СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ТВЁРДЫХ ЧАСТИЦ В ВЫПУСКНОМ ПАТРУБКЕ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F01N3/02 G01M15/10 G01N15/06 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к обнаружению твердых частиц в выпускной системе.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ и СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В системах снижения токсичности отработавших газов двигателя могут использовать различные датчики отработавших газов. В одном из примеров такой датчик может быть датчиком твердых частиц, который указывает массу и/или концентрацию твердых частиц в отработавших газах. В одном из примеров датчик твердых частиц может действовать, накапливая некоторое время твердые частицы и выдавая показания уровня накопления как меру содержания твердых частиц в отработавших газах.

В датчиках твердых частиц могут возникать проблемы, связанные с неравномерным осаждением сажи на датчик вследствие смещения распределения потока по поверхности датчика. Кроме того, датчики твердых частиц могут подвергаться загрязнению из-за ударов капелек воды и/или сравнительно крупных частиц, присутствующих в отработавших газах. Такое загрязнение может привести к ошибкам в показаниях датчика. Кроме того, когда через датчик твердых частиц проходит существенное количество отработавших газов, регенерация датчика может оказаться недостаточной.

Авторы настоящего изобретения увидели вышеуказанные проблемы и нашли подход, позволяющий, по меньшей мере, частично разрешить их. В одном из примеров решения предлагается система обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя. Эта система содержит первую, наружную трубу с множеством впускных отверстий на верхней по потоку поверхности, вторую, внутреннюю трубу с множеством впускных отверстий на нижней по потоку поверхности и датчик твердых частиц, расположенный во второй, внутренней трубе.

К примеру, датчик твердых частиц (ТЧ) может быть расположен во второй, внутренней трубе, причем эта вторая, внутренняя труба заключена внутри первой, наружной трубы. Первая, наружная труба может содержать множество отверстий на своей верхней по потоку поверхности, обращенной к встречному потоку отработавших газов. Также, вторая, внутренняя труба может содержать группу отверстий, распределенных на ее нижней по потоку поверхности, обращенной к уходящему потоку отработавших газов. Датчик ТЧ может содержать электрическую цепь на одной из своих поверхностей, и датчик ТЧ может быть расположен во внутренней трубе так, чтобы поверхность с электрической цепью была обращена к впускным отверстиям на нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы. Соответственно, проба отработавших газов может войти в первую, наружную трубу через отверстия, расположенные выше по потоку, протечь по кольцевому пространству между второй, внутренней трубой и первой, наружной трубой и войти во вторую, внутреннюю трубу через группу отверстий на нижней по потоку поверхности внутренней трубы. Затем проба отработавших газов может столкнуться и протечь по всей поверхности датчика ТЧ, на которой находится электрическая цепь. И наконец, проба отработавших газов может выйти из второй, внутренней трубы через каналы, соединяющие по текучей среде вторую, внутреннюю трубу с выпускным патрубком.

Таким образом, для датчика ТЧ может быть обеспечено более равномерное распределение потока по его поверхности. Направляя пробу отработавших газов сквозь два набора отверстий, можно управлять скоростью течения пробы отработавших газов. Далее, в момент столкновения с поверхностью датчика ТЧ, значения скорости течения могут быть более равномерными, что позволяет обеспечить более равномерное осаждение частиц. Обеспечение более равномерной и управляемой скорости течения пробы отработавших газов, воздействующих на поверхность датчика ТЧ, может снизить теплопотери при регенерации датчика. Далее, при прохождении пробы отработавших газов по кольцевому пространству между двумя защитными трубами, более крупные частицы и/или водяные капли, вследствие их более значительного импульса, могут быть осаждены на внутренней нижней по потоку поверхности первой, наружной трубы. Следовательно, датчик ТЧ может быть защищен от столкновений капель воды и крупных частиц. В целом, работа датчика ТЧ может быть улучшена и может стать более надежной.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание дано для представления в упрощенной форме отдельных идей, которые далее раскрываются в подробном описании. Вышеприведенное не имеет цели представить ключевые или существенные признаки заявляемого объекта, объем которого определяется только формулой изобретения, следующей за подробным описанием. Кроме того, заявляемый объект не ограничен вариантами осуществления, устраняющими какие-то недостатки, отмеченные выше или в какой-либо части данного описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

ФИГ. 1 - это схематическое изображение двигателя.

ФИГ. 2 - это схематическое изображение узла датчика твердых частиц (ТЧ) согласно настоящему изобретению.

ФИГ. 3 - это разрез узла датчика ТЧ, расположенного в выпускном патрубке двигателя по ФИГ. 1.

ФИГ. 4а, 4b и 4с представляют несколько поперечных разрезов узла датчика ТЧ.

ФИГ. 5 - это пример обтекания газом поперечного сечения узла датчика ТЧ.

ФИГ. 6 - это графики примера газодинамического рассчета структуры потока, показанной на ФИГ. 5.

ФИГ. 7 - это пример блок-схемы обнаружения ТЧ согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.

ФИГ. 8 - это схематическое изображение альтернативного варианта осуществления узла датчика ТЧ по ФИГ. 2.

ФИГ. 9 представляет поперечный разрез узла датчика ТЧ по ФИГ. 8.

ФИГ. 10 - это пример блок-схемы обнаружения ТЧ с использованием варианта осуществления узла датчика ТЧ по ФИГ. 8.

ФИГ. 11 - схематическое изображение третьего варианта осуществления узла датчика ТЧ.

ФИГ. 12 - это поперечный разрез варианта осуществления узла датчика ТЧ, показанного на ФИГ. 11.

ФИГ. 13 - это пример блок-схемы обнаружения ТЧ с использованием варианта осуществления узла датчика ТЧ по ФИГ. 11.

ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нижеследующее описание относится к обнаружению твердых частиц (ТЧ) в потоке отработавших газов системы двигателя, например, системы двигателя, показанной на ФИГ. 1. Датчик ТЧ может быть расположен в выпускном патрубке системы двигателя, как показано на ФИГ. 3. Узел датчика ТЧ может содержать первую, наружную трубу с отверстиями на верхней по потоку поверхности и вторую, внутреннюю трубу с отверстиями на нижней по потоку поверхности (ФИГ. 2). Датчик ТЧ может быть заключен внутри второй, внутренней трубы. Некоторая часть отработавших газов может быть втянута в первую, наружную трубу узла датчика ТЧ, после чего эта часть газов может протечь по кольцевому пространству между первой, наружной трубой и второй, внутренней трубой и, в конце концов, войти во вторую, внутреннюю трубу (ФИГ. 4а, 4b и ФИГ. 7). Эта часть отработавших газов может затем столкнуться с поверхностью датчика ТЧ, несущую электрическую цепь. И, наконец, эта часть отработавших газов может выйти из внутренней трубы через каналы в боковых поверхностях узла датчика ТЧ, как показано на ФИГ. 4а и 4с. Поток отработавших газов в выпускном патрубке, проходя узел датчика ТЧ, может создать зоны низкого статического давления у боковых поверхностей узла датчика ТЧ (ФИГ. 5 и 6). Узел датчика ТЧ может быть расположен с противоположной ориентацией так, что проба отработавших газов входит в первую, наружную трубу через отверстия на нижней по потоку поверхности, течет по кольцевому пространству между первой, наружной трубой и второй, внутренней трубой и входит во вторую, внутреннюю трубу через отверстия на верхней по потоку поверхности (ФИГ. 8 и 9). Датчик ТЧ может быть расположен во второй, внутренней трубе так, что электрическая цепь обращена к отверстиям, расположенным выше по потоку, второй, внутренней трубы, позволяя столкновения отработавших газов с цепью так, чтобы контроллер мог получить сигнал обратной связи. Пример работы обнаружения узла датчика ТЧ с противоположной ориентацией показан на ФИГ. 10. Третий вариант осуществления узла датчика ТЧ может содержать одиночную защитную трубу вокруг датчика ТЧ (ФИГ. 11); в этом случае проба отработавших газов входит в защитную трубу через отверстия на нижней по потоку поверхности защитной трубы (ФИГ. 12). Пример работы обнаружения с помощью узла датчика ТЧ с одиночной защитной трубой показан на ФИГ. 13.

Обратимся теперь к ФИГ. 1, на ней представлено схематическое изображение одного цилиндра многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в движительную установку транспортного средства. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, с помощью системы управления, включающей контроллер 12, и посредством ввода команд водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В данном примере устройство ввода 130 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали (ПП) для генерирования сигнала ПП, пропорционального положению педали. Камера сгорания 30 (также обозначаемая как цилиндр 30) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с расположенным внутри поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40, чтобы преобразовывать возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом (не показано) транспортного средства через промежуточную трансмиссионную систему (не показана). Далее, стартер (не показан) может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик (не показан) для обеспечения возможности запуска двигателя 10.

Камера сгорания 30 может принимать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной патрубок 42 и выпускать газообразные продукты сгорания через выпускной патрубок 48. Впускной коллектор 44 и выпускной патрубок 48 могут выборочно соединяться с камерой сгорания 30 через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54, соответственно. В некоторых вариантах осуществления камера сгорания 30 может содержать два или несколько впускных клапанов и/или два или несколько выпускных клапанов.

В примере, представленном на ФИГ. 1, впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 могут управлять кулачковым приводом через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Системы 51 и 53 кулачкового привода могут, каждая, содержать один или несколько кулачков, и в них могут использовать одну или несколько систем: переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз газораспределения VCT, изменения фаз газораспределения WT и/или изменения подъема клапанов (ИПК), которыми можно управлять посредством контроллера 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 могут определять датчиками положения 55 и 57, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 могут управлять электрическим срабатыванием клапанов. К примеру, цилиндр 30 может альтернативно содержать впускной клапан, управляемый электрическим клапанным приводом, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом, включающим системы ППК и/или VCT.

В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одним или несколькими топливными форсунками для подачи топлива в цилиндр. В качестве неограничивающего примера показан цилиндр 30, содержащий одну топливную форсунку 66. Топливная форсунка 66 показана соединенным с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в цилиндр пропорционально ширине импульса сигнала впрыска топлива (ИВТ), полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает так называемый «прямой впрыск» топлива в камеру сгорания 30. Понятно, что топливо в цилиндр 30 может поступать в нескольких впрысках в течение цикла сжигания. В других примерах топливная форсунка может быть смонтирована, например, в боковой части или в верхней части камеры сгорания. Топливо могут подавать к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана), включающей топливный бак, топливный насос и топливную рейку (не показана).

В примере, показанном на ФИГ. 1, двигатель 10 представляет собой дизельный двигатель, в котором смесь воздуха и дизельного топлива воспламеняется от сжатия. В других вариантах осуществления двигатель 10 может работать на других видах топлива, включая бензин, биодизельное топливо или спиртосодержащую топливную смесь (например, бензин с этанолом или бензин с метанолом), с компрессионным зажиганием и/или искровым зажиганием. Таким образом, варианты осуществления, раскрытые в настоящем описании, могут быть использованы в любом соответствующем двигателе, включая, но не ограничительно, дизельный и бензиновый двигатели с компрессионным зажиганием, двигатели с искровым зажиганием, двигатели с прямым впрыском или с впрыском во впускные каналы и т.д.

Впускной патрубок 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В этом частном примере положение дроссельной заслонки 64 может быть изменено контроллером 12 посредством сигнала, выдаваемого электродвигателю или приводу, связанному с дросселем 62, - эту схему обычно обозначают как электронное дроссельное управление (ЭДУ). Таким образом, дросселем 62 можно управлять для регулировки воздуха, подаваемого в камеру сгорания 30 различных цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может быть сообщено контроллеру 12 сигналом положения дросселя (ПД). Во впускном канале 42 могут быть помещены датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (ДВК) для выдачи соответственных сигналов МРВ и ДВК контроллеру 12.

Далее, в раскрытых вариантах осуществления система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять необходимую часть отработавших газов из выпускного патрубка 48 во впускной коллектор 44 через канал 140 РОГ. Объем осуществляемой РОГ можно изменять контроллером 12 с помощью клапана 142 РОГ. Благодаря подаче отработавших газов в двигатель 10 количество кислорода, доступного для горения, уменьшается, вследствие чего снижаются температуры горения и уменьшается, например, образование оксидов азота. Как показано, система РОГ содержит также датчик 144 РОГ, который может быть помещен внутри канала 140 РОГ и может давать показания одного или нескольких параметров: давления, температуры и концентрации отработавших газов. При определенных условиях система РОГ может быть использована для регулировки температуры воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания, обеспечивая, таким образом, способ регулировки момента зажигания в некоторых режимах горения. Далее, при определенных условиях некоторая часть газообразных продуктов сгорания может быть удержана или уловлена в камере сгорания регулировкой момента срабатывания выпускного клапана, то есть управлением механизмом изменения фаз газораспределения.

Система 128 выпуска содержит датчик 126 отработавших газов, соединенный с выпускным патрубком 48 выше по потоку относительно системы 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 отработавших газов может представлять собой любой подходящий датчик для выдачи индикации воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например, линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (УКОГ), бистабильный кислородный датчик или КОГ, нагрваемый датчик КОГ (НКОГ), датчики оксидов азота, углеводорода или окиси углерода.

Система 70 снижения токсичности отработавших газов показана расположенной вдоль выпускного патрубка 48 ниже по потоку относительно датчика 126 отработавших газов. Система 70 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой систему выборочного каталитического восстановления (ВКВ), трехкомпонентный катализатор (ТКК), ловушку оксидов азота, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или их комбинации. К примеру, система 70 снижения токсичности отработавших газов может содержать катализатор 71 ВКВ и дизельный сажевый фильтр 72 (ДСФ). В некоторых вариантах осуществления ДСФ 72 может быть расположен ниже по потоку относительно катализатора 71 ВКВ (как показано на ФИГ. 1), тогда как в других вариантах осуществления ДСФ 72 может быть расположен выше по потоку относительно катализатора 71 ВКВ (не показано на ФИГ. 1). Система 70 снижения токсичности отработавших газов может также содержать датчик 162 отработавших газов. Датчик 162 может представлять собой любой подходящий датчик для выдачи индикации концентрации компонентов отработавших газов, в частности, датчик оксидов азота, датчик аммиака, датчик КОГ или, например, датчик твердых частиц (ТЧ). В некоторых вариантах осуществления датчик 162 может быть расположен ниже по потоку относительно ДСФ 72 (как показано на ФИГ. 1), тогда как в других вариантах осуществления датчик 162 может быть расположен выше по потоку относительно ДСФ 72 (не показано на ФИГ. 1). Далее, нетрудно понять, что в любом соответствующем месте может быть обеспечено более одного датчика 162.

Как более подробно описано со ссылкой на ФИГ. 2, датчик 162 может быть датчиком ТЧ и может измерять массу или концентрацию твердых частиц ниже по потоку относительно ДСФ 72. К примеру, датчик 162 может представлять собой датчик сажи. Датчик 162 может быть функционально подсоединен к контроллеру 12 и может взаимодействовать с контроллером 12 для индикации концентрации твердых частиц в отработавших газах, выходящих из ДСФ 72 и текущих через выпускной патрубок 48. Таким образом, датчик 162 может обнаруживать утечки из ДСФ 72.

Далее, в некоторых вариантах осуществления систему 70 снижения токсичности отработавших газов в процессе работы двигателя 10 можно периодически возвращать в исходное состояние посредством эксплуатации, по меньшей мере, одного цилиндра двигателя в пределах определенных значений воздушно-топливного соотношения.

Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, включающего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, электронный носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в данном конкретном примере как постоянное запоминающее устройство 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может быть связан с датчиками и, следовательно, в дополнение к сигналам, описанным выше, может принимать различные сигналы от подсоединенных к двигателю 10 датчиков, в частности: измерение массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; сигнал температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с рубашкой 114 охлаждения; входной сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118, работающего на эффекте Холла (или с датчика другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; сигнал положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122 и сигнал концентрации компонентов отработавших газов от датчика 126 отработавших газов. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может генерировать контроллер 12 по сигналу ПЗ.

Как описано выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и подобным же образом каждый цилиндр может содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.

Обратимся теперь к ФИГ. 2, на которой представлено схематическое изображение примера осуществления узла 200 датчика ТЧ. Узел 200 датчика ТЧ может представлять собой датчик 162 отработавших газов с ФИГ. 1 и, следовательно, может иметь те же общие особенности и/или характеристики, уже описанные для датчика 162 отработавших газов. Узел 200 датчика ТЧ может быть выполнен для измерения массы и/или концентрации ТЧ в отработавших газах и, как таковой, может соединяться с выпускным патрубком. Понятно, что узел 200 датчика ТЧ показан упрощенно для примера и что возможны другие исполнения.

Узел 200 датчика ТЧ показан при взгляде из точки, расположенной ниже по потоку внутри выпускного патрубка 48 по ФИГ. 1 так, что отработавшие газы текут с правой стороны ФИГ. 2 к левой стороне ФИГ. 2, как показано стрелками 272. Узел 200 датчика ТЧ может содержать первую, наружную трубу 210 с несколькими отверстиями 244 (также обозначаемыми как перфорация 244), распределенными по верхней по потоку поверхности 254 первой, наружной трубы 210. Отверстия 244 (или впускные отверстия 244) могут служить впускными отверстиями для отбора проб отработавших газов на наличие твердых частиц. Верхняя по потоку поверхность 254 первой, наружной трубы 210 по существу перпендикулярна и обращена к встречному потоку отработавших газов (стрелки 272) в выпускном патрубке 48 по ФИГ. 1. Таким образом, верхняя по потоку поверхность 254 может непосредственно контактировать с потоком отработавших газов, и отработавшие газы, выйдя из ДСФ 72, могут беспрепятственно течь к верхней по потоку поверхности 254 первой, наружной трубы 210 узла 200 датчика ТЧ. Далее, никакие элементы не могут заблокировать или отклонить поток отработавших газов из ДСФ к узлу 200 датчика ТЧ. Таким образом, часть отработавших газов может быть проведена для отбора пробы через отверстия 244 в узел 200 датчика ТЧ. Первая, наружная труба 210 на своей нижней по потоку поверхности 258 может не содержать никаких отверстий.

Узел 200 датчика ТЧ содержит также вторую, внутреннюю трубу 220, которая полностью заключена внутри первой, наружной трубы 210. Вторая, внутренняя труба 220 может быть расположена так, что центральная ось этой второй, внутренней трубы параллельна центральной оси первой, наружной трубы 210. В примере, показанном на ФИГ. 2, центральная ось Х-Х' второй, внутренней трубы 220 совпадает с соответствующей центральной осью Х-Х' (это может быть просто одна и та же ось) первой, наружной трубы 210, что дает концентричное расположение второй, внутренней трубы внутри первой, наружной трубы. Следовательно, между первой, наружной трубой 210 и второй, внутренней трубой 220 может быть образовано кольцевое пространство (не показано на ФИГ. 2). Конкретно, кольцевое пространство может быть образовано между наружной поверхностью второй, внутренней трубы 220 и внутренней поверхностью первой, наружной трубы 210. В альтернативных вариантах осуществления центральная ось первой, наружной трубы 210 может не совпадать с центральной осью второй, внутренней трубы 220, но может быть параллельной ей. Тем не менее, кольцевое пространство между первой, наружной трубой и второй, внутренней трубой может быть сохранено.

Вторая, внутренняя труба 220 также содержит несколько отверстий 246 (или впускных отверстий 246) на нижней по потоку поверхности 252 второй, внутренней трубы 220. Отверстия 246 могут служить впускными отверстиями для части отработавших газов, втянутых в первую, наружную трубу 210 для отбора пробы ТЧ. Далее, вторая, внутренняя труба может не содержать впускных отверстий на своей верхней по потоку поверхности 260. Нижняя по потоку поверхность 252 второй, внутренней трубы 220 включает поверхность, которая существенно перпендикулярна потоку отработавших газов и обращена к уходящему потоку отработавших газов в выпускном патрубке. Далее, нижняя по потоку поверхность 252 второй, внутренней трубы 220 расположена внутри первой, наружной трубы 210 и, следовательно, непосредственно не контактирует с потоком отработавших газов в выпускном патрубке 48 по ФИГ. 1. Однако нижняя по потоку поверхность 252 может непосредственно контактировать с той частью отработавших газов, которая проведена через отверстия 244 первой, наружной трубы 210. Следовательно, та часть отработавших газов, которая проведена в узел 200 датчика ТЧ через отверстия 244 первой, наружной трубы 210, может быть направлена во внутреннее пространство (не показано) второй, внутренней трубы 220 через отверстия 246 второй, внутренней трубы 220. Таким образом, вторая, внутренняя труба 220 может окружать некоторое пустое внутреннее пространство.

Узел 200 датчика ТЧ содержит также датчик 232 ТЧ, расположенный во внутреннем пространстве внутри второй, внутренней трубы 220. Следовательно, датчик 232 ТЧ может быть полностью заключен внутри второй, внутренней трубы 220, которая, в свою очередь, может быть окружена первой, наружной трубой 210. Первая, наружная труба и вторая, внутренняя труба, таким образом, могут служить экранами или защитой для датчика ТЧ.

Датчик 232 ТЧ может содержать электрическую цепь 234, расположенную на первой поверхности 236. Далее, датчик 232 ТЧ может быть расположен во второй, внутренней трубе 220 так, что первая поверхность 236 обращена к множеству отверстий 246 на нижней по потоку поверхности 252 второй, внутренней трубы 220. Следовательно, та часть отработавших газов, которая направлена во внутреннее, пустое пространство второй, внутренней трубы 220, может столкнуться с первой поверхности 236 датчика ТЧ 232. Осаждение твердых частиц из этой части отработавших газов на первой поверхности 236 может создать шунт или перемычку внутри электрической цепи 234 и изменить выходной сигнал, например ток или напряжение, датчика ТЧ 232. Таким образом, выходной сигнал датчика ТЧ 232 может быть индикатором суммарного количества твердых частиц в пробах отработавших газов, которые датчик промеряет.

Вторая, внутренняя труба 220 может быть соединена по текучей среде с выпускным патрубком одним или несколькими каналами 242, расположенными на боковых поверхностях 256 узла датчика ТЧ. Боковые поверхности 256 могут быть расположены по существу тангенциально к направлению потока отработавших газов в выпускном патрубке. Далее, каналы 242 соединяют по текучей среде только внутреннее пространство второй, внутренней трубы 220 с выпускным патрубком, позволяя только той части отработавших газов, которая находится во второй, внутренней трубе 220, выйти из узла 200 датчика ТЧ. Каналы 242 могут быть образованы как патрубки со стенками, при этом их стенки перекрывают доступ к кольцевому пространству между первой, наружной трубой 210 и второй, внутренней трубой 220. Следовательно, каналы 242 могут быть изолированы от первой, наружной трубы 210. Соответственно, только часть отработавших газов, втянутая в первую, наружную трубу 210, может протечь во вторую, внутреннюю трубу 220 и не может покинуть узел датчика ТЧ, выйдя непосредственно из первой, наружной трубы 210. Таким образом, часть отработавших газов, находящаяся внутри пустого пространства второй, внутренней трубы 220, может выйти через один или несколько каналов 242 на боковых поверхностях 256 узла датчика ТЧ.

В примере по ФИГ. 2 первая, наружная труба 210 и вторая, внутренняя труба 220, каждая, может иметь круговое поперечное сечение. В альтернативных вариантах осуществления могут быть использованы другие поперечные сечения. В одном из примеров первая, наружная труба 210 и вторая, внутренняя труба 220 могут быть пустотелыми трубами, сформованными из металла, способного выдерживать повышенные температуры в выпускном патрубке. В другом примере могут быть использованы альтернативные материалы. Более того, первая, наружная труба и вторая, внутренняя труба могут быть сформованы из отличающихся материалов. Кроме того, материал для изготовления первой, наружной трубы и второй, внутренней трубы может быть выбран так, чтобы он мог выдержать воздействие водяных капель, вылетающих из ДСФ.

Узел 200 датчика ТЧ может соответствующим образом быть соединен с выпускным патрубком 48 (ФИГ. 1) - так, чтобы верхняя поверхность 250 узла датчика ТЧ была изолирована от стенки выпускного патрубка. Соединение узла 200 датчика ТЧ со стенкой выпускного патрубка будет раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 3.

Первая, наружная труба 210 может содержать одно или несколько дренажных отверстий 248, распределенных по нижней поверхности 262 для вывода водяных капель и крупных частиц из узла 200 датчика ТЧ. Размеры, количество и расположение дренажных отверстий 248 могут быть определены, исходя из конструктивных параметров узла датчика ТЧ. В этом примере узла 200 датчика ТЧ показаны два дренажных отверстия 248. В альтернативных вариантах осуществления количество дренажных отверстий может быть больше или меньше. Кроме того, их размеры и расположение могут отличаться от показанных в данном примере.

Вторая, внутренняя труба 220 может быть полностью уплотнена и закрыта на нижней поверхности 264. Уплотнение второй, внутренней трубы 220 на нижней поверхности 264 может быть произведено при изготовлении узла 200 датчика ТЧ. Далее, закрытие нижней поверхности 264 может обеспечить выход части отработавших газов, находящейся во второй, внутренней трубе 220, только через каналы 242. Дополнительные детали, относящиеся к узлу 200 датчика ТЧ, будут раскрыты ниже со ссылкой на ФИГ. 3-4.

Узел 200 датчика ТЧ может быть расположен внутри выпускного патрубка 48 и выполнен для отбора проб отработавших газов, протекающих внутри патрубка. Некоторая часть отработавших газов может протекать в узел 200 датчика ТЧ и в первую, наружную трубу 210 через отверстия 244 на верхней по потоку поверхности 254 первой, наружной трубы 210. Эта часть отработавших газов может столкнуться с верхней по потоку поверхностью 260 второй, внутренней трубы 220 перед циркуляцией по кольцевому пространству, образованному между первой, наружной трубой 210 и второй, внутренней трубой 220. Затем эта часть отработавших газов может войти во вторую, внутреннюю трубу 220 через отверстия 246 на нижней по потоку поверхности 252 второй, внутренней трубы 220 и может столкнуться с первой поверхностью 236 датчика ТЧ 232. И, наконец, эта часть отработавших газов может выйти из второй, внутренней трубы 220 (и из узла датчика ТЧ) через каналы 242 и слиться с остальной частью потока отработавших газов в выпускном патрубке 48.

Датчик ТЧ 232 может быть соединен с нагревателем (не показан) для сжигания накопленных частиц, например сажи, и таким образом может проводиться регенерация датчика. Этим способом датчик ТЧ может быть возвращен в состояние, более соответствующее выдаче точной информации, относящейся к отработавшим газам. Такая информация может содержать диагностику состояния ДСФ, и таким образом может быть по крайней мере частично определено наличие утечки из ДСФ.

Обратимся теперь к ФИГ. 3, на ней схематически показан продольный разрез 300 узла 200 датчика ТЧ по линии D-D' на ФИГ. 2. В показанном примере узел 200 датчика ТЧ подсоединен внутри выхлопной трубы 310 (или канала 310), и отработавшие газы текут внутри области 320. Выхлопная труба 310 может быть частью выпускного патрубка 48 на ФИГ. 1. Далее, в показанном примере по ФИГ. 3 отработавшие газы внутри области 320 текут к наблюдателю. То есть наблюдатель расположен ниже по потоку относительно узла 200 датчика ТЧ и смотрит в направлении навстречу потоку. Элементы, описанные ранее на ФИГ. 1 и 2, пронумерованы на ФИГ. 3-4 подобным же образом и повторно не описываются.

В разрезе 300, представленном на ФИГ. 3, узел 200 датчика ТЧ показан выступающим радиально в выхлопную трубу 310 и соединенным с верхом (соответственно вертикали) выхлопной трубы 310. К примеру, узел 200 датчика ТЧ может быть вставлен сквозь центральное отверстие (не показано) в выступе 344 и соединен с выхлопной трубой 310. При этом выступ 344 может быть приварен и присоединен к выхлопной трубе 310 по наружной кромке 372. В других примерах выступ 344 может быть присоединен к выхлопной трубе 310 альтернативными способами, например припаян, приклеен и т.д., и может также быть присоединен в других местах, включая наружную кромку 372.

В показанном примере узел 200 датчика ТЧ может быть ввинчен в выступ 344. К примеру, внутренняя резьба на внутренней поверхности центрального отверстия в выступе 344 может входить в зацепление с наружной резьбой на части соединительного узла 314, связанного с узлом 200 датчика ТЧ. Альтернативно, могут быть использованы другие способы крепления, чтобы прикрепить узел 200 датчика ТЧ к выступу 344 и, следовательно, к выхлопной трубе 310. Посредством вставки и прикрепления узла 200 датчика ТЧ к выступу 344 и, следовательно, к выхлопной трубе 310, через выступ 344 может быть образован уплотненный стык между верхней поверхностью 250 узла датчика ТЧ и выхлопной трубой 310, чтобы обеспечить отсутствие утечек. Таким образом, отработавшие газы, текущие мимо узла 200 датчика ТЧ в выхлопной трубе 310, могут не выйти в атмосферу сквозь уплотненный стык.

В других примерах узел 200 датчика ТЧ может быть расположен в альтернативных положениях по ходу выхлопной трубы 310. Далее, узел 200 датчика ТЧ может быть соединен с соединительным узлом 314, который может быть функционально соединен с контроллером.

Как было описано выше со ссылкой на ФИГ. 2, вторая, внутренняя труба 220 может быть полностью заключена внутри первой, наружной трубы 210. Между первой, наружной трубой и второй, внутренней трубой может быть образовано кольцевое пространство 364. Датчик 232 ТЧ может быть расположен во второй, внутренней трубе 220 так, чтобы первая поверхность 236, на которой находится электрическая цепь 234, была обращена к уходящему потоку (как и взгляд наблюдателя). Вторая, внутренняя труба 220 может быть уплотнена по ее нижней (соответственно вертикали) поверхности 264 так, чтобы на нижней поверхности 264 не было отверстий. Напротив, первая, наружная труба 210 может содержать одно или несколько дренажных отверстий 248 в своей нижней (соответственно вертикали) поверхности 262 для удаления капель воды и крупных частиц, которые могут присутствовать в кольцевом пространстве 364 между первой, наружной трубой 210 и второй, внутренней трубой 220.

На ФИГ. 3 также показаны каналы 242, которые соединяют по текучей среде внутреннее пространство 348 второй, внутренней трубы 220 с областью 320 внутри выхлопной трубы 310. Каналы 242 могут начинаться от боковых поверхностей 326 второй, внутренней трубы 220 и выводить отработавшие газы внутреннего пространства 348 из узла 200 датчика ТЧ. Далее, каналы 242 могут оканчиваться в боковых стенках 324 первой, наружной трубы 210 узла 200 датчика ТЧ. Направление потока отработавших газов в выхлопной трубе 310 существенно тангенциально к боковым поверхностям 256 узла 200 датчика ТЧ, который содержит боковые поверхности 324 первой, наружной трубы. Далее, боковые поверхности 324 первой, наружной трубы 210 могут непосредственно контактировать с отработавшими газами, текущими в выхлопной трубе 310.

Понятно, что размеры (например, диаметр) множества отверстий 244, распределенных по верхней по потоку поверхности 254 первой, наружной трубы, и размеры множества отверстий 246 на нижней по потоку поверхности 252 второй, внутренней трубы могут быть оптимизированы с использованием моделирования, например методами вычислительной гидродинамики (ВГД), для обеспечения соответствующей скорости газового потока в узле 200 датчика ТЧ. Эта модель может также оптимизировать размеры отверстий 244 и 246 для повышения однородности потока. Посредством оптимизации отверстий можно достичь удовлетворительного отбора проб отработавших газов, повысив однородность потока, что позволяет достичь более равномерного осаждения твердых частиц на первую поверхность 236 датчика ТЧ.

В данном примере каждая группа отверстий, то есть 244 и 246, включает шесть отверстий, как показано на ФИГ. 2. Однако в альтернативных вариантах осуществления каждая группа, или кластер, отверстий может содержать большее или меньшее количество отверстий. Подобным же образом, в этом примере ФИГ. 3 каналы 242 в боковых поверхностях 256 включают по три канала на каждой боковой поверхности. В альтернативных вариантах осуществления каждая группа каналов может включать большее или меньшее число каналов. Количества отверстий и каналов могут также быть определены, исходя из размеров первой, наружной трубы 210 и второй, внутренней трубы 220.

На ФИГ. 4а, 4b и 4с схематически показаны поперечные разрезы узла 200 датчика ТЧ по А-А', В-В', и С-С', соответственно. Элементы, описанные как таковые ранее на ФИГ. 2 и 3, пронумерованы подобным же образом и повторно не описываются.

Обратимся к ФИГ. 4а, на ней представлен поперечный разрез 410 по плоскости А-А' по ФИГ. 2, причем вид (410) содержит разрез через узел датчика ТЧ с верхним по потоку впускным отверстием 244, обращенным к встречному потоку отработавших газов, нижним по потоку впускным отверстием 246 на второй, внутренней трубе и каналами 242. Пример способа отбора проб узлом 200 датчика ТЧ будет подробно рассмотрен ниже со ссылкой на ФИГ. 2, 3 и 4а.

Так как отработавшие газы текут с правой стороны к левой стороне ФИГ. 4а, некоторая часть 432 отработавших газов может войти в узел 200 датчика ТЧ через впускное отверстие 244 на верхней по потоку поверхности 254 первой, наружной трубы 210. Эта часть 432 отработавших газов может столкнуться снаружи с верхней по потоку поверхностью 260 второй, внутренней трубы 220 перед проходом по кольцевому пространству 364, образованному между внутренней поверхностью первой, наружной трубы 210 и наружной поверхностью второй, внутренней трубы 220. Таким образом, вторая, внутренняя труба 220 может действовать как изоляционный экран для датчика 232 ТЧ, снижая теплопотери датчика ТЧ 232 в процессе регенерации. Часть 432 отработавших газов может быть направлена к нижнему по потоку краю кольцевого пространства 364. При этом, даже несмотря на то, что, как кажется, каналы 242 блокируют проход части 432 отработавших газов, эта часть 432 отработавших газов может протечь по кольцевому пространству 364 над или под каналом 242.

Часть 432 отработавших газов может содержать, наряду с другими дисперсными компонентами, капли воды, например из ДСФ, и сравнительно крупные частицы. В одном из примеров эти водяные капли и крупные частицы после столкновения упомянутой части 432 отработавших газов могут быть осаждены на верхнюю по потоку поверхность 260 второй, внутренней трубы 220. При этом осажденные водяные капли и крупные частицы могут опуститься к нижней поверхности первой, наружной трубы 210 и выйти сквозь дренажные отверстия 248. В другом примере водяные капли и крупные частицы могут переноситься по кольцевому пространству 364.

Часть 432 отработавших газов может затем войти во внутреннее пространство 348 второй, внутренней трубы 220 через впускное отверстие 246 на нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы 220. Причем эта часть 432 отработавших газов для входа во вторую, внутреннюю трубу 220 из кольцевого пространства 364 меняет направление течения на 180 градусов. В данном примере водяные капли и крупные частицы могут оказаться не в состоянии изменить направление течения вследствие их повышенного импульса и могут быть осаждены на внутренней нижней по потоку поверхности первой, наружной трубы 210. Эти частицы и капли могут, в конце концов, осесть под действием силы тяжести к донной поверхности 262 первой, наружной трубы 210 и выйти через дренажные отверстия 248.

Когда часть 432 отработавших газов входит во вторую, внутреннюю трубу 220 через впускные отверстия 246, отработавшие газы могут столкнуться с первой поверхностью 236 датчика 232 ТЧ. Если вместо протекания проб отработавших газов по поверхности датчика ТЧ, отработавшие газы будут сталкиваться с поверхностью датчика ТЧ, равномерность осаждения ТЧ может быть увеличена. Как было описано выше со ссылкой на ФИГ. 2, первая поверхность 236 может нести электрическую цепь 234, чтобы частицы, например сажи, которые смогли осесть на первой поверхности 236, могли быть обнаружены электрической цепью 234. Эта часть 432 отработавших газов может затем выйти из внутреннего пространства 348 второй, внутренней трубы 220 и, следовательно, из узла 200 датчика ТЧ через каналы 242.

Таким образом, когда часть 432 отработавших газов входит в узел 200 датчика ТЧ, она может вначале протечь в первую, наружную трубу 210, после этого - во вторую, внутреннюю трубу 220 и затем - выйти из узла датчика ТЧ через каналы 242. Эта часть 432 отработавших газов не может, следовательно, войти непосредственно во вторую, внутреннюю трубу 220. Далее, эта часть 432 отработавших газов не может выйти из первой, наружной трубы 210, не пройдя сквозь вторую, внутреннюю трубу 220. Впускные отверстия 244 соединяют по текучей среде выпускной патрубок с кольцевым пространством 364 внутри первой, наружной трубы 210, а впускные отверстия 246 соединяют по текучей среде кольцевое пространство 364 с внутренним пространством 348 второй, внутренней трубы 220. Далее, каналы 242 соединяют по текучей среде внутреннее пространство 348 второй, внутренней трубы 220 с выпускным патрубком.

Даже несмотря на то, что первая, наружная труба 210 содержит дренажные отверстия 248, импульс и статическое давление могут заставить основную массу части 432 отработавших газов протечь из кольцевого пространства 364 внутри первой, наружной трубы 210 во внутреннее пространство 348 второй, внутренней трубы 220.

Понятно, что часть 432 отработавших газов может претерпеть три изменения направления течения, а именно: первое изменение направления - когда эта часть отработавших газов входит в первую, наружную трубу 210 и поворачивает, чтобы протечь по кольцевому пространству 364, второе изменение направления - когда эта часть 432 отработавших газов входит во вторую, внутреннюю трубу 220 через отверстия 246, и третье изменение направления - когда эта часть 432 отработавших газов сталкивается с датчиком ТЧ и поворачивает, чтобы выйти из узла датчика ТЧ. Эти изменения направления течения могут увеличить однородность потока, а также снизить скорость потока внутри узла датчика ТЧ.

Обратимся теперь к ФИГ. 4b, на ней представлен поперечный разрез 420 по плоскости В-В' на ФИГ. 2, причем вид содержит разрез через узел датчика ТЧ с верхним по потоку отверстием 244, обращенным к потоку отработавших газов, и нижним по потоку отверстием 246 на второй, внутренней трубе. Поперечный разрез 420 не содержит каналов 242. Здесь часть 432 отработавших газов, впускаемых в первую, наружную трубу 210, течет по кольцевому пространству 364 беспрепятственно, в сравнении с поперечным разрезом 410.

ФИГ. 4с представляет поперечный разрез 430 по плоскости С-С ФИГ. 2, причем вид 430 содержит поперечный разрез через узел датчика ТЧ, включающий каналы 242, но не включающий отверстия 244 или 246.

Часть 432 отработавших газов, находящаяся во внутреннем пространстве 348, может выйти из второй, внутренней трубы 220 через каналы 242 и слиться с остальной частью потока отработавших газов, обтекающей узел 200 датчика ТЧ. Каналы 242 показаны соединяющими по текучей среде внутреннее пространство 348 второй, внутренней трубы 220 с выпускным патрубком. Далее, каналы 242 не соединяют по текучей среде кольцевое пространство 364 с выпускным патрубком и могут быть отделены от кольцевого пространства 364 стенками 328 канала. Следовательно, отработавшие газы в кольцевом пространстве 364 могут быть изолированы от каналов 242 и не могут выйти из кольцевого пространства 364 через каналы 242. Отработавшие газы в кольцевом пространстве 364 могут выйти из него через нижние по потоку отверстия 246 на второй, внутренней трубы 220.

Каналы 242 могут быть сформованы из того же материала, что и первая, наружная и вторая, внутренняя трубы. В других примерах каналы 242 по соображениям простоты изготовления и функциональности могут быть выполнены из другого материала. Кроме того, эти элементы: первая, наружная труба 210, вторая, внутренняя труба 220 и каналы 242 - могут быть выполнены из различных материалов. Каналы 242 могут быть присоединены к первой, наружной трубе и второй, внутренней трубе такими способами соединения, как, например, сварка, пайка, склейка и т.д. В одном из примеров каждый канал может быть образован в виде полого цилиндра без концевых крышек. В сущности, такой цилиндрический канал может иметь криволинейные стенки без концевых поверхностей. Далее, первая, наружная труба и вторая, внутренняя труба могут содержать проходы или отверстия, просверленные сквозь их боковые поверхности (324, 326) для вмещения каналов. Эти проходы могут иметь размеры, подогнанные близко к размерам каналов. Кроме того, проходы первой, наружной трубы и второй, внутренней трубы могут быть расположены соосно. К примеру, первый проход на боковой поверхности первой, наружной трубы может быть расположен соосно со вторым проходом, просверленным сквозь боковую поверхность второй, внутренней трубы. И, наконец, каждый канал может быть проведен сквозь пару проходов и присоединен на своих концах к краям проходов. Конкретно, канал может быть вставлен первым концом в первый проход в боковой поверхности первой, наружной трубы, а второй конец канала может быть вставлен во второй проход в боковой поверхности второй, внутренней трубы. Далее, первый конец и второй конец канала могут быть присоединены к первому и второму проходам в первой, наружной трубе и второй, внутренней трубе, соответственно. Таким образом, может быть образовано соединение по текучей среде между внутренним пространством второй, внутренней трубы и выпускным патрубком. Далее, первая, наружная труба может быть не соединена по текучей среде каналами с выпускным патрубком.

Таким образом, настоящим предлагается один вариант осуществления узла датчика твердых частиц ТЧ, в котором содержатся первая, наружная труба с множеством отверстий впуска газа на верхней по потоку поверхности, вторая, внутренняя труба с множеством отверстий впуска газа на нижней по потоку поверхности и датчик твердых частиц, расположенный во второй, внутренней трубе. Верхняя по потоку поверхность может быть перпендикулярна потоку и обращена к потоку отработавших газов в выпускном патрубке, а нижняя по потоку поверхность может быть обращена к уходящему потоку отработавших газов в выпускном патрубке.

Далее, вторая, внутренняя труба может быть помещена внутри первой, наружной трубы так, чтобы центральная ось второй, внутренней трубы была параллельна центральной оси первой, наружной трубы. Кроме того, первая, наружная труба и вторая, внутренняя труба, каждая, могут быть уплотнены в верхней части относительно вертикали в положении подсоединения к выпускной системе транспортного средства, выполненного с возможностью движения по дороге. Первая, наружная труба может также содержать множество дренажных отверстий в нижней (относительно вертикали) поверхности. Кроме того, нижняя (относительно вертикали) поверхность второй, внутренней трубы может быть уплотнена. Датчик твердых частиц во второй, внутренней трубе может содержать электрическую цепь на первой поверхности и может быть расположен во второй, внутренней трубе так, что первая поверхность, на которой находится электрическая цепь, обращена к нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы.

Обратимся теперь к ФИГ. 5, на ней показана текучая среда (например, отработавшие газы), обтекающая узел 200 датчика ТЧ. Место, обозначенное "А", соответствует верхней по потоку поверхности 254 первой, наружной трубы 210; место, обозначенное "В", соответствует нижней по потоку поверхности 258 первой, наружной трубы 210, а места, обозначенные "С" и "D", соответствуют боковым поверхностям 324 первой, наружной трубы 210 узла 200 датчика ТЧ.

На ФИГ. 6 графически представлены результаты газодинамического расчета структуры потока ФИГ. 5. Эти результаты показывают, как газ обтекает узел 200 датчика ТЧ; в частности, первая, наружная труба 210 создает изменение статического давления вдоль наружной поверхности узла датчика. Далее, ФИГ. 6 показывает, что в положении выше по потоку может существовать повышенное статическое давление, тогда как на каждой из наружных боковых поверхностей С и D может существовать пониженное статическое давление. Далее, статическое давление в зоне В может быть выше, чем у боковых поверхностей С и D, но ниже, чем статическое давление в зоне А. Другими словами, расположение впускных отверстий в зоне А (и, в меньшей степени, в зоне В) и выпускных каналов в боковых стенках в зонах С и D может быть предпочтительнее для отбора проб отработавших газов. Низкое статическое давление у боковых поверхностей естественным образом вытягивает отработавшие газы из внутренней зоны узла датчика ТЧ, тогда как повышенное статическое давление в зоне А (и, в меньшей степени, в зоне В) может облегчить втягивание отработавших газов в узел датчика ТЧ. В вариантах осуществления, раскрытых в настоящем описании, впускные отверстия и выпускные каналы могут быть расположены так, чтобы извлечь преимущества из этого эффекта.

Обратимся теперь к ФИГ. 7, на ней представлен пример программы 700 обнаружения твердых частиц. Для обнаружения твердых частиц в отработавших газах, выходящих из ДСФ, может быть использован узел датчика ТЧ, описанный со ссылкой на ФИГ. 2-4. К примеру, по концентрации твердых частиц в отработавших газах, замеренной узлом датчика ТЧ, может быть обнаружена утечка из ДСФ.

На шаге 702 поток отработавших газов может быть проведен по выпускному патрубку выше по потоку относительно узла датчика ТЧ. На шаге 704 первая часть отработавших газов может быть впущена в первую, наружную трубу через впускные отверстия, расположенные на верхней по потоку поверхности этой первой, наружной трубы. К примеру, когда отработавшие газы текут по выпускному патрубку двигателя и проходят узел датчика ТЧ, некоторая часть отработавших газов может войти в узел датчика ТЧ через набор впускных отверстий в первой, наружной трубе. Одновременно, на шаге 706, оставшаяся часть отработавших газов (например, отработавшие газы, кроме первой части, вошедшей в узел датчика ТЧ) может протечь мимо боковых поверхностей узла датчика ТЧ. По существу, отработавшие газы могут протечь мимо первой, наружной трубы узла датчика ТЧ и создать пониженное статическое давление у ее боковых поверхностей, как описано со ссылкой на ФИГ. 6.

На шаге 708 первая часть отработавших газов, впущенная в первую, наружную трубу, может быть направлена по кольцевому пространству, образованному между внутренней поверхностью первой, наружной трубы и наружной поверхностью второй, внутренней трубы. В конце концов, первая часть отработавших газов может быть проведена к нижнему по потоку краю узла датчика ТЧ. При этом более тяжелые, более крупные частицы и/или водяные капли, которые могут содержаться в этой первой части отработавших газов, могут быть осаждены на внутренней поверхности первой, наружной трубы или на наружной поверхности второй, внутренней трубы. Затем, на шаге 710, первая часть отработавших газов может быть впущена во вторую, внутреннюю трубу через отверстия, расположенные на нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы. Первая часть отработавших газов, находящаяся во второй, внутренней трубе, может содержать меньшую долю капель воды и/или сравнительно крупных частиц.

На шаге 712 первая часть отработавших газов может столкнутся с поверхностью датчика ТЧ, содержащей электрическую цепь. Далее, сажа и другие частицы в первой части отработавших газов могут быть осаждены на поверхность датчика ТЧ. Кроме того, контроллер может принимать сигнал обратной связи от датчика ТЧ. Затем, на шаге 714, первая часть отработавших газов может быть выпущена из второй, внутренней трубы сквозь выпускные каналы в боковых стенках узла датчика ТЧ при минимальном давлении. Как было описано выше на шаге 706, пониженное статическое давление может быть создано у боковых поверхностей первой, наружной трубы оставшимися отработавшими газами, текущими мимо первой, наружной трубы узла датчика ТЧ. Это пониженное давление может способствовать вытяжке первой части отработавших газов из узла датчика ТЧ. На шаге 716 первая часть отработавших газов, выйдя из узла датчика ТЧ, может слиться с оставшимися отработавшими газами, текущими мимо узла датчика ТЧ.

Таким образом, способ обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке содержит направление некоторой части отработавших газов в первую, наружную трубу сквозь первое множество отверстий на верхней по потоку поверхности первой, наружной трубы, проведение этой части отработавших газов во вторую, внутреннюю трубу сквозь второе множество отверстий на нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы и направление этой части отработавших газов на датчик твердых частиц, расположенный во второй, внутренней трубе. Способ содержит также выведение этой части отработавших газов из второй, внутренней трубы сквозь выпускные каналы в выпускной патрубок.

Обратимся теперь к ФИГ. 8, на ней представлен альтернативный вариант 800 осуществления узла 200 датчика ТЧ по ФИГ. 2-4. Узел 800 датчика ТЧ сконструирован аналогично узлу 200 датчика ТЧ, но в выпускном патрубке помещен в обратной ориентации. Конкретно, узел 800 датчика ТЧ расположен так, что впускные отверстия в первой, наружной трубе расположены на нижней по потоку поверхности первой, наружной трубы. Кроме того, впускные отверстия во второй, внутренней трубе расположены на верхней по потоку поверхности второй, внутренней трубы. Другими словами, узел 800 датчика ТЧ расположен в обратной к узлу 200 датчика ТЧ ориентации относительно направления потока отработавших газов из ДСФ.

В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 8, отработавшие газы текут с левой стороны к правой стороне ФИГ. 8. Таким образом, узел 800 датчика ТЧ показан из точки, расположенной выше по потоку. Такая конструкция, как та, что показана на ФИГ. 8, может быть применена в двигателях с увеличенным рабочим объемом, в которых массовый расход отработавших газов может быть выше, в то время как вариант осуществления ФИГ. 2-4, т.е. узел 200 датчика ТЧ, может быть использован в двигателях с меньшим рабочим объемом.

Работа узла 800 датчика ТЧ будет раскрыта в настоящем описании со ссылкой на ФИГ. 8 и 9. На ФИГ. 9 представлен поперечный разрез 900 по линии Y-Y' по ФИГ. 8. Далее, поперечный разрез 900 содержит впускное отверстие 844 в первой, наружной трубе, впускное отверстие 846 во второй, внутренней трубе и выпускные каналы 842.

Некоторая часть 932 отработавших газов может войти в узел 800 датчика ТЧ через впускные отверстия 844, расположенные на нижней по потоку поверхности 854 первой, наружной трубы 810. Нижняя по потоку поверхность 854 существенно перпендикулярна потоку и обращена к уходящему потоку отработавших газов.

Здесь узел 800 датчика ТЧ может не содержать впускные отверстия на верхней по потоку поверхности 858 первой, наружной трубы 810, эта поверхность может быть обращена к встречному потоку отработавших газов. Далее, часть 932 отработавших газов может беспрепятственно войти в узел датчика ТЧ.

Часть 932 отработавших газов может затем быть направлена по кольцевому пространству 864, образованному между внутренней поверхностью первой, наружной трубы 810 и наружной поверхностью второй, внутренней трубы 820. Отверстия 846, расположенные на верхней по потоку поверхности 852 второй, внутренней трубы 820, могут затем пропустить эту часть 932 отработавших газов во внутреннее пространство 948 второй, внутренней трубы 820. Верхняя по потоку поверхность 852 второй, внутренней трубы 820 может быть существенно перпендикулярна направлению потока отработавших газов и обращена к потоку отработавших газов. Однако верхняя по потоку поверхность 852 второй, внутренней трубы 820 может не находиться в прямом контакте с потоком отработавших газов в выпускном патрубке, так как вторая, внутренняя труба заключена внутри первой, наружной трубы 810. Но вторая, внутренняя труба 820 может непосредственно контактировать с частью 932 отработавших газов внутри узла 800 датчика ТЧ.

После входа во внутреннее пространство 948 часть 932 отработавших газов может столкнуться с датчиком 832 ТЧ. Электрическая цепь 834 может быть расположена на первой поверхности 836 датчика 832 ТЧ. Далее, датчик 832 ТЧ может быть расположен во второй, внутренней трубе 820 так, чтобы первая поверхность 836 и электрическая цепь 834 были обращены к верхним по потоку отверстиям 846 на второй, внутренней трубы 820. Конкретно, первая поверхность 836 датчика 832 ТЧ может быть обращена к встречному потоку этой части 932 отработавших газов, что позволяет обеспечить более равномерное осаждение ТЧ.

После столкновения с датчиком 832 ТЧ, часть 932 отработавших газов может выйти из узла датчика ТЧ через каналы 842 в боковых стенках 856. Эта часть 932 отработавших газов, выходящая из узла 800 датчика ТЧ, изображена пунктирными линиями, чтобы отличить ее от потока отработавших газов, текущего вне узла 200 датчика ТЧ. Каналы 842, как и каналы 242, соединяют по текучей среде вторую, внутреннюю трубу 820 с выпускным патрубком. Конкретно, внутреннее пространство 948 второй, внутренней трубы 820 может быть соединено по текучей среде, без блокировок, с выпускным патрубком. Соответственно, может быть обеспечен свободный канал для части отработавших газов, находящейся во внутреннем пространстве 948, позволяя протечь этой части отработавших газов из внутренней зоны второй, внутренней трубы 820 в выпускной патрубок. Нетрудно понять, что каналы 842, как и каналы 242, могут не соединять по текучей среде первую, наружную трубу 810 с выпускным патрубком. Конкретно, каналы 842 не соединяются по текучей среде с кольцевым пространством 864. Каналы 842 могут содержать стенки 828, которые блокируют соединение по текучей среде между первой, наружной трубой 810 (а также кольцевым пространством 864) и выпускным патрубком.

Далее, первая, наружная труба 810 может содержать дренажные отверстия 848 для удаления капель воды и/или крупных частиц, которые могут скопиться на внутренней верхней по потоку поверхности первой, наружной трубы 810 или на наружной нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы 820. Подобно узлу 200 датчика ТЧ, крупные частицы и/или водяные капли, вошедшие в первую, наружную трубу 810, могут иметь повышенные импульсы, которые уменьшают их перенос во вторую, внутреннюю трубу 820 с изменением направления течения у верхних по потоку отверстий 846. Далее, водяные капли и крупные частицы могут также столкнутся с наружной нижней по потоку поверхностью второй, внутренней трубы 820, когда часть 932 отработавших газов входит в первую, наружную трубу 810. Таким образом, эти частицы и капли могут накапливаться, оседать вниз к нижней (относительно вертикали) поверхности 862 первой, наружной трубы 810 и выводиться сквозь дренажные отверстия 848.

Все прочие особенности узла 800 датчика ТЧ могут быть аналогичны узлу 200 датчика ТЧ. К примеру, вторая, внутренняя труба 820 может быть расположена концентрично внутри первой, наружной трубы 810. Таким образом, центральная ось второй, внутренней трубы 820 может быть параллельна центральной оси или совпадать с центральной осью первой, наружной трубы 810. В примере по ФИГ. 8 центральная ось второй, внутренней трубы 820 может совпадать с и может просто являться соответствующей центральной осью W-W' первой, наружной трубы 810. В альтернативных вариантах осуществления центральные оси могут не совпадать, но могут быть параллельны.

Таким образом, вариант осуществления узла датчика ТЧ, показанный на ФИГ. 8 и 9, может представлять собой систему, включающую первую, наружную трубу с множеством впускных отверстий на нижней по потоку поверхности, вторую, внутреннюю трубу с множеством впускных отверстий на верхней по потоку поверхности и датчик твердых частиц, расположенный во второй, внутренней трубе. Далее, вторая, внутренняя труба расположена внутри первой, наружной трубы так, что центральная ось второй, внутренней трубы параллельна центральной оси первой, наружной трубы, и существует кольцевое пространство между второй, внутренней трубой и первой, наружной трубой. Кроме того, датчик твердых частиц, расположен во второй, внутренней трубе так, что первая поверхность датчика твердых частиц, на которой находится электрическая цепь, обращена к множеству отверстий впуска газа на верхней по потоку поверхности второй, внутренней трубы. Первая, наружная труба имеет множество дренажных отверстий в нижней (относительно вертикали) поверхности, тогда как нижняя поверхность второй, внутренней трубы уплотнена. Кроме того, один или несколько каналов соединяют по текучей среде вторую, внутреннюю трубу с выпускным патрубком двигателя и не соединяют первую, наружную трубу с выпускным патрубком.

На ФИГ. 10 представлен пример программы 1000 обнаружения твердых частиц в отработавших газах, выходящих из ДСФ, с использованием узла 800 датчика ТЧ, изображенного на ФИГ. 8 и 9. На шаге 1004 отработавшие газы могут быть проведены по выпускному патрубку мимо узла датчика ТЧ. На шаге 1006 некоторая часть отработавших газов может быть впущена в первую, наружную трубу через впускные отверстия, расположенные на нижней по потоку поверхности первой, наружной трубы. К примеру, когда отработавшие газы текут по выпускному патрубку двигателя мимо узла датчика ТЧ, некоторая часть этих отработавших газов может войти в узел датчика ТЧ через набор впускных отверстий на нижней по потоку поверхности первой, наружной трубы. Как было объяснено выше со ссылкой на ФИГ. 6, повышенное статическое давление может существовать у нижней по потоку поверхности узла датчика ТЧ, а не у боковых поверхностей. Таким образом, отработавшие газы, текущие мимо узла датчика ТЧ, могут быть втянуты в первую, наружную трубу на нижней по потоку поверхности. Далее, высокая скорость потока отработавших газов у боковых поверхностей узла датчика ТЧ может создать у каждой боковой поверхности зону низкого статического давления.

На шаге 1008 часть отработавших газов, впущенная в первую, наружную трубу, может быть направлена по кольцевому пространству, образованному между внутренней поверхностью первой, наружной трубы и наружной поверхностью второй, внутренней трубы. Причем эта часть отработавших газов может быть проведена к верхнему по потоку краю узла датчика ТЧ. Таким образом, на шаге 1010 часть отработавших газов может быть впущена во вторую, внутреннюю трубу через отверстия, расположенные на верхней по потоку поверхности второй, внутренней трубы. Часть отработавших газов, находящаяся во второй, внутренней трубе, может содержать меньшую долю капель воды и/или крупных частиц. Водяные капли и/или крупные частицы могут не войти во вторую, внутреннюю трубу вследствие их повышенного импульса, который уменьшает их способность изменить направление течения для входа во вторую, внутреннюю трубу.

На шаге 1012 часть отработавших газов может столкнуться с поверхностью датчика ТЧ, несущей электрическую цепь. Далее, сажа и другие частицы, содержащиеся в этой части отработавших газов, могут быть осаждены на поверхность датчика ТЧ. Кроме того, контроллер может принимать сигнал обратной связи от датчика ТЧ. Затем, на шаге 1014, часть отработавших газов может быть выпущена из внутренней трубы сквозь выпускные каналы в боковых стенках. Как было описано выше на шаге 1006, из-за высокой скорости потока отработавших газов, текущих мимо первой, наружной трубы узла датчика ТЧ, у боковых поверхностей первой, наружной трубы может возникнуть пониженное статическое давление. Это пониженное давление может способствовать вытяжке части отработавших газов из узла датчика ТЧ. На шаге 1016 часть отработавших газов, выходящая из узла датчика ТЧ, может слиться с отработавшими газами, текущими мимо узла датчика ТЧ в выпускном патрубке.

Таким образом, способ обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке содержит направление некоторой части отработавших газов в первую, наружную трубу сквозь первое множество отверстий на нижней по потоку поверхности первой, наружной трубы, проведение этой части отработавших газов во вторую, внутреннюю трубу сквозь второе множество отверстий на верхней по потоку поверхности второй, внутренней трубы и направление этой части отработавших газов на датчик твердых частиц, расположенный во второй, внутренней трубе. Способ содержит также выведение этой части отработавших газов из второй, внутренней трубы сквозь выпускные каналы в боковых стенках в выпускной патрубок.

Обратимся теперь к ФИГ. 11, на ней представлен еще один вариант осуществления узла 1100 датчика ТЧ. Конкретно, вариант осуществления содержит одиночную защитную трубу, окружающую датчик 1100 ТЧ, в отличие от узлов 200 и 800 датчика ТЧ, которые содержат по две защитных трубы вокруг их соответственных датчиков ТЧ.

В варианте осуществления, показанном на ФИГ. 11, отработавшие газы текут с правой стороны к левой стороне ФИГ. 11. Таким образом, узел 1100 датчика ТЧ показан при взгляде из точки, расположенной ниже по потоку.

Узел 1100 датчика ТЧ содержит защитную трубу 1120 с множеством впускных отверстий 1146 на нижней по потоку поверхности 1152 защитной трубы 1120. Верхняя по потоку поверхность 1154 защитной трубы 1120 существенно перпендикулярна потоку и обращена к встречному потоку отработавших газов. Защитная труба 1120 также содержит несколько выпускных отверстий 1148 в боковых стенках 1156. Далее, датчик 1132 ТЧ может быть расположен внутри защитной трубы 1120. Первая поверхность 1136 датчика 1132 ТЧ может содержать электрическую цепь 1134, и датчик 1132 ТЧ может быть помещен внутри защитной трубы 1120 так, что первая поверхность 1136 обращена к нижним по потоку впускным отверстиям 1146. Таким образом, электрическая цепь 1134 может быть подставлена под встречный поток отработавших газов из нижних по потоку впускных отверстий 1146. Датчик 1132 ТЧ может быть расположен внутри защитной трубы 1120 так, что центральная продольная ось датчика 1132 ТЧ параллельна центральной оси защитной трубы 1120. В примере, показанном на ФИГ. 11, центральная ось датчика 1132 ТЧ и защитная труба 1120 могут совпадать с осью М-М'. Таким образом, датчик 1132 ТЧ может быть расположен по центру внутри защитной трубы 1120. В других вариантах осуществления могут быть использованы измененные положения датчика 1132 ТЧ внутри защитной трубы 1120.

Узел 1100 датчика ТЧ может быть уплотнен по его верхней (относительно вертикали) поверхности 1150 стенкой выпускного патрубка, подобно узлу 200 датчика ТЧ. Как таковой, уплотненный стык между стенкой выпускного патрубка и узлом 1100 датчика ТЧ может быть выполнен для снижения утечки отработавших газов из выпускного патрубка в атмосферу. Далее, нижняя поверхность 1162 защитной трубы 1120 может быть закрыта и уплотнена. Конкретно, узел датчика ТЧ может быть выполнен так, чтобы в защитной трубе 1120 не было других отверстий, кроме впускных отверстий 1146 и выпускных отверстий 1148.

Таким образом, вариант осуществления датчика ТЧ по ФИГ. 11 содержит систему, включающую датчик ТЧ, заключенный внутри защитной трубы, защитную трубу, содержащую множество впускных отверстий отработавших газов на нижней по потоку поверхности защитной трубы и множество выпускных отверстий в боковых поверхностях упомянутой защитной трубы. Далее, датчик ТЧ может быть помещен внутри защитной трубы так, чтобы центральная ось датчика ТЧ была параллельна центральной оси защитной трубы. Кроме того, датчик ТЧ может иметь электрическую цепь на первой поверхности и может быть расположен внутри защитной трубы так, чтобы эта первая поверхность была обращена к множеству впускных отверстий отработавших газов на нижней по потоку поверхности защитной трубы.

На ФИГ. 12 показан поперечный разрез 1200 по плоскости Z-Z' узла 1100 датчика ТЧ по ФИГ. 11. Поперечный разрез 1200 по плоскости Z-Z' содержит нижнее по потоку впускное отверстие 1146 и выпускное отверстие 1148 в защитной трубе 1120. Отработавшие газы текут с правой стороны ФИГ. 12 к левой стороне ФИГ. 12.

Когда отработавшие газы проходят мимо узла 1100 датчика ТЧ в выпускном патрубке, некоторая часть 1264 отработавших газов может войти в узел 1100 датчика ТЧ сквозь нижние по потоку впускные отверстия 1146 защитной трубы 1120. Конкретно, часть отработавших газов может войти во внутреннее пространство 1242, заключенное внутри защитной трубы 1120. Как было объяснено выше со ссылкой на ФИГ. 5 и 6, когда отработавшие газы проходят мимо узла 1100 датчика ТЧ, у нижнего по потоку края узла 1100 датчика ТЧ может быть создано повышенное статическое давление (при низкой скорости течения). Это повышенное статическое давление может способствовать втягиванию части 1264 отработавших газов в узел 1100 датчика ТЧ.

Часть 1264 отработавших газов, вошедшая во внутреннее пространство 1242, может столкнуться с первой поверхностью 1136 датчика 1132 ТЧ. Далее, эта часть отработавших газов может выйти из узла 1100 датчика ТЧ через выпускные отверстия 1148 в боковых поверхностях 1156 и слиться с отработавшими газами, протекающими мимо датчика. Часть 1264 отработавших газов, выходящая из узла датчика ТЧ, показана пунктирными линиями, чтобы отличить ее от оставшихся отработавших газов в выпускном патрубке, текущих мимо узла 1100 датчика ТЧ. Как было описано выше со ссылкой на ФИГ. 5 и 6, отработавшие газы, текущие мимо защитной трубы 1120, могут создать зоны пониженного статического давления у боковых стенок 1156 защитной трубы 1120. Эти зоны пониженного статического давления могут вытянуть часть 1264 отработавших газов из внутреннего пространства 1242 защитной трубы 1120.

Размеры и места размещения впускных отверстий 1146 отработавших газов могут быть оптимизированы с использованием моделирования, например, методами вычислительной гидродинамики (ВГД) - для обеспечения более равномерной скорости течения по первой поверхности 1136 датчика 1132 ТЧ. При обеспечении более равномерной скорости течения части 1264 отработавших газов по датчику 1132 ТЧ, может возникнуть более равномерное осаждение частиц на первой поверхности 1136. Далее, посредством использования узла датчика ТЧ, например узла 1100 датчика ТЧ, часть 1264 отработавших газов может быть отобрана в качестве пробы из места, расположенного ближе к центральной оси выпускного патрубка, вместо отбора проб отработавших газов из места, расположенного ближе к периферии выпускного патрубка. Отработавшие газы у центра выпускного патрубка могут содержать концентрацию твердых частиц, которая более репрезентативна для средней концентрации твердых частиц. Следовательно, точность выходного сигнала датчика ТЧ может быть повышена.

Обратимся теперь к ФИГ. 13, на ней представлен способ отбора проб отработавших газов с использованием узла 1100 датчика ТЧ. Конкретно, пробу отработавших газов втягивают сквозь впускные отверстия на нижней по потоку поверхности защитной трубы и позволяют газам столкнуться с поверхностью датчика ТЧ.

На шаге 1302 отработавшие газы могут быть проведены по выпускному патрубку мимо узла датчика ТЧ. По существу, отработавшие газы могут протечь по выпускному патрубку из зоны выше по потоку относительно узла датчика ТЧ в зону ниже по потоку относительно датчика ТЧ. На шаге 1304 некоторая часть отработавших газов может быть втянута в защитную трубу узла датчика ТЧ. Конкретно, часть отработавших газов может войти в защитную трубу сквозь множество впускных отверстий на нижней по потоку поверхности защитной трубы.

На шаге 1306 часть отработавших газов может быть направлена на поверхность и по поверхности датчика ТЧ, расположенного внутри защитной трубы. Часть отработавших газов может столкнуться с электрической цепью, расположенной на поверхности датчика ТЧ. Эти столкновения могут дать более равномерное распределение твердых частиц по электрической цепи, расположенной на поверхности датчика ТЧ. На шаге 1308 часть отработавших газов, находящаяся внутри защитной трубы, может быть выпущена через выпускные каналы в боковых стенках защитной трубы. Пониженное статическое давление у боковых поверхностей может способствовать вытяжке части отработавших газов из узла датчика ТЧ. Далее, на шаге 1310, часть отработавших газов может слиться с остальной частью отработавших газов, текущей мимо боковых поверхностей узла датчика ТЧ в выпускном патрубке.

Таким образом, датчик твердых частиц может быть защищен двумя защитными трубами, которые, кроме того, повышают равномерность осаждения. Проба отработавших газов, втянутая в узел датчика, может претерпеть изменения направления течения, которые способствуют снижению скорости потока. Далее, впускные отверстия во второй, внутренней трубе могут быть оптимизированы, чтобы обеспечить равномерное течение пробы газов по поверхности датчика твердых частиц. Кроме того, применяя узел датчика твердых частиц, впускные отверстия которого заставляют газ изменять направление течения, можно защитить датчик твердых частиц от загрязнения крупными частицами и каплями воды.

Заметим, что приведенные для примера стандартные программы для управления и оценки, содержащиеся в настоящем изобретении, могут быть применены в различных двигателях и/или вариантах систем транспортных средств. Способы и стандартные программы управления, раскрытые в настоящем изобретении, могут быть записаны как исполняемые программы в постоянном запоминающем устройстве. Конкретные стандартные программы, раскрытые в настоящем изобретении, могут представлять собой одну или несколько из любого количества методик обработки, например, управляемую событием, управляемую прерыванием, многозадачную, многопоточную, и т.д. По существу, различные проиллюстрированные действия, операции и/или функции могут выполняться в приведенной последовательности, параллельно - или, в некоторых случаях, опускаться. Аналогично, порядок обработки не обязательно должен обеспечивать особенности и преимущества приведенных для примера вариантов осуществления, раскрытых в настоящем описании, но дан для ясности иллюстрации и описания. Одно или несколько из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться повторно, в зависимости от конкретной используемой методики. Далее, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять собой код, записанный в постоянном запоминающем устройстве на машиночитаемом носителе в системе управления двигателем.

Понятно, что варианты осуществления и стандартные программы, раскрытые в настоящем описании, имеют характер примеров и что эти конкретные варианты осуществления не должны толковаться в ограничивающем смысле, так как возможны многочисленные вариации. Так, например, вышеуказанная технология может быть применена к V-образным шестицилиндровым двигателям, I-образным четырехцилиндровым, 1-образным шестицилиндровым, V-образным двенадцатицилиндровым, четырехцилиндровым с противолежащими цилиндрами и другим типам двигателей. Объект настоящего изобретения включает все новые и неочевидные комбинации и частичные комбинации различных систем и исполнений, а также другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем изобретении.

В частности, в нижеследующей формуле изобретения указаны определенные комбинации и частичные комбинации, рассматриваемые как новые и неочевидные. Пункты формулы изобретения могут содержать указания на "некоторый" элемент, или "некоторый первый" элемент, или эквивалентные обозначения. Такие пункты формулы изобретения следует понимать как охватывающие осуществление одного или нескольких упомянутых элементов, не требуя и не исключая наличия двух или большего числа таких элементов. Другие комбинации и частичные комбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены путем изменения представленной формулы изобретения или путем представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такие формулы изобретения, будь то расширенные, суженные, идентичные или отличные по объему от первоначальной формулы изобретения, также рассматриваются как содержащиеся в объекте настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя содержит первую, наружную трубу (210) и вторую, внутреннюю трубу (220). Первая, наружная труба имеет множество отверстий впуска газа на верхней по потоку поверхности и не имеет отверстий впуска на нижней по потоку поверхности. Верхняя по потоку поверхность обращена к потоку отработавших газов в выпускном патрубке. Нижняя по потоку поверхность обращена к уходящему потоку отработавших газов. Вторая, внутренняя труба имеет множество отверстий впуска газа на нижней по потоку поверхности. Нижняя по потоку поверхность обращена к уходящему потоку отработавших газов. Внутри второй, внутренней трубки расположен датчик (232) твердых частиц. Раскрыты система (вариант) и способ обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности работы датчика твердых частиц благодаря защите от столкновений с каплями воды и крупными частицами. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Система обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя, содержащая:

первую, наружную трубу с множеством отверстий впуска газа на верхней по потоку поверхности, обращенной к потоку отработавших газов в выпускном патрубке, и без отверстий на нижней по потоку поверхности, обращенной к уходящему потоку отработавших газов; и

вторую, внутреннюю трубу с множеством отверстий впуска газа на нижней по потоку поверхности, обращенной к уходящему потоку отработавших газов, и расположенным внутри нее датчиком твердых частиц.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что вторая, внутренняя труба расположена внутри первой, наружной трубы, причем центральная ось второй, внутренней трубы параллельна центральной оси первой, наружной трубы.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что датчик твердых частиц содержит электрическую цепь на первой поверхности.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что датчик твердых частиц помещен во второй, внутренней трубе так, что первая поверхность с электрической цепью обращена к нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы.

5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первая, наружная труба и вторая, внутренняя труба уплотнены в верхней относительно вертикали части при соединении в выпускной системе транспортного средства, выполненного с возможностью движения по дороге.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что первая, наружная труба имеет множество дренажных отверстий на нижней относительно вертикали поверхности.

7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что нижняя относительно вертикали поверхность второй, внутренней трубы уплотнена.

8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что один или несколько выпускных каналов соединяют по текучей среде вторую, внутреннюю трубу с выпускным патрубком и не соединяют по текучей среде первую, наружную трубу с выпускным патрубком.

9. Система по п. 1, отличающаяся тем, что верхняя по потоку поверхность содержит поверхность, которая перпендикулярна к потоку отработавших газов.

10. Способ обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя, включающий следующие шаги:

направляют некоторую часть отработавших газов в выпускном патрубке двигателя в первую, наружную трубу через первое множество отверстий на верхней по потоку поверхности первой, наружной трубы;

проводят эту часть отработавших газов во вторую, внутреннюю трубу через второе множество отверстий на нижней по потоку поверхности второй, внутренней трубы;

направляют эту часть отработавших газов на датчик твердых частиц, расположенный во второй, внутренней трубе; и

направляют эту часть отработавших газов из второй, внутренней трубы в выпускной патрубок сквозь один или более каналов, причем указанные один или более каналов соединяют по текучей среде вторую, внутреннюю трубу с выпускным патрубком и не соединяют по текучей среде первую, наружную трубу с выпускным патрубком.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что каналы берут начало от боковых поверхностей второй, внутренней трубы, причем направление потока отработавших газов в выпускном патрубке тангенциально к каждой боковой поверхности.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что направление части отработавших газов на датчик твердых частиц также включает шаг, на котором направляют эту часть отработавших газов на электрическую цепь, расположенную на поверхности датчика твердых частиц.

13. Система обнаружения твердых частиц в выпускном патрубке двигателя, встроенная в выпускной патрубок двигателя в транспортном средстве и содержащая:

первую, наружную трубу с множеством впускных отверстий на нижней по потоку поверхности, обращенной к уходящему потоку отработавших газов в выпускном патрубке, и без отверстий на верхней по потоку поверхности, обращенной к потоку отработавших газов;

вторую, внутреннюю трубу с несколькими впускными отверстиями на верхней по потоку поверхности, обращенной к потоку отработавших газов, и расположенным внутри нее датчиком твердых частиц.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что вторая, внутренняя труба расположена внутри первой, наружной трубы так, что центральная ось второй, внутренней трубы параллельна центральной оси первой, наружной трубы.

15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что между второй, внутренней трубой и первой, наружной трубой существует кольцевое пространство, причем первая, наружная труба и вторая, внутренняя труба уплотнены в верхней относительно вертикали части посредством выпускного патрубка.

16. Система по п. 13, отличающаяся тем, что датчик твердых частиц имеет электрическую цепь на первой поверхности.

17. Система по п. 16, отличающаяся тем, что датчик твердых частиц расположен во второй, внутренней трубе так, что первая поверхность датчика твердых частиц обращена к множеству впускных отверстий на верхней по потоку поверхности второй, внутренней трубы.

18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что первая, наружная труба имеет множество дренажных отверстий на нижней относительно вертикали поверхности, причем нижняя поверхность второй, внутренней трубы уплотнена.

19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что один или несколько каналов соединяют по текучей среде вторую, внутреннюю трубу с выпускным патрубком двигателя, причем эти один или несколько каналов не соединяют по текучей среде первую, наружную трубу с выпускным патрубком.