JP7137009B2 - 光学式のパティキュレートセンサ、特に排ガスセンサ - Google Patents
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Description
本発明は、測定ガスの流れ内のパティキュレートを検出するパティキュレートセンサ、特にバーナまたは自己着火式または外部点火式の内燃機関の排ガス通路内の煤粒子を検出するセンサであって、例えば相応の煤粒子フィルタのオンボード診断の目的で使用することができるセンサに関する。また、当然ながら、別の使用分野、例えばエミッションをモニタリングするポータブルシステムおよび室内空気品質を測定するシステムも可能である。
本発明は、パティキュレートセンサでは、このパティキュレートセンサの光学的な入口がその耐用年数にわたって汚染してしまうという発明者らの観察に基づいている。好ましくない環境下では、レーザ光および熱放射線に対する光学的な入口の十分な透明性がもはや保証されておらず、パティキュレートセンサがもはや適正に機能しなくなるまで、汚染が進行してしまうことが判った。
Claims (14)
- 測定ガスの流れ内のパティキュレート(12)を検出するパティキュレートセンサであって、
レーザ光(10)の発生手段または供給手段と、
レーザ光(10)の合焦手段と、
熱放射線の検出手段または伝搬手段と、
を備え、
前記パティキュレートセンサ(16)は、少なくとも1つの光学的な入口(40)を有し、該光学的な入口(40)は、前記測定ガスにさらされる領域(16.1)を、前記測定ガスとは反対側の、前記測定ガスにさらされない領域(16.2)から分離しており、
レーザ光(10)の前記発生手段または前記供給手段および/または熱放射線の前記検出手段または前記伝搬手段は、前記測定ガスとは反対側の前記領域(16.2)に配置されており、
前記パティキュレートセンサ(16)は、測定ガス流から部分流(321)を取り出し、レーザ焦点(22)に供給し、さらに、前記光学的な入口(40)を前記部分流(321)に対して流体的に遮蔽する、
パティキュレートセンサ。 - 前記パティキュレートセンサ(16)はハウジング(100)を有し、該ハウジング(100)内にまたは該ハウジング(100)に接して前記光学的な入口(40)が配置されており、前記ハウジング(100)は、少なくとも1つの流入開口(101)であって、該流入開口(101)を通して、前記測定ガスの前記流れから前記部分流(321)が取出し可能であり、かつ前記ハウジング(100)の内部に導入可能である、流入開口(101)と、少なくとも1つの流出開口(102)であって、該流出開口(102)を通して、前記部分流(321)が前記ハウジング(100)から流出する、流出開口(102)と、を有し、前記ハウジング(100)の内部に、前記部分流(321)を、前記光学的な入口(40)から離反するように向けられた方向に変向する遮蔽体が設けられている、請求項1記載のパティキュレートセンサ。
- 前記遮蔽体は、前記部分流(321)を、前記光学的な入口(40)へ向けられた方向から、該光学的な入口(40)から離反するように向けられた方向に変向する、請求項2記載のパティキュレートセンサ。
- 前記遮蔽体は、前記部分流(321)を、前記流入開口(101)から前記光学的な入口(40)へ向けられた方向から、該光学的な入口(40)から離反して前記流出開口(102)に向けられた方向に変向する、請求項3記載のパティキュレートセンサ。
- 前記ハウジング(100)はハウジングボディ(300)を有し、該ハウジングボディ(300)内にまたは該ハウジングボディ(300)に接して前記光学的な入口(40)が配置されており、前記ハウジング(100)は保護管モジュール(200)をさらに、有し、該保護管モジュール(200)は、前記ハウジングボディ(300)に固定されているかまたは前記ハウジングボディ(300)と一体であり、少なくとも1つの流入開口(101)であって、該流入開口(101)を通して、前記測定ガスの前記流れから部分流(321)が取出し可能であり、かつ前記保護管モジュール(200)の内部に導入可能である、流入開口(101)と、少なくとも1つの流出開口(102)であって、該流出開口(102)を通して、前記部分流(321)は前記保護管モジュール(200)から流出する、流出開口(102)と、を有し、前記保護管モジュール(200)の内部に、前記部分流(321)を、前記光学的な入口(40)から離反するように向けられた方向に変向する遮蔽体が設けられている、請求項2から4までのいずれか1項記載のパティキュレートセンサ。
- 前記保護管モジュール(200)は第1の保護管(210)を有し、該第1の保護管(210)は、少なくとも1つの流入開口(101)を有し、該流入開口(101)を通して、前記測定ガスの前記流れから部分流(321)が取出し可能であり、かつ前記保護管モジュール(200)の内部に導入可能であり、前記保護管モジュール(200)は第2の保護管(220)を有し、該第2の保護管(220)は、前記第1の保護管(210)内に配置されており、これによって、前記第1の保護管(210)と前記第2の保護管(220)との間に環状室(240)が形成されており、前記第2の保護管(220)は、少なくとも1つのオーバフロー開口(103)を有し、該オーバフロー開口(103)を通して、前記部分流(321)は、前記環状室(240)から、前記第2の保護管(220)の内部に配置されたガス室(250)内に流入し、前記流出開口(102)は、前記第1の保護管(210)または前記第2の保護管(220)に形成されており、前記部分流(321)を前記オーバフロー開口(103)の通流時にまたは前記オーバフロー開口(103)の通流に続いて、前記光学的な入口(40)から離反して前記流出開口(102)に向けられた方向に変向する手段が設けられている、請求項5記載のパティキュレートセンサ。
- 前記部分流(321)を前記オーバフロー開口(103)の通流時にまたは前記オーバフロー開口(103)の通流に続いて、前記光学的な入口(40)から離反して前記流出開口(102)に向けられた方向に変向する前記手段は、前記第2の保護管(220)の前記オーバフロー開口(103)に形成された少なくとも1つの渦流発生フラップ(103’)であって、前記光学的な入口(40)から離反して前記流出開口(102)に向けられた方向に向いている渦流発生フラップ(103’)であり、かつ/または前記第2の保護管(220)内に配置されていて、前記光学的な入口(40)から前記流出開口(102)に向く方向において、前記オーバフロー開口(103)の高さで円錐形にまたは段付けされて先細りになっている第3の保護管(230)であり、または前記ハウジングボディ(300)の、前記光学的な入口(40)から離反するように向いている端面に形成され、前記第2の保護管(220)の前記オーバフロー開口(103)に向かい合って位置している切欠き(305)である、請求項6記載のパティキュレートセンサ。
- 前記部分流(321)を前記オーバフロー開口(103)の通流時にまたは前記オーバフロー開口(103)の通流に続いて、前記光学的な入口(40)から離反して前記流出開口(102)に向けられた方向に変向する前記手段は、前記流入開口(101)から見てかつ/または前記オーバフロー開口(103)から見て、前記光学的な入口(40)の視認性を完全にまたは部分的に阻止している、請求項6または7記載のパティキュレートセンサ。
- 前記第2の保護管(220)は、少なくとも複数のオーバフロー開口(103)を有し、該オーバフロー開口(103)はすべて、前記光学的な入口(40)から前記流出開口(102)に向いている方向において、同じ高さに配置されている、請求項6から8までのいずれか1項記載のパティキュレートセンサ。
- 前記流入開口(101)はすべて、前記光学的な入口(40)から前記流出開口(102)に向いている方向において、前記光学的な入口(40)から見て、前記オーバフロー開口(103)の下流に配置されている、請求項9記載のパティキュレートセンサ。
- 前記流出開口(102)は、前記保護管モジュール(200)の、前記ハウジングボディ(300)から離反するように向いている端面に形成されており、前記流入開口(101)は、前記光学的な入口(40)から前記流出開口(102)に向いている方向において、前記光学的な入口(40)から見て前記流出開口(102)の上流に配置されている、請求項5から10までのいずれか1項記載のパティキュレートセンサ。
- 複数の流入開口(101)が設けられており、該流入開口(101)はすべて、前記光学的な入口(40)から前記流出開口(102)に向いている方向において、同じ高さに配置されている、請求項2から11までのいずれか1項記載のパティキュレートセンサ。
- 前記レーザ焦点(22)は、流体的に遮蔽された領域(500)の外側に位置している、請求項1から12までのいずれか1項記載のパティキュレートセンサ。
- レーザ光(10)の前記発生手段はレーザ(18)であり、かつ/またはレーザ光(10)の前記供給手段は光ファイバであり、かつ/または前記合焦手段はレンズであり、かつ/または熱放射線の前記検出手段は光検出器(26)であり、かつ/または熱放射線の前記伝搬手段は光ファイバであり、かつ/または前記光学的な入口(40)は窓または光ファイバである、請求項1から13までのいずれか1項記載のパティキュレートセンサ。
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