Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Meßeinrichtung zum Erfassen von Schadstoffen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus dem DE-Gbm 91 10 325.8 ist eine Meßeinrichtung bekannt, bei der zum zwangs¬ läufigen Belüften der Sensorkammer ein stromab der Sensorkammer an¬ geordnetes Förderelement angeordnet ist. Mit Hilfe dieses Förderele¬ ments wird in der Sensorkammer ein stauluftunabhängiger Unterdruck gegenüber dem Atmosphärendruck erzeugt. Dadurch wird erreicht, daß das Sensorelement dosiert belüftet wird. Störeinflüsse auf das Me߬ signal aufgrund einer nicht konstanten und gleichmäßigen Anstr mung des Sensorelements werden somit vermieden. Allerdings ist eine solche Belüftungseinrichtung relativ teuer.

Ferner ist aus der DE-OS 41 06 078 eine Meßeinrichtung bekannt, bei der das Sensorelement in einem von einer Membran abgeschlossenen Ge¬ häuse angeordnet ist. Die Membran hat hierbei eine Schutzfunktion und soll verhindern, daß äußere Umgebungseinflüsse das empfindliche Sensorelement beschädigen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Meßeinrichtung mit den kennzeichnenden Merk¬ malen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die von der Meßeinrichtung erzeugten Meßwerte frei von Umwelteinflüssen bzw. durch den Einsatz in Kraftfahrzeugen bedingten Störeinflüssen sind. Es wird eine von der Gasströmung unabhängige Belüftung des Meßele¬ ments, insbesondere Halbleiter-Gassensor mit einem Heizelement, er¬ reicht und somit der durch eine Strömung bewirkte Störeinfluß auf das Meßsignal verhindert. Eine eventuelle strömungsbedingte Abküh¬ lung des Sensorelements, die sich insbesondere beim Einsatz des Sen¬ sors in Kraftfahrzeugen sehr stark mit der Zeit (Fahrgeschwindig- keitswechsel) ändert, und der mit ihr zusammenhängende Einfluß auf das Meßsignal wird vermieden. Dadurch wird auch eine Reduzierung der für die Erreichung der Betriebstemperatur des Sensors benötigten Heizleistung erreicht. Ferner ist eine sehr kostengünstige Her¬ stellung der Meßeinrichtung gegenüber Systemen mit Zwangsbelüftungen möglich. Der Gasaustausch und somit die Reaktionszeit des Sensors ist sehr hoch. Dadurch ist eine sehr exakte Steuerung zum Beispiel einer angeschlossenen Klimaanlage des Kraftf hrzeugs möglich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegeben Meßeinrich¬ tung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge¬ stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine schematische Dar¬ stellung der Meßeinrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist mit 10 eine Meßeinrichtung bezeichnet, die in einem von einem Gasstrom durchströmten Rohr 11 angeordnet ist. Die Meßein¬ richtung 10 hat ein Gehäuse 12 mit Öffnungen für den Gasein- 13 bzw. Gasauslaß 14. Im Inneren 15 des Gehäuses 12 ist an einem Träger 16 ein Sensorelement 17 zur Bestimmung der Gaskonzentrationen der im Gasstrom befindlichen Schadgase angeordnet. Das Sensorelement 17 und der Träger 16 sind von einer gasdurchlässigen .Abschirmung 19 umgeben. Hierbei kann es sich um ein engmaschiges Drahtnetz oder um eine hitzebeständige feinporige Membran z.B. aus PTFΞ (Polytetra- fluorethylen) handeln. Wichtig ist, daß die .Abschirmung 19 über eine möglichst hohe Gasatmungsaktivität verfügt, um damit eine möglichst rasche Angleichung der Gasatmosphäre im Innenbereich der Abschirmung 19 an die im Außenbereich der Abschirmung 19 vorhandene Gasatmosphäre zu erreichen.

Als Sensorelement 17 können Sensoren zur Bestimmung von Schadgasen, insbesondere von CO, NO , 0 verwendet werden. Vorteilhaft er- weisen sich d-abei Halbleiter-Gassensoren, die zusätzlich einen Heiz¬ leiter aufweisen. Diese Art von Halbleiter-Gassensoren sind aus mehreren auf einem Trägersubstrat angeordneten Schichten zur Be¬ stimmung der Konzentration der Schadgase im Gasstrom aufgebaut.

Mit Hilfe der .Abschirmung 19 wird eine Diffusion des zu bestimmenden Gases zum Sensorelement 17 hin bewirkt. Diese Diffusion beruht auf Konzentrationsunterschieden zu beiden Seiten der .Abschirmung 19. Wichtig ist dabei, daß die Abschirmung 19 nicht unmittelbar auf dem Sensorelement 17 angeordnet ist, sondern einen Abstand d aufweist. Dieser Abstand muß so groß sein, daß die durch das vorbeiströmende Gas im Innenbereich der Abschirmung 19 entstehenden Turbulenzen nicht bis zum Sensorelement 17 gelangen können. Dadurch befindet sich das Sensorelement 17 in einem Bereich, der frei von Gas¬ strömungen oder Wirbeln ist. Es mißt somit die durch Diffusion transportierten Schadgase. Weiter wird hierdurch am Sensorelement 17

eine durch die Strömung bedingte Abkühlung des Sensorelementes und eines damit verbundenen Störeinflusses auf das Meßsignal vermieden. Um eine freie Diffusion zu ermöglichen, sollte die Maschen- bzw. die Porenweite zwischen 10 bis 50 /Um liegen. Ferner sollte die Fläche der Poren bzw. der Maschen möglichst groß im Verhältnis zur Gesamt¬ fläche der .Abschirmung 19 sein. In der Praxis hat sich zum Beispiel ein Verhältnis von ungefähr 50% als erreichbar herausgestellt. Da¬ durch wird ein rascher Gaswechsel am Sensorelement 17 bewirkt. Das Gehäuse 12 der Meßeinrichtung 10 hat nur die Aufgabe, die feine und empfindliche Abschirmung 19 und das Sensorelement 17 vor Einflüssen von außen, wie z.B. einer mechanischen Einwirkung bzw. Spritzwasser und sonstigen Umwelteinflüssen zu schützen.

Im Zusammenhang mit einem raschen Gaswechsel am Sensorelement 17 wäre eine kugelförmige Ausbildung der Abschirmung ideal. Hier wäre das Sensorelement 17 im Mittelpunkt der Abschirmung angeordnet. Der Abstand von der Abschirmung zum Sensorelement, d.h. der Radius der Abschirmung wäre so zu wählen, daß die sich bei .Anstromung der Ab¬ schirmung auf der Innenseite ausbildenden Wirbel nicht bis zum Sen¬ sorelement durchgreifen. Weiter ist es zweckmäßig, in die Abschirmung 19 zusätzlich eine Schichtlage aus Aktivkohle einzubringen. Diese hat die Eigenschaft, Kohlenwasserstoffe und insbesondere auch Alkohole sowie Additive in der Reinigungsflüssigkeit der Fahrzeug-Wisch-Waschanlage an sich zu binden. Diese Stoffe bzw. Stubstanzen bewirken unerwünschte Quereffekte bei Halbleiter-Gassensoren auf der Basis von Zinn-Oxid. In Verbindung mit der Aktivkohle läßt sich dieser Effekt weitgehend verhindern.

In der Praxis hat sich auch die in der Figur dargestellte Meßein¬ richtung mit einem länglichen Sensorelement 17 und einer zylinder- förmigen Abschirmung 19 bewährt.- Hierbei kann die Gaskonzentration durch die gesamte Mantelfläche der Abschirmung 19 auf das Sensor¬ element 17 eindiffundieren. Als Abschirmung kann ein Edelstahl¬ maschennetz mit einer Maschenweite von 25 -M.m dienen.

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