專利名稱:傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種傳感器裝置。本發(fā)明尤其涉及一種針對探測機(jī)動車廢氣中氣體排放物的傳感器的傳感器裝置。
背景技術(shù):
為了減少機(jī)動車中尤其是內(nèi)燃機(jī)的有害氣體排放,必須安全地通過傳感器來證實(shí)有害氣體達(dá)到最小濃度。待證實(shí)的氣體或者說有害氣體排放物例如包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、碳?xì)浠衔?HCs )或氨(NH3)。在對機(jī)動車廢氣或者說在廢氣中存在的排放物作分析時(shí),在此需要在機(jī)動車排氣系中進(jìn)行測量。在此使用的傳感器因此必須能在腐蝕性氣體環(huán)境下以及尤其在例如約至650°C的高溫下可靠工作,這對待使用的傳感器提出了很高的要求。為了承受高溫,例如使用廢氣傳感器,其基于導(dǎo)引離子的陶瓷材料。例如使用以二氧化鋯(ZrO2)為基礎(chǔ)的陶瓷傳感器?;谔綔y廢氣所需的離子管路,這種傳感器在必定超過750°C的溫度下持久運(yùn)行。由DE 198 10 973 Al公開了一種方法,以便補(bǔ)償廢氣傳感器的功能變化,亦即零點(diǎn)變化,以及此外也在相應(yīng)高的溫度下遵守傳感器的工作溫度區(qū)域。在這種方法中,廢氣傳感器周期性交替地被廢氣和新鮮空氣沖洗。由此通過新鮮空氣給廢氣傳感器一個基準(zhǔn)點(diǎn)作為零點(diǎn),因此可以持續(xù)修正或者說校正零點(diǎn)。此外,廢氣傳感器可以通過較冷的新鮮空氣冷卻以及因此可以根據(jù)溫度差保持在其工作溫度范圍內(nèi)。DE 10 2007 012 056 Al描述了一種用于改善針對內(nèi)燃機(jī)的流體傳感器的效率的系統(tǒng)和方法,在此可以對流過廢氣管路的廢氣的代表性的橫截面進(jìn)行分析。為此,廢氣被動地從流體流的目標(biāo)區(qū)域朝著相應(yīng)的傳感器繞行,傳感器例如布置在屏蔽裝置中。這種被動的繞行可以導(dǎo)致廢氣在達(dá)到傳感器之前被動地冷卻。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主題在于一種傳感器裝置,尤其用于探測帶有內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車的廢氣中的氣體排放物,該傳感器裝置包括氣體管路和被殼體限定邊界并且與氣體管路的內(nèi)部通過入口和出口流體連通的分析室,其中,分析室至少部分布置在氣體管路之外,以及其中,在分析室中這樣布置傳感器,使該傳感器處在氣體管路之外。在此,設(shè)至少一個冷卻元件,其被布置在氣體管路和傳感器之間的區(qū)域中。通過按本發(fā)明的傳感器裝置,可以有效降低傳感器的工作溫度。傳感器的運(yùn)行溫度尤其下降到實(shí)際的廢氣溫度之下,或者說傳感器可以在實(shí)際的廢氣溫度之下運(yùn)行。由此可以明顯改善傳感器的長期穩(wěn)定性和可靠性以及此外可以省去耗費(fèi)的冷卻過程。因此可以明顯降低對材料穩(wěn)定性和傳感器及所有附加的傳感器部件的負(fù)荷的要求,這為用于按本發(fā)明的傳感器裝置的傳感器的制造和研發(fā)節(jié)省了成本。此外,傳感器的整個結(jié)構(gòu)和連接技術(shù)都能設(shè)計(jì)用于低溫,因此可以進(jìn)一步節(jié)省成本。
通過使分析室至少部分布置在氣體管路之外以及在分析室內(nèi)這樣布置一個傳感器,使該傳感器處在氣體管路之外,廢氣被從氣體管路內(nèi)部導(dǎo)出以及導(dǎo)入處在氣體管路之外的一個區(qū)域中。限定分析室邊界的殼體由此不會或至少僅特別小的一部分承受永久的熱氣流。由此將待測量氣體的熱能的一部分導(dǎo)出,氣體因而被冷卻。此外,通過設(shè)置 至少一個布置在氣體管路和分析室之間的區(qū)域內(nèi)的冷卻元件,還明顯提高了冷卻效果。熱能因此不僅通過傳感器在熱氣流外的布置而實(shí)現(xiàn),更確切地說還通過冷卻元件被進(jìn)一步加強(qiáng)?;谠跉んw或者說至少一個冷卻元件與環(huán)境空氣之間的巨大的溫度梯度,從廢氣中吸收的熱量在此被向外排出。此外,通過構(gòu)造和布置一個或若干冷卻元件,還能如所期望的那樣影響冷卻效果。因此可以調(diào)整冷卻率,傳感器的運(yùn)行溫度可以用冷卻率如所期望那樣被調(diào)整。因此例如對陶瓷傳感器而言,較高的運(yùn)行溫度是所期望的以及必要的,反之,在其它傳感器中,則通常要避免這樣高的運(yùn)行溫度。在氣體管路和傳感器之間的區(qū)域因此是這樣一個區(qū)域,在該區(qū)域上,待分析的氣體沿從氣體管路到傳感器的路徑流動。冷卻元件因此可以例如被布置在入口上,分析室中或特別優(yōu)選布置在入口和分析室之間。待分析的氣體在到達(dá)傳感器之前,以此方式至少冷卻至傳感器的運(yùn)行溫度。此外,可以更為靈活地選擇傳感器的安裝地點(diǎn),因?yàn)橹暗膹U氣冷卻實(shí)現(xiàn)了傳感器在處在內(nèi)燃機(jī)附近以及因此處在排氣系的較熱的廢氣區(qū)域中的一些位置上的運(yùn)行。在本發(fā)明的一種有利的設(shè)計(jì)方案的框架內(nèi),設(shè)多個冷卻元件,這些冷卻元件被構(gòu)造成冷卻肋。這些冷卻肋然后優(yōu)選橫向于氣體的流動方向布置以及可以梳狀地相互嚙合。由此創(chuàng)造了冷卻元件的大表面,待分析的氣體在到達(dá)傳感器之前在該表面上順延流動。由此實(shí)現(xiàn)了一種極為有效的冷卻特性。在此,冷卻肋可以例如這樣設(shè)計(jì)成導(dǎo)出熱量的,即,它們由一種有高熱導(dǎo)率的材料構(gòu)造而成。熱導(dǎo)率的合適的值為彡10 W/mK至< 5000 W/mK,有利地為彡50 W/mK。在本發(fā)明的另一種有利的設(shè)計(jì)方案的框架內(nèi),至少一個冷卻元件被構(gòu)造成熱質(zhì)量塊。這個冷卻元件然后相宜地這樣布置在入口和分析室之間,使得待分析的氣體在這個熱質(zhì)量塊上順延流動。熱質(zhì)量塊在此是這樣一個構(gòu)件,其具有尤其在>0.3 J/gK至<1.5 J/gK,有利地為>0.5 J/gK范圍內(nèi)的熱容量。由此使待分析氣體的熱能基本上被熱質(zhì)量塊截留且氣體因此被冷卻。冷卻元件,尤其是熱質(zhì)量塊,在此優(yōu)選可以設(shè)計(jì)成,使該冷卻元件能進(jìn)一步向外導(dǎo)出其熱能。這一點(diǎn)可以有利地例如通過熱量導(dǎo)出裝置實(shí)現(xiàn),其中,例如可以使用有高熱導(dǎo)率的材料作為熱量導(dǎo)出裝置。但原則上可以是任意類型的熱量排出,亦即熱量導(dǎo)出(傳導(dǎo))、熱量輻射(排放)和熱量攜帶(對流)。優(yōu)選在至少一個冷卻元 件內(nèi)設(shè)用于用冷卻流體對冷卻元件進(jìn)行外部冷卻的冷卻通道。冷卻元件由此可以不僅通過其吸熱或者說排熱的特性發(fā)揮其冷卻效果,而且更確切地說還可以通過外部冷卻增強(qiáng)冷卻效果。氣體的溫度在溫度峰值時(shí)也能被安全地冷卻到所期望的溫度。冷卻流體在此可以大致由水或油形成。在本發(fā)明的另一種有利的設(shè)計(jì)方案的框架內(nèi),殼體和氣體管路至少部分彼此熱分離。以此方式可以防止殼體被氣體管路過強(qiáng)地加熱以及因而向?qū)氲臍怏w散發(fā)熱量,這使廢氣的冷卻變得困難。因此,通過殼體和氣體管路的完全的熱分離,氣體可以被更為有效地冷卻。熱分離可以例如由此實(shí)現(xiàn),即,使殼體不是直接與氣體管路接觸,而是在殼體和氣體管路之間布置一個熱絕緣的部件。因此這可以是有很小熱導(dǎo)率的材料??梢杂脕硇纬蓺んw和氣體管路熱分離的材料例如包括熱導(dǎo)率< 4 W/mK的鋼合金,例如鉻-鑰-釩合成的鋼,IttQ Assab Steels Calmax。此外,陶瓷也適用,陶瓷具有優(yōu)選< 4 W/mK的很小的熱導(dǎo)率且同時(shí)具有很高的熱膨脹系數(shù),以及其中,陶瓷的熱膨脹系數(shù)相宜地與氣體管路的熱膨脹系數(shù)適配。一個優(yōu)選的例子是可以使用二氧化鋯(Zr02)。在本發(fā)明的另一個有 利的設(shè)計(jì)方案的框架內(nèi),傳感器被構(gòu)造成化學(xué)敏感場效應(yīng)晶體管(ChemFET),這種場效應(yīng)晶體管尤其具有p溝道的基底,兩個η溝道的區(qū)域被加工在該基底中,這兩個區(qū)域也被稱為源極(Source)或者說漏極(Drain)。在源極和漏極之間有一個電絕緣層,被稱為柵極的電極布置在該電絕緣層上。在化學(xué)敏感場效應(yīng)晶體管中,在柵極上布置著一種物質(zhì),其針對有待證實(shí)的部件具有選擇性,或柵極本身具有這種選擇性。因此,通過用積聚的或者說吸附的部件改變柵極電勢,場效應(yīng)晶體管對有待證明的部件而言是選擇性的。這種半導(dǎo)體傳感器原則上很適用于測量有害氣體排放物并且在此具有很高的直至ppm范圍的測量精度。尤其在使用有很大帶隙的結(jié)實(shí)耐用的半導(dǎo)體材料,如碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)時(shí),化學(xué)敏感場效應(yīng)晶體管也能在更高的溫度下以及為了測量熱氣體而在腐蝕性的環(huán)境下,例如燃燒廢氣中使用。但按本發(fā)明的低溫也對這種場效應(yīng)晶體管的使用壽命有利,因?yàn)橛绕涫莻鞲衅鞑考?,例如柵極絕緣層、歐姆觸頭、印制導(dǎo)線或構(gòu)造和連接技術(shù)可以構(gòu)造得更為不耗費(fèi)。除了高測量精度,亦即低證實(shí)極限外,這種傳感器還因此具有另外的優(yōu)勢,S即,它們能被極為低成本地制造并且按本發(fā)明的傳感器裝置因此能被極為低成本地設(shè)計(jì)?;瘜W(xué)敏感場效應(yīng)晶體管的典型的運(yùn)行溫度處在彡100°C至彡600°C的范圍內(nèi),尤其在》200°C至<500°C的范圍內(nèi)。通過設(shè)置按本發(fā)明的裝置,這個溫度也可以在廢氣溫度明顯較高時(shí)被毫無問題地保持。還有利的是,設(shè)一種催化活性物質(zhì),其被布置成,使氣體能在達(dá)到傳感器前穿流該催化活性物質(zhì)和/或在該催化活性物質(zhì)上順延流動。由此可以有針對性地改變分析室內(nèi)廢氣的成分。例如可以設(shè)氧化催化器。借助該催化器可以將不應(yīng)被探測的或可能干擾探測的廢氣成分從待測量的氣體中清除。在本發(fā)明的另一種有利的設(shè)計(jì)方案中,至少入口能通過封閉裝置封閉。這種封閉裝置例如可以構(gòu)造成罩。由此可以至少暫時(shí)阻止氣體穿流分析室。因此,尤其在布置在車輛排氣系中的顆粒傳感器再生時(shí)可能處在直至1000°c范圍內(nèi)的溫度峰值并不作用到傳感器上。封閉裝置在此可以包括雙金屬條帶,其在預(yù)定溫度下封閉入口。但特別優(yōu)選的是,封閉裝置與控制裝置連接,控制裝置根據(jù)氣流的溫度和/或再生過程來關(guān)閉和打開封閉裝置。以此方式可以在預(yù)定的溫度下封閉或打開入口,從而使傳感器被特別安全地保護(hù)不受不期望的溫度峰值的影響。在此,氣流的溫度尤其通過溫度測量裝置測量以及因此根據(jù)實(shí)際在氣體管路中的條件作出反應(yīng)。通過根據(jù)再生過程封閉或者說打開入口,封閉裝置可以例如在出現(xiàn)溫度升高之前就被關(guān)閉以及在再生之后再次被打開。按本發(fā)明的傳感器裝置尤其布置在帶有內(nèi)燃機(jī)的車輛的排氣系中。按本發(fā)明的傳感器裝置特別適用于這種機(jī)動車的氣體排放物的分析。
按本發(fā)明的主題的其它優(yōu)勢和有利的設(shè)計(jì)方案通過附圖示出并且在接下來的說明中闡釋。在此要注意的是,附圖具有僅描述性的特性,并不是先要限制任何形式的本發(fā)明。附圖中:
圖1是按本發(fā)明的傳感器裝置的一種實(shí)施形式的從側(cè)面看的示意性剖視圖2是按本發(fā)明的傳感器裝置的另一種實(shí)施形式的從側(cè)面看的示意性剖視圖3是按本發(fā)明的傳感器裝置的另一種實(shí)施形式的從側(cè)面看的示意性剖視圖4是按本發(fā)明的傳感器裝置的另一種實(shí)施形式的從側(cè)面看的示意性剖視圖5是按本發(fā)明的傳感器裝置的另一種實(shí)施形式的從側(cè)面看的示意性剖視圖6是按本發(fā)明的傳感器裝置的另一種實(shí)施形式的從側(cè)面看的示意性剖視圖7是按本發(fā)明的傳感器裝置的另一種實(shí)施形式的從側(cè)面看的示意性剖視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了按本發(fā)明的傳感器裝置10。該傳感器裝置10尤其適用于探測帶內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車的廢氣中的氣體排放物。傳感器裝置10因此尤其被布置在帶內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車的排氣系中。但傳感器裝置10同時(shí)也可以使用在建筑設(shè)備工程技術(shù)領(lǐng)域,例如油料采暖設(shè)備中。但下文中以不加限制的方式涉及在車輛排氣系中的使用。傳感器裝置10包括氣體管路12,內(nèi)燃機(jī)的廢氣尤其作為待分析的氣體在該氣體管路中導(dǎo)引。氣體管路12因此可以是機(jī)動車的排氣系的排氣管部分。傳感器裝置10此外還具有用于分析廢氣的分析室14,分析室由殼體16限定邊界并且至少部分布置在氣體管路12之外。分析室14在此相宜地與氣體管路12的內(nèi)部通過入口 18和出口 20流體連通。入口 18和出口 20例如構(gòu)造成一個布置在殼體16內(nèi)的開口,并且布置在通過箭頭22示出的氣流中。以此方式可以使氣流的至少一部分流入殼體16以及因而流入分析室14以及從它們流出,如箭頭24、25和26所示。為了分析在氣體管路12中導(dǎo)引的廢氣,在分析室14中布置傳感器28。該傳感器28優(yōu)選可以插入殼體16并且在此氣密地密封殼體16。例如殼體16以及傳感器28可以配設(shè)有螺紋,因此傳感器28可以旋入殼體16。在此,傳感器28可以構(gòu)造成棒狀以及因而伸入分析室14。傳感器28在此布置成處在氣體管路12之外。傳感器28優(yōu)選構(gòu)造成化學(xué)敏感場效應(yīng)晶體管(ChemFET)并且作為化學(xué)敏感場效應(yīng)晶體管對廢氣中的待分析物質(zhì)是選擇性的。待分析的物質(zhì)尤其是在帶有內(nèi)燃機(jī)的車輛的廢氣中出現(xiàn)的氣體并且可以例如包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、碳?xì)浠衔?HCs )或氨(NH3)。因此,優(yōu)選使用含鉬、含鈀、含金、含銀/或含銥的材料或者說材料組合作為在柵極電極上的選擇性部件。 廢氣因此從氣體管路12通過入口 18流入殼體16以及因而流入分析室14,氣體在那里與傳感器28接觸并且可以以此方式被分析。因此來自氣體管路12以及因而熱的廢氣流的氣體在到達(dá)傳感器28之前,流入分析室14以及由此已經(jīng)被冷卻。但為了更為有效地設(shè)計(jì)冷卻以及進(jìn)一步降低待測量氣體的溫度,設(shè)至少一個冷卻元件32,該冷卻元件布置在氣體管路12和傳感器28之間。待分析的氣體以此方式在碰到傳感器28之前經(jīng)過至少一個冷卻元件32以及可以這樣將其另一部分熱能轉(zhuǎn)給冷卻元件32以及因而冷卻。為了擴(kuò)大冷卻效果以及能夠安全地截留尤其是溫度峰值,可以在冷卻元件32內(nèi)設(shè)至少一個用于用冷卻流體對冷卻元件32進(jìn)行外部冷卻的冷卻通道。冷卻流體可以以此方式穿流冷卻元件32以及因而排出熱能。適用的冷卻流體自然具有很大的熱容量以及可以包括水或油。按照圖1,按本發(fā)明的設(shè)備10包括多個冷卻元件32,它們被設(shè)計(jì)成冷卻肋34并且可以布置在入口通道38中,入口通道布置在入口 18和分析室14之間。冷卻肋34可以優(yōu)選橫向于氣體的流動方向布置并且梳狀地相互嚙合。因此確保了氣體在冷卻肋34的盡量大的表面上順延流動以及因而經(jīng)歷了良好的冷卻?;谠跉んw16或者說冷卻元件32與環(huán)境空氣之間的大多很大的溫度梯度,被氣體吸收的熱量通過冷卻肋向外排放。冷卻肋34在此優(yōu)選由具有很高的熱導(dǎo)率的材料構(gòu)造而成,以便能夠很好地導(dǎo)出氣體的熱能以及因而極為有效地冷卻氣體。冷卻元件32或者說冷卻肋34例如由鋼構(gòu)造而成。作為備選或附加,冷卻元件32例如也包括靜態(tài)的混合器。這個混合器可以用于攪動氣流,因而氣體可以排出盡量多的熱能。除入口 18外,還可以設(shè)另外的入口 30,該入口構(gòu)造得與入口 18 —樣并且分析室14同樣與氣體管路12流體連通。在此,入口 30或者說從入口 30到分析室14的路徑構(gòu)造得與入口 18類似,尤其是關(guān)于至少一個冷卻元件32的設(shè)置。多個入口尤其在可以旋入冷卻元件32的殼體16中是有利的。在此,例如在入口旋轉(zhuǎn)對稱地布置時(shí),可以與安裝位置無關(guān)地始終實(shí)現(xiàn)入口 18、30的一種合適的定向。此外還可以尤其在殼體16內(nèi)部嵌入一些部件,例如折流板、棱邊、圓形或類似物,以便由此有針對性地影響在殼體16中的氣體的流速。由此可以使傳感器對廢氣內(nèi)的變化的動作時(shí)間被最優(yōu)化。圖2至7示出了按本發(fā)明的裝置10的另一個實(shí)施例,其大部分都對應(yīng)按圖1的裝置10。因此接下來功能和/或結(jié)構(gòu)相似或近似的元件都用同一個附圖標(biāo)記標(biāo)注,而無需在它們出現(xiàn)的時(shí)候作詳細(xì)說明或重復(fù)說明。按照圖2,至少一個冷卻元件32被構(gòu)造成熱質(zhì)量塊36。冷卻元件32因此包括帶有優(yōu)選在>0.3 J/gK至< 1.5 J/gK范圍內(nèi)的大熱容量的構(gòu)件。熱質(zhì)量塊36在此可以例如至少部分限定入口通道38的邊界,入口通道布置在入口 18和分析室14之間。待分析的氣體由此在進(jìn)入分析室14之前在熱質(zhì)量塊36上沿?zé)豳|(zhì)量塊流動以及因此將該氣體的熱能排放給質(zhì)量塊36。熱質(zhì)量塊36可以例如由熱容量> 0.5 J/gK的鋁或優(yōu)質(zhì)鋼合金構(gòu)造而成,例如 Outokumpu SAF 2507。按照圖3,殼體16和氣體管路12至少部分彼此熱分離。為此,設(shè)熱分離件40,其布置在殼體16和氣體管路12之間。由此防止了殼體16和氣體管路12彼此間直接的尤其是熱接觸。氣體管路12通過導(dǎo)引熱的廢氣而具有的熱量或者說熱能,因此不能或至少不是直接地以及僅部分轉(zhuǎn)給殼體16。殼體16以此方式與氣體管路12相比保持在一個較低的溫度,因而氣體的冷卻能更為有效。因此在廢氣和環(huán)境空氣之間的溫度梯度就不會這樣受不利影響。熱分離件40在此可以構(gòu)造成一種有很小的熱導(dǎo)率的材料,或者說構(gòu)造成熱絕緣體。有利的熱導(dǎo)率在此可以處在<4 W/mK的范圍內(nèi)。適用于熱分離件40的材料,例如包括熱導(dǎo)率≤4 W/mK的鋼合金,例如Assab Steels Calmax,或有優(yōu)選彡4 W/mK的很小的熱導(dǎo)率和同時(shí)很高的熱膨脹系數(shù)的陶瓷,例如二氧化鋯(ZrO2),這個熱膨脹系數(shù)可以與氣體管路的熱膨脹系數(shù)匹配。圖4示出了一種實(shí)施形式,在該實(shí)施形式中,熱分離件與作為冷卻元件32的熱質(zhì)量塊36結(jié)合。按照圖5,設(shè)置 了催化活性物質(zhì)42,其布置成,使氣體在到達(dá)傳感器28之前穿流該催化活性物質(zhì)。為此,催化活性物質(zhì)42例如設(shè)置在入口 18或入口通道38中,它在那里例如給相應(yīng)的壁區(qū)域加襯。此外,催化活性物質(zhì)還能塞子狀地布置在入口 18中,其中,這個塞子然后能讓待分析的氣體滲透。通過催化活性物質(zhì)42可以有針對性地由此改變廢氣的成分,即,使與探測不相關(guān)的廢氣成分,例如含氫的氣體成分,被氧化以及因此被清除。為此,可以例如使用表面充足的氧化物作為催化活性物質(zhì)42,例如三氧化二鋁(A1203)、二氧化鈰(CeO2)、二氧化鋯(ZrO2);優(yōu)質(zhì)金屬,例如鉬(Pt)、鈀(Pd)或銥(Ir);或它們的混合物。這種物質(zhì)相宜地尤其對含氫的氣體是催化活性的。針對這樣的情況,即,盡管設(shè)置了催化活性物質(zhì)42,仍出現(xiàn)廢氣成分的變化,則可以借助當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)和傳感器數(shù)據(jù)以及借助之前求出的模型來推斷出實(shí)際在廢氣中存在的氣體濃度或者說混合。此外可以看到,傳感器28不是構(gòu)造成棒狀,而是布置在殼體16的后壁的區(qū)域上。以此方式可以將傳感器28和氣體管路12之間的間距保持得最大,這進(jìn)一步通過可能的熱輻射最小化了傳感器28的加熱。按照圖6,催化活性物質(zhì)42被構(gòu)造成封閉罩,其包圍入口 18和選擇性地包圍入口30以及包圍氣體管路12中的殼體16的出口 20。為此,催化活性物質(zhì)42可以例如被構(gòu)造成半圓形。在此相宜的是,催化活性物質(zhì)42能被待分析的氣體滲透。以此方式可以利用在氣體管路12內(nèi)流動的熱氣流加熱催化活性材料。這些高溫有利于催化器上的氣體轉(zhuǎn)換,而在傳感器28上的氣體分析則與所期望的那樣在低溫下進(jìn)行。催化活性物質(zhì)42在此還可以用作熱擋板,以便不過強(qiáng)地加熱殼體16。作為附加或備選,至少入口 18以及可能時(shí)入口 30可以通過封閉裝置44,例如機(jī)械的罩封閉,如圖7所示。附加地,出口 20也能通過封閉裝置44封閉。由此可以在氣體管路12中的氣體的溫度提高時(shí),封閉到分析室14以及因而到傳感器28的入口,因此傳感器被保護(hù)不受例如形式為溫度峰值的過高溫度的損害。這種溫度峰值例如在另一個傳感器或顆粒濾清器再生之前出現(xiàn),因?yàn)樵诖耸褂眠@樣的溫度,其可以遠(yuǎn)超傳感器28的運(yùn)行溫度。在此例如達(dá)到了在1000°C或更高的范圍內(nèi)的溫度。為此相宜的是,封閉裝 置44與控制裝置連接,控制裝置根據(jù)氣流的溫度和/或再生過程關(guān)閉或者說打開封閉裝置44。在此,可以例如利用來自內(nèi)燃機(jī)特性曲線族數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)或傳感器28本身數(shù)據(jù)的信息,以便計(jì)算廢氣峰值溫度以及因此關(guān)閉或者說打開封閉裝置44。同樣可以例如利用用于尤其是再生顆粒濾清器的啟動信號,以便與之同步地在再生持續(xù)期間由此保護(hù)傳感器28不受在此出現(xiàn)的高廢氣溫度或者說溫度峰值的損傷,即,使傳感器通過關(guān)閉封閉裝置44而與廢氣流分離。對技術(shù)人員來說顯而易見的是,所述特征的組合如所期望的那樣也是可行的。因此按本發(fā)明的裝置在傳感器28的每一種實(shí)施形式中例如既能有作為冷卻元件32的熱質(zhì)量塊36和冷卻肋34,以及更確切地說,能帶或不帶熱分離件40,帶或不帶催化活性物質(zhì)42以 及帶或不帶封閉裝置44,而不會脫離本發(fā)明的框架。
權(quán)利要求
1.一種傳感器裝置,尤其用于探測帶內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車的廢氣中的氣體排放物,包括氣體管路(12)和由殼體(16)限定邊界的以及與氣體管路(12)的內(nèi)部通過入口(18)和出口(20)流體連通的分析室(14),其中分析室(14)至少部分布置在氣體管路(12)之外,并且其中在分析室(14)中這樣布置了傳感器(28),以致于該傳感器處在氣體管路(12)之外,其特征在于,設(shè)置了至少一個冷卻元件(32),該冷卻元件布置在氣體管路(12)和傳感器(28)之間的區(qū)域中。
2.按權(quán)利要求1所述的傳感器裝置,其特征在于,設(shè)置了多個冷卻元件(32),它們被構(gòu)造成冷卻肋(34)。
3.按權(quán)利要求1所述的傳感器裝置,其特征在于,至少一個冷卻元件(32)被構(gòu)造成熱質(zhì)量塊(36)。
4.按權(quán)利要求1至3之一所述的傳感器裝置,其特征在于,在至少一個冷卻元件(32)內(nèi)設(shè)置了至少一個用于用冷卻流體對冷卻元件(32)進(jìn)行外部冷卻的冷卻通道。
5.按權(quán)利要求1至4之一所述的傳感器裝置,其特征在于,殼體(16)和氣體管路(12)至少部分彼此熱分離。
6.按權(quán)利要求1至5之一所述的傳感器裝置,其特征在于,傳感器(28)被構(gòu)造成化學(xué)敏感場效應(yīng)晶體管。
7.按權(quán)利要求1至6之一所述的傳感器裝置,其特征在于,設(shè)置了催化活性物質(zhì)(42),其被布置成使氣體在到達(dá)傳感器(28)之前穿流該催化活性物質(zhì)并且/或者在該催化活性物質(zhì)上順延流動。
8.按權(quán)利要求1至7之一所述的傳感器裝置,其特征在于,至少一個入口(18)能被封閉裝置(44)封閉。
9.按權(quán)利要求8所述的傳感器裝置,其特征在于,封閉裝置(44)與控制裝置連接,該控制裝置根據(jù)氣流的溫度和/或再生過程關(guān)閉或者說打開封閉裝置(44)。
10.按權(quán)利要求1至9之一的傳感器裝置在帶有內(nèi)燃機(jī)的車輛的排氣系中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器裝置,尤其用于探測帶內(nèi)燃機(jī)的機(jī)動車的廢氣中的氣體排放物,包括氣體管路(12)和由殼體(16)限定邊界的以及與氣體管路(12)的內(nèi)部通過入口(18)和出口(20)流體連通的分析室(14),其中分析室(14)至少部分布置在氣體管路(12)之外,并且其中在分析室(14)中這樣布置傳感器(28),使該傳感器處在氣體管路(12)之外。按照本發(fā)明設(shè)置了至少一個冷卻元件(32),該冷卻元件布置在氣體管路(12)和傳感器(28)之間的區(qū)域中。傳感器(28)由此可以在處在廢氣溫度之下的溫度下運(yùn)行。
文檔編號G01N1/02GK103109173SQ201180045518
公開日2013年5月15日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
發(fā)明者R.菲克斯, D.孔茨, A.馬丁 申請人:羅伯特·博世有限公司