專利名稱：在蜂窩體內(nèi)定位傳感器的方法、相應(yīng)的蜂窩體和機動運輸工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的主題是在蜂窩體內(nèi)定位傳感器特別是;i探針的方法、相應(yīng)的蜂窩體、和包括相應(yīng)蜂窩體的機動運輸工具。蜂窩體特別地在例如汽車或 兩輪機動車的機動運輸工具的排氣系統(tǒng)中用作催化器基體或過濾器體部。
背景技術(shù)：
蜂窩體在特別是汽車、兩輪機動車、四輪機動車(Quad)、船舶或飛 機的排氣系統(tǒng)中用作催化器基體和/或過濾器體部，并具有至少局部可供流 體特別是排氣流通的空腔。這種排氣系統(tǒng)常常具有傳感器，特別是義探針 和/或調(diào)節(jié)纟笨針，所述傳感器也可以優(yōu)選地形成在蜂窩體內(nèi)，例如DE 88 16 154 Ul內(nèi)所述。例如由WO 02/075126 Al已知一種方法，該方法涉及如何 在蜂窩體中安裝傳感器，使得例如對于催化活性涂層出現(xiàn)盡可能小的表面 損失，其中，該蜂窩體具有由金屬層構(gòu)成的包括空腔的蜂窩結(jié)構(gòu)。在包括 陶瓷蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩體中，已知用于在蜂窩結(jié)構(gòu)內(nèi)加工用來安裝傳感器的 空腔的各種不同的方法，例如在蜂窩結(jié)構(gòu)上鉆孔。但是在所有這些方法中至今還不清楚，為保證傳感器的測量結(jié)果盡可 能沒有系統(tǒng)誤差，傳感器必須定位在哪里。發(fā)明內(nèi)容由此出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，至少部分減輕現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù) 問題，特別是提供一種在蜂窩體內(nèi)定位傳感器的方法，其中傳感器這樣定 位，使得由于傳感器在蜂窩體內(nèi)的定位而產(chǎn)生的可能的系統(tǒng)誤差保持為盡 可能小。此外提出一種相應(yīng)的蜂窩體和具有相應(yīng)的蜂窩體的機動運輸工具。
這些目的通過具有權(quán)利要求1的特征的傳感器定位方法、具有權(quán)利要求7的特征的蜂窩體以及具有權(quán)利要求14的特征的機動運輸工具實現(xiàn)。優(yōu) 選的變型結(jié)構(gòu)是各從屬權(quán)利要求的主題。在根據(jù)本發(fā)明的用于在具有至少局部可供排氣流通的空腔的蜂窩體內(nèi) 定位傳感器的方法中，傳感器定位在蜂窩體的這樣的區(qū)域，當(dāng)該蜂窩體在 機動運輸工具的排氣系統(tǒng)內(nèi)工作時，該區(qū)域至少存在氫氣濃度的極小值。事實表明，特別地義探針對于周圍的氫氣濃度是敏感的，亦即由探針 提供的測量結(jié)果強烈依賴于存在的氫氣濃度。為了使這種系統(tǒng)誤差盡可能 小并且特別是使測量結(jié)果的這種系統(tǒng)誤差隨時間的波動盡可能小，根據(jù)本 發(fā)明提出，將傳感器定位在氫氣極小的區(qū)域內(nèi)。這種極小的存在建立在許 多化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)之上，這些化學(xué)反應(yīng)特別地在用作催化器基體的蜂窩體 內(nèi)同時進(jìn)行。除了其中消耗氫氣的反應(yīng)例如氧氣的氧化或氮氧化物的還原 外，還發(fā)生產(chǎn)生氫氣的反應(yīng)例如一氧化碳(CO)和水(H20)轉(zhuǎn)化為二氧 化碳(C02)和氫氣(H2)的變換反應(yīng)，或還有水蒸汽重整反應(yīng)。傳感器定位在氫氣濃度極小值處有利地使得，由傳感器對氬氣的橫向 敏感性(Querempfindlichkeit)而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差保持盡可能小。令人驚 訝地，實際表明，即使傳感器的定位略微偏離氫氣濃度極小值處，也可以 產(chǎn)生上述系統(tǒng)誤差的顯著減小，因此傳感器不僅定位在氫氣濃度極小值處 本身、而且定位在氫氣濃度極小值處周圍區(qū)域內(nèi)也是有利并且符合本發(fā)明 的。優(yōu)選地在蜂窩體經(jīng)受標(biāo)準(zhǔn)排氣測試，例如歐洲蒸發(fā)排放測試 (SHED2000)、歐洲型式認(rèn)證測試"IV型"或美國聯(lián)邦測試程序期間，確 定極小值位置。在這些測試中確定準(zhǔn)確的測試循環(huán)和細(xì)節(jié)，例如燃料溫度、燃料成分、車速等等。在本申請中機動運輸工具特別地指汽車、兩輪摩托車或四輪機動車、船舶或飛行器。氫氣濃度特別地指軸向氫氣濃度，其中特別地氬氣濃度沿 徑向方向平均。蜂窩體特別地可以是催化器基體和/或過濾器體部，如特別 地具有交替封閉的通道的開式顆粒過濾器或柴油機顆粒過濾器。蜂窩體可以在套管內(nèi)包括一種蜂窩結(jié)構(gòu)，該蜂窩結(jié)構(gòu)包括或形成空腔。傳感器的位置特別地是指傳感器對稱中心線或棱的位置。這里傳感器特別地指義探針、調(diào)節(jié)探針、溫度傳感器和/或例如用來確定碳?xì)浠衔锘虻趸锏臐舛鹊臍怏w濃度傳感器。根據(jù)本發(fā)明方法的一優(yōu)選實施例，所述區(qū)域圍繞極小值位置在軸向分別(向兩側(cè))延伸蜂窩體軸向長度的基本上10%。這意味著，特別地，傳感器既可以形成于一沿一個方向的長度基本上為蜂窩體軸向長度的10%的分區(qū)內(nèi)，也可以形成于另一沿與前述方向相反 的方向的長度基本上為蜂窩體長度的10%的分區(qū)內(nèi)。在氫氣濃度有多個極小值時，特別地在所述范圍內(nèi)優(yōu)選地考慮最低的極小值。根據(jù)本發(fā)明方法的另 一優(yōu)選實施例，傳感器設(shè)置在蜂窩體的一端面特別是進(jìn)氣端端面的后方的基本上20至60mm (毫米)優(yōu)選為30至40mm的區(qū)域內(nèi)。許多蜂窩體都具有例如通過在空腔內(nèi)形成影響流動的構(gòu)造來預(yù)先確定 的優(yōu)選流動方向，所以即使對于沒有安裝入排氣系統(tǒng)的蜂窩體也可以指出 進(jìn)氣端。令人驚訝地，對于大量的蜂窩體，氫氣濃度的極小值位于蜂窩體 進(jìn)氣端后方基本上20至60mm,特別是30至40mm的區(qū)域內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實施例，極小值位置在歐洲蒸發(fā)排放測試 (SHED 2000)、歐洲型式認(rèn)證測試"IV型，，或美國聯(lián)邦測試程序中確定。 然而，其他測試方法也是可以的并且是符合本發(fā)明的。根據(jù)本發(fā)明方法的另 一優(yōu)選實施例，該方法用于以下傳感器中的至少 一種的定位a) 義探針，或b) 調(diào)節(jié)探針。調(diào)節(jié)探針是指一種傳感器，該傳感器是調(diào)節(jié)回路的一部分，調(diào)節(jié)探針可以包括；i探針的功能或者是一 ；i探針，其中通過調(diào)節(jié)探針也可以實現(xiàn)更 多的或其他功能，例如調(diào)節(jié)探針可以包括溫度傳感器和/或例如用來確定碳 氫化合物或氮氧化物的濃度的氣體濃度傳感器。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一優(yōu)選實施例，極小值是絕對的。 根據(jù)蜂窩體的工作參數(shù)可能出現(xiàn)氫氣濃度的多個極小值，因此傳感器優(yōu)選地設(shè)置在氫氣濃度絕對極小的區(qū)域內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想的另一個方面，提出一種帶有至少局部對于排氣可流通的空腔并包括一傳感器的蜂窩體，其中傳感器設(shè)置在這樣的區(qū)域內(nèi)，當(dāng)蜂窩體在機動運輸工具的排氣系統(tǒng)內(nèi)工作時在該區(qū)域內(nèi)存在氫氣濃度的至少一處極小值。傳感器設(shè)置在極小值區(qū)域內(nèi)造成盡可能小的由于傳感器對氫氣的橫向 敏感性而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。優(yōu)選地設(shè)置vl探針或調(diào)節(jié)探針作為傳感器。用已知測試方法，例如歐洲蒸發(fā)排方文測試(SHED 2000)、歐洲型式i人證測 試"IV型"或美國聯(lián)邦測試程序確定極小值。優(yōu)選按上述方法之一確定傳感器位置。根據(jù)本發(fā)明蜂窩體的另一優(yōu)選實施例，此區(qū)域圍繞極小值位置在軸向 分別延伸蜂窩體軸向長度的基本上10%。根據(jù)本發(fā)明峰窩體的另一優(yōu)選實施例，傳感器設(shè)置在蜂窩體的一端面 特別是進(jìn)氣端端面的后方的基本上20至60mm，優(yōu)選地30至40mm的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明蜂窩體的另 一優(yōu)選實施例，傳感器包括以下探針中的至少 一個a) 義探針，或b) 調(diào)節(jié)探針。根據(jù)本發(fā)明蜂窩體的另 一優(yōu)選實施例，該區(qū)域包括氫氣濃度的絕對極 小值。根據(jù)本發(fā)明蜂窩體的另一優(yōu)選實施例，蜂窩體包括一至少部分由陶瓷 和/或金屬制成的蜂窩結(jié)構(gòu)。這里蜂窩結(jié)構(gòu)可以做成陶瓷單一體，也可以帶有例如由金屬組成的襯 層。蜂窩結(jié)構(gòu)也可以由至少部分形成構(gòu)造的和可能的基本上光滑的層構(gòu)成， 其中例如至少部分形成構(gòu)造的層螺線形巻繞，或例如至少一個由基本上光 滑的和至少部分形成構(gòu)造的層組成的堆巻曲。這些層可以包括板層、纖維 層特別是由陶瓷和/或金屬纖維組成的纖維層、其他多孔層特別是金屬和/ 或陶瓷多孔層，以及上述層的混合體和/或組合體。蜂窩結(jié)構(gòu)可以例如擠出 而成、通過快速原型工藝制成、或者巻繞或巻曲而成。任何巻繞、巻曲和 擠出工藝都是可以的并且是符合本發(fā)明的。此外，提出一種機動運輸工具，該運輸工具包括至少一個根據(jù)本發(fā)明 的蜂窩體。在上下文中運輸工具特別地指汽車、兩輪或四輪機動車、船舶 或飛行器。其中(機動運輸工具)特別是指具有排氣系統(tǒng)的機動運輸工具，在該 排氣系統(tǒng)中布置至少一個包括這種蜂窩體的排氣凈化部件。排氣系統(tǒng)通常 包括一內(nèi)燃機(例如柴油機或汽油機)和一排氣管，在該內(nèi)燃機中產(chǎn)生排 氣，排氣沿流動方向通過該排氣管并與至少一個設(shè)置在該排氣管內(nèi)的排氣 凈化部件(例如催化轉(zhuǎn)化器、過濾器、顆粒分離器、吸附器等等)接觸， 以轉(zhuǎn)化或分離有害物質(zhì)。其中設(shè)置至少一個具有上述類型的蜂窩體的排氣 凈化部件。優(yōu)選地，至少一個這種傳感器的安裝這樣進(jìn)行，使得借助于測 試程序和/或通過計算(例如用計算機輔助技術(shù))求出(傳感器)針對所希 望的排氣系統(tǒng)的位置。對于本發(fā)明方法所^^布的全部優(yōu)點和細(xì)節(jié)可以轉(zhuǎn)移和應(yīng)用到本發(fā)明的 蜂窩體和本發(fā)明的機動運輸工具上，反之亦然。


下面借助于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，其中本發(fā)明不局限于所示的特別優(yōu)選的實施例和優(yōu)點。在附圖中圖l是根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體的第一實施例的示意圖；圖2是在根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體內(nèi)氫氣濃度分布的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體的縱向截面及其所屬縱軸的示意視圖。
具體實施方式
圖1中示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體l的第一實施例。該蜂窩體包括一具有空腔3的蜂窩結(jié)構(gòu)2，該空腔3至少部分對于流體可流通并且 該空腔3沿蜂窩體1的軸向方向4延伸?？涨?由基本上光滑的層5和至 少部分形成構(gòu)造的層6構(gòu)成。至少部分形成構(gòu)造的層6形成波紋，由于視 覺效果的原因僅僅在蜂窩結(jié)構(gòu)2的部分橫截面中示出層6。在上下文中， 基本上光滑的是指，基本上光滑的層5也可以具有結(jié)構(gòu)，但是該結(jié)構(gòu)的波 幅小于尤其是顯著小于在至少部分形成構(gòu)造的層6中的結(jié)構(gòu)(的波幅)。 在本實施例中層5、 6堆成一個堆，然后將該堆繞兩個固定點7巻曲。蜂窩結(jié)構(gòu)2具有一傳感器容納部8，傳感器9安裝在該容納部中。作 為傳感器9特別地可以設(shè)置義探針、調(diào)節(jié)探針、溫度傳感器和/或例如用來 確定碳?xì)浠衔锘虻趸餄舛鹊臍怏w濃度傳感器。特別優(yōu)選地采用也可 以包括在一調(diào)節(jié)4笨針內(nèi)的義探針。傳感器9設(shè)置在(蜂窩體的)這樣的位 置，當(dāng)蜂窩體1在機動運輸工具的排氣系統(tǒng)內(nèi)工作時該位置位于氫氣濃度 的極小值區(qū)域內(nèi)。沿軸向方向4的極小值的位置在上迷測試之一中確定。圖2示意性地和示例性地示出在根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體1內(nèi)以相對單位 表示的氫氣(H2)濃度c的分布。濃度c借助于沿軸向方向4的坐標(biāo)x標(biāo) 注。在此例中，蜂窩體l具有70mm的長度L。濃度c的分布在極小值坐標(biāo)XM處存在第一極小值10。在第二極小值坐標(biāo)XM2處存在氫氣濃度c的第二極小值ll。極小值坐標(biāo)XM位于在蜂窩體l的一端面12后方30至40mm 的區(qū)域內(nèi)，該端面在圖2中所示的濃度分布中位于坐標(biāo)x為0處。傳感器 9設(shè)置在第一極小值10的極小值坐標(biāo)xM的區(qū)域內(nèi)。圖3示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體1的蜂窩結(jié)構(gòu)2的縱向截面的 局部。在此例中，蜂窩結(jié)構(gòu)2單一地由陶瓷制成，例如擠出而成，并具有 一用來容納未示出的傳感器9的傳感器容納部8。傳感器容納部8以及因 此的傳感器9都位于極小值坐標(biāo)xM的區(qū)域內(nèi)，其中此區(qū)域優(yōu)選地沿軸向方 向4和相反的方向，圍繞極小值坐標(biāo)XM分別延伸蜂窩體長度L的10%。 因此，傳感器9或傳感器容納部8位于XM-L/l(Xx〈XM+L/10的區(qū)域內(nèi)。這 里傳感器9的位置既可以指傳感器9的棱邊，也可以指傳感器9的對稱中
心線。如果纟笨針9不垂直于軸向方向4,而是以不等于90。的(與軸向方 向的)夾角ii^蜂窩結(jié)構(gòu)2，那么即使傳感器9只有一部分設(shè)置在此區(qū)域 內(nèi)，傳感器9也是設(shè)置在圍繞極小值坐標(biāo)xM的所述優(yōu)選區(qū)域內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的用于傳感器9定位的方法優(yōu)選地允許傳感器9這樣地在 蜂窩體l內(nèi)定位，使得由于存在的傳感器9對于氫氣的橫向敏感性而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差保持為盡可能小。這特別適用于；i探針。根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體1包括一傳感器9，該傳感器9這樣定位，使得其提供系統(tǒng)誤差盡可能小的 特別可靠的測量數(shù)據(jù)。附圖標(biāo)記列表1蜂窩體2蜂窩結(jié)構(gòu)3空腔4軸向方向5基本上光滑的層6至少部分形成構(gòu)造的層7固定點8傳感器容納部9傳感器10第一極小值11第二極小值12端面蜂窩體長度c氫氣濃度極小值坐標(biāo)^M2第二極小值坐標(biāo)值
權(quán)利要求
1.一種用于在蜂窩體(1)內(nèi)定位傳感器(9)的方法，該蜂窩體具有對于排氣至少部分可流通的空腔(3)，其特征為傳感器(9)定位在蜂窩體(1)的一區(qū)域內(nèi)，當(dāng)蜂窩體(1)在機動運輸工具的排氣系統(tǒng)內(nèi)工作時在該區(qū)域內(nèi)存在氫氣濃度(c)的極小值(10，11)。
2. 按權(quán)利要求1的方法，其特征為該區(qū)域沿軸向方向(4)圍繞極小 值(10， 11)的位置(Xm)分別延伸蜂窩體(1)的軸向長度(L)的基本 10%。
3. 按上述權(quán)利要求之任一項的方法，其特征為傳感器(9)設(shè)置在蜂 窩體(l) 一端面(12 )特別是進(jìn)氣端端面(12 )后方基本上20至60mm， 優(yōu)選為30至40mm的范圍內(nèi)。
4. 按上述權(quán)利要求之任一項的方法，其特征為極小值(10， 11)的 位置( Xm、 Xm2 )在歐洲蒸發(fā)排放測試(SHED 2000)、歐洲型式認(rèn)證測試 "IV型"或美國聯(lián)邦測試程序中確定。
5. 才姿上述4又利要求之任一項的方法，其特征為該方法用于以下傳感 器(9)中的至少一種的定位a) 義探針，或b) 調(diào)節(jié)探針。
6. 按上述權(quán)利要求之任一項的方法，其特征為極小值(IO, 11)是絕對的。
7. —種具有至少部分對于排氣可流通的空腔(3)并包括一傳感器(9) 的蜂窩體(l)，其特征為該傳感器(9)設(shè)置在一區(qū)域內(nèi)，當(dāng)蜂窩體(l) 在機動運輸工具的排氣系統(tǒng)中工作時在該區(qū)域內(nèi)存在氫氣濃度(c)的至少 一個極小值(10， 11)。
8. 按權(quán)利要求7的蜂窩體(1)，其特征為該區(qū)域沿軸向方向(4) 圍繞極小值(10， 11)的位置(xm， xM2)分別延伸蜂窩體(1)的軸向長 度(L)的基本10%。
9. 按權(quán)利要求7或8之一的蜂窩體(1),其特征為傳感器(9)設(shè) 置在蜂窩體(1) 一端面(12 )特別是進(jìn)氣端端面(12)后方基本上20至 60mm,優(yōu)選為30至40mm的范圍內(nèi)。
10. 按權(quán)利要求7至9之任一項的蜂窩體(1)，其特征為傳感器 (9)至少包括以下探針之一a) 義探針，或b) 調(diào)節(jié)探針。
11. 按權(quán)利要求7至10之任一項的蜂窩體(1)，其特征為該區(qū)域 包括氫氣濃度(c)的絕對極小值(10)。
12. 按權(quán)利要求7至11之任一項的蜂窩體(1)，其特征為蜂窩體 (1)包括一至少部分由陶瓷制成的蜂窩結(jié)構(gòu)(2)。
13. 按權(quán)利要求7至12之任一項的蜂窩體(1)，其特征為蜂窩體 (1)包括一至少部分由金屬制成的蜂窩結(jié)構(gòu)(2)。
14. 一種包括按權(quán)利要求7至13之任一項的蜂窩體(1)的機動運輸 工具。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在蜂窩體(1)內(nèi)定位傳感器(9)的方法，該蜂窩體具有對于排氣至少部分可流通的空腔(3)。該方法的特征在于傳感器(9)定位在蜂窩體(1)的一個區(qū)域內(nèi)，當(dāng)蜂窩體(1)在機動運輸工具的排氣系統(tǒng)內(nèi)工作時在該區(qū)域內(nèi)存在氫氣濃度(c)的至少一個極小值(10，11)。根據(jù)本發(fā)明的用于傳感器(9)定位的方法優(yōu)選地允許傳感器(9)這樣地在蜂窩體(1)內(nèi)定位，使得由于傳感器(9)對于氫氣存在的橫向敏感性而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差保持為盡可能小。這特別適用于λ探針。根據(jù)本發(fā)明的蜂窩體(1)包括一傳感器(9)，該傳感器(9)這樣定位，使其提供特別可靠的測量數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)的系統(tǒng)誤差盡可能小。
文檔編號F01N11/00GK101155980SQ200680011661
公開日2008年4月2日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月11日
發(fā)明者K·阿爾特赫費, P·希爾特, R·布呂科 申請人:排放技術(shù)有限公司