DE102004027296A1

DE102004027296A1 - Stark Wärme abstrahlender Aufbau eines Gassensors

Info

Publication number: DE102004027296A1
Application number: DE102004027296A
Authority: DE
Inventors: Yasuyuki Kariya Sato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2005-01-27
Also published as: US20040245482A1; CN1573326A; JP4192823B2; CN100357728C; JP2005017278A

Abstract

Es wird ein stark Wärme abstrahlender Gassensor (1) vorgeschlagen, der einen Messfühler (2), der einem Messgas auszusetzen ist, und einen Körper hat, in dem der Messfühler (2) eingebaut ist und der eine Außenwand (100) mit einer dem Messgas auszusetzenden gasausgesetzten Oberfläche (101) und einer der Atmosphärenluft auszusetzenden luftausgesetzten Oberfläche (102) hat. Zumindest ein Abschnitt entweder der luftausgesetzten Oberfläche (102) oder der gasausgesetzten Oberfläche (101) hat ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr, wodurch die Wärmeabstrahlung von der Innen- zur Außenseite des Körpers des Gassensors (1) gesteigert wird, um weniger hitzebeständige Teile (B) vor thermischer Schädigung zu schützen.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein einen verbessertem Aufbau eines Gassensors für die Bestimmung der Konzentration eines bestimmten Gasbestandteils und insbesondere einen Gassensor, der so aufgebaut ist, dass er eine starke Wärmeabstrahlung erreicht, um so eine thermische Schädigung seiner selbst zu minimieren.
Die Steuerung der Verbrennung in Kraftfahrzeugmotoren unter Verwendung der Sauerstoffkonzertration in Abgasemissionen stellt im Allgemeinen eine wirksame Maßnahme zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionssteuerung dar.
In typischen Gassensoren, die zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Kraftfahrzeugabgas gedacht sind, ist ein Messfühler eingebaut. Der Messfühler enthält eine elektrochemische Zelle, die sich aus einem Festelektrolytkörper und einem Paar an dem Festelektrolytkörper angebrachter Elektroden zusammensetzt. Die elektrochemische Zelle verwendet die Atmosphärenluft als ein Bezugsgas, um zwischen den Elektroden als Funktion der Sauerstoffkonzentration im Abgas eine elektromotorische Kraft oder einen Grenzstrom zu erzeugen. Die Gassensoren sind daher so aufgebaut, dass sie sowohl der Luft als auch dem Abgas ausgesetzt sind. Genauer gesagt haben die Gassensoren eine Außenwand mit zwei Oberflächen, von denen die eine der Luft und die andere dem Abgas ausgesetzt ist. Die der Luft ausgesetzte Oberfläche der Außenwand hat in sich Lufteinlässe ausgebildet, durch die die Luft in eine Luftkammer in dem Gassensor gelassen wird. Die dem Abgas ausgesetzte Oberfläche hat in sich Gaseinlässe ausgebildet, durch die das Abgas in eine Messgaskammer in dem Gassensor gelassen wird.
Die Gassensoren haben ein zylinderförmiges Gehäuse, das teilweise in einem im Auspuffrohr des Motors ausgebildeten Installationsloch eingepasst ist, um den Gassensor am Auspuffrohr zu befestigen. Die der Luft ausgesetzte Oberfläche der Außenwand verläuft von dem Gehäuse aus außerhalb des Auspuffrohrs, während die dem Abgas ausgesetzte Oberfläche von dem Gehäuse aus innerhalb des Auspuffrohrs verläuft.
Die obige Bauart an Gassensoren ist üblicherweise mit Teilen ausgestattet, die gegenüber Hitze weniger beständig sind. Hitzeempfindlich sind zum Beispiel ein Wasser abweisender Filter, der außerhalb der der Luft ausgesetzten Oberfläche der Außenwand eingebaut ist, um das Eindringen von Wasser in den Gassensor zu blockieren, und ein Isolator, der fern von dem Abgas in einem offenen Ende des Gassensorkörpers eingepasst ist, um von der Innen- zur Außenseite des Gassensorkörpers verlaufende elektrische Leitungsdrähte oder Kabel aufzunehmen. Der Wasser abweisende Filter besteht üblicherweise aus einem porösem Harz wie Tetrafluorethylen und hat eine geringere Hitzebeständigkeit als Metall oder Keramik, während der Isolator üblicherweise aus Harz oder Gummi besteht und ebenfalls eine geringere Hitzebeständigkeit als Metall oder Keramik hat.
In den letzten Jahren sind die Richtlinien für die Abgasemissionen von Kraftfahrzeugmotoren strenger geworden. Dies hat für die Emissionssteuerung zu einer erhöhten Temperatur der Motorabgase geführt, wodurch sich die Temperatur der Gassensoren unerwünscht erhöht hat. In einigen Fällen hat die Temperatur der Gassensoren die Hitzebeständigkeitsgrenze des oben beschriebenen Wasser abweisenden Filters oder Isolators überschritten. Um dieses Problem zu vermeiden, kann die Länge der Gassensoren erhöht werden, um die zum Wasser abweisenden Filter oder Isolator übertragene Wärmemenge zu verringern, oder können wahlweise auf der Oberfläche des Gassensors Vorsprünge ausgebildet werden, um die Wärmeabstrahlung von dem Gassensorkörper zu steigern. Diese Maßnahmen sind jedoch ungünstig, was die Größe oder die Produktionskosten der Gassensoren betrifft.
So beschreibt zum Beispiel die JP 10-206373 B1 die eine der beiden oben angesprochenen Maßnahmen, und zwar die Verlängerung der Gassensoren, während die US 6,477,887 B1 einen typischen Aufbau für einen Gassensor der oben beschriebenen Bauart offenbart.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile des Stands der Technik einen verbesserten Aufbau für einen Gassensor zur Verfügung zu stellen, der die Wärmeabstrahlung von der Innen- zur Außenseite des Gassensors steigert, um den Temperaturanstieg innerhalb des Gassensorkörpers zu minimieren.

Eine erste Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu einen stark Wärme abstrahlenden Gassensor vor, der zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder zur Emissionssteuerung in einem Kraftfahrzeug gedacht ist und Folgendes umfasst: (a) einen Messfühler, der einem Messgas auszusetzen ist und dazu dient, als eine Funktion der Konzentration eines bestimmten Bestandteils des Messgases ein Signal zu erzeugen; und (b) einen Körper, in dem der Messfühler eingebaut ist und der eine Außenwand mit einer dem Messgas auszusetzenden gasausgesetzten Oberfläche und einer der Atmosphärenluft auszusetzenden luftausgesetzten Oberfläche hat, wobei zumindest ein Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche ein Emissions vermögen von 0,7 oder mehr hat, wodurch die Wärmeabstrahlung von der Innen- zur Außenseite der luftausgesetzten Oberfläche gesteigert wird, um ein weniger hitzebeständiges Teil des Gassensors vor thermischer Schädigung zu schützen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Emissionsvermögen des zumindest einen Abschnitts der luftausgesetzten Oberfläche 0,85 oder mehr.

Das Emissionsvermögen entspricht dem Verhältnis der Strahlung einer von dem zumindest einen Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche abgegebenen elektromagnetischen Welle, deren Wellenlänge 3 bis 25 μm beträgt, zur Strahlung einer bei der gleichen Temperatur von einem perfekten schwarzen Strahler abgegebenen elektromagnetischen Welle.

Der Körper hat eine von einem Fußende zu einem zum Fußende entgegengesetzten Kopfende reichende Länge. Das Kopfende ist dem Messgas auszusetzen. Der zumindest eine Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche, der ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat, belegt einen Bereich der Außenwand, der sich in Längsrichtung des Körpers vom Fußende aus über 0,5H erstreckt, wobei H der Länge des Körpers entspricht.

Der zumindest eine Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche ist mit einem Oxidfilm bedeckt.

Der zumindest eine Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche kann wahlweise auch mit einer vorgewählten Beschichtung bedeckt sein.

Der Körper hat außerdem eine Innenwand mit einer von der luftausgesetzten Oberfläche abgewandten Innenfläche. Zumindest ein Abschnitt der Innenfläche hat ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr.

Der zumindest eine Abschnitt der Innenfläche, der ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat, belegt einen Bereich der Innenwand, der sich in Längsrichtung des Körpers vom Fußende aus über 0,5H erstreckt, wobei H der Länge des Körpers entspricht.

Eine zweite Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Gassensor vor, der Folgendes umfasst: (a) einen Messfühler, der einem Messgas auszusetzen ist und dazu dient, als eine Funktion der Konzentration eines bestimmten Bestandteils des Messgases ein Signal zu erzeugen; und (b) einen Körper, in dem der Messfühler eingebaut ist und der eine Außenwand mit einer dem Messgas auszusetzenden gasausgesetzten Oberfläche und einer der Atmosphärenluft auszusetzenden luftausgesetzten Oberfläche sowie eine Innenwand mit einer von der luftausgesetzten Oberfläche abgewandten Innenfläche hat, wobei zumindest ein Abschnitt der Innenfläche ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat, wodurch die Wärmeabstrahlung von der Innen- zur Außenseite der Innenfläche gesteigert wird, um ein weniger hitzebeständiges Teil des Gassensors vor thermischer Schädigung zu schützen.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt das Emissionsvermögen des zumindest einen Abschnitts der Innenfläche 0,85 oder mehr.

Das Emissionsvermögen entspricht dem Verhältnis der Strahlung einer von dem zumindest einen Abschnitt der Innenwand abgegebenen elektromagnetischen Welle, deren Wellenlänge 3 bis 25 μm beträgt, zur Strahlung einer bei der gleichen Temperatur von einem perfekten schwarzen Strahler abgegebenen elektromagnetischen Welle.

Der Körper hat eine von einem Fußende zu einem zum Fußende entgegengesetzten Kopfende reichende Länge. Das Kopfende ist dem Messgas auszusetzen. Der zumindest eine Abschnitt der Innenfläche, der ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat, belegt einen Bereich der Innenwand, der sich in Längsrichtung des Körpers vom Fußende aus über 0,5H erstreckt, wobei H der Länge des Körpers entspricht.

Der zumindest eine Abschnitt der Innenwand ist mit einem Oxidfilm bedeckt.

Der zumindest eine Abschnitt der Innenwand kann wahlweise auch mit einer vorgewählten Beschichtung bedeckt sein.

Bei der ersten wie auch zweiten Ausgestaltung der Erfindung hat der Messfühler einen Kopfabschnitt und einen zum Kopfabschnitt entgegengesetzten Fußabschnitt. Der Kopfabschnitt ist einem Messgas auszusetzen und dient dazu, als Funktion der Konzentration des bestimmten Bestandteils des Messgases das Signal auszugeben. Der Gassensor umfasst außerdem Folgendes: (a) ein hohlzylinderförmiges Gehäuse mit einem Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers und einem Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers; (b) einen ersten zylinderförmigen Isolator, durch den der Messfühler geht, der in dem Gehäuse angeordnet ist und der ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers und ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers hat; (c) einen zweiten zylinderförmigen Isolator, der ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers und ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers hat und der mit seinem Kopfende am Fußende des ersten zylinderförmigen Isolators angeordnet ist, um so den Fußabschnitt des Messfühlers zu bedecken; (d) eine Messgasabdeckung, die auf dem Kopfende des Gehäuses installiert ist, um so den Kopfabschnitt des Messfühlers zu bedecken; und (e) eine Luftabdeckung, die auf dem Fußende des Gehäuses installiert ist, um so den Fußabschnitt des Messfühlers zu bedecken. Die Luftabdeckung ist der Atmosphärenluft auszusetzen und hat ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers und ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers sowie einen Kopfabschnitt, einen Fußabschnitt, einen Mittelabschnitt zwischen dem Kopfabschnitt und dem Fußabschnitt und eine Schulter zwischen dem Kopfabschnitt und dem Mittelabschnitt, die über eine ringförmigen Tellerfeder gegen das Fußende des zweiten zylinderförmigen Isolators stößt, um so eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten zylinderförmigen Isolator herzustellen, wobei der Kopfabschnitt einen Durchmesser D1, der Mittelabschnitt einen Durchmesser D2 und der Fußabschnitt einen Durchmesser D3 hat und die Durchmesser D1, D2 und D3 die Bedingungen D3<D2<D1 und (D1+D3)/2≤D2≤0,9D1 erfüllen, wodurch der Zusammenbau der Luftabdeckung, des ersten und zweiten Isolators und des Gehäuses sichergestellt wird.

Die Erfindung wird nun genauer anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei die Ausführungsbeispiele nicht als Einschränkung für die Erfindung verstanden werden sollten, sondern allein der Erläuterung und dem Verständnis dienen. Es zeigen:
1 im Längsschnitt einen Gassensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 den Gassensor von 1 in Seitenansicht nach Einbau in einem Auspuffrohr eines Kraftfahrzeugmotors;
3 im Längsschnitt eine Abwandlung des Gassensors von 1;
4 den Einbau eines Versuchskörpers in eine das Emissionsvermögen messende Vorrichtung;
5 eine Tabelle mit den technischen Einzelheiten von Versuchskörpern eines Gassensors und den Versuchsergebnissen;
6 im Längsschnitt den Aufbau einer Luftabdeckung eines Gassensors gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7 im Teilschnitt den Einbau der Luftabdeckung von 6; und
8 als grafische Darstellung den Zusammenhang zwischen der Wärmeabstrahlung von einer Luftabdeckung von Versuchskörpern und dem Durchmesser der Luftabdeckung.
In den Zeichnungen, in denen sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszahlen auf gleiche Teile beziehen, zeigen die 1 und 2 einen Gassensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Gassensor 1 hat in sich einen Messfühler 2, der dazu dient, in einem zu messenden Gas (nachstehend auch als Messgas bezeichnet) die Konzentration eines bestimmten Gasbestandteils zu messen. Der Messfühler 2 kann, wie auf diesem technischen Gebiet weithin bekannt ist, entweder in Schicht- oder Becherform ausgeführt sein. Der Gassensor 1 kann so ausgelegt sein, dass er zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses oder zur Emissionssteuerung des Motors die Konzentration von in den Abgasemissionen von Kraftfahrzeugmotoren enthaltenem NO_x, CO, HC oder O₂ misst. Die folgende Diskussion bezieht sich auf das Beispiel eines (auch als Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor bezeichneten) O₂-Sensors zur Messung der Konzentration von O₂ im Abgas des Motors.
Der Gassensor 1 hat einen Körper vorgewählter Länge, der eine Außenwand 100 hat. Die Außenwand 100 hat eine dem Messgas ausgesetzte gasausgesetzte Oberfläche 101 und eine der Atmosphärenluft ausgesetzte luftausgesetzte Oberfläche 102. Das Emissionsvermögen von jeweils zumindest einem Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche 102 und einer von der luftausgesetzten Oberfläche 102 abgewandten inneren luftausgesetzten Oberfläche 103 ist größer oder gleich 0,7, vorzugsweise größer als 0,85 und besser noch gleich 1,0, um die Wärmeabstrahlung aus dem Inneren der Außenwand 100 des Gassensors 1 zu steigern, damit die thermische Schädigung weniger hitzebeständiger Teile des Gassensors 1 minimiert wird. Es ist ratsam, dass zumindest entweder die luftausgesetzte Oberfläche 102 oder die innere luftausgesetzte Oberfläche 103 ein Emissionsvermögen innerhalb eines dieser Bereiche hat.
Wie in den 1 und 2 deutlich zu erkennen ist, ist der Gassensor 1 im Gebrauch in einem Auspuffrohr 3 eines (nicht gezeigten) Kraftfahrzeugverbrennungsmotors installiert. Die Installation erfolgt durch Einschrauben eines Gehäuses 10 in ein (nicht gezeigtes) mit Gewinde versehenes Sensorinstallationsloch, das in dem Auspuffrohr 3 ausgebildet ist. Der Kopfabschnitt (d.h. der in den Zeichnungen untere Abschnitt) des Gassensors 1 ist dem Abgas des Motors (d.h. dem Messgas) ausgesetzt, um die in dem Abgas enthaltene Konzentration an Sauerstoff (O₂) zu messen, die dazu verwendet wird, als Funktion der Sauerstoffkonzentration das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches (in einer nicht gezeigten) Brennkammer des Motors zu bestimmen.
Der Messfühler 2 besteht im Wesentlichen aus einer Festelektrolytplatte und zwei (nicht gezeigten) an der Festelektrolytplatte angebrachten Elektroden. Eine der beiden Elektroden ist einer Messgasatmosphäre 119 (d.h. dem Abgas) ausgesetzt, während die andere Elektrode der Luftatmosphäre 124 ausgesetzt ist. Die Luftatmosphäre 124 wird innerhalb des Gassensors 1 durch die Umgebungsluft gebildet, die zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Messgasatmosphäre 119 als Bezugsgas verwendet wird. Der Aufbau und die Funktionsweise dieser Art von Messfühler ist auf diesem technischen Gebiet allgemein bekannt, weswegen auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet wird.
Der Gassensor 1 enthält das Gehäuse 10 und den Messfühler 2. Das Gehäuse 10 besteht aus einem Hohlzylinder, und der Messfühler 2 ist teilweise in ein unteres Isolierporzellan 13 eingepasst, das in dem aus dem Hohlzylinder bestehenden Gehäuse 10 eingebaut ist.
Zwischen dem Messfühler 2 und dem unteren Isolator 13 befindet sich ein luftdicht abdichtendes Material 29, um das Strömen von Gas zu verhindern. Das Dichtungsmaterial 29 bildet zwischen der Luftatmosphäre 124 und der Messgasatmosphäre 119 eine Trennfläche.
In einem Kopfende des Gehäuses 10 ist ein doppelwandiger Schutzabdeckungsaufbau 11 eingebaut. Der Schutzabdeckungsaufbau 11 bedeckt einen Kopfabschnitt (d.h. den in den Zeichnungen unteren Abschnitt) des Messfühlers 2, der auf den Sauerstoff in dem Messgas reagiert. Der Schutzabdeckungsaufbau 11 setzt sich aus einer äußeren und einer inneren Abdeckung zusammen, die Gaseinlässe 110 haben, durch die das Messgas zur Innen- oder Außenseite des Schutzabdeckungsaufbaues strömt. Die Innenabdeckung bildet darin die Messgasatmosphäre 119.
Auf dem unteren Isolierporzellan 13 befindet sich daran ausgerichtet ein aus einem Hohlzylinder bestehendes oberes Isolierporzellan 14, das einen Fußabschnitt (d.h. den in den Zeichnungen oberen Abschnitt) des Messfühlers 2 bedeckt. Ein Ende einer Luftabdeckung 121, die während des Gebrauchs des Gassensors der Luft auszusetzen ist, ist mit dem Fußende des Gehäuses 10 verschweißt, so dass sie das obere Isolierporzellan 14 bedeckt.
Die Luftabdeckung 121 setzt sich aus einem Abschnitt großen Durchmessers, einen Abschnitt kleinen Durchmessers und einer dazwischen ausgebildeten Schulter 142 zusammen. Die Schulter 142 drängt das obere Isolierporzellan 14 über eine ringförmige Tellerfeder 141 dauerhaft gegen das Fußende des unteren Isolierporzellans 13.
Auf dem Außenumfang des Fußabschnitts der Luftabdeckung 121 ist über einen hohlzylinderförmigen Wasser abweisenden Filter 125 eine äußere Luftabdeckung 122 installiert. Die Installation erfolgt durch Verstemmen der äußeren Luftabdeckung 122, so dass der Wasser abweisende Filter 125 zwischen der Luftabdeckung 121 und der äußeren Luftabdeckung 122 gehalten wird. Die Luftabdeckung 121 und die äußere Luftabdeckung 122 haben in sich Luftöffnungen 120, durch die Luft über den Wasser abweisenden Filter 125 in eine Luftkammer 124 gelassen wird. Die Luftkammer 124 ist innerhalb der zur Luftatmosphäre 124 führenden Luftabdeckung 121 definiert. Die Luftabdeckung 121 hat ein offenes Ende, das durch einen elastischen Isolierhalter 129 luftdicht verschlossen ist.
Auf dem Messfühler 2 sind (nicht gezeigte) Sensorsignalausgangs- und Stromzuführungselektrodenanschlüsse angebracht, gegen deren Spitzen Federanschlüsse 151 stoßen. Die Füße der Federanschlüsse 151 verlaufen außerhalb des oberen Isolierporzellans 14 und sind über Verbindungsstücke 152 mit Leitungen 153 verbunden. Die Leitungen 153 werden von Löchern 128 gehalten, die im Isolierhalter 129 ausgebildet sind, und verlaufen zur Außenseite des Isolierhalters 129.
Das Gehäuse 10 setzt sich aus einem Fuß-, einem Mittel- und einem Kopfabschnitt zusammen. Der Fußabschnitt ist wie gesagt mit der Luftabdeckung 121 verschweißt und hat einen kleineren Durchmesser. Der Kopfabschnitt, an dessen Ende der Schutzabdeckungsaufbau 11 installiert ist, hat einen kleineren Durchmesser. Der Mittelabschnitt bildet einen Flansch und hat einen größeren Durchmesser. Unterhalb der Unterseite des Mittelabschnitts befindet sich eine Feder 105, und auf der Umfangsfläche des Kopfabschnitts ist ein Gewinde 106 ausgebildet, das mit dem in dem Auspuffrohr 3 ausgebildeten Sensorinstallationsloch in Eingriff steht. Die Feder 105 befindet sich zwischen der Unterseite des Mittelabschnitts und der Außenwand 30 des Auspuffrohrs 3 und dient als Distanzstück.
Der innerhalb des Auspuffrohrs 3 befindliche Abschnitt der Außenwand 100 des Gassensors 1 (d.h. die Seitenwand des Schutzabdeckungsaufbaus 11) weist die gasausgesetzte Oberfläche 101 auf. Die Seitenwände des Fußabschnitts des Gehäuses 10, der Luftabdeckung 121 und der äußeren Luftabdeckung 122 teilen sich die luftausgesetzte Oberfläche 102.
Die Luftabdeckung 121 und die äußere Luftabdeckung 122 bestehen jeweils aus rostfreiem Stahl und haben mit Oxidfilmen bedeckte Oberflächen, die einen Abschnitt der Außenwand 100 und/oder zumindest einen Abschnitt der inneren luftausgesetzten Oberfläche 103 belegen. Die Ausbildung der Oxidfilme auf der Luftabdeckung 121 und der äußeren Luftabdeckung 122 kann dadurch erreicht werden, dass die Luftabdeckung 121 und die äußere Luftabdeckung 122 fünf Stunden lang bei 900°C in einer Luftatmosphäre gelassen werden.
Als Material für die Luftabdeckung 121 und die äußere Luftabdeckung 122 kann ein hitzebeständiger austenitischer Edelstahl wie SUS310 oder SUS316 eingesetzt werden. Die Oxidfilme führen dazu, dass die Luftabdeckung 121 und die äußere Luftabdeckung 122 eine braune Farbe und ein mattes Erscheinungsbild haben, was für das gewünschte Emissionsvermögen der Luftabdeckung 121 und der äußeren Luftabdeckung 122 sorgt.
Das Emissionsvermögen, das dem Verhältnis der von den mit den Oxidfilmen beschichteten Außenflächen der Luftabdeckung 121 und der äußeren Luftabdeckung 122 abgegebenen Strahlung zu der bei der gleichen Temperatur von einem perfekten schwarzen Körper abgegebenen Strahlung entspricht, beträgt 0,9 oder mehr. Das Emissionsvermögen der inneren luftausgesetzten Oberfläche 103 der von dem Oxidfilm bedeckten Luftabdeckung 121 beträgt 0,7 oder mehr. Dabei ist zu beachten, dass das Emissionsvermögen, so wie es bei der Erfindung verwendet wird, vorzugsweise dem Verhältnis der Strahlung einer von einem ausgewählten Abschnitt der Oberfläche des Körpers des Gassensors 1 abgegebenen elektromagnetischen Welle mit einer Wellenlänge von 3 bis 25 μm (d.h. Infrarotlicht) zu der von einem perfekten schwarzen Körper abgegebenen Strahlung entspricht.
Die von dem Abgas abgegebene Wärme wird zu dem Schutzabdeckungsaufbau 11, dem Gehäuse 10 und dem unteren Isolierporzellan 13 übertragen, was innerhalb des Gassensors 1 zu einer erhöhten Temperatur führt. Ein Teil der Wärme wird über die innere luftausgesetzte Oberfläche 103 zur luftausgesetzten Oberfläche 102 übertragen und zur Außenseite des Gassensors 1 freigegeben bzw. abgestrahlt. Die Erhöhung des Emissionsvermögens der inneren luftausgesetzten Oberfläche 103 und der luftausgesetzten Oberfläche 102 führt daher zu einer gesteigerten Wärmeübertragung und -abstrahlung von der Innen- zur Außenseite des Gassensors 1, wodurch die innerhalb des Gassensors 1 verbleibende Wärmemenge gesenkt wird, so dass der Temperaturanstieg innerhalb des Gassensors 1 minimiert wird.
Der Wasser abweisende Filter 125 besteht aus Tetrafluorethylen und der Isolierhalter 129 aus Fluorkohlenstoffgummi.
Gewöhnlich beträgt die maximale Abgastemperatur von Kraftfahrzeugmotoren ungefähr 800°C. Der Gassensor 1 wird, wie bereits beschrieben wurde, durch das Abgas während des Gebrauchs auf mindestens 200°C und höchstens 600°C aufgeheizt. Der Umfangsabschnitt A (d.h. der Flansch) des Gehäuses, der sich wie in 1 dargestellt außerhalb des Auspuffrohrs 3 befindet, ist etwa bis höchstens 600°C hitzebeständig, während der Abschnitt B des Gassensors 1 (d.h. die äußere Luftabdeckung 122) etwa bis höchstens 300°C hitzebeständig ist.
Die luftausgesetzten Abschnitte des Gassensors 1 (z.B. das Gehäuse 10, die Luftabdeckung 121 usw.) geben bei Temperaturen von 300°C bis 600°C gewöhnlich elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von ungefähr 3 bis 25 μm (d.h. Infrarotlicht) ab. Wenn die die Außenfläche der Luftabdeckung 121 beinhaltende luftausgesetzte Luftoberfläche 102 und die innere luftausgesetzte Oberfläche 103 oxidiert sind, aber dennoch ein glänzendes oder schimmerndes Erscheinungsbild und ein geringes Emissionsvermögen haben, führt dies, wie später diskutiert wird, dazu, dass die Temperatur in dem Gassensor 1 unerwünscht ansteigt, was zu einer thermischen Schädigung des Wasser abweisenden Filters 125 und des elastischen Isolierhalters 129 führen kann. Die Luftabdeckung 121 des Gassensors 1 dieses Ausführungsbeispiels weist jedoch wie oben beschrieben die Oxidfilme auf, so dass sich ein Emissionsvermögen von mindestens 0,7 ergibt, wodurch der Temperaturanstieg innerhalb des Gassensors 1 minimiert wird. Statt mit den Oxidfilmen kann/können die Luftabdeckung 121 und/oder die äußere Luftabdeckung 122 auch zumindest teilweise mit einer schwarzen Beschichtung (z.B. mit der von der Japan Sensor Corporation hergestellten Hochtemperaturbeschichtung für schwarze Körper JSC-3) bedeckt sein, so dass sie ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat/haben.
Die einen Teil des Umfangs der Luftabdeckung 121 umgebende äußere Luftabdeckung 122 kann sich wahlweise auch, wie in 3 dargestellt ist, über das obere Isolierporzellan 14 erstrecken. Bei diesem Aufbau des Gassensors 1 kann lediglich der mit 104 bezeichnete Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche 102 ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr haben, während die anderen Abschnitte ein Emissionsvermögen von weniger als 0,7 haben können.
Der Abschnitt 104 der luftausgesetzten Oberfläche 102 hat eine in Längsrichtung des Gassensors 1 von dessen Fußende (d.h. von dem in den Zeichnungen oberen Ende) aus verlaufende Länge von 0,5H oder mehr, wobei H der Gesamtlänge der luftausgesetzten Oberfläche 102 in der Längsrichtung des Gassensors 1 entspricht.
Der elastische Isolierhalter 129 und der Wasser abweisende Filter 125 haben eine geringere Wärmebeständigkeit als die anderen Teile des Gassensors 1. Der elastische Isolierhalter 129 ist wie gesagt luftdicht innerhalb des Fußendes der Luftabdeckung 121 eingepasst, während sich der Wasser abweisende Filter 125 innerhalb der äußeren Luftabdeckung 122 befindet, um die Luft in den Gassensor 1 (d.h. die Luftkammer 124) zu lassen. Genauer gesagt befinden sich der elastische Isolierhalter 129 und der Wasser abweisende Filter 125 an dem von der Wärmequelle (d.h. dem Abgas in dem Auspuffrohr 30) entfernten Fußende des Gassensors 1. Der gewünschte Schutz des elastischen Isolierhalters 129 und des Wasser abweisenden Filters 125 vor thermischer Schädigung erfolgt, indem einem Abschnitt des Gassensors 1, der von dem Fußende des Gassensors 1 aus innerhalb eines Bereichs von 0,5H verläuft, ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr verliehen wird, um so den Temperaturanstieg in dem Fußabschnitt des Gassensors 1 zu minimieren.
Die oben beschriebenen günstigen Wirkungen der Erfindung können auch dann erzielt werden, wenn lediglich entweder der luftausgesetzten Oberfläche 102 oder der inneren luftausgesetzten Oberfläche 103 ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr verliehen wird. Die Zunahme des Emissions vermögens kann auch dadurch erreicht werden, dass mindestens ein erwünschter Abschnitt des Gassensors 1 durch Besprühen oder Flammspritzen mit einer schwarzen oder dunkelbraunen wärmebeständigen Beschichtung oder mit Ferritabscheidungen überzogen wird. Wahlweise kann der gewünschte Abschnitt auch durch Flammspritzen mit einer hochtemperaturbeständigen Legierung wie Nichrom überzogen und dann bei hohen Temperaturen oxidiert werden.
Es wurden Probekörper des Gassensors 1 angefertigt, die verschiedene Werte für das Emissionsvermögen und unterschiedlich große Bereiche hohen Emissionsvermögens hatten, und mit diesen Probekörper wurden Versuche im Hinblick auf das Ausmaß durchgeführt, wie stark der Temperaturanstieg innerhalb des Gassensors 1 gesenkt wird.
Der Probekörper Nr. 0 entsprach einem Bezugskörper, bei dem die Luftabdeckung 121, die äußere Luftabdeckung 122 und das Gehäuse 11 erhitzt wurden, so dass sich die Farbe von braun zu dunkelbraun änderte, die jedoch ein glänzendes Erscheinungsbild behielten.
Die Probekörper Nr. 1 bis 8 bestehen aus drei Arten, und zwar aus einer ersten Art, bei der lediglich die luftausgesetzte Oberfläche 102 ein gewähltes Emissionsvermögen hatte, aus einer zweiten Art, bei der lediglich die innere luftausgesetzte Oberfläche 103 ein gewähltes Emissionsvermögen hatte, und aus einer dritten Art, bei der sowohl die luftausgesetzte Oberfläche 102 als auch die innere luftausgesetzte Oberfläche 103 ein gewähltes Emissionsvermögen hatten.
Der Probekörper Nr. 1 wies eine Luftabdeckung 121, eine äußere Luftabdeckung 122 und ein Gehäuse 10 auf, die eine braune Farbe hatten und etwas glänzten. Die Probekörper Nr. 2 bis 5 hatten eine dunkelbraune Farbe und ein mattes Erscheinungsbild. Der Probekörper Nr. 6 wurde fünf Stunden lang bei 900°C erhitzt, so dass er eine dunklere Farbe als die Probekörper in Nr. 2 bis 5 und ein mattes Erscheinungsbild hatte. Der Probekörper Nr. 8 wies schließlich eine Luftabdeckung 121, eine äußere Luftabdeckung 122 und ein Gehäuse 10 auf, die mit der von Japan Sensor Corporation hergestellten Hochtemperaturbeschichtung für schwarze Körper JSC-3 bedeckt waren.
Das Emissionsvermögen der Probekörper Nr. 1, 2 und 6 bis 8 war jeweils vom Fuß- bis zum Kopfende der luftausgesetzten Oberfläche 102 und/oder inneren luftausgesetzten Oberfläche 103 gleichmäßig. Der Bereich für das jeweilige Emissionsvermögen ist in der in 5 gezeigten Tabelle durch die Länge H der luftausgesetzten Oberfläche 102 ausgedrückt.
Die Probekörper Nr. 3 bis 5 hatten jeweils über gewählte Bereiche der luftausgesetzten Oberfläche 102 und der inneren Luftausgesetzten Oberfläche 103 ein Emissionsvermögen von 0,7. Und zwar hatte der Probekörper Nr. 3 der ersten Art ein Emissionsvermögen von 0,7 über den Bereich der luftausgesetzten Oberfläche 102 innerhalb einer Strecke von 0,7H von seinem Fußende aus. Der Probekörper Nr. 3 der zweiten Art hatte ein Emissionsvermögen von 0,7 über den Bereich der inneren luftausgesetzten Oberfläche 103 innerhalb einer Strecke von 0,7H von seinem Fußende aus. Der Probekörpers Nr. 3 der dritten Art hatte schließlich ein Emissionsvermögen von 0,7 über den Bereich sowohl der luftausgesetzten Oberfläche 102 als auch der inneren Luftausgesetzten Oberfläche 103 innerhalb einer Strecke von 0,7H von seinem Fußende aus. Entsprechend hatte der Probekörper Nr. 4 ein Emissionsvermögen von 0,7 innerhalb einer Strecke von 0,5H von seinem Fußende aus und der Probekörper Nr. 5 ein Emissionsvermögen von 0,7 innerhalb einer Strecke von 0,3H von seinem Fußende aus.
Das in der Tabelle angegebene Emissionsvermögen für jeden der Probekörper Nr. 1 bis 8 entspricht dem Durchschnitt des Emissionsvermögens, das mit Hilfe eines kommerziell erhältlichen Infrarotmessgeräts für das Emissionsvermögen an drei verschiedenen Stellen gemessen wurde. Und zwar wurde das Emissionsvermögen der Probekörper Nr. 1 bis 8 wie folgt gemessen.
Wie in 4 gezeigt ist, wurde der mit der Zahl 1 bezeichnete Probekörper jeweils in ein Installationsloch 41 einer feststehenden Fixierplatte 4 eingesetzt. Die Fixierplatte 4 wurde dann an ihrer Außenfläche 40 auf 800°C erhitzt. Nachdem der Probekörper 30 Minuten lang stehen gelassen wurde, um die Temperatur an einem Bezugsabschnitt 42 des Probekörpers zu stabilisieren, wurde die Temperatur des Bezugsabschnitts 42 mit Hilfe eines daran angebrachten Thermoelements gemessen. Der Bezugsabschnitt 42 war mit einen Abstand t von 10 mm vom Fußende des Probekörpers entfernt. Die luftausgesetzte Oberfläche 102 befindet sich in der Zeichnung auf der linken Seite der Fixierplatte 4, während sich die gasausgesetzte Oberfläche 101 auf der rechten Seite der Fixierplatte 4 befindet. Die Temperatur des Bezugskörpers Nr. 0 wird in der Tabelle als Beurteilungskriterium verwendet. Die Temperaturdifferenz der Probekörper Nr. 1 bis 8 von dem Beurteilungskriterium ist in der Tabelle jeweils mit Hilfe der Symbole A, B und C dargestellt. „A" steht für eine inakzeptable Temperaturdifferenz von weniger als 10°C als Absolutwert. „B" steht für eine akzeptable Temperaturdifferenz von weniger als 15°C als Absolutwert.
„C" steht für eine äußerst akzeptable Temperaturdifferenz von mehr als 15°C als Absolutwert.
Die Tabelle zeigt, dass ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr dazu dient, den Temperaturanstieg des Bezugsabschnitts 42 wunschgemäß zu reduzieren.
Die Probekörper Nr. 2 bis 5 zeigen außerdem, dass es günstiger ist, wenn das Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr vom Fußende des Gassensensors 1 aus über eine Strecke von 0,5H oder mehr vorliegt.
Unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 wird nun der Gassensor 1 des zweiten Ausführungsbeispiels beschrieben. Der Gassensor 1 dieses Ausführungsbeispiels hat im Großen und Ganzen den gleichen Aufbau wie der Gassensor in den 1 und 2, weswegen bis auf den folgenden Unterschied auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet wird.
Die Luftabdeckung 121 setzt sich, wie in 6 dargestellt ist, aus einem Abschnitt großen Durchmessers 125, einen Abschnitt mittleren Durchmessers 126 und einem Abschnitts kleinen Durchmessers 127 zusammen. Der Abschnitt großen Durchmessers 125, der Abschnitt mittleren Durchmessers 126 und der Abschnitt kleinen Durchmessers 127 haben jeweils Innendurchmesser D1, D2 und D3. Die Durchmesser D1, D2 und D3 erfüllen die Bedingungen D3<D2<D1 und (D1+D3)/2≤D2≤0,9D1. Die Durchmesser D1, D2 und D3 entsprechen dabei den maximalen Abständen zwischen den genau entgegengesetzt liegenden Punkten auf den Innenwänden des jeweiligen Abschnitts 125, 126 und 127, die durch die Mitten der zur Längsachse des Gassensors 1 senkrechten Querschnittsflächen der Abschnitte 125, 126 und 127 verlaufen.
Es wurden für den Gassensor 1 zwei Arten Probenkörper angefertigt und damit Versuche durchgeführt, um die Wärmeabstrahlung von der Luftabdeckung 121 zu ermitteln. Die Probekörper der ersten Art hatten einen Durchmesser D1 von 20 mm, einen Durchmesser D3 von 10 mm und unterschiedliche Durchmesser D2, während die Probekörper der zweiten Art einen Durchmesser D1 von 18 mm, einen Durchmesser D3 von 10 mm und unterschiedliche Durchmesser D2 hatten. Die Temperatur der Probekörper der ersten und zweiten Art wurde auf die gleiche Weise wie im ersten Ausführungsbeispiel gemessen. Die Messergebnisse sind in der grafischen Darstellung von 8 gezeigt. Dabei ist zu beachten, dass die Temperatur der Außenfläche 40 der Fixierplatte 4 800°C betrug.
Die Temperatur eines der Probekörper der ersten Art mit einem Innendurchmesser D2 von 10 mm wurde in der grafischen Darstellung als ein Beurteilungskriterium für sämtliche Probekörper der ersten Art verwendet. Entsprechend wurde die Temperatur eines der Probekörper der zweiten Art mit einem Innendurchmesser D2 von 10 mm in der grafischen Darstellung als Beurteilungskriterium für sämtliche Probekörper der zweiten Art verwendet. Auf der Ordinatenachse ist die Temperaturdifferenz der Probekörper der ersten und zweiten Art vom entsprechenden Beurteilungskriterium dargestellt.
Bei den Probekörpern der ersten Art beträgt (D1+D3)/2 15 mm, während (D1+D3)/2 bei den Probekörpern der zweiten Art 14 mm beträgt. Die grafische Darstellung in 8 zeigt, dass es ratsam ist, dass die Luftabdeckung 121 die Bedingung (D1+D3)/2≤D2 erfüllt, um eine Wärmeabstrahlung zu erzielen, die zu einer Temperaturdifferenz von 10°C oder mehr führt.
Die Luftabdeckung 121 ist wie im ersten Ausführungsbeispiel auf das Gehäuse 10 gepasst, wobei die ringförmige Tellerfeder 141 gegen das obere Isolierporzellan 14 stößt. Die Schulter 142 der Luftabdeckung 121 drängt die Tellerfeder 141 dauerhaft elastisch gegen eine Schulter 140 des oberen Isolierporzellan 14. Die Sicherung der Tellerfeder 141 auf der Schulter 140 erfordert eine gewisse Durchmesserdifferenz zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers 125 und dem Abschnitt mittleren Durchmessers 126. Es wurden die Werte für diese Differenz bei den Probekörpern der ersten und zweiten Art gemessen, woraus sich ergab, dass bei den Probekörpern der ersten und zweiten Art für die Installation der Luftabdeckung 121 bzw. die Sicherung der Tellerfeder 141 auf dem oberen Isolierporzellan 14 etwa 16 mm und 18 mm ungeeignet sind und dass es ratsam ist, dass die Luftabdeckung 121 die Bedingung D2≤0,9D1 erfüllt.
Die Erfindung wurde zwar anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert, um das Verständnis zu erleichtern, doch versteht sich, dass die Erfindung auf verschiedene andere Weise ausgeführt werden kann, ohne vom Erfindungsprinzip abzuweichen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung sämtliche mögliche Ausführungen und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele abdeckt, die sich realisieren lassen, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen angegeben Erfindungsprinzip abzuweichen.
Es wird ein stark Wärme abstrahlender Gassensor zur Verfügung gestellt, der einen Messfühler, der einem Messgas auszusetzen ist, und einen Körper hat, in dem der Messfühler eingebaut ist und der eine Außenwand mit einer dem Messgas auszusetzenden gasausgesetzten Oberfläche und einer der Atmosphärenluft auszusetzenden luftausgesetzten Oberfläche hat. Zumindest ein Abschnitt entweder der luftausgesetzten Oberfläche oder der gasausgesetzten Oberfläche hat ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr, wodurch die Wärmeabstrahlung von der Innen- zur Außenseite des Körpers des Gassensors gesteigert wird, um weniger hitzebeständige Teile vor thermischer Schädigung zu schützen.

Claims

Gassensor (1), mit: einem Messfühler (2), der einem Messgas auszusetzen ist und dazu dient, als eine Funktion der Konzentration eines bestimmten Bestandteils des Messgases ein Signal zu erzeugen; und einem Körper, in dem der Messfühler (2) eingebaut ist und der eine Außenwand (100) mit einer dem Messgas auszusetzenden gasausgesetzten Oberfläche (101) und einer der Atmosphärenluft auszusetzenden luftausgesetzten Oberfläche (102) hat, wobei zumindest ein Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche (102) ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem das Emissionsvermögen des zumindest einen Abschnitts der luftausgesetzten Oberfläche (102) 0,85 oder mehr beträgt.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem das Emissionsvermögen dem Verhältnis der Strahlung einer von dem zumindest einen Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche (102) abgegebenen elektromagnetischen Welle, deren Wellenlänge 3 bis 25 μm beträgt, zur Strahlung einer bei der gleichen Temperatur von einem perfekten schwarzen Strahler abgegebenen elektromagnetischen Welle entspricht.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem der Körper eine von einem Fußende zu einem zum Fußende entgegengesetzten Kopfende reichende Länge hat, das Kopfende dem Messgas auszusetzen ist und der zumindest eine Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche (102), der ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat, einen Bereich der Außenwand (100) belegt, der sich in Längsrichtung des Körpers vom Fußende aus über 0,5H erstreckt, wobei H der Länge des Körpers entspricht.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem der zumindest eine Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche (102) mit einem Oxidfilm bedeckt ist.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem der zumindest eine Abschnitt der luftausgesetzten Oberfläche (102) mit einer vorgewählten Beschichtung bedeckt ist.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem der Körper außerdem eine Innenwand mit einer von der luftausgesetzten Oberfläche (102) abgewandten Innenfläche (103) hat, wobei zumindest ein Abschnitt der Innenfläche (103) ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat.
Gassensor (1) nach Anspruch 7, bei dem der Körper eine von einem Fußende zu einem zum Fußende entgegengesetzten Kopfende reichende Länge hat, das Kopfende dem Messgas auszusetzen ist, und der zumindest eine Abschnitt der Innenfläche (103), der ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat, einen Bereich der Innenwand belegt, der sich in Längsrichtung des Körpers vom Fußende aus über 0,5H erstreckt, wobei H der Länge des Körpers entspricht.
Gassensor (1) nach Anspruch 1, bei dem der Messfühler (2) einen Kopfabschnitt und einen zum Kopfabschnitt entgegengesetzten Fußabschnitt hat, der Kopfabschnitt einem Messgas auszusetzen ist und dazu dient, als Funktion der Konzentration des bestimmten Bestandteils des Messgases das Signal auszugeben, und der Gassensor (1) außerdem Folgendes umfasst: ein hohlzylinderförmiges Gehäuse (10) mit einem Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) und einem Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2); einen ersten zylinderförmigen Isolator (13), durch den der Messfühler (2) geht, der in dem Gehäuse (10) angeordnet ist und der ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) und ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2) hat; einen zweiten zylinderförmigen Isolator (14), der ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2) und ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) hat und der mit seinem Kopfende am Fußende des ersten zylinderförmigen Isolators (13) angeordnet ist, um so den Fußabschnitt des Messfühlers (2) zu bedecken; eine Messgasabdeckung (11), die auf dem Kopfende des Gehäuses (10) installiert ist, um so den Kopfabschnitt des Messfühlers (2) zu bedecken; und eine Luftabdeckung (121), die auf dem Fußende des Gehäuses (10) installiert ist, um so den Fußabschnitt des Messfühlers (2) zu bedecken, die der Atmosphärenluft auszusetzen ist und ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) und ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2) hat, wobei die Luftabdeckung (121) einen Kopfabschnitt (125), einen Fußabschnitt (127), einen Mittelabschnitt (126) zwischen dem Kopfabschnitt (125) und dem Fußabschnitt (127) und eine Schulter (142) zwischen dem Kopfabschnitt (125) und dem Mittelabschnitt (126) hat, die über eine ringförmige Tellerfeder (141) gegen das Fußende des zweiten zylinderförmigen Isolators (14) stößt, um so eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten zylinderförmigen Isolator (13, 14) herzustellen, und der Kopfabschnitt (127) einen Durchmesser D1, der Mittelabschnitt (126) einen Durchmesser D2 und der Fußabschnitt (127) einen Durchmesser D3 hat und die Durchmesser D1, D2 und D3 die Bedingungen D3<D2<D1 und (D1+D3)/2≤D2≤0,9D1 erfüllen.
Gassensor (1), mit: einem Messfühler (2), der einem Messgas auszusetzen ist und dazu dient, als eine Funktion der Konzentration eines bestimmten Bestandteils des Messgases ein Signal zu erzeugen; und einem Körper, in dem der Messfühler (2) eingebaut ist und der eine Außenwand (100) mit einer dem Messgas auszusetzenden gasausgesetzten Oberfläche (101) und einer der Atmosphärenluft auszusetzenden luftausgesetzten Oberfläche (102) sowie eine Innenwand mit einer von der luftausgesetzten Oberfläche (102) abgewandten Innenfläche (103) hat, wobei zumindest ein Abschnitt der Innenfläche (103) ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat.
Gassensor (1) nach Anspruch 10, bei dem das Emissionsvermögen des zumindest einen Abschnitts der Innenfläche (103) 0,85 oder mehr beträgt.
Gassensor (1) nach Anspruch 10, bei dem das Emissionsvermögen dem Verhältnis der Strahlung einer von dem zumindest einen Abschnitt der Innenwand abgegebenen elektromagnetischen Welle, deren Wellenlänge 3 bis 25 μm beträgt, zur Strahlung einer bei der gleichen Temperatur von einem perfekten schwarzen Strahler abgegebenen elektromagnetischen Welle entspricht.
Gassensor (1) nach Anspruch 10, bei dem der Körper eine von einem Fußende zu einem zum Fußende entgegengesetzten Kopfende reichende Länge hat, das Kopfende dem Messgas auszusetzen ist und der zumindest eine Abschnitt der Innenfläche (103), der ein Emissionsvermögen von 0,7 oder mehr hat, einen Bereich der Innenwand belegt, der sich in Längsrichtung des Körpers vom Fußende aus über 0,5H erstreckt, wobei H der Länge des Körpers entspricht.
Gassensor (1) nach Anspruch 10, bei dem der zumindest eine Abschnitt der Innenwand mit einem Oxidfilm bedeckt ist.
Gassensor (1) nach Anspruch 10, bei dem der zumindest eine Abschnitt der Innenwand mit einer vorgewählten Beschichtung bedeckt ist.
Gassensor (1) nach Anspruch 10, bei dem der Messfühler (2) einen Kopfabschnitt und einen zum Kopfabschnitt entgegengesetzten Fußabschnitt hat, der Kopfabschnitt einem Messgas auszusetzen ist und dazu dient, als Funktion der Konzentration des bestimmten Bestandteils des Messgases das Signal auszugeben, und der Gassensor (1) außerdem Folgendes umfasst ein hohlzylinderförmiges Gehäuse (10) mit einem Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) und einem Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2); einen ersten zylinderförmigen Isolator, durch den der Messfühler (2) geht, der in dem Gehäuse (10) angeordnet ist und der ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) und ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2) hat; einen zweiten zylinderförmigen Isolator, der ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2) und ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) hat und der mit seinem Kopfende am Fußende des ersten zylinderförmigen Isolators angeordnet ist, um so den Fußabschnitt des Messfühlers (2) zu bedecken; eine Messgasabdeckung (11), die auf dem Kopfende des Gehäuses (10) installiert ist, um so den Kopfabschnitt des Messfühlers (2) zu bedecken; und eine Luftabdeckung (121), die auf dem Fußende des Gehäuses (10) installiert ist, um so den Fußabschnitt des Messfühlers (2) zu bedecken, die der Atmosphärenluft auszusetzen ist und ein Kopfende nahe dem Kopfabschnitt des Messfühlers (2) und ein Fußende nahe dem Fußabschnitt des Messfühlers (2) hat, wobei die Luftabdeckung (121) einen Kopfabschnitt (125), einen Fußabschnitt (127), einen Mittelabschnitt (126) zwischen dem Kopfabschnitt (125) und dem Fußabschnitt (127) und eine Schulter (142) zwischen dem Kopfabschnitt (125) und dem Mittelabschnitt (126) hat, die über eine ringförmigen Tellerfeder (141) gegen das Fußende des zweiten zylinderförmigen Isolators (14) stößt, um so eine Verbindung zwischen dem ersten und zweiten zylinderförmigen Isolator (13, 14) herzustellen, und der Kopfabschnitt (127) einen Durchmesser D1, der Mittelabschnitt (126) einen Durchmesser D2 und der Fußabschnitt (127) einen Durchmesser D3 hat und die Durchmesser D1, D2 und D3 die Bedingungen D3<D2<D1 und (D1+D3)/2≤D2≤0,9D1 erfüllen.