DE112014005929T5

DE112014005929T5 - Integrierte Sensorwasserabschirmung

Info

Publication number: DE112014005929T5
Application number: DE112014005929.3T
Authority: DE
Inventors: Aashish Wadke; Snehal Khisty; Jim Alonzo; Elizabeth Balke
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-12-09
Publication date: 2016-09-29
Also published as: WO2015094812A1; GB2535089A; US20160305297A1; GB2535089B; US10047655B2; GB201608594D0; CN105793704B; CN105793704A

Abstract

Sensorsonde für eine Abgasanlage, die einen Sensorkörper, einen Sensorbecher und eine Fluidabschirmung einschließt. Der Sensorkörper definiert eine Leitung und hat eine Vielzahl von durch eine Seitenwand des Sensorkörpers gebildete Öffnungen. Der Sensorbecher ist an ein Ende der Leitung des Sensorkörpers gekoppelt und befindet sich Fluidverbindung mit der Leitung. Der Sensorbecher schließt einen darin gebildeten Auslass ein. Die Fluidabschirmung kann integral an den Sensorbecher gekoppelt sein und relativ zu dem in dem Auslass gebildeten Sensorbecher angeordnet sein, so dass die Fluidabschirmung Fluid von dem Auslass ablenkt.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität gegenüber der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/917,688, eingereicht am 18. Dezember 2013, die hierin durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit zu sämtlichen Zwecken eingegliedert ist.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein das Gebiet von Sensorsystemen für Abgasanlagen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Anmeldung auf Sensorsonden für eine Abgasanlage.
HINTERGRUND
Für Verbrennungsmotoren, beispielsweise Dieselmotoren oder Erdgasmotoren, können Stickoxid(NO_x)-Verbindungen in das Abgas eines Fahrzeugs emittiert werden. Um NO_x-Emissionen zu verringern, kann ein selektiver, katalytischer Reduktionsprozess (SCR-Prozess) implementiert werden, um die NO_x-Verbindungen mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels in neutralere Verbindungen, beispielsweise zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid, umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer einer Abgasanlage enthalten sein. Ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniakanhydrid, wässrige Ammoniaklösung oder Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch ein Dosiermodul, welches das Reduktionsmittel strömungsaufwärts der Katalysatorkammer in ein Abgasrohr des Abgassystems verdampft oder sprüht, dosieren oder anderweitig einbringen.
KURZFASSUNG
Die hier beschriebenen Implementierungen beziehen sich auf Sensorsonden, die Fluidabschirmungen umfassen, um einen Auslass der Sensorsonde gegen Fluid oder Schmutz abzuschirmen.
Eine Implementierung betrifft eine Sensorsonde für eine Abgasanlage, die einen Sensorkörper aufweist, der mindestens eine Leitung definiert und mehrere Öffnungen durch eine Seitenwand des Sensorkörpers ausgebildet hat. Die Sensorsonde weist auch einen Sensorbecher auf, der an ein Ende der mindestens einen Leitung des Sensorkörpers gekoppelt ist und in Fluidverbindung mit der mindestens einen Leitung steht. Der Sensorbecher umfasst einen in dem Sensorbecher gebildeten Auslass. Die Sensorsonde umfasst weiterhin eine Fluidabschirmung, die integral an den Sensorbecher gekoppelt ist und relativ zu dem in dem Auslass gebildeten Sensorbecher positioniert ist, so dass die Fluidabschirmung Fluid von dem Auslass ablenkt.
Eine andere Implementierung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Sensorsonde für eine Abgasanlage. Das Verfahren umfasst das Konstruieren eines Sensorkörpers, der mindestens eine Leitung und mehrere in einer Seitenwand des Sensorkörpers gebildete Öffnungen umfasst. Das Verfahren umfasst auch das Schweißen des Sensorkörpers an einen Sensorbecher. Der Sensorbecher ist in Fluidverbindung mit der mindestens einen Leitung und umfasst einen in dem Sensorbecher gebildeten Auslass. Das Verfahren umfasst ferner das Anschweißen einer Fluidabschirmung an einen Teil des Sensorbechers. Die Fluidabschirmung ist relativ zu dem in dem Auslass gebildeten Sensorbecher positioniert, sodass die Fluidabschirmung Fluid von dem Auslass ablenkt.
Noch eine weitere Implementierung betrifft eine Sensorsonde für eine Abgasanlage. Die Sensorsonde umfasst einen Sensorbecher mit einem in dem Sensorbecher gebildeten Auslass. Die Sensorsonde umfasst auch eine Fluidabschirmung mit einem gekrümmten, oberen Teil, der sich nach oben und außen mit einem Winkel relativ zu dem Sensorbecher erstreckt. Die Fluidabschirmung ist an den Sensorbecher gekoppelt, und ein erstes Ende des gekrümmten, oberen Teils erstreckt sich über einen ersten Rand des Auslasses, und ein zweites Ende des gekrümmten, oberen Teils erstreckt sich über einen zweiten Rand des Auslasses, wobei der zweite Rand dem ersten Rand gegenüberliegt. Der gekrümmte, obere Teil der Fluidabschirmung bildet einen Überhang, um im Wesentlichen Fluid von dem Auslass abzulenken, während es ermöglicht, dass Fluid den Auslass verlässt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Details einer einer oder mehrerer Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, worin:
1 ein schematisches Diagramm eines beispielhaften selektiven katalytischen Reduktionssystems mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem für eine Abgasanlage ist;
2 ein Draufsichtsdiagramm einer beispielhaften Sensorsonde mit einer integrierten Fluidabschirmung ist;
3 eine Seitenquerschnittsansicht der beispielhaften Sensorsonde von 2 entlang Linie 3-3 in 2 ist;
4 eine vordere Querschnittsansicht der Sensorsonde von 2 entlang Linie 4-4 in 2 ist;
5 eine perspektivische Ansicht der vorderen Querschnittsansicht von 4 ist;
6 eine perspektivische Ansicht der Sensorsonde von 2 ist;
7 eine Seitenaufrissansicht der Sensorsonde von 2 ist;
8 eine perspektivische Ansicht einer Fluidabschirmung der Sensorsonde von 2 zeigt;
9 eine perspektivische Ansicht eines Sensorkörpers, eines Sensorbechers und eines gekrümmten Positionierelements der Sensorsonde von 2 unter Auslassung der Fluidabschirmung zeigt; und
10 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren zum Aufbau einer Sensorsonde mit einer integrierten Fluidabschirmung zeigt.
Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zweck der Veranschaulichung einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte bezüglich Verfahren, Einrichtungen und Systemen sowie Implementierungen davon zum Vorsehen einer Fluidabschirmung für eine in einem Auslass eines Fahrzeugs angeordnete Sensorsonde. Die verschiedenen, vorstehend vorgestellten und nachstehend detailliert beschriebene Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf eine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezifische Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu veranschaulichenden Zwecken bereitgestellt.
I. Überblick
In einigen Fahrzeugen, wie Sattelschleppern oder Traktoren, befindet sich ein Auslass einer Abgasanlage vertikal oder im Wesentlichen vertikal relativ zu dem Fahrzeug. Somit kann eine Endöffnung des Auspuffs offen und der Umgebung ausgesetzt sein, was potentiell alle Komponenten innerhalb der Abgasanlage allen Umgebungsbedingungen aussetzt. Bei manchen Abgasanlagen kann ein Sensormodul strömungsabwärts eines SCR-Katalysators angeordnet sein, um eine oder mehrere Emissionen in dem Abgasstrom hinter dem SCR-Katalysator zu detektieren. Zum Beispiel kann ein NO_x-Sensor, ein CO-Sensor und/oder Feinstaubsensor strömungsabwärts des SCR-Katalysators positioniert werden, um NO_x, CO und/oder Feinstaub in dem Abgas zu detektieren, das den Auspuff des Fahrzeugs verlässt. Solche Emissionssensoren können nützlich sein, um einer Steuereinheit eine Rückmeldung bereitzustellen, um einen Betriebsparameter des Nachbehandlungssystems des Fahrzeugs zu modifizieren. Zum Beispiel kann ein NO_x-Sensor verwendet werden, um die Menge von NO_x zu detektieren, die die Fahrzeugabgasanlage verlässt, und falls das detektierte NO_x zu hoch oder zu niedrig ist, kann die Steuereinheit eine Menge von Reduktionsmittel modifizieren, das durch ein Dosiermodul zugeführt wird. Ein CO- und/oder ein Feinstaubsensor können ebenfalls verwendet werden.
In einigen Implementierungen kann die Sensorsonde in dem vertikalen Teil der Abgasanlage des Fahrzeugs angeordnet sein. Somit kann die Sensorsonde zumindest teilweise den Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden, denen der Auslass oder die Endöffnung der Abgasanlage ausgesetzt ist, z. B. Regen, Schnee, Hagel usw. Zum Beispiel kann Fluid in den Abgasauslass fallen, und in einigen Fällen in die Sensorsonde eindringen, was potentiell schädlich ist oder dazu führen kann, dass der Sensor der Sensorsonde versagt. In anderen Fällen kann Fluid in die Sensorsonde in anderer Weise eintreten, wie beispielsweise bei der Reinigung des Fahrzeugs. Solche Fluideindringfehlermodi können reduziert werden, wenn das Fluid vermieden wird, oder wesentlich von der Sensorsonde und/oder dem Sensor abgelenkt wird. In einigen Implementierungen kann eine Fluidabschirmung mit der Sensorsonde derart vorgesehen sein, dass die Fluidabschirmung Fluid von dem Sensor der Sensorsonde ablenkt, wodurch Vorfälle von Fluideindringfehlermodi verringert und/oder potentiell eliminiert werden. Zusätzlich können eine solche Fluidabschirmung und die Sensorsonde so konstruiert sein, dass die Abgase, die durch den Sensor der Sensorsonde erfasst werden, in das Abgas freigesetzt werden, um die Bildung von Abgasen am Sensor zu verhindern. Zum Beispiel kann eine Netzbedeckung in einem Sensorbecher der Sensorsonde vorgesehen sein, so dass Abgase innerhalb des Sensorbechers wieder in das Abgassystem zurückgeführt werden können. In einem solchen Aufbau kann die Fluidabschirmung mit der Abschirmungssonde so aufgebaut sein, dass die Fluidabschirmung Fluid vom Eintritt in die Netzbedeckung ablenkt. Die Konstruktion und die Positionierung der Fluidabschirmung können derart sein, dass die Fluidabschirmung die Funktion der Sensorsonde nicht wesentlich beeinflusst, so dass die Sensorsonde die Emissionsablesung weiterhin mit derselben Genauigkeit überwachen, kann als wenn keine Abschirmung vorhanden wäre.
II. Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für ein Abgassystem 190 dar. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Dieselpartikelfilter (DFP) 102, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, eine Zersetzungskammer oder einen Zersetzungsreaktor 104, einen SCR-Katalysator 106 und eine Sensorsonde 150 ein.
Der DPF 102 ist konfiguriert, um Feinstaub, beispielsweise Ruß, aus aus der Abgasanlage 190 strömendem Abgas (durch Pfeil 192 gekennzeichnet) zu entfernen. Der DFP 102 umfasst einen Einlass, durch den das Abgas eintritt, und einen Auslass, durch den das Abgas austritt, nachdem Feinstaub im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurde und/oder Feinstaub in Kohlendioxid umgewandelt wurde.
Die Zersetzungskammer 104 ist konfiguriert, um ein Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder Dieselabgas (DEF), in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 umfasst ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 mit einem Dosiermodul 112, das konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. In manchen Implementierungen werden der Harnstoff, die wässrige Ammoniaklösung bzw. das DEF strömungsaufwärts des SCR-Katalysators 106 eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 umfasst einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das NO_x-Emissionen enthaltende Abgas aufzunehmen, und einen Auslass, durch den das Abgas, die NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel zum SCR-Katalysator 106 strömen kann.
Die Zersetzungskammer 104 schließt das Dosiermodul 112 ein, das an der Zersetzungskammer 104 angebracht ist, so dass das Dosiermodul 112 ein Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder DEF in die in der Abgasanlage 190 strömenden Abgase dosieren kann. Das Dosiermodul 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Teil des Dosiermoduls 112 und dem Teil der Zersetzungskammer 104 platziert ist, an dem das Dosiermodul 112 angebracht ist. Das Dosiermodul 112 ist fluidtechnisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. In manchen Implementierungen kann eine Pumpe (nicht gezeigt) verwendet werden, um die Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zum Dosiermodul 112 unter Druck zu setzen.
Das Dosiermodul 112 ist zudem elektrisch oder kommunikativ mit einer Steuereinheit 120 gekoppelt. Die Steuereinheit 120 ist dazu konfiguriert, das Dosiermodul 112 zu steuern, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Die Steuereinheit 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit (ASIC)), eine feldprogrammierbare Gatteranordnung (field-programmable gate array (FPGA)) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Die Steuereinheit 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder eine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen, einschließen kann. Der Speicher kann einen Speicherchip, elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM)), löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory (EPROM)), Flash-Speicher oder einen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuereinheit 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können Code von einer beliebigen geeigneten Programmiersprache einschließen.
Der SCR-Katalysator 106 ist konfiguriert, um zur Verringerung von NO_x-Emissionen beizutragen, indem ein NO_x-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NO_x des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 umfasst einen Einlass in Fluidverbindung mit der Zersetzungskammer 104, von der Abgas und Reduktionsmittel eingehen, und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ende 192 der Abgasanlage 190.
Die Abgasanlage 190 kann weiter einen Dieseloxidationskatalysator (DOC)) in Fluidverbindung mit der Abgasanlage 190 einschließen (z. B. strömungsabwärts des SCR-Katalysators 106 oder strömungsaufwärts des DPF 102), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
Eine Sensorsonde 150 ist stromabwärts des SCR-Katalysators 106 in einem Ende 192 des Abgassystems 192 angeordnet. Die Sensorsonde 150 kann einen Sensorkörper 152 umfassen, der gestaltet ist, um einen Teil der Abgase aufzunehmen, die in der Abgasanlage 190 fließen, wie im Detail in Bezug auf die 2–3 beschrieben ist. Die Sensorsonde 150 umfasst weiterhin einen Sensorbecher 154 mit einem Ende in Fluidverbindung mit dem Sensorkörper 152 und mit einem Teil eines Sensors 156, der sich in den Sensorbecher 154 erstreckt. Der Sensorbecher 154 ist so gestaltet, um den Teil des in dem Sensorkörper 152 empfangenen Abgases zu aggregieren, dass der sich in den Sensorbecher 154 erstreckende Sensor 156 die Menge der Emission, wie beispielsweise NO_x, CO, und/oder Feinstaub in dem Teil des Abgases detektieren kann. In einigen Implementierungen umfasst der Sensorbecher 154 einen Auslass, aus dem der Teil des Abgases innerhalb des Sensorbechers 154 wieder in das Ende 192 der Abgasanlage 190 zurückströmen kann. Die Sensorsonde 150 umfasst weiterhin eine Fluidabschirmung 158, die sich von dem Sensorbecher 154 erstreckt, um einen hinteren Teil des Sensorbechers abzuschirmen, aus dem das Abgas von dem Auslass des Sensorbechers 154 herausströmt. Die Sensorsonde 150 und die Fluidabschirmung 158 werden hier genauer beschrieben.
III. Beispiel Sensorsonde
2–9 zeigen die Sensorsonde 150 und deren Komponenten genauer. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Sensorsonde 150, positioniert innerhalb des Endes 192 der Abgasanlage 190. 3 zeigt eine Seitenquerschnittsansicht der Sensorsonde 150 von 2 entlang Linie 3-3 in 2. 4 zeigt eine vordere Querschnittsansicht der Sensorsonde 150 von 2 entlang Linie 4-4 in 2. 5 ist eine perspektivische Ansicht der vorderen Querschnittsansicht von 4. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Sensorsonde 150 von 2. 7 ist eine Seitenaufrissansicht der Sensorsonde 150 von 2. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fluidabschirmung 158 der Sensorsonde 150 von 2. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des Sensorkörpers 152, des Sensorbechers 154 und dem gekrümmten Positionierelement 170 der Sensorsonde 150 ohne die Fluidabschirmung 158.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die 2–9 umfasst die Sensorsonde einen Sensorkörper 152 mit einer Vielzahl von Schenkeln 160 und einem gekrümmten Positionierelement 170. In dem gezeigten Beispiel enthält der Sensorkörper 152 vier Schenkel 160, die sich an einem zentralen Schnittpunkt 162 schneiden. In einigen Implementierungen können zwei Schenkel 160 benutzt werden. In anderen Implementierungen können drei Schenkel 160 benutzt werden. In noch anderen Implementierungen können mehr als vier Schenkel 160 benutzt werden. Die Schenkel 160 können gleichmäßig zu benachbarten Schenkeln 160 beabstandet sein, die Schenkel 160 können asymmetrisch beabstandet sein, und/oder anders gestaltet sein. Jeder Schenkel 160 definiert dabei eine Leitung.
Ein Basisschenkel 160 ist an einen Sensorbecher 154 gekoppelt und ist in Fluidverbindung damit (gestrichelt in 2 dargestellt) an einem ersten Ende und endet an einem zweiten Ende an dem zentralen Schnittpunkt 162. In dem vorliegenden Beispiel sind die drei anderen Schenkel 160 an den Basisschenkel 160 gekoppelt und sind in Fluidverbindung damit über den zentralen Schnittpunkt 162 an einem entsprechenden zweiten Ende eines jeden Schenkels 160 und erstrecken sich von dem zentralen Schnittpunkt 162 nach außen in Richtung des gekrümmten Positionierelements 170. Jedes jeweilige erste Ende der anderen Schenkel 160 sind an das gekrümmte Positionierelement 170 gekoppelt und fluidsdicht ausgeführt.
Das gekrümmte Positionierelement 170 des vorliegenden Beispiels ist ein im Wesentlichen halb zylindrisches Element, das gestaltet ist, um in das Ende 192 der Abgasanlage 190 zu passen. In einigen Implementierungen wird das gekrümmte Positionierelement 170 so bemessen, dass das gekrümmte Positionierelement 170 eine Presspassung innerhalb des Endes 192 der Abgasanlage 190 bildet. In anderen Implementierungen bildet das gekrümmte Positionierelement 170 keine Presspassung in der Abgasanlage 190, und das gekrümmte Positionierelement 170 kann mechanisch an die Abgasanlage gekoppelt sein oder innerhalb des Endes 192 der Abgasanlage 190 angebracht sein. Beispielsweise kann das gekrümmte Positionierelement 170 im Wesentlichen den Sensorkörper 152 innerhalb des Endes 192 der Abgasanlage 190 ausrichten, und das gekrümmte Positionierelement 170 kann geschweißt, verschraubt oder auf andere Weise mechanisch mit der Abgasanlage 190 verbunden werden. In noch weiteren Implementierungen kann das gekrümmte Positionierelement 170 ein im Wesentlichen zylindrisches Element sein und an zwischen Teilen der Abgasanlage 190 angeordneten gekoppelt sein (beispielsweise ein zylindrisches Element, an das ein Ende der Abgasanlage von dem SCR-Katalysator 106 an ein erstes Ende des zylindrischen Elements gekoppelt sein kann, und an dem das Ende 192 der Abgasanlage 190, wie beispielsweise ein vertikales Abgasfallrohr an ein zweites Ende des zylindrischen Elements gekoppelt sein kann).
Die Schenkel 160 umfassen jeweils eine oder mehrere Einlassöffnungen 164, in 3 gezeigt, die durch eine Seitenwand eines jeden Schenkels 160 gebildet sind, in die ein Teil des Abgases in der Abgasanlage 190 fließt; das Abgas kann in die durch jeden Schenkel 160 definierte Leitung gelangen. Das Abgas 162 wird in den anderen Schenkeln 160 zu zentralen Schnittpunkten transportiert und dann zusammen mit Abgas, das von beliebigen Einlassöffnungen 164 des Basisschenkels 160 aufgenommen wird, durch den Basisschenkel 160 zu dem Sensorbecher 154 transportiert.
Der Sensorbecher 154 enthält eine Öffnung 172, durch die ein Teil des Sensors 156 gegenüber dem Basisschenkel 160 aufgenommen wird. Der Sensor 156 kann einen NO_x-Sensor, einen CO-Sensor, einen Feinstaubsensor oder einen anderen Emissionssensor umfassen. In einigen Implementierungen können mehrere Sensoren einen Sensorteil innerhalb eines inneren Volumens 174 des Sensorbechers 154 aufweisen, um eine Menge einer entsprechenden Emission in dem Abgas (beispielsweise einen NO_x-Sensor und einen CO-Sensor) innerhalb des Volumens 174 des Sensorbechers 154 zu detektieren.
Der Sensorbecher 154 weist ferner einen Auslass 180 (gestrichelt in 2 gezeigt) auf, aus dem Abgas in dem Sensorbecher 154 in die Abgasanlage 190 zurückfließen kann. Im vorliegenden Beispiel kann der Auslass 180 eine Netzabdeckung umfassen, wie beispielsweise ein Metallgeflecht. In anderen Implementierungen kann der Auslass 180 einfach eine offene Öffnung sein. In noch weiteren Implementierungen kann der Auslass 180 einen Gitterrost, ein Gitter oder eine andere Struktur umfassen, durch die ein Fluid strömen kann. In einigen Implementierungen kann der Auslass 180 mit einer Netzabdeckung mit dem Sensorbecher 154 einstückig ausgeführt sein (d. h. gebildet, wenn der Sensorbecher 154 gebildet wird, wie beispielsweise durch Spritzgießen oder im Sensorbecher 154 maschinell hergestellt, wie beispielsweise durch Bohren einer Vielzahl von Löchern in den Sensorbecher 154). In anderen Implementierungen kann der Auslass 180 mit der Netzabdeckung getrennt von dem Sensorbecher 154 ausgeführt sein, und an eine in dem Sensorbecher 154 gebildete Öffnung gekoppelt sein (zum Beispiel durch Schweißen).
Eine Fluidabschirmung 158 ist integral mit dem Sensorbecher 154 (beispielsweise über Schweißen oder Integralbildung) ausgeführt und umfasst einen gekrümmten oberen Teil 182 (am besten in 4 gezeigt), der sich nach oben relativ zu dem Sensorbecher 154 und nach außen auf den zentralen Schnittpunkt 162 erstreckt, so dass die Fluidabschirmung 180, wenn die Abgasanlage 190, in der die Sensorsonde 150 angeordnet ist, in einer im Wesentlichen senkrechten Ausrichtung positioniert ist, einen Sensorbecher 154 über dem Sensorbecher 154 und dem Auslass 180 des Sensorbechers 154 bildet. In einigen Implementierungen ist die Fluidabschirmung 158 so positioniert, dass die Fluidabschirmung 158 einen Winkel α relativ zu einer Wand des Endes 192 der Abgasanlage 190 bildet. Der Winkel α kann ein Winkel von etwa 30 Grad bis einschließlich etwa 90 Grad sein. In einigen Implementierungen kann der Winkel α ungefähr 65 Grad betragen. In anderen Implementierungen kann der Winkel α 45 Grad betragen. In anderen Implementierungen kann der Winkel α ungefähr 60 Grad betragen.
Unter allgemeiner Bezugnahme auf die 4–8 weist die Fluidabschirmung 158 des vorliegenden Beispiels einen gekrümmten oberen Teil 182 und ein Paar gekrümmter Seitenteile 184 auf, die sich über den Sensorbecher 154 erstrecken. Der gekrümmte obere Teil 182 bildet einen Überhang über den Sensorbecher 154, so dass Fluide (beispielsweise Wasser, Wassermischungen, Öl usw.) von dem Sensorbecher 154 abgelenkt werden, wenn das Fluid sich in eine Richtung bewegt, die im Wesentlichen senkrecht zu einer Ebene liegt, in welcher die Sensorsonde 150 liegt. In einigen Implementierungen können die gekrümmten Seitenteile 184 an den Sensorbecher geschweißt oder auf eine andere Weise integral mit dem Sensorbecher 154 und/oder einem anderen Teil der Sensorsonde 150 gekoppelt sein.
10 zeigt einen beispielhaften Prozess 200 zur Herstellung einer Sensorsonde 150 mit einer integralen Fluidabschirmung 158. Das Verfahren kann das Konstruieren eines Sensorkörpers 150 bei 210 umfassen. Das Verfahren 200 kann ferner umfassen, den Sensorkörper 152 an einen Sensorbecher 154 bei 220 zu schweißen. Das Verfahren 200 umfasst ferner, eine Netzabdeckung an den Sensorbecher 154 an einem Auslass 180 des Sensorbechers 154 bei 230 zu schweißen. Das Verfahren 200 kann ferner umfassen, eine Fluidabschirmung 158 an einen Teil des Sensorbechers 154 bei 240 zu schweißen. In einigen Implementierungen ist die Sensorsonde 150 in einem im Wesentlichen vertikalen Teil einer Abgasanlage 190 positioniert. Die Sensorsonde 150 kann in die Abgasanlage 190 geschweißt sein und/oder anders an die Abgasanlage 190 gekoppelt sein. In einigen Implementierungen ist ein Sensor 156 durch eine Öffnung 172 gesteckt, so dass ein Teil des Sensors 156 sich in ein Volumen 174 des Sensorbechers 154 erstreckt.
Der Begriff „Steuereinheit” schließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zum Verarbeiten von Daten ein, in beispielhafter Weise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip (system an a chip) oder mehrere davon, einen Abschnitt eines programmierten Prozessors oder Kombinationen des Vorhergehenden einschließend. Die Vorrichtung kann einen zweckgebundenen Logikschaltkreis, z. B. einen FPGA oder eine ASIC einschließen. Die Vorrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware einen Code aufweisen, der eine Ausführungsumgebung für das betreffende Computerprogramm erzeugt, z. B. einen Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Vorrichtung und die Ausführungsumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechenmodellinfrastrukturen verwirklichen, beispielsweise verteiltes Rechnen und Gitterrecheninfrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch als Programm, Software, Softwareanwendung, Skript oder Code bekannt) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen, deklarativer oder prozeduraler Sprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, beispielsweise als eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann, muss jedoch nicht, einer Datei in einem Dateisystem entsprechen. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, die weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte), in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Teile von Code gespeichert sind) gespeichert sein.
Obwohl dieses Dokument viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Implementierungen sind. Bestimmte, in diesem Dokument im Kontext separater Umsetzungsformen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Umsetzungsform implementiert werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene im Kontext einer einzigen Umsetzungsform beschriebene Merkmale auch in mehreren Umsetzungsformen separat oder in irgendeiner geeigneten Unterkombination implementiert werden. Zudem können, obwohl vorstehende Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
In ähnlicher Weise gilt, dass soweit Operationen in den Zeichnungen in einer bestimmten Reihenfolge dargestellt sind, dies nicht als Anforderung verstanden werden sollte, dass diese Operationen in der bestimmten Reihenfolge oder in sequenzieller Reihenfolge durchgeführt werden, oder dass alle veranschaulichten Operationen durchgeführt werden, um wünschenswerte Ergebnisse zu erzielen. Unter bestimmten Umständen kann die Trennung von verschiedenen Systemkomponenten in den oben beschriebenen Implementierungen nicht als Erfordern solcher Trennung in allen Implementierungen verstanden werden, und es sollte klar sein, dass die beschriebenen Komponenten und Systeme allgemein in ein einziges Produkt integriert sein können oder in mehrere Produkte auf greifbaren Medien verkörpert verpackt sein können.
Wie hier verwendet, sollen die Begriffe „ungefähr”, „etwa”, „im Wesentlichen” und ähnliche Begriffe eine breit gefächerte Bedeutung aufweisen, die in Übereinstimmung mit der herkömmlichen und üblichen Verwendung durch Fachleute im Fachgebiet dieses Offenbarung stehen. Es ist für Fachleute, die diese Offenbarung lesen, offensichtlich, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten, genauen numerischen Bereiche einzuschränken. Demgemäß sollen diese Begriffe so ausgelegt werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand als innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegend betrachtet werden. Zusätzlich wird festgestellt, dass Einschränkungen der Ansprüche für den Fall, dass der Begriff „Mittel” darin nicht verwendet wird, nicht als „Mittel plus Funktion”-Einschränkungen unter den Patentgesetzen der USA darstellend zu interpretieren sind.
Die Begriffe „gekoppelt”, „verbunden” und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten miteinander integral als ein einziger einheitlicher Körper ausgebildet sind oder dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidtechnisch gekoppelt” oder „in Fluidverbindung” und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem ein Fluid, beispielsweise Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw. entweder mit oder ohne dazwischen geschaltete Komponenten oder Objekte strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder irgendwelche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur anderen einschließen.
Es ist wichtig, zu beachten, dass Konstruktion und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Umfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass manche Merkmale nicht notwendig sind und Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Umfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden, wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Beim Lesen der Ansprüche ist beabsichtigt, dass bei der Verwendung von Worten wie „ein”, „eine”, „mindestens ein” oder „mindestens ein Abschnitt”/„mindestens ein Anteil/Teil” sowie deren Deklinationen nicht die Absicht besteht, den Anspruch auf nur einen Gegenstand zu begrenzen, sofern in dem Anspruch nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist. Soweit die Begriffe „mindestens ein Abschnitt”/„mindestens ein Anteil/Teil” und/oder „ein Abschnitt”/„ein Anteil/Teil” verwendet werden, kann der Gegenstand einen Abschnitt/einen Anteil/Teil und/oder den gesamten Gegenstand einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist.

Claims

Sensorsonde für eine Abgasanlage, umfassend: einen Sensorkörper, der mindestens eine Leitung definiert, und der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch eine Seitenwand des Sensorkörpers gebildet sind; einen an einem Ende der mindestens einen Leitung des Sensorkörper gekoppelten Sensorbecher und in Fluidverbindung mit der mindestens einen Leitung, wobei der Sensorbecher einen in dem Sensorbecher gebildeten Auslass aufweist; und eine mit dem Sensorbecher gekoppelte Fluidabschirmung, relativ zu dem in dem Auslass gebildeten Sensorbecher angeordnet, so dass die Fluidabschirmung Fluid von dem Auslass ablenkt.
Sensorsonde nach Anspruch 1, wobei die Fluidabschirmung einen gekrümmten, oberen Teil in einem Winkel von zwischen etwa 30 Grad und etwa 90 Grad relativ zu einer Wand der Abgasanlage umfasst.
Sensorsonde nach Anspruch 1, wobei die Fluidabschirmung einen gekrümmten, oberen Teil aufweist, der in einem Winkel von etwa 65 Grad relativ zu einer Wand der Abgasanlage angeordnet ist.
Sensorsonde nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Drahtgeflecht zum Bedecken des Auslasses.
Sensorsonde nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Positionierelement, das an ein zweites Ende der mindestens einen Leitung gekoppelt ist, wobei das Positionierelement dazu ausgebildet ist, die Sensorsonde in einer Abgasanlage zu positionieren.
Sensorsonde nach Anspruch 5, wobei das Positionierelement ein gekrümmtes Positionierelement ist.
Sensorsonde nach Anspruch 6, wobei der Sensorkörper ferner eine zweite Leitung definiert, die an die mindestens eine Leitung gekoppelt ist, wobei die zweite Leitung in Fluidverbindung mit der mindestens einen Leitung und dem Sensorbecher ist.
Sensorsonde nach Anspruch 7, wobei die zweite Leitung im Wesentlichen senkrecht zu mindestens einer Leitung ist.
Sensorsonde nach Anspruch 8, wobei ein drittes Ende der zweiten Leitung an das gekrümmte Positionierelement gekoppelt ist.
Sensorsonde nach Anspruch 1, wobei die Sensorsonde in einem im Wesentlichen vertikalen Abschnitt des Abgassystems angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Sensorsonde für eine Abgasanlage, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Herstellen eines Sensorkörpers, wobei der Sensorkörper mindestens eine Leitung und eine Vielzahl von in einer Seitenwand des Sensorkörpers gebildeten Öffnungen umfasst; Schweißen des Sensorkörpers an einen Sensorbecher, wobei der Sensorbecher in Fluidverbindung mit der mindestens einen Leitung ist und einen in dem Sensorbecher gebildeten Auslass umfasst, und Schweißen einer Fluidabschirmung an einen Teil des Sensorbechers, wobei die Fluidabschirmung in dem Sensorbecher relativ zu dem in dem Sensorbecher gebildeten Auslass angeordnet ist, so dass die Fluidabschirmung Fluid von dem Auslass ablenkt.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Schweißen eines Drahtgeflechts über den Auslass des Sensorbechers.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Positionieren der Sensorsonde in einem im Wesentlichen vertikalen Teil der Abgasanlage.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Fluidabschirmung einen gekrümmten, oberen Teil umfasst, der in einem Winkel von etwa 65 Grad relativ zu dem im Wesentlichen vertikalen Teil der Abgasanlage angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend das Einsetzen eines Sensor durch eine Öffnung des Sensorbechers, wobei die Öffnung im Wesentlichen gegenüber der mindestens einen Leitung ist.
Sensorsonde für eine Abgasanlage, umfassend: einen Sensorbecher mit einem in dem Sensorbecher gebildeten Auslass; und eine Fluidabschirmung mit einem gekrümmten, oberen Teil, der sich nach oben und außen in einem Winkel relativ zu dem Sensorbecher erstreckt, wobei die Fluidabschirmung an den Sensorbecher gekoppelt ist, wobei ein erstes Ende des gekrümmten, oberen Teils sich über einen ersten Rand des Auslasses erstreckt, und ein zweites Ende des gekrümmten, oberen Teils sich über einen zweiten Rand des Auslasses erstreckt, wobei der zweite Rand dem ersten Rand gegenüberliegt, wobei der gekrümmte, obere Teil der Fluidabschirmung einen Überhang bildet, um im Wesentlichen Fluid von dem Auslass abzulenken, während es ermöglicht wird, dass Fluid aus dem Auslass austritt.
Sensorsonde nach Anspruch 16, wobei der gekrümmte, obere Teil Fluid von einer ersten Richtung weg von dem Auslass relativ zu dem Sensorbecher ablenkt, während es ermöglicht wird, dass Fluid aus dem Auslass von einer zweiten Richtung relativ zu dem Sensorbecher austritt, wobei die erste Richtung der zweiten Richtung entgegengesetzt ist.
Sensorsonde nach Anspruch 16, ferner umfassend einen Sensorkörper, der mindestens eine Leitung definiert und eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die durch eine Seitenwand des Sensorkörpers gebildet werden, wobei ein Teil des Sensorbechers an ein Ende der mindestens einen Leitung des Sensorkörpers gekoppelt ist und in Fluidverbindung mit der mindestens einen Leitung ist, wobei Fluid durch die mindestens eine Leitung in den Sensorkörper und nach außen durch den Auslass fließt.
Sensorsonde nach Anspruch 16, wobei die Sensorsonde in einem im Wesentlichen vertikalen Teil der Abgasanlage positioniert ist, wobei Abgas, das durch die Abgasanlage strömt im Wesentlichen in die zweite Richtung strömt.
Sensorsonde nach Anspruch 16, wobei der gekrümmte, obere Teil mit einem Winkel von zwischen ungefähr 30 Grad und ungefähr 90 Grad relativ zu einer Wand der Abgasanlage angeordnet ist.