RU2578922C1 - Устройство для измерения содержимого выхлопных газов - Google Patents

Устройство для измерения содержимого выхлопных газов Download PDF

Info

Publication number
RU2578922C1
RU2578922C1 RU2014148793/06A RU2014148793A RU2578922C1 RU 2578922 C1 RU2578922 C1 RU 2578922C1 RU 2014148793/06 A RU2014148793/06 A RU 2014148793/06A RU 2014148793 A RU2014148793 A RU 2014148793A RU 2578922 C1 RU2578922 C1 RU 2578922C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust
holes
measuring chamber
exhaust gases
pipe
Prior art date
Application number
RU2014148793/06A
Other languages
English (en)
Inventor
Магнус МАККАЛЬДЕНЕР
Original Assignee
Сканиа Св Аб
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сканиа Св Аб filed Critical Сканиа Св Аб
Application granted granted Critical
Publication of RU2578922C1 publication Critical patent/RU2578922C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/008—Mounting or arrangement of exhaust sensors in or on exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B27/00—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues
    • F02B27/04—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues in exhaust systems only, e.g. for sucking-off combustion gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02—Devices for withdrawing samples
    • G01N1/22—Devices for withdrawing samples in the gaseous state
    • G01N1/2247—Sampling from a flowing stream of gas
    • G01N1/2252—Sampling from a flowing stream of gas in a vehicle exhaust
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
    • G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
    • G01N33/0037—NOx
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

Изобретение относится к устройству для измерения содержания окислов азота в выхлопных газов. Предложено устройство для забора выхлопных газов, используемое при измерении содержимого выхлопных газов в выпускном потоке (4) от двигателя внутреннего сгорания. Устройство (2) расположено смежно с выхлопной линией (6), содержит датчик (8), расположенный в измерительной камере (10), и имеет по меньшей мере два отверстия (14), направленные навстречу выпускному потоку (4) для отвода части выпускного потока и направления ее к измерительной камере (10) через смесительную камеру (20), которая является круговой и выполнена таким образом, что она окружает выхлопную линию (6). Указанное устройство выполнено с возможностью направления выхлопных газов из измерительной камеры (10) назад в выхлопную линию (6) в местоположении ниже по потоку отверстий (14). Отверстия имеют форму по меньшей мере двух заборных трубок (12), каждая из которых по меньшей мере частично находится в выхлопной трубе (6). Устройство оснащено сужением (22) вблизи того места в выхлопной трубе (6), где выхлопные газы из измерительной камеры (10) подаются назад в выхлопную трубу (6), чтобы использовать эффект Вентури для улучшения потока мимо датчика (8). Техническим результатом изобретения является обеспечение регулирования системы очистки выхлопа с большей точностью. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к устройству в соответствии с ограничительной частью независимого пункта формулы изобретения. В частности, изобретение относится к устройству, предназначенному, главным образом, для улучшения измерения содержания окислов азота (NOx) в выхлопных газах от двигателя внутреннего сгорания с целью обеспечения более точной регулировки системы доочистки выхлопных газов.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатель внутреннего сгорания сжигает смесь воздуха и топлива и производит выхлопные газы, которые, помимо прочего, содержат окислы азота (NOx), двуокись углерода (СO2), окись углерода (СO) и твердые частицы. NOx представляет собой общую формулу, используемую для обозначения главным образом окиси азота (NO) и двуокиси азота (NO2). Чтобы уменьшить выбросы вредных составляющих, в выхлопной линии от двигателя обычно устанавливают систему доочистки выхлопных газов. Чтобы уменьшить содержание окислов азота, в случае дизельных двигателей, система доочистки выхлопных газов обычно включает в себя катализатор системы выборочного каталитического восстановления (SCR) в комбинации с системой инжекции восстанавливающего агента до катализатора. Восстанавливающий агент в присутствии катализатора вступает в реакцию с окислами азота и уменьшает содержание выбрасываемых в атмосферу окислов азота. В частности, восстанавливающий агент распадается и образует аммиак, который затем вступает в реакцию с окислами азота с образованием воды и газообразного азота (N2).
Чтобы достичь описанного уменьшения окислов азота, аммиак должен быть запасен в катализаторе системы SCR. Для того чтобы катализатор работал эффективно, уровень этого запаса должен быть соответствующим. В частности, уменьшение окислов азота или "преобразовательная" эффективность зависит от уровня запаса. Чтобы поддерживать высокую "преобразовательную" эффективность в различных рабочих ситуациях, должен поддерживаться этот уровень аммиака. Однако по мере того как температура катализатора увеличивается, уровень аммиака постепенно должен снижаться во избежание его выхода наружу (то есть из катализатора выводится избыток аммиака), что могло бы уменьшить "преобразовательную" эффективность катализатора.
Таким образом, и по соображениям, относящимся к окружающей среде, и по причинам экономичности работы, стратегия очистки выхлопа требует принимать во внимание необходимость преобразования достаточного количества окислов азота, в то же время стараясь не инжектировать слишком много восстанавливающего агента.
Выхлопные газы после SCR-катализатора имеют различные концентрации окислов азота (NOx) по поперечному сечению катализатора из-за неравномерного распределения восстанавливающего агента до катализатора. Это приводит к неодинаковому распределению концентрации окислов азота в выпускном потоке после катализатора в тех случаях, когда производится измерение содержания окислов азота. Использование датчика окислов азота для создания обратной связи и правильного управления количеством добавленного восстанавливающего агента по отношению к концентрации окислов азота связано с "сенсорным" измерением средней величины содержания в выпускном потоке окислов азота, что трудно выполнить, поскольку измерение часто проводится только в одной точке выпускного потока.
Существуют различные общие способы измерения содержимого газов.
Публикация DD 249096 раскрывает устройство для измерения различных газов, например, выдыхаемого воздуха, проходящего через трубку. Все из трех измерительных трубок этого устройства имеют одно и то же сопротивление потоку, но газ к измерительной камере, где смешиваются газы, и где производится измерение, протекает по ним из разных точек в трубке. Затем газ через выпускную трубку направляется назад в трубку.
Публикация DЕ 193117U раскрывает измерительное устройство с измерительными трубками различной длины, которые направляют газ в смесительный корпус, оснащенный фильтром, который направляет газ через трубку к датчику. Затем газ через выпускную трубку направляется назад.
Публикация ЕР 0658756 раскрывает измерительное устройство, в котором в измерительную камеру через пять каналов подается аэрозоль.
Публикация GB 2135462 обращается к использованию направляющей трубки для направления выхлопных газов в выпускном потоке к датчику.
Патент США № 6843104 приводит решение, в котором в выпускном трубопроводе установлена поперечная труба с несколькими впусками с целью забора выхлопных газов по разным радиусам и смешивания их, прежде чем они будут направлены к датчику. После этого выхлопные газы направляются назад в выхлопную трубу.
Патент США № 6843104 приводит решение, в значительной степени похожее на систему по патенту США № 6843104.
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенного устройства забора выхлопных газов, которое выдает величину измеренного содержания вещества в выхлопных газах, которое по существу соответствует средней величине содержания вещества в выхлопных газах. Это позволяет регулировать систему очистки выхлопа с большей точностью.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеуказанные задачи решены посредством изобретения, определенного независимым пунктом формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения определены зависимыми пунктами формулы.
В устройстве забора в соответствии с настоящим изобретением выхлопные газы забираются во множестве точек поперек поперечного сечения выпускного потока и смешиваются, прежде чем датчиком будет выполнено измерение. Результат представляет собой более репрезентативное среднее значение предназначенного к измерению газового компонента, чем полученное измерением лишь на основе величин, взятых только в одной точке измерения.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением особенно подходит для использования в контексте измерения содержания в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания окислов азота. Оно содержит по меньшей мере две заборные трубки, сконфигурированные с преимуществами трубок Пито, которые расположены с отверстиями, направленными навстречу выпускному потоку, и установлены так, что находятся в непосредственной близости от выхлопной линии, с тем, чтобы отводить часть выпускного потока к датчику окислов азота. Все упомянутые заборные трубки расположены в одной и той же плоскости под прямыми углами к основному направлению выпускного потока, а упомянутые отверстия, предпочтительно, равномерно распределены в упомянутой плоскости на предопределенном расстоянии вдоль радиуса от продольной оси выхлопной линии.
Устройство содержит смесительную камеру, расположенную таким образом, чтобы она окружала выхлопную линию с протекающими выхлопными газами. Преимущество такой смесительной камеры состоит в том, что она не занимает много места, а расстояние от различных точек измерения до смесительной камеры при этом будет минимальным, поскольку заборные трубки могут проходить радиально к поверхности оболочки выхлопной линии. Это приводит к меньшей длине линий в выпускном потоке, а следовательно, - к меньшему сопротивлению потоку.
В соответствии с изобретением, чтобы направить газ от измерительной камеры назад в выхлопную линию, используется так называемый эффект Вентури. Этот эффект вызывается обеспечением выхлопной линии с конструкцией вблизи того места, где выхлопные газы заводятся назад. Результатом является лучший поток и, следовательно, лучшее смешивание отведенного газа.
Дополнительные признаки и преимущества определены приложенным описанием, представляющим в качестве примеров несколько различных вариантов исполнения настоящего изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичный вид сечения в продольном направлении выхлопной линии, оснащенной устройством в соответствии с первым вариантом исполнения изобретения; и
Фиг. 2-5 - схематичные виды поперечных сечений по линии B-B первого, второго, третьего и четвертого вариантов исполнения изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ИСПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для одних и тех же или похожих элементов на чертежах используются одни и те же ссылочные позиции.
Фиг. 1 и 2 изображают первый вариант исполнения изобретения, при этом на фиг. 1 показано сечение A-A с фиг. 2, а фиг. 2 представляет собой сечение B-B с фиг. 1.
Фиг. 1 и 2 изображают устройство 2 забора, приспособленное для использования при измерении содержимого выхлопных газов в выпускном потоке 4. В одном варианте исполнения датчик выполнен с возможностью измерения содержания в выхлопных газах окислов азота. Выхлопные газы от двигателя внутреннего сгорания, то есть от дизельного двигателя, направляются через выхлопную линию, в качестве примера показанную в виде выхлопной трубы 6, на которой расположено устройство 2. Устройство 2 содержит датчик 8, расположенный в измерительной камере 10.
Устройство 2 дополнительно содержит две заборные трубки 12, каждая из которых частично находится в выхлопной трубе 6 и каждая из которых содержит по меньшей мере одно отверстие 14, направленное навстречу выпускному потоку 4. На фиг. 1 выпускной поток представлен стрелками. Отверстия 14 предпочтительно одного и того же размера расположены в плоскости С-С, которая по существу перпендикулярна главному направлению выпускного потока. Отверстия 14 в плоскости С-С предпочтительно распределены равномерно. Заборные трубки 12 выполнены с возможностью отвода части выпускного потока к измерительной камере 10, в которой датчик 8 измеряет содержание, например, окислов азота в выхлопных газах, отобранных к измерительной камере. Датчик соединен с системой очистки выхлопных газов на основе SCR-технологии (не показана) и составляет ее часть, при этом полученные от датчика измеренные величины используются, помимо прочего, для дозирования восстанавливающего агента.
Тот факт, что отверстия 14 распределены равномерно в плоскости C-C, перпендикулярной направлению выхлопных газов, в ряде различных вариантов исполнения означает, что они равномерно распределены, по меньшей мере, по одному кругу 16 под прямыми углами к направлению выпускного потока, причем центр круга совпадает с продольной осью 18 выхлопной трубы 6 (см., например, варианты исполнения с фиг. 2, 3, 4 и 5).
Первый вариант исполнения, изображенный на фиг. 2, относится к устройству с двумя похожими заборными трубками 12.
Альтернативные варианты исполнения, изображенные на фиг. 3 и 4, отличаются только количеством заборных трубок 12. Таким образом, вариант исполнения, изображенный на фиг. 3, относится к устройству 2 с тремя заборными трубками, а вариант с фиг. 4 - к устройству с четырьмя заборными трубками. Важно, чтобы было по меньшей мере две заборные трубки, и чем больше их количество, тем выше точность измерения, но, в то же время, тем более сложным является это решение. Более четырех труб дают лишь предельно лучшую точность измерения, а если требуется еще большая точность, то их вместо этого можно сконфигурировать так, как описано далее со ссылкой на фиг. 5.
Отверстие 14 каждого из этих заборных трубок расположено на заданном расстоянии от оси 18 выхлопной трубы 6. На чертеже это расстояние составляет порядка половины радиуса трубы. Эти отверстия также распределены равномерно в окружном направлении.
Фиг. 5 изображает вариант исполнения, в котором каждая заборная трубка 12 обеспечена двумя отверстиями 14 вдоль радиуса соответствующей трубки. Проиллюстрированный вариант исполнения содержит четыре заборные трубки. На фиг. 5 некоторые части, например, измерительная камера с датчиком, не изображены. В следующих вариантах исполнения отверстия распределены подобным же образом, будучи на предопределенном расстоянии вдоль радиуса от продольной оси 18 выхлопной трубы 6, и они также равномерно распределены в окружном направлении.
В варианте исполнения, изображенном на фиг. 1-4, устройство 2 содержит смесительную камеру 20, при этом заборные трубки 12 могут проводить через нее отобранный выпускной поток 4 к измерительной камере 10. Смесительная камера является кольцевой в поперечном сечении выхлопной трубы 6, и устроена так, что окружает эту выхлопную трубу. Таким образом, выхлопные газы из соответствующих отверстий 14 направляются в смесительную камеру 20, которая является общей для всех заборных трубок, и в которой выхлопные газы с различными содержаниями окислов азота будут смешиваться. После того как эти выхлопные газы с различными концентрациями окислов азота смешаются, они будут проверены датчиком 8, чтобы получить представительную среднюю величину содержания окислов азота в выхлопных газах в выхлопной линии на основе разных величин содержания окислов азота в различных частях выхлопной линии.
Все заборные трубки 12 по существу одной и той же длины и имеют в выхлопной трубе 6 по существу радиальную протяженность относительно этой выхлопной трубы. Это значит, что поток от соответствующих заборных трубок 12 будет достигать смесительную камеру 20 примерно в одно и то же время, что имеет преимущество для получения правильной измеренной величины.
Как показано на фиг. 1, каждая из заборных трубок 12 частично введена в выхлопную трубу в виде радиального участка, который посредством 90-градусного изгиба изменяется в осевом направлении, при этом внешний радиальный участок соединен со смесительной камерой 20, а радиальный и осевой участок на своем конце имеет отверстие 14, которое направлено в сторону выпускного потока.
Выхлопные газы, отобранные посредством заборных трубок 12 в смесительную камеру 20 и, следовательно, в измерительную камеру 10, затем должны быть направлены назад к выхлопной трубе 6, что выполняется посредством по меньшей мере одной возвратной трубки 24, выполненной с возможностью направления выхлопных газов от измерительной камеры назад к выхлопной трубе 6. На фиг. 1 возвратная трубка выполнена в форме соединения с измерительной камерой 10 и является просто отверстием 24 в стенке выхлопной трубы. Возвратная трубка/отверстие 24 расположена в выхлопной трубе на месте за соответствующими отверстиями заборных трубок 12 по ходу потока.
Выхлопная труба 6 преимущественно обеспечена сужением 22 вблизи того места, где выхлопные газы направляются от измерительной камеры 10 назад. Это сужение может преимущественно принимать форму внутренней выпуклости выхлопной трубы у отверстия 24, через которое выхлопные газы направляются назад. Назначением этого сужения является применение так называемого эффекта Вентури, в соответствии с которым давление в сужении будет меньше, чем до сужения, приводя к эффекту всасывания, который благоприятствует лучшему потоку выхлопных газов после датчика 8. Это сужение не должно быть в отверстии 24, где выхлопные газы направляются назад, а может находиться, например, где-нибудь вдоль внутренней поверхности выхлопной трубы в том сечении, где расположено отверстие 24.
В приложении данного изобретения для дизельного двигателя тяжелого транспортного средства, такого как грузовик, типичный диаметр выхлопной трубы составляет порядка 120-130 мм, например, 127 мм. Размеры заборных трубок 12 должны быть как можно меньше, чтобы минимизировать препятствие выпускному потоку от двигателя. Их диаметр может, например, находиться в диапазоне 2-10 мм. Их отверстия 14, предпочтительно, выполнены с одинаковым размером.
Заборные трубки 12 вдоль по существу всей своей протяженности имеют один и тот же внутренний диаметр, а их конфигурация рядом с отверстиями 14 подобна трубкам Пито, что означает, что их внешний диаметр в области вокруг отверстий сужается, и таким образом, становится настолько уже, что выхлопные газы, не заведенные в отверстия, с точки зрения картины потока, могут благополучно протекать мимо.
Заборные трубки 12, предпочтительно, могут быть расположены в местах вдоль выхлопной трубы, в которых температура выхлопных газов находится в диапазоне 150-450°С.
В рамках идеи изобретения можно также исключить смесительную камеру 20, так что выхлопные газы будут направляться непосредственно из заборных трубок в измерительную камеру 10. В комбинации с описанной ранее конструкцией 22 это приводит к хорошему потоку мимо датчика 8 и к последующим хорошим результатам измерения.
Настоящее изобретение не ограничено вышеописанными предпочтительными вариантами исполнения. Могут быть использованы различные альтернативы, модификации и эквиваленты.
Изобретение описано выше в виде примера, в котором устройство представляет собой часть системы SCR для очистки выхлопа, и измеренное содержание окислов азота используется в качестве параметра для регулирования инжекции восстанавливающего агента. Примером такого восстанавливающего агента является жидкий водный раствор мочевины, присутствующий на рынке как AdBlue®. Эта жидкость представляет собой нетоксичный раствор мочевины, используемый для химического уменьшения выбросов окислов азота (NOx), особенно в тяжелых транспортных средствах с дизельными двигателями.
В альтернативных вариантах исполнения для альтернативных целей это устройство может быть установлено в выхлопной линии до или после SCR-катализатора, и в выхлопной линии как до, так и после этого устройства могут находиться дополнительные компоненты.
В других приложениях это устройство может быть использовано для измерения в выпускном потоке от двигателя внутреннего сгорания составляющих, отличных от окислов азота. Более того, нет необходимости в том, чтобы датчик был датчиком окислов азота, который измеряет непосредственно концентрацию окислов азота, поскольку это может быть датчик любого другого типа, который может контролировать концентрацию окислов азота опосредованно. Кроме того, это может быть также датчик, который контролирует концентрацию окиси азота или двуокиси азота. Возможен также случай, при котором датчик может быть предназначен для измерения содержания в выхлопных газах углеводородов (НС).
В альтернативных вариантах исполнения это устройство может быть использовано аналогичным же образом в выхлопных линиях с формами поперечного сечения, отличными от круговой формы, показанной в качестве примера в виде выхлопной трубы, то есть с любыми необходимыми формами поперечного сечения.

Claims (8)

1. Устройство для забора выхлопных газов, используемое при измерении содержимого выхлопных газов в выпускном потоке (4) от двигателя внутреннего сгорания, при этом устройство (2) расположено смежно с выхлопной линией (6), содержит датчик (8), расположенный в измерительной камере (10), и имеет по меньшей мере два отверстия (14), направленные навстречу выпускному потоку (4), для отвода части выпускного потока и направления ее к измерительной камере (10) через смесительную камеру (20), которая является круговой и выполнена таким образом, что она окружает выхлопную линию (6), причем указанное устройство выполнено с возможностью направления выхлопных газов из измерительной камеры (10) назад в выхлопную линию (6) в местоположении ниже по потоку отверстий (14), отличающееся тем, что отверстия имеют форму по меньшей мере двух заборных трубок (12), каждая из которых по меньшей мере частично находится в выхлопной трубе (6), причем устройство оснащено сужением (22) вблизи того места в выхлопной трубе (6), где выхлопные газы из измерительной камеры (10) подаются назад в выхлопную трубу (6), чтобы использовать эффект Вентури для улучшения потока мимо датчика (8).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отверстия (14) находятся в плоскости (С-С), которая по существу перпендикулярна основному направлению выпускного потока (4), и равномерно распределены в этой плоскости (С-С).
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что отверстия (14) равномерно распределены по, по меньшей мере, одному кругу (16) под прямыми углами к направлению выпускного потока, а центр круга (16) совпадает с продольной осью (18) выхлопной трубы (6).
4. Устройство по п. 2 или 3, отличающееся тем, что отверстия (14) равномерно распределены на заданном расстоянии вдоль радиуса продольной оси (18) выхлопной трубы (6).
5. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что оно содержит две, три или четыре идентичные заборные трубки (12).
6. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что каждая заборная трубка (12) проходит от своего радиального внешнего конца радиально в направлении радиального внутреннего конца, который расположен под углом и проходит в направлении навстречу выпускному потоку (4).
7. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одну возвратную трубку (24), выполненную с возможностью направления выхлопных газов от измерительной камеры (10) назад в выхлопную линию (6).
8. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что датчик (8) выполнен с возможностью измерения содержания окислов азота (NOx) в выхлопных газах.
RU2014148793/06A 2012-05-04 2013-04-08 Устройство для измерения содержимого выхлопных газов RU2578922C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1250447-8 2012-05-04
SE1250447A SE538332C2 (sv) 2012-05-04 2012-05-04 Anordning för mätning av innehåll i avgaser
PCT/SE2013/050376 WO2013165296A1 (en) 2012-05-04 2013-04-08 Apparatus for measuring of contents in exhaust gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2578922C1 true RU2578922C1 (ru) 2016-03-27

Family

ID=49514585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014148793/06A RU2578922C1 (ru) 2012-05-04 2013-04-08 Устройство для измерения содержимого выхлопных газов

Country Status (9)

Country Link
US (1) US20150122002A1 (ru)
EP (1) EP2893165A4 (ru)
KR (1) KR20150015494A (ru)
CN (1) CN104271913A (ru)
BR (1) BR112014026382A2 (ru)
IN (1) IN2014DN08914A (ru)
RU (1) RU2578922C1 (ru)
SE (1) SE538332C2 (ru)
WO (1) WO2013165296A1 (ru)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103867273A (zh) * 2014-04-04 2014-06-18 北京科领动力科技有限公司 一种柴油机scr系统还原剂分布均匀性测量装置及方法
CN104655457B (zh) * 2015-03-03 2019-05-24 武汉大学 一种气体光谱分析真空采样器
US10066530B2 (en) * 2015-11-17 2018-09-04 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas mixer
CN106980028B (zh) * 2016-01-15 2018-12-07 张家港康得新光电材料有限公司 气体分析装置
CN106980027B (zh) * 2016-01-15 2018-12-07 张家港康得新光电材料有限公司 气体分析装置
US9932878B2 (en) * 2016-02-08 2018-04-03 Ford Global Technologies, Llc Particulate matter sensor
US10066535B2 (en) * 2016-11-17 2018-09-04 Caterpillar Inc. Compact design exhaust aftertreatment system with NOx sensor
DE102016223723A1 (de) * 2016-11-29 2018-05-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Anordnung und Verfahren zum Bestimmen von Lambda-Werten
CN106442898A (zh) * 2016-11-29 2017-02-22 江苏绿华生物工程有限公司 一种废气含量检测装置
WO2018160733A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-07 Spirosure, Inc. Nitric oxide detection device with reducing gas
WO2019155111A1 (en) * 2018-02-09 2019-08-15 Wärtsilä Finland Oy NOx MEASUREMENT DEVICE
AT520970B1 (de) * 2018-03-06 2022-08-15 Zeta Gmbh Konzentrations-Messvorrichtung für einen Behälter mit im Wesentlichen flüssigem Behälterinhalt
EP3546715B1 (en) * 2018-03-29 2022-02-23 Volvo Car Corporation Device and method for cleaning a sensor in an exhaust system and a vehicle comprising such a device
GB2618436B (en) * 2019-05-21 2024-03-06 Cummins Emission Solutions Inc Systems and methods for sampling exhaust gas
US11725561B2 (en) * 2019-05-21 2023-08-15 Cummins Emission Solutions Inc. Systems and methods for sampling exhaust gas
GB2614431B (en) * 2019-05-21 2023-11-01 Cummins Emission Solutions Inc Systems and methods for sampling exhaust gas
CN110359983B (zh) * 2019-08-08 2021-05-07 山东森思曼电子科技有限公司 一种三元催化器的氧传感器积碳清洁装置
US10907520B1 (en) * 2019-10-22 2021-02-02 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Sampling device for an exhaust gas sensor
US11203966B1 (en) * 2020-09-30 2021-12-21 Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc Circular sampling device for an exhaust gas sensor
DE102021122492A1 (de) * 2021-08-31 2023-03-02 Hug Engineering Ag Abgassystem
CN113669144A (zh) * 2021-09-29 2021-11-19 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 尾气后处理用氮氧化物浓度测量装置
GB202203750D0 (en) * 2022-03-17 2022-05-04 Cummins Ltd Turbine nox sensor

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1520405A2 (ru) * 1987-04-24 1989-11-07 Е.Д.Пембек Дымомер
RU2002234C1 (ru) * 1992-02-06 1993-10-30 Самарское государственное научно-производственное предпри тие "Труд" Способ отбора проб отработавших газов двигателей и устройство дл его осуществлени
RU2023250C1 (ru) * 1990-12-06 1994-11-15 Денисов Валерий Иванович Устройство для отбора проб отработавших газов двигателя транспортного средства
EP0658756A1 (de) * 1993-12-17 1995-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme eines Aerosols sowie Anwendung des Verfahrens
DE10245297B3 (de) * 2002-09-27 2004-01-08 Audi Ag Vorrichtung zur Messung von Gasinhaltsstoffen

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD249096B3 (de) * 1986-05-12 1992-12-10 Von Ardenne Inst Fuer Angewand Einrichtung zum messen einer mittleren gaskonzentration
DE19619622A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 Abb Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Probeentnahme von Abgasen
DE10203310A1 (de) * 2002-01-29 2003-07-31 Daimler Chrysler Ag Probenahmesystem für Abgassensoren
US6810725B2 (en) * 2003-02-28 2004-11-02 Cummins Inc. Exhaust gas recirculation measurement device
US7089811B2 (en) * 2004-01-28 2006-08-15 Innovate! Technology, Inc. System, apparatus, and method for guiding an exhaust gas
US7497138B2 (en) * 2006-03-16 2009-03-03 Ford Global Technologies, Llc System and method for improving performance of a fluid sensor for an internal combustion engine
US8230677B2 (en) * 2007-11-26 2012-07-31 Michigan Technological University NOx control systems and methods for controlling NOx emissions
DE102009015188B4 (de) * 2009-03-31 2011-12-15 Avl Emission Test Systems Gmbh Anlage zur Entnahme von Abgasproben von Verbrennungskraftmaschinen und deren Verwendung
US8256205B2 (en) * 2009-04-14 2012-09-04 Ford Global Technologies, Llc Exhaust system with a NOx sensor
US8341936B2 (en) * 2010-12-01 2013-01-01 Ford Global Technologies, Llc Advanced exhaust-gas sampler for exhaust sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1520405A2 (ru) * 1987-04-24 1989-11-07 Е.Д.Пембек Дымомер
RU2023250C1 (ru) * 1990-12-06 1994-11-15 Денисов Валерий Иванович Устройство для отбора проб отработавших газов двигателя транспортного средства
RU2002234C1 (ru) * 1992-02-06 1993-10-30 Самарское государственное научно-производственное предпри тие "Труд" Способ отбора проб отработавших газов двигателей и устройство дл его осуществлени
EP0658756A1 (de) * 1993-12-17 1995-06-21 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Entnahme eines Aerosols sowie Anwendung des Verfahrens
DE10245297B3 (de) * 2002-09-27 2004-01-08 Audi Ag Vorrichtung zur Messung von Gasinhaltsstoffen

Also Published As

Publication number Publication date
SE538332C2 (sv) 2016-05-17
CN104271913A (zh) 2015-01-07
EP2893165A4 (en) 2016-06-15
KR20150015494A (ko) 2015-02-10
EP2893165A1 (en) 2015-07-15
IN2014DN08914A (ru) 2015-05-22
US20150122002A1 (en) 2015-05-07
WO2013165296A1 (en) 2013-11-07
SE1250447A1 (sv) 2013-11-05
BR112014026382A2 (pt) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2578922C1 (ru) Устройство для измерения содержимого выхлопных газов
US11465108B2 (en) Dosing and mixing arrangement for use in exhaust aftertreatment
CN108071464B (zh) 带有NOx传感器的紧凑型设计排气后处理系统
JP5878601B2 (ja) 排気ガス処理装置
KR101758217B1 (ko) 액적방지 기능을 구비하는 환원제 믹싱장치
US8151556B2 (en) Internal combustion engine exhaust after-treatment system and method
US20110219745A1 (en) Method and apparatus for gaseous mixing in a diesel exhaust system
US11428139B2 (en) Internal swirler tube for exhaust catalyst
CN215115382U (zh) 排气系统
EP3978896A1 (en) Circular sampling device for an exhaust gas sensor
CN215256406U (zh) 车辆排气系统
KR102386556B1 (ko) 배기 센서 배플
BR102014010486A2 (pt) câmara de influxo para um conversor catalítico de um sistema de controle de emissão
JP2018021514A (ja) ミキサユニットおよび排気系
US11725561B2 (en) Systems and methods for sampling exhaust gas
KR20200008195A (ko) 선택적 촉매 환원 시스템용 믹서
WO2024163749A1 (en) Aftertreatment system including mixer with exhaust sampling flange
US11629623B2 (en) Exhaust gas sample collector and mixer for aftertreatment system
US11293327B2 (en) Sampling device for an exhaust gas sensor
US11162404B2 (en) Systems and methods for converting shear flow into axial flow in an exhaust system
GB2618436A (en) Systems and methods for sampling exhaust gas
GB2614431A (en) Systems and methods for sampling exhaust gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170409