和/或液體。
[0012]多孔性在本發明的框架內理解成這樣一種沒有度量尺寸的測量參量，所述測量參量指示一個物質或者物質混合物的空心空間體積與總體積的比值。多孔性在此也可用百分比表示。
[0013]本發明的基本構思是，引入探測器的殼體內部空間的直接通風，通過所述通風，可通過溫度變化和通過擴散將侵入到殼體內部空間中的介質再從殼體內部空間中輸出。
[0014]基準空間的有利的直接通風可通過多孔結構進行，所述多孔結構例如被引入到孔眼中、也即被引入到傳感器基準氣體空間的線纜連接側的密封部中。特別有利地并且本發明申請的主題是將示例性地柱體聚四氟乙烯形式的多孔結構嵌入到僅能受限變形的空心體中、例如空心柱體和諸如此類中。多孔結構的嵌入防止該多孔結構的不確定的壓縮。通過使用僅能受限變形的空心體，可保證所限定的通風。在由于廢氣傳感器的構件溫度高而將廢氣傳感器短地構造的情況下使用該通風措施是特別有利的。這顯著地提高所述通風的擴散量。通過該顯著改進的通風，可省去經改進的廢氣側的密封部(例如通過引入附加的BN片、玻璃粘合劑(Glaskittung)等)，并且可省去在此附加需要的加熱流出過程。
[0015]相對于侵入濕氣的耐用性提高的措施的比較例如“直接通風”和“附加的改進的廢氣側的密封性”的比較顯示直接通風的顯著成本優勢。
[0016]通過改進的廢氣側的密封性，能逐漸減少濕氣從廢氣側侵入到基準空間中，但是不完全禁止。改進的廢氣側的密封性因此作用僅部分地解決阻止侵入濕氣，因為通過該措施不能禁止線纜束側的濕氣侵入。因此在此還考慮濕氣的積累和由此引起的誤差可能性。
[0017]但是直接通風實現了將廢氣側和線纜束側的侵入濕氣排出。因此持續地阻止在基準氣體空間中的濕氣積累并且阻止跟濕氣有關的相應損害。
【附圖說明】
[0018]從下面優選實施例的說明中得出本發明其他可選的細節和特征，所述優選實施例在附圖中示意地示出。
[0019]附圖示出了
[0020]圖1:根據第一實施方式的根據本發明的探測器的縱向剖視圖；
[0021]圖2:根據第一實施方式的探測器的橫向剖視圖；
[0022]圖3:根據第二實施方式的探測器的橫向剖視圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出了根據第一實施方式的根據本發明的探測器10的縱向剖視圖。該剖面在此沿著探測器10的縱向延伸方向延伸。探測器10示例性地構造成氧傳感器。氧傳感器用于控制內燃機的空氣燃料混合物，以便借助于在廢氣中的氧含量濃度測量能夠調節盡可能化學計量的混合物，從而通過盡可能優化的燃燒使污染物排放最小化。因此，測量氣體空間在本發明的框架中是內燃機的排氣管。為了這個目的，探測器10可伸入到排氣管中。氧傳感器下面作為探測器10的實施例進行描述，其用于(特別是在內燃機的廢氣中)確定測量氣體的至少一個物理特性和/或化學特性，特別是確定氣體成分的溫度或濃度。本發明特別是描述與已知探測器的不同之處并