コメントで述べたように、文字 ä をコードポイント 228 (0xE4) と同一視することは、ISO 8859-1 文字エンコーディングを扱っていることを意味します。
そのため、文字列に必要なエンコーディングを Ruby に伝える必要があります。
str1 = "Hullo ängstrom" # uses whatever encoding is current, generally utf-8
str2 = str1.encode('iso-8859-1')
次に、好きなようにエンコードできます。
require 'cgi'
s2c = CGI.escape str2
#=> "Hullo+%E4ngstrom"
require 'uri'
s2u = URI.escape str2
#=> "Hullo%20%E4ngstrom"
次に、それを元に戻すには、まず (a) 値のエスケープを解除し、次に (b) エンコーディングを使い慣れたもの (おそらく UTF-8) に戻して、コードポイントをどの文字エンコーディングとして解釈すべきかを Ruby に伝えます。 :
s3a = CGI.unescape(s2c) #=> "Hullo \xE4ngstrom"
puts s3a.encode('utf-8','iso-8859-1')
#=> "Hullo ängstrom"
s3b = URI.unescape(s2u) #=> "Hullo \xE4ngstrom"
puts s3b.encode('utf-8','iso-8859-1')
#=> "Hullo ängstrom"