气体传感器的制作方法

专利名称：气体传感器的制作方法
技术水平本发明涉及一种按照权利要求1的总概念的气体传感器，特别是用于测定内燃机废气中的氧气含量。
从US-PS 4 597 850中知道了装有传感器元件的气体传感器，在这种传感器中，在废气侧端部的传感器元件用具有一个外圆柱体部分和一个内圆柱体部分的双壁保护管包围着，两个圆柱体部分相互分开制造，在最少一个安装步骤中对接，紧接着固定在气体传感器的壳体上。
本发明的优点与此相反，按照本发明的、具有权利要求1所述特征的气体传感器的优点是，省掉了对接双壁保护管的安装工作。借此，可以价格便宜地制造保护管，从而使气体传感器的制造也比较便宜。
通过在从属权利要求中详细介绍的措施可以有利地另外构成和改善在独立权利要求中限定的气体传感器。特别有利的是，由于传感器元件的横断面与内保护套的横断面相匹配，在供保护套使用的结构空间比较窄时，传感器元件四周到内保护套的内壁具有足够的安全间距，这个安全间距是必要的，因为在撞击性负荷时，传感器元件在内保护套中可能弹性偏转，而且在撞到内壁时可能会损伤或者可导致破裂。外保护套的封闭护套面和配置一个通往内外保护套之间的空腔的正面进气孔所具有的优点是，废气至传感范围有很长的流动行程，然而测量气体室仍能得到足够的流量。除此之外，可以阻止掺杂在内燃机废气中的粒子，例如象脏物或者冷凝水渗透到内外护套之间的空腔中。配置在内外保护套之间的环形接合法兰上的内气体孔的作用是，掺杂在废气中的冷凝水不是直接到达传感器元件的传感范围，而是朝着壳体内腔的方向。
附图在图中示出了本发明的实施例，并且在下列说明中进一步做了阐述。


图1示出了按照本发明的气体传感器在废气侧一段的纵向剖面图，图2示出了按照图1中的II-II线的剖面图，图3示出了按照图1中的III-III线的剖面图，和图4示出了另一种实施形式的保护管的纵向剖面图。
实施例图1示出了气体传感器在废气侧的一段，该气体传感器比如说是电化学的氧气传感器，其具有一个在废气侧的金属壳体段11，平面传感器元件气密地固定在这个壳体段中。比如说，在废气侧的壳体段11是由两部分组成的壳体的一部分。传感器元件12的触点部分安装在这里没有示出的连接侧的壳体段中，同废气侧的壳体段11密封性地焊接在一起。但是，把壳体制成一个整体，也完全是可能。
壳体段11由一个在废气侧开有一个孔15的圆柱形套14组成。圆柱形套14在一个部位具有一个径向朝里的造型16，一个具有第一绝缘套管22的第一陶瓷模制件21，一个具有第二绝缘套管24的第二陶瓷模制件23，和一个安置在这之间并由造型16固定的密封元件25。从第二个模制件对密封元件25产生一个压力，这个密封元件25由预先压制的滑石粉组成。通过压力，密封元件25的滑石粉压向传感器元件12和壳体段11的内壁上，借此，传感器元件12气密地固定在壳体段11中。
传感器元件12由具有没有示出电极的一个导氧离子的固体电解陶瓷组成，至少一个电极遇到废气，并且在传感器元件12上构成一个传感区域段13。平面的传感器元件12是由多层陶瓷薄膜层叠在一起烧结，而且在烧结后的状态具有一个长方形的横断面。
在壳体段11上固定了一个具有外保护套31和内保护套32的双壁保护管30。内保护套32包围着测量气体室34，具有传感段13的传感器元件插在测量气体室中。外保护套31和内保护套32相互间隔一定距离配置，这样，在其间构成了一个环绕的中间空腔35，这个中间空腔用于将废气继续输入到测量气体室中。
外保护套31是作为一个圆柱形套36制作的，这个圆柱形套36在壳体侧端部缩成一个圆柱形段37，这样，圆柱形段37的外径相当于壳体段11开口15的内径。在废气侧的端部，由于制造技术的原因，圆柱形套36稍微向外弯，但是，圆柱形套36在废气侧的端部呈圆柱形或者朝着内保护套32弯曲，也是完全可能的。圆柱形套36具有一个封闭的外壳面。与中间空腔35有关的气体入口和/或气体出口由一个正面气体孔39构成。
根据传感器元件12的横断面，内保护套32具有一个长方形的横断面，而且具有四壁41。四壁41到传感器元件12具有足够的间距，在这里，到所有四面的间距大约是相同的。在废气侧，四壁41聚拢成底板42，四壁41和底板42包围着测量气体室34(图2和3)。在底板中，根据中心线，气体孔44到气体出口和/或气体入口是排成一条直线配置的。
内保护套32的废气侧的端部伸出外保护套31的废气侧的端部，借此，在外保护套31的圆柱形套36的内壁和内保护套32的四壁41的外面之间形成了一个环绕的缝隙50，这个缝隙构成了到中间空腔35的气体进口和/或气体出口的正面气体孔39。
在壳体侧的端部，四壁41借助于一个环形接合法兰46同外保护套31的圆柱形套36连接在一起，在这里，环形接合法兰46至少大约呈长方形向四壁41和圆柱形套36伸展。在环形接合法兰46中配有两个内气孔48，比如说，按照图2，这两个内气孔48相对并与内保护套32的宽的侧壁平行配置。但是，也完全可以在环形接合法兰46上只规定一个内气孔48或者两个以上的内气孔48。
具有外保护套31和内保护套32的双壁保护管30制作成一体。在制作技术方面，这可以通过采用深冲拉方法来实现，在这里，首先将具有四壁41和底板42的内保护套31成型，然后制作外保护套31的圆柱形套36，在这里同时形成环形接合法兰46和缝隙50。
圆柱形套36的圆柱形段37在外保护套31成型时实现，气体孔44和48的制造比较合理地是在深冲拉过程中一体化完成。
一体成型和具有气体孔39，44，48的保护管30同圆柱形段37一起插入壳体段11的开口15中，并且借助于一个环绕的焊缝52、比如说借助于激光焊接来焊接。
在一个没有示出的废气管中，废气在图1中用一个箭头示出的方向中流动，在这里，废气通过缝隙50到达中间空腔35中。通过内气体孔48，废气进入测量气体室34，最后，废气通过气体孔44从测量气体室又重新流出来。然而，不能排除，废气也通过气体孔44流入测量气体室34，然后，气流从测量室34和中间空腔35中返回。
从图4中可以得知保护管30的另一个实施形式。在这里，外保护套31在环绕的缝隙50处有一个朝向内保护套32的边缘55，环绕的环形缝隙50被边缘55缩小，这样正面气体孔39变窄。正面气体孔39的变窄可以更好地防止冷凝水随着废气进入。
然而，除了所说明的实施形式之外，也比较理想的还有，内保护套32采取各种任意横断面，比如说，具有圆形横断面或者正方形横断面。此外，在圆柱形套36的废气侧端部装有一个端面底板，在底板中设置一个正面气体孔39，也是非常有利的。
权利要求
1.气体传感器，具有一个固定在壳体中的传感器元件，和一个由外保护套和内保护套构成的双壁保护管，内外保护套分别至少有一个通向气体进口和/或气体出口的开口，在这里，内保护套构成了一个测量气体室，传感器元件的在测量气体侧的这段伸进测量气体室，为此，在外保护套和内保护套之间构成了一个中间空腔，用于将气体继续导入到测量气体室，其特征是，外保护套(31)和内保护套(32)形成了一体。
2.按照权利要求1所述的气体传感器，其特征是，在壳体侧的端部，在外保护套(31)和内保护套(32)之间构成了一个环形接合法兰(46)，它至少具有一个内气体孔(48)。
3.按照权利要求2所述的气体传感器，其特征是，环形接合法兰(46)至少几乎呈长方形向外保护套(31)和内保护套(32)伸展。
4.按照权利要求1所述的气体传感器，其特征是，在外保护套(31)和内保护套(32)之间至少构成一个正面气体孔(39)，作为通向中间空腔(35)的气体进口和/或气体出口。
5.按照权利要求4所述的气体传感器，其特征是，正面气体孔(39)由一个环绕的缝隙(50)构成。
6.按照权利要求5所述的气体传感器，其特征是，外保护套(31)在废气侧的端部有一个朝向内保护套(32)的边缘(55)，这个边缘把环绕的缝隙(50)变窄。
7.按照权利要求1所述的气体传感器，其特征是，壳体(11)在废气侧的端部具有一个圆柱形开口(15)，外保护套(31)在壳体侧的端部形成一个圆柱形段(37)，具有圆柱形段(37)的保护管插入壳体(11)的圆柱形开口(15)中，并且同壳体(11)气密地连接在一起。
全文摘要
这里建议的是具有传感器元件(12)的气体传感器,传感器元件气密地固定在一个金属壳体(11)中。气体传感器具有一个由外保护套(31)和内保护套(32)构成的双壁保护管,内外保护套分别具有一个通向气体进口和/或气体出口的开口。内保护套(32)构成了一个测量气体室(34),传感器元件(12)的位于废气侧的一段(13)插入测量气体室。外保护套(31)和内保护套(32)构成了一体。
文档编号G01N27/407GK1197512SQ97190832
公开日1998年10月28日 申请日期1997年6月19日 优先权日1996年7月17日
发明者马克斯·格赖纳, 特奥多尔·格拉泽尔, 格哈德·赫策尔, 约翰·韦尔曼, 海因茨·艾森施密德 申请人:罗伯特·博施有限公司