传感器装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种传感器装置，所述传感器装置包括传感器元件，用于检测传感器装置的周围环境中的气体含量。
【背景技术】
[0002]气体传感器、尤其是氧传感器在内燃发动机、例如汽油发动机或柴油发动机的进气管中或排气管中使用。这种氧传感器例如是线性λ传感器。这种λ传感器绝大多数具有传感器元件，所述传感器元件必须加热到近似800°C。
[0003]对于排气传感器，使用适合高温的壳体。所述排气传感器具有保护罩系统，所述保护罩系统除了提供机械保护之外还主要具有下列任务:
[0004]-保证在测量元件的气体进入处进行气体交换，
[0005]-进行保护以免在高的气体流动下冷却，
[0006]-进行保护以免小水滴，以及
[0007]-进行保护以免水冲击。
[0008]这些保护罩系统投入非常高。
【发明内容】
[0009]本发明所基于的目的在于，提供一种传感器装置，尤其是用于内燃机的进气管，所述传感器装置允许简单且成本低廉地制造传感器装置。
[0010]所述目的通过独立权利要求的特征来实现。有利构型在从属权利要求中描述。
[0011]本发明的特征在于传感器装置。传感器装置包括壳体，所述壳体具有形成在壳体中的流动通道。另外，传感器装置具有形成在壳体中的旁路，所述旁路在分支处由流动通道分支出。另外，旁路具有壁，所述壁具有开口。另外，传感器装置包括传感器元件，用于检测传感器元件的周围环境中的气体含量，所述传感器元件至少部分地设置在旁路的壁中的开口中。传感器元件被构造用于检测传感器元件的周围环境中的气体含量。传感器元件包括传感器体。此外，传感器元件包括电极腔，所述电极腔形成在传感器体中。传感器元件包括加热元件，所述加热元件嵌入在传感器体中，借助于所述加热元件可将电极腔周围的预给定区域加热到预给定的运行温度。传感器元件包括纵轴线。此外，传感器元件包括进入通道，所述进入通道与电极腔连结并且所述进入通道在传感器体的表面上具有进入口。此外，传感器元件包括处于传感器体上的隔热套筒，所述隔热套筒至少轴向地在所述纵轴线的方向上延伸超过电极腔的区域。
[0012]传感器装置优选设置在内燃机的进气管中。具有流动通道和旁路的通道结构有利地允许小的气体量从主气体流输出耦合到进气管中并且从传感器元件旁边经过。旁路中以及传感器元件处存在的流动速度是主气体流的流动速度的函数。通道结构允许随时确保气体交换。
[0013]壳体允许很好地保护传感器元件。具有通道结构的传感器装置允许传感器元件快速响应。壳体可长形地并且由此成本低廉地构造。不需要壳体的圆形构型。
[0014]借助于在电极腔的区域中的热隔离，传感器元件获得非常好的热冲击耐受性，而在此测量速度不变化。此外，由于热隔离，通过对流进行的热传输在很大程度上降低。由此可在传感器元件上接受更多流动，由此，传感器元件的响应速度可得到改善。
[0015]预给定的运行温度例如是600°C与850°C之间的范围内的温度。
[0016]在一个有利构型中，传感器元件具有传感器体的基本上相对于纵轴线垂直地延伸的端面，其中，传感器体的端面具有进入口并且设置在旁路中。尤其是传感器元件这样设置，使得端面和围绕开口的壁呈平面延伸，由此，涡流可得到避免。
[0017]在另一个有利构型中，旁路构造成U形。这允许简单地制造旁路。
[0018]在另一个有利构型中，旁路构造成Ω形。Ω形的构型有利地允许简单制造并且允许优化旁路中的流动分布。Ω形大致对应于马蹄形。
[0019]在另一个有利构型中，旁路具有至少一个流动元件，所述流动元件被设置和构造用于使旁路中的涡流至少降低。这具有优点:由于旁路中的涡流造成的测量结果失真可在最大程度上得到避免。
[0020]在另一个有利构型中，旁路具有至少一个凹槽，用于将外部颗粒从旁路排出。因此例如小水滴可有利地从旁路排出。
[0021]在另一个有利构型中，端面不被隔热套筒占据并且隔热套筒与端面间隔开预给定的距离。端面例如这样预给定距离地间隔开，使得传感器元件稍微从隔热套筒伸出来。以此方式，气体进入不受隔热套筒影响。
[0022]在另一个有利构型中，壳体具有塑料或由塑料构成。这允许成本低廉地制造传感器装置。塑料优选耐受温度直到125°C至20(TC的最大温度。
[0023]在另一个有利构型中，壳体具有铝或由铝构成。这也允许成本低廉地制造传感器
目.ο
[0024]在另一个有利构型中，传感器装置具有压力传感器元件和/或温度传感器元件。这具有优点:在传感器装置的附近不需要另外的单独的压力传感器装置或温度传感器装置。对于准确地确定氧含量，一般需要压力校正。在传感器装置中提供压力传感器元件允许在传感器装置的附近不设置另外的单独的压力传感器装置。具有壳体的传感器装置允许温度传感器元件可设置成使得所述温度传感器元件相对于被加热的传感器元件具有足够的距离并且由此在传感器元件邻近的温度测量可足够可靠。
[0025]在另一个有利构型中，传感器装置具有冷却体，所述冷却体在预给定的区域中与传感器体连结，其中，预给定的区域在纵轴线的方向上沿轴向设置在设置有隔热套筒的区域之外。冷却体优选具有能非常好地传导热的材料、例如金属。
[0026]在另一个有利构型中，隔热套筒具有陶瓷纤维和/或金属纤维。恰恰这种纤维耐受高温并且同时具有极低的导热性。隔热套筒例如由大约2mm厚的陶瓷纤维毛织品构成。
[0027]在另一个有利构型中，陶瓷纤维和/或金属纤维设置在金属套筒中。金属套筒例如固定地焊接至传感器元件，由此可实现尽可能稳定的隔热套筒。
[0028]在另一个有利构型中，陶瓷纤维和/或金属纤维与金属套筒通过空气间隙间隔开。由此可通过空气间隙建立另外的隔离作用。
【附图说明】
[0029]下面借助于示意性附图详细描述本发明的实施例。附图中:
[0030]图1示出用于进气管的传感器装置，
[0031]图2示出用于检测气体含量的传感器元件，以及
[0032]图3示出用于检测气体含量的传感器元件的另一个视图。
【具体实施方式】
[0033]相同结构或功能的元件在所有附图中用相同参考标号标记。
[0034]图1示出了传感器装置I，所述传感器装置设置在主通道中。主气体流2在主通道中流动。主通道尤其是可涉及内燃机中的进气管路，所抽吸的空气流流动通过所述进气管路。
[0035]传感器装置I包括壳体4。在壳体4中设置有流动通道6，所述流动通道具有进入口 8和排出口 10。流动通道6在壳体4中例如可呈直线状，并且借助于壳体4的取向优选设置成使得该流动通道的进入口 8面向相对于从旁边流动的空气质量的主流动方向的相反方向。
[0036]传感器装置I具有装置纵轴线Lv。另外，传感器装置I具有第一端部区域和第二端部区域。流动通道6设置在第一端部区域中。传感器装置I例如悬置地安装在进气管路中，由此，在安装状态中，装置纵轴线匕基本上垂直于主通道延伸并且第二端部区域与主通道的壁机械连接。
[0037]另外，在壳体4中设置有旁路12，所述旁路在分支处13由流动通道6分支出。
[0038]在图1中，旁路12示例性地构造成Ω形。也可使用马蹄形这一表述取代Ω形。作为替换方案，旁路12例如也可构造成U形。旁路12例如具有至少一个流动元件，所述流动元件被设置和构造成使旁路12中的涡流至少降低。另外，旁路12具有至少一个凹槽，用于将外部颗粒从芳路12排出。
[0039]旁路12具有壁，所述壁具有开口。在壁的开口中至少部分地设置有传感器元件S，用于检测传感器元件S的周围环境中的气体含量。在旁路12中设置有传感器元件S的进入口 EA。传感器元件S尤其是构造成氧传感器，所述氧传感器可确定传感器元件S的周围环境中的氧含量。
[0040]传感器元件S具有传感器体SK、纵轴线和传感器体SK的基本上垂直于传感器体SK的纵轴线延伸的端面SF。
[0041]旁路12的壁中的开口优选沿着传感器装置I的装置纵轴线Lv形成在壳体4中，由此，传感器元件S从设置在旁路12中的端面SF起沿着装置纵轴线朝传感器装置I的第二端部区域的方向延伸。
[0042]传感器元件S的细化的结构在图2中示出。
[0043]传感器装置I的壳体4(图1)具有电子装置室18，所述电子装置室与流动通道6和旁路12分开。传感器装置I具有印制电路板20，所述印制电路板设置在或基本上设置在电子装置室18中。在印制电路板20上例如设置有各种电子构件22。
[0044]另外，在印制电路板20上设置有触点元件24，用于使传感器元件S与印制电路板20机械和/或电连结。触点元件24例如可用于使设置在传感器元件S的传感器体SK上或中的导线与印制电路板20的印制导线连结。连结例如可借助于电缆、丝焊或引线框架来进行。
[0045]壳体4优选至少构造成两件式。壳体4例如具有塑料或由塑料构成。塑料优选耐受直到125°C至200°C的最高温度。塑料例如包括聚丙烯和/或聚酰胺。
[0046]附加地或作为替换方案，壳体可具有铝。
[0047]流动通道6和旁路12例如设置在第一壳体中，所述第一壳体可与第二壳体连接。
[0048]传感器装置I具有冷却体26，所