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Die
Erfindung betrifft eine Abgasreinigungsanlage.
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In
den letzten Jahren werden angesichts von Einflüssen von Abgasen, die von Kraftfahrzeug-
o. ä. Motoren
in die Umwelt ausgestoßen
werden, verschiedene Arten von Abgasreinigungsanlagen in Kraftfahrzeugen
angeordnet, um Abgase zu reinigen oder zu kontrollieren. Bei diesen
Abgasreinigungsanlagen besteht eine weithin anerkannte Praxis darin, einen
Temperatursensor zur Temperaturmessung oder einen Sauerstoffsensor
zur Sauerstoffkonzentrationsmessung im Inneren der Abgasreinigungsanlage
anzuordnen, um so den Zustand innerhalb der Abgasreinigungsanlage
zu messen.
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Im
Inneren der Abgasreinigungsanlage unterscheiden sich Temperatur
und Sauerstoffkonzentration zwischen einem Abschnitt, der nahe einem
diametralen Mittelabschnitt liegt, von dem man annimmt, daß er einer
Höchsttemperatur
ausgesetzt ist, und diametralen Außenabschnitten, weshalb bei
Anordnung z. B. eines Temperatursensors an der Abgasreinigungsanlage
erwünscht
ist, den Temperatursensor so anzuordnen, daß ein Meßabschnitt möglichst
nahe der diametralen Mitte des Inneren der Abgasreinigungsanlage
angeordnet ist, von der man annimmt, daß die Temperatur dort am höchsten wird. Die
JP-A-6-101516 offenbart
ein Beispiel für
solche Abgasreinigungsanlagen.
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Bei
einer Sensoranordnungsstruktur einer in der JP-A-6-101516 offenbarten
herkömmlichen
Abgasreinigungsanlage kommt aber eine Konfiguration zum Einsatz,
bei der ein Teil eines vertieften Abschnitts, der an einer am weitesten
vorgelagerten Position des relevanten vertieften Abschnitts entlang
ei ner Abgasströmung
liegt, weiter als ein Meßabschnitt eines
Temperatursensors vorsteht und der so vorstehende Teil die Abgasströmung stört und ein
Problem darstellt, daß die
Genauigkeit, mit der der Zustand des Teils in der Umgebung der diametralen
Mitte des Inneren der Abgasreinigungsanlage gemessen wird, die eine
schwierigste Bedingung im Hinblick auf die Temperatur zeigt, sinkt
oder die Reaktion des Sensors beeinträchtigt ist. Zudem stört ein am
vorstehenden Teil erzeugter Wirbel den Zustand der Sensoranordnungsposition
und somit Werte, die im gestörten Zustand
gemessen werden.
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Insbesondere
besteht in einer Abgasreinigungsanlage, in der ein DPF (Dieselpartikelfilter) zum
Einfangen von Stoffteilchen in Abgasen eingebaut ist, im Falle,
dass eine Temperatur in der Umgebung der Mitte des DPF nicht genau
gemessen werden kann, wenn die eingefangenen Stoffteilchen zur Entfernung
oxidiert oder verbrannt werden, eine Gefahr, daß die Temperatur in der Umgebung
der Mitte des DPF über
dessen wärmebeständige oder
wärmetolerante
Temperaturgrenze steigt, was zum Ausfall des DPF führt.
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Im
DPF kann zudem eine Möglichkeit
bestehen, eine Zwangsregeneration durchzuführen, bei der im DPF angesammelter
Ruß zur
Entfernung verbrannt wird, wobei die Menge von angesammeltem Ruß auf der
Grundlage der durch den Temperatursensor gemessenen Temperatur oder
des Abgasdrucks berechnet wird. Ist die Meßtemperatur niedriger als die
Ist-Temperatur, kann es daher zu einem Fall kommen, in dem die angesammelte
Ist-Menge größer als
die berechnete ist, und geschieht dies tatsächlich, wird der angesammelte
Ruß auf
einmal insgesamt verbrannt, was zu einer Temperatur führt, die höher als
die wärmebeständige Temperaturgrenze des
DPF ist, wodurch die Gefahr besteht, daß das DPF schmilzt.
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Daher
besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Abgasreinigungsanlage
bereitzustellen, die den Zustand eines Abschnitts der Abgasreinigungsanlage
messen kann, der eine diametrale Mitte davon bildet. Diese Aufgabe
kann durch die in den Ansprüchen
festgelegten Merkmale gelöst
werden.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere
eine Abgasreinigungsanlage bereitgestellt, die aufweist:
eine
Abgasreinigungseinheit, die entlang einem Abgaskanal eines Motors
vorgesehen und geeignet ist, vom Motor abgegebenes Abgas zu reinigen;
ein
Gehäuse,
das geeignet ist, die Abgasreinigungseinheit darin unterzubringen,
und einen Einlaßabschnitt
und einen Auslaßabschnitt
hat, wobei der Einlaßabschnitt
eine Einlaßöffnung aufweist,
die so angeordnet ist, daß sie
von einer Axialmitte des Gehäuses
versetzt ist, und der Auslaßabschnitt
eine Auslaßöffnung aufweist,
die auf einer Gegenseite zur Einlaßöffnung im Hinblick auf die
Axialmitte angeordnet ist und die auf einer Gegenseite zur Einlaßöffnung im
Hinblick auf die Abgasreinigungseinheit angeordnet ist; und
einen
Sensor, der so betriebsfähig
ist, daß er
einen Zustand im Inneren des Gehäuses
mißt,
wobei
der Auslaßabschnitt
einen vertieften Abschnitt aufweist, der auf einer Gegenseite zur
Auslaßöffnung im Hinblick
auf die Axialmitte angeordnet ist, und
der Sensor im vertieften
Abschnitt angeordnet ist.
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Das
Abgas kann in einer Richtung von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung strömen, der
Sensor kann einen Meßabschnitt
haben, und mindestens der Meßabschnitt
des Sensors kann auf einer vorgelagerten Seite des vertieften Abschnitts
in der Richtung angeordnet sein.
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Der
Meßabschnitt
kann einen Zustand der Axialmitte des Gehäuses messen.
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Der
Sensor kann einen Temperatursensor zum Messen einer Temperatur aufweisen.
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Die
Abgasreinigungseinheit kann ein DPF zum Entfernen von Stoffteilchen
aufweisen, die im Abgas enthalten sind.
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Die
Einlaßöffnung kann
auf einer Oberseite der Axialmitte angeordnet sein, und die Auslaßöffnung kann
auf einer Unterseite der Axialmitte angeordnet sein.
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Das
Abgas kann in einer Richtung von der Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung strömen, der
Einlaßabschnitt
kann einen ersten Abschnitt haben, der auf einer nachgelagerten
Seite der Einlaßöffnung in der
Richtung angeordnet ist und der auf einer Oberseite der Axialmitte
angeordnet ist, der Einlaßabschnitt
kann einen zweiten Abschnitt haben, der auf einer nachgelagerten
Seite der Einlaßöffnung in
der Richtung angeordnet ist und der auf einer Unterseite der Axialmitte
angeordnet ist, und eine Neigung des zweiten Abschnitts kann größer als
eine Neigung des ersten Abschnitts sein.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer Abgasreinigungsanlage gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung,
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2 eine
Endansicht der Abgasreinigungsanlage gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
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3 eine
Schnittansicht eines Teils der Abgasreinigungsanlage gemäß der Ausführungsform der
Erfindung,
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4 eine
Draufsicht auf den Teil der Abgasreinigungsanlage gemäß der Ausführungsform
der Erfindung, und
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5 ein
Diagramm von Meßtemperaturen in
Zuordnung zum Zeitverlauf während
einer Zwangsregeneration, die in der Abgasreinigungsanlage gemäß der Ausführungsform
der Erfindung und einer herkömmlichen
Abgasreinigungsanlage auftreten.
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Anhand
von 1 bis 5 wird eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Abgasreinigungseinheit
beschrieben.
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Im
folgenden wird eine Abgasreinigungsanlage gemäß dieser Ausführungsform
kurz beschrieben. Zu beachten ist, daß zwar in dieser Ausführungsform
unter Abgasreinigungsanlagen eine Abgasreinigungsanlage beschrieben
wird, die ein DPF (Dieselpartikelfilter) nutzt, die Abgasreinigungsanlage
aber auf andere Abgasreinigungsanlagen als diese angewendet sein
kann, wozu z. B. die gehören, die
einen Dreiwegekatalysator, einen NOx-Speicherkatalysator u. ä. nutzen.
Während
zudem in dieser Ausführungsform
ein Temperatursensor zum Messen einer Temperatur als Sensor eingebaut
ist, können Sensoren
anderer Arten als dieser auch eingebaut sein, wozu z. B. ein Sauerstoffsensor,
ein Drucksensor u. ä.
zählen.
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In 1 ist
eine Schnittansicht einer Abgasreinigungsanlage gemäß dieser
Ausführungsform gezeigt.
Gemäß 1 verfügt ein Außenmantel
einer Abgasreinigungsanlage 1 über einen vorderen Kegelabschnitt 11 (einen
Einlaßabschnitt),
in dem eine Einlaßöffnung 10 vorgesehen
ist, die Abgase von einem Motor aufnimmt, ein Zylindergehäuse 13, in
dem ein DPF (eine Abgasreinigungseinheit) eingebaut ist, und einen
hinteren Kegelabschnitt 15 (einen Auslaßabschnitt), in dem eine Auslaßöffnung 14 vorgesehen
ist, die Abgase abgibt. Das heißt,
der vordere Kegelabschnitt 11, der Bestandteil des Gehäuses 13 ist,
ist auf einer vorgelagerten Seite des Gehäuses 13 gebildet,
und der hintere Kegelabschnitt 15, der Bestandteil des
Gehäuses 13 ist,
ist auf einer nachgelagerten Seite des Gehäuses 13 plaziert.
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Die
Abgaseinlaßöffnung 10 des
vorderen Kegelabschnitts 11 ist an einem vorgelagerten
Endabschnitt eines Zylinderabschnitts (im folgenden Zylinderabschnitt 16 des
vorderen Kegels genannt) in Abgasströmungsrichtung in einem Abgaskanal
positioniert, den vom Motor abgegebene Abgase durchlaufen. Dieser
Zylinderabschnitt 16 des vorderen Kegels ist in einer Position
vorgesehen, die weiter nach oben als eine Mitte (eine Axialmitte)
des Gehäuses 13 versetzt
ist. Ein Abschnitt des vorderen Kegelabschnitts 11, der
auf einer nachgelagerten Seite des Zylinderabschnitts 16 des
vorderen Kegels in der Richtung liegt, in der Abgase strömen, hat
eine Form, die sich in Abgasströmungsrichtung
allmählich
aufweitet, und eine Neigung eines Teils des aufgeweiteten Abschnitts,
der weiter nach unten als die Axialmitte liegt, ist größer als
eine Neigung eines Teils, der weiter nach oben als die Axialmitte
liegt, d. h. auf derselben Seite, auf der die Einlaßöffnung 10 liegt.
Zudem ist die Abgasauslaßöffnung 14 des
hinteren Kegelabschnitts 15 an einem nachgelagerten Endabschnitt
eines Zylinderabschnitts (im folgenden Zylinderabschnitt 17 des
hinteren Kegels genannt) positioniert.
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Dieser
Zylinderabschnitt 17 des hinteren Kegels ist in einer Position
vorgesehen, die weiter nach unten als die Mitte (Axialmitte) des
Gehäuses
versetzt ist, d. h. auf einer Gegenseite zum Zylinderabschnitt 16 des
vorderen Kegels relativ zur Axialmitte. Weiterhin ist ein vertiefter
Abschnitt 15b am hinteren Kegelabschnitt 15 in
einer Position über
dem Zylinderabschnitt 17 des hinteren Kegels gebildet,
und ein Temperatursensor 18 zum Messen einer Temperatur in
der Mitte des DPF 12 ist in diesem vertieften Abschnitt 15b eingebaut.
In Abgasströmungsrichtung weist
dieser vertiefte Abschnitt 15b zu dem Teil des vorderen
Kegelabschnitts 11, dessen Neigung mäßig ist (und zur Einlaßöffnung 10),
und die Auslaßöffnung 14 weist
zu dem Teil des vorderen Kegelabschnitts 11, dessen Neigung
steil ist. Eine Leitung 19 ist vom Temperatursensor 18 herausgeführt, und
diese Leitung 19 ist mit einem ESG (nicht gezeigt) o. ä. verbunden.
Die Anordnungsstruktur dieses Temperatursensors 18 wird
später
beschrieben.
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In 2 ist
eine Endansicht der Abgasreinigungsanlage gemäß dieser Ausführungsform
im Blick von einem Auslaßöffnungsende
gezeigt. Gemäß 2 ist
im Blick vom Auslaßöffnungsende
eine Position, an der die Auslaßöffnung 14 vorgesehen
ist, auf einer Gegenseite zur Einlaßöffnung 10 bezogen auf
im wesentlichen eine diametrale Mitte des Gehäuses relativ zu einer durch
eine gestrichelte Linie angezeigte Position vorgesehen, an der die
Einlaßöffnung 10 vorgesehen
ist.
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Während auf
diese Weise in dieser Ausführungsform
ein Aufbau zur Anwendung kommt, bei dem im Blick vom Ende der Auslaßöffnung 14 die Einlaßöffnung 10 in
einer oberen rechten Position liegt, während die Auslaßöffnung 14 in
einer unteren linken Position liegt, braucht die Positionsbeziehung zwischen
der Einlaßöffnung 10 und
der Auslaßöffnung 14 nur
eine Beziehung zu erfüllen,
bei der die Einlaßöffnung 10 und
die Auslaßöffnung 14 entgegengesetzt
zueinander bezogen auf im wesentlichen die diametrale Mitte (Axialmitte)
des Gehäuses 13 positioniert
sind. Das heißt,
die Einbaupositionen der Einlaßöffnung 10 und
der Auslaßöffnung 14 können senkrecht
oder waagerecht entgegengesetzt zueinander liegen.
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Als
nächstes
wird der Aufbau eines Teils der Abgasreinigungsanlage gemäß dieser
Ausführungsform
beschrieben. In 3 ist eine Schnittansicht eines
Teils der Abgasreinigungsanlage gemäß dieser Ausführungsform
gezeigt. Zu beachten ist, daß 3 ein
Teil in der Umgebung eines Verbindungsabschnitts zwischen dem Gehäuse 13 und
dem hinteren Kegelabschnitt 15 gemäß 1 vergrößert zeigt.
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Gemäß 3 ist
der Temperatursensor 18 zum Messen einer Temperatur in
der Umgebung einer diametralen Mitte des DPF 12 im vertieften
Abschnitt 15b eingebaut, der über dem Zylinderabschnitt 17 des
hinteren Kegels im hinteren Kegelabschnitt 15 auf einer
Gegenseite zur Auslaßöffnung 14 bezogen
auf die diametrale Mitte des Gehäuses 13 gebildet
ist. Beim Temperatursensor 18 ist ein distales Ende, das
im Inneren der Abgasreinigungsanlage 1 liegt, ein Meßabschnitt 18a,
der eine Temperatur tatsächlich
mißt.
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In 4 ist
eine Draufsicht auf den Teil der Abgasreinigungsanlage gemäß dieser
Ausführungsform
gezeigt. Gemäß 2 und 4 bildet
ein Bodenabschnitt der Stelle, wo der Temperatursensor 18 eingebaut
ist, den vertieften Abschnitt 15b, der kreisförmig ist.
Gemäß 3 ist
ein Teil 15c des vertieften Abschnitts 15b, der
an einer am weitesten vorgelagerten Position im Blick in Abgasströmungsrichtung liegt,
auf einer nachgelagerten Seite mindestens des Meßabschnitts 18a des
Temperatursensors 18 in Abgasströmungsrichtung positioniert.
Das heißt,
da der vertiefte Abschnitt 15b nicht dem Meßabschnitt 18a vorgelagert
ist, tritt kein Fall auf, in dem der Meßabschnitt 18a unter
den Einfluß von
Abgasströmungen gerät, die ansonsten
durch den Aufbau des vertieften Abschnitts 15b beeinflußt würden. Aufgrund
dessen kann der Meßabschnitt 18a einen
Zustand im Inneren des DPF genau und unverzögert (oder mit guter Empfindlichkeit)
messen.
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3 zeigt
einen Temperaturverteilungszustand der Abgasreinigungsanlage gemäß dieser Ausführungsform.
Die Mitte des DPF 12 bildet einen höchsten Temperaturbereich, und
gezeigt sind Temperaturdifferenzen von der Mitte. Wie aus der Temperaturverteilung
gemäß 3 hervorgeht,
ist die Sensoranordnungsstruktur so, daß der Meßabschnitt 18a bis
in einen Bereich von –20
Grad reicht, der ein Bereich ist, dessen Temperatur wenig von der
in der Mitte differiert, so daß der
Meßabschnitt 18a eine
Temperatur im Bereich in der Umgebung der diametralen Mitte des
DPF 12 genau messen kann.
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Die
Abgasreinigungsanlage gemäß dieser Ausführungsform
weist eine Regenerationseinheit zum Entfernen von Stoffteilchen
auf, die innerhalb des DPF 12 eingefangen sind. Da Regenerationseinheiten
bekannt sind, wird hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet,
aber es existieren eine Heizeinheit zum Beheizen des DPF und ein
Regenerationsverfahren zum Zuführen
von Kraftstoff zum DPF, um darin eingefangene Stoffteilchen zu verbrennen.
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5 zeigt
Meßtemperaturen
in Zuordnung zum Zeitverlauf beim Verbrennen (im folgenden Regeneration
genannt), um innerhalb des DPF 12 eingefangene Stoffteilchen
zu entfernen, in der Abgasreinigungsanlage gemäß dieser Ausführungsform und
einer herkömmlichen
Abgasreinigungsanlage. Gemäß 5 sind
bei Regenerationsdurchführung in
der herkömmlichen
Abgasreinigungsanlage gemäß der Darstellung
durch A Meßtemperaturen
weitgehend niedriger als Ist-Temperaturen, und weiterhin hat eine
hier gezeigte zeitliche Temperaturänderung eine stumpfe Form ohne
Spitze trotz der Tatsache, daß die
tatsächlich
auftretende Änderung
eine Form mit einer Spitze annimmt, und eine Temperaturspitze tritt
später
als bei der Ist-Temperatur innerhalb des DPF 12 und einer
mit B bezeichneten Temperaturkurve auf.
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Verglichen
mit dieser herkömmlichen
Abgasreinigungsanlage werden bei der Abgasreinigungsanlage dieser
Ausführungsform
gemäß der Darstellung
durch die mit B bezeichnete Kurve Meßtemperaturen im wesentlichen
gleich Ist-Temperaturen in der Umgebung der diametralen Mitte des
DPF 12 (siehe 1), und ferner nimmt eine zeitliche
Temperaturänderung
eine Form an, die einer zeitlichen Ist-Temperaturänderung
im wesentlichen ähnelt.
Das heißt,
die Abgasreinigungsanlage kann eine Temperatur in der Mitte des
DPF 12 genau und zudem zeitlich unverzögert messen.
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Auf
diese Weise kann gemäß der Abgasreinigungsanlage
dieser Ausführungsform
die Temperatur des Abschnitts im Inneren des Gehäuses 13 der Abgasreinigungsanlage 1,
der die schwierigsten Bedingungen aufweist, genau und unverzögert gemessen
werden, indem folgendes dazugehört:
das DPF 12, das Gehäuse 13,
in dem das DPF 12 untergebracht ist, der Einlaßabschnitt 11,
der Bestandteil des Gehäuses 12 ist
und die Einlaßöffnung 10 hat,
die so angeordnet ist, daß sie
in der Position liegt, die von der diametralen Mitte des Gehäuses 13 versetzt
ist, der Auslaßabschnitt 15,
der am entgegengesetzten Ende zu dem Ende, an dem die Einlaßöffnung 10 liegt, über das
DPF 12 positioniert ist, um Bestandteil des Gehäuses 13 zu
sein, und der die Auslaßöffnung 14 hat,
die auf der Gegenseite zu der Seite, auf der die Einlaßöffnung 10 liegt,
im Hinblick auf die diametrale Mitte des DPF 12 angeordnet
ist, der vertiefte Abschnitt 15b, der am Auslaßabschnitt 15 vorgesehen
und auf der Gegenseite zu der Seite, auf der die Auslaßöffnung 14 vorgesehen
ist, im Hinblick auf die diametrale Mitte der Abgasreinigungsanlage 1 gebildet
ist, und der Temperatursensor 18 zum Messen eines Zustands
im Inneren des Gehäuses 13,
wodurch der Ausfall des im Inneren der Abgasreinigungsanlage 1 eingebauten
DPF 12 von vornherein verhindert werden kann.
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Zusätzlich ist
der Meßabschnitt 18a des Temperatursensors 18 entlang
dem Abgaskanal weiter vorgelagert als der Teil des vertieften Abschnitts 15b positioniert,
der an der am weitesten vorgelagerten Position des vertieften Abschnitts 15b liegt,
wodurch aufgrund der Tatsache, daß der Meßabschnitt 18a durch
die Abgasströmung
am wenigsten beeinflußt
wird, die durch den vertieften Abschnitt 15b festgelegt
ist, die Temperatur des im Gehäuse 13 eingebauten
DPF 12 genau und unverzögert
gemessen werden kann, was ermöglicht,
den Ausfall des DPF 12 von vornherein zu verhindern.
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Außerdem kann
der Meßabschnitt 18a eine Temperatur
in der diametralen Mitte des im Inneren der Abgasreinigungsanlage 1 eingebauten
DPF 12 genau und unverzögert
messen, wodurch der Ausfall des DPF 12 von vornherein verhindert
werden kann.
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Während in
der zuvor beschriebenen Ausführungsform
die Form des Gehäuses 13 darstellungsgemäß zylindrisch
ist, ist seine Form nicht unbedingt auf die Zylinderform beschränkt. Die
Form des Gehäuses 13 kann
eine Quaderform, eine Ovalform usw. sein.
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Diese
Anmeldung basiert auf und beansprucht Priorität gegenüber der früheren JP-A-2006-124731, eingereicht
am 28. April 2006, deren Inhalt hierin durch Verweis insgesamt eingefügt ist.