WO2018115050A1 - Gas-messvorrichtung und gas-messverfahren - Google Patents

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WO2018115050A1
WO2018115050A1 PCT/EP2017/083695 EP2017083695W WO2018115050A1 WO 2018115050 A1 WO2018115050 A1 WO 2018115050A1 EP 2017083695 W EP2017083695 W EP 2017083695W WO 2018115050 A1 WO2018115050 A1 WO 2018115050A1
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gas
sensor
measuring device
exhaust gas
housing
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Application number
PCT/EP2017/083695
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English (en)
French (fr)
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Karlheinz Wienand
Matthias Muziol
Original Assignee
Heraeus Sensor Technology Gmbh
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—Specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—Specially adapted to detect a particular component for NOx
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    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow

Definitions

  • the invention relates to a gas measuring device for measuring an exhaust gas flowing in an exhaust pipe of an internal combustion engine.
  • the invention relates to a gas measuring method using a
  • 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 Zr0 2 layers.
  • these sensors have several disadvantages.
  • the detection limit of such sensors is 100 ppm for N0 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.
  • nitrogen oxide sensors based on oxide semiconductor layers are known. By adsorption of N0 2 on the surface of the oxide semiconductor whose electrical resistance changes by doping or dedoping. These sensors are extremely N0 2 -sensitive and can further
  • 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.
  • this object is achieved with regard to the gas measuring device by the features of claim 1.
  • the object is achieved by the features of claim 11.
  • 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 diverts 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.
  • 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.
  • 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 generate a partial exhaust gas flow of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe into the housing, in particular into the outside of the exhaust pipe
  • Housing section to guide.
  • 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 oxidic
  • 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.
  • the housing may be formed completely outside the exhaust pipe in one embodiment of the invention. In such an embodiment
  • the gas measuring device may further comprise a discharge channel, which fluidly connects from the housing interior to the exhaust pipe and / or to 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.
  • 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.
  • the drainage channel may be considered as of
  • Supply channel be formed separate pipe.
  • 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.
  • the discharge channel is formed mirror-symmetrically to the supply duct. Accordingly, the discharge channel may be formed periscope-shaped, wherein the bent portion of the discharge channel in
  • Flow direction of the exhaust gas is aligned 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.
  • the gas measuring device may comprise a double-walled tube with an inner tube and an outer tube.
  • 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.
  • the outlet opening of a discharge channel is oriented in the direction of the flow direction of the exhaust gas such that a negative pressure in the
  • the outer tube has a plurality of openings, in particular a plurality of slot-shaped openings.
  • 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 to the outside of the exhaust pipe is formed
  • Housing section is passed.
  • the discharge channel may have at least one opening, wherein the discharge channel in such
  • Exhaust pipe is positioned so 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.
  • exhaust gas stream cleaning element may be formed in the supply duct, a part of the exhaust gas stream cleaning and / or conditioning element.
  • exhaust gas stream cleaning element may be formed in the supply duct, a part of the exhaust gas stream cleaning and / or conditioning element.
  • a device for Temperature setting of the partial exhaust gas flow is formed in the supply duct.
  • a partial exhaust gas flow conditioning element for example, the formation of a metering device for gases and / or aerosols is possible.
  • 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.
  • the sleeve and / or the ring are formed on the supply duct.
  • the gas-measuring device has a, preferably annular, mounting flange.
  • Mounting flange may be attached to the exhaust pipe.
  • 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.
  • the sensor is a NOx sensor.
  • the sensor is a N0 2 sensor.
  • the gas measuring device comprises a sensor assembly having a plurality of different sensors.
  • the gas measuring device has a NOx sensor, in particular a N0 2 sensor, this sensor comprises: a) a ceramic substrate,
  • the at least two electrodes are contacted.
  • the at least two electrodes are in electrical
  • 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.
  • the senor in particular the NOx sensor, in particular the N0 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.
  • a porous cover ceramic to be applied to the oxide semiconductor layer. This cover ceramic protects the oxide semiconductor layer.
  • 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 oxide semiconductor layer may be carried out by screen printing or by RF sputtering.
  • 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.
  • all leads to the contacts are made of Teflon-insulated wires.
  • the oxide semiconductor layer may be covered with a further gas-permeable protective layer.
  • This layer may for example consist of manganese dioxide (Mn0 2 ).
  • the additional gas-permeable protective layer serves in particular
  • an analysis of an exhaust gas flowing in an exhaust pipe (in particular an analysis of the nitrogen oxides) with sensors of high sensitivity can be carried out.
  • the trained nitric oxide sensors have a high sensitivity of 0 - 100 ppm.
  • Housing section 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.
  • 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: a) deriving a partial exhaust gas flow of the exhaust gas from the exhaust pipe by means of the discharge channel;
  • 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 flow according to the invention, in particular, a sensor of an oxidic
  • Semiconductor layer can be used based.
  • the partial exhaust gas stream can be cleaned and / or conditioned.
  • the partial exhaust gas stream is purified by means of a particulate filter or by means of a catalyst.
  • 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.
  • 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.
  • the gas measuring method and the gas measuring device are designed such that the sensor is a gas sensor which measures the concentration of gas constituents of the partial exhaust gas flow.
  • Fig. 1 shows a gas measuring device according to the invention according to a first
  • Fig. 2 is a schematic diagram of a bypass arrangement
  • Fig. 3 - 6 further embodiments of the gas measuring device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a gas measuring device 10 according to the invention for measuring an exhaust gas flowing in an exhaust pipe 100 (shown schematically) of an internal combustion engine.
  • the gas measuring device 10 further comprises a housing 20.
  • the illustrated embodiment the
  • the gas measuring device 10 further includes a supply passage 30, which discharges a partial exhaust gas flow into the housing 20.
  • the supply passage 30 is formed as a pitot tube. This comprises a first angled section 31 and a line section 32 protruding therefrom at 90 °.
  • the inlet opening 33 of the feed channel 30 is formed in the angled section 31, the inlet opening 33 of the feed channel 30 is formed.
  • the inlet opening 33 is oriented opposite to the flow direction S of the exhaust gas.
  • the output port 34 of the supply passage 30 is formed outside the exhaust pipe 100. Due to the pressure difference between the Inlet opening 33 and the outlet opening 34 is in the supply passage 30 to a separate fluid flow. In this fluid flow, a partial exhaust gas flow flows in the direction of the housing 20.
  • the partial exhaust gas flow can be conducted in the housing 20 directly to the sensor 50.
  • the temperature within the housing 20 is a maximum of 300 ° C.
  • Cooling of the partial exhaust gas stream causes a cleaning. Accordingly, a clean gas space is formed within the housing 20.
  • the senor 50 consists of a ceramic substrate 51 of an oxide semiconductor layer 52 applied to the substrate 51 and at least two electrodes which are electrically contacted with the semiconductor layer.
  • the sensor 50 is a NOx sensor, in particular a N0 2 sensor.
  • a heating element in particular a heating resistor.
  • a porous cover ceramic 54 is formed above the oxide semiconductor layer 52.
  • the gas measuring device 10 After flowing around the sensor 50 with the partial exhaust gas flow of the partial exhaust gas stream is passed through the discharge channel 40 to the exhaust pipe 100.
  • the discharge channel 40 thus establishes a fluid connection from the housing interior 21 to the exhaust pipe 100.
  • the gas measuring device 10 has a double-walled tube 15 with an inner tube 35 and an outer tube 36.
  • the gap formed between the inner tube 35 and the outer tube 36 is presently designed as a discharge channel 40.
  • the supply channel 30, however, is formed by the inner tube 35.
  • the discharge channel 40 has a plurality of openings 41, through which the partial exhaust gas flow into the exhaust pipe 100 can escape.
  • the openings 41 are preferably formed or arranged in the outer tube 36 such that the exhaust gas flow S flows through the openings 41.
  • a pressure gradient forms between the openings 41 of the outer tube 36 and the housing section 25, resulting in fluid flow from the housing section 25 into the housing
  • the gas measuring device 10 further includes a sleeve 60 having a
  • the sleeve 60 further includes a flange portion 62.
  • the flange portion 62 rests on the exhaust pipe 100.
  • the sleeve 60 can be screwed into the exhaust pipe 100.
  • FIG. 2 shows schematically an exhaust pipe 100 with a gas measuring device 10 according to the invention. This figure shows schematically that the gas measuring device 10 two separated tubes, namely a
  • Supply passage 30 and a discharge channel 40 may include.
  • the gas measuring device 10 is designed in the sense of a bypass. That is, a partial exhaust gas stream is diverted from the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 100, by means of the supply passage 30 into the housing 20 and to the in
  • the partial exhaust gas flow is fed back into the exhaust pipe 100. Also in this construction, the partial exhaust gas flow is expediently cooled below 400 ° C before it hits the sensor 50.
  • a plurality of sensors namely an N0 2 sensor 50 and a NOx sensor 50 ', may be formed in the housing interior 21.
  • FIG. 3 another embodiment of the gas-measuring device 10 is shown. Also, the supply channel 30 shown there has a
  • the supply duct 30 terminates in the housing 20 in which the sensor 50 is located.
  • the discharge channel 40 in particular the inlet opening 42, is in vertical
  • the discharge channel 40 serves for the fluid connection from the housing interior 21 to the housing environment 101.
  • the outlet opening 43 of the discharge pipe 40 is accordingly formed in the housing environment 101.
  • both channels 30 and 40 each have an angled portion 31 and 44 and a Line section 32 and 45 on. Both line sections 32 and 45 are located in a protective sleeve 75. It can be seen that the inlet opening 42 of the discharge channel 40 is formed in a horizontal extension to the outlet opening 34 of the supply channel 30. In order to allow such an arrangement of the openings 33 and 42, both the Zuleitu ngskanal 30 and the discharge channel 40 each have a bending portion 37 and 47.
  • a gas measuring device 10 is shown with a housing 20, wherein the housing 20 is completely outside of the exhaust pipe 100. Inside the housing 21 is again the sensor 50. By means of a line 55, the measured values of the sensor 50 can be transmitted.
  • the axial end portion 39 of the supply passage 30 is inserted into the housing interior 21. In the example shown, the supply channel 30 and the
  • Discharge channel 40 formed as a single component.
  • the tube is as
  • Dead water pipe formed Rather, a partial exhaust gas flow passes through diffusion of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 100 to the sensor 50.
  • the pipe 30 and 40 a trumpet-like opening portion 38 on.
  • Inlet opening 33 or 43 is positioned in the exhaust pipe 100 such that the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 100 flows through the opening 33 and 43, respectively.
  • FIG. 6 an alternative embodiment of a gas meter 10 is shown. This has in contrast to the embodiments of FIG. 3 - 5 no sleeve 60 but only a mounting flange 65 on.
  • Housing section 25 is the sensor 50 is located.
  • several Zuleitu ngskanäle 30 are formed. These are formed as openings in the housing 20.
  • a plurality of rows of feed channels 30 are formed.
  • the discharge channel 40 is formed inside the housing 20.
  • the housing 20 is concentric with the discharge channel 40.
  • the output port 43 is formed as an opening in the end face 26 of the housing 20. Since in this example the sensor 50 is formed outside the exhaust pipe 100, the partial exhaust gas flow is cooled on the way from the supply ducts 30 to the sensor 50. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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.

Description

Gas-Messvorrichtung und Gas-Messverfahren
Beschreibung
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.
Aus dem Stand der Technik sind Abgassensoren im Automobilbereich bekannt, mit deren Hilfe die Konzentration von Stickoxiden (NO, N02) 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-Zr02-Schichten. Diese Sensoren haben jedoch mehrere Nachteile. Insbesondere liegt die Nachweisgrenze derartiger Sensoren bei 100 ppm für N02. 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.
Des Weiteren sind Stickoxidsensoren auf Basis von oxidischen Halbleiterschichten bekannt. Durch Adsorption von N02 auf der Oberfläche des oxidischen Halbleiters verändert sich dessen elektrischer Widerstand durch Dotierung bzw. Dedotierung. Diese Sensoren sind äußerst N02-empfindlich und können des Weiteren
kostengünstig hergestellt werden. Allerdings sind derartige Sensoren äußerst wärmeempfindlich.
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.
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.
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.
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.
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. 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.
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.
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.
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 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.
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.
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 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.
Vorzugsweise umfasst die Gas-Messvorrichtung mindestens eine Hülse mit einem Außengewinde und/oder einen Ring mit einem Außengewinde, wobei die H ülse und/oder Ring zur Verbindung des Gehäuses mit dem Abgasrohr ausgebildet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die H ülse 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.
Des Weiteren ist es möglich, dass die Gas-Messvorrichtung einen, vorzugsweise ringförmig ausgebildeten, Befestigungsflansch aufweist. Dieser
Befestigungsflansch kann an dem Abgasrohr befestigt sein.
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 N02-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.
Sofern die Gas-Messvorrichtung einen NOx-Sensor, insbesondere einen N02- Sensor, aufweist, umfasst dieser Sensor: a) ein keramisches Substrat,
b) eine auf dem Substrat aufgebrachte oxidische Halbleiterschicht, und c) mindestens zwei Elektroden, die mit der Halbleiterschicht elektrisch
kontaktiert sind. 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, Mn203) aufweist. Auch die Verwendung weiterer Metalloxide ist möglich.
Des Weiteren kann der Sensor, insbesondere der NOx-Sensor, besonders der N02- 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.
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 Zu leitungen zu den Kontakten aus Teflon-isolierten Drähten hergestellt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, die oxidische Halbleiterschicht mit einer weiteren gaspermeablen Schutzschicht abzudecken. Diese Schicht kann beispielsweise aus Mangandioxid (Mn02) bestehen. Die zusätzliche gaspermeable Schutzschicht dient insbesondere dazu,
Kontaminationen durch Fremdgase zu verhindern.
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.
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: a) Ableiten eines Teil-Abgasstroms des Abgases aus dem Abgasrohr mittels des Ableitungskanals;
b) Leiten des Teil-Abgasstroms in den außerhalb des Abgasrohrs
ausgebildeten Gehäuseabschnitt;
c) Leiten des Teil-Abgasstroms über den 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.
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.
Das Gas-Messverfahren kann einen Schritt d) umfassen, in dem Teil-Abgasstrom in das Abgasrohr zurückgeführt wird oder in die Gehäuseumgebung abgeleitet wird. 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.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert.
In diesen zeigen :
Fig . 1 eine erfindungsgemäße Gas-Messvorrichtung gemäß einer ersten
Ausführungsform;
Fig . 2 eine Prinzip-Darstellung einer Bypass-Anordnung;
Fig . 3 - 6 weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Gas- Messvorrichtung .
Im Folgenden werden für gleiche und gleichwirkende Teile gleiche Bezugsziffern verwendet.
In Fig . 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.
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.
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.
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 N02-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.
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.
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. 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.
In Fig. 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 Fig. 2 wird des Weiteren angedeutet, dass mehrere Sensoren, nämlich ein N02- Sensor 50 und ein NOx-Sensor 50' im Gehäuseinneren 21 ausgebildet sein können.
In Fig. 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 Fig. 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 Zuleitu ngskanal 30 als auch der Ableitungskanal 40 jeweils einen Biegungsabschnitt 37 und 47 auf.
In Fig . 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 Fig . 6 wird eine alternative Ausführungsform einer Gas-Messvorrichtung 10 dargestellt. Diese weist im Gegensatz zu den Ausführungsformen der Fig . 3 - 5 keine Hülse 60 sondern lediglich einen Befestigungsflansch 65 auf.
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 Zuleitu ngskanäle 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. Bezugszeichenliste
Gas-Messvorrichtung
Doppelwandiges Rohr
Gehäuse
Gehäuseinneres
Gehäuseabschnitt
Stirnseite
Zuleitungskanal
Abgewinkelter Abschnitt
Leitungsabschnitt
Eingangsöffnung
Ausgangsöffnung
Innenrohr
Außenrohr
Biegungsabschnitt
Öffnungsabschnitt
Endabschnitt
Ableitungskanal
Öffnung
Eingangsöffnung
Ausgangsöffnung
Abgewinkelter Abschnitt
Leitungsabschnitt
Biegungsabschnitt
Sensor
Substrat
Oxidische Halbleiterschicht
Heizelement
Abdeckschicht
Leitung
Hülse
Außengewinde
Flanschabschnitt
Befestigungsflansch
Filter Schutzhülse
Abgasrohr
Gehäuseumgebung Strömungsrichtung Abgas

Claims

Ansprüche
Gas-Messvorrichtung (10) zur Messung eines in einem Abgasrohr (100) eines Verbrennungsmotors strömenden Abgases,
geken nzeich net d u rch
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-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1,
da d u rch geken nzeich net, dass
der Zuleitungskanal (30) ein Staurohr, insbesondere ein Pitotrohr, oder ein Totwasserrohr ist.
Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2,
geken nzeich net d u rch
einen Ableitungskanal (40), der eine Fluidverbindung vom
Gehäuseinneren (21) zum Abgasrohr (100) und/oder zur
Gehäuseumgebung (101) herstellt.
Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, geken nzeich net d u rch
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-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 3 oder 4,
da d u rch geken nzeich net, 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.
6. Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da d u rch geken nzeich net, 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.
7. Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, geken nzeich net d u rch
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.
8. Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da d u rch geken nzeich net, dass
der Sensor (50) ein Gas-Massenstrom-Sensor oder ein Gas-Sensor, insbesondere ein NOx-Sensor, besonders bevorzugt ein N02-Sensor, ist.
9. Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 8,
da d u rch geken nzeich net, dass
der NOx-Sensor (50), insbesondere der N02-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.
10. Gas-Messvorrichtung (10) nach Anspruch 8 oder 9,
da d u rch geken nzeich net, dass
der NOx-Sensor (50), insbesondere der N02-Sensor, ein Heizelement (53) umfasst.
11. Gas-Messverfahren unter Verwendung einer Gas-Messvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
g e ke n n ze i c h n et d u rch
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').
12. Gas-Messverfahren nach Anspruch 11,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, 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.
13. Gas-Messverfahren nach Anspruch 11 oder 12,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, 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.
14. Gas-Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
g e ke n n ze i c h n et d u r ch
einen Schritt d), in dem der Teil-Abgasstrom in das Abgasrohr (100) zurückgeführt wird oder in die Gehäuseumgebung (101) abgeleitet wird.
15. Gas-Messverfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
d a d u rc h g e ke n n ze i ch n et, dass
der Sensor (50, 50') die Konzentration von Gasbestandteilen des Teil- Abgasstroms misst.
PCT/EP2017/083695 2016-12-22 2017-12-20 Gas-messvorrichtung und gas-messverfahren WO2018115050A1 (de)

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