Система (варианты) и способ измерения параметров твердых частиц
SYSTEM (EMBODIMENTS) AND METHOD OF MEASURING PARAMETERS OF SOLID PARTICLES

Отсылки к родственным заявкам
Настоящая заявка является частичным продолжением патентной заявке США №14/299,885, «СИСТЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ», поданной 9 июня 2014 года, содержание которой полностью включено для любых целей в настоящую заявку посредством отсылки. Настоящая заявка также испрашивает приоритет по предварительной патентной заявке США №62/077,140, «ДАТЧИК ТВЕРДЫХ ЧАСТИЦ», поданной 7 ноября 2014 года, содержание которой полностью включено для любых целей в настоящую заявку посредством отсылки.
Область техники
Изобретение по настоящей заявке относится к измерению параметров твердых частиц в выпускной системе.
Уровень техники и раскрытие изобретения
В системах снижения токсичности отработавших газов могут применяться различные датчики отработавших газов. Одним из примеров таких датчиков может служить датчик твердых частиц, показывающий их массу и (или) концентрацию в отработавших газах. В другом примере датчик твердых частиц может функционировать, накапливая твердые частицы в течение некоторого времени и выдавая показание о степени их накопления в качестве меры уровней содержания твердых частиц в отработавших газах.
При использовании датчиков твердых частиц могут возникнуть проблемы, связанные с неравномерным осаждением сажи на датчике из-за неравномерного распределения потока по поверхности датчика. Кроме того, датчики твердых частиц могут быть подвержены загрязнению из-за ударного воздействия капель воды и (или) крупных твердых частиц в отработавших газах. Из-за загрязнения, показания датчика могут стать некорректными. Регенерация датчика также может быть недостаточной при значительной величине потока отработавших газов через датчик твердых частиц.
Авторы настоящего изобретения осознали вышеуказанные недостатки и определили решение, могущее устранить их как минимум частично. В одном примере решения предложена система для измерения параметров твердых частиц в выпускном канале двигателя. Система содержит первую наружную трубку с некоторым количеством впускных отверстий на расположенной выше по потоку поверхности, вторую внутреннюю трубку с некоторым количеством впускных отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности и датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки.
Например, датчик твердых частиц ТЧ (РМ) может быть расположен во второй внутренней трубке, при этом вторая внутренняя трубка заключена в первую наружную трубку. Первая наружная трубка может иметь некоторое количество отверстий на расположенной выше по потоку поверхности первой наружной трубки, обращенной навстречу потоку отработавших газов. Кроме того, вторая внутренняя трубка может иметь некоторое количество отверстий, распределенных на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки, при этом расположенная ниже по потоку поверхность обращена вслед потоку отработавших газов. Датчик ТЧ может содержать электрическую цепь на одной из своих поверхностей, и быть расположен внутри внутренней трубки таким образом, чтобы поверхность с электрической цепью была обращена к впускным отверстиям на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки. Соответственно, проба отработавших газов может попасть в первую наружную трубку через расположенные выше по потоку отверстия, пройти по кругу в кольцевом пространстве между второй внутренняя трубкой и первой наружной трубкой и попасть во вторую внутреннюю трубку через группу отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности внутренней трубки. Проба отработавших газов может далее столкнуться с поверхностью датчика ТЧ с электрической цепью и течь по ней. Далее проба отработавших газов может покинуть вторую внутреннюю трубку через каналы, гидравлически соединяющие вторую внутреннюю трубку с выпускным каналом.
Таким образом, распределение потока по поверхности датчика ТЧ может быть более равномерным. Направляя пробу отработавших газов через две группы отверстий можно регулировать расход пробы отработавших газов. Кроме того, расход может быть более равномерным, когда поток сталкивается с поверхностью датчика ТЧ, обеспечивая возможность более равномерного осаждения частиц. Обеспечив более равномерный и регулируемый расход потока пробы отработавших газов на поверхность датчик, можно снизить потерю тепла при регенерации датчика. Кроме того, при прохождении потока пробы отработавших газов через кольцевое пространство между двумя защитными трубками, крупные частицы и (или) водяные капли могут осаждаться на внутренней части расположенной ниже по потоку поверхности первой наружной трубки из-за их большей инерции. Следовательно, датчик ТЧ можно защитить от ударного воздействия водяных капель и крупных твердых частиц. В целом, можно улучшить работу и надежность датчика ТЧ.
В еще одном примере, датчик ТЧ можно расположить в единственной защитной трубке, содержащей некоторое количество отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности, обращенной вслед потоку отработавших газов. Защитная трубка может также содержать одно или несколько выпускных отверстий на боковых поверхностях защитной трубки, причем боковые поверхности расположены тангенциально направлению набегающего потока отработавших газов. При обтекании отработавшими газами защитной трубки снаружи боковых поверхностей защитной трубки могут образоваться зоны пониженного давления относительно областей, расположенных снаружи расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки. Из-за разности давлений между расположенной ниже по потоку и боковыми поверхностями защитной трубки, отработавшие газы могут быть естественным путем втянуты в расположенные ниже по потоку отверстия, на датчик ТЧ и далее за пределы защитной трубки через выходные каналы на боковых поверхностях защитной трубки. Таким образом, направление потока порции отработавших газов, протекающих мимо защитной трубки, может быть изменено на противоположное так, чтобы эта порция отработавших газов могла течь в направлении отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки после протекания мимо защитной трубки.
Таким образом, распределение потока по поверхности датчика ТЧ может быть более равномерным. Направляя пробу отработавших газов вокруг защитной трубки перед тем, как войти в нее через впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки, расход потока пробы отработавших газов можно регулировать. Кроме того, расход может быть более равномерным, когда поток сталкивается с поверхностью датчика ТЧ, обеспечивая возможность более равномерного осаждения частиц. Обеспечив более равномерный и регулируемый расход потока пробы отработавших газов на поверхность датчика, можно снизить потерю тепла при регенерации датчика. Также, если поток пробы отработавших газов течет от расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки, количество крупных твердых частиц и (или) водяных капель, ударяющихся о датчик ТЧ, можно сократить. А именно, из-за их большей инерции, водяные капли и (или) крупные твердые частицы могут протекать мимо защитной трубки, не меняя направление для входа в защитную трубку через отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки. Следовательно, датчик ТЧ можно защитить от ударного воздействия водяных капель и крупных твердых частиц. В целом, можно улучшить работу и надежность датчика ТЧ.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Заявляемый предмет изобретения также не ограничивается вариантами осуществления, устраняющими недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящей заявки.
Краткое описание чертежей
ФИГ. 1 представляет собой упрощенную схему двигателя.
ФИГ. 2А-2В схематически иллюстрируют блок датчика твердых частиц, содержащий две защитные трубки согласно раскрытому в настоящей заявке изобретению.
На ФИГ. 3 представлен вид в разрезе блока датчика ТЧ, расположенного в выпускном канале двигателя на ФИГ. 1.
На ФИГ. 4А, 4В и 4С представлено несколько видов в поперечном разрезе блока датчика ТЧ.
На ФИГ. 5 представлен пример потока среды вокруг поперечного сечения блока датчика ТЧ.
ФИГ. 6 графически изображает пример гидродинамического расчета для структуры, показанной на ФИГ. 5.
На ФИГ. 7А-7В схематически показаны два дополнительных варианта осуществления блока датчика ТЧ, изображенного на ФИГ. 2А-2В.
На ФИГ. 8А-8В схематически показаны два дополнительных варианта осуществления блока датчика ТЧ, изображенного на ФИГ. 2А-2В.
На ФИГ. 9А-9В изображены виды в поперечном разрезе вариантов осуществления блока датчика ТЧ на ФИГ. 7А-7В и ФИГ. 8А-8В соответственно.
На ФИГ. 10 изображен вид в разрезе вариантов осуществления блока датчика ТЧ на ФИГ. 7А-7В, расположенного в выпускном канале двигателя, показанного на ФИГ. 1.
На ФИГ. 11 изображен пример обтекания блока датчика ТЧ потоком среды.
ФИГ. 12 представляет собой схематическое изображение модифицированного варианта осуществления блока датчика ТЧ, изображенного на ФИГ. 2.
На ФИГ. 13 изображен вид в разрезе варианта осуществления блока датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 12.
ФИГ. 14 представляет собой пример блок-схемы способа измерения ТЧ с помощью блока датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 1-2, 7А-7В, 8А-8В и 12.
ФИГ. 15А-15В схематически иллюстрирует блок датчика ТЧ, содержащий единственную защитную трубку.
На ФИГ. 16 показан вид в поперечном разрезе блока датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 15.
На ФИГ. 17 показан пример потока среды, обтекающего поперечное сечение датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 15А-15В.
ФИГ. 18 представляет собой пример блок-схемы способа измерения ТЧ с использованием блок датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 15А-15В.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к измерению параметров твердых частиц (ТЧ) в потоке отработавших газов системы двигателя, например, системы двигателя, показанной на ФИГ. 1. Датчик ТЧ может быть установлен в выпускном канале системы двигателя, как показано на ФИГ. 3 и ФИГ. 9. Блок датчика ТЧ может содержать первую наружную трубку с отверстиями на расположенной выше по потоку поверхности и вторую внутреннюю трубку с отверстиями на расположенной ниже по потоку поверхности (ФИГ. 2А, 2В и ФИГ. 7А, 7В). Впускные отверстия также могут быть расположены по окружности датчика ТЧ вблизи его нижней части (ФИГ. 8А и 8В). Датчик ТЧ может быть заключен во вторую внутреннюю трубку. Порция отработавших газов может быть втянута в первую наружную трубку блока датчика ТЧ, после чего эта порция газов может течь в кольцевом пространстве между первой наружной трубкой и второй внутренней трубкой и в итоге попадает во вторую внутреннюю трубку (ФИГ. 4А, 4В, 10 и ФИГ. 14). Далее данная порция отработавших газов может сталкиваться с поверхностью датчика ТЧ, несущей электрическую цепь. Затем порция отработавших газов может покинуть внутреннюю трубку через каналы на любой из боковых поверхностей или нижней поверхности блока датчика ТЧ как показано на ФИГ. 3, 4А, 4С, 9 и 10. Поток отработавших газов, текущий в выпускном канале мимо блока датчика ТЧ, может создавать зоны низкого статического давления на боковых поверхностях блока датчика ТЧ (ФИГ. 5 и 6). Блок датчика ТЧ можно разместить таким образом, чтобы его ориентация было противоположной, то есть проба отработавших газов попадает в первую наружную трубку через отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности, протекает через кольцевое пространство между первой наружной трубкой и второй внутренней трубкой и попадает во вторую внутреннюю трубку через отверстия на расположенной выше по потоку поверхности (ФИГ. 8 и 9). Датчик ТЧ может быть расположен внутри второй внутренней трубки так, чтобы электрическая цепь была обращена к расположенным выше по потоку отверстиям во второй внутренней трубке, обеспечивая возможность натекания отработавших газов на цепь для направления сигнала обратной связи контроллеру. В другом варианте блок датчика ТЧ может содержать единственную защитную трубку, окружающую датчик ТЧ (ФИГ. 15А, 15В). Защитная трубка может быть расположена в выпускном канале так, чтобы впускные отверстия могли находиться на поверхности трубки, обращенной вслед потоку газов в выпускном канале. Поток отработавших газов в выпускном канале мимо блока датчика ТЧ может создавать зоны низкого статического давления на боковых поверхностях блока датчика ТЧ (ФИГ. 17). Из-за разности давлений, создаваемой потоком отработавших газов, обтекающим защитную трубку, отработавшие газы могут поступать внутрь первой наружной трубки через отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности трубки, течь на датчик ТЧ и выходить из трубки по каналам, расположенным на боковых поверхностях защитной трубки (ФИГ. 16). Пример операции измерения с помощью блока датчика ТЧ с единственной защитной трубкой показан на ФИГ. 18.
Обратимся к ФИГ. 1, представляющей собой упрощенную схему с одним цилиндром многоцилиндрового двигателя 10, который может входить в состав силовой установки транспортного средства. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющих воздействий водителя 132 через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Камера 30 сгорания (также обозначаемая термином «цилиндр» 30) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен с как минимум одним ведущим колесом (не показано) транспортного средства через промежуточную систему передачи (не показана). Кроме того, для обеспечения запуска двигателя 10, с коленчатым валом 40 может быть соединен стартер (не показан) через маховик (не показан).
Всасываемый воздух может поступать в камеру 30 сгорания из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, а отработавшие газы могут выходить через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. В некоторых вариантах камера 30 сгорания может содержать два и более впускных клапана и (или) два и более выпускных клапана.
В примере на ФИГ. 1 впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут приводиться в действие кулачковыми механизмами посредством систем кулачкового привода 51 и 53 соответственно. Любая из систем кулачкового привода 51 и 53 может содержать один или несколько кулачков с возможностью использования одной или нескольких из следующих систем: переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменение фаз газораспределения ИФГ (WT) и (или) изменения высоты подъема клапанов ИВПК (WL), которыми может управлять контроллер 12 для регулирования работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 могут определять датчики 55 и 57 положения соответственно. В других вариантах осуществления впускной клапан 52 и (или) выпускной клапан 54 могут быть электроприводными. Например, в другом варианте цилиндр 30 может содержать впускной клапан с электроприводом и выпускной клапан с кулачковым приводом, включая системы ППК и (или) ИФКР.
В некоторых вариантах осуществления любой из цилиндров двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 30 показан содержащим одну топливную форсунку 66. Топливная форсунка 66 показана соединенной с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса впрыска топлива ДИВТ (FPW), полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно как «непосредственный впрыск топлива» в камеру 30 сгорания. Также следует понимать, что в течение цикла работы двигателя топливо может подаваться в цилиндр 30 из нескольких форсунок. В других примерах топливная форсунка может быть установлена на боковой или верхней стороне камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 по топливной системе (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу.
В примере на ФИГ. 1 двигатель 10 выполнен в виде дизельного двигателя, в котором воспламенение смеси воздуха и дизельного топлива происходит от сжатия. В других вариантах осуществления двигатель 10 может работать на другом виде топлива, включая бензин, биодизельное топливо или спиртосодержащую топливную смесь (например, бензин и этанол или бензин и метанол) с воспламенением от сжатия и (или) искровым зажиганием. Таким образом, раскрытые в настоящем описании варианты осуществления можно использовать для двигателя любого подходящего типа, включая, без каких-либо ограничений, дизельные и бензиновые двигатели с воспламенением от сжатия, двигатели с искровым зажиганием, двигатели с непосредственным впрыском топлива или впрыском во впускной канал, и т.п.
Впускной канал 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменять контроллер 12, направляя сигнал на электродвигатель или привод в составе дросселя 62; данная конфигурация обычно называется «электронное управление дроссельной заслонкой» ЭУДЗ (ETC). Таким образом, дроссель 62 можно использовать для изменения расхода воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания среди прочих цилиндров двигателя. Контроллер 12 может получать информацию о положении дроссельной заслонки 64 в виде сигнала положения дросселя ПД (TP). Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для направления сигналов МРВ (MAF) и ДВК (MAP) в контроллер 12.
x
Также, в раскрытых вариантах осуществления система рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) может направлять необходимое количество отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 по тракту 140 РОГ. Подачу отработавших газов рециркуляции может регулировать контроллер 12 с помощью клапана 142 РОГ. При подаче отработавших газов в двигатель 10 количество кислорода для сгорания уменьшается, в результате чего снижается температура пламени сжигания и образование NO. Как изображено на фигуре, система РОГ также содержит датчик 144 РОГ, который может быть установлен в тракте 140 РОГ и использоваться для получения значений одного или нескольких из следующих параметров: давления, температуры и концентрации отработавших газов. В некоторых условиях систему РОГ можно использовать для регулирования температуры топливно-воздушной смеси в камере сгорания, обеспечивая, таким образом, способ регулирования момента зажигания в некоторых режимах сжигания топлива. Кроме того, в некоторых режимах часть газов, образующихся при горении, может удерживаться или улавливаться в камере сгорания путем изменения фаз газораспределения выпускного клапана, например, с помощью механизма изменения фаз газораспределения.
Выпускная система 128 содержит датчик 126 отработавших газов, подключенный в выпускном канале 48 выше по потоку от системы 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 отработавших газов может представлять собой датчик любого типа, подходящего для получения показаний воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO), НДКОГ (HEGO) (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа.
x
3
Система 70 снижения токсичности отработавших газов показана установленной вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Система 70 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой систему избирательного каталитического восстановления ИКВ (SCR), трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), накопитель оксидов азота, устройства снижения токсичности отработавших газов различных других типов или их комбинацию. Например, система 70 снижения токсичности отработавших газов может содержать каталитический нейтрализатор 71 ИКВ, фильтр 72 твердых частиц дизельного двигателя ФТЧДД (DPF) 72. В некоторых вариантах осуществления ФТЧДД 72 может быть расположен ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 71 ИКВ (как показано на ФИГ. 1), а в других вариантах осуществления ФТЧДД 72 может быть расположен выше по потоку от каталитического нейтрализатора 71 ИКВ (не показано на ФИГ. 1). Система 70 снижения токсичности отработавших газов может дополнительно включать в себя датчик 162 отработавших газов. Датчик 162 может представлять собой датчик любого типа, подходящего для индикации концентрации таких составляющих отработавших газов, как NO, NH, кислорода в отработавших газах, или датчик твердых частиц (ТЧ). В некоторых вариантах датчик 162 может быть расположен ниже по потоку от ФТЧДД 72 (как показано на ФИГ. 1), а в других вариантах осуществления датчик 162 может быть расположен выше по потоку от ФТЧДД 72 (не показано на ФИГ. 1). Также следует понимать, что несколько датчиков 162 могут быть установлены в любом подходящем месте.
Как более подробно раскрыто со ссылкой на ФИГ. 2, датчик 162 может представлять собой датчик ТЧ и может измерять массу или концентрацию твердых частиц ниже по потоку от ФТЧДД 72. Например, датчик 162 может представлять собой датчик сажи. Датчик 162 может быть функционально связан с контроллером 12 и передавать ему информацию о концентрации твердых частиц в отработавших газах, выходящих из ФТЧДД 72 и текущих по выпускному канал 48. Таким образом, датчик 162 может обнаруживать утечки из ФТЧДД 72.
Также, в некоторых вариантах осуществления во время работы двигателя 10 систему 70 снижения токсичности отработавших газов можно периодически регенерировать за счет работы как минимум одного из цилиндров двигателя на смеси с определенным воздушно-топливным отношением.
Контроллер 12 показан на ФИГ.1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 106, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 110 и шину данных. Контроллер 12 может сообщаться со связанными с двигателем 10 датчиками и принимать от них, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы, среди которых можно назвать: показание массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения двигателя; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122; и концентрации составляющих отработавших газов от датчика 126 отработавших газов. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом любой его цилиндр может также включать в себя собственный комплект впускных /выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.п.
Обратимся к ФИГ. 2А-2В, схематически изображающим примеры осуществления блока 200 датчика ТЧ. Блоки 200 датчика ТЧ, показанные на ФИГ. 2А и 2В, могут различаться только отверстиями 244 и 246 (более подробно раскрытыми ниже); во всем прочем блоки 200 датчика ТЧ на ФИГ. 2А и 2В могут быть идентичны. Поэтому ФИГ. 2В служит для иллюстрации того, как форма и размер отверстий 244 и 246 блока 200 датчика ТЧ могут различаться. Блок 200 датчика ТЧ может представлять собой датчик 162 отработавших газов на ФИГ. 1 и, следовательно, иметь те же признаки и (или) конфигурации, что уже раскрыты для датчика 162 отработавших газов. Блок 200 датчика ТЧ может быть выполнен с возможностью измерять массу ТЧ и (или) их концентрацию в отработавших газах, и, в связи с этим, может быть установлен в выпускном канале. Следует понимать, что блок 200 датчика ТЧ показан в упрощенной форме в качестве примера, а также то, что возможны другие его конфигурации.
Блок 200 датчика ТЧ показан в перспективе из точки ниже по потоку внутри выпускного канала 48 на ФИГ. 1 так, что поток отработавших газов движется справа на ФИГ. 2А-2В налево на ФИГ. 2А-2В как показано стрелками 272. Блок 200 датчика ТЧ может содержать первую наружную трубка 210 с одним или несколькими отверстиями 244, распределенными на расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210. Отверстия 244 (или впускные отверстия 244) могут служить для забора проб отработавших газов на содержание твердых частиц. Как показано в примере на ФИГ. 2А, впускные отверстия 244 могут включать в себя некоторое количество круглых отверстий, расположенных на одной линии по вертикальной оси первой наружной трубки 210 параллельно центральной оси Х-Х' первой наружной трубки 210. В других примерах, как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 8А и 8В, группа круглых отверстий, которая может включать в себя отверстия 244, может располагаться по окружности первой наружной трубки 210. Однако, в другом варианте, как показано на ФИГ. 2В, одно или несколько впускных отверстий 244 могут быть прямоугольными. В частности, впускные отверстия 244 могут иметь форму прямоугольников с первой парой параллельных сторон длиннее, чем вторая пара параллельных сторон. Кроме того, прямоугольные впускные отверстия 244 могут быть расположены на первой наружной трубке 210 так, чтобы первая пара параллельных сторон была параллельна центральной оси Х-Х' первой наружной трубки 210. В одном примере впускные отверстия 244 могут включать в себя только одно прямоугольное отверстие как показано на ФИГ. 2В. Вместе с тем, в других примерах впускные отверстия 244 могут включать в себя несколько прямоугольных отверстий. Впускные отверстия 244 могут быть расположены на всем протяжении от нижней поверхности 262 до верхней поверхности 250 блока 200 датчика ТЧ. В других примерах, как показано на ФИГ. 2А-2В, впускные отверстия могут не располагаться на всем протяжении от нижней поверхности 262 до верхней поверхности 250, а быть полностью сосредоточены в пределах расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210. Расположенная выше по потоку поверхность 254 первой наружной трубки 210 расположена практически перпендикулярно и обращена навстречу потоку отработавших газов (стрелки 272) в выпускном канале 48 на ФИГ. 1. Следовательно, расположенная выше по потоку поверхность 254 может непосредственно контактировать с потоком отработавших газов, а отработавшие газы из ФТЧДД 72 могут беспрепятственно течь к расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210 блока 200 датчика ТЧ. Кроме того, отсутствуют какие-либо компоненты, могущие блокировать или отклонять поток отработавших газов из ФТЧДД к блоку 200 датчика ТЧ. Таким образом, порция отработавших газов в качестве пробы может быть направлена через отверстия 244 внутрь блока 200 датчика ТЧ. Первая наружная трубка 210 может не содержать никаких отверстий на своей расположенной ниже по потоку поверхности 258.
Блок 200 датчика ТЧ также содержит вторую внутреннюю трубку 220, полностью заключенную в первую наружную трубку 210. Вторая внутренняя трубка 220 может быть расположена таким образом, чтобы ее центральная ось была параллельна центральной оси первой наружной трубки 210. В примере на ФИГ. 2 центральная ось Х-Х' второй внутренней трубки 220 совпадает с соответствующей центральной осью Х-Х' первой наружной трубки 210, в результате чего расположение второй внутренней трубки внутри первой наружной трубки является концентрическим. Следовательно, между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220 может быть образовано кольцевое пространство (не показано на ФИГ. 2). В частности, кольцевое пространство может быть образовано между наружной поверхностью второй внутренней трубки 220 и внутренней поверхностью первой наружной трубки 210. В других вариантах центральная ось первой наружной трубки 210 может не совпадать, а быть параллельной центральной оси второй внутренней трубки 220. Однако кольцевое пространство между первой наружной трубкой и второй внутренней трубкой может сохраняться.
Вторая внутренняя трубка 220 также содержит отверстия 246 (или впускные отверстия 246) на расположенной ниже по потоку поверхности 252 второй внутренней трубки 220. Отверстия 246 могут функционировать как впускные отверстия для отбора, в качестве пробы, порции отработавших газов, вовлеченных внутрь первой наружной трубки 210. Также, вторая внутренняя трубка может не содержать впускные отверстия на своей расположенной выше по потоку поверхности 260. Как и впускные отверстия 244, впускные отверстия 246 могут быть круглыми или прямоугольными. В примере на ФИГ. 2А, впускные отверстия 246 могут включать в себя некоторое количество круглых отверстий, расположенных на одной линии по вертикальной оси второй внутренней трубки 220 параллельно центральной оси (например, центральной Х-Х') второй внутренней трубки 220. Однако в другом варианте, как показано на ФИГ. 2В, одно или несколько впускных отверстий 246 могут быть прямоугольными. В частности, впускные отверстия 246 могут иметь форму прямоугольников с первой парой параллельных сторон длиннее второй пары параллельных сторон. Кроме того, прямоугольные впускные отверстия 246 могут быть расположены на второй внутренней трубке 220 так, чтобы первая пара параллельных сторон была параллельна центральной оси второй внутренней трубки 220. В примере на ФИГ. 2В впускные отверстия 246 могут включать в себя только одно прямоугольное отверстие. Однако в других примерах впускные отверстия 246 могут включать в себя несколько прямоугольных отверстий. Впускные отверстия 246 могут быть расположены на всем протяжении от нижней поверхности 264 второй внутренней трубки 220 до верхней поверхности 250 блока 200 датчика ТЧ. В других примерах, как показано на ФИГ. 2А-2В, впускные отверстия могут не быть расположены на всем протяжении от нижней поверхности 264 до верхней поверхности 250, а быть целиком сосредоточены в пределах расположенной ниже по потоку поверхности 252 второй внутренней трубки 220. Расположенная ниже по потоку поверхность 252 второй внутренней трубки 220 содержит поверхность, расположенную практически под прямым углом к направлению потока отработавших газов в выпускном канале и обращенную вслед ему. Кроме того, расположенная ниже по потоку поверхность 252 второй внутренней трубки 220 расположена внутри первой наружной трубки 210 и, следовательно, не контактирует непосредственно с потоком отработавших газов в выпускном канале 48 на ФИГ. 1. Однако расположенная ниже по потоку поверхность 252 может непосредственно контактировать с порцией отработавших газов, пропущенной через отверстия 244 первой наружной трубки 210. Следовательно, порцию отработавших газов, пропущенную внутрь блока 200 датчика ТЧ через отверстия 244 первой наружной трубки 210, можно направить во внутреннее пространство (не показано) внутри второй внутренней трубки 220 через отверстия 246 второй внутренней трубки 220. Итак, вторая внутренняя трубка 220 может содержать внутри себя пустое внутреннее пространство.
Блок 200 датчика ТЧ также содержит датчик 232 ТЧ, расположенный во внутреннем пространстве внутри второй внутренней трубки 220. Следовательно, датчик 232 ТЧ может быть полностью заключен внутри второй внутренней трубки 220, которая, в свою очередь, может быть окружена первой наружной трубкой 210. Первая наружная трубка и вторая внутренняя трубка могут, таким образом, могут служить защитными кожухами или изоляцией для датчика ТЧ.
Датчик 232 ТЧ может содержать электрическую цепь 234 на первой поверхности 236. Датчик 232 ТЧ также может быть расположен внутри второй внутренней трубки 220 так, чтобы первая поверхность 236 была обращена в сторону группы отверстий 246 на расположенной ниже по потоку поверхности 252 второй внутренней трубки 220. Следовательно, порция отработавших газов, направленная во внутреннее пустое пространство внутри второй внутренней трубки 220, может натекать на первую поверхность 236 датчика 232 ТЧ. Отложение твердых частиц из порции отработавших газов на первой поверхности 236 может создавать короткое замыкание в электрической цепи 234 и изменять, например, выходной ток или напряжение датчика 232 ТЧ. Следовательно, выходные параметры датчика 232 ТЧ могут использоваться для определения совокупного количества твердых частиц в пробе отработавших газов, измеряемой датчиком.
Вторая внутренняя трубка 220 может гидравлически сообщаться с выпускным каналом по одному или нескольким каналам 242, которые, в примерах, показанных на ФИГ. 2А и 2В, могут быть расположены на боковых поверхностях 256 блока датчика ТЧ. Боковые поверхности 256 могут быть направлены практически по касательной к направлению потока отработавших газов в выпускном канале. Каналы 242 гидравлически сообщают только внутреннее пространство внутри второй внутренней трубки 220 с выпускным каналом, только пропуская порцию отработавших газов, находящуюся внутри второй внутренней трубки 220, из блока 200 датчика ТЧ. Каналы 242 могут быть сформированы в виде проходов со стенками, причем данные стенки блокируют доступ в кольцевое пространство между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220. Следовательно, каналы 242 могут быть изолированы от первой наружной трубки 210. Соответственно, порция отработавших газов, втянутая в первую наружную трубку 210, может течь только во вторую внутреннюю трубку 220 и не может покинуть блок датчика ТЧ непосредственно из первой наружной трубки 210. Таким образом, порция отработавших газов в пустом внутреннем пространстве второй внутренней трубки 220 может выйти через один или несколько каналов 242, расположенных на боковых поверхностях 256 блока датчика ТЧ. В примерах, показанных на ФИГ. 2А-2В, один или несколько выходных каналов 242 могут иметь круглое сечение и быть расположены в ряд на боковых поверхностях 256 по оси, параллельной центральной оси Х-Х' первой наружной трубки 210. Однако в других примерах один или несколько выходных каналов 242 могут иметь прямоугольное сечение. В других примерах, которые будут более подробно раскрыты со ссылками на ФИГ. 7А, 7В, 8А и 8В, один или несколько выходных каналов 242 могут начинаться на нижней поверхности 264 второй внутренней трубки 220 и могут пропускать отработавшие газы из днища блока 200 датчика ТЧ через нижнюю поверхность 262 первой наружной трубки 210.
В примере на ФИГ. 2А и 2В как первая наружная трубка 210, так и вторая внутренняя трубка 220 могут быть круглого сечения. В других вариантах осуществления могут использоваться трубки другого сечения. В одном примере первая наружная трубка 210 и вторая внутренняя трубка 220 могу представлять собой полые трубки из металла, способного выдерживать повышенные температуры в выпускном канале. В еще одном примере могут использоваться другие материалы. Кроме того, первая наружная трубка и вторая внутренняя трубка могут быть выполнены из разных материалов. Материал для изготовления первой наружной трубки и второй внутренней трубки может выбираться с учетом необходимости выдерживать воздействие водяных капель из ФТЧДД.
Блок 200 датчика ТЧ может быть установлен в выпускном канале 48 (ФИГ. 1) так, чтобы верхняя поверхность 250 блока датчика ТЧ была прочно прикреплена к стенке выпускного канала. Крепление блока 200 датчика ТЧ к стенке выпускного канала будет подробно раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 3.
Первая наружная трубка 210 может содержать одно или несколько дренажных отверстий 248, распределенных по нижней поверхности 262 для удаления водяных капель и крупных твердых частиц из блока 200 датчика ТЧ. Размер, количество и местоположение дренажных отверстий 248 могут зависеть от конструктивных параметров блока датчика ТЧ. В примере блока 200 датчика ТЧ показаны два дренажных отверстия 248. В других вариантах количество дренажных отверстий может быть больше или меньше. Их размер и местоположение также могут отличаться от показанных в приведенном примере.
Вторая внутренняя трубка 220 может быть полностью герметизирована и закрыта на нижней поверхности 264. Герметизацию второй внутренней трубки 220 на нижней поверхности 264 можно обеспечить при изготовлении блока 200 датчика ТЧ. Закрытие нижней поверхности 264 также может обеспечить возможность выхода порции отработавших газов, находящихся внутри второй внутренней трубки 220, исключительно через каналы 242. Дополнительные данные о блоке 200 датчика ТЧ будут подробно раскрыты ниже со ссылкой на ФИГ. 3-4.
Блок 200 датчика ТЧ может быть расположен в выпускном канале 48 и выполнен с возможностью отбора проб протекающих в нем отработавших газов. Порция отработавших газов может попасть внутрь блока 200 датчика ТЧ и первой наружной трубки 210 через отверстия 244 на расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210. Порция отработавших газов может натекать снаружи на расположенную выше по потоку поверхность 260 второй внутренней трубки 220, а затем циркулировать через кольцевое пространство, образованное между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220. Затем порция отработавших газов может попасть во вторую внутреннюю трубку 220 через отверстия 246 на расположенной ниже по потоку поверхности 252 второй внутренней трубки 220 и столкнуться с первой поверхностью 236 датчика 232 ТЧ. В конце порция отработавших газов может покинуть вторую внутреннюю трубку 220 (и блок датчика ТЧ) через каналы 242 и смешаться с остальными отработавшими газами в выпускном канале 48.
Датчик 232 ТЧ может быть связан с нагревателем (не показан) для выжигания скопившихся твердых частиц, например, золы, и, таким образом, может регенерироваться. Так датчик ТЧ можно вернуть в состояние, более пригодное для выдачи достоверной информации об отработавших газах. Эта информация может включать в себя диагностические данные о состоянии ФТЧДД, по которым можно как минимум частично установить наличие утечек из ФТЧДД.
Обратимся к ФИГ. 3, на которой схематически изображен вид 300 в продольном разрезе блока 200 датчика ТЧ в продольной плоскости по линии D-D' на ФИГ. 2. В раскрытом примере блок 200 датчика ТЧ установлен внутри выпускной трубы 310 (или трубопровода 310), при этом отработавшие газы протекают в области 320. Выпускная труба 310 может быть частью выпускного канала 48 на ФИГ. 1. В изображенном на ФИГ. 3 примере отработавшие газы текут по направлению к зрителю в пределах области 320. Следовательно, зритель расположен ниже по потоку от блока 200 датчика ТЧ и смотрит в направлении выше по потоку. Компоненты, раскрытые ранее на ФИГ. 1, 2А и 2В, имеют аналогичные номера позиций на ФИГ. 3-4 и заново не раскрываются.
На виде 300 в разрезе, изображенном на ФИГ. 3, блок 200 датчика ТЧ показан расположенным радиально в выпускной трубе 310 и прикрепленным к своду выпускной трубы 310 (по вертикали). Например, блок 200 датчика ТЧ может быть вставлен через центральное отверстие (не показано) в бобышке 344 и прикреплен к выпускной трубе 310. В данном случае бобышка 344 может быть сварной и крепиться к выпускной трубе 310 на наружной кромке 372. В других примерах бобышка 344 может быть присоединена к выпускной трубе 310 иными способами, например: припаяна твердым припоем, приклеена и т.п., а также крепиться в других местах, включая наружную кромку 372.
В показанном примере блок 200 датчика ТЧ может быть ввинчен в бобышку 344. Например, внутренняя резьба на внутренней поверхности центрального отверстия бобышки 344 может входить в зацепление с наружной резьбой на части соединительного узла 314, прикрепленного к блоку 200 датчика ТЧ. В других вариантах могут использовать другие способы крепления для присоединения блока 200 датчика ТЧ к бобышке 344 и, следовательно, к выпускной трубе 310. Вставив блок 200 датчика ТЧ в бобышку 344 и прикрепив его к ней и, соответственно, к выпускной трубе 310, можно сформировать герметичное соединение между верхней поверхностью 250 блока 200 датчика ТЧ и выпускной трубой 310 через бобышку 344, чтобы обеспечить отсутствие утечек. Таким образом, отработавшие газы, обтекающие блок 200 датчика ТЧ в выпускной трубе 310 не могут утекать в атмосферу через герметичное соединение.
В других примерах блок 200 датчика ТЧ может быть расположен в других местах на протяжении выпускной трубы 310. Блок 200 датчика ТЧ также может быть соединен с соединительным узлом 314, который может быть функционально связан с контроллером.
Как было раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 2А и 2В, вторая внутренняя трубка 220 может быть полностью заключена в первую наружную трубку 210. Между первой наружной трубкой и второй внутренней трубкой может образоваться кольцевое пространство 364. Датчик 232 ТЧ может располагаться внутри второй внутренней трубки 220 так, что первая поверхность 236 с электрической цепью 234 будет обращена в направлении вниз по потоку (и к зрителю). Вторая внутренняя трубка 220 может быть герметичной на всей свой нижней (по вертикали) поверхности 264, то есть на нижней поверхности 264 будут отсутствовать какие-либо отверстия. В то же время, первая наружная трубка 210 может содержать одно или несколько дренажных отверстий 248 на своей нижней (по вертикали) поверхности 262 для удаления водяных капель и крупных твердых частицы, могущих присутствовать в кольцевом пространстве 364 между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220.
На ФИГ. 3 также изображены каналы 242, гидравлически сообщающие внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 с областью 320 внутри выпускной трубы 310. Каналы 242 могут начинаться от боковых поверхностей 326 второй внутренней трубки 220 и пропускать отработавшие газы во внутреннее пространство 348 для выхода из блока 200 датчика ТЧ. Каналы 242 могут заканчиваться на боковых поверхностях 324 первой наружной трубки 210 блока 200 датчика ТЧ. Боковые поверхности 256 блока 200 датчика ТЧ, включающие боковые поверхности 324 первой наружной трубки, направлены практически по касательной к направлению потока отработавших газов в выпускной трубе 310. Кроме того, боковые поверхности 324 первой наружной трубки 210 могут непосредственно контактировать с отработавшими газами, протекающими в выпускной трубе 310.
Следует понимать, что размеры (например, диаметр) группы отверстий 244, распределенных по расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки, и размеры группы отверстий 246 на расположенной ниже по потоку поверхности 252 второй внутренней трубки можно оптимизировать путем моделирования, используя какой-либо инструмент вычислительной гидродинамики ВГД (CFD), чтобы обеспечить приемлемый расход потока газа внутрь блока 200 датчика ТЧ. С помощью модели также можно оптимизировать размеры отверстий 244 и 246 для улучшения однородности потока. Если отверстия будут оптимизированы, можно будет обеспечить удовлетворительный отбор проб отработавших газов и повышение однородности потока, в результате чего твердые частицы будут более равномерно осаждаться на первой поверхности 236 датчика ТЧ.
В приведенном примере каждая группа отверстий - 244 и 246 - содержит шесть отверстий, как показано на ФИГ. 2. Однако в других вариантах каждая группа или совокупность отверстий может содержать большее или меньшее количество отверстий. Сходным образом, в примере на ФИГ. 3 каналы 242 на боковых поверхностях 256 содержат три канала на каждой боковой поверхности. В других вариантах каждая группа каналов может содержать большее или меньшее количество каналов. Количество отверстий и каналов также может зависеть от размеров первой наружной трубки 210 и второй внутренняя трубка 220.
На ФИГ. 4А, 4В и 4С схематически показаны виды в поперечном разрезе блока 200 датчика ТЧ по плоскостям А-А', В-В' и С-С соответственно. Компоненты, ранее представленные на ФИГ. 2 и 3, имеют аналогичные номера позиций и повторно не раскрываются.
Обратимся к ФИГ. 4А, изображающей вид 410 в поперечном разрезе по плоскости А-А' на ФИГ. 2, при этом вид (410) содержит поперечное сечение блока датчика ТЧ с одним или несколькими расположенными выше по потоку впускными отверстиями 244, обращенными навстречу надвигающемуся потоку отработавших газов, одним или несколькими расположенными ниже по потоку впускными отверстиями 246 на второй внутренней трубке и каналами 242. Пример способа отбора проб с помощью блока 200 датчика ТЧ будет подробно раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 2, 3 и 4А.
По мере течения отработавших газов справа налево на ФИГ. 4А, порция 432 отработавших газов может попасть внутрь блока 200 датчика ТЧ через одно или несколько впускных отверстий 244 на расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210. Порция 432 отработавших газов может натекать снаружи на расположенную выше по потоку поверхность 260 второй внутренней трубки 220, после чего перемещается через кольцевое пространство 364, образованное между внутренней поверхностью первой наружной трубки 210 и наружной поверхностью второй внутренней трубки 220. Таким образом, вторая внутренняя трубка 220 может служить изоляционной оболочкой для датчика 232 ТЧ, снижая теплопотери датчика 232 ТЧ во время регенерации. Порция 432 отработавших газов может быть направлена к расположенному ниже по потоку краю кольцевого пространства 364. В данном случае, несмотря на то, что каналы 242, как представляется, блокируют прохождение порции 432 отработавших газов, порция 432 отработавших газов может течь либо над, либо под каналом 242 в кольцевом пространстве 364.
Порция 432 отработавших газов может содержать водяные капли, например, из ФТЧДД, и крупные твердые частицы и другие диспергированные составляющие. В одном примере водяные капли и крупные твердые частицы могут осаждаться на расположенной выше по потоку поверхности 260 второй внутренней трубки 220 после натекания на нее порции 432 отработавших газов. При этом, осажденные водяные капли и крупные твердые частицы могут опускаться на нижнюю поверхность первой наружной трубки 210 и удаляться через дренажные отверстия 248. В еще одном примере водяные капли и крупные твердые частицы могут переноситься через кольцевое пространство 364.
Затем порция 432 отработавших газов может попасть во внутреннее пространство 348 внутри второй внутренней трубки 220 через одно или несколько впускных отверстий 246 на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки 220. При этом, порция 432 отработавших газов меняет направление потока на 180 градусов для входа во вторую внутреннюю трубку 220 из кольцевого пространства 364. В данном примере водяные капли и крупные твердые частицы неспособны изменить направление своего течения из-за своей повышенной инерции и могут осаждаться внутри на расположенной ниже по потоку поверхности первой наружной трубки 210. Данные частицы и капли могут со временем оседать под действием силы тяжести на нижнюю поверхность 262 первой наружной трубки 210 и удаляться через дренажные отверстия 248.
При попадании порции 432 отработавших газов во вторую внутреннюю трубку 220 через впускные отверстия 246, отработавшие газы могут сталкиваться с первой поверхностью 236 датчика 232 ТЧ. При столкновении отработавших газов с поверхностью датчика ТЧ вместо протекания пробы отработавших газов от края до края поверхности датчика ТЧ, равномерность осаждения ТЧ может повыситься. Как было раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 2, первая поверхность 236 может содержать электрическую цепь 234, чтобы частицы, например, сажа, могли осаждаться на первую поверхность 236 и могли быть обнаружены электрической цепью 234. Порция 432 отработавших газов может затем покинуть внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 и, соответственно, блок 200 датчика ТЧ через каналы 242.
Итак, когда порция 432 отработавших газов попадает в блок 200 датчика ТЧ, она может течь сначала в первую наружную трубку 210, затем во вторую внутреннюю трубку 220, после чего покинуть блок датчика ТЧ через каналы 242. Следовательно, порция 432 отработавших газов не может попасть во вторую внутреннюю трубку 220 напрямую. Кроме того, порция 432 отработавших газов может выйти из первой наружной трубки 210, только пройдя через вторую внутреннюю трубку 220. Впускные отверстия 244 гидравлически соединяют выпускной канал с кольцевым пространством 364 внутри первой наружной трубки 210, а впускные отверстия 246 гидравлически сообщают кольцевое пространство 364 с внутренним пространством 348 внутри второй внутренней трубки 220. Кроме того, каналы 242 гидравлически сообщают внутреннее пространство 348 внутри второй внутренней трубки 220 с выпускным каналом.
Несмотря на то, что первая наружная трубка 210 содержит дренажные отверстия 248, основной объем порции 432 отработавших газов может течь из кольцевого пространства 364 внутри первой наружной трубки 210 во внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 из-за наличия инерции и статического давления.
Следует понимать, что порция 432 отработавших газов может трижды менять направление потока: первый раз, когда порция отработавших газов попадает в первую наружную трубку 210 и поворачивает, чтобы течь по кругу в кольцевом пространстве 364, второй раз, когда порция 432 отработавших газов попадает во вторую внутреннюю трубку 220 из отверстий 246, и третий раз, когда порция 432 отработавших газов сталкивается с датчиком ТЧ и поворачивает на выход из блока датчика ТЧ. Данные изменения направления потока могут способствовать повышению равномерности потока и снижению расхода в блоке датчика ТЧ.
Обратимся к ФИГ. 4В, представляющей собой вид 420 в поперечном разрезе по плоскости В-В' на ФИГ. 2, при этом плоскость содержит поперечное сечение блока датчика ТЧ с расположенным выше по потоку отверстием 244, обращенным навстречу потоку отработавших газов, и расположенным ниже по потоку отверстием 246 на второй внутренней трубке. Вид 420 в поперечном разрезе не содержит каналы 242. При этом, порция 432 отработавших газов, втянутая внутрь первой наружной трубки 210, беспрепятственно, по сравнению с видом 410 в поперечном разрезе, течет через кольцевое пространство 364.
ФИГ. 4С изображает вид 430 в поперечном разрезе по плоскости С-С на ФИГ. 2, причем вид 430 в поперечном разрезе содержит поперечное сечение блока датчика ТЧ, включая каналы 242, но не включая отверстия 244 и 246.
Порция 432 отработавших газов во внутреннем пространстве 348 может покинуть вторую внутреннюю трубку 220 через каналы 242 и смешаться с остальным потоком отработавших газов, окружающих блок 200 датчика ТЧ. Каналы 242 показаны гидравлически сообщающими внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 с выпускным каналом. Кроме того, каналы 242 гидравлически не соединяют кольцевое пространство 364 с выпускным каналом и могут быть отделены от кольцевого пространства 364 стенками 328 каналов. Следовательно, отработавшие газы в кольцевом пространстве 364 могут быть изолированы от каналов 242 и не могут покинуть кольцевое пространство 364 через каналы 242. Отработавшие газы в кольцевом пространстве 364 могут покинуть кольцевое пространство 364 через нижние по потоку отверстия 246 на второй внутренней трубке 220.
Каналы 242 могут быть выполнены из того же материала, что и первая наружная трубка и вторая внутренняя трубка. В других примерах каналы 242 могут быть выполнены из других материалов, которые могут обеспечить простоту изготовления и функциональность. Кроме того, первая наружная трубки 210, вторая внутренняя трубка 220 и каналы 242 могут быть выполнены из разных материалов. Каналы 242 можно крепить к первой наружной трубке и второй внутренней трубке различными способами: сваркой, пайкой, клеем и т.п. В одном примере любой канал может быть выполнен в виде полого цилиндра без торцевых заглушек. Следовательно, цилиндрический канал может содержать криволинейную в плане стенку без торцевых поверхностей. Первая наружная трубка и вторая внутренняя трубка также могут содержать проходы или отверстия, высверленные в их боковых поверхностях (324, 326) для размещения каналов. Размеры отверстий могут обеспечивать плотную пригонку каналов. Кроме того, проходы первой наружной трубки и второй внутренней трубки могут быть расположены на одной прямой друг с другом. Например, первый проход на боковой поверхности первой наружной трубки может быть расположен на одной прямой со вторым проходом, высверленным в боковой поверхности второй внутренней трубки. В итоге, каждый канал можно установить через пару отверстий и присоединить к ним на торцах канала. В частности, канал можно вставить первым торцом в первое отверстие на боковой поверхности первой наружной трубки, а второй торец канала можно вставить во второе отверстие на боковой поверхности второй внутренней трубки. Кроме того, первый торец и второй торец канала можно крепить к первому и второму отверстиям на первой наружной трубке и второй внутренней трубке соответственно. Так можно создать гидравлическое сообщение между внутренним пространством, заключенным внутри второй внутренней трубки, и выпускным каналом. При этом, первая наружная трубка не может гидравлически сообщаться через каналы с выпускным каналом.
Итак, в настоящей заявке предложен один вариант осуществления блока датчика твердых частиц (ТЧ), содержащего первую наружную трубку с некоторым количеством впускных отверстий для газа на расположенной выше по потоку поверхности, вторую внутреннюю трубку с некоторым количеством впускных отверстий для газа на расположенной ниже по потоку поверхности и датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки. Расположенная выше по потоку поверхность может представлять собой поверхность, расположенную по прямым углом к потоку отработавших газов в выпускном канале и обращенную к нему, а расположенная ниже по потоку поверхность может представлять собой поверхность, обращенную вслед потоку отработавших газов в выпускном канале.
Кроме того, в первой наружной трубке может располагаться вторая внутренняя трубка так, чтобы центральная ось второй внутренней трубки была параллельна центральной оси первой наружной трубки. Кроме того, как первая наружная трубка, так и вторая внутренняя трубка могут быть герметизированы в верхней по вертикали части при установке в выпускной системе автотранспортного средства, выполненного с возможностью передвижения по дороге. Первая наружная трубка также может содержать несколько дренажных отверстий на нижней по вертикали поверхности. Кроме того, нижняя по вертикали поверхность второй внутренней трубки может быть герметичной. Датчик твердых частиц внутри второй внутренней трубки может содержать электрическую цепь на первой поверхности и может быть расположен внутри второй внутренней трубки так, чтобы первая поверхность с электрической цепью была обращена к расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки.
Обратимся к ФИГ. 5, иллюстрирующей обтекание средой (например, отработавшими газами) блока 200 датчика ТЧ. Место, обозначенное буквой «А», соответствует расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210, место, обозначенное буквой «В», соответствует расположенной ниже по потоку поверхности 258 первой наружной трубки 210, а места, обозначенные буквами «С» и «D», соответствуют боковым поверхностям 324 первой наружной трубки 210 блока 200 датчика ТЧ.
На ФИГ. 6 графически представлен результат вычисления динамики текучей среды для конструкции на ФИГ. 5. Согласно данному результату, поток газа вокруг блока 200 датчика ТЧ и, в частности, первой наружной трубки 210, приводит к изменению статического давления на наружной поверхности блока датчика. На ФИГ. 6 также показано, что повышенное статическое давление может иметь место в области выше по потоку, а пониженное статическое давление может присутствовать на любой из боковых поверхностей С и D. Кроме того, статическое давление в месте В может быть выше, чем на боковых поверхностях С и D, но ниже статического давления в месте А. Иными словами, расположение впускных отверстий в месте А (и, в меньшей степени, в месте В) и выходных каналов на боковых поверхностях С и D может быть более предпочтительным для отбора проб отработавших газов. Низкое статическое давление на боковых поверхностях способствует естественному вытягиванию отработавших газов из блока датчика ТЧ, а высокое статическое давление в месте А (и, в меньшей степени, в месте В) может способствовать втягиванию отработавших газов внутрь блока датчика ТЧ. В раскрытых в настоящем описании вариантах осуществления впускные отверстия и выходные каналы могут быть расположены таким образом, чтобы воспользоваться преимуществом данного явления.
Обратимся к ФИГ. 7А и 7В, иллюстрирующим модифицированные варианты осуществления блока 200 датчика ТЧ, изображенного на ФИГ. 2-6. Варианты блока 200 датчика ТЧ, представленные на ФИГ. 7А и 7В, могут быть схожи с вариантами блока 200 датчика ТЧ, представленными на ФИГ. 2А и 2В соответственно, за исключением того, что выходные каналы 242 могут быть расположены на днище блока 200 датчика ТЧ, а не на боковых поверхностях 256. Иначе говоря, единственное различие между вариантами осуществления блока 200 датчика ТЧ на ФИГ. 7А и 7В и ФИГ. 2-6 может заключаться в расположении выходных каналов 242 на блоке 200 датчика ТЧ. В связи с этим, компоненты блока 200 датчика ТЧ, уже раскрытые на ФИГ. 2-6, можно повторно не раскрывать при описании ФИГ. 7А и 7В в настоящей заявке. Кроме того, форма, ориентация и расположение впускных отверстий 244 и 246 на ФИГ. 7А могут быть теми же, что и на ФИГ. 2А. То есть впускные отверстия 244 на ФИГ. 7А могут быть круглого сечения, расположены на расположенной выше по потоку поверхности первой наружной трубки 210 и на одной лини по центральной оси Х-Х' первой наружной трубки 210. Аналогичным образом, впускные отверстия 246 могут быть круглого сечения, расположены на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки 220 и на одной лини по центральной оси (например, Х-Х') второй внутренней трубки 220. Кроме того, форма, ориентация и расположение впускных отверстий 244 и 246 на ФИГ. 7В могут быть теми же, что и на ФИГ. 2В. То есть впускные отверстия 244 на ФИГ. 7В могут быть прямоугольного сечения, расположены на расположенной выше по потоку поверхности первой наружной трубки 210 и ориентированы таким образом, чтобы более длинная первая пара параллельных сторон отверстия была параллельна центральной оси первой наружной трубки 210. Аналогичным образом, впускные отверстия 246 на ФИГ. 7В могут быть прямоугольного сечения, расположены на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки 220 и ориентированы таким образом, чтобы более длинная первая пара параллельных сторон отверстия была параллельна центральной оси второй внутренней трубки 220.
В варианте осуществления блока 200 датчика ТЧ на ФИГ. 7А и 7В один или несколько выходных каналов могут гидравлически соединять внутреннюю область второй внутренней трубки 220 с областью снаружи блока 200 датчика ТЧ. Каналы 242 могут начинаться на нижней поверхности 264 второй внутренней трубки 220 и пропускать отработавшие газы, находящиеся во внутреннем пространстве второй внутренней трубки 220, из блока 200 датчика ТЧ. Кроме того, каналы 242 могут заканчиваться на нижней поверхности 262 первой наружной трубки 210 блока 200 датчика ТЧ. Нижняя поверхность 262 практически параллельна направлению потока отработавших газов снаружи блока 200 датчика ТЧ. Каналы 242 могут быть изолированы от кольцевого пространства между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220. Следовательно, каналы 242 могут блокировать выход отработавших газов, находящихся в кольцевом пространстве между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 200, из блока датчика ТЧ пока они не пройдут через впускные отверстия 246 на второй внутренней трубке 220. Так каналы 242 могут обеспечить выход отработавших газов из блока 200 датчика ТЧ исключительно из второй внутренней трубки 220.
Таким образом, вариант блока 200 датчика ТЧ, представленный на ФИГ. 7А и 7В, может быть схож с вариантом, представленным на ФИГ. 2А и 2В, в том, что он расположен в выпускном канале 48 и выполнен с возможностью отбора проб отработавших газов, протекающих в выпускном канале. Порция отработавших газов может попасть внутрь блока 200 датчика ТЧ и первой наружной трубки 210 через отверстия 244 на расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210. Порция отработавших газов может натекать снаружи на расположенную выше по потоку поверхность 260 второй внутренней трубки 220, а затем циркулировать через кольцевое пространство между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220. Порция отработавших газов может далее попасть во вторую внутреннюю трубку 220 через отверстия 246 на расположенной ниже по потоку поверхности 252 второй внутренней трубки 220 и может столкнуться с первой поверхностью 236 датчика 232 ТЧ. Однако варианты осуществления блока 200 датчика ТЧ на ФИГ. 7А и 7В могут отличаться от представленных на ФИГ. 2А и 2В тем, что данная порция отработавших газов может покинуть вторую внутреннюю трубку 220 (и блок датчика ТЧ) через каналы 242, расположенные на днище блока 200 датчика ТЧ, а не на боковых поверхностях.
Обратимся к ФИГ. 8А и 8В, иллюстрирующим модифицированные варианты блока 200 датчика ТЧ, изображенного на ФИГ. 7А и 7В. Варианты блока 200 датчика ТЧ, представленные на ФИГ. 8А и 8В настоящей заявки, могут быть схожи с вариантами блока 200 датчика ТЧ, представленными на ФИГ. 7А и 7В соответственно, за исключением того, что впускные отверстия 244 могут быть расположены по окружности блока 200 датчика ТЧ, а не по оси, параллельной центральной оси Х-Х' первой наружной трубки 210. Как и на ФИГ. 7А и 7В, выходные каналы 242 могут быть расположены на днище блока 200 датчика ТЧ, а не на боковых поверхностях 256. Иначе говоря, единственное различие между вариантами блока 200 датчика ТЧ на ФИГ. 8А и 8В и ФИГ. 7А и 7В может заключаться в расположении впускных отверстий 244 на блоке 200 датчика ТЧ. В связи с этим, компоненты блока 200 датчика ТЧ, уже раскрытые на ФИГ. 2-7, можно повторно не раскрывать при описании ФИГ. 8А и 8В в настоящей заявке.
Кроме того, форма, ориентация и расположение впускных отверстий 244 и 246 на ФИГ. 8А могут быть теми же, что и на ФИГ. 2А и 7А. То есть, как показано на ФИГ. 8А, впускные отверстия 246 могут быть круглого сечения, расположены на расположенной ниже по потоку поверхности 252 второй внутренней трубки 220 и на одной лини по центральной оси (например, Х-Х') второй внутренней трубки 220. Кроме того, форма, ориентация и расположение впускных отверстий 246 на ФИГ. 8В могут быть теми же, что и на ФИГ. 2В и 7В. То есть, как показано на ФИГ. 8В, впускные отверстия 246 на ФИГ. 8В могут быть прямоугольного сечения, расположены на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки 220 и ориентированы таким образом, чтобы более длинная первая пара параллельных сторон отверстия была параллельна центральной оси второй внутренней трубки 220. Важно отметить, что в других примерах впускные отверстия 246 могут быть расположены на расположенной выше по потоку поверхность 260 или на боковых поверхностях второй внутренней трубки 220.
В примере блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 8А и 8В, впускные отверстия 244 могут быть расположены по окружности первой наружной трубки 210. В частности, впускные отверстия 244 могут быть расположены рядом с основанием блока 200 датчика ТЧ, ближе к нижней поверхности 262 первой наружной трубки 210, чем к верхней поверхности 250 блока 200 датчика ТЧ. Впускные отверстия 246 могут быть расположены над впускными отверстиями (по вертикали на центральной оси X-X'). Так, после попадания в кольцевое пространство между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220 через впускные отверстия 244, отработавшие газы могут течь вверх до того, как попадут во вторую внутреннюю трубку 220 через впускные отверстия 246. Таким образом, водяные капли и крупные твердые частицы не могут менять направление своего течения из-за своей высокой инерции, и могут покидать блок датчика ТЧ через одно или несколько отверстий 244 на расположенной ниже по потоку поверхности 258 первой наружной трубки 210. Следовательно, можно снизить ударное воздействие водяных капель и крупных твердых частиц на датчик 232 ТЧ. Таким образом, в примере блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 8А и 8В, блок 200 датчика ТЧ может не содержать дренажные отверстия 248, поскольку одно или несколько отверстий 244 на расположенной ниже по потоку поверхности 258 вблизи нижней поверхности 262 могут служить для удаления водяных капель и крупных твердых частиц. В связи с этим, расположив впускные отверстия 244 по окружности первой наружной трубки 210 можно достичь двух целей в варианте осуществления блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 8А и 8В. А именно, впускные отверстия 244 могут служить для всасывания порции отработавших газов на расположенной выше по потоку поверхности блока 200 датчика ТЧ и для выпуска водяных капель и крупных твердых частиц из блока 200 датчика ТЧ на расположенной ниже по потоку поверхности первой наружной трубки 210.
Таким образом, вариант блока 200 датчика ТЧ, показанный на ФИГ. 8А и 8В, может быть схож с показанным на ФИГ. 7А и 7В в том, что он может быть расположен в выпускном канале 48 и выполнен с возможностью отбора проб отработавших газов, протекающих в выпускном канале. Порция отработавших газов может течь внутрь блока 200 датчика ТЧ и первой наружной трубки 210 через отверстия 244, расположенные вблизи нижней части первой наружной трубки 210. Водяные капли и крупные твердые частицы могут наталкиваться снаружи на расположенную выше по потоку поверхность 260 второй внутренней трубки 220, а затем циркулировать через кольцевое пространство между первой наружной трубкой 210 и второй внутренней трубкой 220 и выходить через отверстия 244, расположенные на расположенной ниже по потоку поверхности первой наружной трубки 210. Порция отработавших газов может далее попадать во вторую внутреннюю трубку 220 через отверстия 246 на второй внутренней трубке 220 и сталкиваться с первой поверхностью 236 датчика 232 ТЧ. Порция отработавших газов может затем выйти из второй внутренней трубки 220 (и блока датчика ТЧ) через каналы 242 на днище блока 200 датчика ТЧ.
Обратимся к ФИГ. 9А, схематически изображающей вид 900 в продольном разрезе вариантов осуществления блока 200 датчика ТЧ, показанных на ФИГ. 7А и 7В, в продольной плоскости по лини D-D' на ФИГ. 2, 7А и 7В. Таким образом, вид 900 в продольном разрезе может быть схож с видом 300 в продольном разрезе, за исключением того, что на нем могут быть показаны варианты блока 200 датчика ТЧ, показанные на ФИГ. 7А и 7В, а не варианты, представленные на ФИГ. 2А и 2В. Следовательно, единственное различие между видом 900 в продольном разрезе и видом 300 в продольном разрезе может заключаться в расположении выходных каналов 242 на блоке 200 датчика ТЧ. В раскрытом примере блок 200 датчика ТЧ установлен в выпускной трубе 310 (или трубопроводе 310), а отработавшие газы протекают в области 320. Выпускная труба 310 может быть частью выпускного канала 48 на ФИГ. 1. В изображенном на ФИГ. 3 примере отработавшие газы текут по направлению к зрителю в области 320. Следовательно, зритель расположен ниже по потоку от блока 200 датчика ТЧ и смотрит в направлении выше по потоку. Компоненты, ранее раскрытые на ФИГ. 1, 2А, 2В, 3, 7А и 7В, имеют аналогичные номера позиций на ФИГ. 9 и могут не раскрываться повторно.
Как было раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 7А и 7В, вторая внутренняя трубка 220 может быть полностью заключена внутри первой наружной трубки 210. Между первой наружной трубкой и второй внутренней трубкой может быть образовано кольцевое пространство 364. Датчик 232 ТЧ может располагаться внутри второй внутренней трубки 220 так, чтобы первая поверхность 236 с электрической цепью 234 была обращена в направлении ниже по потоку (и к зрителю). Вторая внутренняя трубка 220 может не быть герметичной на всей площади своей нижней (по вертикали) поверхности 264, то есть на нижней поверхности 264 могут находиться одно или несколько отверстий. В частности, отверстия на нижней поверхности 264 могут быть выходными каналами 242. Выходные каналы 242 могут гидравлически сообщать внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 с областью 320 в выпускной трубе 310. Каналы 242 могут начинаться на нижней поверхности 264 второй внутренней трубки 220 и пропускать отработавшие газы, находящиеся во внутреннем пространстве 348, из блока 200 датчика ТЧ. Кроме того, каналы 242 могут заканчиваться на нижней поверхности 262 первой наружной трубки 210 блока 200 датчика ТЧ. Нижняя поверхность 264 первой наружной трубки практически параллельна направлению потока отработавших газов в выпускной трубе 310. Также, нижняя поверхность 262 первой наружной трубки 210 может непосредственно контактировать с отработавшими газами, протекающими в выпускной трубе 310.
Отработавшие газы, находящиеся во внутреннем пространстве 348, могут покинуть вторую внутреннюю трубку 220 через каналы 242 и смешаться с остальным потоком отработавших газов, окружающих блок 200 датчика ТЧ. Каналы 242 показаны гидравлически сообщающими внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 с выпускным каналом. Кроме того, каналы 242 гидравлически не соединяют кольцевое пространство 364 с выпускным каналом и могут быть отделены от кольцевого пространства 364 стенками 328 каналов. Следовательно, отработавшие газы в кольцевом пространстве 364 могут быть изолированы от каналов 242 и не могут покинуть кольцевое пространство 364 через каналы 242.
Как раскрыто в примере на ФИГ. 9А, выходные каналы 242 могут включать в себя один канал. Однако в других вариантах, количество выходных каналов 242 может быть больше. Количество каналов также может зависеть от размеров первой наружной трубки 210 и второй внутренней трубки 220.
Обратимся к ФИГ. 9В, на которой схематически показан вид 950 в продольном разрезе вариантов осуществления блока 200 датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 8А и 8В, в продольной плоскости по лини D-D' на ФИГ. 2, 7А, 7В, 8А и 8В. Таким образом, вид 950 в продольном разрезе может быть схож с видом 900 в продольном разрезе, за исключением того, что на нем могут быть изображены варианты осуществления блока 200 датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 8А и 8В, вместо вариантов осуществления, представленных на ФИГ. 7А и 7В. Следовательно, варианты осуществления блока 200 датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 9В, могут отличаться от представленных на ФИГ. 9А, тем, что блок 200 датчика ТЧ на ФИГ. 9В может не содержать дренажные отверстия 248 на нижней поверхности 262 наружной трубки 210. Вместо этого, впускные отверстия 244 могут быть расположены по окружности наружной трубки 210, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 8А и 8В. Вместе с тем, расположение одного или нескольких выходных каналов 242 может быть тем, что и на ФИГ. 9А. В раскрытом примере блок 200 датчика ТЧ установлен в выпускной трубе 310 (или трубопроводе 310), а отработавшие газы протекают в области 320. Выпускная труба 310 может быть частью выпускного канала 48 на ФИГ. 1. В изображенном на ФИГ.З примере отработавшие газы текут по направлению к зрителю в области 320. Следовательно, зритель расположен ниже по потоку от блока 200 датчика ТЧ и смотрит в направлении выше по потоку. Компоненты, ранее раскрытые на ФИГ. 1, 2А, 2В, 3, 7А, 7В, 8А, 8В и 9А имеют аналогичные номера позиций на ФИГ. 9 и могут не раскрываться повторно.
Поскольку впускные отверстия 244 могут располагаться по окружности наружной трубки 210 в варианте блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 8А, 8В и 9В, вид 950 в продольном разрезе может включать в себя впускные отверстия 244 на наружной трубке 210. В частности, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 8А и 8В, впускные отверстия 244 могут быть расположены ближе к нижней поверхности 262 наружной трубки 210, чем к верхней поверхности 250. Порция отработавших газов, протекающих в выпускной трубе 310, может попасть внутрь наружной трубки 210 в кольцевое пространство 364 через впускные отверстия 244. Кроме того, водяные капли и крупные твердые частицы также могут выходить из блока 200 датчика ТЧ через впускные отверстия 244 на наружной трубке 210. Следовательно, впускные отверстия 244 также могут функционировать как дренажные отверстия 248, раскрытые выше со ссылкой на ФИГ. 2А, 2В, 7А, 7В и 9А. Следовательно, в варианте блока 200 датчика ТЧ, представленном на ФИГ. 8А, 8В и 9В, блок 200 датчика ТЧ может не содержать дренажные отверстия 248.
Все прочие аспекты варианта осуществления блока 200 датчика ТЧ, представленного на ФИГ. 9В, могут быть схожи с вариантами осуществления блока 200 датчика ТЧ, раскрытыми ранее на ФИГ. 9А, или аналогичны им.
Например, как было раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 8А и 8В, вторая внутренняя трубка 220 может быть полностью заключена внутри первой наружной трубки 210. Между первой наружной трубкой и второй внутренней трубкой может быть образовано кольцевое пространство 364. Датчик 232 ТЧ может располагаться внутри второй внутренней трубки 220 так, чтобы первая поверхность 236 с электрической цепью 234 была обращена в направлении ниже по потоку (и к зрителю). Вторая внутренняя трубка 220 может не быть герметичной на всей площади своей нижней (по вертикали) поверхности 264, следовательно, на нижней поверхности 264 могут присутствовать одно или несколько отверстий. В частности, отверстия на нижней поверхности 264 могут быть выходными каналами 242. Выходные каналы 242 могут гидравлически сообщать внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 с областью 320 в выпускной трубе 310. Каналы 242 могут начинаться на нижней поверхности 264 второй внутренней трубки 220 и пропускать отработавшие газы, находящиеся во внутреннем пространстве 348 из блока 200 датчика ТЧ. Кроме того, каналы 242 могут заканчиваться на нижней поверхности 262 первой наружной трубки 210 блока 200 датчика ТЧ. Нижняя поверхность 264 первой наружной трубки практически параллельна направлению потока отработавших газов в выпускной трубе 310. Также, нижняя поверхность 262 первой наружной трубки 210 может непосредственно контактировать с отработавшими газами, протекающими в выпускной трубе 310.
Отработавшие газы, находящиеся во внутреннем пространстве 348 могут покинуть вторую внутреннюю трубку 220 через каналы 242 и смешаться с остальным потоком отработавших газов, окружающих блок 200 датчика ТЧ. Каналы 242 показаны гидравлически сообщающими внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 с выпускным каналом. Кроме того, каналы 242 гидравлически не соединяют кольцевое пространство 364 с выпускным каналом и могут быть отделены от кольцевого пространства 364 стенками 328 каналов. Следовательно, отработавшие газы в кольцевом пространстве 364 могут быть изолированы от каналов 242 и не могут покинуть кольцевое пространство 364 через каналы 242.
Как раскрыто в примере на ФИГ. 9В, выходные каналы 242 могут включать в себя один канал. Однако в других вариантах, число выходных каналов 242 может быть больше. Количество каналов также может зависеть от размеров первой наружной трубки 210 и второй внутренней трубки 220. На ФИГ. 10 схематически изображен вид в поперечном разрезе варианта осуществления блока 200 датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 7А и 7В, по плоскости А-А.' Следовательно, компоненты, ранее раскрытые на ФИГ. 2-7, имеют аналогичные номера позиций и повторно не раскрываются.
Обратимся к ФИГ. 10, представляющей собой вид 1000 в поперечном разрезе по плоскости А-А' на ФИГ. 7А и 7В, где вид (1000) содержит поперечный разрез блока датчика ТЧ с одним или несколькими расположенными выше по потоку впускными отверстиями 244, обращенными навстречу потоку отработавших газов, и одним или несколькими расположенными ниже по потоку впускными отверстиями 246 на второй внутренней трубке. Пример способа отбора проб с помощью блока 200 датчика ТЧ будет подробно раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 2-8.
По мере течения отработавших газов справа налево на ФИГ. 4А, порция 432 отработавших газов может попасть внутрь блока 200 датчика ТЧ через одно или несколько впускных отверстий 244 на расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210. Порция 1032 отработавших газов может натекать снаружи на расположенную выше по потоку поверхность 260 второй внутренней трубки 220, после чего перемещается через кольцевое пространство 364, образованное между внутренней поверхностью первой наружной трубки 210 и наружной поверхностью второй внутренней трубки 220. Таким образом, вторая внутренняя трубка 220 может служить изоляционной оболочкой для датчика 232 ТЧ, снижая теплопотери датчика 232 ТЧ во время регенерации. Порция 1032 отработавших газов может быть направлена к расположенному ниже по потоку краю кольцевого пространства 364.
Порция 1032 отработавших газов может содержать водяные капли, например, из ФТЧДД, крупные твердые частицы и другие диспергированные составляющие. В одном примере водяные капли и крупные твердые частицы могут осаждаться на расположенной выше по потоку поверхности 260 второй внутренней трубки 220 после натекания на нее порции 1032. При этом, осажденные водяные капли и крупные твердые частицы могут опускаться на нижнюю поверхность первой наружной трубки 210 и удаляться через дренажные отверстия 248 (не показаны на ФИГ. 10). В еще одном примере водяные капли и крупные твердые частицы могут переноситься через кольцевое пространство 364.
Затем порция 1032 отработавших газов может попасть во внутреннее пространство 348 внутри второй внутренней трубки 220 через одно или несколько впускных отверстий 246 на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки 220. При этом, порция 1032 отработавших газов меняет направление потока на 180 градусов для входа во вторую внутреннюю трубку 220 из кольцевого пространства 364. В данном примере водяные капли и крупные твердые частицы неспособны изменить направление своего течения из-за своей повышенной инерции и могут осаждаться внутри расположенной ниже по потоку поверхности первой наружной трубки 210. Данные частицы и капли могут со временем притягиваться к нижней поверхности 262 первой наружной трубки 210 и удаляться через дренажные отверстия 248.
При попадании порции 1032 отработавших газов во вторую внутреннюю трубку 220 через впускные отверстия 246, отработавшие газы могут сталкиваться с первой поверхностью 236 датчика 232 ТЧ. При столкновении отработавших газов с поверхностью датчика ТЧ вместо протекания пробы отработавших газов от края до края поверхности датчика ТЧ, равномерность осаждения ТЧ может повыситься. Как было раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 2, первая поверхность 236 может содержать электрическую цепь 234, чтобы частицы, например, сажа, могли осаждаться на первую поверхность 236 и могли быть обнаружены электрической цепью 234. Порция 1032 отработавших газов может затем покинуть внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 и, соответственно, блок 200 датчика ТЧ через каналы 242 (не показаны) в днище блока датчика ТЧ. После столкновения с датчиком 232 ТЧ, порция 1032 отработавших газов может повернуть на 90 градусов вниз и течь к днищу блока 200 датчика ТЧ с последующим выходом через нижние поверхности 264 и 262 блока 200 датчика ТЧ.
Таким образом, поток отработавших газов 1032 на ФИГ. 10 может отличаться от потока отработавших газов 432 на ФИГ. 4 тем, что после столкновения с датчиком 232 ТЧ, отработавшие газы, вместо того, чтобы вытечь через боковые поверхности 256 блока датчика ТЧ как на ФИГ. 4, могут выйти через нижние поверхности 264 и 262 блока 200 датчика ТЧ. Иными словами, единственное различие между потоками отработавших газов на ФИГ. 4 и ФИГ. 10, заключается в том, что поток отработавших газов на ФИГ. 10 может покинуть блок 200 датчика ТЧ через днище, а не через боковые поверхности.
Итак, когда порция 1032 отработавших газов попадает в блок 200 датчика ТЧ, она может течь сначала в первую наружную трубку 210, затем во вторую внутреннюю трубку 220, после чего покинуть блок датчика ТЧ через каналы 242, которые могут быть расположены в днище блока датчика ТЧ. Порция 1032 отработавших газов не может попасть во вторую внутреннюю трубку 220 напрямую. Кроме того, порция 1032 отработавших газов может выйти из первой наружной трубки 210, только пройдя через вторую внутреннюю трубку 220. Впускные отверстия 244 гидравлически соединяют выпускной канал с кольцевым пространством 364 внутри первой наружной трубки 210, а впускные отверстия 246 гидравлически сообщают кольцевое пространство 364 с внутренним пространством 348 внутри второй внутренней трубки 220. Кроме того, каналы 242 гидравлически сообщают внутреннее пространство 348 внутри второй внутренней трубки 220 с выпускным каналом.
Несмотря на то, что первая наружная трубка 210 содержит дренажные отверстия 248, основной объем порции 1032 отработавших газов может течь из кольцевого пространства 364 внутри первой наружной трубки 210 во внутреннее пространство 348 второй внутренней трубки 220 из-за наличия инерции и статического давления.
Следует понимать, что порция 1032 отработавших газов может трижды менять направление потока: первый раз, когда порция отработавших газов попадает в первую наружную трубку 210 и поворачивает, чтобы течь по кругу в кольцевом пространстве 364, второй раз, когда порция 1032 отработавших газов попадает во вторую внутреннюю трубку 220 из отверстий 246 и третий раз, когда порция 1032 отработавших газов сталкивается с датчиком ТЧ и поворачивает вниз из блока датчика ТЧ. Данные изменения направления потока могут способствовать повышению равномерности потока и снижению расхода в блоке датчика ТЧ.
Обратимся к ФИГ. 11, иллюстрирующей обтекание средой (например, отработавшими газами) блока 200 датчика ТЧ в выпускном канале (например, выпускном канале 48). В примере на ФИГ. 11 поток отработавших газов в выпускном канале направлен справа налево. Место, обозначенное буквой «F», соответствует расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210, место, обозначенное буквой «G», соответствует расположенной ниже по потоку поверхности 258 первой наружной трубки 210, а место, обозначенное буквой «Е», соответствует нижней поверхности 262 первой наружной трубки 210 блока 200 датчика ТЧ. Поток газа вокруг блока 200 датчика ТЧ и, в частности, первой наружной трубки 210, приводит к изменению статического давления на наружной поверхности блока датчика. Повышенное статическое давление может иметь место в расположенном выше по потоку месте F, а пониженное статическое давление может присутствовать на нижней поверхности Е. Кроме того, статическое давление в месте G может быть выше, чем в нижнем месте Е, но ниже статического давления в месте F. Иными словами, расположение впускных отверстий в месте F (и, в меньшей степени, в месте G) и выходных каналов в нижнем месте Е может быть более предпочтительным для отбора проб отработавших газов. Низкое статическое давление в нижнем месте Е естественным образом вытягивает отработавшие газы из блока датчика ТЧ, а высокое статическое давление в месте F (и, в меньшей степени, в месте G) может облегчить втягивание отработавших газов внутрь блока датчика ТЧ. В раскрытых в настоящем описании вариантах осуществления впускные отверстия и выходные каналы могут быть расположены таким образом, чтобы воспользоваться преимуществом данного явления.
Обратимся к ФИГ. 12, иллюстрирующей модифицированный вариант осуществления блока 200 датчика ТЧ, изображенного на ФИГ. 2-10. Вариант блока 200 датчика ТЧ, представленный на ФИГ. 12, может быть аналогичен варианту блока 200 датчика ТЧ на ФИГ. 2А, за исключением того, что он ориентирован в выпускном канале (например, выпускном канале 48) в противоположном направлении. В частности, блок 200 датчика ТЧ расположен так, чтобы впускные отверстия на первой наружной трубке располагались на расположенной ниже по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210. Кроме того, впускные отверстия на второй внутренней трубке расположены на расположенной выше по потоку поверхности 260 второй внутренней трубки 220. Иными словами, блок 200 датчика ТЧ может быть тем же, что и в варианте блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 2А, за исключением того, что его ориентация относительно направления потока отработавших газов из ФТЧДД может быть противоположной. Иначе говоря, в варианте блока 200 датчика ТЧ, представленном на ФИГ. 12-13, местоположения впускных отверстий 244 и 246 на первой наружной трубке 210 и второй внутренней трубке 220 соответственно могут отличаться от местоположений в вариантах осуществления блока датчика ТЧ, ранее представленных на ФИГ. 2-8.
В варианте на ФИГ. 12 поток отработавших газов направлен слева направо. То есть блок 200 датчика ТЧ изображен в перспективе из точки выше по потоку. Расположение как на ФИГ. 12 можно использовать для двигателей с увеличенным рабочим объемом цилиндров, в которых расход отработавших газов может быть повышенным, а вариант осуществления на ФИГ. 2-10 можно использовать для двигателей с меньшим рабочим объемом.
Работа варианта блока 200 датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 12, будет раскрыта в настоящем описании со ссылкой на ФИГ. 12 и 13. ФИГ. 13 представляет собой вид 1300 в поперечном разрезе в плоскости поперечного сечения по лини D-D' на ФИГ. 12. Вариант на виде 1300 в поперечном разрезе содержит одно или несколько впускных отверстий 244 на первой наружной трубке, одно или несколько впускных отверстий 246 на второй внутренней трубке и выходные каналы 242.
Порция 1305 отработавших газов может попасть в блок 200 датчика ТЧ через впускные отверстия 244, которые в примере блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 12-13, могут располагаться на расположенной ниже по потоку поверхности 258 первой наружной трубки 210, обращенной вслед потоку отработавших газов в выпускном канале, а не на расположенной выше по потоку поверхности 254 как раскрыто в примерах на ФИГ. 2-7. Расположенная ниже по потоку поверхность 258 практически перпендикулярна направлению потока отработавших газов и обращена ему вслед. В примере блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 12-13, блок 200 датчика ТЧ может не содержать впускные отверстия на расположенной выше по потоку поверхности 254 первой наружной трубки 210, которая может быть обращена навстречу потоку отработавших газов. Кроме того, порция 1305 отработавших газов может беспрепятственно попасть в блок 200 датчика ТЧ.
Затем порция 1305 отработавших газов может быть направлена через кольцевое пространство 364 в отверстия 246, которые в примере блока 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 12-13, могут располагаться на расположенной выше по потоку поверхности 260 второй внутренней трубки 220. Затем отработавшие газы 1305 могут быть пропущены во внутреннее пространство 348 внутри второй внутренней трубки 220. Расположенная выше по потоку поверхность 260 второй внутренней трубки 220 может быть практически перпендикулярна направлению потока отработавших газов и обращена в направлении его движения. Однако расположенная выше по потоку поверхность 260 второй внутренней трубки 220 не может непосредственно контактировать с отработавшими газами в выпускном канале, поскольку вторая внутренняя трубка заключена внутри первой наружной трубки 210. При этом, вторая внутренняя трубка 220 может непосредственно контактировать с порцией 1305 отработавших газов, находящейся внутри блока 200 датчика ТЧ.
Попав во внутреннее пространство 348, порция 1305 отработавших газов может столкнуться с датчиком 232 ТЧ. На первой поверхности 236 датчика 232 ТЧ может располагаться электрическая цепь 234. Кроме того, датчик 232 ТЧ может быть расположен внутри второй внутренней трубки 220 так, чтобы первая поверхность 236 и электрическая цепь 234 были обращены к отверстиям 246 на второй внутренней трубке 220. В частности, первая поверхность 236 датчика 232 ТЧ может быть обращена навстречу потоку порции 1305 отработавших газов, что позволяет обеспечить более равномерное осаждение ТЧ.
После столкновения с датчиком 232 ТЧ, порция 1305 отработавших газов может покинуть блок 200 датчика ТЧ через каналы 242 на боковых поверхностях 256. Порция 1305 отработавших газов, выходящая из блока 200 датчика ТЧ, изображена пунктирными линиями, чтобы отличить ее от потока отработавших газов за пределами блока 200 датчика ТЧ. Каналы 242 гидравлически сообщают вторую внутреннюю трубку 220 с выпускным каналом. В частности, внутреннее пространство 348 внутри второй внутренней трубки 220 может гидравлически сообщаться, без каких-либо препятствий, с выпускным каналом. Следовательно, может быть обеспечен свободный проход для порции отработавших газов, находящейся во внутреннем пространстве 348, для ее выхода из второй внутренней трубки 220 в выпускной канал. Следует понимать, что каналы 242 не могут гидравлически сообщать первую наружную трубку 210 с выпускным каналом. В частности, каналы 242 гидравлически не сообщаются с кольцевым пространством 364. Каналы 242 могут содержать стенки 328, блокирующие гидравлическое сообщение между первой наружной трубкой 210 (и кольцевым пространством 364) и выпускным каналом.
Первая наружная трубка 210 может также содержать дренажные отверстия 248 для удаления водяных капель и (или) крупных твердых частиц, которые могут скапливаться изнутри на расположенной выше по потоку поверхности первой наружной трубки 810 или снаружи на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки 220. Крупные твердые частицы и (или) водяные капли, поступающие в первую наружную трубку 210 могут обладать повышенной инерцией, что уменьшает их перенос во вторую внутреннюю трубку 220 путем изменения направления на отверстиях 246. Водяные капли и крупные твердые частицы могут также натекать снаружи на расположенную ниже по потоку поверхность второй внутренней трубки 220, когда порция 1305 отработавших газов поступает в первую наружную трубку 210. В результате, данные твердые частицы и водяные капли могут скапливаться и осаждаться вблизи нижней (по вертикали) поверхности 262 первой наружной трубки 210 и удаляться через дренажные отверстия 248.
Все прочие аспекты варианта осуществления блока 200 датчика ТЧ, представленного на ФИГ. 12-13, могут быть схожи с вариантами осуществления блока 200 датчика ТЧ, раскрытыми ранее на ФИГ. 2-10, или аналогичны им.
Например, вторая внутренняя трубка 220 может быть расположена соосно внутри первой наружной трубки 210. Следовательно, центральная ось второй внутренней трубки 220 может быть параллельна центральной оси первой наружной трубки 210 или совпадать с ней. В примере на ФИГ. 12 центральная ось второй внутренней трубки 220 может совпадать с центральной осью Х-Х' первой наружной трубки 210 или быть той же осью. В других вариантах, центральные оси могут не совпадать, но быть параллельными.
Таким образом, вариант блока 200 датчика ТЧ, изображенный на ФИГ. 12 и 13, может представлять собой систему, содержащую первую наружную трубку с некоторым количеством впускных отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности, вторую внутреннюю трубку с некоторым количеством впускных отверстий на расположенной выше по потоку поверхности и датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки. Кроме того, вторая внутренняя трубка расположена внутри первой наружной трубки так, чтобы центральная ось второй внутренней трубки была параллельна центральной оси первой наружной трубки, и между второй внутренней трубкой и первой наружной трубкой существовало кольцевое пространство. Кроме того, датчик твердых частиц располагают внутри второй внутренней трубки так, чтобы первая поверхность датчика твердых частиц с электрической цепью была обращена к нескольким впускным отверстиям для газа на расположенной выше по потоку поверхности второй внутренней трубки. Первая наружная трубка содержит несколько дренажных отверстий на нижней по вертикали поверхности, а нижняя поверхность второй внутренней трубки герметична. Кроме того, один или несколько каналов гидравлически сообщают вторую внутреннюю трубку с выпускным каналом двигателя, но не сообщают первую наружную трубку с выпускным каналом.
Обратимся к ФИГ. 14, иллюстрирующей пример алгоритма 1400 для измерения параметров твердых частиц. Блок датчика ТЧ, раскрытый со ссылкой на ФИГ. 2-13, можно использовать для обнаружения твердых частиц в отработавших газах, выходящих из ФТЧДД. Например, с помощью блока датчика ТЧ можно обнаружить утечки из ФТЧДД на основании измеренной концентрации твердых частиц в отработавших газах.
На шаге 1402 поток отработавших газов может направляться через выпускной канал выше по потоку от блока датчика ТЧ (например, блока 200 датчика ТЧ). На шаге 1404 первая порция отработавших газов может быть пропущена в первую наружную трубку (например, первую наружную трубку 210) через впускные отверстия (например, впускные отверстия 244) на первой наружной трубке. В одном примере шаг 1404 может включать в себя, при протекании отработавших газов по выпускному каналу двигателя и мимо блока датчика ТЧ, пропуск порции отработавших газов в первую наружную трубку через группу впускных отверстий на расположенной выше по потоку поверхности первой наружной трубки на шаге 1405. Таким образом, алгоритм 1400 может перейти на шаг 1405, если блок датчика ТЧ схож с блоком 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 2-8, и содержит впускные отверстия на расположенной выше по потоку поверхности блока датчика ТЧ. В еще одном примере, шаг 1404 может включать в себя обтекание отработавшими газами блока датчика ТЧ и пропуск порции отработавших газов в первую наружную трубку через группу впускных отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности первой наружной трубки на шаге 1407. Таким образом, алгоритм 1400 может перейти на шаг 1407 после шага 1406, более подробно раскрытого ниже, если блок датчика ТЧ схож с блоком 200 датчика ТЧ, показанном на ФИГ. 12-13, и содержит впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности блока датчика ТЧ. В то же время, на шаге 1406 остальная часть отработавших газов (например, отработавшие газы, не входящие в первую порцию, поступившую в блок датчика ТЧ) могут течь мимо боковых поверхностей блока датчика ТЧ. Следовательно, отработавшие газы могут протекать мимо первой наружной трубки блока датчика ТЧ и создавать пониженное статическое давление на боковых поверхностях (например, боковых поверхностях 256) и нижней поверхности (например, нижней поверхности 262) блока датчика ТЧ, как раскрыто со ссылкой на ФИГ. 6 и 11. Как раскрыто выше, если блок датчика ТЧ содержит впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности, алгоритм 1400 может перейти от шага 1406 к шагу 1407 и пропустить часть из прошедших мимо блока датчика отработавших газов внутрь блока через впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности. Как разъяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 6, статическое давление на расположенной ниже по потоку поверхности блока датчика ТЧ может быть выше, чем на его боковых поверхностях. Следовательно, отработавшие газы, протекающие мимо блока датчика ТЧ, могут быть вовлечены в первую наружную трубку через расположенную ниже по потоку поверхность.
На шаге 1408 первая порция отработавших газов, поступившая в первую наружную трубку, может быть направлена через кольцевое пространство, образованное между внутренней поверхностью первой наружной трубки и наружной поверхностью второй внутренней трубки (например, второй внутренней трубки 220). В одном примере первая порция отработавших газов может быть направлена к расположенному ниже по потоку концу блока датчика ТЧ на шаге 1409. При этом, более тяжелые крупные твердые частицы и (или) водяные капли, могущие содержаться в первой порции отработавших газов, могут осаждаться как на внутренней поверхности первой наружной трубки, так и на наружной поверхности второй внутренней трубки. Далее, на шаге 1410, первая порция отработавших газов может поступить во вторую внутреннюю трубку через отверстия (например, отверстия 246) на второй внутренней трубке. В одном примере шаг 1410 может включать в себя пропуск порции отработавших газов во вторую внутреннюю трубку через группу впускных отверстий на расположенной выше по потоку поверхности второй внутренней трубки на шаге 1411. Таким образом, алгоритм 1400 может перейти на шаг 1411, если блок датчика ТЧ схож с блоком 200 датчика ТЧ, показанным на ФИГ. 12-13, и содержит впускные отверстия на расположенной выше по потоку поверхности первой внутренней трубки блока датчика ТЧ. В еще одном примере шаг 1410 может включать в себя пропуск порции отработавших газов во вторую внутреннюю трубку через группу впускных отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки на шаге 1413. Таким образом, алгоритм 1400 может перейти на шаг 1413, если блок датчика ТЧ схож с блоком 200 датчика ТЧ, показанным на ФИГ.2-8, и содержит впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности второй внутренней трубки блока датчика ТЧ.
На шаге 1412 первая порция отработавших газов может столкнуться с поверхностью датчика ТЧ, содержащей электрическую цепь. При этом сажа и другие твердые частицы, содержащиеся в первой порции отработавших газов, могут осаждаться на поверхности датчика ТЧ. Кроме того, контроллер может получать сигнал обратной связи отдатчика ТЧ. Далее, на шаге 1414, первая порция отработавших газов может выйти из второй внутренней трубки через выходные каналы, расположенные в областях пониженного статического давления. Как было раскрыто выше на шаге 1406, пониженное статическое давление может возникнуть на боковых поверхностях и нижней поверхности первой наружной трубки под действием отработавших газов, протекающих мимо первой наружной трубки блока датчика ТЧ. Пониженное давление может способствовать вытягиванию первой порции отработавших газов из блока датчика ТЧ. В связи с этим, в одном примере выходные каналы могут располагаться в днище блока датчика ТЧ, как показано на ФИГ. 7-8, и, следовательно, отработавшие газы могут покидать блок датчика ТЧ через днище блока датчика. В еще одном примере, отработавшие газы на шаге 1414 могут выходить через каналы, расположенные на боковых поверхностях блока датчика ТЧ. Таким образом, в примерах блоков датчика ТЧ на ФИГ. 2А и 2В с выходными каналами на боковых поверхностях, отработавшие газы на шаге 1414 могут покидать блок датчика ТЧ через его боковые поверхности. На шаге 1416 первая порция отработавших газов, покидающая блок датчика ТЧ, может смешаться с остальными отработавшими газами, текущими мимо блока датчика ТЧ.
Таким образом, способ измерения параметров твердых частиц в выпускном канале содержит направление порции отработавших газов в первую наружную трубка через первую группу отверстий на первой наружной трубке, направление порции отработавших газов во вторую внутреннюю трубку через вторую группу отверстий на второй внутренней трубке и натекание порции отработавших газов на датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки. Способ также содержит направление порции отработавших газов из второй внутренней трубки через выходные каналы в выпускной канал.
Таким образом, система для измерения параметров твердых частиц в выпускном канале двигателя может содержать первую наружную трубку с одним или несколькими впускными отверстиями для газа, вторую внутреннюю трубку с одним или несколькими впускными отверстиями, расположенную внутри первой наружной трубки, при этом центральная ось второй внутренней трубки параллельна центральной оси первой наружной трубки, датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки и содержащий электрическую цепь на первой поверхности, а также один или несколько выходных каналов, гидравлически сообщающих только вторую внутреннюю трубку, но не первую наружную трубку, с выпускным каналом. Одно или несколько впускных отверстий первой наружной трубки также могут включать в себя единственное прямоугольное отверстие, расположенное на расположенной выше по потоку поверхности первой наружной трубки, при этом расположенная выше по потоку поверхность содержит поверхность, перпендикулярную потоку отработавших газов в выпускном канале. В другом варианте одно или несколько впускных отверстий первой наружной трубки могут также включать в себя несколько круглых отверстий, расположенных по окружности первой наружной трубки. В еще одном примере, одно или несколько впускных отверстий первой наружной трубки могут также включать в себя несколько круглых отверстий, расположенных по оси, параллельной центральной оси первой наружной трубки. Одно или несколько впускных отверстий второй внутренней трубки могут также включать в себя единственное прямоугольное отверстие с первой парой параллельных сторон длиннее, чем вторая пара параллельных сторон, при этом первая пара параллельных сторон параллельна центральной оси второй внутренней трубки. В еще одном примере, одно или несколько впускных отверстий второй внутренней трубки могут также включать в себя несколько круглых отверстий, расположенных на одной линии по оси, параллельной центральной оси второй внутренней трубки. Датчик твердых частиц может быть расположен внутри второй внутренней трубки так, чтобы первая поверхность с электрической цепью была обращена к одному или нескольким впускным отверстиям второй внутренней трубки. Выходные каналы могут начинаться на боковых поверхностях второй внутренней трубки, при этом каждая боковая поверхность расположена по касательной к направлению потока отработавших газов в выпускном канале. В другом варианте, выходные каналы могут начинаться на нижней поверхности второй внутренней трубки, при этом нижняя поверхность параллельна потоку отработавших газов в выпускном канале.
Обратимся к ФИГ. 15А и 15В, иллюстрирующим блок 1500 датчика ТЧ. В частности, блок 1500 датчика ТЧ содержит единственную защитную трубку, окружающую датчик 1532 ТЧ в отличие от блока 200 датчика ТЧ, содержащего две защитные трубки вокруг соответствующего датчика ТЧ.
В варианте на ФИГ. 15А и 15В отработавшие газы протекают справа налево на ФИГ. 15А и 15В. Следовательно, зритель смотрит на блок 1500 датчика ТЧ из точки ниже по потоку. Блок 1500 датчика ТЧ может быть расположен в выпускном канале так, чтобы центральная ось М-М' блока 1500 датчика ТЧ могла быть перпендикулярна потоку отработавших газов в выпускном канале.
Блок 1500 датчика ТЧ содержит защитную трубку 1520 с некоторым количеством впускных отверстий 1546 на расположенной ниже по потоку поверхности 1552 защитной трубки 1520. В частности, расположенная ниже по потоку поверхность 1552 защитной трубки 1520 может быть перпендикулярна потоку отработавших газов в выпускном канале, и обращена вслед ему. Так, в примере на ФИГ. 15А и 15В, где отработавшие газы текут справа налево, впускные отверстия 1546 могут располагаться на левой стороне защитной трубки 1520 так, чтобы отработавшие газы должны были обтекать защитную трубку 1520 перед тем, как попасть во впускные отверстия 1546. Впускные отверстия 1546 могут функционировать как впускные отверстия для отбора проб отработавших газов на содержание твердых частиц. Как раскрыто в примере на ФИГ. 15А и 15В, впускные отверстия 1546 могут включать в себя несколько круглых отверстий, расположенных на одной линии по вертикальной оси первой наружной трубки 210 параллельно центральной оси М-М' первой наружной трубки 210. В одном примере впускные отверстия могут быть расположены вертикально в ряд на расположенной ниже по потоку поверхности 1552 защитной трубки 1520. В других примерах впускные отверстия могут быть расположены в несколько вертикальных рядов на расположенной ниже по потоку поверхности 1552 защитной трубки 1520. В дополнительных примерах отверстия 1546 могут быть расположены на всем протяжении от нижней поверхности 1562 до верхней поверхности 1550 защитной трубки 1520. В других примерах отверстия 1546 могут не располагаться на всем протяжении от нижней поверхности 1562 до верхней поверхности 1550, а быть полностью сосредоточены в пределах расположенной ниже по потоку поверхности 1552. Расположенная выше по потоку поверхность 1554 защитной трубки 1520 практически перпендикулярна потоку отработавших газов и обращена ему навстречу. Защитная трубка 1520 также содержит несколько выходных отверстий 1548 на боковых поверхностях 1556. Как раскрыто в примере на ФИГ. 15А, выходные отверстия 1548 могут включать в себя несколько круглых отверстий, расположенных на одной линии по вертикальной оси защитной трубки 1520 параллельно центральной оси М-М' первой наружной трубки 210. Однако в другом варианте, показанном на ФИГ. 15В, выходные отверстия 1548 могут быть прямоугольными. В частности, одно или несколько выходных отверстий 1548 могут представлять собой прямоугольники с первой парой параллельных сторон длиннее второй пары параллельных сторон. Выходные отверстия 1548, как показано на ФИГ. 15В, также могут быть расположены на защитной трубке 1520 так, чтобы первая пара параллельных сторон была параллельна центральной оси М-М' защитной трубки 1520. В одном примере выходные отверстия 1546 могут включать в себя единственное прямоугольное отверстие как показано на ФИГ. 15В. Однако в других примерах выходные отверстия 1548 могут включать в себя несколько прямоугольных отверстий. В частности, одно прямоугольное отверстие может располагаться вблизи верхней поверхности 1550, а другое прямоугольное отверстие - вблизи нижней поверхности 1562. При этом возможны и другие варианты расположения прямоугольных отверстий. Например, выходные отверстия 1548 могут быть расположены с равными интервалами друг от друга. Датчик 1532 ТЧ может располагаться внутри защитной трубки 1520. Первая поверхность 1536 датчика ТЧ 1532 может содержать электрическую цепь 1534, при этом датчик 1532 ТЧ может быть ориентирован в защитной трубке 1520 так, чтобы первая поверхность 1536 была обращена к расположенным ниже по потоку впускным отверстиям 1546. Так электрическая цепь 1534 может подвергаться воздействию входящего потока отработавших газов из расположенных ниже по потоку впускных отверстий 1546. Датчик 1532 ТЧ может быть расположен в защитной трубке 1520 так, чтобы центральная продольная ось датчика ТЧ 1532 была параллельна центральной оси защитной трубки 1520. В примере на ФИГ. 11 центральные оси датчика ТЧ 1532 и защитной трубки 1520 могут совпадать на оси М-М'. Следовательно, датчик 1532 ТЧ может быть расположен в центре защитной трубки 1520. В других вариантах осуществления могут использоваться другие варианты расположения датчика ТЧ 1532 в защитной трубке 1520.
Блок 1500 датчика ТЧ может быть изолирован на верхней (по вертикали) поверхности 1550 стенкой выпускного канала сходным с блоком 200 датчика ТЧ образом. Следовательно, можно обеспечить герметичное соединение между стенкой выпускного канала и блоком 1500 датчика ТЧ для уменьшения утечки отработавших газов из выпускного канала в атмосферу. Также, нижняя поверхность 1562 защитной трубки 1520 может быть закрыта и герметична. В частности, блок датчика ТЧ может быть сформирован так, чтобы единственными отверстиями на защитной трубке 1520 были впускные отверстия 1546 и выходные отверстия 1548. В других примерах нижняя поверхность 1562 может содержать одно или несколько дренажных отверстий 1548, схожих с дренажными отверстиями 248 блока 200 датчика ТЧ, для выпуска водяных капель и крупных твердых частиц из блока 1500 датчика ТЧ.
Итак, датчик ТЧ на ФИГ. 15А и 15В содержит систему, содержащую датчик ТЧ, заключенный в защитную трубку, при этом защитная трубка содержит несколько впускных отверстий для отработавших газов на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки и несколько выходных отверстий на боковых поверхностях указанной защитной трубки. Кроме того, датчик ТЧ может быть расположен в защитной трубке так, чтобы центральная ось датчика ТЧ была параллельна центральной оси защитной трубки. Кроме того, датчик ТЧ может содержать электрическую цепь на первой поверхности и может быть расположен в защитной трубке так, чтобы первая поверхность была обращена к нескольким впускным отверстиям для отработавших газов на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки.
На ФИГ. 16 представлен вид 1600 в поперечном разрезе по плоскости Z-Z' блока 1500 датчика ТЧ на ФИГ. 15. Вид 1600 в поперечном разрезе по плоскости Z-Z' содержит расположенное ниже по потоку впускное отверстие 1546 и выходное отверстие 1548 на защитной трубке 1520. Поток отработавших газов направлен справа налево на ФИГ. 16.
Когда отработавшие газы протекают мимо блока 1500 датчика ТЧ в выпускном канале, порция 1664 отработавших газов может попасть в блок 1500 датчика ТЧ через расположенные ниже по потоку впускные отверстия 1546 защитной трубки 1520. В частности, порция отработавших газов может войти во внутреннее пространство 1642 в защитной трубке 1520. Как разъяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 5 и 6, при протекании отработавших газов мимо блока 1500 датчика ТЧ на расположенном ниже по потоку конце блока 1500 датчика ТЧ может возникнуть повышенное статическое давление (с низкой скоростью). Повышенное статическое давление может способствовать втягиванию порции 1664 отработавших газов внутрь блока 1500 датчика ТЧ.
Порция 1664 отработавших газов, поступившая во внутреннее пространство 1642, может столкнуться с первой поверхностью 1536 датчика 1532 ТЧ. Затем порция отработавших газов может покинуть блок 1500 датчика ТЧ через выходные отверстия 1548 на боковых поверхностях 1556 и смешаться с отработавшими газами, протекающими мимо датчика. Порция 1664 отработавших газов, выходящая из блока датчика ТЧ, показана пунктирными линиями, чтобы отличить ее от остальных отработавших газов в выпускном канале, протекающих мимо блока 1500 датчика ТЧ. Как было раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 5 и 6, протекание отработавших газов мимо защитной трубки 1520 может вызвать образование областей пониженного статического давления на боковых поверхностях 1556 защитной трубки 1520. Наличие данных областей пониженного статического давления может способствовать вытягиванию порции 1664 отработавших газов из внутреннего пространства 1642 защитной трубки 1520.
Размеры и местоположения впускных отверстий 1546 для отработавших газов можно оптимизировать путем моделирования, используя какой-либо инструмент вычислительной гидродинамики (ВГД), чтобы обеспечить более равномерный расход потока на первой поверхности 1536 датчика ТЧ 1532. При более равномерном расходе потока порции 1664 отработавших газов на датчик 1532 ТЧ, твердые частицы смогут более равномерно осаждаться на первой поверхности 1536. Кроме того, при использовании блока датчика ТЧ, например, блока 1500 датчика ТЧ, порция 1664 отработавших газов может быть отобрана в виде пробы из области, расположенной ближе к центральной оси выпускного канала, вместо того, чтобы отбирать пробы отработавших газов из области ближе к периферии выпускного канала. Отработавшие газы в центре выпускного канала могут содержать твердые частицы в концентрации, лучше отражающей среднюю концентрацию твердых частиц. Следовательно, можно повысить достоверность показаний датчика ТЧ.
Обратимся к ФИГ. 17, иллюстрирующей обтекание средой (например, отработавшими газами) блока 1500 датчика ТЧ на отрезке выпускного канала 1705. Как показано на ФИГ. 17, поток отработавших газов в выпускном канале 1705 может быть направлен справа налево. Место, обозначенное буквой «L», соответствует расположенной выше по потоку поверхности 1554 защитной трубки 1520, место, обозначенное буквой «М», соответствует расположенной ниже по потоку поверхности 1552 защитной трубки 1520, а места, обозначенные буквами «N» и «О» соответствуют боковым поверхностям 1556 защитной трубки 5120 блока 1500 датчика ТЧ. Поток газа вокруг блока 1500 датчика ТЧ, и, в частности, защитной трубки 1500, приводит к изменению статического давления на наружной поверхности блока датчика. Повышенное статическое давление может присутствовать в месте L выше по потоку, а пониженное статическое давление может присутствовать на любой из боковых поверхностей N и О. Кроме того, статическое давление в месте М может быть выше, чем на боковых поверхностях N и О, но ниже статического давления в месте L. Иными словами, расположение впускных отверстий в месте М, а выходных каналов на боковых поверхностях N и О, может быть более предпочтительным для отбора проб отработавших газов. В раскрытых в настоящем описании вариантах осуществления, впускные отверстия и выходные каналы могут быть расположены таким образом, чтобы воспользоваться преимуществом данного явления. Низкое статическое давление в местах N и О способствует естественному вытягиванию отработавших газов из блока датчика ТЧ, а высокое статическое давление в месте М может способствовать втягиванию отработавших газов внутрь блока датчика ТЧ. Таким образом, благодаря наличию эффективного тракта для прохождения отработавших газов из места М к местам О и N через впускные отверстия 1546 (показанные на ФИГ. 16) и выходные каналы 1548 (показанные на ФИГ. 16), порция отработавших газов, как показано на ФИГ.17, может быть оттянута назад к блоку датчика ТЧ после протекания мимо него. Расположение впускных отверстий в месте М может быть предпочтительнее, чем в месте L, поскольку поток отработавших газов в защитную трубку 1520 и на датчик 1532 ТЧ можно более равномерно регулировать. В частности, скорость течения порции отработавших газов, поступающих в защитную трубку 1520, можно снизить, если она входит в защитную трубку в месте М, а не в месте L. Это может быть обусловлено тем, что отработавшие газы, поступающие в блок в месте М, могут изменить направление своего течения на противоположное как показано на ФИГ. 17. Иными словами, после того, как порция отработавших газов протечет мимо защитной трубки 1520, она может изменить направление течения на противоположное и повернуть назад к расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки 1520, если для прохода от места М к местам N и О имеется подходящий тракт. Иначе говоря, после того, как порция отработавших газов обтечет вокруг блока 1500 датчика ТЧ справа налево, она может изменить направление течения на 180 градусов и быть оттянута назад через блок датчика ТЧ по впускным отверстиям 1546 и выходным каналам 1548. Кроме того, за счет обеспечения более регулируемого потока и, следовательно, более равномерного осаждения сажи на датчике 1532 ТЧ путем размещения впускных отверстий в месте М, а не в месте L, также можно уменьшить осаждение водяных капель и крупных твердых частиц на датчике 1532 ТЧ.
Количество водяных капель и крупных твердых частиц, попадающих в блок датчика ТЧ, можно снизить по сравнению с тем, которое имело бы место при размещении впускных отверстий на расположенной выше по потоку поверхности блока датчика ТЧ. Это обусловлено тем, что их большая по сравнению с отработавшими газами инерция затрудняет изменение направления течения водяных капель и крупных твердых частиц и их возврат к блоку 1500 датчика ТЧ после того, как они проследуют мимо него.
Итак, система может содержать выпускной канал двигателя и датчик твердых частиц, расположенный в защитной трубке в указанном канале, при этом защитная трубка содержит впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности и выходные каналы на боковых поверхностях, датчик твердых частиц содержит электрическую цепь на первой поверхности и расположен в защитной трубке так, чтобы первая поверхность была обращена к одному или нескольким впускным отверстиям для газа. Расположенная ниже по потоку поверхность может включать в себя поверхность, перпендикулярную потоку отработавших газов в выпускном канале и обращенную вслед ему, а боковые поверхности расположены по касательной к потоку отработавших газов в выпускном канале. Впускные отверстия защитной трубки могут содержать несколько круглых отверстий, расположенных по оси, параллельной центральной оси защитной трубки. В другом варианте выходные каналы могут содержать прямоугольные отверстия, любое из которых содержит первую пару параллельных сторон длиннее параллельных сторон второй пары и перпендикулярную второй паре параллельных сторон, причем первая пара параллельных сторон параллельна центральной оси защитной трубки. Выходные каналы могут включать в себя круглые отверстия, расположенные по оси, параллельной центральной оси защитной трубки. Защитная трубка может быть герметизирована в верхней по вертикали части при креплении ее в выпускной системе автотранспортного средства, выполненного с возможностью передвижения по дороге. Система может также содержать дренажные отверстия, расположенные на нижней поверхности защитной трубки.
Обратимся к ФИГ. 18, иллюстрирующей способ отбора проб отработавших газов с использованием блока 1500 датчика ТЧ. В частности, проба отработавших газов втягивается внутрь через впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки и может натекать на поверхность датчика ТЧ.
На шаге 1802 отработавшие газы можно направить через выпускной канал мимо блока датчика ТЧ. Следовательно, отработавшие газы могут течь в выпускном канале из области выше по потоку от блока датчика ТЧ в область ниже по потоку от блока датчика ТЧ. То есть блок датчика ТЧ может быть расположен в выпускном канале, в котором отработавшие газы могут течь в одном направлении. Так, на шаге 1802, отработавшие газы могут течь в одном направлении из области выше по потоку от блока датчика ТЧ в область ниже по потоку от блока датчика. На шаге 1804 порция отработавших газов может быть втянута в защитную трубку (например, защитную трубка 1520) блока датчика ТЧ. В частности, порция отработавших газов может попасть в защитную трубку через несколько впускных отверстий (например, отверстий 1546) на расположенной ниже по потоку поверхности (например, поверхности 1552) защитной трубки. Как разъяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 17, статическое давление на боковых поверхностях (например, боковых поверхностях 1556) защитной трубки может быть ниже, чем на расположенной ниже по потоку поверхности, благодаря чему отработавшие газы могут быть оттянуты назад к расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки и далее через выходные каналы на боковых поверхностях защитной трубки. Иначе говоря, из-за пониженного давления непосредственно снаружи боковых поверхностей защитной трубки, порция отработавших газов, текущая в направлении потока отработавших газов в выпускном канале, может изменить свое направление на противоположное, войти в защитную трубку через любые отверстия, имеющиеся на ней, и выйти из защитной трубки через отверстия на боковых сторонах защитной трубки. Таким образом, пройдя мимо расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки на шаге 1802, порция отработавших газов может повернуть на 180 градусов в сторону блока датчика и втечь в него через впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки на шаге 1804.
На шаге 1806 порция отработавших газов может быть направлена на поверхность датчика ТЧ (например, датчика 1532 ТЧ), расположенного в защитной трубке. Порция отработавших газов может натечь на электрическую цепь, расположенную на поверхности датчика ТЧ. Такое натекание может способствовать более равномерному распределению твердых частиц по электрической цепи, расположенной на поверхности датчика ТЧ. На шаге 1808 порция отработавших газов в защитной трубке может быть выпущена через выходные каналы на боковых поверхностях защитной трубки. Пониженное статическое давление на боковых поверхностях может способствовать вытягиванию порции отработавших газов из блока датчика ТЧ. Далее, на шаге 1810, порция отработавших газов может смешаться с остальными отработавшими газами, протекающими мимо боковых поверхностей блока датчика ТЧ в выпускном канале.
Итак, способ может включать в себя обтекание трубки, расположенной в выпускном канале, потоком отработавших газов в выпускном канале, направление порции отработавших тазов через несколько отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности указанной трубки, при этом расположенная ниже по потоку поверхность перпендикулярна направлению потока отработавших газов в выпускном канале и обращена вслед ему, натекание порции отработавших газов на датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки, и направление порции отработавших газов из трубки в выпускной канал через один или несколько каналов на боковых поверхностях второй внутренней трубки, при этом боковые поверхности расположены по касательной к направлению потока отработавших газов в выпускном канале. При обтекании отработавшими газами трубки может возникнуть разность давлений между наружными поверхностями трубки, при этом статическое давление снаружи боковой поверхности ниже, чем снаружи расположенной ниже по потоку поверхности, а статическое давление снаружи расположенной ниже по потоку поверхности ниже, чем снаружи расположенной выше по потоку поверхности, причем трубка образует суженную область на каждой из боковых сторон трубки, поскольку она уменьшает площадь поперечного сечения. Разность давлений между расположенной ниже по потоку поверхностью и боковыми поверхностями трубки может побудить порцию отработавших газов течь в направлении, противоположном потоку отработавших газов в выпускном канале, назад к расположенной ниже по потоку поверхности трубки. Способ также предусматривает возможность втягивания отработавших газов в трубку через отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности трубки и вытягивания их из трубки через выходные каналы на боковой поверхности трубки благодаря тому, что давление на боковых поверхностях трубки ниже, чем на расположенной ниже по потоку поверхности трубки.
Таким образом, датчик твердых частиц может быть огражден двумя защитными трубками, наличие которых также увеличивает равномерность осаждения. Направление течения пробы отработавших газов, втянутой внутрь блока датчика, может изменяться, что способствует снижению скорости потока. Кроме того, размеры, форма и расположение впускных отверстий на второй внутренней трубке могут быть выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимально равномерный поток проб газов на поверхность датчика твердых частиц. В одном примере отработавшие газы могут быть втянуты в блок датчика через несколько круглых отверстий, расположенных на одной линии по оси, параллельной центральной оси блока датчика. В еще одном примере впускные отверстия могут быть прямоугольными. В обоих вышеуказанных примерах на днище первой наружной трубки может быть расположено несколько дренажных отверстий для удаления водяных капель и крупных твердых частиц из блока датчика. В другом примере блок датчика может содержать круглые отверстия, расположенные по окружности наружной трубки блока датчика вблизи его основания. В связи с этим, может отсутствовать необходимость в дренажных отверстиях, поскольку водяные капли и крупные твердые частицы могут удаляться непосредственно через впускные отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности блока датчика. Кроме того, технический эффект, заключающийся в более равномерном натекании проб газов на датчик твердых частиц, может быть достигнут путем снижения скорости потока отработавших газов. В результате, поступающие в первую наружную трубку отработавшие газы могут изменить направление течения и быть вытеснены к верху блока датчика с последующим попаданием во впускные отверстия, а затем могут течь вниз и наружу через выходные каналы в днище блока датчика. Таким образом, изменив траекторию потока отработавших газов и снизив его скорость, можно увеличить равномерность потока на поверхность датчика твердых частиц. Кроме того, при использовании конструкции датчика твердых частиц с впускными отверстиями, вынуждающими поток газа изменить направление, можно защитить датчик твердых частиц от загрязнения крупными твердыми частицами и водяными каплями.
Технический эффект, заключающийся в увеличении равномерности осаждения сажи на датчике твердых частиц в выпускном канале с единственной защитной трубкой, также может быть достигнут за счет использования конструкции блока датчика твердых частиц с впускными отверстиями на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки и выходными каналами на боковых поверхностях защитной трубки. В частности, благодаря наличию пониженного статического давления на боковых поверхностях защитной трубки, при протекании отработавших газов мимо защитной трубки, порция отработавших газов может быть втянута в защитную трубку на расположенной ниже по потоку поверхности, обращенной вслед потоку отработавших газов в выпускном канале, и может выйти через выходные каналы на боковых поверхностях защитной трубки. Таким образом, при расположении впускных отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки и выходных каналов на боковых поверхностях защитной трубки, порция отработавших газов, протекающих мимо защитной трубки, может быть естественным образом оттянута назад в защитную трубку благодаря наличию пониженного давления снаружи боковых поверхностей защитной трубки. Скорость отработавших газов, втекающих в трубку, можно существенно снизить по сравнению со скоростью окружающих отработавших газов в выпускном канале за счет того, что отработавшие газы могут изменить направление течения на 180 градусов для вхождения в защитную трубку через расположенные ниже по потоку впускные отверстия. Первый технический эффект, заключающийся в увеличении равномерности осаждения сажи на датчике твердых частиц, может быть достигнут путем снижения скорости потока отработавших газов. Другой технический эффект, заключающийся в уменьшении количества водяных капель и крупных твердых частиц, осаждающихся на датчике твердых частиц, достигается за счет расположения впускных отверстий на расположенной ниже по потоку поверхности защитной трубки, а выходных каналов - на боковых поверхностях защитной трубки. Из-за большей инерции, водяные капли и крупные твердые частицы, после прохождения мимо защитной трубки, не могут изменить направление и течь назад к ней.
В другом варианте, способ может включать в себя обтекание отработавшими газами двигателя трубки, расположенной в выпускном канале, при этом наружный диаметр выпускного канала остается неизменным на отрезке прохождения потока от зоны непосредственно выше по потоку до зоны непосредственно ниже по потоку от трубки; и втягивание отработавших газов внутрь через отверстия на расположенной ниже по потоку поверхности трубки. Расположенная ниже по потоку поверхность может быть перпендикулярна направлению потока отработавших газов в канале и обращена ему вслед. Способ может также включать в себя натекание втянутых внутрь отработавших газов на датчик твердых частиц, расположенный внутри второй внутренней трубки. Способ также может включать в себя направление порции отработавших газов из трубки в выпускной канал через каналы на боковых поверхностях второй внутренней трубки, при этом боковые поверхности расположены по касательной к направлению потока отработавших газов в выпускном канале.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.