Способ и система для обнаружения твердых частиц в отработавших газах

1. Блок датчика твердых частиц, содержащий:
сферический узел;
опорный стержень, соединенный с нижней стороной сферического узла;
множество проточных трубок, соединенных с верхней стороной сферического узла; и
чувствительный элемент, расположенный внутри сферического узла на удалении от множества проточных трубок.
2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что сферический узел содержит полое внутреннее устройство, расположенное концентрически внутри полого наружного устройства, причем внутреннее устройство отделено от наружного устройства зазором.
3. Блок по п. 2, отличающийся тем, что множество проточных трубок содержит наружную цилиндрическую трубку и внутреннюю цилиндрическую трубку, расположенную коаксиально внутри наружной трубки, при этом длина наружной трубки меньше длины внутренней трубки.
4. Блок по п. 3, отличающийся тем, что наружная трубка прикреплена к верхней стороне сферического узла через полое наружное устройство.
5. Блок по п. 3, отличающийся тем, что наружная трубка содержит множество отверстий, выполненных с возможностью приема отработавших газов из выпускного канала, при этом отработавшие газы поступают в зазор между наружным устройством и внутренним устройством в направлении, перпендикулярном плоскости чувствительного элемента, с последующим направлением отработавших газов через зазор к отверстию, сформированному на нижней части внутреннего устройства, при этом отверстие выполнено с возможностью направления отработавших газов из зазора во внутреннее устройство к чувствительному элементу в направлении, противоположном направлению потока отработавших газов в зазоре.
6. Блок по п. 5, отличающийся тем, что чувствительный элемент содержит пару кольцевых гребенчатых электродов, сформированных на первой поверхности, и нагревательный элемент, сформированный на второй, противоположной, поверхности, причем чувствительный элемент установлен с возможностью удержания его на весу во внутреннем устройстве посредством несущих ножек, прикрепленных к внутреннему устройству так, чтобы пара кольцевых гребенчатых электродов была обращена к отверстию на внутреннем устройстве, причем пара кольцевых гребенчатых электродов включает в себя гребенчатые спиральные положительный и отрицательный электроды.
7. Блок по п. 5, отличающийся тем, что внутренняя трубка прикреплена к верхней стороне сферического узла через полое внутреннее устройство таким образом, что внутренняя трубка проходит через зазор в сферическом узле, причем отработавшие газы поступают по наружной трубке с направлением их во внутреннее устройство и выходят в выпускной канал по внутренней трубке.
8. Блок по п. 5, отличающийся тем, что опорный стержень является полым и соединяет сферический узел с дном выпускного канала, причем опорный стержень выполнен с возможностью направления части отработавших газов, поступивших в зазор, в выпускной канал через спускное отверстие опорного стержня, при этом спускное отверстие расположено вблизи дна выпускного канала, причем указанная часть отработавших газов содержит твердые частицы размером больше порогового.
9. Датчик твердых частиц, содержащий:
пару концентрических гребенчатых электродов, сформированных на первой поверхности круглого чувствительного элемента;
нагревательный элемент, сформированный на второй поверхности круглого чувствительного элемента, при этом вторая поверхность противоположна первой поверхности;
несущие ножки, удерживающие круглый чувствительный элемент на весу внутри внутреннего полого сферического защитного устройства; и
наружное полое сферическое защитное устройство для приема потока отработавших газов из выпускной трубы и направления потока отработавших газов к круглому чувствительному элементу, при этом внутреннее защитное устройство расположено концентрически внутри наружного защитного устройства.
10. Датчик твердых частиц по п. 9, отличающийся тем, что наружное защитное устройство содержит установочный стержень и наружную цилиндрическую трубку, соединенные с диаметрально противоположными частями наружного защитного устройства, при этом установочный стержень дополнительно соединяет наружное защитное устройство с дном выпускной трубы.
11. Датчик твердых частиц по п. 10, отличающийся тем, что наружная цилиндрическая трубка содержит множество отверстий, выполненных с возможностью направления отработавших газов из выпускной трубы в зазор между внутренним защитным устройством и наружным защитным устройством.
12. Датчик твердых частиц по п. 11, отличающийся тем, что выполнен с возможностью перенаправления большей части отработавших газов в зазоре к проходу, сформированному на внутреннем защитном устройстве, с одновременным направлением меньшей части отработавших газов под действием силы тяжести к установочному стержню, при этом размер твердых частиц в меньшей части отработавших газов больше размера твердых частиц в большей части отработавших газов.
13. Датчик твердых частиц по п. 12, отличающийся тем, что выполнен с возможностью перенаправления большей части отработавших газов, поступившей в проход, через который происходит перенаправление во внутреннее защитное устройство, к паре концентрических гребенчатых электродов круглого чувствительного элемента; и, после прохождения через чувствительный элемент, направления большей части отработавших газов во внутреннюю цилиндрическую трубку, соединенную с верхней частью внутреннего защитного устройства.
14. Датчик твердых частиц по п. 13, отличающийся тем, что внутренняя цилиндрическая трубка расположена коаксиально внутри наружной цилиндрической трубки и выполнена с возможностью направления большей части отработавших газов из датчика твердых частиц в выпускную трубу.
15. Датчик твердых частиц по п. 12, отличающийся тем, что установочный стержень содержит спускное отверстие, соединенное с дном выпускной трубы, для направления твердых частиц в меньшей части отработавших газов из датчика твердых частиц в выпускную трубу.
16. Датчик твердых частиц по п. 12, дополнительно содержащий контроллер с машиночитаемыми командами в долговременной памяти для:
подачи положительного и отрицательного напряжения на пару концентрических гребенчатых электродов для накопления твердых частиц из большей части отработавших газов между парой концентрических гребенчатых электродов;
оценки загрязненности датчика твердых частиц по току, возникающему между парой концентрических гребенчатых электродов круглого чувствительного элемента; и
в случае превышения пороговой загрязненности,
подачи напряжения на нагревательный элемент для регенерации датчика твердых частиц.
17. Способ, содержащий шаги, на которых:
пропускают поток отработавших газов из области ниже по потоку от фильтра твердых частиц в блок датчика отработавших газов через отверстия, сформированные на входной трубке, к первой области, образованной между входной трубкой и выходной трубкой, в направлении, параллельном потоку отработавших газов в выпускной трубе, при этом входная трубка соединена с верхом наружного полого устройства; и
направляют отработавшие газы ко второй области, образованной между наружным устройством и внутренним полым устройством, в направлении, перпендикулярном потоку отработавших газов в выпускной трубе, при этом внутреннее устройство расположено концентрически внутри наружного устройства.
18. Способ по п. 17, дополнительно содержащий шаги, на которых: направляют большую часть отработавших газов из второй области к третей области, образованной во внутреннем устройстве, через отверстие, расположенное на нижней стороне внутреннего устройства, в направлении, противоположном направлению потока отработавших газов внутри второй области, при этом третья область содержит чувствительный элемент, удерживаемый на весу во внутреннем устройстве; и
направляют меньшую часть отработавших газов из второй области в четвертую область, при этом четвертая область образована внутри полого стержня блока датчика, при этом полый стержень соединен с нижней частью наружного устройства.
19. Способ по п. 18, дополнительно содержащий шаги, на которых: подают напряжение на концентрические гребенчатые электроды чувствительного элемента для накапливания твердых частиц из большей части отработавших газов между электродами, и направляют большую часть отработавших газов сначала в пятую область, образованную выходной трубкой, соединенной с верхней стороной внутреннего устройства, а затем - за пределы блока датчика отработавших газов.
20. Способ по п. 18, дополнительно содержащий шаги, на которых: направляют твердые частицы в меньшей части отработавших газов из четвертой области к спускному отверстию, расположенному на нижней стороне полого стержня, и выпускают твердые частицы через спускное отверстие, при этом полый стержень соединяет блок датчика отработавших газов с дном выпускной трубы.