WO2017076656A1 - Exhaust gas sensor and method for operating an exhaust gas sensor for a vehicle - Google Patents

Exhaust gas sensor and method for operating an exhaust gas sensor for a vehicle Download PDF

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WO2017076656A1
WO2017076656A1 PCT/EP2016/075237 EP2016075237W WO2017076656A1 WO 2017076656 A1 WO2017076656 A1 WO 2017076656A1 EP 2016075237 W EP2016075237 W EP 2016075237W WO 2017076656 A1 WO2017076656 A1 WO 2017076656A1
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WO
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exhaust gas
gas sensor
detector
measuring
measurement
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PCT/EP2016/075237
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Inventor
Daniel AQUINO MAIER
Martin Schreivogel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
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    • G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
    • G01N2021/8514—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample with immersed mirror

Definitions

  • the invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims.
  • the subject of the present invention is also a computer program.
  • Exhaust gas sensors for motor vehicles may include optical components such as
  • the optical components can be arranged at a distance from the measuring cell.
  • the light can be brought to the measuring cell by means of a fiber.
  • An exhaust gas sensor for a vehicle a method for operating an exhaust gas sensor for a vehicle, a control unit that uses this method, and finally a corresponding computer program according to the
  • An exhaust gas sensor may be understood to mean a sensor for determining a concentration of a gas or a gas mixture.
  • the exhaust gas sensor for this purpose placed in an exhaust pipe of a motor vehicle become.
  • the exhaust gas sensor for example, as a lambda probe or NOx sensor in the form of a ceramic carrier
  • Exhaust gas sensor for performing spectroscopic measurements are suitable.
  • the absorption bands of different gases can be exploited to distinguish between NO and NO2 or other gases such
  • An exhaust gas sensor for a vehicle has the following features: a light source for emitting a light beam; a measuring detector; a reference detector; a measuring chamber arranged or disposable in an exhaust gas stream and having a measuring chamber opening and a reflection element; and a beam splitter configured to form a first beam portion of the beam
  • a light source may, for example, be understood to mean a light-emitting diode, a laser diode or else an arrangement of a plurality of such diodes.
  • a measuring detector and a reference detector may each be understood to mean an electronic component such as a photodiode for detecting an intensity of a light beam.
  • the measuring chamber can be designed to receive the gas or the gas mixture whose concentration is to be determined.
  • the measuring chamber for this purpose may be made of a porous material.
  • a reflection element for example, a mirror or other reflective optical Element for reflecting light rays are understood.
  • the reflection element on one of the measuring chamber opening For example, the reflection element on one of the measuring chamber opening
  • a beam splitter can be understood as an optical tree element which
  • the beam splitter is designed to separate a single light beam into two partial beams.
  • the beam splitter can be realized, for example, in the form of a disk or two prisms attached to one another.
  • the second beam component reflected by the reflection element can be detected by means of at least one optical element, for example one
  • a lens or the beam splitter can be deflected or focused on the measuring detector.
  • the optical measurement of the exhaust gas in particular in the UV range, for example, 403 nm for NO2, 227 nm for NO, 285 nm for SO2 or 217 nm for NH3, take place in a so-called free jet structure. That is, the light is transmitted via the beam splitter to the reference detector and into the
  • the optical components can be permanently connected to the measuring cell in the exhaust gas line.
  • the reflection element may be formed to reflect the second beam portion back onto the beam splitter.
  • the beam splitter can be designed to direct the second beam component reflected by the reflection element onto the measuring detector. This can be achieved by a suitable positioning of the beam splitter and the measuring detector. This may indicate the use of additional optical elements for
  • both the reflection element and the measurement detector can be arranged opposite the measurement chamber opening, wherein the measurement chamber opening can be arranged between the reflection element and the measurement detector.
  • the exhaust gas sensor can be designed with a housing which has a housing bottom for accommodating the light source, the measuring detector, the reference detector or the beam splitter and a housing cover for accommodating the measuring chamber.
  • Housing cover may have a housing opening for passing the second beam portion.
  • the housing bottom can, for example, a bottom surface and surrounding the bottom surface
  • the housing bottom can be configured, for example, cup-shaped.
  • the housing bottom can be configured, for example, cup-shaped.
  • Housing cover to be arranged opposite the housing bottom.
  • Caseback be arranged.
  • Such a housing offers the advantage of a simple construction and high stability. It is also advantageous if the housing cover has a thread for screwing the exhaust gas sensor into an exhaust pipe. This allows the
  • the thread can be placed on the housing cover such that when screwing the
  • Exhaust gas sensor only the measuring chamber is located in the exhaust pipe.
  • the housing bottom may be cup-shaped. Additionally or alternatively, the housing bottom as
  • the housing bottom can be made for example of a suitable metal.
  • the efficiency of the exhaust gas sensor can be improved.
  • the exhaust gas sensor may have a carrier plate.
  • the light source, the measuring detector and the reference detector can be arranged in a common plane on the carrier plate.
  • the light source, the measuring detector and the reference detector can be arranged as space-saving as possible within the exhaust gas sensor. Furthermore, this can reduce a thermally relevant mass for thermal stabilization of the light source, the reference detector and the measuring detector.
  • the carrier plate is arranged opposite the measuring chamber opening.
  • the beam splitter can be arranged between the carrier plate and the measuring chamber opening. This allows the light paths between light source, measuring detector, reference detector and
  • Reflection element are kept as short as possible, which power losses can be reduced.
  • the support plate may be made of metal.
  • the carrier plate as a heat sink for cooling the light source, the measuring detector and the
  • the exhaust gas sensor may have a heating element for heating the carrier plate.
  • a heating element may be understood to mean an electrothermal transducer, such as a Peltier element. Using the heating element can be a temperature of the light source, the measuring detector or the
  • the measuring detector and the reference detector are arranged opposite one another.
  • the beam splitter can be arranged between the measuring detector and the reference detector.
  • the measurement detector and the reference detector may each be arranged on a side wall of the housing bottom, while the light source may be arranged on the bottom surface of the housing bottom.
  • This embodiment also makes possible a particularly space-saving arrangement of the optical components of the exhaust gas sensor.
  • the approach presented here also provides a method for operating an exhaust gas sensor according to one of the preceding embodiments, wherein the method comprises the following steps:
  • Reference detector of the reference detector provided by the reference signal and a measurement signal provided by the measuring detector when the second beam component on the measuring detector;
  • the reference signal may have an intensity of the
  • the measurement signal can also represent an intensity of the second radiation component occurring on the measurement detector.
  • the measurement signal can also represent an intensity of the second radiation component occurring on the measurement detector.
  • Exhaust gas concentration can be determined in dependence on a deviation between the intensities of the first and second beam portion, wherein the intensity of the second beam portion of the exhaust gas located in the measuring chamber can be reduced.
  • This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
  • the approach presented here also provides a control unit which is designed to implement the steps of a variant of a method presented here
  • a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon.
  • the control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware training, the interfaces may for example be part of a so-called system ASICs, the various functions of the
  • Control unit includes. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the
  • Interfaces software modules that are available for example on a microcontroller in addition to other software modules.
  • a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
  • FIG. 1 is a schematic representation of a vehicle with an exhaust gas sensor according to an embodiment
  • FIG. 2 is a schematic representation of an exhaust gas sensor according to an embodiment
  • FIG. 3 is a schematic representation of an exhaust gas sensor according to an embodiment
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for operating a
  • Exhaust gas sensor according to one embodiment.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a vehicle 100, for example a motor vehicle, having an exhaust gas sensor 102 in accordance with FIG. 1
  • the exhaust gas sensor 102 is disposed in an exhaust pipe 104 that connects an engine 106 to an exhaust 108 of the vehicle 100.
  • the exhaust gas sensor 102 is designed to be a
  • Exhaust gas sensor 102 for example, realized as a spectroscopic exhaust gas sensor with an optical free-jet arrangement described in more detail below.
  • Exhaust gas sensor 102 connected.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exhaust gas sensor 102 according to an exemplary embodiment.
  • the exhaust gas sensor 102 is for example, the exhaust gas sensor described with reference to FIG. 1.
  • the exhaust gas sensor 102 includes a light source 200 for emitting a
  • the exhaust gas sensor 102 is realized with a placeable in an exhaust gas flow chamber 208, also called measuring cell.
  • the measuring chamber 208 has a measuring chamber opening 210, here in the form of a window, and a reflection element 212, here a mirror. Exemplary is that
  • Reflection element 212 in Fig. 1 of the measuring chamber opening 210 arranged opposite.
  • the light beam 202 emitted by the light source 200 is converted by means of a beam splitter 214 into a first beam portion 216 and a second beam portion 216
  • Radiation split 218 the first beam portion 216 is reflected by the beam splitter 214 to the reference detector 206 and the second
  • Beam portion 118 on a side facing away from the light source 200 side of the
  • Beam splitter 214 is passed, so that the second beam portion 218 through the measuring chamber opening 210 on the reflection element 212 within the
  • the exhaust gas sensor 102 is realized with a housing 220 having a housing bottom 222 and a housing 220
  • Housing cover 224 includes.
  • the housing bottom 222 is designed as an example cup-shaped in Fig. 2.
  • the light source 200 is arranged on a bottom surface of the housing bottom 222.
  • the measuring detector 204 and the reference detector 206 are opposed to each other at a surrounding the bottom surface
  • the beam splitter 214 is arranged between the two detectors 204, 206.
  • the beam splitter 214 is oriented such that the exit angle of the first
  • Radiation component 216 and of the beam splitter 214 in the direction of the measuring detector 204 reflected second beam portion 218 is substantially 45 degrees.
  • the beam splitter 214 can also be aligned at an angle that deviates from the angle shown in FIG. 2 to the two detectors 204, 206.
  • the housing bottom 222 is made of metal or another thermally conductive material, for example. As a result, the housing bottom 222 functions as a heat sink for cooling the optical components mounted thereon, i. H. the light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206.
  • the housing cover 224 is arranged according to the embodiment shown in FIG. 2 on a side of the housing 220 opposite the housing bottom 222.
  • the housing cover 224 has a housing opening 226 for passing the second beam portion 218 transmitted by the beam splitter 214.
  • the measuring chamber 208 is fastened to the housing cover 224 such that the measuring chamber opening 210 opposes the housing opening 226.
  • the light source 200 and the beam splitter 214 are disposed opposite the housing opening 226, with the beam splitter 214 disposed between the light source 200 and the housing opening 226.
  • the light source 200 and the beam splitter 214 can also be arranged elsewhere within the housing 220, wherein the second beam portion 218 can be directed through the housing opening 226 to the measuring chamber opening 210 by suitable optical elements, such as mirrors or lenses, depending on the arrangement.
  • the housing cover 224 is designed with a thread.
  • the thread is realized for example as an external thread and with a corresponding internal thread within a
  • Exhaust pipe for guiding an exhaust gas flow screwed for guiding an exhaust gas flow screwed.
  • the exhaust gas sensor 102 can be screwed so far into the exhaust pipe by means of the thread, that the measuring chamber 208 is located in the exhaust gas stream.
  • the housing cover 224 according to an embodiment adjacent to the thread, for example, a hexagon 228 for engagement with a wrench.
  • the exhaust gas sensor 102 has at least one additional element 230, for example a disk or a window, in order to separate the measuring chamber 208 from the part of the housing shown on the left in FIG. 2.
  • the element 230 is according to a
  • Embodiment mounted gas-tight and as transparent as possible for the wavelengths used.
  • lenses may be arranged as an option rather in front of the detectors 204, 206 and the light source 200.
  • the additional element 230 is arranged, for example, within the housing opening 226.
  • the light source 200 is realized, for example, as an array of different light-emitting diodes whose light is shaped into a collimated light beam by means of a suitable housing, such as a parabolic mirror or a lens.
  • a suitable housing such as a parabolic mirror or a lens.
  • the beam splitter 214 part of the light is guided onto the reference detector 206, which is designed, for example, to provide a reference detector signal which can be used in the signal calculation.
  • the rest of the light passes through the measuring chamber opening 210 in the form of a window in the
  • Exhaust gas measuring cell 208 which can be screwed by means of the thread in an exhaust pipe. There, the light is reflected, so that it again falls on the beam splitter 214, from which in turn a part of the light is deflected onto the measuring detector 204.
  • the measurement detector 204 is designed to measure a gas-dependent attenuation of the light.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an exhaust gas sensor 102 according to one exemplary embodiment.
  • the exhaust gas sensor 102 essentially corresponds to the exhaust gas sensor described with reference to FIG. 2, with the difference that the light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206 are mounted at a small distance from each other on a straight support plate 300.
  • the light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206 are thus located in a common plane.
  • the carrier plate 300 is in turn attached to the bottom surface of the housing bottom 222, wherein the light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206 are mounted on a side remote from the bottom surface of the support plate 300.
  • the support plate 300 of the housing opening 226 and the measuring chamber opening 210 is arranged opposite.
  • the beam splitter 214 is arranged between the carrier plate 300 and the housing opening 226.
  • Fig. 2 is the
  • Reflection element 212 according to the embodiment shown in Fig. 3 is formed to direct the second beam portion 218 not back to the beam splitter 214, but directly to the on the support plate 300 measuring detector 204. This makes it possible to realize the exhaust gas sensor 102 with a particularly compact free-jet optical structure.
  • the carrier plate 300 can be tempered by means of a suitable tempering element 302, that is to say can be heated or cooled.
  • the heating element 302 may be formed to a temperature of the
  • the support plate 300 is made of metal or another thermally conductive material, for example.
  • the light source 200 and the detectors 204, 206 are arranged, for example, on a common, thermally highly conductive metal block as a support plate 300.
  • the carrier plate 300 is optionally equipped with a Peltier
  • the carrier plate 300 may be thermally decoupled from the measuring chamber 208 on the exhaust pipe. A corresponding connection between support plate 300 and
  • Measuring chamber 208 is designed, for example, ceramic. To shield the heat radiation, an additional protective plate is used according to an optional embodiment.
  • the measuring chamber 208 is made approximately from a tube with porous walls, can get into the gas. In this case, impurities such as soot are filtered out of the gas.
  • the light source 200 and the detectors 204, 206 are constructed in one plane.
  • the beam splitter 214 is aligned nearly parallel to this plane to throw a portion of the light back onto the reference detector 206.
  • Reflection element 212 for example, a concave mirror, the rest of the light on the measuring detector 204.
  • Such a compact implementation has the advantage that the thermally relevant mass for thermal stabilization of
  • Light source 200 and the detectors 204, 206 can be reduced to a minimum, whereby the response time and the recorded by the heating element 302
  • the light source 200 and detectors 204, 206 may be applied to a board via the planar array. This reduces the effort in the production and the necessary
  • silicon photodiodes are used as detectors. At least two detectors are used. Alternatively, the detectors are realized as a detector array. In order to increase the light efficiency and reduce cross-influences, the individual detectors can additionally be equipped with microlenses, for example made of quartz glass or silicone.
  • the beam splitter 214 is realized for example as a broadband beam splitter or polka-dot beam splitter. Depending on the embodiment, the beam splitter 214 or the reflection element 212 may be designed as a free-form surface, whereby an optimal focusing of the light on the detectors 204, 206 is made possible.
  • the exhaust gas sensor 102 optionally has further optical components, such as taped or untaped optical waveguides. These are for example made of quartz glass or silicone and arranged between the light source and the lens. Alternatively, diffusers can be used for homogenization.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an exhaust gas sensor 102 described above with reference to FIGS. 1 to 3 in accordance with FIG. 4
  • the controller 110 To the exhaust gas sensor 102, the controller 110 is connected.
  • the controller 110 is configured to send an activation signal 400 for activating the light source 200 to the exhaust gas sensor 102.
  • the reference detector 206 is configured to detect the impact of the first
  • Radiation component on the reference detector 206 is an intensity of the first Provide beam representative reference signal 402 and transmit it to the control unit 110.
  • the measuring detector 204 is designed to act upon the impact of the second beam component
  • Measurement detector 204 inputs an intensity of the second beam component
  • the controller 110 is configured to use the two signals 402, 404 to sense a concentration of one or more gases in the gas
  • Exhaust gas flow in which the measuring chamber of the exhaust gas sensor 102 is arranged to determine.
  • FIG. 5 shows a flow chart of a method 500 for operating an exhaust gas sensor according to one exemplary embodiment.
  • the method 500 may, for example, be carried out in conjunction with an exhaust gas sensor described above with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the light source is activated to emit the light beam.
  • a reference signal is read in which represents a signal provided by the reference detector when the first beam component of the light beam impinges on the reference detector.
  • a measuring signal is read in which represents a signal provided by the measuring detector when the second beam component of the light beam impinges on the measuring detector.
  • step 530 using the reference signal and the measurement signal, an exhaust gas concentration in the exhaust gas flow, in which the measurement chamber of the exhaust gas sensor is located, is determined.
  • the method 500 for measuring various gases is repeatedly performed.
  • each implementation of the method is performed with a light source associated with the gas to be measured. For example, for the consecutively executed
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only the first feature or only the second feature.

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Abstract

The invention relates to an exhaust gas sensor (102) for a vehicle. The exhaust gas sensor (102) has a light source (200) for transmitting a light beam (202), a measurement detector (204), a reference detector (206), a measurement chamber (208) which is arranged or can be arranged in an exhaust gas flow and which comprises a measurement chamber opening (210) and a reflection element (212), and a beam splitter (214). The beam splitter (214) is designed to deflect a first beam component (216) of the light beam (202) onto the reference detector (206) and a second beam component (218) of the light beam (202) through the measurement chamber opening (210) onto the reflection element (212). The reflection element (212) is designed to reflect the second beam component (218) through the measurement chamber opening (210) back into a beam path to the measurement detector (204).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Abgassensor und Verfahren zum Betreiben eines Abgassensors für ein Fahrzeug Stand der Technik  Exhaust gas sensor and method for operating an exhaust gas sensor for a vehicle Prior art
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm. The invention is based on a device or a method according to the preamble of the independent claims. The subject of the present invention is also a computer program.
Abgassensoren für Kraftfahrzeuge können optische Komponenten wie Exhaust gas sensors for motor vehicles may include optical components such as
Lichtquellen, Detektoren, Koppler oder Splitter sowie eine Messzelle aufweisen. Um die optischen Komponenten thermisch von der Messzelle zu entkoppeln, können die optischen Komponenten beabstandet zur Messzelle angeordnet sein. Hierbei kann das Licht mithilfe einer Faser an die Messzelle herangeführt werden. Have light sources, detectors, couplers or splitter and a measuring cell. In order to decouple the optical components thermally from the measuring cell, the optical components can be arranged at a distance from the measuring cell. Here, the light can be brought to the measuring cell by means of a fiber.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Against this background, the approach presented here is used
Abgassensor für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben eines Abgassensors für ein Fahrzeug, weiterhin ein Steuergerät, das dieses Verfahren verwendet, sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den An exhaust gas sensor for a vehicle, a method for operating an exhaust gas sensor for a vehicle, a control unit that uses this method, and finally a corresponding computer program according to the
Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich. Main claims presented. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.
Unter einem Abgassensor kann ein Sensor zum Bestimmen einer Konzentration eines Gases oder eines Gasgemischs verstanden werden. Beispielsweise kann der Abgassensor hierzu in einem Abgasrohr eines Kraftfahrzeugs platziert werden. Je nach Ausführungsform kann der Abgassensor beispielsweise als Lambdasonde oder NOx-Sensor in Form eines keramischen Trägers aus An exhaust gas sensor may be understood to mean a sensor for determining a concentration of a gas or a gas mixture. For example, the exhaust gas sensor for this purpose placed in an exhaust pipe of a motor vehicle become. Depending on the embodiment of the exhaust gas sensor, for example, as a lambda probe or NOx sensor in the form of a ceramic carrier
Zirkoniumoxid oder Aluminiumoxid realisiert sein. Ferner kann sich der Zirconia or alumina can be realized. Furthermore, the
Abgassensor zur Durchführung spektroskopischer Messungen eignen. Hierbei können die Absorptionsbanden unterschiedlicher Gase ausgenutzt werden, um zwischen NO und NO2 zu unterscheiden oder auch andere Gase wie Exhaust gas sensor for performing spectroscopic measurements are suitable. Here, the absorption bands of different gases can be exploited to distinguish between NO and NO2 or other gases such
beispielsweise NH3, O2 oder SO2 zu detektieren. For example, to detect NH3, O2 or SO2.
Ein Abgassensor für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf: eine Lichtquelle zum Aussenden eines Lichtstrahls; einen Messdetektor; einen Referenzdetektor; eine in einem Abgasstrom angeordneten oder anordenbaren Messkammer mit einer Messkammeröffnung und einem Reflexionselement; und einen Strahlteiler, der ausgebildet ist, um einen ersten Strahlenanteil des An exhaust gas sensor for a vehicle has the following features: a light source for emitting a light beam; a measuring detector; a reference detector; a measuring chamber arranged or disposable in an exhaust gas stream and having a measuring chamber opening and a reflection element; and a beam splitter configured to form a first beam portion of the beam
Lichtstrahls auf den Referenzdetektor zu lenken und einen zweiten Strahlenanteil des Lichtstrahls durch die Messkammeröffnung auf das Reflexionselement zu lenken, wobei das Reflexionselement ausgebildet ist, um den zweiten Direction of light beam to the reference detector and to direct a second beam portion of the light beam through the measuring chamber opening on the reflection element, wherein the reflection element is formed to the second
Strahlenanteil durch die Messkammeröffnung zurück in einen Strahlengang zum Messdetektor zu reflektieren. Beam fraction through the measuring chamber opening back into a beam path to the measuring detector to reflect.
Unter einer Lichtquelle kann beispielsweise eine Leuchtdiode, eine Laserdiode oder auch eine Anordnung aus einer Mehrzahl solcher Dioden verstanden werden. Unter einem Messdetektor und einem Referenzdetektor kann jeweils ein elektronisches Bauelement wie etwa eine Fotodiode zum Detektieren einer Intensität eines Lichtstrahls verstanden werden. Die Messkammer kann ausgebildet sein, um das Gas oder das Gasgemisch, dessen Konzentration bestimmt werden soll, aufzunehmen. Beispielsweise kann die Messkammer hierzu aus einem porösen Material gefertigt sein. Unter einem Reflexionselement kann beispielsweise ein Spiegel oder ein sonstiges reflektierendes optisches Element zum Reflektieren von Lichtstrahlen verstanden werden. Beispielsweise kann das Reflexionselement auf einer der Messkammeröffnung A light source may, for example, be understood to mean a light-emitting diode, a laser diode or else an arrangement of a plurality of such diodes. A measuring detector and a reference detector may each be understood to mean an electronic component such as a photodiode for detecting an intensity of a light beam. The measuring chamber can be designed to receive the gas or the gas mixture whose concentration is to be determined. For example, the measuring chamber for this purpose may be made of a porous material. Under a reflection element, for example, a mirror or other reflective optical Element for reflecting light rays are understood. For example, the reflection element on one of the measuring chamber opening
gegenüberliegenden Wandfläche der Messkammer positioniert sein. Unter einem Strahlteiler kann ein optisches Baumelement verstanden werden, das be positioned opposite wall surface of the measuring chamber. A beam splitter can be understood as an optical tree element which
ausgebildet ist, um einen einzelnen Lichtstrahl in zwei Teilstrahlen zu trennen. Je nach Ausführungsform kann der Strahlteiler beispielsweise in Form einer Scheibe oder zweier aneinandergefügter Prismen realisiert sein. is designed to separate a single light beam into two partial beams. Depending on the embodiment, the beam splitter can be realized, for example, in the form of a disk or two prisms attached to one another.
Je nach Ausführungsform kann der vom Reflexionselement reflektierte zweite Strahlenanteil mittels zumindest einem optischen Element, beispielsweise einesDepending on the embodiment, the second beam component reflected by the reflection element can be detected by means of at least one optical element, for example one
Spiegels, einer Linse oder des Strahlteilers auf den Messdetektor umgelenkt oder fokussiert werden. Mirror, a lens or the beam splitter can be deflected or focused on the measuring detector.
Der hier beschriebene Ansatz beruht auf der Erkenntnis, dass ein Lichtstrahl innerhalb eines Abgassensors unter Verwendung eines Strahlteilers zugleich auf einen Referenzdetektor und einen Messdetektor und in eine Messzelle gelenkt werden kann. Eine derartige optische Freistrahlanordnung in einem Abgassensor bietet den Vorteil einer hohen Robustheit gegenüber Vibrationen oder The approach described here is based on the knowledge that a light beam within an exhaust gas sensor can be directed at the same time to a reference detector and a measuring detector and into a measuring cell using a beam splitter. Such an optical free jet arrangement in an exhaust gas sensor offers the advantage of high robustness against vibrations or
Temperaturänderungen bei der Durchführung optischer Messungen von Gasen wie beispielsweise NO, NO2, SO2, NH3 oder O2 in einem Abgas. Temperature changes in making optical measurements of gases such as NO, NO 2, SO 2, NH 3 or O 2 in an exhaust gas.
Hierbei kann die optische Vermessung des Abgases, insbesondere im UV- Bereich, beispielsweise 403 nm für NO2, 227 nm für NO, 285 nm für SO2 oder 217 nm für NH3, in einem sogenannten Freistrahlaufbau stattfinden. Das heißt, das Licht wird über den Strahlteiler auf den Referenzdetektor und in die Here, the optical measurement of the exhaust gas, in particular in the UV range, for example, 403 nm for NO2, 227 nm for NO, 285 nm for SO2 or 217 nm for NH3, take place in a so-called free jet structure. That is, the light is transmitted via the beam splitter to the reference detector and into the
Messzelle geführt. Von der Messzelle wird das Licht weiter auf den Messdetektor reflektiert. Hierbei können die optischen Komponenten beispielsweise fest mit der Messzelle im Abgasstrang verbunden sein. Led measuring cell. From the measuring cell, the light is reflected further on the measuring detector. In this case, for example, the optical components can be permanently connected to the measuring cell in the exhaust gas line.
Ein derartiger Freistrahlaufbau hat den Vorteil, dass bei entsprechender Such a free-jet structure has the advantage that with appropriate
Referenzierung der Lichtquelle und bei Verwendung einer Referenzwellenlänge zur Korrektur von Verschmutzungen o. Ä. Signaldrifts größtenteils vermieden werden können. Ein derartiger Abgassensor lässt sich zudem sehr einfach fertigen, da auf optische Fasern zur Lichtführung verzichtet werden kann. Ferner können durch die Freistrahlführung des Lichts Leistungsverluste reduziert werden. Dadurch kann das Signal-Rausch-Verhältnis und somit die Referencing the light source and using a reference wavelength to correct soiling or similar Signaldrifts can be largely avoided. Such an exhaust gas sensor can also be very easily finished, since it can be dispensed with optical fibers for guiding light. Furthermore, power losses can be reduced by the free guidance of the light become. This allows the signal-to-noise ratio and thus the
Konzentrationsauflösung verbessert werden. Concentration resolution can be improved.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Reflexionselement ausgebildet sein, um den zweiten Strahlenanteil zurück auf den Strahlteiler zu reflektieren. Dabei kann der Strahlteiler ausgebildet sein, um den vom Reflexionselement reflektierten zweiten Strahlenanteil auf den Messdetektor zu lenken. Dies kann durch eine geeignete Positionierung von Strahlteiler und Messdetektor erreicht werden. Dadurch kann auf die Verwendung zusätzlicher optischer Elemente zum According to one embodiment, the reflection element may be formed to reflect the second beam portion back onto the beam splitter. In this case, the beam splitter can be designed to direct the second beam component reflected by the reflection element onto the measuring detector. This can be achieved by a suitable positioning of the beam splitter and the measuring detector. This may indicate the use of additional optical elements for
Umlenken oder Fokussieren des zweiten Strahlenanteils innerhalb des Redirecting or focusing the second beam portion within the
Abgassensors verzichtet werden. Exhaust gas sensors are omitted.
Es ist vorteilhaft, wenn das Reflexionselement ausgebildet ist, um den zweiten Strahlenanteil direkt auf den Messdetektor zu reflektieren. Hierzu können sowohl das Reflexionselement als auch der Messdetektor der Messkammeröffnung gegenüberliegend angeordnet sein, wobei die Messkammeröffnung zwischen dem Reflexionselement und dem Messdetektor angeordnet sein kann. Durch diese Ausführungsform kann die Anzahl optischer Elemente innerhalb des Abgassensors auf ein Minimum reduziert werden. It is advantageous if the reflection element is designed to reflect the second radiation component directly onto the measurement detector. For this purpose, both the reflection element and the measurement detector can be arranged opposite the measurement chamber opening, wherein the measurement chamber opening can be arranged between the reflection element and the measurement detector. By this embodiment, the number of optical elements within the exhaust gas sensor can be reduced to a minimum.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Abgassensor mit einem Gehäuse ausgeführt sein, das einen Gehäuseboden zum Aufnehmen der Lichtquelle, des Messdetektors, des Referenzdetektors oder des Strahlteilers und einen Gehäusedeckel zum Aufnehmen der Messkammer aufweist. Der According to a further embodiment, the exhaust gas sensor can be designed with a housing which has a housing bottom for accommodating the light source, the measuring detector, the reference detector or the beam splitter and a housing cover for accommodating the measuring chamber. Of the
Gehäusedeckel kann eine Gehäuseöffnung zum Durchlassen des zweiten Strahlenanteils aufweisen. Hierbei kann die Messkammeröffnung der Housing cover may have a housing opening for passing the second beam portion. Here, the measuring chamber opening of the
Gehäuseöffnung gegenüberliegend angeordnet sein. Der Gehäuseboden kann beispielsweise eine Bodenfläche und eine die Bodenfläche umgebende Be arranged housing opening opposite. The housing bottom can, for example, a bottom surface and surrounding the bottom surface
Seitenwand aufweisen. Somit kann der Gehäuseboden beispielsweise becherförmig ausgestaltet sein. Je nach Ausführungsform kann der Have side wall. Thus, the housing bottom can be configured, for example, cup-shaped. Depending on the embodiment, the
Gehäusedeckel dem Gehäuseboden gegenüberliegend angeordnet sein. Hierbei kann die Lichtquelle der Gehäuseöffnung gegenüberliegend auf dem Housing cover to be arranged opposite the housing bottom. Here, the light source of the housing opening opposite to the
Gehäuseboden angeordnet sein. Ein derartiges Gehäuse bietet den Vorteil eines einfachen Aufbaus sowie einer hohen Stabilität. Von Vorteil ist auch, wenn der Gehäusedeckel ein Gewinde zum Einschrauben des Abgassensors in ein Abgasrohr aufweist. Dadurch lässt sich der Caseback be arranged. Such a housing offers the advantage of a simple construction and high stability. It is also advantageous if the housing cover has a thread for screwing the exhaust gas sensor into an exhaust pipe. This allows the
Abgassensor besonders einfach ein- und ausbauen. Das Gewinde kann derart am Gehäusedeckel platziert sein, dass sich beim Einschrauben des Very easy to install and remove the exhaust gas sensor. The thread can be placed on the housing cover such that when screwing the
Abgassensors lediglich die Messkammer im Abgasrohr befindet. Exhaust gas sensor only the measuring chamber is located in the exhaust pipe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Gehäuseboden becherförmig ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Gehäuseboden als According to a further embodiment, the housing bottom may be cup-shaped. Additionally or alternatively, the housing bottom as
Kühlkörper ausgebildet sein. Hierzu kann der Gehäuseboden beispielsweise aus einem geeigneten Metall gefertigt sein. Durch diese Ausführungsform lässt sich die Effizienz des Abgassensors verbessern. Be formed heat sink. For this purpose, the housing bottom can be made for example of a suitable metal. By this embodiment, the efficiency of the exhaust gas sensor can be improved.
Des Weiteren kann der Abgassensor eine Trägerplatte aufweisen. Die Furthermore, the exhaust gas sensor may have a carrier plate. The
Lichtquelle, der Messdetektor und der Referenzdetektor können in einer gemeinsamen Ebene auf der Trägerplatte angeordnet sein. Dadurch können die Lichtquelle, der Messdetektor und der Referenzdetektor möglichst platzsparend innerhalb des Abgassensors angeordnet werden. Ferner lässt sich dadurch eine thermisch relevante Masse zur thermischen Stabilisierung der Lichtquelle, des Referenzdetektors und des Messdetektors reduzieren. The light source, the measuring detector and the reference detector can be arranged in a common plane on the carrier plate. As a result, the light source, the measuring detector and the reference detector can be arranged as space-saving as possible within the exhaust gas sensor. Furthermore, this can reduce a thermally relevant mass for thermal stabilization of the light source, the reference detector and the measuring detector.
Es ist ferner von Vorteil, wenn die Trägerplatte der Messkammeröffnung gegenüberliegend angeordnet ist. Hierbei kann der Strahlteiler zwischen der Trägerplatte und der Messkammeröffnung angeordnet sein. Dadurch können die Lichtwege zwischen Lichtquelle, Messdetektor, Referenzdetektor und It is also advantageous if the carrier plate is arranged opposite the measuring chamber opening. In this case, the beam splitter can be arranged between the carrier plate and the measuring chamber opening. This allows the light paths between light source, measuring detector, reference detector and
Reflexionselement möglichst kurz gehalten werden, womit Leistungsverluste reduziert werden können. Reflection element are kept as short as possible, which power losses can be reduced.
Die Trägerplatte kann aus Metall gefertigt sein. Dadurch kann die Trägerplatte als Kühlkörper zum Kühlen der Lichtquelle, des Messdetektors und des The support plate may be made of metal. Thereby, the carrier plate as a heat sink for cooling the light source, the measuring detector and the
Referenzdetektors fungieren. Reference detector function.
Ferner kann der Abgassensor ein Heizelement zum Beheizen der Trägerplatte aufweisen. Unter einem Heizelement kann ein elektrothermischer Wandler wie beispielsweise ein Peltier- Element verstanden werden. Mithilfe des Heizelements kann eine Temperatur der Lichtquelle, des Messdetektors bzw. des Furthermore, the exhaust gas sensor may have a heating element for heating the carrier plate. A heating element may be understood to mean an electrothermal transducer, such as a Peltier element. Using the heating element can be a temperature of the light source, the measuring detector or the
Referenzdetektors möglichst konstant gehalten werden. Reference detector as constant as possible.
Von Vorteil ist auch, wenn der Messdetektor und der Referenzdetektor einander gegenüberliegend angeordnet sind. Hierbei kann der Strahlteiler zwischen dem Messdetektor und dem Referenzdetektor angeordnet sein. Beispielsweise können der Messdetektor und der Referenzdetektor je an einer Seitenwand des Gehäusebodens angeordnet sein, während die Lichtquelle auf der Bodenfläche des Gehäusebodens angeordnet sein kann. Auch durch diese Ausführungsform wird eine besonders platzsparende Anordnung der optischen Komponenten des Abgassensors ermöglicht. It is also advantageous if the measuring detector and the reference detector are arranged opposite one another. In this case, the beam splitter can be arranged between the measuring detector and the reference detector. For example, the measurement detector and the reference detector may each be arranged on a side wall of the housing bottom, while the light source may be arranged on the bottom surface of the housing bottom. This embodiment also makes possible a particularly space-saving arrangement of the optical components of the exhaust gas sensor.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Abgassensors gemäß einem der vorstehenden Ausführungsformen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: The approach presented here also provides a method for operating an exhaust gas sensor according to one of the preceding embodiments, wherein the method comprises the following steps:
Aktivieren der Lichtquelle, um den Lichtstrahl auszusenden; Activating the light source to emit the light beam;
Einlesen eines beim Auftreffen des ersten Strahlenanteils auf den Reading in on impact of the first beam component on the
Referenzdetektor von dem Referenzdetektor bereitgestellten Referenzsignals und eines beim Auftreffen des zweiten Strahlenanteils auf den Messdetektor von dem Messdetektor bereitgestellten Messsignals; und Reference detector of the reference detector provided by the reference signal and a measurement signal provided by the measuring detector when the second beam component on the measuring detector; and
Bestimmen einer Abgaskonzentration in dem Abgasstrom unter Verwendung des Referenzsignals und des Messsignals. Determining an exhaust concentration in the exhaust stream using the reference signal and the measurement signal.
Beispielsweise kann das Referenzsignal eine Intensität des auf den For example, the reference signal may have an intensity of the
Referenzdetektor auftretenden ersten Strahlenanteils repräsentieren. Ebenso kann auch das Messsignal eine Intensität des auf den Messdetektor auftretenden zweiten Strahlenanteils repräsentieren. Beispielsweise kann die Represent reference detector occurring first beam component. Likewise, the measurement signal can also represent an intensity of the second radiation component occurring on the measurement detector. For example, the
Abgaskonzentration in Abhängigkeit von einer Abweichung zwischen den Intensitäten des ersten und zweiten Strahlenanteils bestimmt werden, wobei die Intensität des zweiten Strahlenanteils von dem in der Messkammer befindlichen Abgas verringert sein kann. Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Exhaust gas concentration can be determined in dependence on a deviation between the intensities of the first and second beam portion, wherein the intensity of the second beam portion of the exhaust gas located in the measuring chamber can be reduced. This method can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in The approach presented here also provides a control unit which is designed to implement the steps of a variant of a method presented here
entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. to implement, control or implement appropriate facilities. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.
Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des In the present case, a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In a hardware training, the interfaces may for example be part of a so-called system ASICs, the various functions of the
Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können dieControl unit includes. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the
Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Interfaces software modules that are available for example on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend Also of advantage is a computer program product or computer program with program code which can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and for carrying out, implementing and / or controlling the steps of the method according to one of the above
beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. described embodiments, in particular when the program product or program is executed on a computer or a device.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Abgassensor gemäß einem Ausführungsbeispiel; Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description. It shows: 1 is a schematic representation of a vehicle with an exhaust gas sensor according to an embodiment;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Abgassensors gemäß einem Ausführungsbeispiel; FIG. 2 is a schematic representation of an exhaust gas sensor according to an embodiment; FIG.
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Abgassensors gemäß einem Ausführungsbeispiel; 3 is a schematic representation of an exhaust gas sensor according to an embodiment;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Abgassensors gemäß einem Ausführungsbeispiel; und 4 is a schematic representation of an exhaust gas sensor according to an embodiment; and
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines 5 is a flowchart of a method for operating a
Abgassensors gemäß einem Ausführungsbeispiel. Exhaust gas sensor according to one embodiment.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren In the following description of favorable embodiments of the present invention are for the in the various figures
dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche represented and similar elements acting the same or similar
Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Reference numeral used, wherein a repeated description of these elements is omitted.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, mit einem Abgassensor 102 gemäß einem FIG. 1 shows a schematic illustration of a vehicle 100, for example a motor vehicle, having an exhaust gas sensor 102 in accordance with FIG
Ausführungsbeispiel. Der Abgassensor 102 ist in einem Abgasrohr 104 angeordnet, das einen Verbrennungsmotor 106 mit einem Auspuff 108 des Fahrzeugs 100 verbindet. Der Abgassensor 102 ist ausgebildet, um eine Embodiment. The exhaust gas sensor 102 is disposed in an exhaust pipe 104 that connects an engine 106 to an exhaust 108 of the vehicle 100. The exhaust gas sensor 102 is designed to be a
Konzentration von Abgasen wie etwa NO, NO2, NH3, O2 oder SO2 in einem durch das Abgasrohr 104 geleiteten Abgasstrom zu messen. Hierzu ist der Concentration of exhaust gases such as NO, NO 2, NH 3, O 2 or SO 2 in an exhaust gas flow passed through the exhaust pipe 104 to measure. For this is the
Abgassensor 102 beispielsweise als ein spektroskopischer Abgassensor mit einer nachfolgend näher beschriebenen optischen Freistrahlanordnung realisiert. An den Abgassensor 102 ist ein Steuergerät 110 zum Ansteuern des Exhaust gas sensor 102, for example, realized as a spectroscopic exhaust gas sensor with an optical free-jet arrangement described in more detail below. To the exhaust gas sensor 102 is a control unit 110 for driving the
Abgassensors 102 angeschlossen. Exhaust gas sensor 102 connected.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgassensors 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Abgassensor 102 handelt es sich beispielsweise um den anhand von Fig. 1 beschriebenen Abgassensor. Der Abgassensor 102 umfasst eine Lichtquelle 200 zum Aussenden eines FIG. 2 shows a schematic representation of an exhaust gas sensor 102 according to an exemplary embodiment. The exhaust gas sensor 102 is for example, the exhaust gas sensor described with reference to FIG. 1. The exhaust gas sensor 102 includes a light source 200 for emitting a
Lichtstrahls 202, einen Messdetektor 204 sowie einen Referenzdetektor 206. Des Weiteren ist der Abgassensor 102 mit einer in einem Abgasstrom platzierbaren Messkammer 208 realisiert, auch Messzelle genannt. Die Messkammer 208 weist eine Messkammeröffnung 210, hier in Form eines Fensters, sowie ein Reflexionselement 212, hier einen Spiegel, auf. Beispielhaft ist das Light beam 202, a measuring detector 204 and a reference detector 206. Furthermore, the exhaust gas sensor 102 is realized with a placeable in an exhaust gas flow chamber 208, also called measuring cell. The measuring chamber 208 has a measuring chamber opening 210, here in the form of a window, and a reflection element 212, here a mirror. Exemplary is that
Reflexionselement 212 in Fig. 1 der Messkammeröffnung 210 gegenüberliegend angeordnet. Reflection element 212 in Fig. 1 of the measuring chamber opening 210 arranged opposite.
Der von der Lichtquelle 200 ausgesandte Lichtstrahl 202 wird mittels eines Strahlteilers 214 in einen ersten Strahlenanteil 216 und einen zweiten The light beam 202 emitted by the light source 200 is converted by means of a beam splitter 214 into a first beam portion 216 and a second beam portion 216
Strahlenanteil 218 geteilt. Hierbei wird der erste Strahlenanteil 216 durch den Strahlteiler 214 auf den Referenzdetektor 206 reflektiert und der zweite Radiation split 218. Here, the first beam portion 216 is reflected by the beam splitter 214 to the reference detector 206 and the second
Strahlenanteil 118 auf eine von der Lichtquelle 200 abgewandte Seite desBeam portion 118 on a side facing away from the light source 200 side of the
Strahlteilers 214 durchgelassen, sodass der zweite Strahlenanteil 218 durch die Messkammeröffnung 210 auf das Reflexionselement 212 innerhalb der Beam splitter 214 is passed, so that the second beam portion 218 through the measuring chamber opening 210 on the reflection element 212 within the
Messkammer 208 trifft und von dort durch die Messkammeröffnung 210 zurück in einen Strahlengang zum Messdetektor 204 reflektiert wird. Gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel trifft der vom Reflexionselement 212 reflektierte zweite Strahlenanteil 218 wiederum auf den Strahlteiler 214, genauer auf die von der Lichtquelle 200 abgewandte Seite des Strahlteilers 214, und wird schließlich von dort auf den Messdetektor 204 reflektiert. Gemäß einem optionalen Ausführungsbeispiel ist der Abgassensor 102 mit einem Gehäuse 220 realisiert, das einen Gehäuseboden 222 und einen Measuring chamber 208 hits and from there through the measuring chamber opening 210 back into a beam path to the measuring detector 204 is reflected. According to the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the second beam component 218 reflected by the reflection element 212 again strikes the beam splitter 214, more precisely the side of the beam splitter 214 facing away from the light source 200, and is finally reflected onto the measurement detector 204 from there. According to an optional embodiment, the exhaust gas sensor 102 is realized with a housing 220 having a housing bottom 222 and a housing 220
Gehäusedeckel 224 umfasst. Der Gehäuseboden 222 ist in Fig. 2 beispielhaft becherförmig ausgeführt. Auf einer Bodenfläche des Gehäusebodens 222 ist die Lichtquelle 200 angeordnet. Der Messdetektor 204 und der Referenzdetektor 206 sind einander gegenüberliegend an einer die Bodenfläche umgebenden Housing cover 224 includes. The housing bottom 222 is designed as an example cup-shaped in Fig. 2. On a bottom surface of the housing bottom 222, the light source 200 is arranged. The measuring detector 204 and the reference detector 206 are opposed to each other at a surrounding the bottom surface
Seitenwand des Gehäusebodens 222 angeordnet. Hierbei ist der Strahlteiler 214 zwischen den beiden Detektoren 204, 206 angeordnet. Der Strahlteiler 214 ist beispielsweise derart ausgerichtet, dass der Ausfallwinkel des ersten  Side wall of the housing bottom 222 is arranged. In this case, the beam splitter 214 is arranged between the two detectors 204, 206. For example, the beam splitter 214 is oriented such that the exit angle of the first
Strahlenanteils 216 und des vom Strahlteiler 214 in Richtung des Messdetektors 204 reflektierten zweiten Strahlenanteils 218 im Wesentlichen 45 Grad beträgt. Je nach Ausführungsbeispiel kann der Strahlteiler 214 auch in einem von dem in Fig. 2 gezeigten Winkel abweichenden Winkel zu den beiden Detektoren 204, 206 ausgerichtet sein. Radiation component 216 and of the beam splitter 214 in the direction of the measuring detector 204 reflected second beam portion 218 is substantially 45 degrees. Depending on the exemplary embodiment, the beam splitter 214 can also be aligned at an angle that deviates from the angle shown in FIG. 2 to the two detectors 204, 206.
Der Gehäuseboden 222 ist beispielsweise aus Metall oder einem anderen wärmeleitfähigen Material gefertigt. Dadurch fungiert der Gehäuseboden 222 als Kühlkörper zum Kühlen der darauf montierten optischen Komponenten, d. h. der Lichtquelle 200, des Messdetektors 204 und des Referenzdetektors 206. The housing bottom 222 is made of metal or another thermally conductive material, for example. As a result, the housing bottom 222 functions as a heat sink for cooling the optical components mounted thereon, i. H. the light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206.
Der Gehäusedeckel 224 ist gemäß dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer dem Gehäuseboden 222 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 220 angeordnet. Der Gehäusedeckel 224 weist eine Gehäuseöffnung 226 zum Durchlassen des vom Strahlteiler 214 transmittierten zweiten Strahlenanteils 218 auf. Hierbei ist die Messkammer 208 derart an dem Gehäusedeckel 224 befestigt, dass die Messkammeröffnung 210 der Gehäuseöffnung 226 gegenüberliegt. Lediglich beispielhaft sind in Fig. 2 die Lichtquelle 200 und der Strahlteiler 214 der Gehäuseöffnung 226 gegenüberliegend angeordnet, wobei der Strahlteiler 214 zwischen der Lichtquelle 200 und der Gehäuseöffnung 226 angeordnet ist. Je nach Ausführungsbeispiel können die Lichtquelle 200 und der Strahlteiler 214 auch an anderer Stelle innerhalb des Gehäuses 220 angeordnet sein, wobei der zweite Strahlenanteil 218 je nach Anordnung mithilfe geeigneter optischer Elemente wie etwa Spiegel oder Linsen durch die Gehäuseöffnung 226 zur Messkammeröffnung 210 gelenkt werden kann. The housing cover 224 is arranged according to the embodiment shown in FIG. 2 on a side of the housing 220 opposite the housing bottom 222. The housing cover 224 has a housing opening 226 for passing the second beam portion 218 transmitted by the beam splitter 214. In this case, the measuring chamber 208 is fastened to the housing cover 224 such that the measuring chamber opening 210 opposes the housing opening 226. For example only, in FIG. 2, the light source 200 and the beam splitter 214 are disposed opposite the housing opening 226, with the beam splitter 214 disposed between the light source 200 and the housing opening 226. Depending on the exemplary embodiment, the light source 200 and the beam splitter 214 can also be arranged elsewhere within the housing 220, wherein the second beam portion 218 can be directed through the housing opening 226 to the measuring chamber opening 210 by suitable optical elements, such as mirrors or lenses, depending on the arrangement.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Gehäusedeckel 224 mit einem Gewinde ausgeführt. Das Gewinde ist beispielsweise als Außengewinde realisiert und mit einem entsprechenden Innengewinde innerhalb eines According to one embodiment, the housing cover 224 is designed with a thread. The thread is realized for example as an external thread and with a corresponding internal thread within a
Abgasrohres zum Führen eines Abgasstroms verschraubbar. Beispielsweise kann der Abgassensor 102 mithilfe des Gewindes so weit in das Abgasrohr hineingeschraubt werden, dass sich die Messkammer 208 im Abgasstrom befindet. Um das Hineinschrauben zu erleichtern, weist der Gehäusedeckel 224 gemäß einem Ausführungsbeispiel benachbart zu dem Gewinde z.B. einen Sechskant 228 zum Angreifen mit einem Schraubenschlüssel auf. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Abgassensor 102 zumindest ein zusätzliches Element 230, beispielsweise eine Scheibe oder ein Fenster auf, um die Messkammer 208 von dem in Fig. 2 links dargestellten Teil des Gehäuses abzutrennen. Das Element 230 ist gemäß einem Exhaust pipe for guiding an exhaust gas flow screwed. For example, the exhaust gas sensor 102 can be screwed so far into the exhaust pipe by means of the thread, that the measuring chamber 208 is located in the exhaust gas stream. To facilitate screwing in, the housing cover 224 according to an embodiment adjacent to the thread, for example, a hexagon 228 for engagement with a wrench. According to a further embodiment, the exhaust gas sensor 102 has at least one additional element 230, for example a disk or a window, in order to separate the measuring chamber 208 from the part of the housing shown on the left in FIG. 2. The element 230 is according to a
Ausführungsbeispiel gasdicht gelagert und möglichst transparent für die verwendeten Wellenlängen. Generell können Linsen als Option eher vor den Detektoren 204, 206 und der Lichtquelle 200 angeordnet sein. In Fig. 2 ist das zusätzliche Element 230 beispielhaft innerhalb der Gehäuseöffnung 226 angeordnet. Embodiment mounted gas-tight and as transparent as possible for the wavelengths used. In general, lenses may be arranged as an option rather in front of the detectors 204, 206 and the light source 200. In FIG. 2, the additional element 230 is arranged, for example, within the housing opening 226.
Die Lichtquelle 200 ist beispielsweise als ein Array verschiedener Leuchtdioden realisiert, deren Licht mithilfe eines geeigneten Gehäuses wie etwa eines Parabolspiegels oder einer Linse zu einem kollimierten Lichtstrahl geformt wird. Mithilfe des Strahlteilers 214 wird ein Teil des Lichts auf den Referenzdetektor 206 geführt, der beispielsweise ausgebildet ist, um ein in der Signalberechnung verwendbares Referenzdetektorsignal bereitzustellen. Der Rest des Lichts gelangt über die Messkammeröffnung 210 in Form eines Fensters in die The light source 200 is realized, for example, as an array of different light-emitting diodes whose light is shaped into a collimated light beam by means of a suitable housing, such as a parabolic mirror or a lens. By means of the beam splitter 214, part of the light is guided onto the reference detector 206, which is designed, for example, to provide a reference detector signal which can be used in the signal calculation. The rest of the light passes through the measuring chamber opening 210 in the form of a window in the
Abgasmesszelle 208, die mittels des Gewindes in ein Abgasrohr eingeschraubt werden kann. Dort wird das Licht reflektiert, sodass es erneut auf den Strahlteiler 214 fällt, von dem wiederum ein Teil des Lichts auf den Messdetektor 204 umgelenkt wird. Der Messdetektor 204 ist ausgebildet, um eine gasabhängige Abschwächung des Lichts zu messen. Exhaust gas measuring cell 208, which can be screwed by means of the thread in an exhaust pipe. There, the light is reflected, so that it again falls on the beam splitter 214, from which in turn a part of the light is deflected onto the measuring detector 204. The measurement detector 204 is designed to measure a gas-dependent attenuation of the light.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgassensors 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Abgassensor 102 entspricht im Wesentlichen dem anhand von Fig. 2 beschriebenen Abgassensor, mit dem Unterschied, dass die Lichtquelle 200, der Messdetektor 204 und der Referenzdetektor 206 in geringem Abstand zueinander auf einer geraden Trägerplatte 300 montiert sind. Die Lichtquelle 200, der Messdetektor 204 und der Referenzdetektor 206 befinden sich somit in einer gemeinsamen Ebene. Die Trägerplatte 300 ist ihrerseits an der Bodenfläche des Gehäusebodens 222 befestigt, wobei die Lichtquelle 200, der Messdetektor 204 und der Referenzdetektor 206 auf eine von der Bodenfläche abgewandte Seite der Trägerplatte 300 aufgebracht sind. Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Trägerplatte 300 der Gehäuseöffnung 226 und der Messkammeröffnung 210 gegenüberliegend angeordnet. Hierbei ist der Strahlteiler 214 zwischen der Trägerplatte 300 und der Gehäuseöffnung 226 angeordnet. Im Unterschied zu Fig. 2 ist das FIG. 3 shows a schematic representation of an exhaust gas sensor 102 according to one exemplary embodiment. The exhaust gas sensor 102 essentially corresponds to the exhaust gas sensor described with reference to FIG. 2, with the difference that the light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206 are mounted at a small distance from each other on a straight support plate 300. The light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206 are thus located in a common plane. The carrier plate 300 is in turn attached to the bottom surface of the housing bottom 222, wherein the light source 200, the measuring detector 204 and the reference detector 206 are mounted on a side remote from the bottom surface of the support plate 300. According to the embodiment shown in Fig. 3, the support plate 300 of the housing opening 226 and the measuring chamber opening 210 is arranged opposite. In this case, the beam splitter 214 is arranged between the carrier plate 300 and the housing opening 226. In contrast to Fig. 2 is the
Reflexionselement 212 gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den zweiten Strahlenanteil 218 nicht zurück auf den Strahlteiler 214, sondern direkt auf den auf der Trägerplatte 300 befindlichen Messdetektor 204 zu lenken. Dadurch ist es möglich, den Abgassensor 102 mit einem besonders kompakten optischen Freistrahlaufbau zu realisieren. Reflection element 212 according to the embodiment shown in Fig. 3 is formed to direct the second beam portion 218 not back to the beam splitter 214, but directly to the on the support plate 300 measuring detector 204. This makes it possible to realize the exhaust gas sensor 102 with a particularly compact free-jet optical structure.
Optional ist die Trägerplatte 300 mittels eines geeigneten Temperierelements 302 temperierbar, also beheizbar oder kühlbar. Je nach Ausführungsbeispiel kann das Heizelement 302 ausgebildet sein, um eine Temperatur der Optionally, the carrier plate 300 can be tempered by means of a suitable tempering element 302, that is to say can be heated or cooled. Depending on the embodiment, the heating element 302 may be formed to a temperature of the
Trägerplatte 300 zu erhöhen oder zu verringern. Hierzu ist die Trägerplatte 300 beispielsweise aus Metall oder einem anderen wärmeleitfähigen Material gefertigt. To increase or decrease carrier plate 300. For this purpose, the support plate 300 is made of metal or another thermally conductive material, for example.
Die Lichtquelle 200 und die Detektoren 204, 206 sind beispielsweise auf einem gemeinsamen, thermisch gut leitfähigen Metallblock als Trägerplatte 300 angeordnet. Hierbei ist die Trägerplatte 300 optional mithilfe eines Peltier-The light source 200 and the detectors 204, 206 are arranged, for example, on a common, thermally highly conductive metal block as a support plate 300. In this case, the carrier plate 300 is optionally equipped with a Peltier
Elements als Heizelement 302 temperierbar. Dadurch kann eine stabile Funktion der auf der Trägerplatte 300 befindlichen Bauelemente gewährleistet werden. Elements as a heating element 302 tempered. As a result, a stable function of the components located on the carrier plate 300 can be ensured.
Die Trägerplatte 300 kann thermisch von der Messkammer 208 am Abgasrohr entkoppelt sein. Eine entsprechende Verbindung zwischen Trägerplatte 300 undThe carrier plate 300 may be thermally decoupled from the measuring chamber 208 on the exhaust pipe. A corresponding connection between support plate 300 and
Messkammer 208 ist beispielsweise keramisch ausgeführt. Zur Abschirmung der Wärmestrahlung kommt gemäß einem optionalen Ausführungsbeispiel ein zusätzliches Schutzblech zum Einsatz. Die Messkammer 208 ist etwa aus einem Rohr mit porösen Wänden gefertigt, in das Gas gelangen kann. Hierbei werden Verunreinigungen wie beispielsweise Ruß aus dem Gas herausgefiltert. Measuring chamber 208 is designed, for example, ceramic. To shield the heat radiation, an additional protective plate is used according to an optional embodiment. The measuring chamber 208 is made approximately from a tube with porous walls, can get into the gas. In this case, impurities such as soot are filtered out of the gas.
Gemäß dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Lichtquelle 200 und die Detektoren 204, 206 in einer Ebene aufgebaut. Der Strahlteiler 214 ist hierbei beispielsweise nahezu parallel zu dieser Ebene ausgerichtet, um einen Teil des Lichts zurück auf den Referenzdetektor 206 zu werfen. Hierbei fokussiert das Reflexionselement 212, beispielsweise ein Hohlspiegel, den Rest des Lichts auf den Messdetektor 204. Eine derart kompakte Implementierung bietet den Vorteil, dass die thermisch relevante Masse zur thermischen Stabilisierung der According to the embodiment shown in FIG. 3, the light source 200 and the detectors 204, 206 are constructed in one plane. For example, the beam splitter 214 is aligned nearly parallel to this plane to throw a portion of the light back onto the reference detector 206. This focuses on that Reflection element 212, for example, a concave mirror, the rest of the light on the measuring detector 204. Such a compact implementation has the advantage that the thermally relevant mass for thermal stabilization of
Lichtquelle 200 sowie der Detektoren 204, 206 auf ein Minimum reduziert werden kann, wodurch die Ansprechzeit und die vom Heizelement 302 aufgenommeneLight source 200 and the detectors 204, 206 can be reduced to a minimum, whereby the response time and the recorded by the heating element 302
Leistung optimiert werden können. Zusätzlich können die Lichtquelle 200 und Detektoren 204, 206 über die planare Anordnung auf eine Platine aufgebracht werden. Dies reduziert den Aufwand bei der Fertigung und den nötigen Performance can be optimized. In addition, the light source 200 and detectors 204, 206 may be applied to a board via the planar array. This reduces the effort in the production and the necessary
Materialeinsatz. Use of materials.
Als Detektoren werden beispielsweise Silizium-Fotodioden eingesetzt. Dabei werden zumindest zwei Detektoren verwendet. Alternativ sind die Detektoren als Detektorarray realisiert. Um die Lichteffizienz zu steigern und Quereinflüsse zu reduzieren, können die einzelnen Detektoren zusätzlich mit Mikrolinsen, etwa aus Quarzglas oder Silikon, ausgestattet sein. For example, silicon photodiodes are used as detectors. At least two detectors are used. Alternatively, the detectors are realized as a detector array. In order to increase the light efficiency and reduce cross-influences, the individual detectors can additionally be equipped with microlenses, for example made of quartz glass or silicone.
Der Strahlteiler 214 ist beispielsweise als Breitbandstrahlteiler oder Polka-dot- Strahlteiler realisiert. Je nach Ausführungsbeispiel kann der Strahlteiler 214 oder das Reflexionselement 212 als Freiformfläche ausgelegt sein, wodurch eine optimale Fokussierung des Lichts auf die Detektoren 204, 206 ermöglicht wird. The beam splitter 214 is realized for example as a broadband beam splitter or polka-dot beam splitter. Depending on the embodiment, the beam splitter 214 or the reflection element 212 may be designed as a free-form surface, whereby an optimal focusing of the light on the detectors 204, 206 is made possible.
Um die räumliche Homogenisierung der eingesetzten Wellenlängen zu verbessern, weist der Abgassensor 102 optional weitere optische Komponenten wie etwa getaperte oder nicht getaperte Lichtwellenleiter auf. Diese sind beispielsweise aus Quarzglas oder Silikon hergestellt und zwischen Lichtquelle und Linse angeordnet. Alternativ können Diffusoren zur Homogenisierung verwendet werden. In order to improve the spatial homogenization of the wavelengths used, the exhaust gas sensor 102 optionally has further optical components, such as taped or untaped optical waveguides. These are for example made of quartz glass or silicone and arranged between the light source and the lens. Alternatively, diffusers can be used for homogenization.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines vorangehend anhand der Figuren 1 bis 3 beschriebenen Abgassensors 102 gemäß einem FIG. 4 shows a schematic representation of an exhaust gas sensor 102 described above with reference to FIGS. 1 to 3 in accordance with FIG
Ausführungsbeispiel. An den Abgassensor 102 ist das Steuergerät 110 angeschlossen. Das Steuergerät 110 ist ausgebildet, um ein Aktivierungssignal 400 zum Aktivieren der Lichtquelle 200 an den Abgassensor 102 zu senden. Der Referenzdetektor 206 ist ausgebildet, um beim Auftreffen des ersten  Embodiment. To the exhaust gas sensor 102, the controller 110 is connected. The controller 110 is configured to send an activation signal 400 for activating the light source 200 to the exhaust gas sensor 102. The reference detector 206 is configured to detect the impact of the first
Strahlenanteils auf den Referenzdetektor 206 ein eine Intensität des ersten Strahlenanteils repräsentierendes Referenzsignal 402 bereitzustellen und an das Steuergerät 110 zu übertragen. In analoger Weise ist der Messdetektor 204 ausgebildet, um beim Auftreffen des zweiten Strahlenanteils auf den Radiation component on the reference detector 206 is an intensity of the first Provide beam representative reference signal 402 and transmit it to the control unit 110. In an analogous manner, the measuring detector 204 is designed to act upon the impact of the second beam component
Messdetektor 204 ein eine Intensität des zweiten Strahlenanteils Measurement detector 204 inputs an intensity of the second beam component
repräsentierendes Messsignal 404 bereitzustellen und an das Steuergerät 110 zu senden. Das Steuergerät 110 ist ausgebildet, um unter Verwendung der beiden Signale 402, 404 eine Konzentration eines oder mehrerer Gase in dem provide representative measurement signal 404 and send to the controller 110. The controller 110 is configured to use the two signals 402, 404 to sense a concentration of one or more gases in the gas
Abgasstrom, in dem die Messkammer des Abgassensors 102 angeordnet ist, zu bestimmen. Exhaust gas flow, in which the measuring chamber of the exhaust gas sensor 102 is arranged to determine.
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 zum Betreiben eines Abgassensors gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren 500 kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem vorangehend anhand der Figuren 1 bis 4 beschriebenen Abgassensor durchgeführt werden. Hierbei wird in einem Schritt 510 die Lichtquelle aktiviert, um den Lichtstrahl auszusenden. In einem weiteren Schritt 520 wird zum einen ein Referenzsignal eingelesen, das ein beim Auftreffen des ersten Strahlenanteils des Lichtstrahls auf den Referenzdetektor vom Referenzdetektor bereitgestelltes Signal repräsentiert. Zum anderen wird im Schritt 520 ein Messsignal eingelesen, das ein beim Auftreffen des zweiten Strahlenanteils des Lichtstrahls auf den Messdetektor vom Messdetektor bereitgestelltes Signal repräsentiert. Schließlich wird in einem Schritt 530 unter Verwendung des Referenzsignals und des Messsignals eine Abgaskonzentration in dem Abgasstrom, in dem sich die Messkammer des Abgassensors befindet, bestimmt. 5 shows a flow chart of a method 500 for operating an exhaust gas sensor according to one exemplary embodiment. The method 500 may, for example, be carried out in conjunction with an exhaust gas sensor described above with reference to FIGS. 1 to 4. Here, in a step 510, the light source is activated to emit the light beam. In a further step 520, on the one hand a reference signal is read in which represents a signal provided by the reference detector when the first beam component of the light beam impinges on the reference detector. On the other hand, in step 520 a measuring signal is read in which represents a signal provided by the measuring detector when the second beam component of the light beam impinges on the measuring detector. Finally, in step 530, using the reference signal and the measurement signal, an exhaust gas concentration in the exhaust gas flow, in which the measurement chamber of the exhaust gas sensor is located, is determined.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Verfahren 500 zur Vermessung verschiedener Gase wiederholt durchgeführt. Dabei wird jede Durchführung des Verfahrens mit einer dem zu vermessenden Gas zugeordneten Lichtquelle durchgeführt. Beispielsweise werden für die nacheinander ausgeführten According to one embodiment, the method 500 for measuring various gases is repeatedly performed. In this case, each implementation of the method is performed with a light source associated with the gas to be measured. For example, for the consecutively executed
Wiederholungen des Verfahrens 500 unterschiedliche Leuchtdioden verwendet. Repetitions of the process used 500 different light emitting diodes.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist. If an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to an embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only the first feature or only the second feature.

Claims

Ansprüche claims
1. Abgassensor (102) für ein Fahrzeug (100) mit folgenden Merkmalen: einer Lichtquelle (200) zum Aussenden eines Lichtstrahls (202); einem Messdetektor (204); einem Referenzdetektor (206); einer in einem Abgasstrom angeordneten oder anordenbaren An exhaust gas sensor (102) for a vehicle (100), comprising: a light source (200) for emitting a light beam (202); a measurement detector (204); a reference detector (206); one arranged in an exhaust stream or can be arranged
Messkammer (208) mit einer Messkammeröffnung (210) und einem Reflexionselement (212); und einem Strahlteiler (214), der ausgebildet ist, um einen ersten  Measuring chamber (208) having a measuring chamber opening (210) and a reflection element (212); and a beam splitter (214) configured to be a first
Strahlenanteil (216) des Lichtstrahls (202) auf den Referenzdetektor (206) zu lenken und einen zweiten Strahlenanteil (218) des Lichtstrahls (202) durch die Messkammeröffnung (210) auf das Reflexionselement (212) zu lenken, wobei das Reflexionselement (212) ausgebildet ist, um den zweiten Strahlenanteil (218) durch die Messkammeröffnung (210) zurück in einen Strahlengang zum Messdetektor (204) zu reflektieren.  Beam portion (216) of the light beam (202) to the reference detector (206) to direct and direct a second beam portion (218) of the light beam (202) through the measuring chamber opening (210) on the reflection element (212), wherein the reflection element (212) is formed to reflect the second beam portion (218) through the measuring chamber opening (210) back into a beam path to the measuring detector (204).
2. Abgassensor (102) gemäß Anspruch 1, bei dem das Reflexionselement (212) ausgebildet ist, um den zweiten Strahlenanteil (218) zurück auf den Strahlteiler (214) zu reflektieren, wobei der Strahlteiler (214) ausgebildet ist, um den vom Reflexionselement (212) reflektierten zweiten Strahlenanteil (218) auf den Messdetektor (204) zu lenken. 2. The exhaust gas sensor (102) according to claim 1, wherein the reflection element (212) is configured to reflect the second beam portion (218) back onto the beam splitter (214), wherein the beam splitter (214) is formed to that of the reflection element (212) to direct the reflected second beam portion (218) onto the measurement detector (204).
3. Abgassensor (102) gemäß Anspruch 1, bei dem das Reflexionselement (212) ausgebildet ist, um den zweiten Strahlenanteil (218) direkt auf den Messdetektor (204) zu reflektieren. Abgassensor (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einem Gehäuse (220), das einen Gehäuseboden (222) zum Aufnehmen der Lichtquelle (200) und/oder des Messdetektors (204) und/oder des Referenzdetektors (206) und/oder des Strahlteilers (214) und einen Gehäusedeckel (224) zum Aufnehmen der Messkammer (208) aufweist, wobei der Gehäusedeckel (224) eine Gehäuseöffnung (226) zum Durchlassen des zweiten Strahlenanteils (218) aufweist, wobei die Messkammeröffnung (210) der Gehäuseöffnung (226) The exhaust gas sensor (102) of claim 1, wherein the reflective element (212) is configured to reflect the second beam portion (218) directly onto the measurement detector (204). Exhaust gas sensor (102) according to one of the preceding claims, comprising a housing (220) having a housing bottom (222) for receiving the light source (200) and / or the measuring detector (204) and / or the reference detector (206) and / or the A beam splitter (214) and a housing cover (224) for receiving the measuring chamber (208), wherein the housing cover (224) has a housing opening (226) for passing the second beam portion (218), wherein the measuring chamber opening (210) of the housing opening (226 )
gegenüberliegend angeordnet ist. is arranged opposite.
Abgassensor (102) gemäß Anspruch 4, bei dem der Gehäusedeckel (224) ein Gewinde zum Einschrauben des Abgassensors (102) in ein Abgasrohr (104) aufweist. The exhaust gas sensor (102) of claim 4, wherein the housing cover (224) has a thread for screwing the exhaust gas sensor (102) into an exhaust pipe (104).
Abgassensor (102) gemäß Anspruch 4 oder 5, bei dem der Exhaust gas sensor (102) according to claim 4 or 5, wherein the
Gehäuseboden (222) becherförmig und/oder als Kühlkörper ausgebildet ist. Housing bottom (222) cup-shaped and / or designed as a heat sink.
Abgassensor (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Trägerplatte (300), wobei die Lichtquelle (200), der Messdetektor (204) und der Referenzdetektor (206) in einer gemeinsamen Ebene auf der Trägerplatte (300) angeordnet sind. The exhaust gas sensor (102) according to one of the preceding claims, comprising a carrier plate (300), wherein the light source (200), the measuring detector (204) and the reference detector (206) are arranged in a common plane on the carrier plate (300).
Abgassensor (102) gemäß Anspruch 7, bei dem die Trägerplatte (300) der Messkammeröffnung (210) gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der Strahlteiler (214) zwischen der Trägerplatte (300) und der The exhaust gas sensor (102) of claim 7, wherein the support plate (300) is disposed opposite the measurement chamber opening (210), the beam splitter (214) being disposed between the support plate (300) and the
Messkammeröffnung (210) angeordnet ist. Measuring chamber opening (210) is arranged.
Abgassensor (102) gemäß Anspruch 7 oder 8, bei dem die Trägerplatte (300) aus Metall gefertigt ist. Exhaust gas sensor (102) according to claim 7 or 8, wherein the carrier plate (300) is made of metal.
Abgassensor (102) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, mit einem Heizelement (302) zum Beheizen der Trägerplatte (300). Abgassensor (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem der Messdetektor (204) und der Referenzdetektor (206) einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der Strahlteiler (214) zwischen dem Messdetektor (204) und dem Referenzdetektor (206) angeordnet ist. An exhaust gas sensor (102) according to any one of claims 7 to 9, comprising a heating element (302) for heating the carrier plate (300). The exhaust gas sensor (102) of any one of the preceding claims, wherein the measurement detector (204) and the reference detector (206) are disposed opposite one another, wherein the beam splitter (214) is disposed between the measurement detector (204) and the reference detector (206).
Verfahren (500) zum Betreiben eines Abgassensors (102) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das Verfahren (500) folgende Schritte umfasst: Method (500) for operating an exhaust gas sensor (102) according to one of the preceding claims, wherein the method (500) comprises the following steps:
Aktivieren (510) der Lichtquelle (200), um den Lichtstrahl (202) auszusenden; Activating (510) the light source (200) to emit the light beam (202);
Einlesen (520) eines beim Auftreffen des ersten Strahlenanteils (216) auf den Referenzdetektor (206) von dem Referenzdetektor (206) bereitgestellten Referenzsignals (402) und eines beim Auftreffen des zweiten Strahlenanteils (218) auf den Messdetektor (204) von dem Messdetektor (204) bereitgestellten Messsignals (404); und Reading in (520) of a reference signal (402) provided by the reference detector (206) when the first beam component (216) hits the reference detector (206) and by the measuring detector (204) when the second beam component (218) strikes the measurement detector (204). 204) provided measurement signal (404); and
Bestimmen (530) einer Abgaskonzentration in dem Abgasstrom unter Verwendung des Referenzsignals (402) und des Messsignals (404). Determining (530) an exhaust concentration in the exhaust stream using the reference signal (402) and the measurement signal (404).
Steuergerät (110), das ausgebildet ist, um das Verfahren (500) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern. A controller (110) configured to execute and / or drive the method (500) of claim 12.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, um das Verfahren (500) gemäß Anspruch 12 auszuführen und/oder anzusteuern. A computer program configured to execute and / or control the method (500) of claim 12.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 14 gespeichert ist. A machine readable storage medium storing the computer program of claim 14.
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