DE10222789A1

DE10222789A1 - Gasmeßfühler

Info

Publication number: DE10222789A1
Application number: DE10222789A
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Claudio De La Prieta; Andreas Hachtel; Thomas Schulte; Thomas Egner; Juergen Wilde; Markus Siebert; Michael Kupzig; Uwe Glanz; Rainer Mueller; Leonore Schwegler; Petra Kuschel; Andreas Pesch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-05-23
Filing date: 2002-05-23
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2022-05-24
Also published as: US20070266735A1; JP2003344355A; JP4603772B2; US7258770B2; US20040040843A1; US8038933B2; DE10222789B4

Abstract

Es wird ein Gasmeßfühler (10) zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Größe eines Gases, insbesondere eines Abgases eines Verbrennungsmotors, vorgeschlagen, der ein Sensorelement (20) aufweist, das durch eine Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) in einem Gehäuse (21) des Gasmeßfühlers (10) festgelegt ist. Die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) enthält ein Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161), das ein keramisches und/oder ein metallisches Material aufweist. Nach der Wärmebehandlung weist das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) eine Volumenabnahme von höchstens 5 Prozent oder eine Volumenzunahme, bezogen auf das Volumen des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) vor der Wärmebehandlung, auf.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Gasmeßfühler, insbesondere zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Größe eines Gases, insbesondere eines Abgases eines Verbrennungsmotors, und einem Verfahren zur Herstellung des Gasmeßfühlers nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Ein derartiger Gasmeßfühler ist aus der DE 41 26 378 A1 bekannt. Der Gasmeßfühler enthält ein längliches, planares Sensorelement, das mit einem meßgasseitigen Abschnitt in Kontakt zu dem zu bestimmenden Meßgas steht. Auf einem dem meßgasseitigen Abschnitt abgewandten anschlußseitigen Abschnitt des Sensorelements sind Kontaktflächen zur Kontaktierung des Sensorelements mit einer außerhalb des Gasmeßfühlers angeordneten Auswerteelektronik vorgesehen. Der meßgasseitige und der anschlußseitige Abschnitt des Sensorelements sind durch eine Dichtungsanordnung getrennt. Die Dichtungsanordnung ist zwischen einem meßgasseitigen und einem anschlußseitigen Keramikformteil angeordnet. Die Keramikformteile sowie die Dichtungsanordnung enthalten Durchbrüche zur Aufnahme des Sensorelements. Zur Herstellung der Dichtung wird zunächst ein vorgepreßter Dichtring zwischen den beiden Keramikformteilen verpreßt. Beim Verpressen des Dichtrings wird dieser zu Steatit-Pulver umformiert, das sich dann radial an das Sensorelement und das Gehäuse anlegt und dabei das Sensorelement im Gehäuse abdichtet. Aus der DE 195 32 090 C2 ist ferner eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der zwischen zwei Dichtelementen aus Steatit ein weiteres Dichtelement aus Bornitrid verpreßt wird. Die Dichtwirkung wird wie bei der DE 41 26 378 A1 dadurch erreicht, daß über die Keramikformteile auf das Dichtmaterial derart eine Kraft ausgeübt wird, daß das Dichtmaterial stark verdichtet wird und sich durch Verformung an das Sensorelement und das Gehäuse anpreßt.
Bei den beschriebenen Dichtungsanordnungen ist nachteilig, daß das Dichtmaterial ständig unter hohem Druck stehen muß, um die geforderte Dichtwirkung zu erreichen. Daher sind derartige Dichtungsanordnungen teuer und fertigungstechnisch aufwendig. Außerdem kann durch die beim Verpressen der Dichtungsanordnung auftretenden Kräfte das Sensorelement beschädigt werden.
Aus der EP 0 706 046 A1 ist eine Dichtungsanordnung bekannt, bei der das Sensorelement mittels einer Glasdichtung in einem keramischen Haltekörper fixiert ist. Weiterhin wird in der DE 198 52 674 A1 und der DE 101 23 168 eine Dichtungsanordnung beschrieben, die ein Dichtelement aufweist, das ein Gemisch aus einem keramischen Pulver, beispielsweise Steatit, und einem Glaspulver enthält. Das Dichtelement wird auf eine Temperatur von höchstens 1000 Grad Celsius erwärmt. Durch diese Wärmebehandlung wird das Glaspulver in der Steatit-Matrix aufgeschmolzen und diffundiert so in die Poren der Steatit-Matrix. Eine Sinterung des keramischen Anteils durch die Wärmebehandlung findet nicht statt.
Bei Dichtungsanordnungen, die einen Glasanteil enthalten, ist nachteilig, daß sich beim betriebsbedingten Aufheizen oder Abkühlen der Dichtungsanordnung oder unter Thermoschockbeanspruchung Spannungszustände ergeben, die zu Rissen in der glashaltigen Dichtung führen können. Außerdem sinkt der elektrische Widerstand einer glashaltigen Dichtung bei im Betrieb des Gasmeßfühlers auftretenden höheren Temperaturen deutlich ab, wodurch unerwünschte Ströme zwischen dem Sensorelement und dem Gehäuse auftreten können.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gasmeßfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und 2 sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gasmeßfühlers haben den Vorteil, daß eine fertigungstechnisch einfache Abdichtung und Halterung eines Sensorelements in einem Gehäuse des Gasmeßfühlers ermöglicht wird.
Die Dichtungsanordnung des erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers enthält ein Dichtelement, das einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wobei das Dichtelement durch die Wärmebehandlung eine Volumenzunahme oder eine Volumenabnahme von höchstens 5 Prozent erfährt. Dadurch ist es möglich, daß das Dichtelement während der Wärmebehandlung mit den umgebenden Teilen des Gasmeßfühlers, beispielsweise dem Gehäuse und dem Sensorelement, eine gasdichte Verbindung eingeht. Zur Aufrechterhaltung der Dichtwirkung kann das Dichtelement ohne Einwirkung äußerer Kräfte im Gehäuse angeordnet sein. Die Dichtwirkung sowie die Fixierung des Sensorelements im Gehäuse läßt sich besonders zuverlässig erreichen, wenn das Dichtelement durch die Wärmebehandlung eine Volumenzunahme erfährt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung enthält das Dichtelement ein keramisches Material, das durch die Wärmebehandlung gesintert ist. Zur Herstellung eines derartigen Dichtelements sind bekannte Verfahren anzuwenden, die eine Sinterschwindung der Keramik bei der Wärmebehandlung zumindest weitgehend vermeiden oder kompensieren. Mehrere Beispiele derartiger Verfahren sind in Journal of the European Ceramic Society, 16 (1996), Seiten 261 bis 267, sowie 5, (1989), Seite 29 bis 35, und in J. Mater. Res., Vol. 14, No. 4, April 1999, Seiten 1485 bis 1949 sowie in den in diesen Artikeln zitierten Schriften beschrieben.
Bei einem weiteren Beispiel für ein derartiges Verfahren, das ein gasdichtes Dichtelement unter zumindest weitgehender Vermeidung der Sinterschwindung bereitstellt, geht man zunächst von einer Ausgangsmischung eines Pulvers einer Al- Basislegierung, insbesondere einer Al-Mg-Legierung wie AlMg5 mit einem Anteil von 5 Gew.-% Mg mit einem Keramikpulver, insbesondere einem Metalloxidpulver wie MgO, aus. Im Einzelnen werden 25,00 g AlMg5-Pulver mit einer mittleren Teilchengröße zwischen 1 µm und 200 µm, vorzugsweise 10 µm bis 50 µm, beispielsweise etwa 30 µm mit einer Standardabweichung von ca. 10 µm (Hersteller: Eckart Mepura, Typbezeichnung: ECKA Aluminiumgrieß A5), mit 15,66 g MgO- Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 µm bis 50 µm, beispielsweise 4 µm, und einer spezifischen Oberfläche von beispielsweise 1,2 m²/g eingesetzt. Diese Mischung ist derart stöchiometrisch zusammengesetzt, dass sich bei einer vollständigen Oxidation der Al-Mg-Legierung im Rahmen des nachfolgenden Reaktionssinterns ein Spinell der Art MgAl₂O₄ mit dem Magnesiumoxid bildet. Die eingesetzten Ausgangspulver werden zunächst in Ethanol eingebracht und dort intensiv gerührt, bevor das Ethanol wieder abgezogen wird. Anschließend wird die Pulvermischung einer Formgebung unterzogen, d. h. in eine Form eingebracht und so zu einem Grünkörper geformt, der nachfolgend verdichtet wird, so dass sich eine Gründichte des Grünkörpers von 45% bis 55%, vorzugsweise 47% bis 52%, einstellt. Wird diese Gründichte unterschritten, weist der schließlich erhaltene keramische Werkstoff in der Regel eine zu hohe offene Porosität auf und/oder das sich im Laufe des nachfolgenden Reaktionssinterns verflüssigende Metall tritt teilweise aus dem Grünkörper aus, was die Gasdichtigkeit beeinträchtigt. Anschließend an die Formgebung zur Ausbildung des Grünkörpers erfolgt dann im Rahmen einer Wärmebehandlung ein Reaktionssintern in einer oxidierenden Gasatmosphäre, beispielsweise unter Luft, Sauerstoff oder einer sonstigen sauerstoffhaltigen Atmosphäre. Bevorzugt erfolgt das Reaktionssintern unter Luft. Ein typisches Wärmebehandlungsprogramm sieht vor, dass der Grünkörper zunächst von Raumtemperatur mit einer Aufheizrate von 2 K/min bis 5 K/min, beispielsweise 3 K/min. auf 550°C aufgeheizt wird. Danach erfolgt ein weiteres Aufheizen von 550°C auf 700°C mit einer Aufheizrate von 0,5 K/min bis 3 K/min, beispielsweise mit 1 K/min. Nach Erreichen von 700°C wird der Grünkörper mit einer Aufheizrate von 0,5 K/min bis 3 K/min, beispielsweise 0,5 K/min. weiter auf 1000°C aufgeheizt. Nach Erreichen der Endtemperatur von 1000°C wird der gesinterte Körper dort über 0 bis 3 h, beispielsweise zwei Stunden, gehalten, und anschließend mit einer Abkühlrate von 10 K/min auf Raumtemperatur abgekühlt.
Im Laufe des Reaktionssinterns werden die in den Grünkörper enthaltenen Legierungspulverteilchen oder allgemeiner Metallpulverteilchen zunächst oberflächlich oxidiert, bevor bei weiter steigenden Temperaturen das im Inneren der nun oberflächlich oxidierten Metallpulverteilchen vorliegende Metall bzw. die dort vorliegende Legierung schmilzt. Aus den Metallpulverteilchen bildet sich also eine Metallschmelze, die von einer Oxidhülle eingeschlossen ist. Danach brechen bei weiter steigender Temperatur die oberflächlich oxidierten, im Inneren die Metallschmelze aufweisenden Teilchen auf, so dass das flüssige Metall bzw. die flüssige Metallegierung aufgrund von Kapillarkräften und der möglichst guten Benetzbarkeit der Keramikpulverteilchen, die, wie erwähnt, bevorzugt aus einem Metalloxid bestehen, mit der Metallschmelze austritt, und die Oxidhülle, die nicht geschmolzen ist und aufgrund der eingesetzten Keramikpulverteilchen eine poröse, wie ein Schwamm wirkende Matrix bildet, zunächst durchdringt und dann mit dieser reagiert, so dass sich im erläuterten Beispiel eine gasdichte Matrix bildet. Diese weist ein Spinell, im erläuterten Beispiel MgAl₂O₄, gegebenenfalls nicht abreagierte Metallreste, zumindest weitgehend geschlossene Poren an den Orten der vormals dort vorhandenen Metallpulverteilchen und gegebenenfalls noch Reste der Keramikpulverteilchen auf. Insofern kann man den hergestellten oxidischen keramischen Werkstoff aufgrund der in der Regel noch vorhandenen Metall- oder Legierungsreste auch als Metall-Keramik-Kompositwerkstoff bezeichnen.
Bei dem erläuterten Reaktionsmechanismus kann der Grad der Oxidation der Metallpulverteilchen zunächst durch das Wärmebehandlungsprogramm, die Auswahl des Metalles bzw. der Legierung und deren Teilchengröße beeinflusst werden. Weiter ist es hinsichtlich eines möglichst weitgehenden und effektiven Austretens bzw. Übertretens der Metallschmelze in den umgebenden Bereich mit dem Metalloxid bzw. den Keramikteilchen wichtig, dass die Metallschmelze die Metalloxidpulverteilchen effektiv benetzt, was, wie erläutert, auch dazu führt, dass das Innere der oberflächlich oxidierten und im Inneren aufgeschmolzenen Metallpulverteilchen eine zu bildende, in der Regel geschlossene Pore definiert. Insbesondere ist es über eine geeignete Temperaturführung bei der Wärmebehandlung möglich, den Zeitpunkt bzw. die Temperatur, bei der die Metallschmelze aus den oberflächlich oxidierten Teilchen austritt, vergleichsweise präzise einzustellen, so dass die Reaktion des flüssigen Metalls mit den Keramikpulverteilchen innerhalb eines definierten Temperaturbereiches erfolgt, der möglichst an die gewünschte polykristalline Matrixphase, d. h. im erläuterten Beispiel die zumindest teilweise zu bildende chemische Verbindung MgAl₂O₄, angepasst ist.
Im erläuterten Beispiel einer Ausgangsmischung mit dem Al- Mg-Legierungspulver als Metallpulverteilchen und dem MgO- Pulver als Keramikpulverteilchen tritt die zunächst passivierende Bildung der Oxidhülle oder allgemeiner Keramikhülle im Temperaturbereich zwischen 500°C und 600°C auf der Oberfläche der Metallpulverteilchen auf, so dass das Aufschmelzen der Legierung danach innerhalb dieser oberflächlich oxidierten Pulverteilchen bzw. innerhalb der oxidkeramischen Hülle erfolgt. Dabei ist weiter die Sinteratmosphäre und die Aufheizgeschwindigkeit so gewählt, dass diese Hülle zunächst auch jenseits der Schmelztemperatur der eingeschlossenen Metallschmelze intakt bleibt und diese so umschließt. Im Laufe des weiteren Temperaturanstiegs bei der Wärmebehandlung expandieren dann sowohl Oxidhülle als auch die eingeschlossene Metallschmelze. Da der thermische Ausdehnungskoeffizient der Metallschmelze größer als der der Keramikhülle ist, kommt es bei wachsender Temperatur zu einer kritischen Spannung und zu einem Aufbrechen der Keramikhülle bei einer definierten Auslauftemperatur, so dass die im Inneren der oxidierten Pulverteilchen befindliche Metallschmelze austritt und die umgebende Keramikmatrix mit den Metalloxidpulverteilchen benetzt. Dieses Ausfließen wird durch die erwähnt günstigen Benetzungseigenschaften der Matrix und Kapillarkräfte unterstützt, so dass die Metallschmelze praktisch vollständig aus den Hüllen in die Matrix gesaugt wird.
Im Übrigen ist zu beachten, dass die Auslauftemperatur von der Teilchengröße der Metallpulverteilchen, ihrer chemischen Zusammensetzung und dem Feuchtegehalt der Sinteratmosphäre beeinflusst wird. Bevorzugt erfolgt das Aufbrechen und Auslaufen in einem möglichst festgelegten Temperaturintervall von 700°C bis und 900°C, besonders bevorzugt 750°C bis 800°C. Unmittelbar nach dem Auslaufen laufen dann chemische Reaktionen ab, die zur Verfestigung und Verdichtung der Matrix führen. So steht zunächst in dem noch offenporigen Körper Sauerstoff aus der Atmosphäre für die zumindest partielle Oxidation der Metallschmelze zur Verfügung, so dass im erläuterten Beispiel primär Aluminiumoxid entsteht, sekundär aber auch bereits komplexere Mischoxide wie Spinell. Diese Reaktionen sind mit einer lokalen Volumenexpansion unter gleichzeitiger Matrixverdichtung verbunden und führen so zu dem gewünschten schaumartigen zumindest weitgehend, insbesondere vollständig gasdichten Gefüge, in dem die Orte, an denen sich zuvor die Metallschmelze befand, als geschlossene Poren vorliegen, die von der neu gebildeten Matrix aus dem oxidkeramischen Werkstoff vollständig umschlossen sind. Wird der vorstehend erläuterte Reaktionsprozess bei einer Temperatur von maximal 1000°C geführt, entsteht im Beispiel ein mehrphasiges Gefüge mit einem dominierenden Anteil von Al₂O₃ sowie weiter MgO, Spinell und geringen Resten von metallischem Al, wobei die Phasenanteile je nach Wahl der Ausgangszusammensetzung, Teilchengrößen in der Ausgangsmischung, Aufheizgeschwindigkeiten, Maximaltemperatur, Sinteratmosphäre und Haltezeit variieren. Insofern ist dieser Werkstoff ein schaumartiger Metall-Keramik- Verbundwerkstoff. Eine überwiegende oder vollständige Umsetzung der Matrix zu Spinell kann durch eine Endtemperatur ab 1300°C erreicht werden.
Insgesamt wird nach Abschluss des erläuterten Verfahrens stets ein oxidkeramischer Werkstoff mit einer oxidkeramischen Matrix mit darin eingebetteten geschlossenen Poren sowie gegebenenfalls metallischen Gefügebereichen erhalten, wobei die Orte und Größen der Poren weitgehend durch die Orte der zuvor dort befindlichen Metallpulverteilchen definiert werden. Dieser Werkstoff weist somit eine weitestgehend geschlossene Porosität auf und ist in der Regel gasdicht. Gegenüber dem Volumen des Grünkörpers vor dem Reaktionssintern weist der nach dem Reaktionssintern erhaltene Formkörper eine Volumenzunahme von 0% bis 10%, insbesondere 0% bis 3%, auf. Insofern stellt sich ein keramischer Werkstoff ein, der als keramischer Schaum mit zumindest weitgehend geschlossenen Poren beschreibbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält das Dichtelement eine metallische Komponente und ist porös ausgebildet. Die schaumartige Struktur des Dichtelements bewirkt, daß das Dichtelement eine höhere Elastizität aufweist als ein porenloses Material. Damit kann sich das Dichtelement an die umgebenden Teile des Gasmeßfühlers mit guter Dichtwirkung anlegen. Mechanische Spannungen, die beispielsweise aus im Betrieb auftretenden Temperaturveränderungen resultieren (Thermoschock), können durch die Elastizität des Dichtelements reduziert werden. Damit wird die Kraftwirkung des Dichtelements aufgrund solcher Spannungen auf die umgebenden Teile des Gasmeßfühlers, beispielsweise auf das Sensorelement, vermindert. Derartige metallische Schäume sowie verschiedene Verfahren zu deren Herstellung werden beispielsweise in Advanced Engineering Materials 2000, 2, Nr. 4, Seite 159 bis 191, beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gasmeßfühlers ist ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Abdichtung und Halterung eines Sensorelements in einem Gehäuse eines Gasmeßfühlers.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Gasmeßfühlers beziehungsweise des Verfahrens zur Herstellung eines Gasmeßfühlers möglich.
Wird das Material des Dichtelements so gewählt, daß das Dichtelement nach der Wärmebehandlung eine stoffschlüssige Verbindung zu einem dem Dichtelement benachbarten Teil des Gasmeßfühlers, beispielsweise dem Sensorelement oder dem Gehäuse, aufweist, so wird eine besonders sichere Halterung und Abdichtung des Sensorelements im Gehäuse des Gasmeßfühlers erreicht.
Weist das Dichtelement einen Glasanteil von höchstens 20 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt höchstens 10 Gewichtsprozent, auf, so weist das Dichtelement eine geringere Leitfähigkeit und eine geringere Neigung zur Rißbildung auf.
Weist das Dichtelement eine geschlossene Porosität bei einem Porenanteil von höchstens 40 Prozent auf, oder ist das Dichtelement porenfrei, so wird wirkungsvoll verhindert, daß Schadstoffe das Dichtelement durchdringen. Bei einem porösen Dichtelement vermindert sich außerdem die Neigung zur Rißbildung bei Thermoschock und mechanischer Beanspruchung. Durch die Elastizität eines porösen Dichtelements werden außerdem aufgrund solcher Spannungen auftretende, beispielsweise auf das Sensorelement wirkende Kräfte vermindert.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die Porengröße von mindestens 90 Prozent der Poren im Bereich zwischen 10 und 60 µm, die mittlere Porengröße liegt im Bereich von 20 bis 40 µm. Mit dieser Ausführungsform wurde eine besonders hohe Dichtwirkung bei einer besonders geringen Neigung zur Rißbildung erreicht.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Dichtelement einen Bereich zwischen dem Sensorelement und dem Gehäuse vollständig ausfüllt. Das Dichtelement kann zwei oder mehr Bereiche aufweisen, die sich in dem keramischen und metallischen Anteil unterscheiden. Dabei weist der dem metallischen Gehäuse benachbarte Bereich des Dichtelements einen höheren metallischen Anteil und/oder einen niedrigeren keramischen Anteil als der dem Sensorelement benachbarte Bereich auf. Hierdurch bildet das Dichtelement während der Wärmebehandlung eine besonders zuverlässige Verbindung sowohl zu dem metallischen Gehäuse als auch zu dem keramischen Sensorelement aus. Bei einem metallischen Anteil von mehr als 70 Gewichtsprozent kann das Dichtelement zusätzlich oder alternativ durch Schweißen mit dem Gehäuse verbunden werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein topfförmiges metallisches Formteil vorgesehen, dessen Boden eine Aussparung zur Aufnahme des Sensorelements aufweist. Das Dichtelement ist in dem Bereich zwischen dem Sensorelement und der hohlzylinderförmigen Wand des metallischen Formteils vorgesehen. Das metallische Formteil kann durch Schweißen mit dem Gehäuse verbunden sein. Es ist ebenso denkbar, daß das metallische Formteil ein Teilabschnitt des einstückig ausgeführten Gehäuses ist. Das Ausgangsmaterial für das Dichtelement kann in einfacher Weise in das topfförmige Formteil mit dem Sensorelement eingebracht werden und außerhalb des Gasmeßfühlers oder nach Einbringen in den Gasmeßfühler der Wärmebehandlung unterzogen werden. Bei einer Weiterentwicklung dieser Ausgestaltung der Erfindung weist das metallische Formteil im Bereich der Aussparung für das Sensorelement im Boden des metallischen Formteils einen Zwischenraum zum Sensorelement auf, in dem ein isolierendes, beispielsweise keramisches Element angeordnet ist. Durch das isolierende Element ist eine ausreichende Isolierung zwischen dem Sensorelement und dem metallischen Formteil gewährleistet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen hohlzylinderförmigen Körper aus einem keramischen und/oder metallischen Material vor, der zwischen dem Sensorelement und dem Gehäuse angeordnet ist. Zwischen dem Körper und dem Gehäuse und/oder zwischen dem Körper und dem Sensorelement ist das Dichtelement vorgesehen.
Weiterhin ist vorteilhaft, wenn das Dichtelement und/oder das Gehäuse und/oder das Sensorelement zur Isolation und/oder zur Haftverbesserung mit einer Schicht beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas überzogen ist.
Besonders vorteilhaft ist weiterhin, zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuse eine Zwischenschicht vorzusehen, die Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid und/oder Aluminiumphosphat enthält. Durch eine derartige Schicht wird insbesondere bei einem keramischen Dichtelement verhindert, daß infolge einer Reaktion des keramische Material mit dem metallischen Material des Gehäuses während der Wärmebehandlung Risse im Dichtelement auftreten.
Vorteilhafterweise wird das Ausgangsmaterial des Dichtelements vor der Wärmebehandlung als ein vorgeformtes Element oder durch ein Spritzgußverfahren in das Gehäuse eingebracht. Während der Wärmebehandlung bildet das Ausgangsmaterial des Dichtelements eine stoffschlüssige Verbindung zu einem benachbarten Teil des Gasmeßfühlers, insbesondere zu dem Gehäuse oder dem Sensorelement, aus. Ist das Dichtelement während der Wärmebehandlung im Gehäuse oder in einem anderen metallischen Element angeordnet, so sollten die bei der Wärmebehandlung auftretenden Temperaturen von 1000 Grad Celsius höchstens kurzzeitig überschreiten, um ein Schmelzen des Gehäuses beziehungsweise des metallischen Elements zu vermeiden.
Liegt die Temperatur der Wärmebehandlung über der Temperatur, der das Gehäuse des Gasmeßfühlers üblicherweise im Betrieb ausgesetzt ist, so wird die Wärmebehandlung vorteilhaft in dem metallischen Element außerhalb des Gehäuses des Gasmeßfühlers erfolgen. In diesem Fall kann für das Gehäuse ein Material gewählt werden, das eine geringere Temperaturstabilität aufweist als das Material des metallischen Elements.
Das Dichtelement kann in Form eines vorgeformten Elements oder durch ein Spritzgußverfahren in die Dichtungsanordnung eingebracht werden. Ein vorgeformtes Element ist insbesondere vorteilhaft, wenn aufgrund des Fertigungsverfahrens und des Aufbaus der Dichtungsanordnung beziehungsweise des Gasmeßfühlers eine präzise und gleichbleibende Form des Dichtelements erforderlich ist. Dagegen ist das Spritzgußverfahren eine besonders einfache und effektive Methode, das Dichtelement in die Dichtungsanordnung einzubringen.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Querschnitt durch einen Teil eines erfindungsgemäßen Gasmeßfühlers mit einer Dichtungsanordnung und die Fig. 2, 3, 4a, 4b, 5 und 6 als weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung schematische Darstellungen weiterer Dichtungsanordnungen.

Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt als erstes Ausführungsbeispiel einen Teil eines Gasmeßfühlers 10, beispielsweise eines elektrochemischen Sensors zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in einem Abgas eines Verbrennungsmotors oder zur Bestimmung der Temperatur des Abgases eines Verbrennungsmotors. Der Gasmeßfühler 10 enthält ein in einem Gehäuse 21 angeordnetes planares Sensorelement 20. Das Sensorelement 20 weist einen meßgasseitigen Abschnitt 23 und einen anschlußseitigen Abschnitt 24 auf.
Am anschlußseitigen Abschnitt 24 des Sensorelements 20 sind auf den Außenflächen des Sensorelements 20 Kontaktflächen 31 aufgebracht, die mit einem am meßgasseitigen Abschnitt 22 des Sensorelements 20 vorgesehenen Meßelement 23 elektrisch verbunden sind. An den Kontaktflächen 31 greift eine nicht dargestellte Kontaktiervorrichtung an, durch die das Meßelement 23 über eine ebenfalls nicht dargestellte Anschlußleitung mit einer außerhalb des Gasmeßfühlers angeordneten Auswerteschaltung elektrisch verbunden ist.
Auf der dem meßgasseitigen Abschnitt 23 des Sensorelements 20 zugewandten Seite ist an dem Gehäuse ein doppelwandiges Schutzrohr 25 festgelegt, das Gaszutrittsöffnungen 26 aufweist, die den Zutritt des Meßgases zum meßgasseitigen Abschnitt 22 des Sensorelements 20 erlauben.
Der Gasmeßfühler 10 ist in einer nicht dargestellten Meßöffnung einer Abgasleitung angeordnet und ragt mit dem meßgasseitigen Bereich 23 des Sensorelements 20 und dem Schutzrohr 25 in die Abgasleitung. Zur Befestigung des Gasmeßfühlers ist eine an einem Kragen 32 angreifende Hohlschraube oder Überwurfmutter vorgesehen, die in ein Gewinde der Meßöffnung des Abgasleitung eingreift.
Zur Abdichtung und zur Halterung des Sensorelements 20 im Gehäuse 21 ist eine Dichtungsanordnung 110 mit einem Dichtelement 111 vorgesehen. Unter der Dichtungsanordnung 110 ist ein vorgegebener Bereich entlang der Längsachse des Sensorelements 20 sowie entlang der Innenwandung des Gehäuses 21 zu verstehen. Das Dichtelement 111 füllt entlang dieses vorgegebenen Bereichs den Raum zwischen Sensorelement 20 und Gehäuse 21 vollständig aus. Das Dichtelement weist zum Sensorelement 20 und zum Gehäuse 21 eine stoffschlüssige Verbindung auf.
Die Fig. 2, 3, 4a, 4b, 5 und 6 zeigen einen Teilabschnitt des in Fig. 1 dargestellten Gasmeßfühlers. Dargestellt sind verschiedene Ausführungsformen der Dichtungsanordnung 120, 130, 140, 150, 160 sowie schematisch Gehäuse 21 und Sensorelement 20 im Bereich der Dichtungsanordnung. Gehäuse und Sensorelement wurden mit denselben Bezugszeichen wie bei Fig. 1 bezeichnet.
Die in Fig. 2 dargestellte Dichtungsanordnung 120 umfaßt ein metallisches Formteil 121 und ein Dichtelement 122. Das Formteil 121 ist topfähnlich geformt und weist eine Seitenwand 123 sowie einen Boden 125 auf. Die Seitenwand 123 ist entsprechend der Formung des Gehäuses 21 im Querschnitt kreisförmig und bildet einen Hohlzylinder. Das metallische Formteils 121 ist zumindest an einem Ende durch einen Boden 125 geschlossen ausgebildet. Der Boden 125 ist entsprechend dem Boden eines Topfes eben. Es ist ebenso denkbar, den Boden 125 in einer anderen, sich gegenüber der Seitenwand 123 verjüngenden Form, also beispielsweise halbkugelförmig oder kegelförmig auszubilden. Der Boden 125 des Formteils 121 weist mittig einen Durchbruch 126 zur Aufnahme des Sensorelements 20 auf. Das Sensorelement 20 ist dabei auf der Symmetrieachse der hohlzylinderförmigen Seitenwand 123 des Formteils 121 angeordnet. Der Bereich zwischen dem Sensorelement 20 und dem Formteil 121 ist durch ein Dichtelement 122 ausgefüllt. Das Dichtelement 122 kann auch im Bereich des Durchbruchs 126 des Formteils 121 vorgesehen sein. Das Formteil 121 liegt mit seiner Seitenwand 123 an der Innenwand des Gehäuses 21 an und kann beispielsweise durch eine oder mehrere Schweißverbindungen 124 (beispielsweise durch Laserschweißen) mit dem Gehäuse 21 verbunden sein.
In Fig. 3 ist eine Abwandlung der Dichtungsanordnung gemäß Fig. 2 dargestellt. Die Dichtungsanordnung 130 enthält wiederum ein topfähnlich geformtes, mit einem Dichtelement 132 gefülltes Formteil 131 mit einer Seitenwand und einem Boden. Die Seitenwand ist durch Schweißverbindungen 134 mit dem Gehäuse 21 verbunden. Der Boden enthält mittig eine Aussparung, in der ein isolierendes Element 133, beispielsweise aus einem keramischen Material, vorgesehen ist, das wiederum mittig eine Aussparung zur Aufnahme des Sensorelements 20 aufweist. Das isolierende Element 133 ist auf seiner einen Seite breiter als die Aussparung des Bodens des Formteils 131 ausgeführt, so daß es auf dem Boden des Formteils 131 aufliegen kann.
Die Fig. 4a und 4b stellen eine weitere Abwandlung der Dichtungsanordnung dar, wobei Fig. 4b eine Schnittdarstellung der Dichtungsanordnung 140 nach der Linie IVb-IVb in Fig. 4a ist. Die Dichtungsanordnung 140 enthält ein erstes Dichtelement 141, einen hohlzylinderförmigen Körper 142 und ein zweites Dichtelement 143. Der Innenraum des Körpers 142 bildet eine Aussparung 144 zur Aufnahme des Sensorelements 20 und des zweiten Dichtelements 143. Der Körper 142 enthält beispielsweise ein keramisches und/oder ein metallisches Material. Die Abmessungen des Körpers 142 sind so gewählt, daß er beabstandet von Gehäuse 21 und Sensorelement 20 angeordnet werden kann. Im Zwischenraum zwischen dem Körper 142 und Gehäuse 21 ist das erste Dichtelement 141, im Zwischenraum zwischen dem Körper 142 und dem Sensorelement 20 ist das zweite Dichtelement 143 vorgesehen. Die Aussparung 144 des Körpers 142 ist so geformt, daß ihr Querschnitt (in der Ebene senkrecht zur Längsachse des Sensorelements 20) dem entsprechend vergrößerten Querschnitt des Sensorelements 20 entspricht.
In Fig. 5 ist eine Abwandlung der Dichtungsanordnung dargestellt, die sich von der Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß das Dichtelement 151 einen ersten Bereich 152 und einen zweiten Bereich 153 aufweist. Der erste Bereich 152 des Dichtelements 151 umschließt das Sensorelement 20. Der zweite Bereich 153 des Dichtelement 151 ist zwischen dem ersten Bereich 152 und dem Gehäuse 21 vorgesehen. Damit steht der erste Bereich in Kontakt zum Sensorelement 20 und der zweite Bereich in Kontakt zum Gehäuse 21. Der erste Bereich 152 des Dichtelements 151 weist als Hauptbestandteil ein keramisches Material auf, das eine stoffschlüssige Verbindung zum keramischen Sensorelement ausbildet. Der zweite Bereich 153 des Sensorelements enthält dagegen als Hauptbestandteil ein metallisches Material, das eine stoffschlüssige Verbindung zum metallischen Gehäuse 21 ausbildet. Es ist ebenso denkbar, daß das Dichtelement 151 benachbart zum Gehäuse 21einen höheren metallischen Anteil und benachbart zum Sensorelement 20 einen höheren keramischen Anteil aufweist, wobei der metallische Anteil des Dichtelements 151 vom Gehäuse 21 zum Sensorelement 20 in Stufen oder kontinuierlich abnimmt und der keramische Anteil des Dichtelements 151 vom Gehäuse 21 zum Sensorelement 20 in Stufen oder kontinuierlich zunimmt.
In Fig. 6 ist eine weitere Abwandlung der Dichtungsanordnung dargestellt, die sich von der Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß zwischen dem Dichtelement 161 und dem Gehäuse 21 eine erste Schicht 162 und/oder zwischen dem Dichtelement 161 und dem Sensorelement 20 eine zweite Schicht 163 vorgesehen ist. Die erste und zweite Schicht 162, 163 kann beispielsweise Glas oder ein keramisches Material enthalten und dient insbesondere der Isolation und der Haftverbesserung. In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Schicht 162 als Zwischenschicht ausgebildet, enthält Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid und/oder Aluminiumphosphat und weist eine Dicke von 50 bis 200 µm, vorzugsweise 100 µm, auf. Es ist ebenso denkbar, daß eine derartige Zwischenschicht zwischen dem Dichtelement 122, 132, 141, 143 und einem anderen metallischen Element 121, 131, 142 des Gasmeßfühlers 10 vorgesehen ist. Diese Zwischenschicht 162 verhindert, daß infolge einer Reaktion des keramische Material mit dem metallischen Material des Gehäuses während der Wärmebehandlung Risse im Dichtelement auftreten.
Die Dichtelemente 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 der in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Dichtungsanordnungen 110, 120, 130, 140, 150, 160 enthalten gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ein keramisches Material mit einem Anteil von 80 bis 100 Gewichtsprozent und ein Glasanteil von 0 bis 20 Gewichtsprozent. Ist für den Betrieb des Sensorelements 20 eine besonders gute Isolation zwischen Sensorelement und Gehäuse erforderlich (größer oder gleich 1 MΩ), so ist ein Glasanteil von unter 3 Gewichtsprozent zweckmäßig. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung enthalten die Dichtelemente 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 ein metallisches Material mit einem Anteil von 30 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise 60 Gewichtsprozent, und ein keramisches Material mit einem Anteil von 0 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 Gewichtsprozent.
Das Ausgangsmaterial des Dichtelements 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 wird einer Wärmebehandlung unterworfen, während der sich das Dichtelement 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 bildet. Das Volumen des Dichtelements 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 nimmt durch die Wärmebehandlung um höchstens 5 Prozent ab oder sogar zu. Hierbei ist das Volumen des Ausgangsmaterials des Dichtelements 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 vor der Wärmebehandlung mit dem Volumen des Dichtelements 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 nach der Wärmebehandlung zu vergleichen.
Das Dichtelement 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 bildet während der Wärmebehandlung eine geschlossene Porosität mit einem Porenanteil im Bereich von 15 bis 50 Volumenprozent, insbesondere bei 35 Volumenprozent, aus. Die mittlere Porengröße des Dichtelements 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 liegt bevorzugt im Bereich von 20 bis 40 µm, insbesondere bei 30 µm. Über 90 Prozent der Poren weisen eine Porengröße im Bereich von 10 bis 60 µm auf.
Bei einem überwiegend keramischen Dichtelement wird vorzugsweise ein keramisches Material gewählt, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von α > 7.10^-6/K und eine Resistivität von > 10¹⁰ Ω aufweist.
Das Ausgangsmaterial des Dichtelements 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 kann als vorgeformtes Element in das Gehäuse 21 eingebracht werden. Hierzu kann das Dichtelement 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 zunächst auf das Sensorelement 20 aufgebracht werden, und danach Dichtelement 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 und Sensorelement 20 als Einheit in das Gehäuse 21 eingeschoben werden. Bei einem anderen Verfahren zur Herstellung des Gasmeßfühlers wird das Sensorelement 20 innerhalb des Gehäuses 21 positioniert und das Ausgangsmaterial des Dichtelements 111, 122, 132, 141, 143, 151, 161 durch ein Spritzgußverfahren eingebracht.
Bei den in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Wärmebehandlung des Dichtelements 122, 132 auch außerhalb des Gehäuses durchgeführt werden. Hierzu ist zunächst das Sensorelement 20 und das Dichtelement 122, 132 sowie gegebenenfalls das isolierende Element 133 zunächst in das metallische Formteil 121, 131 einzubringen und danach die genannten Elemente der Wärmebehandlung zu unterwerfen. Durch die Wärmebehandlung verbinden sich die genannten Elemente zu einer Einheit, die in das Gehäuse 20 eingeschoben werden kann. Das metallische Formteil 121, 131 kann anschließend durch Schweißen (beispielsweise Laserschweißen oder Widerstandsschweißen) oder durch Löten gasdicht mit dem Gehäuse 20 verbunden werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 kann in ähnlicher Weise das Sensorelement 20, der Körper 142, das zweite Dichtelement 142 und gegebenenfalls das erste Dichtelement 141 einer Wärmebehandlung außerhalb des Gehäuses 20 unterzogen werden. Die sich durch die Wärmebehandlung aus den genannten Elementen bildende Einheit ist dann in das Gehäuse 20 zu verbauen. Das Gehäuse 20 kann zu dem einen hohen metallischen Anteil aufweisenden ersten Dichtelement 141 beispielsweise durch Schweißen (beispielsweise Laserschweißen oder Widerstandsschweißen) oder durch Löten gasdicht verbunden werden. Als Variante kann das erste Dichtelement 141 erst im Gehäuse 20 einer Wärmebehandlung unterzogen werden, die beispielsweise bei einer niedrigeren Temperatur als die Wärmebehandlung außerhalb des Gehäuses 20 erfolgen kann. Durch die zweite Wärmebehandlung bildet das erste Dichtelement 141 eine gasdichte, stoffschlüssige Verbindung zu Gehäuse 20 und Körper 142 aus.

Claims

1. Gasmeßfühler (10), vorzugsweise zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Größe eines Gases, insbesondere eines Abgases eines Verbrennungsmotors, mit einem Sensorelement (20), das durch eine Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) in einem Gehäuse (21) des Gasmeßfühlers (10) festgelegt ist, wobei die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) mindestens ein Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) ein keramisches Material enthält, das im Rahmen einer Wärmebehandlung gesintert ist und nach der Wärmebehandlung eine Volumenabnahme von höchstens 5 Prozent oder eine Volumenzunahme, bezogen auf das Volumen des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) vor der Wärmebehandlung, aufweist.

2. Gasmeßfühler (10), vorzugsweise zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Größe eines Gases, insbesondere eines Abgases eines Verbrennungsmotors, mit einem Sensorelement (20), das durch eine Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) in einem Gehäuse (21) des Gasmeßfühlers (10) festgelegt ist, wobei die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) mindestens ein Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) porös ausgebildet ist, eine metallische Komponente enthält und nach einer Wärmebehandlung eine Volumenabnahme von höchstens 5 Prozent oder eine Volumenzunahme, bezogen auf das Volumen des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) vor der Wärmebehandlung, aufweist.

3. Gasmeßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Anteil des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) im Bereich von 0 bis 70 Gewichtsprozent, insbesondere bei 30 Gewichtsprozent liegt, und daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) eine metallische Komponente mit einem Anteil im Bereich von 30 bis 100 Gewichtsprozent, insbesondere bei 30 Gewichtsprozent, enthält.

4. Gasmeßfühler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) durch Schweißen, insbesondere durch Laserschweißen, mit dem Gehäuse (20) oder einem anderen metallischen Element (121, 131, 142) des Gasmeßfühlers (10) verbunden ist.

5. Gasmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) einen Glasanteil von höchstens 20 Gewichtsprozent, insbesondere höchstens 10 Gewichtsprozent, aufweist.

6. Gasmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) stoffschlüssig mit mindestens einem dem Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) benachbarten Teil des Gasmeßfühlers (10), insbesondere dem Sensorelement (20) und/oder dem Gehäuse (21), verbunden ist.

7. Gasmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) eine geschlossene Porosität aufweist, daß der Porenanteil des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) im Bereich von 15 bis 50 Volumenprozent, insbesondere bei 35 Volumenprozent liegt, daß die mittlere Porengröße des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) im Bereich von 1 bis 100 µm, insbesondere bei 30 µm liegt und daß mindestens 90 Prozent der Poren eine Porengröße im Bereich von 10 bis 60 µm aufweisen.

8. Gasmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 151, 161) einen Bereich zwischen dem Sensorelement (20) und dem Gehäuse (21) vollständig ausfüllt.

9. Gasmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (120, 130) ein metallisches Formteil (121, 131) umfaßt, das mit dem metallischen Gehäuse (21) durch Schweißen (124), insbesondere Laserschweißen, verbunden ist.

10. Gasmeßfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (121, 131) topfförmig ausgeführt ist und daß das Sensorelement (20) mittig im Formteil (121, 131) angeordnet ist.

11. Gasmeßfühler nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (131) auf einer Seite eine Aussparung zur Aufnahme eines isolierenden Elements (133) aufweist und daß das isolierende Element (133) einen Durchbruch zur Aufnahme des Sensorelements (20) aufweist.

12. Gasmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsanordnung (140) einen das Sensorelement (20) umfassenden Körper (142) enthält, wobei zwischen dem Körper (142) und dem Gehäuse (21) ein erstes Dichtelement (141) und/oder zwischen dem Körper (142) und dem Sensorelement (20) ein zweites Dichtelement (143) vorgesehen ist.

13. Gasmeßfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Form einer das Sensorelement (20) aufnehmenden Aussparung (144) des Körpers (142) in einer Schnittebene senkrecht zum Sensorelement (20) dem Querschnitt des Sensorelements (20) entspricht.

14. Gasmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (151) in seinem dem Gehäuse (21) benachbarten Bereich (153) einen höheren metallischen Anteil und einen niedrigeren keramischen Anteil aufweist als in seinem dem Sensorelement (20) benachbarten Bereich (152), wobei sich der metallische und/oder keramische Anteil von dem dem Gehäuse (21) benachbarten Bereich (153) zu dem dem Sensorelement (20) benachbarten Bereich (152) des Sensorelements (151) in mindestens einer Stufe oder kontinuierlich ändert.

15. Gasmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (161) und/oder das Gehäuse (21) und/oder das Sensorelement (20) zumindest bereichsweise mit einer Schicht (162, 163) überzogen ist, die ein keramisches Material und/oder ein Glas enthält.

16. Gasmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Dichtelement (111, 141, 151, 161) und dem Gehäuse (21) oder einem anderen metallischen Element (121, 131, 142) des Gasmeßfühlers (10) eine Zwischenschicht (162) vorgesehen ist, die Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid und/oder Aluminiumphosphat enthält.

17. Verfahren zur Herstellung eines Gasmeßfühlers (10), vorzugsweise zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Größe eines Gases, insbesondere eines Abgases eines Verbrennungsmotors, wobei der Gasmeßfühler (10) ein Sensorelement (20) aufweist, das in einem Gehäuse (21) durch eine Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) festgelegt wird, wobei die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) ein Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangsmaterial für das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) in die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) eingebracht wird, und daß die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) mit dem Ausgangsmaterial einer Wärmebehandlung unterzogen wird, während der es einem Sinterprozeß derart unterworfen ist, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) nach der Wärmebehandlung eine Volumenabnahme von höchstens 5 Prozent oder eine Volumenzunahme, bezogen auf das Volumen des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) vor der Wärmebehandlung, aufweist.

16. Verfahren zur Herstellung eines Gasmeßfühlers nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) durch die Wärmebehandlung eine stoffschlüssige Verbindung zu mindestens einem dem Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) benachbarten Teil des Gasmeßfühlers (10) hergestellt wird, und daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) nach der Wärmebehandlung eine geschlossene Porosität ausbildet, wobei die bei der Wärmebehandlung auftretenden Temperaturen 1000 Grad Celsius nicht überschreiten.

19. Verfahren zur Herstellung eines Gasmeßfühlers nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) nach der Wärmebehandlung einen keramischen Anteil im Bereich von 0 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise 40 Gewichtsprozent, und einen metallischen Anteil im Bereich von 30 bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise 60 Gewichtsprozent enthält.

20. Verfahren zur Herstellung eines Gasmeßfühlers nach mindestens einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) vor der Wärmebehandlung in Form eines vorgeformten Elements in die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) eingebracht wird, oder daß das Ausgangsmaterial des Dichtelements (111, 122, 132, 141, 143, 151, 161) durch ein Spritzgußverfahren in die Dichtungsanordnung (110, 120, 130, 140, 150, 160) eingebracht wird.