(57)【要約】  本発明は、排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するための排ガスセンサユニット（１２０）に関する。排ガスセンサユニットは、排ガスセンサケーシング（１３０）の一方の端部に、流体密に排ガス管（１１０）と接続されるよう構成されている流入開口部（１４０）と、一方の端部とは反対側にある他方の端部に、排ガス管の外側の領域と接続されるよう構成されている流出開口部（１５０）とが設けられている排ガスセンサケーシング（１３０）とを備えている。更に排ガスセンサユニットは、排ガスセンサケーシング（１３０）内に配置されており、且つ、排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するために構成されている排ガスセンサを備えている。
2013522524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するための排ガスセンサユニット（１２０）において、
該排ガスセンサユニットは、
流体密に排ガス管（１１０）と接続されるよう構成されている流入開口部（１４０）と、前記排ガス管の外側の領域と接続されるよう構成されている流出開口部（１５０）とが設けられている排ガスセンサケーシング（１３０）と、
前記排ガスセンサケーシング内に配置されており、且つ、前記排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するために構成されている排ガスセンサと、
を備えていることを特徴とする、該ガスセンサユニット（１２０）。
【請求項２】
前記排ガスセンサケーシング（１３０）は、一方の端部に別の流出開口部（１８０）を備えており、該別の流出開口部（１８０）は、流体密に前記排ガス管（１１０）と接続されるよう構成されている、請求項１に記載の排ガスセンサユニット（１２０）。
【請求項３】
前記排ガス管（１１０）の外側の領域は、周囲空気の圧力レベルを有している、請求項１又は２に記載の排ガスセンサユニット（１２０）。
【請求項４】
流体が前記流出開口部（１５０）から放出される前に機能触媒（１６０）を通過するように、前記排ガスセンサケーシング（１３０）は構成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排ガスセンサユニット（１２０）。
【請求項５】
流体が前記流出開口部（１５０）から放出される前に弁（１７０）を通過するように、前記排ガスセンサケーシング（１３０）は構成されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の排ガスセンサユニット（１２０）。
【請求項６】
少なくとも一つの開口部を備えている排ガス管（１１０）と、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排ガスセンサユニット（１２０）とを備えており、
前記排ガスセンサユニットの流出開口部（１５０）は、流体が通過するように前記排ガス管の前記少なくとも一つの開口部と接続されており、それにより、排ガスセンサケーシングは、流体が流れるように前記排ガス管の内部と接続されていることを特徴とする、排ガス測定装置（１００）。
【請求項７】
前記排ガス測定装置は更に、少なくとも一つの排ガス後処理コンポーネント（２３０，２４０，２５０）を有している排ガス後処理ユニット（２１０）と、排ガス再循環管路とを備えており、
前記排ガス後処理ユニットは、前記排ガス管（１１０）を備えている管路内に配置されており、
前記排ガス再循環管路の一方の端部は、前記排ガスセンサケーシング（１３０）の前記流出開口部（１５０）と流体密に接続されており、前記排ガス再循環管路の他方の端部は前記排ガス管の別の開口部と流体密に接続されており、且つ、前記少なくとも一つの排ガス後処理コンポーネントは前記排ガスセンサケーシングの流入開口部（１４０）と前記排ガス再循環管路の前記他方の端部との間に配置されている、請求項６に記載の排ガス測定装置（１００）。
【請求項８】
前記排ガス測定装置は、前記排ガスセンサケーシング（１３０）又は前記排ガス再循環管路の内部に送風機を備えている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の排ガス測定装置（１００）。
【請求項９】
排ガス管（１１０）内の排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するための排ガス測定方法（４００）において、
一方の端部において、前記排ガス管と流体密に接続されている流入開口部（１４０）と、前記一方の端部とは反対側にある他方の端部において、流体が流れるように排ガスセンサケーシングの内側を前記排ガス管の外側の領域と接続する流出開口部とを備えている排ガスセンサケーシング（１３０）、及び、該排ガスセンサケーシング（１３０）内に配置されている排ガスセンサを含んでいる排ガスセンサユニット（１２０）を準備するステップ（４１０）と、
前記排ガス管からの前記排ガス流の少なくとも一部を前記流入開口部を介して前記排ガスセンサケーシング内へと供給するステップ（４２０）と、
前記排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を前記排ガスセンサにより測定するステップ（４３０）と、
前記排ガス流の少なくとも一部を前記流出開口部を介して前記排ガス管の外側の領域へと流出させるステップ（４４０）と、
を備えていることを特徴とする、排ガス測定方法（４００）。
【請求項１０】
前記排ガスセンサユニット（１２０）からの排ガス流の一部を別の流出開口部（１５０）を介して前記排ガス管（１１０）へと再び戻すように案内するステップであって、前記別の流出開口部を介して前記排ガス管（１１０）へと戻される排ガス流の割合は、前記流出開口部を通って前記排ガス管の外側の領域へと流出される排ガスの割合よりも多い、ステップをさらに実施する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項に記載されている、排ガスセンサユニット、排ガス測定装置、及び、ガスの濃度を測定するための排ガス測定方法に関する。
【０００２】
ドイツ公開特許公報DE 10 2007 012 056 A1には、取り付けられている車両センサ、例えば排ガスセンサのセンサ能力を改善するためのシステム及び方法が開示されている。この発明においては、流体の代表的な試料をセンサに供給するために、流入部及び流出部を備えている構造によって流体が管路からセンサへと迂回される。
【０００３】
発明の概要
これを背景として、本発明によれば、独立請求項に記載されている、排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するための排ガスセンサユニット、更にこの排ガスセンサユニットが使用される排ガス測定装置、並びに、ガスの濃度を測定するための排ガス測定方法が提供される。有利な実施の形態は、それぞれの従属請求項及び以下の説明より明らかになる。
【０００４】
本発明の重要な態様は、センサケーシング内に流入する排ガスが排ガスセンサケーシングから再び排ガス流に完全に戻るように流れるのではなく、少なくとも部分的に排ガスセンサケーシングの別の箇所において排ガスセンサケーシングから流出することである。内部空間と外部空間との間に生じる差圧によって、排ガスセンサケーシング内の主排ガス流から遠く離れた領域においても、十分に高速なガス流を保証することができ、またそれと同時に、可能な限り低い動作温度も保証することができる。
【０００５】
ここで紹介するアプローチによれば、排ガスセンサをセンサケーシング内に設け、それにより排ガス流全体の内の僅かな部分流がセンサに到達できるように排ガスセンサが排ガス流内に配置されている。しかしながら、従来技術とは異なり、ここで紹介するアプローチにおいては、センサケーシングが外気又は比較的圧力の低い排ガス管内の領域に向かって開放されている。従って、センサケーシング内に流入する排ガスは部分的にしか再び排ガス管に戻らない。有利には、排ガスセンサケーシング内部空間と排ガスセンサケーシングを包囲する空間との差圧に起因して、センサにおける排ガスを排ガス主流と素早く交換することができるので、それにより十分に小さい応答時間が得られる。このために、一つ又は複数のセンサをもはや（主）排ガス流の可能な限り近傍又は（主）排ガス流内に設ける必要はなくなる。従って、センサの温度下限値を実質的に主排ガス流における排ガス温度に適応させる必要はなくなる。従って、通常は主排ガス流の排ガス温度を遙かに下回るべき動作温度を有しているセンサは、（主）排ガス流から熱的に十分に分離されており、この際にある程度の空間的な離隔も必要とされない。排ガス流とセンサとの間に必要とされる空間的な離隔に起因してセンサ近傍にある排ガスと排ガス主流との交換に遅延が生じることから、センサの応答時間が明らかに劣化している現行のセンサケーシングコンセプトの問題を有利には解決することができる。確かに幾つかのコンセプトでは、例えばベルヌーイの定理を使用すればその問題を考慮できるであろうが、しかしながら、その代わりに排ガス管路におけるセンサケーシングの特別な配向が必要になり、これは構造的な煩雑さが増大することを意味する。ここで提案するアプローチによれば、そのような煩雑さを省略することができる。本発明によれば、更なる付加的な煩雑さが生じることなく、十分な熱的な分離と共にセンサの位置における十分に速いガス交換及びセンサの位置までの可能な限り少ない部分流を保証する簡単な解決手段が提供される。
【０００６】
本発明によれば、排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するための排ガスセンサユニットが提供され、この排ガスセンサユニットは以下の特徴を備えている。即ち、流体密に排ガス管と接続されるために構成されている排ガスセンサケーシングの流入開口部と、排ガス管の外側の領域と接続されるために構成されている流出開口部とが設けられている排ガスセンサケーシング、及び、排ガスセンサケーシング内に配置されており、且つ、排ガスの少なくとも一部のガスの濃度を測定するために構成されている排ガスセンサ、である。特に、流出開口部を排ガスセンサケーシングの流入開口部側とは反対側の端部に配置することができる。
【０００７】
排ガスセンサユニットを、内燃機関を備えている車両に使用し、燃焼した燃料の残渣における有害物質の割合を測定することができる。この有害物質は、排ガス管における排ガス流の形態で車両から流出する可能性がある。排ガスセンサケーシングは例えば、内部に排ガスセンサが配置されている、直方体の形状の中空体であってもよい。第１の端部における流入開口部を中空体の短い面に配置することができ、また流出開口部を中空体の反対側にある短い面に配置することができる。流出開口部は常に開放されていてもよい。択一的には、流出開口部が排ガス管の外側の領域に対して一時的に閉鎖可能であるように流出開口部を構成することもできる。排ガス管の外側の領域として、排ガス管及びその排ガス管と接続されている排ガスセンサユニット（正確には排ガスセンサケーシング）内の圧力とは異なる圧力が生じることによって特徴付けられている、開放された空間又は閉鎖された空間が考えられる。排ガスセンサケーシングの流入開口部と排ガス管における相応の開口部との間の流体密な接続部を介して、排ガスの少なくとも一部は排ガス管から排ガスセンサケーシングへと到達することができ、それにより排ガスセンサケーシング内に配置されている排ガスセンサによって有害物質の濃度（又は一般的にはガス濃度）についての測定が行われる。排ガスセンサとして、排ガスに由来する化学的な情報を電気的に利用可能な信号に変換する化学的なセンサが考えられる。
【０００８】
一つの実施の形態によれば、排ガスセンサケーシングの第１の端部に別の流出開口部を備えさせることができる。この別の流出開口部は、同様に流体密に排ガス管と接続されるために構成することができる。別の流出開口部を、例えば架橋によって分離させて、流入開口部の近傍に配置することもできる。このようにして、流入開口部を通過して排ガスセンサケーシング内へと流入する排ガスの一部を再びセンサケーシングから排ガス管へと戻し、必要に応じて排ガス後処理部に供給することができる。
【０００９】
更には、排ガス管の外側の領域が周囲空気の圧力レベルを有していてもよい。このようにして、排ガスセンサケーシングを介する排ガス管内の領域と排ガス管の外側の外部領域との間に差圧が生じ、その結果、排ガス管内のより高い圧力に起因して、圧力バランスの結果として、排ガスセンサ又はそのケーシングを経由して排ガスセンサケーシングを通過する排ガスの一部を流出開口部から流出させることを保証することができる。
【００１０】
一つの実施の形態によれば、流体が流出開口部から放出される前に機能触媒を通過するように排ガスセンサケーシングを構成することができる。流体として一般的には、車両の内燃機関の排ガス管からの排ガスが考えられる。有利には、機能触媒を用いることによって、例えば流体が周囲に放出される前に流体から有害物質を除去することができる。
【００１１】
付加的又は択一的に、流体が流出開口部から放出される前に弁を通過するように排ガスセンサケーシングを構成することができる。弁を例えば一方向弁として構成することができる。この一方向弁は排ガスセンサケーシングから流出する排ガスに対してのみ開放されており、反対方向、即ち、排ガス管の外側の領域から排ガスセンサケーシングへの方向に対しては常に閉鎖されている。このようにして、排ガスセンサケーシングの内部空間が例えば外気に由来する汚塵によって汚染されることを回避することができる。
【００１２】
本発明によれば更に、以下の特徴を備えている排ガス測定装置が提供される。即ち、少なくとも一つの開口部と、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排ガスセンサユニットとを備えており、排ガスセンサユニットの流入開口部は、流体が通過するように排ガス管の少なくとも一つの開口部と接続されており、それにより、排ガスセンサケーシングは、流体が流れるように排ガス管の内部と接続されている。
【００１３】
排ガス測定装置は、車両の排ガスシステムの一部であってもよい。排ガスシステムは、例えば排ガス測定装置に付加的にマフラーを有することができ、このマフラーを排ガス管によって排ガス測定装置と接続することができ、また排ガスの流れ方向において、この排ガス測定装置の下流側に接続することができる。
【００１４】
一つの実施の形態によれば、排ガス測定装置は更に、排ガス後処理コンポーネントと排ガス再循環管路とを備えている排ガス後処理ユニットを備えることができる。排ガス後処理ユニットを、排ガス管を備えた流路内に配置することができる。排ガス再循環管路の一方の端部を排ガスセンサケーシングの流出開口部と接続することができ、排ガス再循環管路の他方の端部を排ガス管の別の開口部と接続することができる。しかも、この接続を、少なくとも一つの排ガス後処理コンポーネントが排ガスセンサケーシングの流入開口部と排ガス再循環管路の他方の端部との間に配置されるように行うことができる。
【００１５】
排ガス後処理ユニットを、例えば排ガスの流れ方向においてマフラーの上流側に配置することができる。例えば、排ガス後処理コンポーネントとして触媒、粒子フィルタ又は窒素酸化物還元ユニットが考えられる。排ガス後処理ユニットはそれと同時に、複数の排ガス後処理コンポーネントを一つ以上備えることができ、また排ガス管内に組み込むことができる。それらのコンポーネントを排ガスシステムの全長に亘り延在する排ガス管によってそれぞれ接続して、流路内に並んで配置することができる。排ガスセンサユニットを、排ガス測定装置の機能及び構成に依存して流路内の種々の箇所、例えば排ガス後処理ユニットの上流側、排ガス後処理ユニットのコンポーネント間、又は、排ガス後処理ユニットとマフラーとの間に配置することができる。通常の場合、排ガス後処理ユニットの上流側及び下流側、又は、排ガス後処理ユニットのコンポーネント間の位置では異なる圧力レベルが生じる。つまり、一般的には、排ガスの流れ方向における圧力は、マフラーの方向に向かって低下していく。このようにして、排ガスセンサケーシング内に案内される排ガスを、異なる箇所において生じる圧力差に基づき、再び排ガス管（排ガス後処理システムのコンポーネント間又はコンポーネントの下流側）へと戻すことができる。
【００１６】
更には、排ガス測定装置は、排ガスセンサケーシング又は排ガス再循環管路の内部に送風機を備えることができる。そのようにして、付加的な圧力差を生じさせることができ、従って、流れを生じさせ、ガス交換又はガス輸送をより高速に実施することができる。排ガスセンサの応答時間を有利には短縮することができる。更には、センサを必要に応じて排ガス管から遠く離れた位置に配置することができる。このことは、低い動作温度を有する排ガスセンサを使用する場合には有利である。
【００１７】
一つの別の実施の形態によれば、排ガス測定装置は排ガスセンサケーシングの内側にガス流量測定ユニットを有することができる。有利には、排ガスセンサを通過するように流れる排ガスの量を検出することができる。そのようにして排ガスセンサユニットの機能を制御することができるので、それにより排ガスセンサにおける排ガス流の消失を識別することができ、また排ガスセンサへの排ガス流が実際に既に破綻している場合には、測定値は正確な測定値としては評価されない。
【００１８】
更に本発明によれば、排ガス管内の排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を測定するための排ガス測定方法が提供され、この排ガス測定方法は以下のステップを備えている。即ち、一方の端部において排ガス管と流体密に接続されている流入開口部と、一方の端部とは反対側にある他方の端部において排ガス管の外側の領域と接続されている流出開口部とを備えている排ガスセンサケーシング、並びに、この排ガスセンサケーシング内に配置されている排ガスセンサを含んでいる排ガスセンサユニットを準備するステップと、排ガス管からの排ガスの少なくとも一部を流入開口部を介して排ガスセンサケーシング内へと供給するステップと、排ガス流の少なくとも一部のガスの濃度を排ガスセンサにより測定するステップと、排ガスの少なくとも一部を流出開口部を介して排ガス管の外側の領域へと流出させるステップ、である。
【００１９】
流出開口部が開放性のものの場合、又は、流出開口部が開放されている場合、排ガス管の外側の領域に生じている低圧に起因して、排ガス流の一部が排ガスセンサによる測定のために排ガスセンサケーシングの内部へと供給される。同様に、生じている差圧に起因して、排ガス流の一部を測定後に容易に排ガス管の外側の領域へと放出することができる。
【００２０】
また更には、排ガスセンサユニットからの排ガス流の一部を別の流出開口部を介して排ガス管へと再び戻すように案内することができ、この場合には、別の流出開口部を介して排ガス管へと戻される排ガス流の割合は、流出開口部を通って排ガス管の外側の領域へと流出される排ガスの割合よりも多い。つまり、排ガスセンサケーシング内に流入する排ガスの大部分を再び排ガス管へと戻すことができ、僅かな割合の排ガスだけが流出開口部を通って排ガスセンサケーシングから放出される。つまり有利には、処理されずに外気へと放出されるか又は排ガス後処理部へと再び供給される排ガスの量を僅かな量に留めることができる。排ガスセンサは、流出開口部を通って流れるガスの量がそのように僅かな場合であっても、信頼性の高い測定結果を供給することができる。
【００２１】
以下では、添付の図面に基づいて、本発明を例示的により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一つの実施例に係る排ガス測定装置の原理図を示す。
【図２】本発明の一つの実施例に係る、排ガス測定装置を使用する排ガスシステムの原理図を示す。
【図３】本発明の一つの実施例に係る、排ガス測定装置を使用する、択一的な構成の排ガスシステムの原理図を示す。
【図４】本発明の一つの実施例に係る、ガスの濃度を測定するための排ガス測定方法のフローチャートを示す。
【図５】従来技術に係る排ガス測定装置の原理図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図中、同一又は同様の構成要素には同一又は同様の参照番号を付してあるので、ここでは反復的な説明は省略する。更には、図面における各図、それら図面の説明並びに請求項は、多数の特徴の組合せを含んでいる。それらの特徴を個別に考察できること、また、それらの特徴をここでは明示的に示さない別の組合せに統合できることも当業者には明らかである。更に以下の説明においては、種々の尺度及び寸法を使用して本発明を説明するが、本発明はそれらの尺度及び寸法に限定されるべきものではない。更には、本発明に係る方法のステップを繰り返し実施することができ、また説明する順序とは異なる順序で実施することもできる。第１の特徴／第１のステップと第２の特徴／第２のステップとの間に「及び／又は」の接続詞を含む実施例の場合、この実施例は、第１の実施の形態によれば第１の特徴／第１のステップも、第２の特徴／第２のステップも有するものであり、また別の実施の形態によれば、第１の特徴／第１のステップのみを有するか、第２の特徴／第２のステップのみを有するものと解される。
【００２４】
図１は、本発明の一つの実施例に係る排ガス測定装置１００の原理図を示す。ここでは、排ガス管１１０と、排ガスセンサケーシング１３０を備えている排ガスセンサユニット１２０とが示されている。
【００２５】
本発明の範囲において、図１には、開放された排ガスセンサケーシング１３０が示されており、この種の開かれた排ガスセンサケーシング１３０では、流入開口部１４０を介して排ガスセンサケーシング１３０内に流入する排ガスが完全に排ガス管又は排ガス管路に戻るように流れるのではなく、排ガスの一部は別の開口部１５０を介して流出する。図１に示されている実施例の有利な発展の形態においては、この開口部１５０に機能触媒１６０及び／又は（閉鎖された又は制御可能に閉鎖可能な）弁１７０を設けることができる。
【００２６】
図１によれば、排ガスセンサユニット１２０は、排ガス管又は排ガス管路１１０と接続されている。排ガスセンサユニット１２０は、排ガスセンサケーシング１３０と、この排ガスセンサケーシング１３０の内側に配置されている排ガスセンサとから構成されている。排ガスセンサは図１には図示していない。排ガスの流れは矢印によって表されており、この矢印は、流れの方向（矢印が示す方向）及び流れの経過も、排ガス流の体積（矢印の太さ）も示唆している。従って、図１に図示されている排ガス測定装置１００では、排ガス流の部分流が排ガスセンサケーシング１３０の流入開口部１４０を介して排ガスセンサユニット１２０内に流入することが示されている。この部分流から別の部分流が分岐され、この別の部分流は、流出開口部１５０を通過して排ガスセンサユニット１２０から再び流出する。残りの部分流は、別の流出開口部１８０を介して排ガスセンサユニット１２０から再び排ガス管１１０へと戻る。図１に示されている排ガス測定装置１００の実施例においては、排ガス流の極僅かな部分流が、流出開口部１５０を通って流出する前に、先ず機能触媒１６０を通過し、続けて弁１７０を通過する。択一的に、排ガス測定装置１００が開口部の内側又は開口部に機能触媒１６０のみを有しているか又は弁のみを有していることが考えられるが、しかしながら、それら二つの構成要素のいずれも有していないことも考えられる。
【００２７】
図１に示されている排ガスセンサケーシング１３０は、排ガス管１１０の外側に第２の開口部１５０を有している。排ガス管１１０内の排ガスセンサ又は排ガスセンサユニット１２０の位置における、排ガス管１１０内の内圧Ｐｉと、排ガス測定装置１００の外側の領域における外圧Ｐａとの差圧ｄＰ＝Ｐｉ−Ｐａに基づき、排ガスセンサケーシング１３０全体を通る流れを生じさせることができる。例えば排ガス後処理システム全体の下流側においてセンサを使用する場合には、差圧ｄＰはマフラーによって形成される。閉鎖されたセンサケーシングとは異なり、排ガス流出個所１５０によって、排ガスセンサケーシング１３０内の排ガス流の主流から遠く離れた領域においても十分に速い流れを保証するために差圧ｄＰを十分に利用することができる。
【００２８】
排ガスセンサケーシング１５０内の領域が排ガス管１１０から遠く離れれば離れるほど、発生し得る温度差はいっそう大きくなる。即ち、センサエレメントの動作温度をいっそう下げることができる。特に破壊的な浸透プロセスはアレニウスの式のように動作温度に依存するので、これによって、センサエレメントの耐用期間を実質的に延長することができ、また特にセンサエレメントの機能を実現することができる。
【００２９】
一つの有利な発展の形態においては、排ガスセンサケーシング１３０の開口部１５０が開放されておらず、両方向に貫流不可能である。この場合には、流出部に設けられている弁１７０によって、排ガスのみを外側に向かって押し出すことができるが、しかしながら、他の物質の流入は阻止されることが保証される。このことは、排ガスが排ガス管１１０を通って流れない、即ち、内部空間と外部空間との間の差圧ｄＰ＝Ｐｉ−Ｐａが生じない動作状態にとって有効となり得る。何故ならば、正の差圧ｄＰ＞０が生じていない場合には、異物（例えば水など）が入り込む虞があり、これによってセンサケーシングの内部空間の汚れ、及び／又は、センサエレメントの変化が生じかねない。更には別のガスが入り込む虞もあり、それによって、排ガスセンサケーシング１３０内のガス組成が排ガス組成に対応しない可能性、また測定信号が劣化する可能性も生じてしまう。
【００３０】
本発明の別の有利な実施の形態においては、流出部１５０に機能触媒１６０を設けることができる。これは、排ガスセンサケーシング１３０が全体の排ガス後処理システムの最終段に配置されていない排ガスセンサに使用されるべき場合には有利である。何故ならば、この場合には、排ガス組成は既に、排ガス管を離脱した排ガス組成に対応しているからである。
【００３１】
図２は、本発明の一つの実施例に係る、排ガス測定装置１００を使用する排ガスシステム２００の原理図を示す。ここではまた、排ガス管路１１０、破線で表されている排ガス後処理ユニット２１０並びにマフラー２２０が示されている。排ガスシステム２００における流体の流れ方向は、矢印によって表されている。図２に示されている排ガスシステム２００の実施例によれば、流体の流れ方向において最初に排ガス後処理ユニット２１０、続いて排ガス測定装置１００、最後にマフラー２２０が配置されている。図示されている実施例においては、排ガス後処理ユニット２１０は、触媒２３０、粒子フィルタ２４０及び窒素酸化物還元ユニット又はＤｅＮＯｘコンポーネント２５０を含んでいる。排ガス後処理ユニット２１０が、それらのコンポーネントの内の一つだけを含んでいること、又は、それらのコンポーネントの内の二つを含んでいること、又は、図示していない付加的なコンポーネントを含んでいることも考えられる。また、それらのコンポーネントが異なる順序で配置されていることも考えられる。排ガス測定装置１００は、例えばＯＢＤセンサを含むこともできる。しかしながら、排ガス測定装置１００における使用に関しては、内燃機関のためのあらゆる排ガスセンサが該当する。図２に示されている実施例によれば、例えばＯＢＤセンサとして構成することができる排ガスセンサが、排ガス後処理システム２３０，２４０，２５０全体の下流側に使用されている。
【００３２】
図３は、本発明の一つの実施例に係る、排ガス測定装置１００を使用する、異なる配置構成の排ガスシステム３００の原理図を示す。ここでもまた、構成要素として触媒２３０、粒子フィルタ２４０及びＤｅＮＯｘコンポーネント２５０を含んでいる排ガス後処理ユニット２１０が示されているが、ここでは排ガスセンサ、例えばＯＢＤセンサが、排ガス後処理ユニット２１０の上流側の排ガス測定装置１００において、また、排ガス後処理ユニットの構成要素２３０，２４０，２５０それぞれの下流側に使用されている。ただ一つの排ガス測定装置１００、又は、図示されている排ガス測定装置１００よりも多くの数の排ガス測定装置を排ガスシステム３００内の異なる箇所に配置することもできる。
【００３３】
排ガスセンサケーシング１３０が、排ガス後処理ユニットの種々の構成要素２３０，２４０，２５０の上流側、又は、それらの構成要素内において使用される排ガスセンサのために用いられる場合には、図２に示されているように、例えば酸化触媒のような触媒２３０によって、センサエレメントによる排ガス組成の測定後に有害ガスを変換することができるので、それにより、排ガス管から流出する有害ガスの濃度を低下させることができる。択一的に、排ガス測定ケーシング１３０の流出部を再度排ガス管１１０に接続し、それにより、センサケーシング１３０を通過して流れる排ガスを別の箇所において再び主排ガス流に供給することができる。この別の箇所において比較的低い排ガス内圧Ｐｉが生じる場合、これによって流れが生じる。択一的に、例えばこの供給部内の送風機によって流れを生じさせることもできる。センサケーシング１３０と排ガス管１１０との間のその種の接続は、図３には図示していない。
【００３４】
本発明の別の有利な拡張形態においては、排ガスを能動的に輸送するための装置、例えば電気的に駆動される送風機を用いて、排ガスセンサケーシングを通る排ガスの流れを生じさせることができる。その種の送風機は、図面には図示していない。
【００３５】
更に有利には、ガス流量測定ユニットを排ガスセンサケーシング内に統合し、特に排ガスを周囲へと流すケーシング開口部に統合することができる。これによって、例えば、排ガスセンサの取り付け箇所における排ガス管内の内圧Ｐｉと周囲圧力Ｐａとの差圧ｄＰを検出することができる。その種のガス流量測定ユニットは、図面には図示していない。
【００３６】
図４は、本発明の一つの実施例に係る、ガスの濃度を測定するための排ガス測定方法４００のフローチャートを示す。ステップ４１０においては、排ガスケーシング及びその排ガスケーシング内に配置されている排ガスセンサを備えている排ガスセンサユニットが準備される。排ガスセンサケーシングは、流入開口部と流出開口部とを備えている。流入開口部と、排ガス流が案内される排ガス管とを流体密に接続することができる。ステップ４２０においては、流入開口部を通って排ガスの少なくとも一部が排ガス管から排ガスケーシングへと流入する。ステップ４３０においては、排ガスセンサケーシングを通って流れる排ガスの少なくとも一部のガスの濃度が、排ガスセンサケーシング内に配置されている排ガスセンサによって測定される。ステップ４４０においては、排ガスの少なくとも一部がセンサによる測定後に、排ガスセンサケーシングの流出開口部を通って排ガス管の外側の領域へと案内される。
【００３７】
図５は、従来技術による閉鎖された排ガスセンサケーシング１３０を備えている排ガス測定装置の原理図を示す。ここで図示されている排ガス測定装置においては、排ガスセンサケーシング１３０内に流入する排ガスは１００％排ガス管に再び戻るので、このことは排ガス管内のガスの高い流れ抵抗に起因して、センサを通る短いガス流路を必要とし、従って、排ガスセンサの高い動作温度も生じることになる。これによって、この高い温度に耐えられない幾つかのタイプのセンサをもはや排ガス測定に使用することができなくなるか、又は、それらのセンサの経年劣化が非常に早く進行することになる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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