DE102016125354A1 - Gas measuring device and gas measuring method - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gas-Messvorrichtung (10) zur Messung eines in einem Abgasrohr (100) eines Verbrennungsmotors strömenden Abgases. Erfindungsgemäß umfasst die Gas-Messvorrichtung ein Gehäuse (20) mit mindestens einem außerhalb des Abgasrohrs (100) ausgebildeten Gehäuseabschnitt (25), wobei in dem Gehäuseabschnitt (25) ein Sensor (50; 50') befindlich ist. Des Weiteren umfasst die Gas-Messvorrichtung (10) einen Zuleitungskanal (30), der einen Teil-Abgasstrom in das Gehäuse (20) ableitet.The invention relates to a gas measuring device (10) for measuring an exhaust gas flowing in an exhaust pipe (100) of an internal combustion engine. According to the invention, the gas measuring device comprises a housing (20) with at least one housing section (25) formed outside the exhaust pipe (100), wherein a sensor (50, 50 ') is located in the housing section (25). Furthermore, the gas measuring device (10) comprises a feed duct (30), which diverts a partial exhaust gas flow into the housing (20).

Description

Die Erfindung betrifft eine Gas-Messvorrichtung zur Messung eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors strömenden Abgases. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Gas-Messverfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Gas-Messvorrichtung.The invention relates to a gas measuring device for measuring an exhaust gas flowing in an exhaust pipe of an internal combustion engine. In addition, the invention relates to a gas measuring method using a gas measuring device according to the invention.

Aus dem Stand der Technik sind Abgassensoren im Automobilbereich bekannt, mit deren Hilfe die Konzentration von Stickoxiden (NO, NO2) gemessen werden kann. Dabei werden die Stickoxide nicht direkt gemessen. Vielmehr wird durch gezielte Reduktion des Stickstoffs der dabei freigesetzte Sauerstoff bestimmt. Dies ist insbesondere mit Hilfe eines sauerstoffionen-leitenden Materials, das in der amperometrischen Messmethode betrieben wird, möglich. Derartige Sensoren bestehen aus mehreren Multilayer-Cofired-ZrO2-Schichten. Diese Sensoren haben jedoch mehrere Nachteile. Insbesondere liegt die Nachweisgrenze derartiger Sensoren bei 100 ppm für NO2. Daher sind derartige Sensoren aus heutiger Sicht zu ungenau für Abgasuntersuchungen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die einzelnen keramischen Schichten derartiger Sensoren einzeln gefertigt werden müssen und die Sensoren daher äußerst teuer sind. Derartige Sensoren können bei einem Sensorpreis von 70 - 90 EUR pro Sensor nicht flächendeckend in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.Exhaust gas sensors in the automotive sector are known from the prior art, with the aid of which the concentration of nitrogen oxides (NO, NO 2 ) can be measured. The nitrogen oxides are not measured directly. Rather, by targeted reduction of nitrogen, the released oxygen is determined. This is possible in particular with the aid of an oxygen-ion-conducting material which is operated in the amperometric measuring method. Such sensors consist of several multilayer cofired ZrO 2 layers. However, these sensors have several disadvantages. In particular, the detection limit of such sensors is 100 ppm for NO 2 . Therefore, from today's perspective, such sensors are too inaccurate for exhaust emission tests. Another disadvantage is that the individual ceramic layers of such sensors must be manufactured individually and the sensors are therefore extremely expensive. Such sensors can not be used nationwide in vehicles with internal combustion engines at a sensor price of 70 - 90 EUR per sensor.

Des Weiteren sind Stickoxidsensoren auf Basis von oxidischen Halbleiterschichten bekannt. Durch Adsorption von NO2 auf der Oberfläche des oxidischen Halbleiters verändert sich dessen elektrischer Widerstand durch Dotierung bzw. Dedotierung. Diese Sensoren sind äußerst NO2-empfindlich und können des Weiteren kostengünstig hergestellt werden. Allerdings sind derartige Sensoren äußerst wärmeempfindlich.Furthermore, nitrogen oxide sensors based on oxide semiconductor layers are known. By adsorption of NO 2 on the surface of the oxide semiconductor changes its electrical resistance by doping or dedoping. These sensors are extremely NO 2 -sensitive and can also be manufactured inexpensively. However, such sensors are extremely sensitive to heat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine weiterentwickelte Gas-Messvorrichtung anzugeben, die eine kostengünstige Messung eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors strömenden Abgases ermöglicht. Insbesondere soll die Verwendung von Stickoxidsensoren zur Abgasüberwachung von Verbrennungsmotoren ermöglicht werden. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein weiterentwickeltes Gas-Messverfahren anzugeben.The invention is based on the object to provide a further developed gas measuring device, which allows a cost-effective measurement of an exhaust gas flowing in an exhaust pipe of an internal combustion engine. In particular, the use of nitrogen oxide sensors for exhaust gas monitoring of internal combustion engines is to be made possible. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a further developed gas measuring method.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf die Gas-Messvorrichtung durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Im Hinblick auf das Gas-Messverfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 11 gelöst.According to the invention this object is achieved with regard to the gas measuring device by the features of claim 1. With regard to the gas measuring method, the object is achieved by the features of claim 11.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, eine Gas-Messvorrichtung zur Messung eines in einem Abgasrohr eines Verbrennungsmotors strömenden Abgases, anzugeben, wobei die Gas-Messvorrichtung ein Gehäuse mit mindestens einem außerhalb des Abgasrohrs ausgebildeten Gehäuseabschnitt umfasst, wobei in dem Gehäuseabschnitt ein Sensor befindlich ist. Des Weiteren umfasst die Gas-Messvorrichtung einen Zuleitungskanal, das einen Teil-Abgasstrom in das Gehäuse ableitet. Mit anderen Worten wird ein Teil des durch das Abgasrohr strömenden Abgases aus dem Abgasrohr abgezweigt und in das Gehäuse, insbesondere in den außerhalb des Abgasrohrs ausgebildeten Gehäuseabschnitt, abgeleitet.The invention is based on the idea of specifying a gas measuring device for measuring an exhaust gas flowing in an exhaust pipe of an internal combustion engine, wherein the gas measuring device comprises a housing with at least one housing section formed outside the exhaust pipe, wherein a sensor is located in the housing section. Furthermore, the gas measuring device comprises a supply channel, which discharges a partial exhaust gas flow into the housing. In other words, a part of the exhaust gas flowing through the exhaust pipe is branched out of the exhaust pipe and discharged into the housing, in particular in the housing section formed outside the exhaust pipe.

Der Zuleitungskanal ist vorzugsweise als Staurohr oder als Totwasserohr ausgebildet. Bei dem Staurohr kann es sich insbesondere um ein Pitotrohr handeln. Als Pitotrohr ist im Folgenden nicht ein Staudrucksensor zu verstehen. Vielmehr ist die Form des Rohres ausschlaggebend. Der Zuleitungskanal dient dazu, einen Teil-Abgasstrom des in dem Abgasrohr strömenden Abgases in das Gehäuse, insbesondere in den außerhalb des Abgasrohrs ausgebildeten Gehäuseabschnitt, zu leiten.The supply duct is preferably designed as a pitot tube or as a dead water pipe. The pitot tube may in particular be a pitot tube. As Pitotrohr is not to be understood in the following a back pressure sensor. Rather, the shape of the pipe is crucial. The supply duct serves to guide a partial exhaust gas flow of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe into the housing, in particular into the housing section formed outside the exhaust pipe.

Vorzugsweise wird der Teil-Abgasstrom vom Einlass des Abgasrohres bis zum Erreichen des Sensors abgekühlt. Daher ist es möglich, eine Gas-Messvorrichtung mit bekannten Stickoxidsensoren zu verwenden, die auf oxidischen Halbleiterschichten basieren. Der Zuleitungskanal, insbesondere das Pitotrohr oder das Totwasserohr, dienen dazu, dass stets ein gleichbleibender Anteil des Abgases, nämlich ein gleichbleibender Teil-Abgasstrom in den Gehäuseabschnitt geleitet wird. Der Zuleitungskanal kann zusammen mit dem Gehäuse eine Art Bypass bilden.Preferably, the partial exhaust gas stream is cooled from the inlet of the exhaust pipe until reaching the sensor. Therefore, it is possible to use a gas measuring device with known nitrogen oxide sensors based on oxide semiconductor layers. The supply duct, in particular the pitot tube or the dead water pipe, serve to ensure that a constant proportion of the exhaust gas, namely a constant partial exhaust gas flow, is always conducted into the housing section. The supply channel can form a kind of bypass together with the housing.

Das Gehäuse kann in einer Ausführungsform der Erfindung vollständig außerhalb des Abgasrohrs ausgebildet sein. Bei einer derartigen Ausführungsform befindet/befinden sich lediglich ein Abschnitt des Zuleitungskanals und/oder ein Abschnitt eines Zuleitungskanals sowie eines Ableitungskanals zumindest abschnittsweise innerhalb des Abgasrohrs.The housing may be formed completely outside the exhaust pipe in one embodiment of the invention. In such an embodiment, only a portion of the supply duct and / or a portion of a supply duct and a discharge duct is / are at least partially within the exhaust pipe.

Die Gas-Messvorrichtung kann des Weiteren einen Ableitungskanal umfassen, der eine Fluidverbindung vom Gehäuseinneren zum Abgasrohr und/oder zur Gehäuseumgebung herstellt. Demnach ist es möglich, dass der Teil-Abgasstrom nachdem er über den Sensor geströmt ist, entweder direkt in die Gehäuseumgebung und/oder über den Ableitungskanal in das Abgasrohr zurückgeführt wird. Durch geeignete Führung des Teil-Abgasstroms ist es möglich Totwassergebiete zu vermeiden, um eine schnelle Ansprechzeit des Sensors zu ermöglichen.The gas sensing device may further include a drainage channel that provides fluid communication from the interior of the housing to the exhaust tube and / or housing environment. Accordingly, it is possible that the partial exhaust gas stream after it has flowed over the sensor, either directly into the housing environment and / or is returned via the discharge channel in the exhaust pipe. By suitable management of the partial exhaust gas flow, it is possible to avoid dead water areas in order to enable a fast response time of the sensor.

Der Ableitungskanal kann in einer Ausführung periskop-förmig ausgebildet sein. Demnach umfasst ein derartiger Zuleitungskanal zunächst einen gebogenen Abschnitt, der vorzugsweise entgegen der Strömungsrichtung des Abgases ausgerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Eingangsöffnung des Abgasrohres entgegen der Strömungsrichtung im Abgasrohr angeordnet. An dem gebogenen Abschnitt des Zuleitungskanals schließt sich vorzugsweise ein 90° abgewinkelter Leitungsabschnitt an. Dieser Leitungsabschnitt endet vorzugsweise in einer Ausgangsöffnung, durch die der Teil-Abgasstrom in das Gehäuse der Gas-Messvorrichtung strömt. Mit anderen Worten dient die Ausgangsöffnung zur Fluidverbindung des Zuleitungskanals mit dem Gehäuse. The discharge channel may be formed periskop-shaped in one embodiment. Accordingly, such a supply duct initially comprises a bent portion, which is preferably aligned counter to the flow direction of the exhaust gas. In other words, the inlet opening of the exhaust pipe is arranged counter to the flow direction in the exhaust pipe. At the bent portion of the supply passage is preferably followed by a 90 ° angled line section. This line section preferably ends in an outlet opening, through which the partial exhaust gas flow flows into the housing of the gas measuring device. In other words, the output port is for fluid communication of the supply passage with the housing.

In einer Ausführungsform der Erfindung kann der Ableitungskanal als vom Zuleitungskanal separates Rohr ausgebildet sein. Insbesondere ist es möglich, dass der Ableitungskanal in vertikaler Verlängerung zum Zuleitungskanal ausgebildet ist. Eine derartige Ausführungsform des Ableitungskanals dient zur Fluidverbindung vom Gehäuseinneren zur Gehäuseumgebung. Des Weiteren ist es möglich, dass der Ableitungskanal spiegelsymmetrisch zum Zuleitungskanal ausgebildet ist. Demnach kann auch der Ableitungskanal periskop-förmig ausgebildet sein, wobei der gebogene Abschnitt des Ableitungskanals in Strömungsrichtung des Abgases im Abgasrohr ausgerichtet ist. Die Leitungsabschnitte des Ableitungskanals sowie des Zuleitungskanals können in einer derartigen Ausführungsform parallel zueinander verlaufen.In one embodiment of the invention, the discharge channel may be formed as a pipe separate from the feed channel. In particular, it is possible that the discharge channel is formed in a vertical extension to the feed channel. Such an embodiment of the discharge channel is used for fluid communication from the housing interior to the housing environment. Furthermore, it is possible that the discharge channel is formed mirror-symmetrically to the supply duct. Accordingly, the discharge channel can also be formed periscope-shaped, wherein the bent portion of the discharge channel is aligned in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust pipe. The line sections of the discharge channel and the supply channel can run parallel to each other in such an embodiment.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Gas-Messvorrichtung ein doppelwandiges Rohr mit einem Innenrohr und einem Außenrohr umfassen. Vorzugsweise ist ein zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gebildeter Zwischenraum als ein/der Ableitungskanal ausgebildet. Das Innenrohr ist in einer derartigen Ausführungsform vorzugsweise als Zuleitungskanal ausgebildet. Der Zuleitungskanal und der Ableitungskanal sind vorzugsweise derart dimensioniert, dass ihre Strömungswiderstände einander ähnlich sind.In a further embodiment of the invention, the gas measuring device may comprise a double-walled tube with an inner tube and an outer tube. Preferably, a gap formed between the inner tube and the outer tube is formed as a discharge channel (s). The inner tube is preferably formed in such an embodiment as a feed channel. The feed channel and the discharge channel are preferably dimensioned such that their flow resistances are similar to each other.

Vorzugsweise ist die Ausgangsöffnung eines Ableitungskanals derart in Richtung der Strömungsrichtung des Abgases orientiert, dass ein Unterdruck im Ableitungskanal erzeugt wird. Auch bei der Ausbildung mit einem doppelwandigen Rohr wird dieses Prinzip realisiert. Vorzugsweise weist das Außenrohr mehrere Öffnungen, insbesondere mehrere schlitzförmige Öffnungen auf. Unter dem Pitotrohr ist im vorliegenden Beispiel ein abgewinkeltes Rohr zu verstehen, dessen Eingangsöffnung dem anströmenden Abgas entgegensteht, während sich die Ausgangsöffnung entweder außerhalb des Abgasstromes befindet oder parallel zum Abgasstrom orientiert ist. Aufgrund des Druckunterschieds zwischen den beiden Öffnungen kommt es in den Pitotrohr zu einem eigenen Fluidstrom in dem der Teil-Abgasstrom zum außerhalb des Abgasrohrs ausgebildeten Gehäuseabschnitt geleitet wird.The outlet opening of a discharge channel is preferably oriented in the direction of the flow direction of the exhaust gas in such a way that a negative pressure is created in the discharge channel. Even when training with a double-walled pipe, this principle is realized. Preferably, the outer tube has a plurality of openings, in particular a plurality of slot-shaped openings. Under the pitot tube is understood in the present example, an angled pipe, the inlet opening opposes the incoming exhaust gas, while the outlet opening is either outside of the exhaust stream or oriented parallel to the exhaust stream. Due to the pressure difference between the two openings, a separate fluid flow occurs in the pitot tube in which the partial exhaust gas flow is conducted to the housing section formed outside the exhaust tube.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Ableitungskanal mindestens eine Öffnung aufweisen, wobei der Ableitungskanal derart im Abgasrohr positioniert ist, dass das im Abgasrohr strömende Abgas über die Öffnung strömt. Sofern der Zuleitungskanal als Totwasserohr ausgebildet ist gelangt der Teil-Abgasstrom durch Diffusion in den außerhalb des Abgasrohrs ausgebildeten Gehäuseabschnitt.In a further embodiment of the invention, the discharge channel may have at least one opening, wherein the discharge channel is positioned in the exhaust pipe such that the exhaust gas flowing in the exhaust pipe flows through the opening. If the supply duct is designed as a dead water pipe, the partial exhaust gas flow passes through diffusion into the housing section formed outside the exhaust pipe.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann im Zuleitungskanal ein den Teil-Abgasstrom reinigendes und/oder konditionierendes Element ausgebildet sein. Bei einem den Teil-Abgasstrom reinigenden Element kann es sich insbesondere um einen Partikelfilter und/oder einen Katalysator handeln. Des Weiteren ist es möglich, dass im Zuleitungskanal eine Vorrichtung zur Temperatureinstellung des Teil-Abgasstroms ausgebildet ist. Als ein den Teil-Abgasstrom konditionierendes Element ist beispielsweise die Ausbildung einer Dosiervorrichtung für Gase und/oder Aerosole möglich.In a further embodiment of the invention may be formed in the supply duct, a part of the exhaust gas stream cleaning and / or conditioning element. An element which purifies the partial exhaust gas flow may in particular be a particle filter and / or a catalyst. Furthermore, it is possible that a device for temperature adjustment of the partial exhaust gas flow is formed in the supply passage. As a part of the exhaust gas flow conditioning element, for example, the formation of a metering device for gases and / or aerosols is possible.

Vorzugsweise umfasst die Gas-Messvorrichtung mindestens eine Hülse mit einem Außengewinde und/oder einen Ring mit einem Außengewinde, wobei die Hülse und/oder Ring zur Verbindung des Gehäuses mit dem Abgasrohr ausgebildet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Hülse und/oder der Ring am Zuleitungskanal ausgebildet. Bei der Ausbildung der Gas-Messvorrichtung mit einer derart beschriebenen Hülse und/oder einem derart beschriebenen Ring ist es möglich, die Gas-Messvorrichtung im Sinne eines Einschraubfühlers in das Abgasrohr einzubringen.Preferably, the gas measuring device comprises at least one sleeve with an external thread and / or a ring with an external thread, wherein the sleeve and / or ring are formed for connecting the housing to the exhaust pipe. In a particularly preferred embodiment, the sleeve and / or the ring are formed on the feed channel. In the construction of the gas measuring device with a sleeve thus described and / or a ring thus described, it is possible to introduce the gas measuring device in the sense of a Einschraubfühlers in the exhaust pipe.

Des Weiteren ist es möglich, dass die Gas-Messvorrichtung einen, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten, Befestigungsflansch aufweist. Dieser Befestigungsflansch kann an dem Abgasrohr befestigt sein.Furthermore, it is possible that the gas-measuring device has a, preferably annular, mounting flange. This mounting flange may be attached to the exhaust pipe.

Bei dem im Gehäuse der Gas-Messvorrichtung befindlichen Sensor kann es sich um einen Gas-Massenstrom-Sensor und/oder um einen Gas-Sensor und/oder um einen Temperatur-Sensor handeln. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Sensor um einen NOx-Sensor. In einer äußerst bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Sensor um einen NO2-Sensor. Des Weiteren ist es möglich, dass im Gehäuse nicht nur ein Sensor sondern mehrere Sensoren ausgebildet sind. In einem derartigen Fall umfasst die Gas-Messvorrichtung eine Sensorbaugruppe, die mehrere unterschiedliche Sensoren aufweist.The sensor located in the housing of the gas measuring device may be a gas mass flow sensor and / or a gas sensor and / or a temperature sensor. Particularly preferably, the sensor is a NOx sensor. In an extremely preferred embodiment of the invention, the sensor is an NO 2 sensor. Furthermore, it is possible that not only one sensor but several sensors are formed in the housing. In such a case, the gas measuring device comprises a sensor assembly having a plurality of different sensors.

Sofern die Gas-Messvorrichtung einen NOx-Sensor, insbesondere einen NO2-Sensor, aufweist, umfasst dieser Sensor:

  1. a) ein keramisches Substrat,
  2. b) eine auf dem Substrat aufgebrachte oxidische Halbleiterschicht, und
  3. c) mindestens zwei Elektroden, die mit der Halbleiterschicht elektrisch kontaktiert sind.
If the gas measuring device has a NOx sensor, in particular a NO 2 sensor, this sensor comprises:
  1. a) a ceramic substrate,
  2. b) an applied on the substrate oxide semiconductor layer, and
  3. c) at least two electrodes, which are electrically contacted with the semiconductor layer.

Mit anderen Worten stehen die mindestens zwei Elektroden in elektrischen Kontakt mit der oxidischen Halbleiterschicht. Bei der oxidischen Halbleiterschicht handelt es sich vorzugsweise um eine Wolframtrioxid-Schicht. Des Weiteren ist es möglich, dass die oxidische Halbleiterschicht Manganoxid (MnO, Mn2O3) aufweist. Auch die Verwendung weiterer Metalloxide ist möglich.In other words, the at least two electrodes are in electrical contact with the oxide semiconductor layer. The oxide semiconductor layer is preferably a tungsten trioxide layer. Furthermore, it is possible that the oxide semiconductor layer has manganese oxide (MnO, Mn 2 O 3 ). The use of other metal oxides is possible.

Des Weiteren kann der Sensor, insbesondere der NOx-Sensor, besonders der NO2-Sensor, ein Heizelement umfassen. Das Heizelement befindet sich vorzugsweise auf der zur oxidischen Halbleiterschicht gegenüberliegend ausgebildeten Seite des Substrates. Des Weiteren ist es möglich, dass auf der oxidischen Halbleiterschicht eine poröse Abdeckkeramik aufgebracht ist. Diese Abdeckkeramik schützt die oxidische Halbleiterschicht.Furthermore, the sensor, in particular the NOx sensor, in particular the NO 2 sensor, may comprise a heating element. The heating element is preferably located on the opposite side of the substrate to the oxide semiconductor layer. Furthermore, it is possible for a porous cover ceramic to be applied to the oxide semiconductor layer. This cover ceramic protects the oxide semiconductor layer.

Bei den unter c) beschriebenen Elektroden handelt es sich vorzugsweise um zwei ineinandergreifende Kammelektroden. Derartige Elektroden können beispielsweise durch Siebdruck auf das keramische Substrat aufgebracht werden. Vorzugsweise bestehen die mindestens zwei Elektroden aus Platin. Anschließend werden die (Kamm-)Elektroden mit der oxidischen Halbleiterschicht beschichtet. Das Aufbringen der oxidischen Halbleiterschicht kann durch Siebdruck oder durch RF-Sputtern durchgeführt werden. Im Anschluss daran kann auf die noch freie Seite des Substrates das beschriebene Heizelement, insbesondere der Heizwiderstand aufgebracht werden. Der Heizwiderstand kann beispielsweise aus Platin bestehen. Das Heizelement, insbesondere der Heizwiderstand, erlaubt es im Betrieb die Temperatur des keramischen Substrates zu kontrollieren. Gleichzeitig kann damit auch die Temperatur über den Widerstand gemessen werden. Vorzugsweise sind alle Zuleitungen zu den Kontakten aus Teflon-isolierten Drähten hergestellt.The electrodes described under c) are preferably two intermeshing comb electrodes. Such electrodes can be applied to the ceramic substrate by screen printing, for example. Preferably, the at least two electrodes are made of platinum. Subsequently, the (comb) electrodes are coated with the oxide semiconductor layer. The application of the oxide semiconductor layer can be carried out by screen printing or by RF sputtering. Following this, the described heating element, in particular the heating resistor can be applied to the still free side of the substrate. The heating resistor may for example consist of platinum. The heating element, in particular the heating resistor, allows the temperature of the ceramic substrate to be controlled during operation. At the same time, the temperature can also be measured via the resistor. Preferably, all leads to the contacts are made of Teflon-insulated wires.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die oxidische Halbleiterschicht mit einer weiteren gaspermeablen Schutzschicht abzudecken. Diese Schicht kann beispielsweise aus Mangandioxid (MnO2) bestehen. Die zusätzliche gaspermeable Schutzschicht dient insbesondere dazu, Kontaminationen durch Fremdgase zu verhindern.In a further embodiment of the invention, it is possible to cover the oxide semiconductor layer with a further gas-permeable protective layer. This layer may for example consist of manganese dioxide (MnO 2 ). The additional gas-permeable protective layer serves in particular to prevent contamination by foreign gases.

Insgesamt ist festzustellen, dass auf Grundlage der erfindungsgemäßen Gas-Messvorrichtung eine Analyse eines in einem Abgasrohr strömenden Abgases (insbesondere eine Analyse der Stickoxide) mit Sensoren hoher Empfindlichkeit durchgeführt werden kann. Die ausgebildeten Stickoxid-Sensoren weisen eine hohe Empfindlichkeit von 0 - 100 ppm auf. Die erfindungsgemäße Ableitung eines Teil-Abgasstroms in einen außerhalb des Abgasrohrs ausgebildeten Gehäuseabschnitt führt zu schnellen Ansprechzeiten des Sensors. Dies wird beispielsweise bei schnellen Lastwechseln des Verbrennungsmotors gewünscht. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Teil-Abgasstrom über den Sensor direkt und kontinuierlich geführt wird und Totwassergebiete vermieden werden.Overall, it should be noted that based on the gas measuring device according to the invention, an analysis of an exhaust gas flowing in an exhaust pipe (in particular an analysis of the nitrogen oxides) can be carried out with sensors of high sensitivity. The trained nitric oxide sensors have a high sensitivity of 0 - 100 ppm. The derivation according to the invention of a partial exhaust gas flow into a housing section formed outside the exhaust pipe leads to fast response times of the sensor. This is desired, for example, during rapid load changes of the internal combustion engine. This is due to the fact that the partial exhaust gas flow through the sensor is guided directly and continuously and dead water areas are avoided.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Gas-Messverfahren, das unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Gas-Messvorrichtung durchgeführt wird. Das Gas-Messverfahren ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

  1. a) Ableiten eines Teil-Abgasstroms des Abgases aus dem Abgasrohr mittels des Ableitungskanals;
  2. b) Leiten des Teil-Abgasstroms in den außerhalb des Abgasrohrs ausgebildeten Gehäuseabschnitt;
  3. c) Leiten des Teil-Abgasstroms über den Sensor.
A further aspect of the invention relates to a gas measuring method which is carried out using a gas measuring device according to the invention. The gas measuring method is characterized by the following method steps:
  1. a) deriving a partial exhaust gas flow of the exhaust gas from the exhaust pipe by means of the discharge channel;
  2. b) passing the partial exhaust gas stream into the housing section formed outside the exhaust pipe;
  3. c) passing the partial exhaust gas flow over the sensor.

Im Schritt b) wird der Teil-Abgasstrom vorzugsweise abgekühlt. Die Abkühlung des Teil-Abgasstroms erfolgt derart, dass die Temperatur des Teil-Abgasstroms am Sensor weniger als 500 °C, insbesondere weniger als 400 °C, insbesondere weniger als 300 °C, beträgt. Aufgrund der erfindungsgemäßen Abkühlung des Teil-Abgasstroms kann insbesondere ein Sensor der auf einer oxidischen Halbleiterschicht basiert verwendet werden.In step b), the partial exhaust gas stream is preferably cooled. The cooling of the partial exhaust gas flow takes place in such a way that the temperature of the partial exhaust gas flow at the sensor is less than 500 ° C., in particular less than 400 ° C., in particular less than 300 ° C. Due to the cooling of the partial exhaust gas stream according to the invention, it is possible in particular to use a sensor based on an oxide semiconductor layer.

Zwischen Schritt b) und Schritt c) kann der Teil-Abgasstrom gereinigt und/oder konditioniert werden. Vorzugsweise wird der Teil-Abgasstrom mittels eines Partikelfilters oder mittels eines Katalysators gereinigt. Des Weiteren ist es möglich, dass dem Teil-Abgasstrom weiteres Gas und/oder Aerosol zugefügt wird. Durch Hinzufügen weiteren Gases bzw. Aerosols kann der Teil-Abgasstrom konditioniert werden.Between step b) and step c), the partial exhaust gas stream can be cleaned and / or conditioned. Preferably, the partial exhaust gas stream is purified by means of a particulate filter or by means of a catalyst. Furthermore, it is possible that further gas and / or aerosol is added to the partial exhaust gas flow. By adding further gas or aerosol, the partial exhaust gas flow can be conditioned.

Das Gas-Messverfahren kann einen Schritt d) umfassen, in dem Teil-Abgasstrom in das Abgasrohr zurückgeführt wird oder in die Gehäuseumgebung abgeleitet wird.The gas metering method may include a step d) in which partial exhaust gas flow is returned to the exhaust pipe or drained into the housing environment.

Vorzugsweise sind das Gas-Messverfahren sowie die Gas-Messvorrichtung derart ausgebildet, dass es sich bei dem Sensor um einen Gas-Sensor handelt, der die Konzentration von Gasbestandteilen des Teil-Abgasstroms misst.Preferably, the gas measuring method and the gas measuring device are designed such that the sensor is a gas sensor is that measures the concentration of gas constituents of the partial exhaust gas stream.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.The invention will be explained in more detail by means of embodiments with reference to the accompanying schematic drawings.

In diesen zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Gas-Messvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
  • 2 eine Prinzip-Darstellung einer Bypass-Anordnung;
  • 3 - 6 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gas-Messvorrichtung.
In these show:
  • 1 a gas measuring device according to the invention according to a first embodiment;
  • 2 a schematic representation of a bypass arrangement;
  • 3 - 6 further embodiments of the gas measuring device according to the invention.

Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Teile gleiche Bezugsziffern verwendet.Hereinafter, like reference numerals are used for like and equivalent parts.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Gas-Messvorrichtung 10 zur Messung eines in einem Abgasrohr 100 (schematisch dargestellt) eines Verbrennungsmotors strömenden Abgases dargestellt. Die Gas-Messvorrichtung 10 umfasst des Weiteren ein Gehäuse 20. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das vollständige Gehäuse 20 außerhalb des Abgasrohres 100 ausgebildet. In weiteren Ausführungsformen ist es ebenfalls möglich, dass lediglich ein Gehäuseabschnitt außerhalb des Abgasrohres 100 ausgebildet ist.In 1 is a gas measuring device according to the invention 10 for measuring one in an exhaust pipe 100 (shown schematically) of an internal combustion engine flowing exhaust gas. The gas measuring device 10 further includes a housing 20 , In the illustrated embodiment, the complete housing 20 outside the exhaust pipe 100 educated. In further embodiments, it is also possible that only a housing portion outside of the exhaust pipe 100 is trained.

Die Gas-Messvorrichtung 10 umfasst des Weiteren einen Zuleitungskanal 30, der einen Teil-Abgasstrom in das Gehäuse 20 ableitet. Der Zuleitungskanal 30 ist als Pitotrohr ausgebildet. Dieses umfasst einen ersten abgewinkelten Abschnitt 31 sowie einen davon 90° abstehenden Leitungsabschnitt 32. Im abgewinkelten Abschnitt 31 ist die Eingangsöffnung 33 des Zuleitungskanals 30 ausgebildet. Die Eingangsöffnung 33 ist entgegengesetzt zur Strömungsrichtung S des Abgases orientiert. Die Ausgangsöffnung 34 des Zuleitungskanales 30 ist außerhalb des Abgasrohres 100 ausgebildet. Durch den Druckunterschied zwischen der Eingangsöffnung 33 und der Ausgangsöffnung 34 kommt es in dem Zuleitungskanal 30 zu einem eigenen Fluidstrom. In diesem Fluidstrom strömt ein Teil-Abgasstrom in Richtung des Gehäuses 20.The gas measuring device 10 further comprises a supply duct 30 that has a partial exhaust flow into the housing 20 derives. The supply duct 30 is designed as a pitot tube. This includes a first angled section 31 and a 90 ° projecting line section 32 , In the angled section 31 is the entrance opening 33 of the supply duct 30 educated. The entrance opening 33 is opposite to the flow direction S oriented to the exhaust gas. The exit opening 34 of the supply duct 30 is outside the exhaust pipe 100 educated. Due to the pressure difference between the inlet opening 33 and the exit port 34 it comes in the supply channel 30 to a separate fluid flow. In this fluid flow, a partial exhaust gas flow flows in the direction of the housing 20 ,

Der Teil-Abgasstrom kann im Gehäuse 20 direkt zum Sensor 50 geleitet werden. Vorzugsweise beträgt die Temperatur innerhalb des Gehäuses 20 maximal 300 °C. Durch Anordnung eines Filters 70 im Zuleitungskanal 30 wird neben der Abkühlung des Teil-Abgasstroms eine Reinigung bewirkt. Demnach ist innerhalb des Gehäuses 20 ein sauberer Gasraum ausgebildet.The partial exhaust gas flow may be in the housing 20 directly to the sensor 50 be directed. Preferably, the temperature is within the housing 20 maximum 300 ° C. By arranging a filter 70 in the supply duct 30 In addition to the cooling of the partial exhaust gas flow, a cleaning is effected. Accordingly, inside the case 20 a clean gas space formed.

Der Sensor 50 besteht im dargestellten Beispiel aus einem keramischen Substrat 51 einer auf dem Substrat 51 aufgebrachten oxidischen Halbleiterschicht 52 und mindestens zwei Elektroden, die mit der Halbleiterschicht elektrisch kontaktiert sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Sensor 50 um einen NOx-Sensor, insbesondere um einen NO2-Sensor. Auf der Rückseite des Substrates 51 kann ein Heizelement, insbesondere ein Heizwiderstand ausgebildet sein. Oberhalb der oxidischen Halbleiterschicht 52 ist des Weiteren eine poröse Abdeckkeramik 54 ausgebildet.The sensor 50 in the example shown, consists of a ceramic substrate 51 on the substrate 51 applied oxide semiconductor layer 52 and at least two electrodes electrically contacted with the semiconductor layer. Preferably, the sensor is 50 to a NOx sensor, in particular a NO 2 sensor. On the back of the substrate 51 may be formed a heating element, in particular a heating resistor. Above the oxide semiconductor layer 52 is furthermore a porous cover ceramic 54 educated.

Nach dem Umströmen des Sensors 50 mit dem Teil-Abgasstrom wird der Teil-Abgasstrom durch den Ableitungskanal 40 zum Abgasrohr 100 geleitet. Der Ableitungskanal 40 stellt somit eine Fluidverbindung vom Gehäuseinneren 21 zum Abgasrohr 100 her. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Gas-Messvorrichtung 10 ein doppelwandiges Rohr 15 mit einem Innenrohr 35 und einem Außenrohr 36 auf. Der zwischen dem Innenrohr 35 und dem Außenrohr 36 gebildete Zwischenraum ist vorliegend als Ableitungskanal 40 ausgebildet. Der Zuleitungskanal 30 wird hingegen durch das Innenrohr 35 gebildet.After flowing around the sensor 50 with the partial exhaust gas flow, the partial exhaust gas flow through the discharge channel 40 to the exhaust pipe 100 directed. The discharge channel 40 thus provides a fluid connection from the housing interior 21 to the exhaust pipe 100 ago. In the present embodiment, the gas measuring device 10 a double-walled pipe 15 with an inner tube 35 and an outer tube 36 on. The between the inner tube 35 and the outer tube 36 formed gap is present as a drainage channel 40 educated. The supply duct 30 is, however, by the inner tube 35 educated.

Der Ableitungskanal 40 weist mehrere Öffnungen 41 auf, durch die der Teil-Abgasstrom in das Abgasrohr 100 entweichen kann. Die Öffnungen 41 sind vorzugsweise derart im Außenrohr 36 ausgebildet bzw. angeordnet, dass der Abgasstrom S über die Öffnungen 41 strömt. Dadurch bildet sich ein Druckgefälle zwischen den Öffnungen 41 des Außenrohrs 36 und dem Gehäuseabschnitt 25 aus und es kommt zu einem Fluidstrom aus dem Gehäuseabschnitt 25 in den Abgasstrom.The discharge channel 40 has several openings 41 on, through which the partial exhaust gas flow into the exhaust pipe 100 can escape. The openings 41 are preferably in the outer tube 36 formed or arranged that the exhaust gas flow S over the openings 41 flows. This creates a pressure gradient between the openings 41 of the outer tube 36 and the housing section 25 from and there is a flow of fluid from the housing section 25 in the exhaust stream.

Die Gas-Messvorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine Hülse 60 mit einem Außengewinde 61. Die Hülse 60 umfasst des Weiteren einen Flanschabschnitt 62. Der Flanschabschnitt 62 liegt auf dem Abgasrohr 100 auf. Mit Hilfe des Außengewindes 61 kann die Hülse 60 in das Abgasrohr 100 eingeschraubt werden.The gas measuring device 10 further comprises a sleeve 60 with an external thread 61 , The sleeve 60 further comprises a flange portion 62 , The flange section 62 lies on the exhaust pipe 100 on. With the help of external thread 61 can the sleeve 60 in the exhaust pipe 100 be screwed.

In 2 wird schematisch ein Abgasrohr 100 mit einer erfindungsgemäßen Gas-Messvorrichtung 10 abgebildet. Diese Abbildung zeigt schemenhaft, dass die Gas-Messvorrichtung 10 zwei voneinander separierte Rohre, nämlich ein Zuleitungskanal 30 sowie ein Ableitungskanal 40 umfassen kann. Die Gas-Messvorrichtung 10 ist im Sinne eines Bypasses ausgebildet. Das heißt, ein Teil-Abgasstrom wird aus dem im Abgasrohr 100 strömenden Abgas abgezweigt, mittels des Zuleitungskanales 30 in das Gehäuse 20 und zu dem im Gehäuseinneren 21 ausgebildeten Sensor 50 geleitet. Anschließend wird der Teil-Abgasstrom wieder in das Abgasrohr 100 zugeführt. Auch bei dieser Konstruktion wird der Teil-Abgasstrom zweckmäßigerweise unter 400 °C gekühlt, bevor dieser auf den Sensor 50 trifft.In 2 is schematically an exhaust pipe 100 with a gas measuring device according to the invention 10 displayed. This figure shows schematically that the gas measuring device 10 two separate tubes, namely a supply channel 30 and a drainage channel 40 may include. The gas measuring device 10 is designed in the sense of a bypass. That is, a partial exhaust gas flow is from the exhaust pipe 100 diverted flowing exhaust gas, by means of the supply duct 30 in the case 20 and to the inside of the case 21 trained sensor 50 directed. Subsequently, the partial exhaust gas flow is again in the exhaust pipe 100 fed. Even with this construction, the partial exhaust gas flow is advantageously cooled below 400 ° C, before this on the sensor 50 meets.

In 2 wird des Weiteren angedeutet, dass mehrere Sensoren, nämlich ein NO2-Sensor 50 und ein NOx-Sensor 50' im Gehäuseinneren 21 ausgebildet sein können. In 2 is further indicated that a plurality of sensors, namely a NO 2 sensor 50 and a NOx sensor 50 'inside the housing 21 can be trained.

In 3 wird eine weitere Ausführungsform der Gas-Messvorrichtung 10 dargestellt. Auch der dort abgebildete Zuleitungskanal 30 weist einen abgewinkelten Abschnitt 31 und einen vertikalen Leitungsabschnitt 32 auf. Der Zuleitungskanal 30 endet im Gehäuse 20, in dem sich der Sensor 50 befindet. Der Ableitungskanal 40, insbesondere die Eingangsöffnung 42, ist in vertikaler Verlängerung zum Zuleitungskanal 30 ausgebildet. Der Ableitungskanal 40 dient zur Fluidverbindung vom Gehäuseinneren 21 zur Gehäuseumgebung 101. Die Ausgangsöffnung 43 des Ableitrohrs 40 ist demnach in der Gehäuseumgebung 101 ausgebildet.In 3 is another embodiment of the gas measuring device 10 shown. Also the supply channel shown there 30 has an angled section 31 and a vertical line section 32 on. The supply duct 30 ends in the case 20 in which the sensor is located 50 located. The discharge channel 40 , in particular the entrance opening 42 , is in vertical extension to the supply duct 30 educated. The discharge channel 40 serves for fluid connection from the inside of the housing 21 to the housing environment 101 , The exit opening 43 of the discharge pipe 40 is therefore formed in the housing environment 101.

In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Gas-Messvorrichtung 10 dargestellt. Der Zuleitungskanal 30 und der Ableitungskanal 40 sind im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet. Demnach weisen beide Kanäle 30 und 40 jeweils einen abgewinkelten Abschnitt 31 und 44 sowie einen Leitungsabschnitt 32 und 45 auf. Beide Leitungsabschnitte 32 und 45 sind in einer Schutzhülse 75 befindlich. Es ist zu erkennen, dass die Eingangsöffnung 42 des Ableitungskanals 40 in horizontaler Verlängerung zur Ausgangsöffnung 34 des Zuleitungskanals 30 ausgebildet ist. Um eine derartige Anordnung der Öffnungen 33 und 42 zu ermöglichen weisen sowohl der Zuleitungskanal 30 als auch der Ableitungskanal 40 jeweils einen Biegungsabschnitt 37 und 47 auf.In 4 is another embodiment of a gas measuring device 10 shown. The supply duct 30 and the drainage channel 40 are essentially mirror-symmetrical to each other. Accordingly, both channels have 30 and 40 each angled section 31 and 44 and a line section 32 and 45 on. Both line sections 32 and 45 are in a protective sleeve 75 located. It can be seen that the entrance opening 42 of the discharge channel 40 in horizontal extension to the exit opening 34 of the supply duct 30 is trained. In order to allow such an arrangement of the openings 33 and 42, both the supply duct 30 as well as the discharge channel 40 each a bending section 37 and 47 on.

In 5 ist eine Gas-Messvorrichtung 10 mit einem Gehäuse 20 dargestellt, wobei sich das Gehäuse 20 vollständig außerhalb des Abgasrohres 100 befindet. Im Gehäuseinneren 21 befindet sich wiederum der Sensor 50. Mittels einer Leitung 55 können die gemessenen Werte des Sensors 50 übertragen werden. Der axiale Endabschnitt 39 des Zuleitungskanals 30 ist in das Gehäuseinnere 21 eingeführt. Im dargestellten Beispiel sind der Zuleitungskanal 30 und der Ableitungskanal 40 als ein einziges Bauteil ausgebildet. Das Rohr ist als Totwasserrohr ausgebildet. Der Teil-Abgasstrom gelangt nicht durch direkte Leitung zu dem Sensor 50. Vielmehr gelangt ein Teil-Abgasstrom durch Diffusion des im Abgasrohr 100 strömenden Abgases zu dem Sensor 50. Hierzu weist das Rohr 30 bzw. 40 einen trompetenartigen Öffnungsabschnitt 38 auf. Die Eingangsöffnung 33 bzw. 43 ist derart im Abgasrohr 100 positioniert, dass das im Abgasrohr 100 strömende Abgas über die Öffnung 33 bzw. 43 hinwegströmt.In 5 is a gas measuring device 10 with a housing 20 shown, with the housing 20 completely outside the exhaust pipe 100 located. Inside the case 21 again is the sensor 50 , By means of a line 55 can be the measured values of the sensor 50 be transmitted. The axial end section 39 of the supply duct 30 is in the housing interior 21 introduced. In the example shown, the supply channel 30 and the drainage channel 40 formed as a single component. The tube is designed as a dead water pipe. The partial exhaust gas flow does not reach the sensor by direct conduction 50 , Rather, a partial exhaust gas flow passes through the diffusion in the exhaust pipe 100 flowing exhaust gas to the sensor 50 , For this purpose, the tube 30 respectively. 40 a trumpet-like opening section 38 on. The entrance opening 33 respectively. 43 is in the exhaust pipe 100 positioned that in the exhaust pipe 100 flowing exhaust gas over the opening 33 respectively. 43 flows away.

In 6 wird eine alternative Ausführungsform einer Gas-Messvorrichtung 10 dargestellt. Diese weist im Gegensatz zu den Ausführungsformen der 3 - 5 keine Hülse 60 sondern lediglich einen Befestigungsflansch 65 auf.In 6 is an alternative embodiment of a gas measuring device 10 shown. This, in contrast to the embodiments of the 3 - 5 no sleeve 60 but only a mounting flange 65 on.

Des Weiteren ist nicht das vollständige Gehäuse 20 außerhalb des Abgasrohres 100 ausgebildet sondern lediglich der Gehäuseabschnitt 25. In diesem Gehäuseabschnitt 25 ist der Sensor 50 befindlich. Im dargestellten Beispiel sind mehrere Zuleitungskanäle 30 ausgebildet. Diese sind als Öffnungen im Gehäuse 20 ausgebildet. Vorzugsweise sind mehrere Reihen von Zuleitungskanälen 30 ausgebildet. Der Ableitungskanal 40 ist innerhalb des Gehäuses 20 ausgebildet. Das Gehäuse 20 ist mit anderen Worten konzentrisch zum Ableitungskanal 40 ausgebildet. Die Ausgangsöffnung 43 ist als Öffnung in der Stirnseite 26 des Gehäuses 20 ausgebildet. Da auch in diesem Beispiel der Sensor 50 außerhalb des Abgasrohrs 100 ausgebildet ist, wird der Teil-Abgasstrom auf dem Weg von den Zuleitungskanälen 30 zum Sensor 50 abgekühlt.Furthermore, it is not the complete case 20 formed outside of the exhaust pipe 100 but only the housing portion 25 , In this housing section 25 is the sensor 50 located. In the example shown are several supply channels 30 educated. These are formed as openings in the housing 20. Preferably, several rows of feed channels 30 educated. The discharge channel 40 is inside the case 20 educated. The housing 20 In other words, it is concentric with the discharge channel 40 educated. The exit opening 43 is as an opening in the front side 26 of the housing 20 educated. As in this example, the sensor 50 outside the exhaust pipe 100 is formed, the partial exhaust gas flow is on the way from the supply ducts 30 to the sensor 50 cooled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Gas-MessvorrichtungGas-measuring device
1515
Doppelwandiges RohrDouble walled pipe
2020
Gehäusecasing
2121
Gehäuseinnereshousing interior
2525
Gehäuseabschnitthousing section
2626
Stirnseitefront
3030
Zuleitungskanalsupply channel
3131
Abgewinkelter AbschnittAngled section
3232
Leitungsabschnittline section
3333
Eingangsöffnungentrance opening
3434
Ausgangsöffnungoutput port
3535
Innenrohrinner tube
3636
Außenrohrouter tube
3737
Biegungsabschnittflexure
3838
Öffnungsabschnittopening section
3939
Endabschnittend
4040
AbleitungskanalWaterway
4141
Öffnungopening
4242
Eingangsöffnungentrance opening
4343
Ausgangsöffnungoutput port
4444
Abgewinkelter AbschnittAngled section
4545
Leitungsabschnittline section
4747
Biegungsabschnittflexure
50, 50'50, 50 '
Sensorsensor
5151
Substratsubstratum
5252
Oxidische HalbleiterschichtOxidic semiconductor layer
5353
Heizelementheating element
5454
Abdeckschichtcovering
5555
Leitungmanagement
6060
Hülseshell
6161
Außengewindeexternal thread
6262
Flanschabschnittflange
6565
Befestigungsflanschmounting flange
7070
Filterfilter
7575
Schutzhülseprotective sleeve
100100
Abgasrohrexhaust pipe
101101
Gehäuseumgebunghousing environment
SS
Strömungsrichtung AbgasFlow direction exhaust gas

Claims (15)

Gas-Messvorrichtung (10) zur Messung eines in einem Abgasrohr (100) eines Verbrennungsmotors strömenden Abgases, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (20) mit mindestens einem außerhalb des Abgasrohrs (100) ausgebildeten Gehäuseabschnitt (25), in dem ein Sensor (50) befindlich ist, wobei die Gas-Messvorrichtung (10) mindestens einen Zuleitungskanal (30) umfasst, der einen Teil-Abgasstrom in das Gehäuse (20) ableitet.Gas measuring device (10) for measuring an exhaust gas flowing in an exhaust pipe (100) of an internal combustion engine, characterized by a housing (20) having at least one housing section (25) formed outside the exhaust pipe (100), in which a sensor (50) is located wherein the gas measuring device (10) comprises at least one supply passage (30), which discharges a partial exhaust gas flow into the housing (20). Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuleitungskanal (30) ein Staurohr, insbesondere ein Pitotrohr, oder ein Totwasserrohr ist.Gas measuring device (10) after Claim 1 , characterized in that the supply channel (30) is a pitot tube, in particular a pitot tube, or a dead water pipe. Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Ableitungskanal (40), der eine Fluidverbindung vom Gehäuseinneren (21) zum Abgasrohr (100) und/oder zur Gehäuseumgebung (101) herstellt.Gas measuring device (10) after Claim 1 or 2 characterized by a drain passage (40) providing fluid communication from the interior of the housing (21) to the exhaust pipe (100) and / or the housing environment (101). Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein doppelwandiges Rohr (15) mit einem Innenrohr (35) und einem Außenrohr (36), wobei ein zwischen dem Innenrohr (35) und dem Außenrohr (36) gebildeter Zwischenraum als ein/der Ableitungskanal (40) ausgebildet ist und/oder das Innenrohr (35) den Zuleitungskanal (30) bildet.Gas measuring device (10) according to any one of the preceding claims, characterized by a double-walled tube (15) having an inner tube (35) and an outer tube (36), wherein a gap formed between the inner tube (35) and the outer tube (36) one / the discharge channel (40) is formed and / or the inner tube (35) forms the supply channel (30). Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ableitungskanal (40) mindestens eine Öffnung (41, 43) aufweist, wobei der Ableitungskanal (40) derart im Abgasrohr (100) positioniert ist, dass das im Abgasrohr (100) strömende Abgas über die Öffnung (41, 43) strömt.Gas measuring device (10) after Claim 3 or 4 , characterized in that the discharge channel (40) has at least one opening (41, 43), wherein the discharge channel (40) is positioned in the exhaust pipe (100) such that the exhaust gas flowing in the exhaust pipe (100) via the opening (41, 43) flows. Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuleitungskanal (40) ein den Teil-Abgasstrom reinigendes und/oder konditionierendes Element, insbesondere mindestens ein Partikelfilter (70) und/oder mindestens ein Katalysator und/oder mindestens eine Vorrichtung zur Temperatureinstellung des Teil-Abgasstroms und/oder mindestens eine Dosiervorrichtung für Gas und/oder Aerosol, ausgebildet ist.Gas-measuring device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that in the feed channel (40) a partial exhaust gas flow-cleaning and / or conditioning element, in particular at least one particulate filter (70) and / or at least one catalyst and / or at least a device for adjusting the temperature of the partial exhaust gas stream and / or at least one metering device for gas and / or aerosol is formed. Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Hülse (60) mit einem Außengewinde (61) und/oder einen Ring mit einem Außengewinde zur Verbindung des Gehäuses (20) mit dem Abgasrohr (100), wobei die Hülse (60) und/oder der Ring vorzugsweise am Zuleitungskanal (30) ausgebildet ist.Gas measuring device (10) according to any one of the preceding claims, characterized by a sleeve (60) having an external thread (61) and / or a ring with an external thread for connecting the housing (20) with the exhaust pipe (100), wherein the sleeve (60) and / or the ring is preferably formed on the feed channel (30). Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (50) ein Gas-Massenstrom-Sensor oder ein Gas-Sensor, insbesondere ein NOx-Sensor, besonders bevorzugt ein NO2-Sensor, ist.Gas measuring device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sensor (50) is a gas mass flow sensor or a gas sensor, in particular a NOx sensor, particularly preferably a NO 2 sensor. Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der NOx-Sensor (50), insbesondere der NO2-Sensor, a) ein keramisches Substrat (51), b) eine auf dem Substrat aufgebrachte oxidische Halbleiterschicht (52), insbesondere eine Wolframtrioxid-Schicht, und c) mindestens zwei Elektroden, die mit der Halbleiterschicht (52) elektrisch kontaktiert sind, umfasst.Gas measuring device (10) after Claim 8 , characterized in that the NOx sensor (50), in particular the NO 2 sensor, a) a ceramic substrate (51), b) an applied on the substrate oxide semiconductor layer (52), in particular a tungsten trioxide layer, and c ) comprises at least two electrodes electrically contacted with the semiconductor layer (52). Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der NOx-Sensor (50), insbesondere der NO2-Sensor, ein Heizelement (53) umfasst.Gas measuring device (10) after Claim 8 or 9 , characterized in that the NOx sensor (50), in particular the NO 2 sensor, a heating element (53). Gas-Messverfahren unter Verwendung einer Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: a) Ableiten eines Teil-Abgasstroms des Abgases aus dem Abgasrohr (100) mittels des Zuleitungskanals (30); b) Leiten des Teil-Abgasstroms in den mindestens außerhalb des Abgasrohrs (100) ausgebildeten Gehäuseabschnitt (21); c) Leiten des Teil-Abgasstroms über den Sensor (50, 50').Gas measuring method using a gas measuring device (10) according to one of Claims 1 to 10 characterized by the steps of: a) diverting a partial exhaust gas flow of the exhaust gas from the exhaust pipe (100) by means of the supply duct (30); b) passing the partial exhaust gas flow into the at least outside of the exhaust pipe (100) formed housing portion (21); c) passing the partial exhaust gas flow over the sensor (50, 50 '). Gas-Messverfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) der Teil-Abgasstrom abgekühlt wird, insbesondere derart, dass die Temperatur des Teil-Abgasstroms am Sensor (50, 50') weniger als 500 °C, insbesondere weniger als 300 °C, beträgt.Gas measuring method according to Claim 11 , characterized in that in step b) the partial exhaust gas flow is cooled, in particular such that the temperature of the partial exhaust gas flow at the sensor (50, 50 ') is less than 500 ° C, in particular less than 300 ° C. Gas-Messverfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schritt b) und Schritt c) der Teil-Abgasstrom gereinigt und/oder konditioniert wird, insbesondere der Teil-Abgasstrom mittels Partikelfilter (70) oder Katalysator gereinigt wird oder dem Teil-Abgasstrom weiteres Gas und/oder Aerosol zugefügt wird. Gas measuring method according to Claim 11 or 12 , characterized in that between step b) and step c) the partial exhaust gas flow is purified and / or conditioned, in particular the partial exhaust gas flow by means of particle filter (70) or catalyst is cleaned or added to the partial exhaust gas stream further gas and / or aerosol becomes. Gas-Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch einen Schritt d), in dem der Teil-Abgasstrom in das Abgasrohr (100) zurückgeführt wird oder in die Gehäuseumgebung (101) abgeleitet wird.Gas measuring method according to one of Claims 11 to 13 characterized by a step d) of returning the partial exhaust gas stream into the exhaust pipe (100) or discharging it to the housing environment (101). Gas-Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (50, 50') die Konzentration von Gasbestandteilen des Teil-Abgasstroms misst.Gas measuring method according to one of Claims 11 to 14 , characterized in that the sensor (50, 50 ') measures the concentration of gas constituents of the partial exhaust gas flow.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021122492A1 (en) 2021-08-31 2023-03-02 Hug Engineering Ag exhaust system

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19644569A1 (en) * 1996-10-27 1998-05-07 Heraeus Electro Nite Int Capacitive lambda probe
DE19856369A1 (en) * 1998-12-07 2000-06-15 Siemens Ag Resistive gas sensor and method for its production
US6432288B1 (en) * 2001-04-10 2002-08-13 Ken E. Nielsen Oxygen monitor
EP1445608A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-11 Delphi Technologies, Inc. Gas sensor comprising a sampling tube, method of making and using that sensor
DE102005023259A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Daimlerchrysler Ag Motor vehicle exhaust gas sensor has attachment regions accessible by exhaust gas entering sensor housing that are porous or that have porous cover
DE102008032331A1 (en) * 2007-07-11 2009-01-15 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya-shi Ammonia gas sensor
DE102013209469A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and method for generating a gas flow from a room to a gas sensor
DE102015209262A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust system with a gas sensor, in particular with a particle sensor
DE102015215935A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Robert Bosch Gmbh Sensor element for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4334672C2 (en) * 1993-10-12 1996-01-11 Bosch Gmbh Robert Sensor for the detection of nitrogen oxide
US6242263B1 (en) * 1996-12-20 2001-06-05 Corning Incorporated Automotive hydrocarbon sensor
DE102008041038B4 (en) * 2008-08-06 2023-05-25 Robert Bosch Gmbh gas sensor
DE102013204780A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 Robert Bosch Gmbh Exhaust guide element, exhaust gas measuring device for a vehicle and method for producing an exhaust gas guide element
CN105545435B (en) * 2014-10-27 2019-04-30 株式会社堀场制作所 The exhaust gas analysis system of mobile object loading type

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19644569A1 (en) * 1996-10-27 1998-05-07 Heraeus Electro Nite Int Capacitive lambda probe
DE19856369A1 (en) * 1998-12-07 2000-06-15 Siemens Ag Resistive gas sensor and method for its production
US6432288B1 (en) * 2001-04-10 2002-08-13 Ken E. Nielsen Oxygen monitor
EP1445608A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-11 Delphi Technologies, Inc. Gas sensor comprising a sampling tube, method of making and using that sensor
DE102005023259A1 (en) * 2005-05-20 2006-11-23 Daimlerchrysler Ag Motor vehicle exhaust gas sensor has attachment regions accessible by exhaust gas entering sensor housing that are porous or that have porous cover
DE102008032331A1 (en) * 2007-07-11 2009-01-15 NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya-shi Ammonia gas sensor
DE102013209469A1 (en) * 2013-05-22 2014-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus and method for generating a gas flow from a room to a gas sensor
DE102015209262A1 (en) * 2015-05-21 2016-11-24 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust system with a gas sensor, in particular with a particle sensor
DE102015215935A1 (en) * 2015-08-20 2017-02-23 Robert Bosch Gmbh Sensor element for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021122492A1 (en) 2021-08-31 2023-03-02 Hug Engineering Ag exhaust system

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