(57)【要約】  本発明は、被測定ガス、特に内燃機関の排ガスの少なくとも１つの成分または少なくとも１つの特性を特定するガスセンサであって、ガスセンサは、ハウジング（１１）内に組み込まれるセンサ素子（１４）を備え、センサ素子（１４）は、ハウジング（１１）からガスセンサ（１）の長手方向（７８）に沿って遠位で突出する、被測定ガスに曝される感ガス性の端部区域（１４１）を有し、さらにガスセンサは、感ガス性の端部区域（１４１）をカバーし、ハウジング（１１）に固定される保護管モジュール（２０）を備え、保護管モジュール（２０）は、端部区域（１４１）を半径方向間隔および軸方向間隔を置いて取り囲む内側保護管（２１）を有し、ハウジング（１１）と内側保護管（２１）との間には、内室（１２１）が形成されており、内室（１２１）内には、感ガス性の端部区域（１４１）が存在し、保護管モジュール（２０）は、内側保護管（２１）を取り囲む外側保護管（２２）を有し、外側保護管（２２）と内側保護管（２１）との間には、保護管モジュール（２０）の内部に、外室（１２２）が形成されており、外側保護管（２２）は、被測定ガスを外室（１２１）に流入させる少なくとも１つの流入開口（２２１）を有し、外側保護管（２２）の少なくとも１つの流入開口（２２１）は、渦（ｒｏｔ）を長手方向（７８）周りに外室（１２２）内に形成させる少なくとも１つの渦動要素（２２１ａ）を有し、さらに外側保護管（２２）は、被測定ガスを外室（１２２）から保護管モジュール（２０）外に流出させる少なくとも１つの流出開口（２２２）を有し、内側保護管（２１）は、被測定ガスを外室（１２２）から内室（１２１）に流入させる少なくとも１つの流入開口（２１１）を有し、さらに、被測定ガスを内室（１２１）から外室（１２２）に流出させる少なくとも１つの流出開口（２１２）を有する、ガスセンサにおいて、外室（１２２）は、ハウジング（１１）から長手方向（７８）で外室長手方向延在長さ（ｌｅｘ）の分だけ遠位で突出し、内室（１２１）は、ハウジング（１１）から長手方向（７８）で内室長手方向延在長さ（ｌｉｎ）の分だけ遠位で突出し、かつ外室長手方向延在長さ（ｌｅｘ）は、内室長手方向延在長さ（ｌｉｎ）の少なくとも２倍の大きさである、ことを特徴とするガスセンサに関する。
2018536860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定ガス、特に内燃機関の排ガスの少なくとも１つの成分または少なくとも１つの特性を特定するガスセンサであって、前記ガスセンサは、
ハウジング（１１）内に組み込まれるセンサ素子（１４）を備え、前記センサ素子（１４）は、前記ハウジング（１１）から前記ガスセンサ（１）の長手方向（７８）に沿って遠位で突出する、前記被測定ガスに曝される感ガス性の端部区域（１４１）を有し、
前記感ガス性の端部区域（１４１）をカバーし、前記ハウジング（１１）に固定される保護管モジュール（２０）を備え、前記保護管モジュール（２０）は、前記端部区域（１４１）を半径方向間隔および軸方向間隔を置いて取り囲む内側保護管（２１）を有し、前記ハウジング（１１）と前記内側保護管（２１）との間には、内室（１２１）が形成されており、前記内室（１２１）内には、前記感ガス性の端部区域（１４１）が存在し、前記保護管モジュール（２０）は、前記内側保護管（２１）を取り囲む外側保護管（２２）を有し、前記外側保護管（２２）と前記内側保護管（２１）との間には、前記保護管モジュール（２０）の内部に、外室（１２２）が形成されており、前記外側保護管（２２）は、被測定ガスを前記外室（１２１）に流入させる少なくとも１つの流入開口（２２１）を有し、前記外側保護管（２２）の前記少なくとも１つの流入開口（２２１）は、渦（ｒｏｔ）を前記長手方向（７８）周りに前記外室（１２２）内に形成させる少なくとも１つの渦動要素（２２１ａ）を有し、さらに前記外側保護管（２２）は、被測定ガスを前記外室（１２２）から前記保護管モジュール（２０）外に流出させる少なくとも１つの流出開口（２２２）を有し、前記内側保護管（２１）は、被測定ガスを前記外室（１２２）から前記内室（１２１）に流入させる少なくとも１つの流入開口（２１１）を有し、さらに、被測定ガスを前記内室（１２１）から前記外室（１２２）に流出させる少なくとも１つの流出開口（２１２）を有する、
ガスセンサにおいて、
前記外室（１２２）は、前記ハウジング（１１）から長手方向（７８）で外室長手方向延在長さ（ｌｅｘ）の分だけ遠位で突出し、
前記内室（１２１）は、前記ハウジング（１１）から長手方向（７８）で内室長手方向延在長さ（ｌｉｎ）の分だけ遠位で突出し、かつ
前記外室長手方向延在長さ（ｌｅｘ）は、前記内室長手方向延在長さ（ｌｉｎ）の少なくとも２倍の大きさである、
ことを特徴とするガスセンサ。
【請求項２】
前記外室（１２２）内に形成される前記渦は、静圧勾配を前記内側保護管（２１）の前記流入開口（２１１）と前記内側保護管（２１）の前記流出開口（２１２）との間で形成することで、前記内側保護管（２１）の貫流を駆動し、かつ
前記外室（１２２）内に形成される前記渦は、完全にまたは大部分、前記外室（１２２）の、前記内室（１２１）から見て長手方向（７８）で完全に前記ハウジング（１１）とは反対側に位置する空間領域（１２２’）内に形成されていることを特徴とする、請求項１記載のガスセンサ。
【請求項３】
前記内側保護管（２１）の前記少なくとも１つの流入開口（２１１）および前記内側保護管（２１）の前記少なくとも１つの流出開口（２１２）のすべては、前記外側保護管（２２）の前記少なくとも１つの流入開口（２２１）および前記外側保護管（２２）の前記少なくとも１つの流出開口（２２２）のすべてより近位に配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載のガスセンサ。
【請求項４】
前記外側保護管（２２）の前記少なくとも１つの流入開口（２２１）は、前記外側保護管（２２）の側面（２２３）に位置する複数の流入開口（２２１）により形成され、前記複数の流入開口（２２１）の各々にそれぞれ少なくとも１つの渦動要素（２２１ａ）が配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項５】
前記外側保護管（２２）の前記側面（２２３）に位置する前記複数の流入開口（２２１）は、前記内側保護管（２１）の、長手方向で前記ハウジング（１１）とは反対側に配置されていることを特徴とする、請求項４記載のガスセンサ。
【請求項６】
前記外側保護管（２２）の前記少なくとも１つの流出開口（２２２）は、前記外側保護管（２２）の遠位の端部（２２４）の中央に配置されている単一の流出開口（２２２）であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項７】
前記内側保護管（２１）の前記少なくとも１つの流入開口（２１１）は、前記内側保護管（２１）の側面（２１３）に位置する複数の流入開口（２１１）により形成されることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項８】
前記内側保護管（２１）の前記少なくとも１つの流出開口（２１２）は、前記内側保護管（２１）の遠位の端部（２１４）に配置されており、前記内側保護管（２１）の前記遠位の端部（２１４）には、前記内側保護管（２１）の特に複数の流出開口（２１２）が配置されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項９】
前記内側保護管（２１）の前記少なくとも１つの流入開口（２１１）は、前記内側保護管（２１）の複数の流入開口（２１１）により形成され、前記複数の流入開口（２１１）は、長手方向で同じ高さに位置し、かつその直近の流入開口（２１１）に対してそれぞれ１つの等しい間隔を有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項１０】
前記外側保護管（２２）は、前記少なくとも１つの流入開口（２２１）と前記少なくとも１つの流出開口（２２２）との間の領域で、遠位方向で湾曲して延び、球面状に先細りすることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項１１】
前記外側保護管（２２）の遠位の端部（２２４）において、前記外側保護管（２２）は、湾曲して前記外側保護管（２２）の前記流出開口（２２２）に移行し、前記外側保護管（２２）は、前記外側保護管（２２）の前記遠位の端部（２２４）に端面を有しないことを特徴とする、請求項１０記載のガスセンサ。
【請求項１２】
前記感ガス性の端部区域（１４１）は、長手方向（７８）遠位に向かって前記内側保護管（２１）の前記少なくとも１つの流入開口（２１１）を越えて延出することを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項１３】
前記感ガス性の端部区域（１４１）の長手方向（７８）での、前記内側保護管（２１）に対する間隔（ａ）は、前記外室長手方向延在長さ（ｌｅｘ）の１５％以下であることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項１４】
前記内室（１２１）の、前記ハウジング（１１）から長手方向（７８）遠位に向かって突出する前記空間領域（１２１’）は、直円錐台として遠位方向で先細りする円錐台（３０）の形状を呈し、特に前記円錐台（３０）の頂面（３１）は、前記円錐台（３０）の底面（３２）の略半分の大きさである、かつ／または前記円錐台（３０）の高さ（Ｈ）は、前記頂面（３１）の直径（ｄ）より小さい、かつ／または前記円錐台（３０）の側面（３３）は、前記長手方向（７８）に対して１５°〜３０°傾いていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【請求項１５】
前記ガスセンサは、
排ガスが貫流する排ガス管路（２）内に前記ガスセンサ（１）を規定通りに組み付けたとき、前記保護管モジュール（２０）の内部に、前記外側保護管（２２）の前記流入開口（２２１）から前記ガスセンサの前記長手方向（７８）周りに渦（ｒｏｔ）を巻きながら前記外室（１２２）を通して前記外側保護管（２２）の前記流出開口（２２２）に至る主流動（３）が形成され、さらに
この主流動（３）からバイパス流動（４）が分岐し、前記バイパス流動（４）は、前記内側保護管（２１）の前記流入開口（２１１）を通して前記感ガス性の端部区域（１４１）に至り、そこから前記内側保護管（２１）の前記流出開口（２１２）に至り、続いて前記外室（１２２）内で前記主流動（３）と再合流する、
ように形成されていることを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項記載のガスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
被測定ガスの少なくとも１つの成分または少なくとも１つの特性を特定するガスセンサは、従来技術において既に公知である。
【０００２】
欧州特許第０９７８７２１号明細書において公知のガスセンサは、先端部を有する検出素子と、検出素子の先端部に形成された検出部と、検出部をカバーするプロテクタとを備え、プロテクタは、第１部分と、第１部分の半径方向外側にある第２部分とを有し、第１部分は、第１ガス入口を有する側壁を有し、側壁は、軸方向の前端と、先細りする部分とを有し、先細りする部分は、側壁の軸方向の前端から形成されており、第２部分の側壁部分には、少なくとも１つの第２側ガス入口が形成されており、第１部分には、第１ガス出口が形成されており、少なくとも１つの第２側ガス入口は、先細りする部分に半径方向で向かい合う箇所に配置されており、第２部分には、第２ガス出口が形成されており、第１ガス出口は、第２部分の前方の端面に形成されており、第２ガス出口は、第２部分の前方の端面に形成されており、第１部分の先細りする部分は、円筒体である前端に結合された円錐台の形状で形成されている。
【０００３】
発明の開示
本発明の端緒は、従来は互いに相反すると目されていた複数の特性を同時に可及的良好に実現するガスセンサが求められていたことにある。
【０００４】
而してガスセンサが、側方からの被測定ガスの流動に曝されているとき、ガスセンサのセンサ機能および加熱性ならびにダイナミクスは、ガスセンサの長手方向軸線周りの向きによらないことが望ましい。さらにガスセンサは、被測定ガス中に含まれる粒子、例えば水滴および／またはすす粒子に対してロバストであることが望ましい。しかし、それと同時にガスセンサは、高いダイナミクスも有していることが望ましい。すなわち、ガスセンサは、被測定ガスの成分の濃度が変化したとき、または被測定ガスの特性が変化したとき、極めて迅速に、相応に変化した信号を提供することが望ましい。
【０００５】
請求項１の特徴を備える本発明に係るガスセンサは、これらを実現することができる。
【０００６】
而して本発明に係るガスセンサは、ハウジングを備え、ハウジングは、他方、例えばねじ山と六角形部とを有し、その結果、ガスセンサは、その遠位の端部でもって予め内燃機関の排ガス経路の受容短管にねじ込むことができる。
【０００７】
ハウジング内には、センサ素子が組み込まれている。センサ素子の例は、排ガスセンサ、例えば酸素センサまたはＮＯｘセンサまたはＰＭセンサのプレーナ形またはロッド形の焼結されたセラミックのセンサ素子であることができ、これらは、従来技術において原則公知である。例えばハウジングは、内孔を有し、内孔内にセンサ素子は、例えばステアタイトおよび／または窒化ホウ素からなるシール装置により保持されている。センサ素子は、例えば両長手方向でシール装置およびハウジングから突出している。
【０００８】
センサ素子は、感ガス性の端部区域を有し、感ガス性の端部区域は、例えば電気化学セルの少なくとも１つの電極またはインターデジタル電極を有する。この感ガス性の端部区域は、ハウジングおよびシール装置からガスセンサの長手方向に沿って遠位で突出し、これにより被測定ガスに曝されている。
【０００９】
センサ素子の感ガス性の端部区域は、ハウジングに固定される保護管モジュールによりカバーされているので、被測定ガスは、センサ素子と直接的には相互作用せず、保護管モジュールの幾何学形状および配置により定められた形で相互作用する。保護管モジュールは、例えば周囲の溶接によりハウジングに固定されていることができる。
【００１０】
保護管モジュールは、内側保護管と外側保護管とを有し、内側保護管は、センサ素子の感ガス性の端部区域を、半径方向間隔および軸方向間隔を置いて囲繞して、内室を囲繞し、外側保護管は、内側保護管を囲繞して、外側保護管と内側保護管との間に形成される外室を囲繞している。
【００１１】
外側保護管は、少なくとも１つの流入開口を有する。本願の範囲内で、この少なくとも１つの流入開口とは、まさに１つの流入開口しか存在しない場合は、その１つの流入開口と解すべきであり、それとは異なり、複数の流入開口が存在する場合は、そのすべての流入開口と解すべきである。
【００１２】
外側保護管は、さらに少なくとも１つの流出開口を有する。本願の範囲内で、この少なくとも１つの流出開口とは、まさに１つの流出開口しか存在しない場合は、その１つの流出開口と解すべきであり、それとは異なり、複数の流出開口が存在する場合は、そのすべての流出開口と解すべきである。
【００１３】
内側保護管も、少なくとも１つの流入開口と、少なくとも１つの流出開口とを有する。このことは、外側保護管の少なくとも１つの流入開口および少なくとも１つの流出開口について上述した意味に即して解すべきである。
【００１４】
外側保護管の開口が流入開口であるか、流出開口であるかを決めるには、特に、少なくとも１つの流出開口が長手方向で少なくとも１つの流入開口の遠位に配置されているかつ／または少なくとも１つの流出開口が少なくとも１つの流入開口の半径方向内側に配置されていることを出発点とすることができる。説明したように少なくとも１つの流入開口および／または少なくとも１つの流出開口は、それぞれ、複数の開口を有していることがある。而して上述の関係は、各流出開口との関係について各流入開口に当てはまる。
【００１５】
内側保護管の開口が流入開口であるか、流出開口であるかを決める際も、特に意味的に同じことがいえる。
【００１６】
開口を流入開口と流出開口とに分ける上の段落で行った分類は、特に、どのような流動が本発明に係るガスセンサ内に形成されるかを示すものである。本発明に係るガスセンサは、外部の横方向からのガス流動に曝されていて、ガスセンサの遠位の端部の領域における流動速度は、ガスセンサのより近位の領域における流動速度より大きい。このことは、例えば内燃機関の排ガス経路の受容短管に規定通りに、つまり、排ガス経路の管路の中心軸線と交わらないようにねじ込まれたガスセンサに当てはまる。
【００１７】
而して、本発明に係る排ガスセンサの運転中、特に被測定ガスは、外側保護管の少なくとも１つの流入開口を通して保護管モジュールおよび外室に流入する。
【００１８】
外側保護管の少なくとも１つの流入開口は、渦動要素を有し、外側保護管が複数の流入開口を有する場合は、特に外側保護管の各流入開口は、渦動要素を有し、その結果、外室内にガスセンサの長手方向軸線周りの渦が形成される。これにより、主流動とも呼べる被測定ガスの少なくとも一部は、渦にしたがって外側保護管の少なくとも１つの流出開口に到達し、流出開口において保護管モジュールを後にする。場合によっては排ガス中に存在する塊状の粒子、例えば水滴および／またはすすは、こうして外側保護管に沿って遠位方向で外側保護管の流出開口に向かって送られ、いつか損傷を与えかねない形でセンサ素子の感ガス性の端部区域と相互作用することなく、流出開口において保護管モジュールから排出される。
【００１９】
ガスセンサの長手方向軸線周りに形成される渦は、その上、ガスセンサの内側の静圧が、ガスセンサの外側領域における静圧より低くなるという作用を奏する。この場合、この作用は、特に内側保護管の流入開口の領域に相対的な正圧があり、内側保護管の流出開口の領域に相対的な負圧があるという圧力勾配を引き起こす。この圧力勾配は、特に内側保護管を通る相応の流動を駆動し、被測定ガスをセンサ素子の感ガス性の端部区域に向かって圧送する。内側保護管を通るこの流動は、特に主流動に対するバイパス流動をなし、バイパス流動は、外室内で主流動から、所定の流動経路を経た後、特に比較的短い流動経路を経た後、分岐され、センサ素子の感ガス性の端部区域に衝突し、そして内室を貫流し、外室に再流入した後、特に主流動と再合流する。
【００２０】
つまり、本発明により、外室内における渦の形成が、冒頭で説明した有利な作用を奏し得ることが判明した。
【００２１】
さらに本発明により、妨げられることなく外室内に渦を形成することができればできるほど、すなわち、外室内の渦流が保護管モジュールとの摩擦または流動障害により減速されなければされないほど、この作用がより強く表われることが判明した。
【００２２】
ゆえに本発明により、外室が、ハウジングから長手方向で外室長手方向延在長さの分だけ遠位で突出し、内室が、ハウジングから長手方向で内室長手方向延在長さの分だけ遠位で突出し、かつ外室長手方向延在長さが、内室長手方向延在長さの少なくとも２倍の大きさであることを提案する。結果として、外室の相応に大きな延在が得られ、このような外室内では、渦流が、内側保護管により妨げられることなく自由に、かつほぼ障害なく形成され得る。
【００２３】
これに対し、本発明の本質的な特徴をもたず、少なくとも１つの第２側ガス入口が、先細りする部分に半径方向で向かい合う箇所に配置されている従来技術において公知のガスセンサの場合、実質的に、回転する間隙流動が、相応に高い摩擦損失を伴って形成されるにすぎない。
【００２４】
つまり、換言すれば、特に本発明により、外室内に形成される渦が、静圧勾配を内側保護管の流入開口と内側保護管の流出開口との間で形成することで、内側保護管の貫流を駆動し、かつ外室内に形成される渦が、大部分、外室の、内室から見て長手方向で完全にハウジングとは反対側に位置する空間領域内に形成されていることを提案する。
【００２５】
外側保護管のすべての開口、つまり外側保護管の少なくとも１つの流入開口および少なくとも１つの流出開口が、内側保護管のすべての開口の遠位、つまり内側保護管の少なくとも１つの流入開口の遠位および少なくとも１つの流出開口の遠位に配置されていると、渦の形成は、内側保護管および外側保護管の開口の配置により促進される。
【００２６】
外側保護管の流入開口は、外側保護管の側面に長手方向で同じ高さに配置されていることができる複数の流入開口により提供されていてもよい。その限りにおいて外側保護管の流入開口は、複数の開口がその直近の開口に対して等間隔に配置されている環状の穴配列を形成することができる。例えば６つまたは８つの開口が設けられていることができる。各流入開口は、渦動要素、特に渦動フラップを有していてもよい。
【００２７】
渦動フラップは、真っ直ぐな切り込みを外側保護管に入れ、続いて、外側保護管の、切り込みに隣接する領域を押し込むか、または押し出すことで形成可能である。好ましくは、渦動フラップは、外側保護管に流入する流動が略接線方向でのみ外側保護管に接していて、半径方向の流動成分は僅かにすぎなくするような形状を呈している。このことは、渦動フラップが外から見て、切り込みから離間した第１の領域で凸に形成され、切り込みに面した第２の領域で凹に形成されていることにより達成可能である。
【００２８】
外側保護管内での強い流動、特に強い主流動の形成は、単数または複数の渦動フラップが、遠位の長手方向に向かって方向付けられていること、すなわち、流入した流動に対してこの方向での速度成分を付与することにより促進され得る。単数または複数の渦動フラップは、例えば、流入する流動の方向が接線方向と軸方向との間の角度を半割（４５°）するように方向付けられてもよい。
【００２９】
有利には、内側保護管は、センサ素子に緊密に配置されていてもよい。特にセンサ素子が加熱され、センサ素子に比べて排ガスが低温であるとき、内側保護管は、こうして特に強く昇温し、結果として、熱泳動効果に基づいて、内側保護管内へのすすの進入は、減じられる。緊密に接するとは、量的に表現すれば、内側保護管内の感ガス性の端部区域の長手方向での間隔が、外室長手方向延在長さの１５％以下であるといってもよい。
【００３０】
外側保護管内の渦は、外側保護管の少なくとも１つの流入開口と、外側保護管の少なくとも１つの流出開口との間の領域で、外側保護管が遠位方向で湾曲して延びており、このとき、球面状に先細りしていると、さらに良好に形成可能である。
【００３１】
一形態において、外側保護管の遠位の端部において、外側保護管は、湾曲して外側保護管の流出開口に移行し、外側保護管は、外側保護管の遠位の端部に本来の意味での端面を有しないようにしてもよい。この構成は、外側保護管に沿って遠位方向で運ばれる塊状の粒子、例えばすす粒子または滴が、保護管モジュールを、特段の抵抗なしに外側保護管の流出開口を通して後にすることができるという作用を奏する。
【００３２】
さらに本発明の変化態様は、従属請求項および実施例の対象である。
【００３３】
以下の説明では、図示の実施例を参照しながら、本発明について詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るガスセンサの部分縦断面図である。
【図２】排ガス管路内に規定通り組み付けた本発明に係るガスセンサを示す図である。
【図３】図２に示すように規定通りに組み付けたときの、図１に示したガスセンサの保護管モジュール内に形成されるガス流動を示す概略図である。
【００３５】
実施例
図１は、本発明に係るガスセンサ、例えば広帯域ラムダセンサを示している。ガスセンサは、ハウジング１１を備えている。ハウジング１１内には、セラミックのセンサ素子１４が、例えばステアタイトおよび／または窒化ホウ素からなるシール１５により固定されている。シール１５およびハウジング１１から、センサ素子１４の感ガス性の端部区域１４１が、ガスセンサ１の長手方向７８に沿って遠位で突出し、被測定ガスに曝されている。ハウジング１１には、保護管モジュール２０が溶接により固定され、感ガス性の端部区域１４１をカバーしている。
【００３６】
保護管モジュール２０は、内側保護管２１と外側保護管２２とを有している。
【００３７】
内側保護管２１は、半径方向間隔および軸方向間隔を置いて感ガス性の端部区域１４１を囲繞している。これにより、内側保護管２１とハウジング１１との間には、内室１２１が形成されており、内室１２１内には、感ガス性の端部区域１４１が存在している。センサ素子１４と内側保護管２１との間の軸方向の間隔ａは、本例では１ｍｍにすぎないので、内側保護管２１は、センサ素子１４が加熱されれば、同じく加熱される。このことは、内側保護管２１またはセンサ素子１４への粒子、例えばすす粒子の堆積が、熱泳動により抑制されるという利点を有している。
【００３８】
内室１２１は、ハウジング１１から長手方向７８遠位に向かって内室長手方向延在長さｌｉｎの分だけ突出している。内室長手方向延在長さｌｉｎは、本例では４ｍｍである。内室１２１の、ハウジング１１から長手方向７８遠位に向かって突出する空間領域１２１’は、直円錐台として遠位方向で先細りする円錐台３０の形状を呈している。円錐台３０の頂面３１は、円錐台３０の底面３２の約半分の大きさである。円錐台３０の高さＨは、頂面３１の直径ｄより小さい。円錐台３０の側面３３は、角度αの分だけ長手方向７８に対して傾いている。角度αは、本例では２３°である。
【００３９】
内側保護管２１は、内側保護管２１の側面２１３に例えば１０個の流入開口２１１からなる環状の穴配列を有し、これらの流入開口２１１は、同じ軸方向の高さにかつ互いに等間隔に配置されている。感ガス性の端部区域１４１は、長手方向７８遠位に向かってこれらの流入開口２１１を越えて延出している。内側保護管２１は、内側保護管２１の遠位の端部２１４を形成する内側保護管２１の端面に、複数の流出開口２１２を有している。
【００４０】
外側保護管２２は、内側保護管２１を囲繞しており、その結果、外側保護管２２と内側保護管２１との間には、保護管モジュール２０の内部に、外室１２２が形成されている。外側保護管２２は、８つの流入開口２２１を有している。これらの流入開口２２１は、外側保護管２２の側面２２３において、同じ軸方向の高さにかつ互いに等間隔に、１つの環状の穴配列上に配置されている。流入開口２２１は、長手方向で内側保護管２１より遠位に配置されている。
【００４１】
流入開口２２１は、渦動要素２２１ａを有し、渦動要素２２１ａは、外側保護管の接線に対して４５°斜め遠位方向、つまりハウジング１１から離れる方向を向いている。渦動要素は、例えば真っ直ぐな切り込みを外側保護管２２に入れ、続いて、外側保護管２２の、切り込みに隣接する領域を押し込むことで形成されている。渦動フラップ２２１ａは、それぞれ外側保護管２２の外側から渦動フラップ２２１ａを見たとき、切り込みから離間した領域で凸に形成され、切り込みに面した領域で凹に形成されている。
【００４２】
外側保護管２２は、単一の流出開口２２２を有し、流出開口２２２は、外側保護管２２の遠位の端部２２４の中央に配置されている。外側保護管２２の流入開口２２１と、外側保護管２２の流出開口２２２との間の領域で、外側保護管２２は、遠位方向で湾曲して延びており、このとき、球面状に先細りしている。外側保護管２２は、外側保護管２２の遠位の端部２２４において外側保護管２２の単一の流出開口２２２に移行しており、外側保護管２２は、外側保護管２２の遠位の端部２２４に本来の意味での端面を有していない。
【００４３】
外室１２２は、ハウジング１１から長手方向７８で外室長手方向延在長さｌｅｘの分だけ突出している。外室長手方向延在長さｌｅｘは、本例では１５ｍｍである。
【００４４】
この種のガスセンサ１は、特に規定通りに排ガス管路２、例えば内燃機関の排ガス管路２内に取り付けられる。具体的には、ガスセンサ１に排ガスが側方から、つまりガスセンサの長手方向７８に対して垂直に吹き付けるように取り付けられる。厳密に垂直な吹き付けからの偏差、例えば８°までの偏差も、可能であり、提案するデザインでは、通常、良好に許容可能である。
【００４５】
その際、外側保護管２２の、排ガスセンサ１の端面に設けられた穴として形成される流出開口２２２の領域における流動速度ｖｏｕｔは、外側保護管２２の流入開口２２１の領域における流動速度ｖｉｎより大きい。このような流動状況は、例えばガスセンサ１が、図２に示すように、排ガス管路２の中心軸線２ａと交わることなく、ガスセンサ１のねじ山１１ａでもって、排ガス管路２の壁２ｂに統合された受容短管２ｄの相手側ねじ山２ｃにねじ込まれているときに生じる。ガスセンサ１の遠位の端部は、下向きであることが好ましく、その結果、被測定ガス中に場合によっては含まれる滴が重力の作用で内部に侵入する可能性は、減じられている。
【００４６】
外側保護管２２の流入開口２２１および流出開口２２２の領域における異なる流動速度ｖｏｕｔ，ｖｉｎの結果、外側保護管２２内には、静圧の勾配が形成される。静圧の勾配は、流入開口２２１から流出開口２２２への外側保護管２２の貫流を駆動する（図３参照）。
【００４７】
渦動フラップ２２１ａを備えて流入開口２２１を形成したことに基づいて、被測定ガスは、接線方向の速度成分をもって外室１２２に流入する。つまり、全体的にガスセンサの長手方向軸線７８周りの被測定ガスの渦が生じる。渦は、図３に破線で示してある。渦が外側保護管２２の貫流と協働して、被測定ガスは、主流動３に沿って複数の螺旋形の軌道（図３にはそのうちの１つの軌道を図示した）上を、外側保護管の流入開口２２１から流出開口２２２へ流動する。その際、渦は、大部分、外室１２２の、内室１２１の完全な遠位に配置されている空間領域１２２’内で形成されている。つまり、渦の形成が内側保護管２１により妨げられることは、ほとんどない。
【００４８】
而して、特に塊状の粒子、例えばすす粒子および／または水滴は、主流動３と、その慣性とにより駆動され、螺旋軌道上を外側保護管２２の内面に沿って外側保護管２２を通り抜ける。粒子は、いつか損傷を与えかねない形でセンサ素子１４の感ガス性の端部区域１４１と相互作用することなく、外側保護管２２の遠位の端部２２４において外側保護管２２の流出開口２２２から流出する。
【００４９】
外室１２２内で渦を形成することは、外室１２２内部の静圧が、ガスセンサの長手方向軸線７８近傍において、外側領域における静圧より低くなるという別の作用を奏する。
【００５０】
こうして相対的な正圧が、内側保護管２１の流入開口２１１の領域に生じ、かつ相対的な負圧が、内側保護管２１の流出開口２１２の領域に生じる。結果として、主流動３から分岐されたバイパス流動４による内側保護管２１の貫流が生じる。内室１２１内でこのバイパス流動４は、比較的短い流動経路を経た後、つまり極めて短い時間後、センサ素子１４の感ガス性の端部区域１４１に衝突する。続いてバイパス流動４は、内側保護管２１の流出開口２１２から再び外室１２２に流出し、主流動３と再合流する。
【００５１】
バイパス流動４が主流動３から分岐する際の比較的強い変向に基づいて、塊状の粒子、例えば水滴および／またはすす粒子は、大部分、主流動３にしたがう。これにより粒子が、損傷を与えかねない形でセンサ素子１４の感ガス性の端部区域１４１に到達することはない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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