用于流体采样的系统和方法

文档序号:8393477阅读:449来源:国知局
用于流体采样的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于流体采样的系统和方法,更具体地涉及用于废气流采样的采样滑道。
【背景技术】
[0002]氮氧化物传感器(NOx传感器)可以定位在发动机系统内的多个位置处,以便测量流过系统的排气中的氮氧化物的浓度。例如,NOx传感器可以相对于排气流动方向存在于选择性催化还原(SCR)催化器的出口下游。
[0003]通过NOx传感器提供的读数基于流过其上的排气的一部分。但是,在一些情况下,由于其在排气系统的排气导管内的位置,NOx传感器可与排气流的相对小部分接触。已知设计包括在排气出口内提供采样元件,以便将排气流的一部分引导到NOx传感器之上,使得被引导的排气流可接触NOx传感器的末端。在这种情况下,通过NOx传感器提供的读数会始终是不准确的,因为排气流会接触NOx传感器的相对小的表面区域。另外,由于水或碎肩进入排气出口,存在于排气出口内的NOx传感器会被损坏。
[0004]美国专利号6,843,104公开一种用于测量流动气体混合物的气态成分的系统。该系统包括气流控制装置。该系统还包括至少一个传感器,至少一个传感器在使用中接触流动气体混合物。该系统还包括插入气体混合物流中的至少一个混合装置。混合装置包括设置有至少一个传感器的第一端部。混合装置还包括适于静靠气体混合物可以流过其中的管道的壁的第二端部,并在使用中使得气体混合物在通过传感器检测之前匀质为混合气体。

【发明内容】

[0005]在本发明的一个方面,提供一种包括采样滑道的系统。采样滑道限定其中的导管。采样滑道包括被构造成允许排气流经过其中的多个孔。该系统还包括设置在采样滑道上的护罩。护罩被构造成封闭其中的氮氧化物传感器。护罩包括与采样滑道流体连通的入口。护罩还包括与入口相对定位的出口。护罩被构造成造成排气流冲击氮氧化物传感器的侧部。
[0006]在本发明的另一方面,提供一种排气系统。排气系统包括排气堆栈。排气系统包括联接到排气堆栈的选择性催化还原(SCR)催化器的排气管道。排气管道相对于排气流设置在SCR催化器的下游。排气系统包括布置在排气管道内的氮氧化物传感器。排气系统还包括布置在排气管道内的采样滑道。采样滑道限定其中的导管。采样滑道包括被构造成允许排气流经过其中的多个孔。排气系统还包括设置在采样滑道上的护罩。护罩被构造封闭其中的氮氧化物传感器。护罩包括与采样滑道流体连通的入口。护罩还包括与入口相对定位的出口。护罩被构造成造成排气流冲击氮氧化物传感器的侧部。
[0007]在本发明的又一方面,提供一种对流过排气管道的排气流采样的方法。该方法包括提供用于排气管道内的排气流的通道。该方法包括将流过通道的排气的至少一部分导引到导管内。导管终止于护罩。该方法还包括引导被导引的排气流经过护罩。该方法还包括使排气流经过护罩外侧。
[0008]本发明的其他特征和方面将从以下说明书和附图得以清楚。
【附图说明】
[0009]图1是根据本发明的一种实施方式的示例性排气系统;
[0010]图2是排气管道的侧视图,示出放置在其中的采样滑道;
[0011]图3-5是根据本发明的多种实施方式的排气管道和采样滑道的透视图,示出与排气管道相关的护罩的不同组件;以及
[0012]图6是排气流的采样的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]在可能的情况下,相同的附图标记将在所有附图中用来指代相同或类似的部件。参考图1,示出了发动机(未示出)的示例性排气系统100。排气系统100包括出口 101。该出口 101相对于系统内的废气流动方向定位在发动机的后处理系统102的选择性催化还原(SCR)催化器的下游。在附图中,后处理系统102被封闭在壳体104中。后处理系统102被构造成将还原剂引入发动机的排气流中。排气流可包括一种或多种组分,例如一氧化碳(CO)、二氧化硫(S02)、氮氧化物(NOx)和气态下的其他类似成分。在一种实施方式中,后处理系统102可引入还原剂以便使用一种或多种化学反应和/或过程将废气流中存在的一定量的NOx还原和/或转换成其他合成物。
[0014]后处理系统102中可包括许多部件。后处理系统102的入口管道(未示出)可流体联接到发动机的排气歧管(未示出)。入口管道可被构造成接收来自发动机的排气流。后处理系统102可包括一个或多个SCR催化器(未示出)和/或被构造成将还原剂引入排气流的还原剂喷射器(未示出)。沉积在SCR催化器上的还原剂和/或其分解副产品可与排气流中存在的NOx反应以形成水(H2O)和双原子氮(N2)。
[0015]排气管道106与SCR催化器的出口(未示出)流体连通。排气管道106被构造成将排气流排出壳体104。在一种实施方式中,排气管道106可流体联接到排气堆栈(未示出)。排气堆栈可以通向大气。在另一实施方式中,排气管道106可进一步流体联接到后处理系统102的另一模块(未示出)。附图所示的排气管道106具有限定纵向轴线X-X的中空筒形构造。本领域普通技术人员应该注意到排气管道106可具有任何其他构造,例如矩形构造、椭圆形构造和其他类似构造。
[0016]排气管道106可包括布置在其中的NOx传感器108。在一种实施方式中,NOx传感器108定位在排气管道106的表面上。例如,NOx传感器108可布置成使得NOx传感器108大致垂直于纵向轴线X-X地伸出到排气管道106内。NOx传感器108可通过本领域已知的任何紧固技术(包括但不局限于栓接、螺钉配合、粘合和本领域普通技术人员明白的其他类似紧固措施)附着到排气管道106。NOx传感器108可被构造成测量排气流中的NOx浓度。
[0017]排气管道106包括与NOx传感器108协作设置的采样滑道110。采样滑道110大致垂直于排气管道106的纵向轴线X-X地布置在排气管道106内。更具体地,采样滑道110设置在排气管道106内。采样滑道110可延伸经过排气管道106的宽度的至少一部分。在所示实施方式中,采样滑道110设置成在排气管道106内径向延伸。采样滑道110被构造成通过朝着NOx传感器108导引排气流的一部分来对排气流采样。采样滑道110还被构造成增加采样排气流的每测量填充。增加的每测量填充增加通过采样滑道110采样的排气流的量。另外,采样滑道110还可使朝着NOx传感器108流动的排气匀质化。
[0018]参考图2,示出包括采样滑道110的排气管道106的侧视图。出于清楚目的,图2还包括采样滑道110的放大视图。采样滑道110具有第一端部202和第二端部204。采样滑道110具有限定导管206的细长、中空、筒形构造。
[0019]采样滑道110包括通入导管206的多个孔208。多个孔208以相对于彼此间隔开的配置共线地设置在采样滑道I1的第一和第二端部202、204之间。多个孔208被构造成接收流入导管206的排气流的一部分。在一种实施方式中,多个孔208可具有大致类似的形状和尺寸。替代地,多个孔208的形状和尺寸可以变化。
[0020]在所示实施方式中,多个孔208包括设置在采样滑道110上的四个孔208。邻近第一端部202的孔208的形状具有大致类似于狭槽的构造。其他的多个孔208的形状是大致圆形的。其他多个孔208的每个的直径从采样滑道110的第一端部202朝着第二端部204逐渐减小。本领域普通技术人员将明白设置在采样滑道110上的多个孔208的每个的形状、数量和尺寸可以根据系统设计和需求变化。多个孔208的形状、数量和尺寸被构造成防止接收到导管206内的排气流动离开经过其中,并从排气管道106上的不同位置收集等量的排气流。
[0021]另外,在一种实施方式中,采样滑道110可定位在排气管道106内,使得采样滑道110相对于纵向轴线X-X显著倾斜。采样滑道110的这种倾斜允许进入排气管道106内的碎肩和/或水沿着采样滑道I1向下滑动,由此保护NOx传感器108,而不长时间暴露于碎肩和/或水中。
[0022]采样滑道110还包括与NOx传感器108协作设置的排气出口 210。在所示实施方式中,排气出口 210设置在采样滑道110的第二端部204上,并位于采样滑道110的与包括多个孔208的一侧相对的一侧上。排气出口 210被构造成允许导管206中流动的接收排气朝着NOx传感器108离开采样滑道110。
[0023]图3示出附接到采样滑道10的护罩302的第一示例性构造的放大视图。护罩302可以设置在采样滑道110的第二端部204上,使得护罩302延伸离开并背向采样滑道110的与包括多个孔208的一侧相对的一侧。在一种实施方式中,护罩302可以与排气管道106的内表面接触地设置。采样滑道110和护罩302可朝着排气管道106的进一步远离SCR催化器的出口的端部定位。
[0024]如所示,护罩302可布置在采样滑道110上,使得护罩302在大致沿着由排气管道106限定的纵向轴线X-X的方向上延伸。护罩302被构造成在其中封闭NOx传感器108。护罩302还可被构造成造成导管206内接收的排气流冲击NOx传感器108的纵向侧303。另夕卜,护罩302可保护NOx传感器108不受会进入排气管道106的水和/或碎肩的影响。现在将详细描述护罩302的结构和构造。
[0025]护罩302包括入口 304。入口 304设置成与采样滑道110的排气出口 210流体连通。入口 304被构造成接收来自采样滑道110的排气流,如箭头306所示。护罩302包括基板308和从入口 304延伸的一对侧壁310。该对侧壁310可以大致垂直于基板308设置。该对侧壁310与基板308协作,限定护罩302内的腔室312,以便排气流经过其中。腔室312被构造成允许从导管206接收的排气流膨胀。另外,该对侧壁310在NOx传感器108的任一侧上的定位可造成排气流冲击NOx传感器108的纵向侧303,如箭头314所示。
[0026]在一种实施方式中,护罩302还包括固定附着到该对侧壁310和基板308的端板316。端板316可与护罩302的入口 304相对定位。在一种实施方式中,端板316可以大致垂直于基板308设置。与基板308和该对侧壁310协作的端板3
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