DE102006033110A1 - Hydrocarbon-content measuring sensor for use in exhaust system of internal combustion engine, has temperature-dependent characteristic unit determining hydrocarbon-content, and measuring unit with temperature-dependant characteristic - Google Patents

Hydrocarbon-content measuring sensor for use in exhaust system of internal combustion engine, has temperature-dependent characteristic unit determining hydrocarbon-content, and measuring unit with temperature-dependant characteristic Download PDF

Info

Publication number
DE102006033110A1
DE102006033110A1 DE200610033110 DE102006033110A DE102006033110A1 DE 102006033110 A1 DE102006033110 A1 DE 102006033110A1 DE 200610033110 DE200610033110 DE 200610033110 DE 102006033110 A DE102006033110 A DE 102006033110A DE 102006033110 A1 DE102006033110 A1 DE 102006033110A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
temperature
measuring
content
dependent
hydrocarbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE200610033110
Other languages
German (de)
Inventor
Mathias Goldhahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE200610033110 priority Critical patent/DE102006033110A1/en
Publication of DE102006033110A1 publication Critical patent/DE102006033110A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
    • G01N27/16—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by burning or catalytic oxidation of surrounding material to be tested, e.g. of gas

Abstract

The sensor (10) has a measuring unit (12) i.e. thermo couple, with a temperature-dependent characteristic and a catalytic coating for chemical reaction of hydrocarbon. A reference unit (14) i.e. resistance thermometer, has a temperature-dependent electrical characteristic. A temperature-dependent characteristic unit determines the hydrocarbon-content depending on the comparison of the temperature-dependent characteristic of the measuring unit and the electrical characteristic of the reference unit. An independent claim is also included for a method for measuring content of hydrocarbons in an exhaust gas of an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, der in einer Gasatmosphäre, insbesondere eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, in einfacher und kostengünstiger Weise einen Gehalt von Kohlenwasserstoffen HC misst. Die Erfindung betrifft ferner eine den erfindungsgemäßen Sensor umfassende Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine sowie ein Verfahren zur Messung eines Gehaltes von Kohlenwasserstoffen.The The invention relates to a sensor operating in a gas atmosphere, in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, in a simpler and cheaper Way a content of hydrocarbons HC measures. The invention further relates to an exhaust system comprising the sensor according to the invention an internal combustion engine and a method of measurement a content of hydrocarbons.

Für die Messung unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen stehen derzeit keine Systeme zur Verfügung; die im Standardbetrieb von Kraftfahrzeugen zu Zweckender Onboard-Diagnose (OBD) einsetzbar sind. Die Messung der HC-Emissionen ist insbesondere stromab von Abgaskatalysatoren zur Überwachung deren Funktion wünschenswert. Daneben besteht ein Bedarf zur Erfassung der HC-Emissionen während und nach einem Motorkaltstart, wenn die Abgaskatalysatoren ihre Betriebstemperatur (Light-Off-Temperatur) noch nicht erreicht haben.For the measurement unburned hydrocarbons in the exhaust gases of internal combustion engines there are currently no systems available; in standard mode used by motor vehicles for onboard diagnostic (OBD) purposes are. The measurement of HC emissions is especially downstream of Catalytic converters for monitoring their Function desirable. There is also a need to record HC emissions during and after an engine cold start, when the catalytic converters reach their operating temperature (light-off temperature) not yet reached.

Im Bereich der chemischen Analytik sind zur Detektion von Kohlenwasserstoffen Flammenionisationsdetektoren (FID) bekannt, die beispielsweise einer gaschromatographischen Säule nachgeschaltet sind. Dabei wird das chromatographische Eluat einer Knallgasflamme zugeführt, die Wasserstoff und Sauerstoff unter konstanten Bedingungen verbrennt. Durch die aus der Knallgasreaktion freigesetzten Elektronen fließt ein konstanter Strom zwischen zwei in der Messzelle angeordneten Elektroden. Gelangen nun Kohlenwasserstoffe in die Messzelle, werden diese durch die Flammentemperatur ionisiert und führen somit zu einem veränderten Stromfluss zwischen den Elektroden. Aus dem Maß der Stromänderung kann auf die Konzentration der Kohlenwasserstoffe geschlossen werden. FIDs sind für den Einsatz in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen jedoch nicht geeignet.in the The field of chemical analysis is for the detection of hydrocarbons Flame ionization detectors (FID) known, for example, a Gas chromatographic column are downstream. The chromatographic eluate of an oxyhydrogen gas flame supplied which burns hydrogen and oxygen under constant conditions. By the electrons released from the oxyhydrogen reaction flow more steadily Current between two arranged in the measuring cell electrodes. Reach Now hydrocarbons in the measuring cell, these are by the Flame temperature ionized and thus lead to an altered Current flow between the electrodes. From the measure of the current change can be based on the concentration the hydrocarbons are closed. FIDs are for use but not suitable in exhaust systems of motor vehicles.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit denen eine einfache und kostengünstige Messung von Kohlenwasserstoffen im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen möglich ist.task The present invention is therefore an apparatus as well a procedure available to provide a simple and cost-effective measurement of hydrocarbons in the exhaust gas of internal combustion engines of motor vehicles is possible.

Diese Aufgabe wird zum einen durch einen Sensor zur Messung eines Gehaltes von Kohlenwasserstoffen HC in einer Gasatmosphäre, insbesondere eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der erfindungsgemäße Sensor umfasst

  • – ein Messelement, das eine temperaturabhängige Eigenschaft aufweist und eine katalytische Beschichtung zur chemischen Umsetzung von HC trägt,
  • – ein Referenzelement ohne katalytische Beschichtung, das ebenfalls eine temperaturabhängige elektrische Eigenschaft aufweist, und
  • – Mittel zur Messung der temperaturabhängigen Eigenschaft des Messelements und des Referenzelements und zur Bestimmung des HC-Gehalts in Abhängigkeit eines Vergleichs der temperaturabhängigen Eigenschaft des Messelements und der elektrischen Eigenschaft des Referenzelements.
This object is achieved on the one hand by a sensor for measuring a content of hydrocarbons HC in a gas atmosphere, in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, with the features of claim 1. The sensor according to the invention comprises
  • A measuring element which has a temperature-dependent property and carries a catalytic coating for the chemical conversion of HC,
  • A reference element without a catalytic coating, which also has a temperature-dependent electrical property, and
  • - Means for measuring the temperature-dependent property of the measuring element and the reference element and for determining the HC content in dependence of a comparison of the temperature-dependent property of the measuring element and the electrical property of the reference element.

Ein entsprechendes erfindungsgemäßes Verfahren umfasst die Schritte

  • – Erfassen einer temperaturabhängigen Eigenschaft eines Messelements, das eine katalytische Beschichtung zur chemischen Umsetzung von HC trägt und mit der Gasatmosphäre in Kontakt steht,
  • – Erfassen einer temperaturabhängigen Eigenschaft eines Referenzelements ohne katalytische Beschichtung, das mit der Gasatmosphäre in Kontakt steht, und
  • – Bestimmung des HC-Gehalts in Abhängigkeit eines Vergleichs der temperaturabhängigen Eigenschaft des Messelements und der elektrischen Eigenschaft des Referenzelements.
A corresponding method according to the invention comprises the steps
  • Detecting a temperature-dependent property of a measuring element which carries a catalytic coating for the chemical conversion of HC and is in contact with the gas atmosphere,
  • Detecting a temperature-dependent property of a reference element without a catalytic coating which is in contact with the gas atmosphere, and
  • - Determining the HC content as a function of a comparison of the temperature-dependent property of the measuring element and the electrical property of the reference element.

Die Funktion des erfindungsgemäßen Sensors beziehungsweise Verfahrens beruht auf dem Prinzip der Wärmetönung. Bei Gegenwart von Kohlenwasserstoffen in der Gasatmosphäre kommt es an dem Messelement mit der katalytischen Beschichtung zu einer endothermen oder vorzugsweise exothermen, chemischen Reaktion der Kohlenwasserstoffe, die zu einer entsprechenden Temperaturänderung des Messelementes führt. Die Temperaturänderung des Messelementes wiederum macht sich in einer veränderten temperaturabhängigen Eigenschaft, insbesondere in einem veränderten elektrischen Widerstand, einer veränderten elektrischen Leiffähigkeit, einer veränderten elektrischen Kontaktspannung und/oder der veränderten Temperatur selbst bemerkbar. Demgegenüber weist das Referenzelement eine Temperatur und eine mit dieser korrelierenden temperaturabhängige Eigenschaft auf, die allein von der Gastemperatur bestimmt wird. Durch Vergleich der temperaturabhängigen Eigenschaft des Messelements mit der temperaturabhängigen Eigenschaft des Referenzelements, beispielsweise durch Verhältnis- oder Differenzbildung beider Werte, kann in einfacher und kostengünstiger Weise der Kohlenwasserstoffgehalt ermittelt werden. Zudem liefert der erfindungsgemäße Sensor, insbesondere das Referenzelement, gleichzeitig ein Wert für die Abgastemperatur.The Function of the sensor according to the invention or method is based on the principle of heat of reaction. at Presence of hydrocarbons in the gas atmosphere comes it at the measuring element with the catalytic coating to a endothermic or preferably exothermic, chemical reaction of Hydrocarbons resulting in a corresponding temperature change of the measuring element leads. The temperature change The measuring element, in turn, changes temperature-dependent Property, in particular in a changed electrical resistance, an altered one electrical conductivity, an altered one electrical contact voltage and / or the changed temperature itself noticeable. In contrast, the reference element has a temperature and correlates with it temperature-dependent Property that is determined solely by the gas temperature. By comparison of the temperature-dependent property of the measuring element with the temperature-dependent Property of the reference element, for example by ratio or Difference of both values, can be easier and less expensive Way the hydrocarbon content can be determined. In addition, supplies the sensor according to the invention, in particular the reference element, at the same time a value for the exhaust gas temperature.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Sensors handelt es sich bei dem Mess- und dem Referenzelement jeweils um ein Thermoelement. Thermoelementen weisen zwei verschiedene, elektrisch leitend miteinander verbundene Metalle auf. An der Verbindungsstelle entsteht aufgrund des Seebeck-Effekts eine temperaturabhängige Kontaktspannung (Thermospannung). Diese hängt von den Metallen und der Temperaturdifferenz zwischen der Verbindungsstelle und Anschlussstelle ab und stellt ein direktes Maß für die Temperaturdifferenz dar. Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Mess- und dem Referenzelement um Widerstandsthermometer, beispielsweise um PT100-Temperatursensoren. Bei Widerstandthermometern wird der temperaturabhängige Widerstandswert erfasst, in dem bei Anlegen eines konstanten Messstroms der durch Temperaturänderung verursachte Spannungsabfall nach dem Ohm'schen Gesetz gemessen wird.According to a preferred embodiment of the sensor, the measuring element and the reference element are each a thermocouple. Ther Moelementen have two different, electrically conductive interconnected metals. Due to the Seebeck effect, a temperature-dependent contact voltage (thermal voltage) is created at the connection point. This depends on the metals and the temperature difference between the connection point and connection point and represents a direct measure of the temperature difference. According to an alternative embodiment of the invention, the measuring element and the reference element are resistance thermometers, for example PT100 temperature sensors. For resistance thermometers, the temperature-dependent resistance value is measured, in which, when a constant measuring current is applied, the voltage drop caused by temperature change is measured according to Ohm's law.

Letztendlich kommt – abhängig von der Wahl der Elemente – jegliche temperaturabhängige Eigenschaft als Messgröße in Frage. Insbesondere sind dies der elektrische Widerstand und/oder die elektrische Leitfähigkeit und/oder – wie beim Thermoelement – die elektrische Kontaktspannung und/oder die Temperatur selbst.At long last comes - depending on the choice of elements - any temperature-dependent Property as a measurand in question. In particular, these are the electrical resistance and / or the electrical conductivity and / or - like at the thermocouple - the electrical contact voltage and / or the temperature itself.

Die Erfindung betrifft ferner eine Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine, die den erfindungsgemäßen Sensor umfasst.The Invention further relates to an exhaust system of an internal combustion engine, the sensor according to the invention includes.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der übrigen Unteransprüche.Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the remaining dependent claims.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below in an embodiment with reference to the accompanying drawings explained. Show it:

1 schematisch den Aufbau des Sensors zur Messung des HC-Gehaltes nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung und 1 schematically the structure of the sensor for measuring the HC content according to an advantageous embodiment of the invention and

2 schematisch eine Abgasanlage mit dem erfindungsgemäßen Sensor. 2 schematically an exhaust system with the sensor according to the invention.

In 1 ist der erfindungsgemäße Sensor insgesamt mit 10 bezeichnet. Der Sensor 10 weist als wesentliche Komponenten ein Messelement 12 sowie ein Referenzelement 14 auf. Bei dem Mess- und Referenzelement 12, 14 handelt es sich beispielsweise um Thermoelemente, wie sie herkömmlich zur Messung von Abgastemperaturen in Abgasanlagen von Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt werden. Erfindungsgemäß unterscheidet sich das Messelement 12 vom Referenzelement 14 durch eine katalytische Beschichtung auf seiner Oberfläche. Die katalytische Beschichtung des Messelements 12 ist so gewählt, dass sie eine beliebige chemische Reaktion von Kohlenwasserstoffen katalytisch unterstützt. Vorzugsweise handelt es sich bei der chemischen Reaktion von HC um eine exotherme Reaktion, die aufgrund der Wärmefreisetzung zu einer Erwärmung des Messelements 12 führt. Insbesondere umfasst die katalytische Beschichtung eine oder mehrere Metallkomponenten, die auch für Oxidations- oder 3-Wege-Katalysatoren für die Umsetzung von Kohlenwasserstoffen bekannt sind. Beispielsweise enthält die katalytische Beschichtung des Messelements 12 Platin und/oder Palladium. Grundsätzlich kann die katalytische Beschichtung des Messelements 12 jedoch auch endotherme Umsetzungen von HC unterstützen, die mit einer Temperaturabsenkung verbunden sind. Mit Ausnahme der katalytischen Beschichtung sind das Messelement 12 und das Referenzelement 14 baugleich, das heißt von gleichen Abmessungen, gleichem Material und gleicher Konstruktion.In 1 is the sensor according to the invention with a total of 10 designated. The sensor 10 has as essential components a measuring element 12 as well as a reference element 14 on. For the measuring and reference element 12 . 14 For example, they are thermocouples, as conventionally used for measuring exhaust gas temperatures in exhaust systems of internal combustion engines. According to the invention, the measuring element differs 12 from the reference element 14 through a catalytic coating on its surface. The catalytic coating of the measuring element 12 is chosen to catalytically support any chemical reaction of hydrocarbons. Preferably, the chemical reaction of HC is an exothermic reaction which, due to the release of heat, leads to heating of the measuring element 12 leads. In particular, the catalytic coating comprises one or more metal components which are also known for oxidation or 3-way catalysts for the conversion of hydrocarbons. For example, contains the catalytic coating of the measuring element 12 Platinum and / or palladium. In principle, the catalytic coating of the measuring element 12 However, also support endothermic reactions of HC, which are associated with a temperature drop. With the exception of the catalytic coating are the measuring element 12 and the reference element 14 identical, that is of the same dimensions, the same material and the same construction.

Mess- und Referenzelement 12, 14 sind auf einem gemeinsamen Träger 16 angeordnet. Der Träger 16 dient einerseits zur Halterung der Elemente 12, 14 und andererseits zur Aufnahme der notwendigen Elektronik der beiden Thermoelemente. Dabei sind die Elemente 12, 14 möglichst eng benachbart angeordnet, damit eine identische Anströmung mit der Gasatmosphäre gewährleistet ist.Measuring and reference element 12 . 14 are on a common carrier 16 arranged. The carrier 16 serves on the one hand to hold the elements 12 . 14 and on the other hand to accommodate the necessary electronics of the two thermocouples. Here are the elements 12 . 14 arranged as close as possible adjacent, so that an identical flow is ensured with the gas atmosphere.

Zwischen dem Messelement 12 und dem Referenzelement 14 ist ein thermisches Isolierungselement 18 vorgesehen, das die Wärmestrahlung zwischen beiden Elementen 12 und 14 abschirmt. Bei dem Isolierungselement 18 kann es sich beispielsweise um einen temperatur- und chemieresistenten Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluorethylen, handeln.Between the measuring element 12 and the reference element 14 is a thermal insulation element 18 provided that the heat radiation between both elements 12 and 14 shields. In the insulation element 18 it may be, for example, a temperature and chemical resistant plastic, such as polytetrafluoroethylene act.

Ein von dem Sensor 10 beziehungsweise den Thermoelementen 12 und 14 kommendes Signal wird zu einer geeigneten Auswerteeinrichtung 20 gesendet, die insbesondere Teil eines elektronischen Motorsteuergeräts sein kann. Die Auswerteeinrichtung 20 besteht im Wesentlichen aus einem Programmalgorithmus, der die von den Elementen 12 und 14 kommenden Signale miteinander verrechnet und mit einer HC-Konzentration des Abgases korreliert. Hierfür enthält die Auswerteeinrichtung 20 eine gespeicherte Kennlinie und/oder entsprechende Algorithmen.One from the sensor 10 or the thermocouples 12 and 14 the incoming signal becomes a suitable evaluation device 20 in particular, which may be part of an electronic engine control unit. The evaluation device 20 consists essentially of a program algorithm, which is that of the elements 12 and 14 coming signals offset against each other and correlated with an HC concentration of the exhaust gas. This includes the evaluation device 20 a stored characteristic and / or corresponding algorithms.

In 2 ist in schematischer Weise die Anordnung des erfindungsgemäßen Sensors 10 in einer insgesamt mit 22 bezeichneten Abgasanlage dargestellt. Gezeigt von der Abgasanlage 22 ist hier lediglich ein Abgasrohr 24, in dem ein von einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine kommendes Abgas (dargestellt durch Pfeile 26) strömt. In dem Abgasrohr 24 ist an einer im Wesentlichen zentralen Position der Sensor 10 durch eine Aufhängung 28 befestigt. Die Aufhängung 28 weist beispielsweise vier Drahtelemente, die den Sensor 10 quer zur Strömungsrichtung des Abgases 26 aufspannen. Die hier nicht dargestellten Mess- und Referenzelemente 12, 14 können dabei so angeordnet sein, dass sie flächig von dem Abgas 26 angeströmt werden. Alternativ können die flächigen Elemente 12 und 14 aber auch parallel zur Strömungsrichtung verlaufen.In 2 is a schematic view of the arrangement of the sensor according to the invention 10 in a total with 22 designated exhaust system shown. Shown by the exhaust system 22 Here is just an exhaust pipe 24 in which an exhaust gas coming from an unillustrated internal combustion engine (represented by arrows 26 ) flows. In the exhaust pipe 24 is at a substantially central position of the sensor 10 through a suspension 28 attached. The suspension 28 For example, has four wire elements that the sensor 10 across to Strö mung direction of the exhaust gas 26 span. The measuring and reference elements not shown here 12 . 14 can be arranged so that they surface of the exhaust gas 26 be streamed. Alternatively, the flat elements 12 and 14 but also parallel to the flow direction.

Typischerweise umfasst die Abgasanlage 22 ferner einen oder mehrere Abgaskatalysatoren, die eine Abgasnachbehandlung vornehmen. Dabei kann der Sensor 10 beispielsweise stromab eines Hauptkatalysators angeordnet sein, um dessen Funktion zu überwachen. Bei einer Funktionsbeeinträchtigung des Katalysators dient der Sensor 10 zur quantitativen Überwachung der HC-Emissionen, insbesondere während und nach einem Kaltstart.Typically, the exhaust system includes 22 further one or more catalytic converters that make an exhaust aftertreatment. The sensor can 10 For example, be located downstream of a main catalyst to monitor its function. In a functional impairment of the catalyst, the sensor is used 10 for the quantitative monitoring of HC emissions, especially during and after a cold start.

Der erfindungsgemäße Sensor 10 zeigt folgende Funktion. Im Falle eines Kaltstarts der Verbrennungskraftmaschine muss das Messelement 12 zunächst auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt werden. Hierfür werden sowohl das Messelement 12 als auch das Referenzelement 14 als Widerstand betrieben. Hierdurch heizen sich beide Elemente auf eine Temperatur oberhalb der Light-Off-Temperatur der katalytischen Beschichtung des Messelements 12 von zum Beispiel 250 °C auf.The sensor according to the invention 10 shows the following function. In the case of a cold start of the internal combustion engine, the measuring element 12 initially heated to its operating temperature. For this purpose, both the measuring element 12 as well as the reference element 14 operated as a resistance. As a result, both elements heat to a temperature above the light-off temperature of the catalytic coating of the measuring element 12 from, for example, 250 ° C.

Gelangt kohlenwasserstoffhaltiges Abgas an den Sensor 10, bewirkt die katalytische Beschichtung des (betriebsbereiten) Messelements 12 eine chemische Umsetzung der Kohlenwasserstoffe HC (z.B. zu CO2 und H2O), welches zu einer Temperaturerhöhung am Messelement 12 führt. Währenddessen wird das Referenzelement 14 allein durch die aktuelle Abgastemperatur aufgeheizt. Die resultierende Kontaktspannung sowohl des Messelements 12 als auch des Referenzelements 14 wird von der Auswerteeinrichtung 20 eingelesen. Unter Verwendung gespeicherter Kennfelder ermittelt die Auswerteeinrichtung 20 aus der Differenz der beiden Kontaktspannungen den Gehalt der im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffe. Der HC-Gehalt kann als Konzentration (in mol/l oder g/l) oder als Anteil (Volumen- oder Massenanteil) ermittelt werden. Alternativ können aus den erfassten Signalen auch direkt die Temperaturen des Mess- und des Referenzelementes 12, 14 ermittelt und aus der Temperaturdifferenz der HC-Gehalt bestimmt werden. Statt der Verwendung von Kennfeldern kann auch die rechnerische Gehaltsbestimmung in Abhängigkeit der Temperatur- oder Spannungsdifferenz auf Grundlage der bekannten Reaktionskinetik der an der chemischen Reaktion beteiligten Kohlenwasserstoffverbindungen berechnet werden.Does hydrocarbon-containing exhaust gas to the sensor 10 , causes the catalytic coating of the (operational) measuring element 12 a chemical conversion of hydrocarbons HC (eg to CO 2 and H 2 O), which leads to a temperature increase at the measuring element 12 leads. Meanwhile, the reference element becomes 14 heated solely by the current exhaust gas temperature. The resulting contact voltage of both the measuring element 12 as well as the reference element 14 is from the evaluation device 20 read. The evaluation device determines using stored maps 20 from the difference of the two contact voltages, the content of hydrocarbons present in the exhaust gas. The HC content can be determined as concentration (in mol / l or g / l) or as proportion (volume or mass fraction). Alternatively, the temperatures of the measuring and the reference element can also be determined directly from the detected signals 12 . 14 determined and determined from the temperature difference of the HC content. Instead of using maps, the calculated content determination can also be calculated as a function of the temperature or voltage difference on the basis of the known reaction kinetics of the hydrocarbon compounds involved in the chemical reaction.

Neben der einfachen und kostengünstigen Bauweise des erfindungsgemäßen Sensors 10 weist erden Vorteil auf, gleichzeitig als Temperatursensor die Abgastemperatur zu erfassen. Somit ist er geeignet, herkömmliche Temperatursensoren in der Abgasanlage 22 zu ersetzen.In addition to the simple and inexpensive construction of the sensor according to the invention 10 has the advantage of simultaneously detecting the exhaust gas temperature as a temperature sensor. Thus, it is suitable, conventional temperature sensors in the exhaust system 22 to replace.

1010
Sensorsensor
1212
Messelementmeasuring element
1414
Referenzelementreference element
1616
Trägercarrier
1818
thermisches Isolierungselementthermal insulation element
2020
Auswerteeinrichtungevaluation
2222
Abgasanlageexhaust system
2424
Abgasrohrexhaust pipe
2626
Abgasexhaust
2828
Aufhängungsuspension

Claims (8)

Sensor (10) zur Messung eines Gehaltes von Kohlenwasserstoffen HC in einer Gasatmosphäre, insbesondere eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, umfassend – ein Messelement (12), das eine temperaturabhängige Eigenschaft aufweist und eine katalytische Beschichtung zur chemischen Umsetzung von HC trägt, – ein Referenzelement (14) ohne katalytische Beschichtung, das ebenfalls eine temperaturabhängige elektrische Eigenschaft aufweist, und – Mittel zur Messung der temperaturabhängigen Eigenschaft des Messelements (12) und des Referenzelements (14) und zur Bestimmung des HC-Gehalts in Abhängigkeit eines Vergleichs der temperaturabhängigen Eigenschaft des Messelements (12) und der elektrischen Eigenschaft des Referenzelements (14).Sensor ( 10 ) for measuring a content of hydrocarbons HC in a gas atmosphere, in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, comprising - a measuring element ( 12 ), which has a temperature-dependent property and carries a catalytic coating for the chemical conversion of HC, - a reference element ( 14 ) without a catalytic coating, which likewise has a temperature-dependent electrical property, and - means for measuring the temperature-dependent property of the measuring element ( 12 ) and the reference element ( 14 ) and for determining the HC content as a function of a comparison of the temperature-dependent property of the measuring element ( 12 ) and the electrical property of the reference element ( 14 ). Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (12) und das Referenzelement (14) jeweils ein Thermoelement oder ein Widerstandsthermometer ist.Sensor according to claim 1, characterized in that the measuring element ( 12 ) and the reference element ( 14 ) is in each case a thermocouple or a resistance thermometer. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturabhängige Eigenschaft ein elektrischer Widerstand, eine elektrische Leiffähigkeit, eine elektrische Kontaktspannung und/oder die Temperatur selbst ist.Sensor according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the temperature-dependent property is an electrical Resistance, electrical conductivity, electrical contact voltage and / or the temperature itself is. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (12) und das Referenzelement (14) auf einem gemeinsamen Träger (16) angeordnet sind.Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring element ( 12 ) and the reference element ( 14 ) on a common carrier ( 16 ) are arranged. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messelement (12) und das Referenzelement (14) durch ein thermisches Isolierungselement (18) voneinander getrennt sind.Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring element ( 12 ) and the reference element ( 14 ) by a thermal insulation element ( 18 ) are separated from each other. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Beschichtung des Messelements (12) zumindest eine Metallkomponente umfasst, insbesondere Platin und/oder Palladium.Sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the katalyti coating of the measuring element ( 12 ) comprises at least one metal component, in particular platinum and / or palladium. Abgasanlage (22) für eine Verbrennungskraftmaschine umfassend eines Sensor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.Exhaust system ( 22 ) for an internal combustion engine comprising a sensor ( 10 ) according to one of claims 1 to 6. Verfahren zur Messung eines Gehaltes von Kohlenwasserstoffen HC in einer Gasatmosphäre, insbesondere eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, mit den Schritten – Erfassen einer temperaturabhängigen Eigenschaft eines Messelements (12), das eine katalytische Beschichtung zur chemischen Umsetzung von HC trägt und mit der Gasatmosphäre in Kontakt steht, – Erfassen einer temperaturabhängigen Eigenschaft eines Referenzelements (14) ohne katalytische Beschichtung, das mit der Gasatmosphäre in Kontakt steht, und – Bestimmung des HC-Gehalts in Abhängigkeit eines Vergleichs der temperaturabhängigen Eigenschaft des Messelements (12) und der elektrischen Eigenschaft des Referenzelements (14).Method for measuring a content of hydrocarbons HC in a gas atmosphere, in particular an exhaust gas of an internal combustion engine, comprising the steps of - detecting a temperature-dependent property of a measuring element ( 12 ), which carries a catalytic coating for chemical conversion of HC and is in contact with the gas atmosphere, - detecting a temperature-dependent property of a reference element ( 14 ) without a catalytic coating which is in contact with the gas atmosphere, and - determination of the HC content as a function of a comparison of the temperature-dependent property of the measuring element ( 12 ) and the electrical property of the reference element ( 14 ).
DE200610033110 2006-07-18 2006-07-18 Hydrocarbon-content measuring sensor for use in exhaust system of internal combustion engine, has temperature-dependent characteristic unit determining hydrocarbon-content, and measuring unit with temperature-dependant characteristic Ceased DE102006033110A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610033110 DE102006033110A1 (en) 2006-07-18 2006-07-18 Hydrocarbon-content measuring sensor for use in exhaust system of internal combustion engine, has temperature-dependent characteristic unit determining hydrocarbon-content, and measuring unit with temperature-dependant characteristic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610033110 DE102006033110A1 (en) 2006-07-18 2006-07-18 Hydrocarbon-content measuring sensor for use in exhaust system of internal combustion engine, has temperature-dependent characteristic unit determining hydrocarbon-content, and measuring unit with temperature-dependant characteristic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006033110A1 true DE102006033110A1 (en) 2008-01-24

Family

ID=38830599

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610033110 Ceased DE102006033110A1 (en) 2006-07-18 2006-07-18 Hydrocarbon-content measuring sensor for use in exhaust system of internal combustion engine, has temperature-dependent characteristic unit determining hydrocarbon-content, and measuring unit with temperature-dependant characteristic

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102006033110A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103511045A (en) * 2012-06-29 2014-01-15 现代自动车株式会社 System for sensing SOF of diesel engine
EP3598120A1 (en) 2018-07-19 2020-01-22 Hochschule Karlsruhe Sensor device and method for detecting a hydrocarbon content

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3877518T2 (en) * 1987-11-03 1993-05-27 Mine Safety Appliances Co COMBUSTIBLE GAS DETECTOR WITH TEMPERATURE STABILIZATION.
WO1994027139A1 (en) * 1993-05-19 1994-11-24 Ab Volvo Method and device for detection of oxidizable materials in a space

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3877518T2 (en) * 1987-11-03 1993-05-27 Mine Safety Appliances Co COMBUSTIBLE GAS DETECTOR WITH TEMPERATURE STABILIZATION.
WO1994027139A1 (en) * 1993-05-19 1994-11-24 Ab Volvo Method and device for detection of oxidizable materials in a space

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103511045A (en) * 2012-06-29 2014-01-15 现代自动车株式会社 System for sensing SOF of diesel engine
EP3598120A1 (en) 2018-07-19 2020-01-22 Hochschule Karlsruhe Sensor device and method for detecting a hydrocarbon content
DE102018212089A1 (en) 2018-07-19 2020-01-23 Hochschule Karlsruhe Sensor device and a method for detecting a hydrocarbon fraction

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1896838B1 (en) Sensor and operating method for detecting soot
WO2005121761A1 (en) Gas sensor for determining ammonia
DE112018004097T5 (en) Gas sensor, gas detection device, gas detection method, and device provided with a gas sensor or gas detection device
EP0464244B1 (en) Sensor for detecting reducing gases
EP1921430B1 (en) Method for determining the temperature on a resistive particle sensor
DE19806110C2 (en) Method for determining the exhaust gas temperature and the air / fuel ratio lambda and sensor arrangement for carrying out the method
EP1875198A1 (en) Sensor element for particle sensors and method for the use thereof
DE102008007664A1 (en) Ceramic heating element for use in electrochemical gas sensor that detects soot particle in exhaust gas of e.g. internal combustion engine, has electric resistor elements arranged parallel to each other in ceramic layer plane
DE102009027374A1 (en) Exhaust gas sensor device, engine control device and method
DE102006033110A1 (en) Hydrocarbon-content measuring sensor for use in exhaust system of internal combustion engine, has temperature-dependent characteristic unit determining hydrocarbon-content, and measuring unit with temperature-dependant characteristic
EP0908721A1 (en) Method of determining exhaust gas temperature and the air/fuel ratio lambda and sensor arrangement for carrying out the method
DE102009046457A1 (en) particle sensor
EP2179276B1 (en) Method to determine gaseous components in gas mixtures
WO2020002549A1 (en) Method for measuring nitrogen oxides and device for carrying out said method
EP1621882B1 (en) Method for detecting combustible gases, in particular hydrogen
DE102012205398A1 (en) A sensor device and method for analyzing a component of a fluid
DE102006032549A1 (en) Sensor element for determining gas component or particles, comprises carrier body with through hole , where sensitive area of sensor element is arranged as ceramic membrane in through hole and has measuring electrodes
DE102006002112B4 (en) Method for determining the concentration of particles in gas mixtures
EP1003030A2 (en) Method and transducer for determining the oxygen content of a gas
DE102016125354B4 (en) Gas measuring device and gas measuring method
DE19745039C2 (en) Procedure for monitoring the functionality of a catalytic converter
DE102011003514A1 (en) Method for monitoring function of chemosensitive field-effect transistor during its operation in motor vehicle, involves adjusting electric voltage between drain contact and source contact
DE102004060103A1 (en) Sensor unit for combustible gases, especially suitable for future hydrogen economy, employs heated semiconductor sensor and temperature-sensitive heater
DE102006033160A1 (en) Sensor arrangement for detection of hydrogen, has sensor for determining thermal conductivity of analyze gases, and another sensor to warm up by catalytic activity with presence of analyze gases
EP3118614A1 (en) Ceramic gas and temperature sensing element

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
R012 Request for examination validly filed

Effective date: 20130330

R084 Declaration of willingness to licence

Effective date: 20130330

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R003 Refusal decision now final