本发明专利技术涉及一种传感器装置，尤其用于探测带内燃机的机动车的废气中的气体排放物，包括气体管路（12）和由壳体（16）限定边界的以及与气体管路（12）的内部通过入口（18）和出口（20）流体连通的分析室（14），其中分析室（14）至少部分布置在气体管路（12）之外，并且其中在分析室（14）中这样布置传感器（28），使该传感器处在气体管路（12）之外。按照本发明专利技术设置了至少一个冷却元件（32），该冷却元件布置在气体管路（12）和传感器（28）之间的区域中。传感器（28）由此可以在处在废气温度之下的温度下运行。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种传感器装置。本专利技术尤其涉及一种针对探测机动车废气中气体排放物的传感器的传感器装置。
技术介绍
为了减少机动车中尤其是内燃机的有害气体排放，必须安全地通过传感器来证实有害气体达到最小浓度。待证实的气体或者说有害气体排放物例如包括一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、碳氢化合物(HCs )或氨(NH3)。在对机动车废气或者说在废气中存在的排放物作分析时，在此需要在机动车排气系中进行测量。在此使用的传感器因此必须能在腐蚀性气体环境下以及尤其在例如约至650°C的高温下可靠工作，这对待使用的传感器提出了很高的要求。为了承受高温，例如使用废气传感器，其基于导引离子的陶瓷材料。例如使用以二氧化锆(ZrO2)为基础的陶瓷传感器。基于探测废气所需的离子管路，这种传感器在必定超过750°C的温度下持久运行。由DE 198 10 973 Al公开了一种方法，以便补偿废气传感器的功能变化，亦即零点变化，以及此外也在相应高的温度下遵守传感器的工作温度区域。在这种方法中，废气传感器周期性交替地被废气和新鲜空气冲洗。由此通过新鲜空气给废气传感器一个基准点作为零点，因此可以持续修正或者说校正零点。此外，废气传感器可以通过较冷的新鲜空气冷却以及因此可以根据温度差保持在其工作温度范围内。DE 10 2007 012 056 Al描述了一种用于改善针对内燃机的流体传感器的效率的系统和方法，在此可以对流过废气管路的废气的代表性的横截面进行分析。为此，废气被动地从流体流的目标区域朝着相应的传感器绕行，传感器例如布置在屏蔽装置中。这种被动的绕行可以导致废气在达到传感器之前被动地冷却。
技术实现思路
本专利技术的主题在于一种传感器装置，尤其用于探测带有内燃机的机动车的废气中的气体排放物，该传感器装置包括气体管路和被壳体限定边界并且与气体管路的内部通过入口和出口流体连通的分析室，其中，分析室至少部分布置在气体管路之外，以及其中，在分析室中这样布置传感器，使该传感器处在气体管路之外。在此，设至少一个冷却元件，其被布置在气体管路和传感器之间的区域中。通过按本专利技术的传感器装置，可以有效降低传感器的工作温度。传感器的运行温度尤其下降到实际的废气温度之下，或者说传感器可以在实际的废气温度之下运行。由此可以明显改善传感器的长期稳定性和可靠性以及此外可以省去耗费的冷却过程。因此可以明显降低对材料稳定性和传感器及所有附加的传感器部件的负荷的要求，这为用于按本专利技术的传感器装置的传感器的制造和研发节省了成本。此外，传感器的整个结构和连接技术都能设计用于低温，因此可以进一步节省成本。通过使分析室至少部分布置在气体管路之外以及在分析室内这样布置一个传感器，使该传感器处在气体管路之外，废气被从气体管路内部导出以及导入处在气体管路之外的一个区域中。限定分析室边界的壳体由此不会或至少仅特别小的一部分承受永久的热气流。由此将待测量气体的热能的一部分导出，气体因而被冷却。此外，通过设置 至少一个布置在气体管路和分析室之间的区域内的冷却元件，还明显提高了冷却效果。热能因此不仅通过传感器在热气流外的布置而实现，更确切地说还通过冷却元件被进一步加强。基于在壳体或者说至少一个冷却元件与环境空气之间的巨大的温度梯度，从废气中吸收的热量在此被向外排出。此外，通过构造和布置一个或若干冷却元件，还能如所期望的那样影响冷却效果。因此可以调整冷却率，传感器的运行温度可以用冷却率如所期望那样被调整。因此例如对陶瓷传感器而言，较高的运行温度是所期望的以及必要的，反之，在其它传感器中，则通常要避免这样高的运行温度。在气体管路和传感器之间的区域因此是这样一个区域，在该区域上，待分析的气体沿从气体管路到传感器的路径流动。冷却元件因此可以例如被布置在入口上，分析室中或特别优选布置在入口和分析室之间。待分析的气体在到达传感器之前，以此方式至少冷却至传感器的运行温度。此外，可以更为灵活地选择传感器的安装地点，因为之前的废气冷却实现了传感器在处在内燃机附近以及因此处在排气系的较热的废气区域中的一些位置上的运行。在本专利技术的一种有利的设计方案的框架内，设多个冷却元件，这些冷却元件被构造成冷却肋。这些冷却肋然后优选横向于气体的流动方向布置以及可以梳状地相互啮合。由此创造了冷却元件的大表面，待分析的气体在到达传感器之前在该表面上顺延流动。由此实现了一种极为有效的冷却特性。在此，冷却肋可以例如这样设计成导出热量的，即，它们由一种有高热导率的材料构造而成。热导率的合适的值为彡10 W/mK至< 5000 W/mK，有利地为彡50 W/mK。在本专利技术的另一种有利的设计方案的框架内，至少一个冷却元件被构造成热质量块。这个冷却元件然后相宜地这样布置在入口和分析室之间，使得待分析的气体在这个热质量块上顺延流动。热质量块在此是这样一个构件，其具有尤其在>0.3 J/gK至<1.5 J/gK，有利地为>0.5 J/gK范围内的热容量。由此使待分析气体的热能基本上被热质量块截留且气体因此被冷却。冷却元件，尤其是热质量块，在此优选可以设计成，使该冷却元件能进一步向外导出其热能。这一点可以有利地例如通过热量导出装置实现，其中，例如可以使用有高热导率的材料作为热量导出装置。但原则上可以是任意类型的热量排出，亦即热量导出(传导)、热量辐射(排放)和热量携带(对流)。优选在至少一个冷却元 件内设用于用冷却流体对冷却元件进行外部冷却的冷却通道。冷却元件由此可以不仅通过其吸热或者说排热的特性发挥其冷却效果，而且更确切地说还可以通过外部冷却增强冷却效果。气体的温度在温度峰值时也能被安全地冷却到所期望的温度。冷却流体在此可以大致由水或油形成。在本专利技术的另一种有利的设计方案的框架内，壳体和气体管路至少部分彼此热分离。以此方式可以防止壳体被气体管路过强地加热以及因而向导入的气体散发热量，这使废气的冷却变得困难。因此，通过壳体和气体管路的完全的热分离，气体可以被更为有效地冷却。热分离可以例如由此实现，即，使壳体不是直接与气体管路接触，而是在壳体和气体管路之间布置一个热绝缘的部件。因此这可以是有很小热导率的材料。可以用来形成壳体和气体管路热分离的材料例如包括热导率< 4 W/mK的钢合金，例如铬-钥-钒合成的钢，IttQ Assab Steels Calmax。此外，陶瓷也适用，陶瓷具有优选< 4 W/mK的很小的热导率且同时具有很高的热膨胀系数，以及其中，陶瓷的热膨胀系数相宜地与气体管路的热膨胀系数适配。一个优选的例子是可以使用二氧化锆(Zr02)。在本专利技术的另一个有 利的设计方案的框架内，传感器被构造成化学敏感场效应晶体管(ChemFET)，这种场效应晶体管尤其具有p沟道的基底，两个η沟道的区域被加工在该基底中，这两个区域也被称为源极(Source)或者说漏极(Drain)。在源极和漏极之间有一个电绝缘层，被称为栅极的电极布置在该电绝缘层上。在化学敏感场效应晶体管中，在栅极上布置着一种物质，其针对有待证实的部件具有选择性，或栅极本身具有这种选择性。因此，通过用积聚的或者说吸附的部件改变栅极电势，场效应晶体管对有待证明的部件而言是选择性的。这种半导体传感器原则上很适用于测量有害气体排放物并且在此具有很高的直至本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种传感器装置，尤其用于探测带内燃机的机动车的废气中的气体排放物，包括气体管路（12）和由壳体（16）限定边界的以及与气体管路（12）的内部通过入口（18）和出口（20）流体连通的分析室（14），其中分析室（14）至少部分布置在气体管路（12）之外，并且其中在分析室（14）中这样布置了传感器（28），以致于该传感器处在气体管路（12）之外，其特征在于，设置了至少一个冷却元件（32），该冷却元件布置在气体管路（12）和传感器（28）之间的区域中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R菲克斯，D孔茨，A马丁，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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