NOx浓度传感器用双旋流取气结构的制作方法

nox浓度传感器用双旋流取气结构
技术领域
1.本发明涉及柴油机尾气后处理技术领域，尤其是一种nox浓度传感器用双旋流取气结构。


背景技术：

2.目前随着排放法规的升级，国六排放法规要求柴油机scr净化消声器出气端安装nox传感器来监测egp排出的nox，从而实现scr系统的闭环控制。目前技术条件下，为了获得更加准确的nox浓度信号，一般将nox传感器安装在排气管上。
3.然而，由于scr前尿素的分布及分解存在不均匀性，scr催化剂中温度和流速的分布也很难实现完全均匀，从而导致scr中nh3和nox反应的不均匀，并最终表现为scr排气尾管上nox传感器测到的nox浓度值不准确。此外，发动机排气的波动也将带来尾管nox传感器信号的波动。
4.在实际应用中，出于可靠性方面的考虑，scr净化消声器的出气端锥一般较短，部分尾管甚至存在偏心布置的现象，这都将导致scr净化消声器出气尾管上nox浓度的不均匀。
5.基于上述背景，需要研发一种安装于scr排气尾管上的取气结构，配合nox浓度传感器使用，使得nox传感器测得的nox浓度更均匀，测试信号更加稳定和准确。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种nox浓度传感器用双旋流取气结构，利用待测气体的双螺旋流动提高待测气体中nox浓度的均匀性。本发明采用的技术方案是：一种nox浓度传感器用双旋流取气结构，用于将待测气体输送至nox浓度传感器的检测头处，包括取气部和混合部；所述取气部用于收集待测气体，所述取气部的顶部设置有出气口；所述混合部包括混合腔室、取气小孔和排气口；所述出气口连通于混合腔室，所述待测气体通过出气口流入混合腔室内；所述检测头延伸至混合腔室内，流入所述混合腔室内的待测气体撞击检测头后分别向检测头前后两侧分流；所述取气小孔使得一部分待测气体直接流入混合腔室内，且取气小孔的高度介于检测头底部和出气口之间，以使得待测气体在检测头前后两侧形成双旋流气体；所述排气口连通混合腔室，所述双旋流气体从排气口流出混合腔室。
7.进一步地，所述检测头的中轴线与出气口的中轴线平行，所述检测头的中轴线位于出气口的中轴线后侧且两者距离为a，其中3mm≤a≤10mm。
8.进一步地，所述检测头前端与混合腔室前侧壁之间的距离为b，所述出气口的中轴线与混合腔室前侧壁之间的距离为c，其中c-b＞a。
9.进一步地，所述检测头底部与出气口之间的距离为d，其中10mm≤d≤30mm。
10.进一步地，所述排气口底部与混合腔室底部之间的距离为e，其中e＞0。
11.进一步地，所述排气口的形状为矩形。
12.进一步地，所述混合腔室的形状为腰形。
13.进一步地，所述取气部包括横向取气管和竖向取气管；所述横向取气管和竖向取气管垂直交叉于交叉点，所述出气口位于竖向取气管的一端；所述横向取气管上设置有若干横向取气孔，所述竖向取气管上设置有若干竖向取气孔。
14.进一步地，两个相邻所述横向取气孔之间的距离为f，其中f随着横向取气孔靠近交叉点而增大；和/或，两个相邻所述竖向取气孔之间的距离为g，其中g随着竖向取气孔靠近交叉点而增大。
15.进一步地，还包括支撑部，设置在所述横向取气管和/或竖向取气管的端部。
16.本发明的优点：1、待测气体进入混合腔室内呈双螺旋式流动，提高待测气体中nox的均匀性，避免混合腔室内局部nox浓度高或低，提高nox浓度传感器测试结果的准确性；2、检测头的中轴线位于出气口的中轴线后侧，使得分流至混合腔室前侧的待测气体多于分流至混合腔室后侧的待测气体，减少因设置出气口而导致的混合腔室后侧的待测气体流失；3、c-b＞a，保持检测头前半部分跨设在出气口之上，利于待测气体撞击检测头而分流；4、越靠近交叉点的f和g越小，更利于将排气管道管壁附近的气流引入混合腔室内。
附图说明
17.图1为本发明的第一视角立体图。
18.图2为本发明的第二视角立体图。
19.图3为本发明的装配状态下的剖视图。
20.图4为本发明的装配状态下横截面气流示意图。
21.图5为本发明装配状态下的横截面气流分布图。
22.图中：10-取气部，20-混合部，30-检测头，40-支撑部，101-出气口，102-横向取气管，1021-横向取气孔，103-竖向取气管，1031-竖向取气孔，201-混合腔室，202-取气小孔，203-排气口。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
24.请参阅附图1-3，本发明提供一种nox浓度传感器用双旋流取气结构，用于将待测气体输送至nox浓度传感器的检测头30处，包括取气部10和混合部20；所述取气部10用于收集待测气体，所述取气部10的顶部设置有出气口101；所述混合部20包括混合腔室201、取气小孔202和排气口203；所述出气口101连通于混合腔室201，所述待测气体通过出气口101流入混合腔室201内；所述检测头30延伸至混合腔室201内，流入所述混合腔室201内的待测气体撞击检测头30后分别向检测头30前后两侧分流；所述取气小孔202使得一部分待测气体直接流入混合腔室201内，且取气小孔202的高度介于检测头30底部和出气口101之间，以使得待测气体在检测头30前后两侧形成双旋流气体；所述排气口203连通混合腔室201，所述双旋流气体从排气口203流出混合腔室201。
25.在一具体实施例中，请参阅附图4，取气结构安装在csr排气尾管内，并垂直于csr排气尾管的轴线，混合部20上端与csr排气尾管的管壁密封连接，形成的混合腔室201相对密闭；nox浓度传感器的检测头自上而下插入csr排气尾管内，并延伸至混合腔室201内；取气部10收集csr排气尾管内上游的尾气之后，待测气体从出气口101沿竖直方向向上进入混合腔室201，撞击检测头30后分流；取气小孔202和排气口203分别位于混合部20的前侧面和后侧面，与csr排气尾管的上游和下游分别对应；当csr排气尾管上游的尾气从取气小孔202进入混合腔室201内后，与两部分分流的待测气体混合并形成双旋流气体；经过旋流后的待测气体中的nox浓度更均匀，避免混合腔室201内上侧待测气体流速慢、混合腔室201内下侧待测气体流速快，造成检测头周围待测气体nox浓度不均匀的问题，最终呈现的检测头30附近的待测气体流速分布如附图5所示；混合后的待测气体从排气口203流向混合部20的下游。
26.请参阅附图3，为了使检测头30前后待测气体流速相等，所述检测头30的中轴线与出气口101的中轴线平行，所述检测头30的中轴线位于出气口101的中轴线后侧且两者距离为a，其中3mm≤a≤10mm；优选的，3mm≤a≤8mm；所述检测头30前端与混合腔室201前侧壁之间的距离为b，所述出气口101的中轴线与混合腔室201前侧壁之间的距离为c，其中c-b＞a；具体地，c-b的取值应根据检测头30的大小进行调整，保持检测头30的前半部分跨在出气口101的中轴线上方；所述检测头30底部与出气口101之间的距离为d，其中10mm≤d≤30mm。
27.事实上，为了使得待测气体快速排出混合腔室201，通常排气口203的开口不宜太小；但是排气口203会影响检测头30后侧气流的旋流效果，导致检测头30前侧待测气体流速快、检测头30后侧待测气体流速慢；所以，为了减小检测头30前后两侧待测气体的流速差，使检测头30周围的待测气体流速更均匀、更稳定，检测头30的中轴线与混合部20的中轴线重合，使混合腔室201前后分成相同的旋流空间，而出气口101的位置更靠近取气小孔202，有利于加快待测气体向检测头30后侧流动，从而使检测头30周围的待测气体流速相同；应当说明的是，a不宜过大也不宜过小，a过大时检测头30前侧的待测气体流速快、检测头30后侧的待测气体流速慢，待测气体从排气口203排出的时间长；a过小时检测头30
前侧的待测气体流速慢、检测头30后侧的待测气体流速快，待测气体快速通过排气口203排出。
28.请参阅附图3，所述排气口203底部与混合腔室201底部之间的距离为e，其中e＞0；排气口203使得混合部20后侧形成向上勾起的形状，能够阻挡部分待测气体使其从水平方向向竖直方向流动，更有利于形成旋流。
29.请参阅附图2，作为本技术的实施例，所述排气口203的形状为矩形；所述混合腔室201的形状为腰形；排气口203的开度根据混合腔室201的大小确定，便于待测气体排出混合腔室201；腰形的混合腔室201底部为平面，减少混合腔室201对待测气体的阻力，减少scr排气尾管中的压力损失，同时具备较大的混合空间，便于待测气体在混合腔室201内充分混合。
30.需要说明的是，本技术不限制排气口203和混合腔室201的形状。
31.请参阅附图1，所述取气部10包括横向取气管102和竖向取气管103；所述横向取气管102和竖向取气管103垂直交叉于交叉点，所述出气口101位于竖向取气管103的一端；所述横向取气管102上设置有若干横向取气孔1021，所述竖向取气管103上设置有若干竖向取气孔1031。
32.在一具体实施例中，横向取气孔1021和竖向取气孔1031均朝向取气结构的上游，迎向scr排气尾管的尾气；尾气从横向取气孔1021和竖向取气孔1031分别进入横向取气管102和竖向取气管103，并在相交点出混合，最后从出气口101进入混合腔室201。
33.需要说明的是，本技术横向取气孔1021的中轴线和/或竖向取气孔1031的中轴线与scr排气尾管的中轴线相交，最好平行；尾气流动方向与横向取气孔1021的中轴线和竖向取气孔1031平行时，进入横向取气管102和竖向取气管103的尾气量最大。
34.作为本技术的实施例，两个相邻所述横向取气孔1021之间的距离为f（图中未标注），其中f随着横向取气孔1021靠近交叉点而增大；两个相邻所述竖向取气孔1031之间的距离为g（图中未标注），其中g随着竖向取气孔1031靠近交叉点而增大。
35.需要说明的是，横向取气孔1021和竖向取气孔1031的数量可以根据取气结构匹配的scr排气尾管直径、各取气管的长度、nox在排气管内分布的不均匀程度选择；横向取气孔1021和竖向取气孔1031的不均匀分布便于将排气管管壁附近的气流引入取气管，提高nox传感器处测试信号的准确性。
36.请参阅附图1和4，本技术还包括支撑部40，设置在所述横向取气管102和/或竖向取气管103的端部。
37.在一具体实施例中，支撑部40为板状结构，封堵横向取气管102和竖向取气管103，同时焊接在scr排气尾管的管壁上，避免进入取气部10内的待测气体发生泄露。
38.最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种nox浓度传感器用双旋流取气结构，用于将待测气体输送至nox浓度传感器的检测头（30）处，其特征在于：包括取气部（10）和混合部（20）；所述取气部（10）用于收集待测气体，所述取气部（10）的顶部设置有出气口（101）；所述混合部（20）包括混合腔室（201）、取气小孔（202）和排气口（203）；所述出气口（101）连通于混合腔室（201），所述待测气体通过出气口（101）流入混合腔室（201）内；所述检测头（30）延伸至混合腔室（201）内，流入所述混合腔室（201）内的待测气体撞击检测头（30）后分别向检测头（30）前后两侧分流；所述取气小孔（202）使得一部分待测气体直接流入混合腔室（201）内，且取气小孔（202）的高度介于检测头（30）底部和出气口（101）之间，以使得待测气体在检测头（30）前后两侧形成双旋流气体；所述排气口（203）连通混合腔室（201），所述双旋流气体从排气口（203）流出混合腔室（201）。2.根据权利要求1所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：所述检测头（30）的中轴线与出气口（101）的中轴线平行，所述检测头（30）的中轴线位于出气口（101）的中轴线后侧且两者距离为a，其中3mm≤a≤10mm。3.根据权利要求2所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：所述检测头（30）前端与混合腔室（201）前侧壁之间的距离为b，所述出气口（101）的中轴线与混合腔室（201）前侧壁之间的距离为c，其中c-b＞a。4.根据权利要求1所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：所述检测头（30）底部与出气口（101）之间的距离为d，其中10mm≤d≤30mm。5.根据权利要求1所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：所述排气口（203）底部与混合腔室（201）底部之间的距离为e，其中e＞0。6.根据权利要求1所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：所述排气口（203）的形状为矩形。7.根据权利要求1所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：所述混合腔室（201）的形状为腰形。8.根据权利要求1-7中任一项所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：所述取气部（10）包括横向取气管（102）和竖向取气管（103）；所述横向取气管（102）和竖向取气管（103）垂直交叉于交叉点，所述出气口（101）位于竖向取气管（103）的一端；所述横向取气管（102）上设置有若干横向取气孔（1021），所述竖向取气管（103）上设置有若干竖向取气孔（1031）。9.根据权利要求8所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：两个相邻所述横向取气孔（1021）之间的距离为f，其中f随着横向取气孔（1021）靠近交叉点而增大；和/或，两个相邻所述竖向取气孔（1031）之间的距离为g，其中g随着竖向取气孔（1031）靠近交叉点而增大。10.根据权利要求8所述的nox浓度传感器用双旋流取气结构，其特征在于：还包括支撑
部（40），设置在所述横向取气管（102）和/或竖向取气管（103）的端部。

技术总结
本发明提供一种NOx浓度传感器用双旋流取气结构，包括取气部和混合部；所述取气部用于收集待测气体，所述取气部的顶部设置有出气口；所述混合部包括混合腔室、取气小孔和排气口；所述出气口连通于混合腔室，所述待测气体通过出气口流入混合腔室内；所述检测头延伸至混合腔室内，流入所述混合腔室内的待测气体撞击检测头后分别向检测头前后两侧分流；所述取气小孔使得一部分待测气体直接流入混合腔室内，且取气小孔的高度介于检测头底部和出气口之间，以使得待测气体在检测头前后两侧形成双旋流气体；所述排气口连通混合腔室，所述双旋流气体从排气口流出混合腔室。本申请待测气体进入混合腔室内呈双螺旋式流动，提高待测气体中NOx的均匀性。中NOx的均匀性。中NOx的均匀性。


技术研发人员：陈增响 徐东 陆超俊 施玉东 季晨
受保护的技术使用者：无锡威孚力达催化净化器有限责任公司
技术研发日：2023.01.06
技术公布日：2023/7/12