DE102005027005B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Temperaturen eines Abgasstroms in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Temperaturen eines Abgasstroms in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines Abgasstroms in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine. DOLLAR A Um ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung für eine sehr genaue Temperaturmessung im Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine in dem vorstehend genannten großen Temperaturbereich bei erhöhter Genauigkeit zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die Temperaturmessvorrichtung (1) einen außerhalb des Abgasstrangs angeordneten Sensor (3) aufweist, der mit der thermischen Strahlung des Abgasstroms gekoppelt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines Abgasstroms in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Im Zuge der Einführung und Umsetzung der EURO-IV-Norm wird auf Seiten der Motorenhersteller für Benzin- und Dieselverbrennungskraftmaschinen weiter daran gearbeitet, eine Abgasnachbehandlung effektiv zu verbessern. Dazu ist es notwendig, Temperatursensoren zur Messung vom Abgastemperaturen im Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschinen für einen Temperaturbereich ab circa 200°C bis etwa 1.100°C einzusetzen. Die Genauigkeit einer Temperaturmessung bei etwa 1.050°C soll dabei höher als +/– 5°C sein.
  • Nach dem Stand der Technik sind für Temperaturmessungen Temperatursensoren bekannt, die als Dickschichtschaltungen auf Keramikmaterial als Träger aufgebracht sind. Das Keramikmaterial dient dabei zugleich auch als elektrischer Isolator. Hier tritt für den vorstehend genannten Temperaturbereich, jedoch bereits ab Temperaturen von circa 650°C, das Problem auf, dass Keramikmaterialien halbleitend werden. Damit liefern derartige Sensoren durch den Fluss von Fehlerströmen in Hochtemperaturbereichen verfälschte Messergebnisse. Von diesem Problem sind derzeit am Markt erhältliche Temperatursensoren gleichermaßen betroffen, wobei diese Temperatursensoren nach zwei voneinander im Wesentlichen unterschiedlichen Messprinzipien arbeiten. Die eine Messmethode arbeitet mit Platin oder Platinlegierungen als Widerstandsmaterial, das jeweils auf ein Keramiksubstrat aufgebracht ist. Die andere Messme- Messmethode verwendet mindestens ein Thermoelement, das ebenfalls auf einer isolierenden Keramik mit angeschlossener Elektronik angeordnet ist.
  • Aus der DD 234 931 A1 ist eine Vorrichtung zur pyrotechnischen Temperaturmessung in Abgaskanälen bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird an einer repräsentative Stelle im Abgaskanal ein kleiner Körper mit großer Oberfläche, geringer Wärmekapazität und kleiner Masse als Überträger angeordnet, wobei ein optisch auf dessen Oberfläche ausgerichteter pyrometrischer, mechanisch mit dem Überträger verbundener und diesen haltender Messwertaufnehmer in einer Hülse innerhalb eines Messkanals angeordnet ist.
  • Darüber hinaus ist aus der DE 103 35 371 A1 eine Vorrichtung zur Messung der Temperatur eines von einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine durchströmten Katalysators bekannt. Diese Vorrichtung weist wenigstens eine Bildaufzeichnungseinrichtung auf, deren Objektiv zumindest zeitweise auf wenigstens eine vom Abgas angeströmte beziehungsweise durchströmte Messfläche des Katalysators gerichtet ist.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine sehr genaue Temperaturmessung von im Abgasstrang geführten Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine in dem vorstehend genannten großen Temperaturbereich bei erhöhter Genauigkeit zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Dementsprechend weist eine erfindungsgemäße Temperaturmessvorrichtung einen außerhalb des Abgasstrangs angeordneten Sensor auf, der mit der thermischen Strahlung des Abgasstroms gekoppelt ist. Im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Temperatursensoren misst eine erfindungsgemäße Vorrichtung damit die Temperatur des Abgasstroms nicht direkt, sondern indirekt über die Wärmestrahlung des Abgasstroms. Dabei wird die Wärmestrahlung des Abgasstroms zur Messung nach außen bzw. aus dem Abgasstrang herausgeführt.
  • Vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Demnach weist die Temperaturmessvorrichtung einen außerhalb eines Auslasskrümmers des Abgasstrangs angeordneten Sensor auf. Der Sensor ist insbesondere in einem endseitig verschlossene- Seitenkanal angeordnet. Der endseitig verschlossene Seitenkanal ist über eine Ausnehmung mit dem Auslasskrümmer verbunden. Als Strahlung wird dabei im wesentlichen thermische Strahlung ausgekoppelt.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Teilbereich des Auslasskrümmers als vom Motor her betrachtet erster Bestandteil des Abgasstrangs als Messort gewählt. An dem Auslasskrümmer als erstem Bauteil des Abgasstranges weisen die Abgase die höchste Temperatur auf, wodurch für eine nachfolgende Regelung der Verbrennungskraftmaschine die besten Messwerte werte erhalten werden können. Der Auslasskrümmer ist in dieser ersten Ausführungsform in einem vorbestimmten Bereich näherungsweise als Parabolspiegel ausgebildet. In einem Brennpunkt dieses Teilbereichs ist ein strahlungsempfindliches Sensorelement in einem endseitig verschlossenem Seitenkanal des Auslasskrümmers angeordnet. Durch diese Anordnung werden gemäß optischer Grundgesetze divergierende Strahlen als ein paralleles Strahlenbündel und/oder ein Bündel parallel ausgerichteter Strahlen durch den Quasi-Parabolspiegel fokussiert aus dem Abgas heraus auf das Sensorelement in dem Seitenkanal gelenkt.
  • Wie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen auch, so wird bereits in dieser ersten Ausführungsform der Erfindung eine Messung der Temperatur also anstelle einer direkten durch eine indirekte Messung über nach außen geführte Strahlung des Abgasstroms bewirkt. Der Sensor selber liegt dabei vorteilhafterweise nicht im Gasstrom, so dass am Sensor eine gegenüber Vorrichtungen nach dem Stand der Technik sehr deutliche Temperaturreduktion ermöglicht wird. Durch die Anordnung in einem Seitenkanal, der endseitig verschlossen an den Auslasskrümmer fixiert ist, wird für den Sensor gegenüber der hohen Temperatur des Materials des Auslasskrümmers auch eine weitgehende thermische Entkopplung bewirkt. Damit erreicht ein Sensor in einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nicht die selben hohen Temperaturen, wie sie Sensoren nach dem Stand der Technik ausgesetzt sind. Zudem wirkt der endseitig verschlossene Seitenkanal als Schutz vor Strahlung aus der Außenumgebung des Sensors, so wie insbesondere als EMV-Schutz.
  • In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Sensor in einem mit dem Auslasskrümmer verbundenen und endseitig verschlossenen Seitenkanal untergebracht. Das Sensorelement ist von dem verschlossenen Ende beabstandet angeordnet, wobei der Verschluss des Seitenkanals als Parabolspiegel ausgebildet ist. Der Sensor selber ist in einem durch die geometrischen Parameter des Parabolspiegels vorgegebenen Ab stand in dem Seitenkanal vor dem Parabolspiegel ungefähr in dessen Brennpunkt angeordnet, so dass auf das ungefähr in der Mittelachse dieses Seitenkanals angeordnete Sensorelement aus dem Auslasskrümmer heraus direkt thermische Strahlung einwirkt. Ergänzend fällt von einer Rückseite gebündelte thermische Strahlung aus dem Abgasstrom heraus an das Sensorelement ein. Diese Verstärkung und Bündelung von thermischer Strahlung aus dem Abgasstrom erhöht die Messgenauigkeit und Empfindlichkeit des Sensors.
  • Der endseitig verschlossene Seitenkanal ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung im Wesentlichen entlang der Mittelachse eines Flanschbereichs des Auslasskrümmers oder parallel dazu versetzt angeordnet.
  • Eine weitere Ausführungsform der Erfindung stellt eine Abwandlung der vorhergehend beschriebenen Ausführungsform dahingehend dar, dass an einem zum Auslasskrümmer hin offenen Ende des Seitenkanals zur Bündelung der aus dem Abgasstrom stammenden thermischen Strahlung ein engmaschiges Gitter vorgesehen ist, wobei das Sensorelement selber in einem Hauptmaximum des so erzeugten Beugungsmusters angeordnet ist.
  • Alternativ hierzu kann das Gitter durch eine Gitterblende oder durch eine mindestens im Infrarotbereich transparent wirkende Sammellinse ersetzt sein. Diese letztgenannte Ausführungsform hat den Vorteil einer hermetischen Abdichtung des Seitenkanals von dem Abgasstrom. Damit ist in dem Seitenkanal, der im Vergleich zu dem im Betrieb sehr hoch erhitzten Auslasskrümmer relativ kühl bleibt, trotz der niedrigen Temperaturen nicht mit einer Ansammlung von Ablagerung und/oder Kondensaten zu rechnen, die auf Dauer betrachtet zu einer Beeinträchtigung mindestens der Empfindlichkeit des Sensors führen könnte.
  • Das Sensorelement besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem Halbleiterelement, wie beispielweise eine Halbleiterdiode, die mindestens in einem Infrarot-Bereich empfindlich ist. Alternativ hierzu kann der Temperatursensor als Thermoelement ausgeführt sein. Dieses Thermoelement kann in Form eines geschwärzten Widerstands ausgebildet sein, also thermodynamisch betrachtet als "grauer Körper". Ferner kommen auch geschwärzte NTC-, PTC- oder Platin-Widerstände als Thermoelemente in Betracht.
  • Eine Auswertung des Sensorsignals oder mehrerer Sensorsignale erfolgt in einer Elektronik, die in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Schaffung einer weiteren thermischen Barriere von dem eigentlichen Abgasrohr und/oder dem Seitenkanal entfernt angebracht ist. Die Elektronik bereitet die Signale auf und gibt sie als digitales Signal an eine übergeordnete Elektronik weiter. Hierbei können Strahlungsanteile, die direkt aus dem Brennraum bzw. dem Zylinderinnenraum stammen, sowie von den heißen Wänden des Auslasskrümmers abgestrahlte Strahlungsanteile durch mathematische Verfahren aus dem Messergebnis herausgerechnet werden.
  • Insgesamt ergibt sich durch eine erfindungsgemäße Anordnung eine Temperaturmessvorrichtung, die einerseits die hohe geforderte Messgenauigkeit von circa +/– 3°C bei 1.000°C ermöglicht, andererseits durch die Übertragung der bestimmten Temperatur des Abgasstroms in Form digitaler Daten zusätzliche Fehlerquellen, wie sie beispielsweise bei einer analogen Signalübertragung auftreten könnten, ausschließt. Zudem können mit dieser Vorrichtung auch Temperaturen von 1100 °C und noch höhere Temperaturen mit guter Genauigkeit gemessen werden.
  • Jenseits des vorliegend ausschließlich behandelten Einsatzfalles in der Temperaturmessung von Abgasströmen aus Verbrennungskraftmaschinen, wie sie insbesondere in Personenkraftwagen Einsatz finden, ist damit auch ein Einsatz einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung bei jeder Art von Hochtemperaturmessung möglich.
  • Weitere Vorteile einer Vorrichtung gemäß der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Darstellung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung:
  • 1: eine Schnittdarstellung durch einen Auslasskrümmer mit einem Sensorelement in einem angeschlossenen Seitenkanal;
  • 2: eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem in einem Seitenkanal des Auslasskrümmers mit eigenem Parabolspiegel angeordnetem Sensorelement;
  • 3a: ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem in Abwandlung des von 2 bekannten Ausführungsbeispiels an einem freien Ende eines Auslasskrümmers ein. Gitter zur Bündelung der thermischen Strahlung auf ein Sensorelement vorgesehen ist;
  • 3b: eine Abwandlung der Ausführungsformen der 2 und 3a mit veränderter Anordnung des Gitterelements und
  • 3c: eine weitere Abwandlung der Ausführungsformen der 2, 3a und 3b, bei dem eine Infrarotlinse am Eingang des Seitenkanals des Auslasskrümmers zur Bündelung der thermischen Strahlung aus dem Abgasstrom auf das Sensorelement vorgesehen ist.
  • In den einzelnen Darstellungen von Ausführungsbeispielen werden in der Zeichnung einheitlich gleiche Bestandteile und Komponenten durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Zur Temperaturmessung von in einem Abgasstrang geführten Abgasen einer Verbrennungskraftmaschine wird in allen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Vorrichtung 1 an einem Auslasskrümmer 2 als motornahen Teilbereich des Abgasstrangs vorgesehen. Der Abgasstrang ist in seinem weiteren Verlauf nachfolgend nicht weiter zeichnerisch dargestellt. Der Auslasskrümmer 2 stellt das erste Element des Abgasstrangs dar. In diesem für eine Messung gewählten Bereich des Auslasskrümmers 2 weisen die Abgase die über den gesamten Abgasstrang gesehen höchste Temperatur auf. Aus diesem Bereich wird in allen nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung Strahlung aus dem Abgasstrom ausgekoppelt, aus dem Abgasstrang herausgeleitet und auf einen Sensor geführt wird.
  • Über alle Ausführungsbeispiele der Erfindung hinweg ist eine Temperaturmessvorrichtung 1 außerhalb des Auslasskrümmers 2 angeordnet und weist ein außerhalb des Abgasstroms an einem Innenradius r oder einem Außenradius R angeordnetes Sensorelement 3 auf. Das Sensorelement 3 ist mit dem Abgasstrom über dessen thermische Strahlung gekoppelt. Hierzu weist der Auslasskrümmer 2 eine Ausnehmung 4 auf, an die ein endseitig verschlossener Seitenkanal 5 dauerhaft abdichtend angeschlossen ist. Da der Seitenkanal 5 im Bereich eines Innenradius des Auslasskrümmers 2 angeordnet ist und zusätzlich auch noch endseitig verschlossen ist, wird er durch die heißen Abgase des nicht weiter eingezeichneten Abgasstroms in nur sehr geringem Ausmaße angeströmt. Hierzu trägt auch bei, dass der Auslasskrümmer 2 für einen Zylinder oder ein Zylinder-Paar einen Innendurchmesser von bis zu etwa 40 mm aufweist, der Seitenkanal 5 hingegen nur einen Innendurchmesser von weniger als ca. 10 mm. Hierdurch weist der Seitenkanal 5 einen wesentlich höheren Strömungswiderstand als der Auslasskrümmers 2 auf, was ein Einströmen von heißen Abgasen zusätzlich behindert.
  • Zusätzlich ist das Sensorelement 3 nahe eines verschlossenen Endbereichs 6 des Seitenkanals 5 angeordnet, so dass das Sensorelement 3 auch durch einen durch die Länge L vorgegebenen minimalen Abstand zu dem stark erhitzten Wandmaterial des Auslasskrümmers 2 nur eine gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Sensorelementen geringe thermische Belastung durch Erwärmung erfährt.
  • Weiter ist das Sensorelement 3 über alle Ausführungsbeispiele der Zeichnung hinweg über eine Anschlussleitung 7 mit einem Stecker oder direkt mit einer eigenen Sensorelektronik 8 verbunden, wodurch die thermische Belastung des Steckers oder der Sensorelektronik 8 weiter in Bereiche abgesenkt wird, die mit konventionellen Bauteilen unter Optimierung der Einbau- und Anschlusskonditionen der Vorrichtung 1 Verwendung finden können.
  • In dem Ausführungsbeispiel von 1 ist der Auslasskrümmer 2 in einem vorbestimmten Teilbereich 9 am Außenradius R näherungsweise als Parabolspiegel für die von den heißen Abgasen ausgesandte thermische Strahlung ausgebildet. In einem Brennpunkt B dieses Teilbereichs 9 ist das Sensorelement 3 in dem endseitig verschlossenem Seitenkanal 5 angeordnet. Durch den näherungsweise parabelförmig ausgebildeten Teilbereich 9 des Auslasskrümmers 2 wird gemäß bekannter optischer Grundgesetze divergierende thermische Strahlung der Abgase, in der Darstellung von 1 mit durchgezogener Linie als a dargestellt, als ein paralleles Strahlenbündel durch die Ausnehmung 4 auf das Sensorelement 3 in dem Seitenkanal 5 abgelenkt. Zudem wird auch thermische Strahlung aus dem Abgasstrom heraus auf das Sensorelement 3 fokussiert, was durch eine gestrichelte Linie b in 1 dargestellt ist. Durch die vorstehend beschriebene Anordnung wird bei indirekter Messung einer Temperatur des Abgasstroms und weitgehender thermischer Entkoppelung des Sensorelements 3 sowie eines Steckers oder einer Sensorelektronik 8 von den hohen Temperaturen des Abgases die Strahlungswirkung des heißen Abgas stroms insbesondere im Infrarotbereich gebündelt. Somit wird eine mit hoher Genauigkeit arbeitende Temperaturmessung in einem Hochtemperaturbereich mit hoher Messempfindlichkeit realisiert.
  • Das Sensorelement 3 selber kann aus einem insbesondere im Infrarotbereich empfindlichen Halbleiterelement, wie beispielsweise einer Halbleiterdiode, bestehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Sensorelement 3 jedoch als Thermoelement ausgeführt, nämlich in Form eines thermodynamisch betrachtet grauen Körpers in Form eines geschwärzten NTC-Widerstands. Alternativ werden in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung PTC- oder Platin-Widerstände als Sensorelemente 3 verwendet.
  • In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist gemäß 2 eine Vorrichtung 1 an den Außenradius R des Auslasskrümmers 2 verlegt worden. Der Seitenkanal 5 erstreckt sich dabei axial im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse M eines Flanschbereiches 11 oder Ansatzbereiches des Auslasskrümmers 2, über den der Auslasskrümmer 2 mit einem nicht weiter dargestellten Motorblock im Bereich der Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Seitenkanal 5 mit einem als Parabolspiegel 12 ausgebildeten verschlossenen Ende 6 versehen. Das Sensorelement 3 ist in einem durch die geometrischen Parameter dieses Parabolspiegels 12 vorgegebenen Abstand von dem verschlossenen Ende 6 entfernt in dem Seitenkanal 5 angeordnet, so dass das Sensorelement 3 auch in diesem Fall näherungsweise in einem Brennpunkt B liegt. Dadurch fällt von dem heißen Abgas ausgesandte thermische Strahlung durch die Ausnehmung 4 ungefähr in Strömungsrichtung des Abgases auf das Sensorelement 3, während im Wesentlichen parallel durch die Öffnung 4 hindurch in Richtung auf das Sensorelement 3 einfallende Strahlung an dem Parabolspiegel reflektiert und quasi von hinten auf das Sensorelement 3 fokussiert wird. Es ist also wiederum ein Bündlungseffekt der von dem heißen Abgas ausgesandten thermischen Strahlung zur Erhöhung der Messgenauigkeit und der Empfindlichkeit des Sensorelementes 3 der Vorrichtung 1 realisiert worden. Durch eine Anordnung in einem Brennpunkt kann das Sensorelement auch in seiner Größe reduziert werden.
  • Aufbauend auf den Aufbau und die grundsätzliche Anordnung der Vorrichtung 1 von 2 werden in den Ausführungsformen der 3a bis 3c Vorrichtungen 1 beschrieben, die thermische Strahlung aus dem heißen Abgasstrom heraus auf das Sensorelement 3 bündeln. Das Sensorelement 3 ist weiterhin in einem endseitig verschlossenen Seitenkanal 5 außerhalb des Abgasstrangs angeordnet. In der Ausführungsform gemäß 3a ist das Sensorelement in einem endseitig verschlossenen Seitenkanal 5 angeordnet, wie er unter Bezug auf die Ausführungsform von 1 bereits prinzipiell beschrieben worden ist. Das verschlossene Ende 6 des Seitenkanals 5 muss also prinzipiell keine besondere geometrische Form aufweisen. Im Gegensatz zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist nun jedoch die Ausnehmung 4 in dem Auslasskrümmer 2 durch eine Gitterstruktur 14 mindestens teilweise wieder verschlossen. Hierbei folgt die Gitterstruktur 14 im Wesentlichen der Form des Außenmantels des Auslasskrümmers 2 im Bereich des Außenradius R. Eine Bündelung der aus dem Abgasstrom stammenden thermischen Strahlung wird nun durch die Gitterstruktur 14 realisiert, die als ein engmaschiges Gitter ausgebildet ist. Das Sensorelement 3 ist in dem endseitig verschlossenem Seitenkanal 5 in einem Hauptmaximum bzw. einem Beugungszentralmuster der so erzeugten Gitterbeugung angeordnet. Die Gitterstruktur 14 kann dazu als Gitterblende aus einem mindestens im Infrarotbereich transparent wirkenden Material oder einem aus Draht gefertigten Gitter bzw. Kreuzgitter gebildet sein.
  • Die Ausführungsform von 3b stellt eine Alternative der Ausführungsform von 3a dahingehend dar, dass die Gitterstruktur 14 nicht länger der in der Darstellung von 3b mit durchgezogener Linie dargestellten Außenkontur des Auslasskrümmers 2 im Bereich des Außenradius R folgt. Die Gitterstruktur 14 steht vielmehr im Wesentlichen senkrecht zu einer Erstreckungsachse des Seitenkanals 5.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist als direkte Alternative zu der Darstellung der Vorrichtung 1 von 3b ungefähr an die Stelle der Gitterstruktur 14 eine mindestens im Infrarotbereich transparent wirkende Sammellinse 15 eingesetzt. Diese Sammellinse 15 besteht im vorliegenden Fall aus Germanium. Die Ausführungsform von 3c hat gegenüber allen vorangehenden Ausführungsformen den Vorteil einer auch dauerhaft hermetisch realisierbaren Abdichtung des Seitenkanals 5 gegenüber den Gasen des Auslasskrümmers 2. Es ist beobachtet worden, dass der Auslasskrümmer 2 im Betrieb thermisch so hoch belastet ist, dass es in keinem Fall zu Anlagerungen von festen Ablagerungen und/oder Kondensaten kommt. Der Seitenkanal 5 ist jedoch im Vergleich zu dem in Betrieb sehr hoch erhitzten Auslasskrümmer 2 selber relativ kühl. Durch die im Ausführungsbeispiel gemäß 3c vorgeschlagene Lösung wird auf Dauer eine Ansammlung von Ablagerungen und/oder Kondensaten im Bereich des Sensorelementes als kühlstem Bereich der gesamten Vorrichtung 1 mit einer zu erwartenden Beeinträchtigung mindestens der Empfindlichkeit des Sensorelements 3 effektiv entgegengewirkt.
  • 1
    Vorrichtung
    2
    Auslasskrümmer
    3
    Sensorelement
    4
    Ausnehmung
    5
    endseitig verschlossener Seitenkanal
    6
    verschlossenes Ende von 5
    7
    Anschlussleitung an 3
    8
    Stecker oder Sensorelektronik
    9
    Teilbereich von 2
    10
    11
    Flanschbereich
    12
    Parabolspiegel
    13
    14
    Gitterstruktur
    15
    Linse
    a
    divergierende Strahlen
    b
    parallel ausgerichtete Strahlen
    L
    minimale Länge des endseitig verschlossenen
    Seitenkanals
    M
    Mittelachse
    r
    Innenradius
    R
    Außenradius
    B
    Brennpunkt/Beugungsmaximum

Claims (16)

  1. Verfahren zum Messen einer Temperatur eines Abgasstroms in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Strahlung des Abgasstroms aus dem Abgasstrom ausgekoppelt, aus dem Abgasstrang herausgeleitet und auf einen Sensor (3) geführt wird.
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Strahlung im wesentlichen thermische Strahlung ausgekoppelt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlung auf den Sensor (3) fokussiert wird.
  4. Vorrichtung zum Messen einer Temperatur eines Abgasstroms in einem Abgasstrang einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmessvorrichtung (1) einen außerhalb des Abgasstrangs angeordneten Sensor (3) aufweist, der mit der thermischen Strahlung des Abgasstroms gekoppelt ist und der über die thermische Strahlung des Abgasstromes die Temperatur des Abgasstromes misst.
  5. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) außerhalb eines Auslasskrümmers (2) des Abgasstrangs angeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) in einem endseitig verschlossene Seitenkanal (5) angeordnet ist, der über eine Ausnehmung (4) mit dem Auslasskrümmer (2) zum Übertragen der thermischen Strahlung gekoppelt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teilbereich (9) des Auslasskrümmers (2) näherungsweise als Parabolspiegel ausgebildet ist, in dessen Brennpunkt (B) das strahlungsempfindliche Sensorelement (3) in dem endseitig verschlossenem Seitenkanal (5) des Auslasskrümmers (2) angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) in einem mit dem Auslasskrümmer (2) verbundenen und endseitig verschlossenen Seitenkanal (5) untergebracht ist, wobei das verschlossene Ende (6) des Seitenkanals (5) als Parabolspiegel ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Auslasskrümmer (2) verbundene und endseitig verschlossene Seitenkanal (5) im Wesentlichen parallel zur Mittelachse (M) eines Flanschbereichs (11) des Auslasskrümmers (2) angeordnet ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6–9, dadurch gekennzeichnet, dass an einem zu dem Auslasskrümmer (2) hin offenen Ende des Seitenkanals (5) zur Bündelung der aus dem Abgasstrom stammenden thermischen Strahlung eine engmaschige Gitterstruktur (14) vorgesehen ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) selber in einem Hauptmaximum des so erzeugten Beugungsmusters angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6–11, dadurch gekennzeichnet, dass an einem zum Auslasskrümmer (2) hin offenen Ende des Seitenkanals (5) zur Bündelung der aus dem Abgasstrom stammenden thermischen Strahlung eine mindestens im Infrarotbereich transparent wirkende Sammellinse (15) vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammellinse (15) aus Germanium besteht.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12, 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) selber im Brennpunkt (B) des so erzeugten Beugungsmusters angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4–14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) aus einem infrarotempfindlichen Halbleiterelement besteht, wie beispielsweise eine Halbleiterdiode.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4–14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (3) als Thermoelement ausgeführt ist, insbesondere in Form eines geschwärzten Widerstands als thermodynamisch betrachtet grauer Körper oder als geschwärzter NTC-, PTC- oder Platin-Widerstand.
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