датчик токсичности выхлопных газов автомобильного дизеля

Формула изобретения

1. Датчик токсичности выхлопных газов автомобильного дизеля, содержащий два изолированных друг от друга электрода, отличающийся тем, что включает фильтр типа "циклон", выходной патрубок которого сообщается с соосно расположенными с ним электродами, которые представляют собой пластины в форме полых полуцилиндров, с нанесенным на вогнутую поверхность одного из них тонким слоем катализатора, и выполнен в виде трубы с заглушенной верхней частью и просверленными в верхней части в горизонтальной плоскости под углом к боковой поверхности трубы отверстиями, располагающимися в области вогнутой поверхности электродов, при этом геометрические параметры составных частей "циклона" определяются соотношениями

а:b 1:2,

а:D:Н_ц 1:6,5:15,

D:В:Н_к 1,25:1:1,

где а - высота проходного сечения входного патрубка, мм;

b - ширина проходного сечения входного патрубка, мм;

D - диаметр цилиндрической части, мм;

Н_ц - длина цилиндрической части, мм;

В - меньший диаметр конической части, мм;

Н_к - длина конической части, мм.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что электроды изготавливаются из пассивного металла или сплава.

3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что к электродам присоединены термопары.

Описание изобретения к патенту

Датчик токсичности выхлопных газов автомобильного дизеля может быть использован в системах управления автомобильных дизелей в качестве элемента блока обратной связи. Также датчик может использоваться в системах автономного экологического мониторинга автомобильных дизелей для получения непрерывной информации о токсичности выхлопа.

Известен датчик, состоящий из изолированной опоры, в которой расположены два электрода [1].

Недостатком данного датчика является отсутствие четкой зависимости между сигналом датчика и токсичностью выхлопных газов, так как он регистрирует величину, коррелирующую с концентрацией твердых частиц всего диапазона дисперсности, тогда как вредность представляют частицы размером примерно 10 мкм и менее.

Задачей предлагаемого изобретения является возможность получение информации о вредном воздействии выхлопных газов автомобильного дизеля на человека и животных. Решение этой задачи реализуется путем повышения информативности измеряемой величины датчика содержания твердых частиц (сажи) применительно к токсичности выхлопа, то есть увеличением корреляции сигнала датчика содержания твердых частиц (сажи) с токсичностью выхлопа дизеля. Так как в выхлопе автомобильного дизеля частицы сажи имеют широкий диапазон дисперсности (0,3...100 мкм), однако для человека и животных наиболее вредными являются частицы диаметром менее 10 мкм.

Указанная задача достигается тем, что изобретение содержит два изолированных друг от друга электрода, которые представляют собой пластины в форме полых полуцилиндров с нанесенным на вогнутую поверхность одного из них тонким слоем катализатора, и фильтр типа “циклон”, выходной патрубок которого сообщается с соосно расположенными с ним электродами и выполнен в виде трубы с заглушенной верхней частью и просверленными в верхней части в горизонтальной плоскости под углом к боковой поверхности трубы отверстиями, располагающимися в области вогнутой поверхности электродов. Геометрические параметры составных частей “циклона” определяются соотношениями:

a:b 1:2;

а:D:Н_ц 1:6,5:15;

D:В:Н_к 1,25:1:1,

где а - высота проходного сечения входного патрубка, мм;

b - ширина проходного сечения входного патрубка, мм;

D - диаметр цилиндрической части, мм;

Н_ц - длина цилиндрической части, мм;

В - меньший диаметр конической части, мм;

Н_к - длина конической части, мм.

Кроме того, электроды изготавливаются из пассивного (нереакционноспособного) металла или сплава. Температура электродов измеряется с помощью термопар.

На фиг.1 изображен общий вид датчика токсичности выхлопных газов автомобильного дизеля. На фиг.2 выполнено горизонтальное сечение датчика токсичности выхлопных газов автомобильного дизеля по оси просверленных в верхней части отверстиям выходного патрубка “циклона”.

Датчик содержит фильтр типа “циклон” 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками (фиг.1). Выходной патрубок 3 представляет собой трубу с заглушенной верхней частью и просверленными в верхней части в горизонтальной плоскости под углом к боковой поверхности трубы отверстиями (фиг.2). Кроме того, датчик содержит два изолированных друг от друга электрода, которые представляют собой пластины 4 и 5 в форме полых полуцилиндров (фиг.2), установленные соосно выходному патрубку “циклона” 3. Пластины изготавливаются из пассивного (нереакциоспособного) металла или сплава, при этом на вогнутую поверхность пластины 4 нанесен тонкий слой катализатора. К пластинам 4 и 5 присоединены термопары 6 и 7 соответственно.

Работа предложенного датчика заключается в следующем.

Из выпускного тракта двигателя выхлопные газы через входной патрубок 2 с большой скоростью тангенциально поступают в рабочую полость “циклона” 1. Поток выхлопа закручивается, при этом частицы сажи диаметром примерно 10 мкм и более, содержащиеся в потоке под действием возникающей центробежной силы отбрасываются к стенкам и ссыпаются через отверстие в нижней части корпуса “циклона” 1. Очищенный от частиц примерно 10 мкм и более поток выхлопных газов, поступая через боковые отверстия в верхней части выходного патрубка 3, омывает поверхность пластин 4 и 5. Частицы сажи менее 10 мкм окисляются на пластине 4, повышая ее температуру, измеряемую термопарой 6. Устранение побочных факторов (температура, давление и другие), действующих на пластину 4, достигается включением термопары 6 в цепь, которая содержит также термопару 7 пластины 5, находящейся в тех же условиях и не реагирующую с частицами сажи. По разности напряжений термопары 6 U₁ и термопары 7 U₂ определяется разность температур пластин 4 и 5.

Использование информации, получаемой от предложенного датчика, позволяет оказывать корректирующее воздействие на скоростной и нагрузочный режимы эксплуатации дизеля в зависимости от величины токсичности выхлопных газов.

Источник информации

1. Hua Xiangyang, Zeng Mancheng //Нэйжаньизи гунчэн=Chin. Intern. Combust. Enging Eng. - 1990. - 11, №2. - С. 23-26.