DE102020200788A1

DE102020200788A1 - Wiederaufbereitbare Sensorbaugruppen und Wiederaufbereitungsverfahren

Info

Publication number: DE102020200788A1
Application number: DE102020200788.8A
Authority: DE
Inventors: Nathan A. Ottinger; Z. Gerald Liu; Rafael Ernesto Vasquez Lombardo; Krishna Pradeep Chilumukuru
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2020-01-23
Publication date: 2020-07-30
Also published as: US20200240873A1; US11193853B2

Abstract

Eine Sensorbaugruppe umfasst ein Sensorgehäuse mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende. Ein Sensorelement und ein Heizelement sind innerhalb des Sensorgehäuses angeordnet. Eine Spitzenabdeckung und eine Kupplungsendabdeckung sind abnehmbar mit den Enden des Sensorgehäuses gekoppelt. Die Spitzenabdeckung und die Kupplungsendabdeckung sind dazu konfiguriert, von dem Sensorgehäuse abgekoppelt zu werden, um eine Entfernung von mindestens einem von dem Sensorelement, dem Heizelement oder einem integrierten Sensor-/Heizelement aus dem Sensorgehäuse und einen Ersatz durch mindestens eines von einem neuen Sensorelement oder einem neuen Heizelement zu ermöglichen, wobei die Spitzenabdeckung und die Kupplungsendabdeckung so konfiguriert sind, dass sie wieder mit dem Sensorgehäuse gekoppelt werden können, nachdem mindestens eines von dem neuen Sensorelement oder dem neuen Heizelement in dem Sensorgehäuse angeordnet ist.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/797,737 , die am 28. Januar 2019 eingereicht wurde und deren gesamte Offenbarung hiermit durch Verweis in dieses Dokument aufgenommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen erneuerbare oder wiederaufbereitbare Sensorbaugruppen, die mit Nachbehandlungssystemen verbunden sind.
HINTERGRUND
Abgasnachbehandlungssysteme schließen eine Vielzahl von Sensorbaugruppen ein, die dazu konfiguriert sind, verschiedene Parameter eines durch das Nachbehandlungssystem strömenden Abgases zu messen. Ein Abgasnachbehandlungssystem kann zum Beispiel eine Distickstoffoxid-Sensorbaugruppe (NO_x-Sensorbaugruppe), eine Sauerstoff-Sensorbaugruppe, eine Kohlenmonoxid-Sensorbaugruppe (CO-Sensorbaugruppe), eine Ammoniak-Sensorbaugruppe, eine Kohlenwasserstoff-Sensorbaugruppe, eine Partikel-Sensorbaugruppe oder eine andere geeignete Sensorbaugruppe einschließen. Sensorbaugruppen sind im Allgemeinen die höchsten Garantieposten in Nachbehandlungssystemen, d. h. sie haben im Allgemeinen eine höhere Ausfallrate im Vergleich zu anderen in Nachbehandlungssystemen eingeschlossenen Komponenten, was zu Garantieansprüchen seitens eines Benutzers aufgrund von Reparatur oder Ersatz der ausgefallenen Sensorbaugruppe führt. Im Allgemeinen wird bei Fehlfunktion einer Sensorbaugruppe eines Nachbehandlungssystems die fehlerhafte Sensorbaugruppe durch eine neue Sensorbaugruppe ersetzt, was die Wartungskosten erhöht.
KURZDARSTELLUNG
Die hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf wiederaufbereitbare Sensorbaugruppen und Verfahren zum Wiederaufbereiten dieser Sensorbaugruppen. Insbesondere schließen die hierin beschriebenen Sensorbaugruppen eine Vielzahl von Komponenten ein, die abnehmbar miteinander gekoppelt sind, sodass eine fehlerhafte Komponente der Vielzahl von Komponenten entfernt und durch eine neue Komponente ersetzt und die Sensorbaugruppe mit der darin eingebauten neuen Komponente wieder zusammengebaut werden kann, um die Sensorbaugruppe wiederaufzubereiten.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Sensorbaugruppe ein Sensorgehäuse mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende; ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement; ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Heizelement; und eine Spitzenabdeckung, die abnehmbar mit dem Sensorende des Sensorgehäuses gekoppelt ist, wobei die Spitzenabdeckung so konfiguriert ist, dass sie von dem Sensorgehäuse abgekoppelt werden kann, um mindestens eines von einer Prüfung oder einer Entfernung von mindestens einem von dem Sensorelement oder dem Heizelement aus dem Sensorgehäuse durch das Sensorende hindurch und einen Ersatz durch mindestens eines von einem neuen Sensorelement oder einem neuen Heizelement zu ermöglichen, wobei die Spitzenabdeckung so konfiguriert ist, dass sie wieder mit dem Sensorgehäuse gekoppelt wird, nachdem mindestens eines von dem neuen Sensorelement oder dem neuen Heizelement in dem Sensorgehäuse angeordnet ist.
In einigen Ausführungsformen ist das Sensorelement entlang einer Längsachse der Sensorbaugruppe positioniert.
In einigen Ausführungsformen ist das Heizelement umlaufend um das Sensorelement positioniert.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Sensorelement ferner eine Stützstruktur, die Positionierungsmerkmale definiert, die so konfiguriert sind, dass sie das Sensorelement und das Heizelement innerhalb des Sensorgehäuses aufnehmen und befestigen.
In einigen Ausführungsformen sind das Sensorelement und das Heizelement in die Stützstruktur eingebettet.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Sensorelement ferner eine Kupplungsendabdeckung, die abnehmbar mit dem Kupplungsende des Sensorgehäuses gekoppelt ist, wobei die Kupplungsendabdeckung so konfiguriert ist, dass sie von dem Sensorgehäuse abgekoppelt werden kann, um die Entfernung von mindestens einem von dem Sensorelement oder dem Heizelement aus dem Sensorgehäuse durch das Kupplungsende und den Ersatz durch mindestens eines von einem neuen Sensorelement oder einem neuen Heizelement zu ermöglichen, wobei die Kupplungsendabdeckung so konfiguriert ist, dass sie wieder mit dem Sensorgehäuse gekoppelt wird, nachdem mindestens eines von einem neuen Sensorelement oder einem neuen Heizelement in dem Sensorgehäuse angeordnet ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensorbaugruppe ferner einen elektrischen Koppler, der mit dem Sensorelement und dem Heizelement abnehmbar gekoppelt ist; und elektrische Leitungen, die mit dem elektrischen Koppler gekoppelt und durch das Kupplungsende aus dem Sensorgehäuse herausgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensorbaugruppe ferner ein Compliance-Element, das innerhalb der Kupplungsendabdeckung angeordnet ist, wobei das Compliance-Element Durchgangsbohrungen durch es hindurch definiert, wobei die elektrischen Leitungen durch die entsprechenden Durchgangsbohrungen aus dem Sensorgehäuse herausgeführt werden.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensorbaugruppe ferner eine Klemme, die an einer Schnittstelle des Sensorgehäuses und der Kupplungsendabdeckung positioniert und so konfiguriert ist, dass sie die Kupplungsendabdeckung abnehmbar an dem Sensorgehäuse befestigt.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren das Aufnehmen einer Sensorbaugruppe. Die Sensorbaugruppe umfasst ein Sensorgehäuse mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende; ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement; ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Heizelement; und eine Spitzenabdeckung, die abnehmbar mit dem Sensorende des Sensorgehäuses gekoppelt ist. Die Verfahren umfasst ferner das Abkoppeln der Spitzenabdeckung von dem Sensorende; Prüfen des Sensor- und Heizelements; Entfernen des Sensorelements und des Heizelements aus dem Sensorgehäuse; Erkennen, dass eine Fehlfunktion an mindestens einem von dem Sensorelement oder dem Heizelement vorliegt; Ersetzen von mindestens einem von dem fehlerhaften Sensorelement oder Heizelement durch ein entsprechendes neues Sensorelement oder ein neues Heizelement; und Wiederankoppeln der Spitzenabdeckung an das Sensorgehäuse, wodurch die Sensorbaugruppe wiederaufbereitet wird.
In einigen Ausführungsformen ist die Sensorbaugruppe so konfiguriert, dass sie einen Parameter eines durch ein Nachbehandlungssystem strömenden Abgases erfasst.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner das Ersetzen der Spitzenabdeckung durch eine entsprechende neue Spitzenabdeckung, wobei das Wiederaufbereiten das Einbauen der neuen Spitzenabdeckung in die Sensorbaugruppe einschließt.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensorbaugruppe eine Kupplungsendabdeckung, die abnehmbar mit dem Kupplungsende des Sensorgehäuses gekoppelt ist, und wobei das Zerlegen auch das Abkoppeln der Kupplungsendabdeckung von dem Sensorgehäuse umfasst, wobei das Sensorelement und das Heizelement durch das Kupplungsende aus dem Sensorgehäuse entfernt werden, und wobei das Verfahren ferner das Wiederankoppeln der Kupplungsendabdeckung an das Sensorgehäuse umfasst.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensorbaugruppe eine Klemme an einer Schnittstelle des Sensorgehäuses und der Kupplungsendabdeckung zum Befestigen der Kupplungsendabdeckung an dem Sensorgehäuse, wobei das Zerlegen auch das Entfernen der Klemme von der Schnittstelle umfasst.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren: Aufnehmen einer Sensorbaugruppe, wobei die Sensorbaugruppe umfasst: ein Sensorgehäuse mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Heizelement und eine abnehmbar mit dem Sensorende des Sensorgehäuses gekoppelte Spitzenabdeckung; visuelles Prüfen der Sensorbaugruppe auf physische Beschädigung; als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Sensorbaugruppe nicht stark beschädigt ist, Zerlegen der Sensorbaugruppe; Ersetzen der Spitzenabdeckung der Sensorbaugruppe durch eine neue Spitzenabdeckung; visuelles Prüfen des Sensorgehäuses; als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der visuellen Prüfung, dass das Sensorgehäuse nicht beschädigt ist, Beibehalten des Sensorgehäuses; Prüfen des Sensorelements; als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Sensorelement nicht beschädigt ist, Beibehalten des Sensorelements; Prüfen des Heizelements; als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Heizelement nicht beschädigt ist, Beibehalten des Heizelements; und Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner: als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der visuellen Prüfung, dass das Sensorgehäuse beschädigt ist, Ersetzen des Sensorgehäuses durch ein neues Sensorgehäuse, wobei das neue Sensorgehäuse bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Beschädigung des Sensorgehäuses, dass Befestigungsgewinde des Sensorgehäuses beschädigt sind und/oder das Sensorgehäuse verbogen oder korrodiert ist.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner: als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Sensorelement beschädigt ist, Ersetzen des Sensorelements durch ein neues Sensorelement, wobei das neue Sensorelement bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner: als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Heizelement beschädigt ist, Ersetzen des Heizelements durch ein neues Heizelement, wobei das neue Heizelement bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.
In einigen Ausführungsformen umfasst die Sensorbaugruppe ferner eine Stützstruktur für das Sensorelement, und wobei das Verfahren ferner umfasst: Prüfen der Stützstruktur; und als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass die Stützstruktur beschädigt ist, Ersetzen der Stützstruktur durch eine neue Stützstruktur, wobei die neue Stützstruktur bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.
Es sei klargestellt, dass alle Kombinationen der vorstehenden Konzepte und weiterer Konzepte, die nachfolgend eingehender erörtert werden (vorausgesetzt, dass diese Konzepte nicht gegenseitig unvereinbar sind), als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht sind. Insbesondere sind alle Kombinationen des beanspruchten Gegenstands, die am Ende dieser Offenbarung aufgeführt sind, als Teil des hierin offenbarten, erfindungsgemäßen Gegenstands gedacht.
Figurenliste
Die vorstehenden und weiteren Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand der folgenden Beschreibung und beigefügten Ansprüche deutlicher, die in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen zu lesen sind. Unter der Voraussetzung, dass diese Zeichnungen lediglich mehrere Ausführungen gemäß der Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Schutzbereichs zu betrachten sind, wird die Offenbarung unter Verwendung der beiliegenden Zeichnungen genauer und ausführlicher beschrieben.

1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems gemäß einer Ausführungsform.
2A ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Sensorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform.
2B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Sensorbaugruppe gemäß einer anderen Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens zum Wiederaufbereiten einer Sensorbaugruppe gemäß einer Ausführungsform.
4A-4B sind schematische Blockdiagramme eines Verfahrens zum Wiederaufbereiten einer Sensorbaugruppe gemäß einer anderen Ausführungsform.

In der gesamten folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen kennzeichnen ähnliche Symbole in der Regel ähnliche Komponenten, sofern der Kontext nichts anderes vorgibt. Die veranschaulichenden Ausführungen, die in der ausführlichen Beschreibung, in den Zeichnungen und Ansprüchen beschrieben sind, sind nicht einschränkend gedacht. Andere Ausführungen können genutzt werden, und es können andere Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Grundgedanken oder Umfang des hier vorgestellten Gegenstands abzuweichen. Es versteht sich, dass die Aspekte der vorliegenden Offenlegung wie allgemein hierin beschrieben und in den Zeichnungen veranschaulicht, in vielen verschiedenen Konfigurierungen angeordnet, ersetzt, kombiniert und konzipiert werden können, die alle ausdrücklich berücksichtigt sind und Teil dieser Offenlegung sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die hier beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf wiederaufbereitbare Sensorbaugruppen und Verfahren zum Wiederaufbereiten dieser Sensorbaugruppen. Insbesondere schließen die hierin beschriebenen Sensorbaugruppen eine Vielzahl von Komponenten ein, die abnehmbar miteinander gekoppelt sind, sodass eine fehlerhafte Komponente der Vielzahl von Komponenten entfernt und durch eine neue Komponente ersetzt werden kann, und die Sensorbaugruppe mit der darin eingebauten neuen Komponente wieder zusammengebaut werden kann, um die Sensorbaugruppe wiederaufzubereiten.
Sensorbaugruppen zählen im Allgemeinen zu den höchsten Garantieposten in Abgasnachbehandlungssystemen, d. h. sie haben im Allgemeinen eine höhere Ausfallrate im Vergleich zu anderen in Nachbehandlungssystemen eingeschlossenen Komponenten, die zu Garantieansprüchen seitens eines Benutzers aufgrund von Reparatur oder Ersatz der ausgefallenen Sensorbaugruppe führen. Ein Ausfall der Sensorbaugruppe kann Rissbildung aufgrund von Wasseraufprall auf die Sensorbaugruppe, Verschmutzung der Sensorbaugruppe (z. B. mit Partikeln, anorganischen Metallpartikeln usw.), Ausfall eines Heizelements der Sensorbaugruppe, Kurzschluss usw. einschließen. Derzeit werden in Abgasnachbehandlungssystemen verwendete Sensorbaugruppen bei Fehlfunktion durch neue Sensorbaugruppen ersetzt. Eine Fehlfunktion einer Sensorbaugruppe kann auf Fehlfunktion von nur einer einzigen Komponente der Sensorbaugruppe zurückzuführen sein, aber typischerweise wird die gesamte Sensorbaugruppe ersetzt. Dies erhöht die Wartungskosten. Darüber hinaus zielen neue Vorschriften auf eine Verdoppelung der Garantiezeiten von Sensorbaugruppen ab, was die Garantiekosten weiter erhöhen wird, da die Hersteller für das Ersetzen von Sensorbaugruppen für die längere Garantiezeit verantwortlich sein werden.
Verschiedene Ausführungsformen der hierin beschriebenen Sensorbaugruppen und Verfahren zum Wiederaufbereiten von Sensorbaugruppen können einen oder mehrere Vorteile bieten, beispielsweise: (1) Erkennen einer oder mehrerer Komponenten einer Sensorbaugruppe, die eine Fehlfunktion aufweist bzw. aufweisen, und Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe durch Ersetzen der fehlerhaften Komponente durch eine neue Ersatzkomponente; (2) Bereitstellen von Sensorbaugruppen, die eine Vielzahl von Komponenten einschließen, die abnehmbar miteinander gekoppelt sind und einfachen Ersatz der fehlerhaften Komponente ermöglichen; und (3) Reduzieren der Wartungskosten durch Wiederaufbereiten und Wiederverwenden einer Sensorbaugruppe, anstatt die Sensorbaugruppe durch eine neue Sensorbaugruppe zu ersetzen.
Obwohl hier Systeme und Verfahren in Bezug auf Sensorbaugruppen zur Verwendung in Nachbehandlungssystemen beschrieben werden, sollte es sich verstehen, dass die hierin beschriebenen Konzepte gleichermaßen auf jede andere Sensorbaugruppe anwendbar sind, die in einem anderen System verwendet wird, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Kraftstoff-Sensorbaugruppen, Wasser-Sensorbaugruppen, biologische Sensorbaugruppen, Umwelt-Sensorbaugruppen oder eine andere Sensorbaugruppe.
1 ist eine schematische Darstellung eines Nachbehandlungssystems 100 gemäß einer Ausführungsform. Das Nachbehandlungssystem 100 kann mit einem Motor 10 (z. B. einem Dieselmotor, einem Benzinmotor, einem Erdgasmotor, einem Biodieselmotor, einem Zweistoffmotor, einem Alkoholmotor, einem E85- oder einem anderen geeigneten Verbrennungsmotor) gekoppelt und so konfiguriert werden, dass es von diesem ein Abgas (z. B. ein Dieselabgas) erhält. Das Nachbehandlungssystem 100 ist so konfiguriert, dass es Bestandteile des Abgases wie z. B. NO_x-Gase (z. B. NO, NO₂, N₂O, NO₃ usw.), CO usw. abbaut. Das Nachbehandlungssystem 100 kann ein Gehäuse 101 mit einer darin angeordneten Nachbehandlungskomponente 150 und einer Sensorbaugruppe 110 einschließen.
Das Gehäuse 101 kann aus einem starren, hitzebeständigen und korrosionsbeständigen Werkstoff, z. B. Edelstahl, Eisen, Aluminium, Metall, Keramik oder einem anderen geeigneten Werkstoff, ausgebildet sein. Das Gehäuse 101 kann jeden geeigneten Querschnitt, z. B. rund, quadratisch, rechteckig, oval, elliptisch, polygonal oder jede andere geeignete Form, aufweisen.
Die Nachbehandlungskomponente 150 ist in dem von dem Gehäuse 101 definierten Innenvolumen angeordnet. In einigen Ausführungsformen kann die Nachbehandlungskomponente 150 einen Katalysator einschließen, der so konfiguriert ist, dass er Bestandteile des Abgases abbaut. Insbesondere kann die Nachbehandlungskomponente 150 ein SCR-System einschließen (z. B. bei Ausführungsformen, bei denen das Abgas ein Dieselabgas einschließt), und der Katalysator kann einen SCR-Katalysator einschließen, der so konfiguriert ist, dass er die in dem Abgas eingeschlossenen NO_x-Gase abbaut. Es kann jeder beliebige, geeignete Katalysator verwendet werden, wie etwa ein rhodium-, cer, eisen-, mangan-, kupfer-, vanadiumbasierter Katalysator, jeder beliebige andere geeignete Katalysator oder eine Kombination davon. Der SCR-Katalysator kann auf einem geeigneten Substrat angeordnet sein, wie etwa einem keramischen (z. B. Cordierit) oder metallischen (z. B. Kanthal) Monolithkern, der beispielsweise eine Wabenstruktur definieren kann. Ein Washcoat kann ebenfalls als Trägermaterial für den SCR-Katalysator verwendet werden. Solche Washcoat-Materialien können beispielsweise Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, jedes andere geeignete Washcoat-Material oder eine Kombination daraus, einschließen. Das Abgas (z. B. Diesel-Abgas) kann derart über und/oder um den SCR-Katalysator herum strömen, dass alle in dem Abgas eingeschlossenen NO_x-Gase weiter reduziert werden, sodass ein Abgas entsteht, das im Wesentlichen frei von NO_x-Gasen ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Nachbehandlungskomponente 150 ein selektives katalytisches Reduktionsfilter-System (SCRF-System) oder eine beliebige andere Nachbehandlungskomponente einschließen, die zum Abbauen von Abgasbestandteilen (z. B. von NO_x-Gasen wie Distickstoffoxid, Stickstoffmonoxid, Stickstoffdioxid usw.) ausgelegt ist, die durch das Nachbehandlungssystem 100 in Gegenwart eines Reduktionsmittels strömen, wie hierin beschrieben. In anderen Ausführungsformen kann die Nachbehandlungskomponente 150 einen Dreiwegekatalysator einschließen (z. B. in Ausführungsformen, in denen das Abgas ein Benzinabgas einschließt).
Während das Nachbehandlungssystem 100 als die Nachbehandlungskomponente 150 einschließend dargestellt ist, kann es in anderen Ausführungsformen verschiedene andere Nachbehandlungskomponenten einschließen, die der Nachbehandlungskomponente 150 vor- oder nachgelagert sind. In Ausführungsformen, in denen die Nachbehandlungskomponente 150 einen SCR-Katalysator einschließt, kann die Nachbehandlungskomponente 150 z. B. einen der Nachbehandlungskomponente 150 nachgelagerten Ammoniakoxidationskatalysator (AMO_x-Katalysator) zum Abbau von nicht umgesetztem Ammoniak in dem Abgas eingeschlossen, um den Ammoniakschlupf zu verringern. In anderen Ausführungsformen kann das Nachbehandlungssystem 100 auch einen oder mehrere Filter (z. B. einen Dieselpartikelfilter), Oxidationskatalysatoren (z. B. einen Kohlenmonoxid- und/oder Kohlenwasserstoff-Oxidationskatalysator), Mischer (die z. B. so konfiguriert sind, dass das Mischen eines Reduktionsmittels mit dem Abgas erleichtert wird), Prallplatten und/oder andere geeignete Nachbehandlungskomponenten einschließen.
Ein Einlasskanal 102 ist mit einem Einlass des Gehäuses 101 gekoppelt und so strukturiert, dass Abgas von dem Motor 10 aufgenommen wird und das Abgas zu einem Innenvolumen geleitet wird, das durch das Gehäuse 101 definiert wird. Außerdem kann ein Auslasskanal 104 mit einem Auslass des Gehäuses 101 gekoppelt und so strukturiert sein, dass er behandelte Abgase in die Umwelt ausstößt. Eine Sensorbaugruppe 110 ist in dem Einlasskanal 102 angeordnet. In einigen Ausführungsformen kann die Sensorbaugruppe 110 eine NO_x-Sensorbaugruppe sein, die so konfiguriert ist, dass sie eine NO_x-Menge in dem Abgas misst, das in das Nachbehandlungssystem 100 eintritt. Während sie als in dem Einlasskanal 102 angeordnet dargestellt ist, kann die Sensorbaugruppe 110 in anderen Ausführungsformen in jedem anderen Abschnitt des Nachbehandlungssystems 100 angeordnet sein, oder das Nachbehandlungssystem 100 kann eine Vielzahl von Sensorbaugruppen einschließen, die an verschiedenen Stellen des Nachbehandlungssystems 100 angeordnet sind.
Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen die Sensorbaugruppe 110 eine NO_x- oder Ammoniak-Sensorbaugruppe sein, die in dem Auslasskanal 104 angeordnet und so konfiguriert ist, dass sie eine NO_x- oder Ammoniakmenge in dem Abgas misst, das aus dem Nachbehandlungssystem 100 ausgestoßen wird. In anderen Ausführungsformen kann die Sensorbaugruppe 110 eine Sauerstoff-Sensorbaugruppe sein, die zum Messen einer Sauerstoffmenge in dem Abgas konfiguriert ist. In anderen Ausführungsformen kann die Sensorbaugruppe 110 eine Kohlenmonoxid-Sensorbaugruppe, eine Kohlenwasserstoff-Sensorbaugruppe, eine Temperatur-Sensorbaugruppe, eine Partikel-Sensorbaugruppe oder eine andere geeignete Sensorbaugruppe sein.
Das Nachbehandlungssystem 100 kann weitere Komponenten einschließen, um das Abbauen von nicht in 1 dargestellten Abgasbestandteilen zu erleichtern. Solche Komponenten können einen Reduktionsmittelbehälter (z. B. zum Lagern eines Reduktionsmittels wie einer wässrigen Harnstofflösung oder eines Diesel-Emissions-Fluids), eine Reduktionsmitteleinführbaugruppe und/oder eine Steuerung zum Steuern des Betriebs des Nachbehandlungssystems 100 einschließen.
Die Sensorbaugruppe 110 schließt eine Vielzahl von Komponenten ein, die abnehmbar miteinander gekoppelt sind. Wenn die Sensorbaugruppe 110 aufgrund einer Fehlfunktion einer oder mehrerer in der Sensorbaugruppe 110 eingeschlossener Komponenten ausfällt, braucht nicht, wie bei herkömmlichen Sensorbaugruppen, die gesamte Sensorbaugruppe 110 ersetzt zu werden, sondern es werden nur die fehlerhaften Komponenten durch neue Komponenten ersetzt.
2A ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Sensorbaugruppe 110 gemäß einer besonderen Ausführungsform. Die Sensorbaugruppe 110 schließt ein Sensorgehäuse 112 ein, das ein Innenvolumen definiert, in dem ein Sensorelement 116 und ein Heizelement 118 angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann das Heizelement 118 ausgeschlossen sein. Das Sensorgehäuse 112 kann aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet sein, zum Beispiel aus Metall oder Keramik. Die Befestigungsgewinde 115 sind an einer äußeren Oberfläche des Sensorgehäuses 112 definiert und so konfiguriert, dass sie in die entsprechenden, in dem Gehäuse 101 des Nachbehandlungssystems 100 definierten Gewinde eingreifen, um die Sensorbaugruppe 110 darauf zu montieren. In anderen Ausführungsformen können anstelle der oder zusätzlich zu den Befestigungsgewinde(n) 115 andere geeignete Kupplungselemente an dem Sensorgehäuse 112 bereitgestellt sein. Solche Elemente können z. B. Kupplungsbolzen, Schnappverschlussmerkmale, Reibschlussmerkmale oder andere geeignete Kupplungsmerkmale sein.
Innerhalb des Sensorgehäuses 112 ist eine Stützstruktur 114 angeordnet. Die Stützstruktur 114 kann ein metallisches oder keramisches Element einschließen, das Schlitze, Öffnungen oder andere Positionierungsmerkmale einschließt, die so geformt und bemessen sind, dass sie das Sensorelement 116 und das Heizelement 118 innerhalb des Sensorgehäuses 112 aufnehmen und befestigen können. Die Stützstruktur 114 kann aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet sein, zum Beispiel aus Metall oder Keramik. In einigen Ausführungsformen können das Sensorelement 116 und das Heizelement 118 in eine einzige Struktur oder ein einziges Element integriert sein, z. B. durch Einbetten in die Stützstruktur 114 (z. B. eine Keramikplatte).
Wie in 2A dargestellt, ist das Sensorelement 116 entlang einer Längsachse des Sensorgehäuses 112 abnehmbar angeordnet und über die Stützstruktur 114 darin befestigt. Das Sensorelement 116 schließt eine Sensorspitze 119 ein, die in ein Sensorende 113 des Sensorgehäuses 112 hineinragt. In dem Sensorende 113 ist eine Sensorendöffnung 111 definiert, damit ein Anteil des Abgases in die Sensorspitze 119 des Sensorelements 116 eintreten und diese berühren kann, sodass das Sensorelement 116 eine Menge eines Bestandteils (z. B. NO_x, Sauerstoff, CO, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, Partikel usw.) des Abgases bestimmen kann. Das Heizelement 118 kann Heizelementplatten einschließen, die auf beiden Seiten des Sensorelements 116 angeordnet sind. In anderen Ausführungsformen kann das Heizelement 118 das Sensorelement 116 umgeben.
An dem Sensorende 113 ist eine Spitzenabdeckung 130 mit dem Sensorgehäuse 112 gekoppelt. Die Spitzenabdeckung 130 kann aus einem geeigneten hitzebeständigen Material ausgebildet sein, zum Beispiel aus Metall oder Keramik. Die Spitzenabdeckung 130 umgibt das Sensorende 113 und schützt das Sensorende 113 z. B. vor direkt auftreffendem flüssigem Wasser, das das Sensorende 113 oder die Sensorspitze 119 brechen oder beschädigen könnte. Eine Vielzahl von Spitzenabdeckungsöffnungen 132 sind in der Spitzenabdeckung 130 definiert und so konfiguriert, dass der Anteil des Abgases in die Spitzenabdeckung 130 und von dort aus durch die Sensorendöffnung 111 eintritt und die Sensorspitze 119 berührt. An einer äußeren Oberfläche des Sensorgehäuses 112 sind an dem Sensorende 113 Sensorendgewinde 117 bereitgestellt. Die Gewinde 137 der Spitzenabdeckung sind an einer inneren Oberfläche der Spitzenabdeckung 130 bereitgestellt und so konfiguriert, dass sie zu den Sensorendgewinden 117 zum Koppeln der Spitzenabdeckung 130 mit dem Sensorgehäuse 112 passen.
Ein elektrischer Koppler 120 ist abnehmbar mit dem Sensorelement 116 und dem Heizelement 118 gekoppelt. Die elektrischen Leitungen 122 und 124 sind mit dem elektrischen Koppler 120 gekoppelt und so konfiguriert, dass sie eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensorelement 116 und dem Heizelement 118, und einer Steuerung (nicht abgebildet), z. B. einer elektronischen Steuereinheit, bereitstellen. Die elektrischen Leitungen 122 und 124 werden aus einem dem Sensorende 113 gegenüberliegenden Kupplungsende 121 des Sensorgehäuses 112 herausgeführt. Ein Kupplungsendabdeckung 140 wird mit dem Kupplungsende 121 des Sensorgehäuses 112 über ein Kupplungsendabdeckungsgewinde 149 gekoppelt, das in das am Kupplungsende 121 des Sensorgehäuses 112 bereitgestellte Kupplungsendgewinde 129 eingreift und die Kupplungsendabdeckung 140 mit dem Sensorgehäuse 112 abnehmbar koppelt. In einigen Ausführungsformen kann die Kupplungsendabdeckung 140 eine abnehmbare Mutter einschließen.
Ein Compliance-Element 144 ist innerhalb der Kupplungsendabdeckung 140 positioniert und kann z. B. ein Gummi- oder Schaumstoffelement einschließen. Das Compliance-Element 144 kann sich radial nach innen zu dem Kupplungsende 121 hin verjüngen. Das Compliance-Element 144 kann dort hindurchlaufende Durchgangsbohrungen 143 definieren. Die elektrischen Leitungen 122 und 124 können durch die Durchgangsbohrungen 143 aus dem Sensorgehäuse 112 heraus und durch entsprechende, in der Kupplungsendabdeckung 140 definierte Öffnungen 145 geführt werden. In einigen Ausführungsformen kann bei einer Fehlfunktion des Sensorelements 116 oder des Heizelements 118 die Spitzenabdeckung 130 von dem Sensorgehäuse 112 abgekoppelt werden, um die Entfernung des Sensorelements 116 und/oder des Heizelements 118 aus dem Sensorgehäuse 112 durch ein entsprechendes Sensorende des Sensorgehäuses 112, wo sich die Spitzenabdeckung 130 befindet, und den Ersatz durch ein neues Sensor- und/oder Heizelement 116, 118 zu ermöglichen, wodurch die Sensorbaugruppe 110 wiederaufbereitet wird. Die Spitzenabdeckung 130 kann gereinigt und wieder mit dem Sensorgehäuse 112 gekoppelt werden, oder es kann eine neue Spitzenabdeckung 130 mit dem Sensorgehäuse 112 gekoppelt werden. In anderen Ausführungsformen kann die Kupplungsendabdeckung 140 von dem Kupplungsende 121 des Sensorgehäuses 112 abgekoppelt werden, um das Entfernen des Sensorelements 116 und/oder des Heizelements 118 aus dem Sensorgehäuse 112 durch das entsprechende, dem Sensorende gegenüberliegende Kupplungsende des Sensorgehäuses 112 und das Ersetzen durch ein neues Sensorelement 116 und/oder das Heizelement 118 zu ermöglichen. Die Kupplungsendabdeckung 140 wird dann wieder an das Sensorgehäuse 112 gekoppelt.
2B ist eine seitliche Querschnittsansicht einer Sensorbaugruppe 210 gemäß einer anderen Ausführungsform. Die Sensorbaugruppe 210 schließt ein Sensorgehäuse 212 ein, das ein Innenvolumen definiert, in dem das Sensorelement 116 und das Heizelement 118 angeordnet sind. Das Sensorelement 116 und das Heizelement 118 sind innerhalb der Stützstruktur 114 befestigt, wie hierin zuvor in Bezug auf die Sensorbaugruppe 110 beschrieben. Das Sensorgehäuse 212 kann aus einem hitzebeständigen Material ausgebildet sein, zum Beispiel aus Metall oder Keramik. Die Befestigungsgewinde 215 sind an einer äußeren Oberfläche des Sensorgehäuses 212 definiert und so konfiguriert, dass sie in die entsprechenden, im Gehäuse 101 des Nachbehandlungssystems 100 definierten Gewinde eingreifen, um die Sensorbaugruppe 210 darauf zu montieren. In anderen Ausführungsformen können anstelle der oder zusätzlich zu den Befestigungsgewinde(n) 215 andere geeignete Kupplungselemente an dem Sensorgehäuse 212 bereitgestellt werden. Solche Elemente können z. B. Kupplungsbolzen, Schnappverschlussmerkmale, Reibschlussmerkmale oder andere geeignete Kupplungsmerkmale sein.
Die Sensorspitze 119 des Sensorelements 116 erstreckt sich in ein Sensorende 213 des Sensorgehäuses 212. In dem Sensorende 213 ist eine Sensorendöffnung 211 definiert, damit ein Anteil des Abgases in die Sensorspitze 119 des Sensorelements 116 eintreten und diese berühren kann, sodass das Sensorelement 116 eine Menge eines Bestandteils (z. B. NO_x, Sauerstoff, CO, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe, Partikel usw.) des Abgases bestimmen kann.
An dem Sensorende 213 ist eine Spitzenabdeckung 230 mit dem Sensorgehäuse 212 gekoppelt. Die Spitzenabdeckung 230 kann aus einem geeigneten hitzebeständigen Material ausgebildet sein, zum Beispiel aus Metall oder Keramik. Die Spitzenabdeckung 230 umgibt das Sensorende 213 und schützt das Sensorende 213 z. B. vor direkt auftreffendem flüssigem Wasser, das das Sensorende 213 oder die Sensorspitze 219 brechen oder beschädigen könnte. Eine Vielzahl von Spitzenabdeckungsöffnungen 232 sind in der Spitzenabdeckung 230 definiert und so konfiguriert, dass der Anteil des Abgases in die Spitzenabdeckung 230 und von dort aus durch die Sensorendöffnung 211 eintreten und die Sensorspitze 219 berühren kann. Anders als die Spitzenabdeckung 130 ist die Spitzenabdeckung 230 mit dem Sensorgehäuse 212 unter Verwendung anderer Kupplungselemente als Gewinde, z. B. Reibschluss, Schnappverschluss, Stifte oder jedes andere geeignete Kupplungselement, abnehmbar gekoppelt. In anderen Ausführungsformen kann die Sensorbaugruppe 210 die Spitzenabdeckung 130 einschließen.
Der elektrische Koppler 120 ist mit dem Sensorelement 116 und dem Heizelement 118 abnehmbar gekoppelt. Die elektrischen Leitungen 122 und 124 sind mit dem elektrischen Koppler 120 gekoppelt und so konfiguriert, dass sie eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensorelement 116 und dem Heizelement 118 und einer Steuerung (nicht abgebildet), z. B. einer elektronischen Steuereinheit, bereitstellen, wie vorstehend beschrieben. Die elektrischen Leitungen 122 und 124 werden aus einem gegenüber dem Sensorende 213 angeordneten Kupplungsende 221 des Sensorgehäuses 212 herausgeführt. Eine Kupplungsendabdeckung 240 wird mit dem Kupplungsende 221 des Sensorgehäuses 212 gekoppelt. Am Kupplungsende 221 in der Nähe der Kupplungsendabdeckung 240 ragt ein Kupplungsendvorsprung 217 aus dem Sensorgehäuse 212 radial nach außen. Weiterhin ragt ein Kupplungsendabdeckungsvorsprung 247 in der Nähe des Kupplungsendvorsprungs 217 von der Kupplungsendabdeckung 240 radial nach außen.
Eine Klemme 224 ist um die Vorsprünge 217, 247 positioniert und koppelt das Sensorgehäuse 212 abnehmbar mit der Kupplungsendabdeckung 240. Die Klemme 224 kann z. B. eine Bandklemme mit einer Gewindespindel oder eine Marmanklemme usw. einschließen. Die Klemme 224 kann um das Sensorgehäuse 212 und die Kupplungsendabdeckung 240 an dessen Schnittstelle herum positioniert werden, und die Gewindespindel wird angezogen, um die Klemme 224 am Sensorgehäuse 212 und der Kupplungsendabdeckung 240 an der Schnittstelle zu befestigen und dadurch das Sensorgehäuse 212 mit der Kupplungsendabdeckung 240 abnehmbar zu koppeln.
Die Kupplungsendabdeckung 240 definiert einen Kanal 248 zum Herausführen der elektrischen Leitungen 122, 124 aus der Kupplungsendabdeckung 240. Bei einer Fehlfunktion des Sensorelements 116 und/oder des Heizelements 118 kann die Klemme 224 entfernt und die Kupplungsendabdeckung 240 vom Sensorgehäuse 212 abgekoppelt werden, um das fehlerhafte Sensorelement 116 und/oder das Heizelement 118 (z. B. einzeln, wenn Sensor- und Heizelement 116, 118 voneinander getrennt sind, oder zusammen, wenn Sensor- und Heizelement 116, 118 in einem einzigen Element integriert sind) aus dem Sensorgehäuse 212 zu entfernen und durch ein neues Sensorelement und/oder Heizelement zu ersetzen.
3 ist ein schematisches Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zum Wiederaufbereiten einer Sensorbaugruppe (z. B. der Sensorbaugruppe 110, 210) gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren 300 schließt das Aufnehmen einer Sensorbaugruppe bei 302 ein. Die Sensorbaugruppe schließt ein Sensorgehäuse (z. B. das Sensorgehäuse 112, 212) mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement (z. B. das Sensorelement 116) und Heizelement (z. B. das Heizelement 118) sowie eine abnehmbar mit einem Sensorende des Sensorgehäuses gekoppelte Spitzenabdeckung (z. B. die Spitzenabdeckung 130, 230) ein. In einigen Ausführungsformen kann die Sensorbaugruppe auch eine Kupplungsendabdeckung (z. B. die Kupplungsendabdeckung 140, 240) einschließen, die abnehmbar mit dem Kupplungsende des Sensorgehäuses gekoppelt ist. Zum Beispiel kann die Sensorbaugruppe 110, 210 oder jede andere Sensorbaugruppe, die eine Vielzahl von abnehmbar miteinander gekoppelten Komponenten einschließt, in einer Wiederaufbereitungsanlage angenommen werden. Die Sensorbaugruppe 110, 210 kann z. B. aufgrund einer Fehlfunktion einer oder mehrerer Komponenten der Sensorbaugruppe 110, 210 nach der Verwendung in einem Nachbehandlungssystem (z. B. dem Nachbehandlungssystem 100) eine Fehlfunktion aufweisen.
Bei 304 ist die Spitzenabdeckung von dem Sensorgehäuse abgekoppelt. In einigen Ausführungsformen ist bei 306 auch der Kupplungsendabdeckung von dem Sensorgehäuse abgekoppelt. Zum Beispiel sind die Spitzenabdeckung 130, 230 und die Kupplungsendabdeckung 140, 240 von der Sensorbaugruppe 110, 210 abgekoppelt. So kann z. B. die Kupplungsendabdeckung (z. B. die Kupplungsendabdeckung 140) über Gegengewinde auf das Kupplungsende des Sensorgehäuses aufgeschraubt werden und wird durch Abschrauben der Kupplungsendabdeckung von dem Sensorgehäuse abgekoppelt. In anderen Ausführungsformen ist die Kupplungsendabdeckung (z. B. die Kupplungsendabdeckung 240) über eine Klemme (z. B. die Klemme 224) mit dem Sensorgehäuse abnehmbar gekoppelt und wird durch Abkoppeln und Entfernen der Klemme von dem Sensorgehäuse abgekoppelt.
Bei 308 werden das Sensorelement und das Heizelement geprüft (z. B. visuell oder mithilfe von Prüfgeräten wie z. B. elektronischen Prüfgeräten). Bei 310 werden das Sensorelement (z. B. das Sensorelement 116) und das Heizelement (z. B. das Heizelement 118) aus dem Sensorgehäuse (z. B. dem Sensorgehäuse 112, 212) entfernt.
Das Verfahren 300 schließt ferner das Erkennen einer Fehlfunktion des Sensorelements und/oder des Heizelements bei 312 ein. Bei 314 wird das fehlerhafte Sensorelement und/oder Heizelement durch ein entsprechendes neues Sensorelement und/oder ein neues Heizelement ersetzt. Zum Beispiel können die Spitzenabdeckung 130, 230 und das Sensorende 113, 213 einer visuellen Prüfung unterzogen werden, um zu bestimmen, ob die Sensorendöffnung 111 und/oder die Sensorabdeckungsöffnung 111 verstopft sind, oder ob die Spitzenabdeckung 130, 230 und/oder das Sensorgehäuse 112, 212 beschädigt sind. Wenn die Spitzenabdeckung 130, 230 und das Sensorgehäuse 112, 212 irreparabel beschädigt sind, können sie durch eine neue Spitzenabdeckung und ein neues Sensorgehäuse ersetzt werden. Andernfalls können die Spitzenabdeckung 130, 230 und das Sensorgehäuse 112, 212 gereinigt (z. B. mit Lösungsmitteln, Seife, Wasser usw.) und in der wiederaufbereiteten Sensorbaugruppe verwendet werden.
Das Sensorelement 116 und/oder das Heizelement 116 und der elektrische Koppler 120 können sowohl visuell als auch mit elektrischen Prüfinstrumenten (z. B. Voltmeter, Galvanostat usw.) überprüft werden, um zu bestimmen, ob das Sensorelement 116, das Heizelement 118 und der elektrische Koppler 120 ordnungsgemäß funktionieren oder eine Fehlfunktion aufweisen. Sollte eine dieser Komponenten eine Fehlfunktion aufweisen, wird sie durch entsprechende neue Komponenten ersetzt. Andernfalls werden das Sensorelement 116, das Heizelement 118 und der elektrische Koppler 120 gereinigt und in der Sensorbaugruppe 110, 210 wiederverwendet.
Bei 316 wird die Sensorbaugruppe wiederaufbereitet, indem die Spitzenabdeckung wieder mit dem Sensorgehäuse verbunden wird und das entsprechende Sensorelement und/oder Heizelement (z. B. ein neues oder gereinigtes und wiederverwendetes Sensorelement und/oder Heizelement) in das Sensorgehäuse eingebaut wird. Weiterhin kann die Kupplungsendabdeckung bei 318 wieder an das Sensorgehäuse gekoppelt werden. Mit anderen Worten wird die Sensorbaugruppe mit den einwandfrei funktionierenden Komponenten und neuen Komponenten, die die fehlerhaften Komponenten ersetzen, wieder zusammengebaut. Auf diese Weise wird die Sensorbaugruppe wiederaufbereitet, was zu erheblichen Kosteneinsparungen im Vergleich zum Ersetzen der Sensorbaugruppe durch eine neue Sensorbaugruppe führt. In einigen Ausführungsformen kann die Sensorbaugruppe auch nach dem Wiederaufbereiten getestet werden. So können z. B. die Sensorleistung, das Rauschverhalten und/oder andere Parameter der Sensorbaugruppe nach dem Wiederaufbereiten mit geeigneten elektrischen Testgeräten getestet werden.
4A-4B sind schematische Flussdiagramme eines weiteren Verfahrens 400 zum Wiederaufbereiten einer Sensorbaugruppe (z. B. der Sensorbaugruppe 110, 210) gemäß einer weiteren Ausführungsform. Das Verfahren 400 schließt bei 402 das Aufnehmen einer Sensorbaugruppe ein, die eine Vielzahl von abnehmbar miteinander gekoppelten Komponenten einschließt. Beispielsweise kann die Sensorbaugruppe 110, 210 nach der Verwendung in einem Nachbehandlungssystem (z. B. dem Nachbehandlungssystem 100) eine Fehlfunktion aufweisen, und die fehlerhafte Sensorbaugruppe 110, 210 wird in einer Wiederaufbereitungsanlage angenommen.
Bei 404 wird die Sensorbaugruppe einer visuellen Prüfung unterzogen. Zum Beispiel kann ein Reparateur die Sensorbaugruppe 110, 210 auf physische Schäden visuell prüfen. Bei 406 schließt das Verfahren 400 das Bestimmen ein, ob die Sensorbaugruppe stark beschädigt ist. So wird beispielsweise die Sensorbaugruppe 110, 210 visuell auf Risse, Korrosion, Quetsch- oder Biegeschäden geprüft. Wenn die Sensorbaugruppe stark beschädigt ist (406:JA), z. B. gequetscht, verbogen oder auseinandergebrochen, wird die Sensorbaugruppe bei 408 verschrottet. In solchen Fällen wird eine neue Sensorbaugruppe in das Nachbehandlungssystem eingebaut.
Wenn die Sensorbaugruppe bei 406 (406:NEIN) nicht stark beschädigt ist, wird die Sensorbaugruppe bei 410 zerlegt. Zum Beispiel werden die Spitzenabdeckung 130, 230 und die Kupplungsendabdeckung 140, 240 von der Sensorbaugruppe 110, 210 abgekoppelt und das Sensorelement 116 und das Heizelement 118 aus dem Sensorgehäuse 112, 212 entfernt.
Bei 412 wird eine Spitzenabdeckung der Sensorbaugruppe durch eine neue Spitzenabdeckung ersetzt. So wird z. B. die Spitzenabdeckung 130, 230 aus dem Sensorgehäuse 112, 212 entfernt und durch eine entsprechende neue Spitzenabdeckung ersetzt, unabhängig davon, ob die Spitzenabdeckung 130, 230 beschädigt oder in relativ gutem Zustand ist.
Bei 414 schließt das Verfahren 400 das Bestimmen ein, ob die Befestigungsgewinde des Sensorgehäuses beschädigt sind. So kann der Reparateur z. B. eine visuelle Prüfung der Befestigungsgewinde vornehmen, um zu bestimmen, ob die Befestigungsgewinde 115, 215 beschädigt sind, z. B. starken Gewindeverschleiß oder Korrosion aufweisen. Wenn die Befestigungsgewinde 115, 215 beschädigt sind (414:JA), wird das Sensorgehäuse 112, 212 bei 416 durch ein neues Sensorgehäuse ersetzt.
Wenn die Befestigungsgewinde nicht beschädigt sind (414:NEIN), schließt das Verfahren 400 bei 418 das Bestimmen ein, ob das Sensorgehäuse beschädigt ist. So kann der Reparateur beispielsweise bestimmen, ob das Sensorgehäuse 112, 212 gerissen, verbogen oder korrodiert ist. Wenn das Sensorgehäuse 112, 212 irreparabel beschädigt ist (418:JA), wird das Sensorgehäuse 112, 212 bei 420 durch ein neues Sensorgehäuse ersetzt. Wenn das Sensorgehäuse 112 jedoch nicht beschädigt ist (418:NEIN), wird das Sensorgehäuse 112, 212 beibehalten. Das Sensorgehäuse 112, 212 kann gereinigt werden, z. B. mit einem Luftgebläse, Lösungsmitteln, Reinigungsmitteln usw.
Bei 424 schließt das Verfahren 400 das Bestimmen ein, ob das Sensorelement beschädigt ist. So kann der Reparateur z. B. das Sensorelement 116 visuell prüfen und/oder das Sensorelement 116 mit elektrischen Prüfgeräten testen. Wird eine Beschädigung des Sensorelements 116 bestimmt (424:JA), wird das Sensorelement 116 bei 426 durch ein neues Sensorelement ersetzt. Wenn das Sensorelement 116 jedoch nicht beschädigt ist (424:NEIN) und einwandfrei funktioniert, wird das Sensorelement bei 428 beibehalten. Das Sensorelement 116 kann gereinigt und zum Wiederaufbereiten vorbereitet werden.
Bei 430 schließt das Verfahren 400 das Bestimmen ein, ob das Heizelement beschädigt ist. So kann der Reparateur z. B. das Heizelement 118 visuell prüfen oder das Heizelement 118 mit elektrischen Prüfgeräten testen. Wenn bestimmt wird, dass das Heizelement 118 beschädigt ist (430:JA), wird das Heizelement bei 432 durch ein neues Heizelement ersetzt. Wenn das Heizelement 118 jedoch nicht beschädigt ist (430:NEIN) und einwandfrei funktioniert, wird das Heizelement bei 434 beibehalten. Das Heizelement 118 kann gereinigt und zum Wiederaufbereiten vorbereitet werden. In einigen Ausführungsformen können das Sensorelement und das Heizelement in einem einzigen Element integriert sein, wie vorstehend hierin beschrieben. In solchen Ausführungsformen wird das einzige Element einschließlich der Sensor- und Heizbaugruppe entfernt, geprüft, entweder wieder in dem Sensorgehäuse positioniert oder durch ein neues Element ersetzt, um die Sensorbaugruppe wiederaufzubereiten.
In einigen Ausführungsformen schließt das Verfahren 400 bei 436 auch das Bestimmen ein, ob eine Stützstruktur des Sensorelements beschädigt ist. Zum Beispiel kann der Reparateur die Stützstruktur 114 visuell prüfen, um zu bestimmen, ob die Stützstruktur 114 beschädigt ist. Wenn die Stützstruktur 114 beschädigt ist (436:JA), wird die Stützstruktur bei 438 durch eine neue Stützstruktur ersetzt. Ist die Stützstruktur 114 unbeschädigt (436:NEIN), so wird die Stützstruktur bei 440 beibehalten. Die Stützstruktur 114 kann gereinigt und zum Wiederaufbereiten vorbereitet werden.
Bei 442 wird die Sensorbaugruppe wiederaufbereitet. Zum Beispiel wird die Sensorbaugruppe 110, 210 mit den neuen Komponenten, die die fehlerhaften Komponenten ersetzt haben, oder mit den beibehaltenen Komponenten wieder zusammengebaut und somit die Sensorbaugruppe 110, 210 wiederaufbereitet. Die wiederaufbereitete Sensorbaugruppe 110, 210 kann vor dem Einbau in ein Nachbehandlungssystem (z. B. das Nachbehandlungssystem 100) getestet werden. In einigen Ausführungsformen kann das Wiederaufbereiten auch Vorgänge zum Verbessern der Ästhetik der wieder zusammengebauten Sensorbaugruppe einschließen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf Schwabbeln, Lackieren, Polieren usw.
Es gilt zu beachten, dass der Begriff „Beispiel“, wie hier zur Beschreibung verschiedener Ausführungsformen verwendet, anzeigen soll, dass solche Ausführungsformen mögliche Beispiele, Darstellungen und/oder Abbildungen möglicher Ausführungsformen sind (und dass ein solcher Begriff nicht notwendigerweise darauf schließen lassen soll, dass solche Ausführungsformen außergewöhnliche oder hervorragende Beispiele sind).
Der hierin verwendete Begriff „gekoppelt“ und Ähnliches bedeutet die direkte oder indirekte Verbindung von zwei Elementen miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Diese Verbindung kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente untereinander einstückig als ein einheitlicher Körper ausgebildet sind, oder dadurch, dass die beiden Elemente oder die beiden Elemente und beliebige weitere Zwischenelemente aneinander befestigt sind.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Aufbau und die Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen. Obwohl nur einige Ausführungsformen in dieser Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, erkennt die Fachwelt beim Lesen dieser Offenbarung unschwer, dass viele Modifikationen möglich sind (z. B. Variationen in Größen, Dimensionen, Strukturen, Formen und Proportionen der verschiedenen Elemente, Werte von Parametern, Montageanordnungen, Verwendung von Materialien, Farben, Orientierungen usw.), ohne erheblich von den neuen Lehren und Vorteilen des hierin beschriebenen Gegenstands abzuweichen. Zusätzlich versteht es sich, dass Merkmale aus einer hierin offenbarten Ausführungsform mit Merkmalen von anderen hierin offenbarten Ausführungsformen kombiniert werden können, wie es einem Fachmann bekannt ist. Weitere Ersetzungen, Modifikationen, Änderungen und Auslassungen können ebenfalls in der Konstruktion, den Betriebsbedingungen und der Anordnung der verschiedenen, beispielhaften Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Obgleich diese Patentschrift viele spezielle Ausführungseinzelheiten enthält, sollten diese nicht als Einschränkung des Umfangs aller Erfindungen oder der Ansprüche gedacht sein, jedoch vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die für bestimmte Ausführungen von bestimmten Erfindungen spezifisch sind. Bestimmte, in dieser Patentschrift im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung umgesetzt werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene, im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in einer beliebigen, geeigneten Unterkombination umgesetzt werden. Obwohl Merkmale vorstehend so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen wirksam sind, und auch anfänglich als solche beansprucht sein können, können zudem ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination sich auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination beziehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62797737 [0001]

Claims

Sensorbaugruppe, umfassend: ein Sensorgehäuse mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende; ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement; ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Heizelement; und eine Spitzenabdeckung, die abnehmbar mit dem Sensorende des Sensorgehäuses gekoppelt ist, wobei die Spitzenabdeckung so konfiguriert ist, dass sie von dem Sensorgehäuse abgekoppelt werden kann, um mindestens eines von Prüfung oder Entfernung von mindestens einem vom Sensorelement oder dem Heizelement aus dem Sensorgehäuse durch das Sensorende hindurch und Ersatz durch mindestens eines von einem neuen Sensorelement oder einem neuen Heizelement zu ermöglichen, wobei die Spitzenabdeckung so konfiguriert ist, dass sie wieder mit dem Sensorgehäuse gekoppelt wird, nachdem mindestens eines von dem neuen Sensorelement oder dem neuen Heizelement in dem Sensorgehäuse angeordnet ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei das Sensorelement entlang einer Längsachse der Sensorbaugruppe positioniert ist.
Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Heizelement umlaufend um das Sensorelement positioniert ist.
Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend eine Stützstruktur, die Positionierungsmerkmale definiert, die so konfiguriert sind, dass sie das Sensorelement und das Heizelement innerhalb des Sensorgehäuses aufnehmen und befestigen.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 4, wobei das Sensorelement und das Heizelement in die Stützstruktur eingebettet sind.
Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend eine Kupplungsendabdeckung, die abnehmbar mit dem Kupplungsende des Sensorgehäuses gekoppelt ist, wobei die Kupplungsendabdeckung so konfiguriert ist, dass sie von dem Sensorgehäuse abgekoppelt werden kann, um die Entfernung von mindestens einem von dem Sensorelement oder dem Heizelement aus dem Sensorgehäuse durch das Kupplungsende und den Ersatz durch mindestens eines von einem neuen Sensorelement oder einem neuen Heizelement zu ermöglichen, wobei die Kupplungsendabdeckung so konfiguriert ist, dass sie wieder mit dem Sensorgehäuse gekoppelt wird, nachdem mindestens eines von einem neuen Sensorelement oder einem neuen Heizelement in dem Sensorgehäuse angeordnet ist.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 6, ferner umfassend: einen elektrischen Koppler, der abnehmbar mit dem Sensorelement und dem Heizelement gekoppelt ist; und elektrische Leitungen, die mit dem elektrischen Koppler gekoppelt und durch das Kupplungsende aus dem Sensorgehäuse herausgeführt werden.
Sensorbaugruppe nach Anspruch 7, ferner umfassend ein Compliance-Element, das innerhalb der Kupplungsendabdeckung angeordnet ist, wobei das Compliance-Element Durchgangsbohrungen dort hindurch definiert, wobei die elektrischen Leitungen durch die entsprechenden Durchgangsbohrungen aus dem Sensorgehäuse herausgeführt werden.
Sensorbaugruppe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, ferner umfassend eine Klemme, die an einer Schnittstelle des Sensorgehäuses und der Kupplungsendabdeckung positioniert und so konfiguriert ist, dass die Kupplungsendabdeckung abnehmbar an dem Sensorgehäuse befestigt werden kann.
Verfahren, umfassend: Aufnehmen einer Sensorbaugruppe, wobei die Sensorbaugruppe umfasst: ein Sensorgehäuse mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Heizelement und eine Spitzenabdeckung, die abnehmbar mit dem Sensorende des Sensorgehäuses gekoppelt ist; Abkoppeln der Spitzenabdeckung von dem Sensorende; Prüfen des Sensorelements und des Heizelements; Entfernen des Sensorelements und des Heizelements aus dem Sensorgehäuse; Erkennen, dass eine Fehlfunktion an mindestens einem von dem Sensorelement oder dem Heizelement vorliegt; Ersetzen des mindestens einen von dem fehlerhaften Sensorelement oder Heizelement durch ein entsprechendes neues Sensorelement oder neues Heizelement; und Wiederankoppeln der Spitzenabdeckung an das Sensorgehäuse, wodurch die Sensorbaugruppe wiederaufbereitet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Sensorbaugruppe so konfiguriert, dass sie einen Parameter eines durch ein Nachbehandlungssystem strömenden Abgases erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, ferner umfassend das Ersetzen der Spitzenabdeckung durch eine entsprechende neue Spitzenabdeckung, wobei das Wiederaufbereiten das Einbauen der neuen Spitzenabdeckung in die Sensorbaugruppe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Sensorbaugruppe eine Kupplungsendabdeckung umfasst, die abnehmbar mit dem Kupplungsende des Sensorgehäuses gekoppelt ist, wobei das Zerlegen auch das Abkoppeln der Kupplungsendabdeckung von dem Sensorgehäuse umfasst, wobei das Sensorelement und das Heizelement durch das Kupplungsende aus dem Sensorgehäuse entfernt werden, und wobei das Verfahren ferner das Wiederankoppeln der Kupplungsendabdeckung an das Sensorgehäuse umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei die Sensorbaugruppe ferner eine Klemme an einer Schnittstelle des Sensorgehäuses und der Kupplungsendabdeckung zum Befestigen der Kupplungsendabdeckung an dem Sensorgehäuse umfasst, wobei das Zerlegen auch das Entfernen der Klemme von der Schnittstelle umfasst.
Verfahren, umfassend: Aufnehmen einer Sensorbaugruppe, wobei die Sensorbaugruppe umfasst: ein Sensorgehäuse mit einem Sensorende und einem dem Sensorende gegenüberliegenden Kupplungsende, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Sensorelement, ein in dem Sensorgehäuse angeordnetes Heizelement und eine Spitzenabdeckung, die abnehmbar mit dem Sensorende des Sensorgehäuses gekoppelt ist; visuelles Prüfen der Sensorbaugruppe auf physische Beschädigung; als Reaktion auf das Bestimmen, dass die Sensorbaugruppe nicht stark beschädigt ist, Zerlegen der Sensorbaugruppe; Ersetzen der Spitzenabdeckung der Sensorbaugruppe durch eine neue Spitzenabdeckung; visuelles Prüfen des Sensorgehäuses; als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der visuellen Prüfung, dass das Sensorgehäuse nicht beschädigt ist, Beibehalten des Sensorgehäuses; Prüfen des Sensorelements; als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Sensorelement nicht beschädigt ist, Beibehalten des Sensorelements; Prüfen des Heizelements; als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Heizelement nicht beschädigt ist, Beibehalten des Heizelements; und Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der visuellen Prüfung, dass das Sensorgehäuse beschädigt ist, Ersetzen des Sensorgehäuses durch ein neues Sensorgehäuse, wobei das neue Sensorgehäuse bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, wobei die Beschädigung des Sensorgehäuses umfasst, dass Befestigungsgewinde des Sensorgehäuses beschädigt sind und/oder das Sensorgehäuse verbogen, gebrochen oder korrodiert ist.
Verfahren nach Anspruch 15, ferner umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Sensorgehäuse beschädigt ist, Ersetzen des Sensorelements durch ein neues Sensorelement, wobei das neue Sensorelement bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, ferner umfassend: als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass das Heizelement beschädigt ist, Ersetzen des Heizelements durch ein neues Heizelement, wobei das neue Heizelement bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei die Sensorbaugruppe auch eine Stützstruktur für das Sensorelement umfasst, und wobei das Verfahren ferner umfasst: Prüfen der Stützstruktur; und als Reaktion auf das Bestimmen aufgrund der Prüfung, dass die Stützstruktur beschädigt ist, Ersetzen der Stützstruktur durch eine neue Stützstruktur, wobei die neue Stützstruktur bei dem Wiederaufbereiten der Sensorbaugruppe verwendet wird.