Способ детектирования количества собранного вещества в виде частиц и устройство детектирования собранного количества, и устройство преобразования выхлопных газов

Изобретение относится к способу детектирования собранного количества вещества в виде твердых частиц и устройству детектирования собранного количества. Сущность изобретения: способ детектирования собранного количества вещества в виде твердых частиц, который представляет собой способ оценки собранного количества и предназначен для оценки собранного количества вещества в виде твердых частиц, собранного в контейнере для сбора, путем установки контейнера для сбора в определенном месте в канале потока, через который протекают газы, включающие в себя вещество в виде твердых частиц, причем содержит: этап излучения, на котором излучают электромагнитные волны с частотой от десятков ГГц до нескольких ТГц на контейнер для сбора, с внешней стороны контейнера для сбора; и этап детектирования, на котором детектируют интенсивность электромагнитных волн, которые были переданы через контейнер для сбора, и затем подставляют значение интенсивности в выражение отношения между интенсивностью и собранным количеством, определенным заранее, и вычисляют собранное количество вещества в виде твердых частиц. Устройство для детектирования количества собранного вещества в виде твердых частиц содержит фильтр (2), предназначенный для сбора ВЧ, микроволновый передатчик (30) для излучения электромагнитных волн с частотой от нескольких десятков ТГц до нескольких ТГц в направлении фильтра (2), микроволновый приемник (31), предназначенный для детектирования интенсивности электромагнитной волны, переданной через фильтр (2), и вычислительное средство, предназначенное для расчета собранного количества ВЧ по детектируемой интенсивности. Также устройство преобразования выхлопных газов. Техническим результатом изобретения является обеспечение легкого и с высокой точностью детектирования количества собранного вещества в виде твердых частиц. 3 с. и 4 з. п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу детектирования собранного количества вещества в виде твердых частиц и устройству детектирования собранного количества. Настоящее изобретение можно использовать для детектирования количества осевшего PM (ВЧ, вещество в виде частиц) на фильтре, который установлен в определенном месте в выхлопной системе дизельного двигателя, и т.п.

Уровень техники

В бензиновых двигателях количество вредных компонентов выхлопных газов надежно уменьшают, используя строгое регулирование выхлопных газов, и применяя технологические достижения, позволяющие решать эту проблему. Однако в дизельных двигателях преобразование выхлопных газов трудновыполнимо по сравнению с бензиновыми двигателями из-за таких уникальных обстоятельств, что выброс вредных компонентов здесь происходит в виде ВЧ (сажа, в основном, содержащая мелкие частицы углерода, мелкие частицы углеводородов с высоким молекулярным весом, мелкие частицы производных серы, такие как сульфаты, и т.п.).

В настоящее время известны следующие устройства преобразования выхлопных газов для дизельных двигателей, и их можно приблизительно разделить следующим образом: устройства преобразования выхлопных газов типа захвата (или устройства типа стенка-поток), устройства преобразования выхлопных газов открытого типа (или устройства прямого потока). Среди них в качестве одного из устройств преобразования выхлопных газов типа захвата известны сотовые элементы закрытого типа, изготовленные из керамики (то есть дизельные ВЧ-фильтры, ниже называются "DPF" (ДФЧ, дизельные фильтры частиц)). ДФЧ представляют собой фильтры, сборку которых заканчивают, закрывая оба противоположных конца отверстий сот керамических сотовых структур, например, поочередно или в шахматном порядке; и они содержат соты на входной стороне, которые закрыты на стороне выхода потока выхлопных газов, соты на выходной стороне, которые расположены рядом с сотами на входной стороне, и которые закрыты на стороне впуска потока выхлопных газов, и разделительные стенки сот, которые разделяют соты на входной стороне и соты на выходной стороне; и они представляют собой элемент, подавляющий выброс ВЧ, путем фильтрации выхлопных газов с последующим сбором в них ВЧ, в порах разделительных стенок сот.

Однако в ДФЧ, поскольку потери выходного давления увеличиваются по мере накопления ВЧ, необходимо восстанавливать фильтр путем регулярного удаления осевших ВЧ с помощью определенного средства. Следовательно, до настоящего времени, необходимо принудительно выполнять сжигание осевших ВЧ с последующим восстановлением ДФЧ при использовании такого способа и т.п., в котором восстанавливающий агент, такой как топливо, добавляют в выхлопные газы; при этом температура выхлопных газов повышается в результате сгорания топлива, с окисляющим катализатором, подаваемым в определенное место на стороне перед ДФЧ; и полученные в результате выхлопные газы с высокой температурой затем подают в ДФЧ.

Однако во время работы на холостом ходу и во время движения с малой нагрузкой/низкой скоростью и т.п., при продолжительном состоянии низкой температуры выхлопных газов, реакция окисления не происходит, поскольку окисляющий катализатор или тому подобное не активирован, и, соответственно, трудно повысить температуру выхлопных газов. Поэтому становится трудно восстанавливать ДФЧ, и, следовательно, прогрессирует засорение ДФЧ.

В соответствии с этим необходимо предусмотреть принудительное повышение температуры выхлопных газов, когда определяют, что количество собранных ВЧ превышает определенное значение. Например, данные о количестве ВЧ выхлопа в соответствии с условиями движения заранее сохраняют в ECU (ЭУУ, электронное управляющее устройство), в качестве данных отображения, затем количество выброшенных ВЧ оценивают по накопленному значению времени движения, и затем полученные значения рассчитывают с накоплением для оценки количества собранных ВЧ. Существует способ, в котором ДФЧ восстанавливают путем принудительного повышения температуры выхлопных газов в момент времени, когда определяют, что полученное в результате накопленное количество ВЧ превышает заданное количество.

Однако в случае, когда данные по количеству выброшенных ВЧ преобразуют с учетом условий движения в данные отображения, возникает проблема большой ошибки. Кроме того, показатель собранного количества ВЧ также требуется использовать с учетом предельного перепада давления между давлением перед ДФЧ и давлением после фильтра. В этом способе, однако, поскольку значение предельного перепада давления, которое составляет стандарт для принятия определения, в значительной степени изменяется, в зависимости от условий работы двигателя, необходимо сохранять данные о предельном перепаде давления, в результате чего, учитывая соответствующие условия работы, в качестве других данных отображения, объем обрабатываемых данных становится огромным. Кроме того, возникает такая проблема, что чувствительность детектирования низка в диапазоне, где количество собранных ВЧ меньше, поскольку взаимосвязь между собранным количеством ВЧ и перепадом давления не является линейной.

В выложенной патентной заявке Японии №005-325771 описан способ, в котором детектируют электрический ток или напряжение, которое возникает во вторичной обмотке, намотанной вокруг внешнего контура контейнера для сбора, во время протекания переменного электрического тока в первичной обмотке, которая намотана вокруг внешнего контура контейнера для сбора. В указанном способе количество собранного ВЧ затем рассчитывают по полученному в результате значению. Поскольку возникают индуцированные электромагнитные силы, которые соответствуют количеству собранных ВЧ, становится возможным рассчитывать количество собранного ВЧ путем детектирования электрического тока или напряжения, возникающего во вторичной обмотке.

В частности, ДФЧ обычно изготовляют из керамики, такой как кордиерит, и используют так, что их устанавливают внутри кожуха, изготовленного из металла. В случае, когда применяют технологию, описанную в выложенной заявке №2005-325,771, в таких ДФЧ, поскольку электромагнитные волны экранируются кожухом, невозможно намотать первичную и вторичную обмотку вокруг внешнего контура кожуха. Поэтому катушки должны быть намотаны вокруг ДФЧ внутри кожуха.

Однако выхлопные газы попадают внутрь кожуха, и, соответственно, температура поднимается вплоть до 1000°C во время принудительного восстановления ДФЧ. Кроме того, поскольку на эти условия накладывается окислительная атмосфера, которая обратно пропорционально влияет на время принудительного восстановления, происходит быстрый износ обмоток. Поэтому непрактично применять технологию, описанную в упомянутой выше заявке, например, при оценке количества собранных ВЧ в ДФЧ.

Кроме того, в выложенной патентной заявке Японии №10-220219, предложено устройство преобразования выхлопных газов, причем в этом устройстве преобразования выхлопных газов количество ВЧ детектируют путем измерения с помощью микроволнового датчика интенсивности электромагнитной волны. В этой технологии величину адгезии ВЧ детектируют следующим образом: положение детектирования микроволнового излучения фиксируют, используя тот факт, что диэлектрическая постоянная и потери индукции фильтра меняются при осаждении ВЧ на фильтре, в результате чего фаза микроволны изменяется внутри фильтра, и, в конечном итоге, изменяется интенсивность микроволн; затем измеряют интенсивность микроволнового излучения в этом месте; и затем величину осаждения ВЧ детектируют на основе изменения интенсивности, полученной в результате микроволнового излучения.

Однако, поскольку на диэлектрическую постоянную фильтра и потери индукции влияет температура, необходимо выполнять температурную коррекцию; кроме того, поскольку интенсивность электромагнитного поля детектируют с помощью микроволнового датчика, используя стоячую волну, а не непосредственное измерение разности фаз, трудно отделить эффект аттенюации микроволнового излучения по измерению с одной точкой, и, соответственно, возникает такая проблема, что невозможно выполнить детектирование с хорошей точностью. Следовательно, требуется выполнять всестороннюю оценку, поочередно выполняя измерения во множестве местоположений; при этом требуется выполнять проблемные оценки, используя данные отображения.

Кроме того, при использовании микроволнового излучения с частотой 2,45 ГГц, которое обычно применяли в качестве микроволн, поскольку длина волны составляет около 12 см, разрешающая способность получается низкой, при этом невозможно детектировать распределение количества собранных ВЧ, для распределения, размер которого равен этой длине волны или меньше. Соответственно, невозможно предотвратить потери при плавке фильтра, которые связаны со следующим: происходит локальное осаждение ВЧ, в результате чего происходит локальное повышение температуры за счет теплового разноса во время управления для восстановления фильтра.

Краткое изложение сущности

Задачей настоящего изобретения является обеспечение легкого и с высокой точностью детектирования количества собранного вещества в виде частиц, такого как ВЧ, которое поглощает электромагнитные волны.

Способ детектирования собранного количества вещества в виде частиц, согласно изобретению, характеризуется тем, что представляет собой способ оценки собранного количества для оценки собранного количества вещества в виде частиц, которые собирают в контейнер для сбора, путем установки контейнера для сбора в определенном месте в канале для потока, через который протекают газы, включающие в себя указанные частицы, и включает в себя:

этап излучения, на котором излучают электромагнитные волны с частотой от десятков ГГц до нескольких ТГц в контейнер для сбора, снаружи контейнера для сбора; и

этап детектирования, на котором детектирует интенсивность электромагнитных волн, переданных через контейнер для сбора, с последующей подстановкой этого значения интенсивности в выражение отношения между интенсивностью и собранным количеством, которое было определено заранее, в результате чего рассчитывают собранное количество вещества в виде частиц.

Кроме того, устройство детектирования собранного количества для вещества в виде частиц в соответствии с настоящим изобретением содержит:

контейнер для сбора, установленный в определенном месте в канале потока, через который протекают газы, включающие в себя вещество в виде частиц;

средство излучения электромагнитных волн, предназначенное для излучения электромагнитных волн с частотой от десятков ГГц до нескольких ТГц в контейнер для сбора, снаружи контейнера для сбора;

средство приема электромагнитных волн для детектирования интенсивности электромагнитных волн, переданных через контейнер для сбора; и

вычислительное средство для расчета собранного количества вещества в виде частиц по интенсивности, детектируемой средством приема электромагнитных волн.

Кроме того, устройство преобразования выхлопных газов, в соответствии с настоящим изобретением содержит:

фильтр, установленный в определенном месте в канале потока выхлопных газов и предназначенный для сбора ВЧ, основную часть которого составляет углерод;

контейнер, предназначенный для размещения в нем фильтра;

средство излучения электромагнитных волн, предназначенное для излучения электромагнитных волн с частотой от десятков ГГц до нескольких ТГц в фильтр через окно падения, сформированное в контейнере размещения;

средство приема электромагнитных волн, предназначенное для детектирования интенсивности электромагнитных волн, переданных через фильтр и излученных через окно излучения, сформированное в контейнере размещения; и

вычислительное средство, предназначенное для расчета количества собранного ВЧ по интенсивности, детектируемой средством приема электромагнитных волн.

В устройстве преобразования выхлопных газов, в соответствии с настоящим изобретением, желательно, чтобы вычислительное средство было выполнено с возможностью расчета коэффициента поглощения электромагнитных волн в фильтре, в котором было собрано ВЧ, по значению, детектируемому средством приема электромагнитных волн, с последующим расчетом количества собранного ВЧ по отношению коэффициента поглощения электромагнитных волн к коэффициенту поглощения, заранее измеренному только в одном фильтре, в котором не были собраны ВЧ. Кроме того, предпочтительно, чтобы устройство могло быть дополнительно оборудовано: средством подачи восстанавливающего агента, которое предназначено для подачи восстанавливающего агента в выхлопные газы на стороне перед фильтром; и желательно, чтобы устройство было дополнительно оборудовано средством оценки, предназначенным для оценки количества собранного ВЧ, которое было собрано в фильтре; и средством управления, предназначенным для управления приводом средства подачи восстанавливающего агента, на основе количества собранного ВЧ, оценка которого была получена с помощью средства оценки.

Эффект изобретения

В соответствии со способом детектирования собранного количества вещества в виде частиц и устройством детектирования собранного количества, в соответствии с настоящим изобретением, возможно с высокой точностью детектировать собранное количество, даже по измерению в одной точке, поскольку используются электромагнитные волны, частота которых составляет от десятков ГГц до нескольких ТГц (длина волны на уровне мм), и поскольку они детектируют собранное количество, используя поглощение электромагнитных волн веществами в виде частиц.

Устройство преобразования выхлопных газов, в соответствии с настоящим изобретением, позволяет предотвратить расплавление фильтра и его утрату в результате теплового разноса, путем выполнения процесса восстановления в состоянии, когда собранное количество ВЧ не слишком велико, поскольку возможно с хорошей точностью детектировать распределение собранного количества. Кроме того, расход топлива также улучшается, поскольку становится возможным уменьшить количество подаваемого восстанавливающего агента в выхлопные газы до минимума во время процесса восстановления.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает блок-схему устройства преобразования выхлопных газов, в качестве примера, согласно изобретению;

фиг.2 - схему поперечного сечения с увеличенной основной частью устройства преобразования выхлопных газов, согласно изобретению;

фиг.3 - диаграмму, иллюстрирующую взаимосвязь между собранными количествами ВЧ и степенью проницаемости, согласно изобретению;

фиг.4 - диаграмму, иллюстрирующую взаимосвязь между собранными количествами ВЧ и "отношением ВЧ", согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения

Устройство детектирования собранного количества в соответствии с настоящим изобретением включает в себя контейнер для сбора, установленный в определенном месте в канале потока, в котором распределяются газы, включающие в себя вещества в виде частиц, средство излучения электромагнитных волн, предназначенное для излучения электромагнитных волн, с частотой, составляющей от десятков ГГц до нескольких ТГц, в контейнер для сбора, снаружи контейнера для сбора, средство приема электромагнитных волн, предназначенное для детектирования интенсивности электромагнитных волн, переданных через контейнер для сбора, и вычислительное средство, предназначенное для расчета собранного количества вещества в виде частиц по интенсивности, детектируемой с помощью средства приема электромагнитных волн.

"Вещество в виде частиц", упоминаемое в настоящем изобретении, не ограничиваются чем-либо конкретным, если только оно представляют собой вещество, которое поглощает микроволны на уровне миллиметровых волн, частота которых составляет от десятков ГГц до нескольких ТГц, и которые, в конечном итоге, преобразуют свою энергию в тепловую энергию; и при этом возможно в качестве примера упомянуть ВЧ, в котором большую часть составляет углерод, магнитные порошки, такие как порошок феррита и т.п.

Кроме того, в настоящем изобретении используют микроволны на уровне миллиметровой волны, частота которой составляет от десятков ГГц до нескольких ТГц. Когда частота ниже, чем этот диапазон, она, вероятно, проходит через собранные вещества в виде частиц, и, соответственно, точность детектирования собранного количества понижается. Кроме того, когда частота становится выше этого диапазона, она, менее вероятно, проходит через собранные вещества в виде частиц, и следовательно, точность детектирования количества также понижается. Особенно предпочтительно использовать частоту около 600 ГГц.

Контейнер для сбора представляет собой контейнер, установленный в определенном месте в канале потока, в котором распределяются газы, включающие в себя вещества в виде частиц. Что касается этого контейнера для сбора, используют следующее: контейнеры, которые позволяют передавать микроволны на уровне миллиметровой волны, частота которых составляет от десятков ГГц до нескольких ТГц. При этом не имеет значения, если часть микроволн будет поглощаться. В устройстве преобразования выхлопных газов используют фильтры, изготовленные из керамики, такой как кордиерит, нитрид кремния и окись алюминия.

Средство излучения электромагнитных волн представляет собой средство, предназначенное для излучения электромагнитных волн, частота которых составляет от десятков ГГц до нескольких ТГц, на контейнер для сбора, установленное снаружи контейнера для сбора; и с этой целью возможно использовать магнетроны и т.п. Хотя желательно излучать электромагнитные волны непосредственно в контейнер для сбора, электромагнитные волны излучают через окно падения, которое сформировано в контейнере для сбора и которое позволяет направлять электромагнитные волны в диапазоне от десятков ГГц до нескольких ТГц, в случае такого контейнера для сбора, как фильтр преобразования выхлопных газов, который расположен в контейнере размещения, изготовленном из металла. Что касается материала, из которого изготовлено окно падения, возможно использовать керамику, такую как кордиерит, нитрид кремния и окись алюминия, стекло и т.д.

Средство приема электромагнитных волн представляет собой средство, которое детектирует интенсивность электромагнитных волн, прошедших через контейнер для сбора, при этом возможно использовать известные устройства, такие как микроволновые датчики. Желательно, чтобы средство приема электромагнитных волн можно было поместить на место с противоположной стороны от средства излучения электромагнитных волн относительно контейнера для сбора, и чтобы его можно было поместить в непосредственной близости к контейнеру для сбора. Однако в случае устройства преобразования выхлопных газов оно должно быть выполнено с возможностью принимать электромагнитные волны в диапазоне от десятков ГГц до нескольких ТГц через окно излучения, которое сформировано в контейнере для сбора и которое позволяет пропускать электромагнитные волны, поскольку существует опасность того, что характеристики электромагнитного средства приема могут быть ухудшены из-за действия тепла. Такое окно излучения может быть сформировано из такого же вещества, как и окно падения, и которое проявляет свойство устойчивости к воздействию тепла.

Средство излучения электромагнитных волн и средство приема электромагнитных волн расположены таким образом, что они размещены с противоположных сторон друг от друга относительно контейнера для сбора. Например, в случае контейнера для сбора в форме цилиндра, такого как сотовый фильтр, возможно поместить их на противоположных сторонах, соответственно, в диаметральном направлении. В качестве альтернативы, на стороне входного отверстия выхлопных газов и на стороне выходного отверстия выхлопных газов также предпочтительно разместить их таким образом, чтобы каждое из них можно было разместить с противоположных сторон относительно друг друга в плоскости, в которой размещена каждая из осей. Таким образом, становится возможным детектировать количество собранного ВЧ по всей длине в направлении потока выхлопных газов.

Вычислительное средство рассчитывает количество собранного вещества в виде частиц по интенсивности электромагнитной волны, детектируемой средством приема электромагнитных волн. В частности, оно рассчитывает собранное количество вещества в виде частиц, подставляя интенсивность электромагнитной волны, которая была детектирована средством приема электромагнитных волн, в выражение отношения между интенсивностью и собранным количеством, которое было определено заранее.

Поскольку часто контейнер для сбора сам в определенной степени сам поглощает электромагнитные волны, частота которых составляет от десятков ГГц до нескольких ТГц, интенсивность приема самого контейнера для сбора измеряют вначале как чистую интенсивность приема контейнера для сбора в таком состоянии, пока в нем не собраны какие-либо вещества в виде частиц. Таким образом, становится возможным рассчитать собранное количество вещества в виде частиц по разности между этой и другой принимаемой интенсивностью в состоянии, когда в нем собраны вещества в виде частиц.

В случае устройства преобразования выхлопных газов, желательно, чтобы вычислительное средство могло рассчитать коэффициент поглощения электромагнитных волн в фильтре, в котором были собраны ВЧ, по величине, детектируемой с помощью средства приема электромагнитных волн, и затем могло бы вычислить собранное количество ВЧ по отношению коэффициента поглощения электромагнитных волн и коэффициента поглощения, который был измерен заранее, только на фильтре, в котором не собраны ВЧ. Поскольку взаимосвязь между собранным количеством ВЧ и коэффициентом поглощения составляет линейное выражение, независимо от различных факторов, таких как температура, учитывая коэффициенты поглощения электромагнитных волн, как показатели, становится возможным легко и с высокой точностью выполнить расчет собранного количества ВЧ. Следует отметить, что коэффициент поглощения выражают с помощью логарифма пропускной способности, и пропускная способность представляет собой отношение выходного излучения к падающему излучению.

В устройстве преобразования выхлопных газов, когда собранное количество ВЧ, которое было собрано в фильтре, становится больше, перепад давления увеличивается, что отрицательно влияет на характеристики двигателя. Поэтому требуется предпринимать следующие меры противодействия: замена фильтра; периодическое выполнение процесса восстановления, в котором фильтр нагревают для сжигания собранных ВЧ, и т.п. Поскольку замена фильтра является непрактичной, обычно выполняют процесс восстановления.

Следовательно, желательно дополнительно предусмотреть устройство преобразования выхлопных газов в соответствии с настоящим изобретением, со средством подачи восстанавливающего газа, которое подает восстанавливающий агент в выхлопные газы на стороне перед упомянутым фильтром. При этом даже допустимо использовать средство подачи восстанавливающего агента непосредственно в выхлопные газы; или также допустимо использовать средство подачи восстанавливающего агента опосредованно в выхлопные газы путем последующего впрыска восстанавливающего агента внутрь цилиндра. Когда температура фильтра становится выше, чем температура воспламенения восстанавливающего агента, становится возможным выжигать ВЧ для восстановления фильтра, поскольку восстанавливающий агент сгорает внутри фильтра, и затем температура фильтра поднимается до 600°C или выше, например, в результате тепла сгорания. В качестве такого средства подачи восстанавливающего агента можно использовать насосы, инжекторы и т.п.

Кроме того, также предпочтительно использовать окисляющий катализатор на стороне перед фильтром, или формировать каталитический слой на фильтре. В результате, даже когда температура фильтра низкая, становится возможным окислять и затем сжигать восстанавливающий агент с помощью катализатора, и, соответственно, становится возможным восстанавливать фильтр с использованием получаемого в результате сгорания тепла.

В случае использования средства подачи восстанавливающего агента желательно разместить на фильтре средство оценки для оценки собранного количества ВЧ и средство управления, предназначенное для управления приводом средства подачи восстанавливающего агента на основе собранного количества ВЧ, оценка собранного количества которого была получена средством оценки. Становится возможным включать средство подачи восстанавливающего агента в оптимальные моменты времени, что улучшает потребление топлива. Возможно, чтобы средство для оценки выполняло оценку собранного количества ВЧ, которое было собрано в фильтре, следующим образом: перепад давления выше по потоку перед фильтром и стороной ниже по потоку после фильтра; время работы двигателя; условия движения и т.п.

Во время восстановления также предпочтительно, чтобы средство оценки выполняло оценку количества ВЧ, остающегося внутри фильтра, на основе, по меньшей мере, одного из значений, детектируемых средством детектирования перепада давления, для детектирования перепада давления между стороной выше по потоку перед фильтром и стороной ниже по потоку после фильтра, и значения, детектируемого с помощью датчика температуры, для детектирования температуры фильтра. В случае оценки количества остающихся ВЧ, на основе значения, детектируемого с помощью средства оценки перепада давления, предотвращается ненужная обработка для восстановления и, следовательно, дополнительно улучшается потребление топлива. Кроме того, при оценке количества остающихся ВЧ, на основе значения, детектируемого с помощью датчика температуры, предотвращается чрезмерное повышение температуры фильтра, что позволяет предотвратить потери при плавлении.

Следует отметить, что вода также представляет собой поглотитель электромагнитной волны, и, соответственно, содержание воды в фильтре оказывает влияние на детектируемые значения; поэтому желательно выполнять оценку количества ВЧ, собранного на фильтре, также учитывая содержание воды, детектируемое с использованием датчика влаги или тому подобное.

ПРИМЕР

Ниже настоящее изобретение подробно поясняется на примере.

Устройство преобразования выхлопных газов, в соответствии с примером, представлено на фиг.1. К выпускному коллектору 10 дизельного двигателя 1 присоединен преобразователь 20, преобразователь 20 изготовлен из стали и в нем размещен фильтр 2 цилиндрической формы. Большая часть выхлопных газов из выпускного коллектора 10 протекает в преобразователь 20, и выходит после прохода через фильтр 2; причем часть выхлопных газов возвращается во впускной коллектор 13 дизельного двигателя 1 через турбокомпрессор 11 и промежуточный охладитель 12. Кроме того, сопло 14 впрыска установлено в определенном месте выпускного коллектора 10, и выполнено с возможностью периодического впрыска дизельного топлива в выхлопные газы.

Фильтр 2 имеет структуру стенка-поток, выполненную в виде сотовой (ячеистой) структуры, которая имеет соты на входной стороне, закрытые на стороне выхода потока выхлопных газов, соты на выходной стороне, расположенные рядом с сотами на входной стороне, и закрытые на стороне впуска потока выхлопных газов, и пористые разделительные стенки сот, разделяющие соты на входной стороне и соты на выходной стороне, и имеющие большое количество пор; и сформирован из кордиерита.

Микроволновой передатчик 30 и микроволновый приемник 31 установлены с противоположных внешних сторон на преобразователе 20, по существу, в его центральной части. Микроволновый передатчик 30 и микроволновый приемник 31 установлены на место, соответственно, с обеих противоположных сторон так, что фильтр 2 размещен между ними в плоскости, включающей в себя центральную ось фильтра 2. Управление микроволновым передатчиком 30 выполняют с помощью ЭУУ 4, и сигналы, принимаемые с помощью микроволнового приемника 31, подают в ЭУУ 4. Как показано на фиг.2 и фиг.3, на поверхностях преобразователя 20´, которые обращены к микроволновому передатчику 30 и микроволновому приемнику 31, сформированы окно 21 падения и окно 22 излучения, причем окно 21 падения и окно 22 излучения выполнены из окиси алюминия, и через них можно пропускать микроволны.

Кроме того, в преобразователе 20 в определенном месте установлен датчик 23 перепада давления, и это датчик 23 перепада давлений предназначен для детектирования перепада между давлением выхлопных газов на стороне выше по потоку перед фильтром 2 и другим давлением выхлопных газов на стороне ниже по потоку после него, и вывода сигналов датчика 23 перепада давлений, подаваемых в ЭУУ 4. Кроме того, в преобразователе 20 установлен датчик 24 температуры, причем этот датчик 24 температуры предназначен для детектирования температуры выхлопных газов на стороне ниже по потоку после фильтра 2.

В устройстве преобразования выхлопных газов в самом начале использовали совершенно новый фильтр 2, затем передавали миллиметровую волну с частотой 600 ГГц с входной интенсивностью I_i из микроволнового передатчика 30 без запуска двигателя 1, и затем измеряли выходную интенсивность I₀, принятую микроволновым приемником 31. Энергия переданных миллиметровых волн в определенной степени поглощалась окном 21 падения, фильтром 2 и окном 22 излучения, так что "I_i>I₀", и степень пропускания определяется отношением: "I₀/I_i".

И, используя математическую формулу 1, рассчитывают коэффициент α_{r(опорное)} поглощения для случая использования только фильтра 2.

Коэффициент поглощения α_r=-ln(I₀/I_i) (1)

Затем фильтр 2, на котором собралось ВЧ в различных количествах, заранее подготовили в нескольких местах и затем разместили в преобразователе 2, соответственно. Без запуска двигателя 1 передавали миллиметровые волны, имеющие частоту 600 ГГц, со входной интенсивностью I₁ из микроволнового передатчика 30, и затем измеряли выходную интенсивность I₀, которая была принята микроволновым приемником 31.

Взаимосвязь между количеством сбора в каждом из фильтров 2 и степенью пропускания (I₀/I_i) показана на фиг.3. Как можно видеть на фиг.3, взаимосвязь между количеством собранных ВЧ и степенью пропускания не представляет какое-либо линейное выражение. Поэтому требуются сложные вычисления для оценки количества собранных ВЧ по степени пропускания.

Измеряли коэффициент α_{w(с ВЧ)} поглощения для случая использования фильтра 2, в котором были собраны ВЧ. И "Отношение ВЧ", а именно отношение для коэффициента α_{r(опорное)} поглощения в случае использования только фильтра 2, рассчитывали, используя формулу 2, взаимосвязь между количеством собранных ВЧ и "отношением ВЧ", показана на фиг.4.

Отношение ВЧ=-{(α_{w(с ВЧ)})/(α_{r(опорное)})} (2)

На фиг.4 можно видеть, что взаимосвязь между количеством собранных ВЧ и "отношением ВЧ" определяется линейным выражением, и поэтому становится возможным легко и с высокой точностью детектировать собранное количество ВЧ путем измерения "отношения ВЧ".

Следовательно, в данном примере, микроволновым передатчиком 30 управляют всегда в состоянии запущенного двигателя 1, и затем ЭУУ 4 постоянно наблюдает "отношение ВЧ". Собранное количество ВЧ рассчитывают по выражению отношения, показанному на фиг.4. Затем в случае, когда это количество превышает заданное значение, которое было установлено в таком состоянии, чтобы собранное количество ВЧ не стало слишком большим, ЭУУ 4 осуществляет привод сопла 14 впрыска для подачи дизельного топлива в выхлопные газы в заданном количестве. В это время допустимо продолжение его работы, хотя предпочтительно, чтобы микроволновый передатчик 30 был выключен, и им не управляли.

Дизельное топливо, подаваемое в выхлопные газы, поступает в фильтр 2 и воспламеняется, и затем сгорает в результате воздействия тепла фильтра 2. Температура фильтра 2 повышается до приблизительно 600°C или выше, из-за выделяемого тепла сгорания. В это время ЭУУ 4 постоянно наблюдает выходной сигнал датчика 23 разности давления и выходной сигнал датчика 24 температуры. И дополнительную подачу дизельного топлива продолжают до тех пор, пока разность давлений между стороной выше по потоку и стороной ниже по потоку фильтра 2 не станет заданным значением или меньше. Однако в случае, когда температура выхлопных газов, выходящих из фильтра 2, превышает заданное значение, ЭУУ 4 прекращает работу сопла 4 впрыска, предотвращая, таким образом, потери, если фильтр 2 расплавится.

В частности, взаимосвязь между "отношением ВЧ" и собранным количеством ВЧ составляет линейное выражение при использовании "отношения ВЧ" в качестве показателя, при этом возможно легко детектировать собранное количество ВЧ с высокой точностью, путем измерения "отношения ВЧ". Кроме того, возможно детектировать распределение собранного количества ВЧ с хорошей точностью, используя микроволны уровня миллиметровых волн. Поэтому, поскольку возможно надежно выполнять процесс восстановления для фильтров в таком состоянии, что собранное количество ВЧ не становится слишком большим, возможно предотвратить утрату фильтра при его расплавлении, которые возникают, преимущественно, из-за теплового разноса. Кроме того, поскольку возможно поддерживать минимальное время работы сопла 14 впрыска, улучшается расход топлива.

Пояснение номеров ссылочных позиций

1: Двигатель; 2: Фильтр; 4: ЭУУ;

14: Сопло впрыска; 20: Преобразователь; 21:Окно падения;

22: Окно излучения; 23: Датчик перепада давления

24: Датчик температуры;

30: Микроволновый передатчик;

31: Микроволновый приемник

1. Способ детектирования собранного количества вещества в виде твердых частиц, который представляет собой способ оценки собранного количества и предназначен для оценки собранного количества вещества в виде твердых частиц, собранного в контейнере для сбора, путем установки контейнера для сбора в определенном месте в канале потока, через который протекают газы, включающие в себя вещество в виде твердых частиц, отличающийся тем, что содержит: этап излучения, на котором излучают электромагнитные волны с частотой от десятков ГГц до нескольких ТГц на контейнер для сбора, с внешней стороны контейнера для сбора; и этап детектирования, на котором детектируют интенсивность электромагнитных волн, которые были переданы через контейнер для сбора, и затем подставляют значение интенсивности в выражение отношения между интенсивностью и собранным количеством, определенным заранее, и вычисляют собранное количество вещества в виде твердых частиц.

2. Устройство детектирования собранного количества вещества в виде твердых частиц, отличающееся тем, что содержит: контейнер для сбора, установленный в определенном месте в канале потока, через который протекают газы, включающие в себя вещество в виде твердых частиц; средство излучения электромагнитных волн, предназначенное для излучения электромагнитных волн с частотой от десятков ГГц до нескольких ГГц на контейнер для сбора, с внешней стороны контейнера для сбора; средство приема электромагнитных волн, предназначенное для детектирования интенсивности электромагнитных волн, переданных через контейнер для сбора; и вычислительное средство, предназначенное для расчета собранного количества вещества в виде твердых частиц по интенсивности, которая была определена средством приема электромагнитных волн.

3. Устройство преобразования выхлопных газов, отличающееся тем, что содержит: фильтр, установленный в определенном месте в канале потока выхлопных газов и предназначенный для сбора ВЧ, основную часть которого составляет углерод; контейнер для сбора, предназначенный для размещения в нем фильтра; средство излучения электромагнитных волн, предназначенное для излучения электромагнитных волн с частотой от десятков ГГц до нескольких ТГц на фильтр через окно падения, сформированное в контейнере для сбора; средство приема электромагнитных волн, предназначенное для детектирования интенсивности электромагнитных волн, переданных через фильтр и излученных через окно излучения, сформированное в контейнере для сбора; и вычислительное средство, предназначенное для расчета количества собранного ВЧ по интенсивности, которая была определена средством приема электромагнитных волн.

4. Устройство преобразования выхлопных газов по п.3, в котором вычислительное средство выполнено с возможностью расчета коэффициента поглощения электромагнитных волн в фильтре, в котором было собрано ВЧ, по значению, детектируемому упомянутым средством приема электромагнитных волн, и затем вычисления собранного количества ВЧ по отношению коэффициента поглощения электромагнитных волн к коэффициенту поглощения, заранее измеренному в фильтре, в котором не собраны ВЧ.

5. Устройство преобразования выхлопных газов по п.3 или 4, дополнительно оборудованное средством подачи восстанавливающего агента, предназначенным для подачи восстанавливающего агента в выхлопные газы выше по потоку перед фильтром.

6. Устройство преобразования выхлопных газов по п.5, дополнительно содержащее: средство оценки, предназначенное для оценки количества собранного ВЧ, которое было собрано в фильтре; и средство управления, предназначенное для управления приводом средства подачи восстанавливающего агента, на основе количества собранного ВЧ, причем оценка собранного количества была получена с помощью средства оценки.

7. Устройство преобразования выхлопных газов по п.6, в котором средство оценки выполнено с возможностью оценки собранного количества ВЧ на основе, по меньшей мере, одного из значения, детектируемого средством детектирования перепада давлений, предназначенным для детектирования перепада давлений между стороной выше по потоку перед фильтром и стороной ниже по потоку, и значения, детектируемого датчиком температуры, для детектирования температуры упомянутого фильтра.