用于流體采樣的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于流體采樣的系統(tǒng)和方法，更具體地涉及用于廢氣流采樣的采樣滑道。
【背景技術(shù)】
[0002]氮氧化物傳感器(NOx傳感器)可以定位在發(fā)動機系統(tǒng)內(nèi)的多個位置處，以便測量流過系統(tǒng)的排氣中的氮氧化物的濃度。例如，NOx傳感器可以相對于排氣流動方向存在于選擇性催化還原(SCR)催化器的出口下游。
[0003]通過NOx傳感器提供的讀數(shù)基于流過其上的排氣的一部分。但是，在一些情況下，由于其在排氣系統(tǒng)的排氣導管內(nèi)的位置，NOx傳感器可與排氣流的相對小部分接觸。已知設(shè)計包括在排氣出口內(nèi)提供采樣元件，以便將排氣流的一部分引導到NOx傳感器之上，使得被引導的排氣流可接觸NOx傳感器的末端。在這種情況下，通過NOx傳感器提供的讀數(shù)會始終是不準確的，因為排氣流會接觸NOx傳感器的相對小的表面區(qū)域。另外，由于水或碎肩進入排氣出口，存在于排氣出口內(nèi)的NOx傳感器會被損壞。
[0004]美國專利號6，843，104公開一種用于測量流動氣體混合物的氣態(tài)成分的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括氣流控制裝置。該系統(tǒng)還包括至少一個傳感器，至少一個傳感器在使用中接觸流動氣體混合物。該系統(tǒng)還包括插入氣體混合物流中的至少一個混合裝置。混合裝置包括設(shè)置有至少一個傳感器的第一端部?；旌涎b置還包括適于靜靠氣體混合物可以流過其中的管道的壁的第二端部，并在使用中使得氣體混合物在通過傳感器檢測之前勻質(zhì)為混合氣體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在本發(fā)明的一個方面，提供一種包括采樣滑道的系統(tǒng)。采樣滑道限定其中的導管。采樣滑道包括被構(gòu)造成允許排氣流經(jīng)過其中的多個孔。該系統(tǒng)還包括設(shè)置在采樣滑道上的護罩。護罩被構(gòu)造成封閉其中的氮氧化物傳感器。護罩包括與采樣滑道流體連通的入口。護罩還包括與入口相對定位的出口。護罩被構(gòu)造成造成排氣流沖擊氮氧化物傳感器的側(cè)部。
[0006]在本發(fā)明的另一方面，提供一種排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)包括排氣堆棧。排氣系統(tǒng)包括聯(lián)接到排氣堆棧的選擇性催化還原(SCR)催化器的排氣管道。排氣管道相對于排氣流設(shè)置在SCR催化器的下游。排氣系統(tǒng)包括布置在排氣管道內(nèi)的氮氧化物傳感器。排氣系統(tǒng)還包括布置在排氣管道內(nèi)的采樣滑道。采樣滑道限定其中的導管。采樣滑道包括被構(gòu)造成允許排氣流經(jīng)過其中的多個孔。排氣系統(tǒng)還包括設(shè)置在采樣滑道上的護罩。護罩被構(gòu)造封閉其中的氮氧化物傳感器。護罩包括與采樣滑道流體連通的入口。護罩還包括與入口相對定位的出口。護罩被構(gòu)造成造成排氣流沖擊氮氧化物傳感器的側(cè)部。
[0007]在本發(fā)明的又一方面，提供一種對流過排氣管道的排氣流采樣的方法。該方法包括提供用于排氣管道內(nèi)的排氣流的通道。該方法包括將流過通道的排氣的至少一部分導引到導管內(nèi)。導管終止于護罩。該方法還包括引導被導引的排氣流經(jīng)過護罩。該方法還包括使排氣流經(jīng)過護罩外側(cè)。
[0008]本發(fā)明的其他特征和方面將從以下說明書和附圖得以清楚。
【附圖說明】
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的示例性排氣系統(tǒng)；
[0010]圖2是排氣管道的側(cè)視圖，示出放置在其中的采樣滑道；
[0011]圖3-5是根據(jù)本發(fā)明的多種實施方式的排氣管道和采樣滑道的透視圖，示出與排氣管道相關(guān)的護罩的不同組件；以及
[0012]圖6是排氣流的采樣的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]在可能的情況下，相同的附圖標記將在所有附圖中用來指代相同或類似的部件。參考圖1，示出了發(fā)動機(未示出)的示例性排氣系統(tǒng)100。排氣系統(tǒng)100包括出口 101。該出口 101相對于系統(tǒng)內(nèi)的廢氣流動方向定位在發(fā)動機的后處理系統(tǒng)102的選擇性催化還原(SCR)催化器的下游。在附圖中，后處理系統(tǒng)102被封閉在殼體104中。后處理系統(tǒng)102被構(gòu)造成將還原劑引入發(fā)動機的排氣流中。排氣流可包括一種或多種組分，例如一氧化碳(CO)、二氧化硫(S02)、氮氧化物(NOx)和氣態(tài)下的其他類似成分。在一種實施方式中，后處理系統(tǒng)102可引入還原劑以便使用一種或多種化學反應(yīng)和/或過程將廢氣流中存在的一定量的NOx還原和/或轉(zhuǎn)換成其他合成物。
[0014]后處理系統(tǒng)102中可包括許多部件。后處理系統(tǒng)102的入口管道(未示出)可流體聯(lián)接到發(fā)動機的排氣歧管(未示出)。入口管道可被構(gòu)造成接收來自發(fā)動機的排氣流。后處理系統(tǒng)102可包括一個或多個SCR催化器(未示出)和/或被構(gòu)造成將還原劑引入排氣流的還原劑噴射器(未示出)。沉積在SCR催化器上的還原劑和/或其分解副產(chǎn)品可與排氣流中存在的NOx反應(yīng)以形成水(H2O)和雙原子氮(N2)。
[0015]排氣管道106與SCR催化器的出口(未示出)流體連通。排氣管道106被構(gòu)造成將排氣流排出殼體104。在一種實施方式中，排氣管道106可流體聯(lián)接到排氣堆棧(未示出)。排氣堆?？梢酝ㄏ虼髿?。在另一實施方式中，排氣管道106可進一步流體聯(lián)接到后處理系統(tǒng)102的另一模塊(未示出)。附圖所示的排氣管道106具有限定縱向軸線X-X的中空筒形構(gòu)造。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該注意到排氣管道106可具有任何其他構(gòu)造，例如矩形構(gòu)造、橢圓形構(gòu)造和其他類似構(gòu)造。
[0016]排氣管道106可包括布置在其中的NOx傳感器108。在一種實施方式中，NOx傳感器108定位在排氣管道106的表面上。例如，NOx傳感器108可布置成使得NOx傳感器108大致垂直于縱向軸線X-X地伸出到排氣管道106內(nèi)。NOx傳感器108可通過本領(lǐng)域已知的任何緊固技術(shù)(包括但不局限于栓接、螺釘配合、粘合和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員明白的其他類似緊固措施)附著到排氣管道106。NOx傳感器108可被構(gòu)造成測量排氣流中的NOx濃度。
[0017]排氣管道106包括與NOx傳感器108協(xié)作設(shè)置的采樣滑道110。采樣滑道110大致垂直于排氣管道106的縱向軸線X-X地布置在排氣管道106內(nèi)。更具體地，采樣滑道110設(shè)置在排氣管道106內(nèi)。采樣滑道110可延伸經(jīng)過排氣管道106的寬度的至少一部分。在所示實施方式中，采樣滑道110設(shè)置成在排氣管道106內(nèi)徑向延伸。采樣滑道110被構(gòu)造成通過朝著NOx傳感器108導引排氣流的一部分來對排氣流采樣。采樣滑道110還被構(gòu)造成增加采樣排氣流的每測量填充。增加的每測量填充增加通過采樣滑道110采樣的排氣流的量。另外，采樣滑道110還可使朝著NOx傳感器108流動的排氣勻質(zhì)化。
[0018]參考圖2，示出包括采樣滑道110的排氣管道106的側(cè)視圖。出于清楚目的，圖2還包括采樣滑道110的放大視圖。采樣滑道110具有第一端部202和第二端部204。采樣滑道110具有限定導管206的細長、中空、筒形構(gòu)造。
[0019]采樣滑道110包括通入導管206的多個孔208。多個孔208以相對于彼此間隔開的配置共線地設(shè)置在采樣滑道I1的第一和第二端部202、204之間。多個孔208被構(gòu)造成接收流入導管206的排氣流的一部分。在一種實施方式中，多個孔208可具有大致類似的形狀和尺寸。替代地，多個孔208的形狀和尺寸可以變化。
[0020]在所示實施方式中，多個孔208包括設(shè)置在采樣滑道110上的四個孔208。鄰近第一端部202的孔208的形狀具有大致類似于狹槽的構(gòu)造。其他的多個孔208的形狀是大致圓形的。其他多個孔208的每個的直徑從采樣滑道110的第一端部202朝著第二端部204逐漸減小。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明白設(shè)置在采樣滑道110上的多個孔208的每個的形狀、數(shù)量和尺寸可以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計和需求變化。多個孔208的形狀、數(shù)量和尺寸被構(gòu)造成防止接收到導管206內(nèi)的排氣流動離開經(jīng)過其中，并從排氣管道106上的不同位置收集等量的排氣流。
[0021]另外，在一種實施方式中，采樣滑道110可定位在排氣管道106內(nèi)，使得采樣滑道110相對于縱向軸線X-X顯著傾斜。采樣滑道110的這種傾斜允許進入排氣管道106內(nèi)的碎肩和/或水沿著采樣滑道I1向下滑動，由此保護NOx傳感器108，而不長時間暴露于碎肩和/或水中。
[0022]采樣滑道110還包括與NOx傳感器108協(xié)作設(shè)置的排氣出口 210。在所示實施方式中，排氣出口 210設(shè)置在采樣滑道110的第二端部204上，并位于采樣滑道110的與包括多個孔208的一側(cè)相對的一側(cè)上。排氣出口 210被構(gòu)造成允許導管206中流動的接收排氣朝著NOx傳感器108離開采樣滑道110。
[0023]圖3示出附接到采樣滑道10的護罩302的第一示例性構(gòu)造的放大視圖。護罩302可以設(shè)置在采樣滑道110的第二端部204上，使得護罩302延伸離開并背向采樣滑道110的與包括多個孔208的一側(cè)相對的一側(cè)。在一種實施方式中，護罩302可以與排氣管道106的內(nèi)表面接觸地設(shè)置。采樣滑道110和護罩302可朝著排氣管道106的進一步遠離SCR催化器的出口的端部定位。
[0024]如所示，護罩302可布置在采樣滑道110上，使得護罩302在大致沿著由排氣管道106限定的縱向軸線X-X的方向上延伸。護罩302被構(gòu)造成在其中封閉NOx傳感器108。護罩302還可被構(gòu)造成造成導管206內(nèi)接收的排氣流沖擊NOx傳感器108的縱向側(cè)303。另夕卜，護罩302可保護NOx傳感器108不受會進入排氣管道106的水和/或碎肩的影響?，F(xiàn)在將詳細描述護罩302的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。
[0025]護罩302包括入口 304。入口 304設(shè)置成與采樣滑道110的排氣出口 210流體連通。入口 304被構(gòu)造成接收來自采樣滑道110的排氣流，如箭頭306所示。護罩302包括基板308和從入口 304延伸的一對側(cè)壁310。該對側(cè)壁310可以大致垂直于基板308設(shè)置。該對側(cè)壁310與基板308協(xié)作，限定護罩302內(nèi)的腔室312，以便排氣流經(jīng)過其中。腔室312被構(gòu)造成允許從導管206接收的排氣流膨脹。另外，該對側(cè)壁310在NOx傳感器108的任一側(cè)上的定位可造成排氣流沖擊NOx傳感器108的縱向側(cè)303，如箭頭314所示。
[0026]在一種實施方式中，護罩302還包括固定附著到該對側(cè)壁310和基板308的端板316。端板316可與護罩302的入口 304相對定位。在一種實施方式中，端板316可以大致垂直于基板308設(shè)置。與基板308和該對側(cè)壁310協(xié)作的端板3