排气采样器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种排气采样器，其适于耦合到排气导管中并对在其中流动的发动机排气成分进行采样。该采样器包括具有由弯曲侧表面结合的上游表面和下游表面的封套。上游表面和下游表面每个都与基本垂直于排气导管中心轴线的平面相切。一系列进口在上游表面中形成，且出口在弯曲侧表面中形成。响应排气中成分水平的传感器在导管外围区域耦合在封套中。通过利用该排气采样器，该传感器产生的输出受不均匀的排气成分包影响较小，且更能代表流经排气导管的整体组成。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及机动车工程领域，且更特别地，涉及感测发动机排气成分。
技术介绍
机动车的排气系统可包括一个或更多响应以下排气成分的传感器例如氧化氮(NOx)、氨气、二氧化碳、微粒、水蒸气、和/或氧气。耦合在排气系统的排气导管中的传感器可用来诊断排放控制的功效，且在一些情形中，用来改变排放控制或发动机系统参数从而改善性能。例如，耦合在选择性催化剂还原(SCR)反应器下游的氨气传感器的输出可用来调节供应给SCR反应器的氨气量。为了节省空间，限制成本，并加速预热，机动车排气传感器通常是紧凑的小轮廓器件。这意味着传感器可仅采样与其耦合的导管中相对小部分的排气流。然而，流经导管的各种排气成分可不均匀地分布。因此，一些形式的匀质化或多重采样可以是期望的，以便传 感器的输出精确反应所感测的成分的面积平均浓度。一种方法是使部分排气流流经排气采样管，如径向延伸到排气导管的中空管。该管可包括一系列进口，该进口与导管中排气流方向垂直并面对排气流方向设置。进口可在沿导管半径的几个位置接收和采样排气流。采样的排气然后沿管向上移动跨过传感器组件，并通过在管下游侧相反地垂直于流动方向的出口孔排放。然而，该配置仍然不能对排气流中不均匀分布的成分提供充分的采样。
技术实现思路
本技术解决了现有技术存在的问题。该公开的一个实施例提供用于感测发动机排气成分的改进方法。该方法包括通过将第一排气流接收到封套中使第一排气流与第二排气流分开。该方法进一步包括导引第一排气流穿过稱合在封套(envelope)中的传感器，并在封套的外表面上导引第二排气流从而产生最小压力(pressure minimum)。该方法进一步包括通过设置在压力最小处的出口从封套中释放第一排气流。另一个实施例提供排气采样器，其适于耦合到排气导管中并对在其中流动的发动机排气的成分进行采样。采样器包括具有由弯曲侧表面结合的上游和下游表面的封套。该上游和下游表面每个都与基本垂直于排气管道中心轴线的平面相切。一系列进口在上游表面中形成，且出口在弯曲的侧表面中形成。响应于排气成分水平的传感器可在导管的外围区域耦合在封套中。利用排气采样器和这里公开的相关方法，该传感器产生的输出受不均匀的排气成分包(pocket)影响较小，且更能代表流经排气导管的整体组成。根据本技术的另一实施例，提供一种排气采样器，其适于耦合到排气导管中并对在其中流动的发动机排气成分进行采样，其特征在于该采样器包括沿第一方向延伸到导管中的第一管，该第一方向垂直或倾斜于导管的中心轴线，第一管具有在导管外部的第一端、在导管内部的第二端和由弯曲侧表面结合的上游表面和下游表面；在上游表面中形成的一系列进口 ；在弯曲侧表面中形成的出口 ；沿与第一方向不同的第二方向延伸到导管内的第二管，第二管与第一管相交从而限定共享的内部空间；以及传感器，其耦合到第一管的第一端，该传感器响应于排气成分的水平。上面提供的
技术实现思路
以简化的形式引入选择的部分，而不是为了表明关键或本质特征。要求保护的主题由权利要求限定，既不限于该
技术实现思路
的内容，也不限于解决这里指出的问题或缺点的实施方式。附图说明图1示出根据本技术实施例的示例发动机系统的多个方面。图2示出排气导管横截面上假设的不均匀排气成分分布。图3是根据本技术实施例的示例性排气采样器的多个方面的比例图。图4示出围绕具有圆形横截面的管的流体流。图5用曲线图示出根据图4中所示结构的流体动力学计算的结果。图6示出根据本技术实施例感测发动机排气成分的示例性方法。具体实施方式下面通过例子并参考上面列举的被图示说明的实施例说明本技术的各方面。在一个或更多实施例中基本相同的组件、程序步骤和其他元素一致地标识并被最低程度地重复描述。然而，应该指出，一致标识的元素可在一定程度上不同。除非另外指出，包括在本技术中的附图是示意性的且没有按比例。不同的绘制比例、纵横比和图中所示的组件数目可有意失真从而使一些特征或关系更易于看到。图I示意示出发动机系统10的多个方面。该发动机系统包括发动机12和控制器14。发动机接收空气和燃料并产生机械功驱动机动车。控制器可以是发动机系统10或安装了发动机系统的机动车的任何电子控制系统。控制器可被配置为实施本文提到的各种功能和操作以及其他功能。例如控制器可被配置为控制发动机的各种组件的操作，如燃料喷射器、节气阀、点火系统、排气再循环(EGR)阀门等等。在燃烧燃料和产生机械功时，发动机12排出排气。排气是从发动机的排气歧管经排气导管16排放的。排气通过排气导管流入不同发动机系统组件。例如，排气导管可传导一些或所有排气到排气驱动涡轮。涡轮可机械耦合到涡轮增压压缩机。涡轮增压压缩机可被配置为提升在所选条件下提供给发动机的进气压力。进一步，排气导管可传导一些排气到发动机系统10的EGR系统，排气的受控部分通过EGR系统混合到进气中。在图I的实施例中，排气导管16传导一些或所有排气到排气后处理装置18A和ISB0排气后处理装置的性质、数目和结构在本技术的不同实施例中可以不同。一般地，排气后处理装置可包括至少一种催化剂，该催化剂被配置为催化处理排气流，且因此还原排气流中一定量的一种或更多物质。例如，一种催化剂可被配置为在排气流稀贫时从排气流中捕获氧化氮(NOx)，并且在排气流富集时还原捕获的N0X。在其他例子中，催化剂可被配置为歧化(disproportionate) NOx或借助还原剂选择性还原N0X。在其他例子中，催化剂可被配置为氧化排气流中残余碳氢化合物和/或一氧化碳。进一步，至少一种排气后处理装置可包括起燃催化剂和/或三元催化剂。具有这类功能的不同催化剂可独立地或一起设置在排气后处理装置中的中间层/载体涂料(wash coat)中或其他地方。排气后处理装置可包括可再生柴油微粒过滤器(DPF)或碳烟过滤器。碳烟过滤器可包括在所选条件下促进累积的碳烟氧化的催化剂中间层。催化剂中间层也可具有其他排放控制功能，如上面所述。在一个特定实施例中，催化剂中间层可包括NOx还原催化剂，其中在NOx还原过程中形成的“活性氧”有助于碳烟氧化。在排气后处理装置受到活性控制实施例中，如活性尿素加入SCR反应器，这样的控制可经控制器14提供。因此，图I示出控制器14可操作地耦合到装置18A，该装置18A为此可包括SCR反应器或尿素注射器。图I示出耦合到排气导管16中的排气传感器20。排气传感器可响应排气中成分的水平提供输出，如电流或电压。排气传感器可操作地耦合到控制器14，S卩，控制器从传感器接收输出电流或电压。在装置18A被配置为还原NOx的实施例中，排气传感器可以是NOx传感器。传感器的输出可由控制器14用来诊断NOx控制的功效。传感器可以以闭环方式使用，例如，输出可用来影响EGR流速或可调整阀门正时从而保持NOJhK平在可接受限值内。在另一个实施例中，装置18A包括SCR反应器，其被配置为用尿素或氨作为还原剂还原N0X，排气传感器可以是氨传感器。传感器的输出可由控制器14用来检测氨泄漏或调整还原剂剂量以便氨泄漏可保持在最小的程度。在另一个实施例中，装置18A包括可再生碳烟过滤器，排气传感器可以是用来诊断碳烟过滤器功效的微粒物质(PM)传感器。在另一个实施例中，排气传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2010.12.01 US 12/958,1681.一种排气采样器，其适于耦合到排气导管中并对在其中流动的发动机排气成分进行采样，其特征在于，该采样器包括 封套，该封套具有通过弯曲侧表面结合的上游表面和下游表面，所述上游表面和下游表面每个都与基本垂直于所述排气导管中心轴线的平面相切，一系列进口在所述上游表面中形成，并且出口在所述弯曲侧表面中形成。2.根据权利要求I所述的采样器，其特征在于，所述弯曲侧表面绕所述封套导引排气。3.根据权利要求I所述的采样器，其特征在于，所述系列进口包括第一进口和大于所述第一进口的第二进口，且其中所述第二进口比所述第一进口距所述出口的距离更大。4.根据权利要求I所述的采样器，其特征在于，所述每个进口的面积与所述进口和所述出口之间的距离成比例。5.根据权利要求I所述的采样器，其特征在于，进一步包括在所述导管外围区域耦合在所述封套中的传感器。6.根据权利要求5所述的采样器，其特征在于，所述传感器设置在流体地位于进口和出口之间的所述第一排气流中；其中所述封套包括沿第一方向延伸到所述导管中的管，其中所述管具有在所述导管外部的第一端和在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小钢，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：实用新型
国别省市：