Пробоотборник для взятия пробы жидкости, приспособленный для установки в системе с изменениями температуры
Группа изобретений относится к устройству и способу отбора пробы жидкости, предпочтительно для топлива, предназначенного для двигателя (2) внутреннего сгорания. Устройство пробоотборника (100) содержит стеночную секцию (104), частично окружающую полость (101), которая может принимать пробу жидкости, и отверстие (103), через которое жидкость в полости может вытекать из полости (101), и через это отверстие (103) жидкость в системе может течь в полость (101). Отверстие (103) снабжено каналом (120), объем которого основан на изменении объема жидкости, вызываемом изменением температуры, и этот канал (120) размещен так, чтобы находиться в контакте с жидкостью в системе. Заданный объем канала (120) приспособлен для вмещения в себя объема жидкости, соответствующего объему расширения или сжатия жидкости при изменении температуры, которое меньше, чем изменение температуры между температурой покоя и рабочей температурой. Технический результат: обеспечение отбора пробы в системах с вариациями температуры в транспортных средствах. 7 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к пробоотборнику для жидкостей, к блоку пробоотборников, к системе, содержащей пробоотборник, или блок пробоотборников, в частности, к топливной системе, двигателю внутреннего сгорания, содержащему такую систему, транспортному средству, содержащему двигатель внутреннего сгорания, и к способу для отбора пробы из жидкости.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Транспортные средства с дизельным двигателем снабжаются устройствами очистки выхлопных газов с целью снижения выбросов частиц и химических веществ, возникающих в выхлопе дизельного двигателя. Существуют также различные стандарты и установленные законом требования, регулирующие допустимые выхлопные выбросы от транспортных средств. Устройства очистки выхлопного газа техники предшествующего уровня чувствительны к высоким уровням серы в топливе. Уровень серы в топливе, превышающий приблизительно 10 ppm (миллионных частей), может привести к недостаточному снижению выбросов в устройстве очистки выхлопного газа. Для снижения такого риска, и гарантии того, что законодательные требования будут удовлетворены, некоторые изготовители транспортных средств задают максимальный уровень серы, который может содержать топливо, например, устанавливается, что уровень серы должен быть меньше, чем 10 ppm. Топливо с большим уровнем содержания серы часто бывает дешевле и, поэтому, более привлекательно для использования в транспортном средстве. Такое топливо повреждает транспортное средство но, при этом затруднительно задним числом определить, и засвидетельствовать, что транспортное средство было заправлено топливом с уровнем серы, превышающим 10 ppm.
Также и другие соединения, такие как фосфорные соединения, могут быть разрушительными для транспортного средства и, более важно, что они вредны для окружающей среды. Однако, и в связи с этими составами, также трудно определить задним числом, и засвидетельствовать, что транспортное средство было заправлено топливом, содержащим вредные концентрации таких нежелательных химикалий или соединений.
Для снижения выбросов частиц и оксидов азота (NOX) используются системы очистки выхлопных газов, которые могут содержать, например, дизельный катализатор окисления (DOC), фильтры задержания частиц и так называемые аттенюаторы NOX, например, системы EGR (Редукции Выхлопного газа) и системы селективной каталитической редукции (SCR) в потоке выхлопного газа от двигателей внутреннего сгорания, например, в транспортных средствах. Эффективность таких систем очистки выхлопных газов, и особенно дизельных катализаторов окисления, снижается при появлении соединений, содержащих, например, серу. Такие, содержащие серу, соединения (например меркаптаны, тиолы, тиофены, тиоэфиры, сложные тиоэфиры, дисульфиды) и, например, содержащие серу ароматические соединения, "портят" дизельный катализатор окисления, или реагируют с дизельным катализатором окисления и/или другими компонентами системы выхлопной очистки и, поэтому, эти части системы становятся менее эффективными, приводя к проблемам коррозии в двигателе и к увеличенным выхлопным выбросам. Дизельный катализатор окисления чувствителен к высоким уровням серы и, поэтому, может иметь сниженный срок эксплуатации при чрезмерно высоких уровнях содержания серы в топливе. Поэтому, важно иметь возможность анализировать, было ли транспортное средство в данный момент времени заправлено топливом, имеющим слишком высокий уровень содержания серы.
Патент US-2002/0079236 относится к датчику для измерения концентрации сернистых соединений в жидкости. Датчик содержит два электрода - один активный электрод, который находится в контакте с измеряемой жидкостью, и опорный электрод, который изолирован от жидкости. Между электродами образуется напряжение, зависящее от концентрации соединений серы в жидкости и, таким образом, концентрация может быть определена.
Патент US-2009/0317299 относится к оптическому датчику для определения уровня содержания серы в топливе. Это осуществляется освещением топлива светом со спектром с подходящими длинами волн, регистрацией отраженного света и последующего его анализа для получения регистрационного сигнала, из которого определяется уровень содержания серы.
Оба этих датчика предшествующего уровня техники являются активизируемыми, поскольку они требуют определенного электропитания, или в связи с регистрацией, или когда выполняется обработка сигналов. Измерения, описанные в обеих этих опубликованных патентных заявках, предоставляют результат непосредственного измерения, то есть значение измерения, которое отражает текущий уровень содержания серы.
Предложенная альтернатива электрически питаемому датчику описана в Патенте SE 535895 C2, который демонстрирует блок индикации с множеством капсул, или слоев, которые поглощают серу при контакте с топливом. Капсулы содержат жидкость с различными уровнями содержания серы, и слои имеют различные способности поглощения серы. При анализе уровня содержания серы в соответственных капсулах/слоях определяется, увеличился ли уровень серы, и превышает ли он первоначальные уровни. Если оказывается именно так, то это является индикацией того, что сера из топлива поступала, и что уровень содержания серы в топливе превышает заданный уровень соответственной капсулы/слоя.
Несмотря на решения техники предшествующего уровня, имеется потребность в простой регистрации и/или анализе появления и уровня сернистых загрязнителей и других экологически опасных соединений в топливе. Имеется также потребность получения информации относительно максимального уровня химического соединения в топливе, например, серы, воздействию которых был подвергнут двигатель внутреннего сгорания, поскольку топливо со слишком высоким уровнем содержания серы может ухудшить функционирование катализатора, что, в свою очередь, означает, что требования к выбросам для выхлопа могут быть не выполнены. Если функционирование катализатора ухудшается, так, что требования к выбросам не выполняются, и если транспортное средство не было заправлено топливом с уровнем содержания серы, превышающим 10 ppm, то, в худшем случае, это может повлечь за собой прекращение эксплуатации и отзыв производителем большого количества транспортных средств, что может оказаться очень дорогостоящим. Если, с другой стороны, может быть доказано, что инструкции не выполнялись, то есть использовалось топливо с содержанием серы, большим чем, например, 10 ppm, то такая мера не будет необходима.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Несмотря на решения техники предшествующего уровня, имеется потребность дальнейшего развития техники отбора пробы жидкости, особенно топлива, в течение некоторого периода времени, что могло бы дать простую индикацию уровня вещества, накопленного в течение данного периода времени. Если пробоотборник используется, например, в транспортном средстве, то оказывается возможным проанализировать, было ли транспортное средство заправлено топливом с превышением заданных уровней различных химикалий или соединений. Имеется также потребность в пробоотборнике, который является пассивным и не требует какого-либо обслуживания и, поэтому, имеет низкую стоимость.
Цель настоящего изобретения заключается, таким образом, в предоставлении пробоотборника, который простым образом приспосабливается к отбору пробы жидкости, особенно к отбору пробы топлива, для дальнейшего его анализа. Проба затем может предоставить индикацию относительно того, было ли транспортное средство заправлено топливом, имеющим уровни химикалий, превышающие допустимые уровни для топлива, например, уровень содержания серы.
Другая цель изобретения заключается в том, чтобы предоставить пробоотборник, который не требует какого-либо обслуживания.
Другая цель изобретения заключается в том, чтобы предоставить пробоотборник, который имеет низкую стоимость.
Другая цель изобретения заключается в том, чтобы предоставить пробоотборник, который легко приспосабливается для использования в конкретной температурной области.
Эти цели достигаются с пробоотборником, задаваемым в п.1 формулы.
Настоящее изобретение относится к пробоотборнику для отбора пробы жидкости, предпочтительно для топлива, предназначенного для двигателя внутреннего сгорания, причем этот пробоотборник приспособлен для установки в системе с вариациями (изменениями) температуры. Система содержит в себе или транспортирует анализируемую жидкость. Пробоотборник содержит стеночную секцию, частично окружающую заполненную жидкостью полость. Пробоотборник содержит отверстие, через которое жидкость в полости может вытечь из полости, когда жидкость расширяется при увеличении температуры, и через которое жидкость в системе может течь в полость, когда жидкость в полости сжимается при падении температуры. Отверстие снабжено каналом, который содержит в себе заданный объем жидкости. Канал размещен так, чтобы находиться в контакте с жидкостью в системе.
Оказывается возможным приспособить такой пробоотборник для использования в заданной области температур и для непрерывного получения пробы жидкости из системы в течение данного периода времени, и затем определять уровень некоторого вещества, которое жидкость содержала, если это необходимо и когда это необходимо. Период времени может быть определен исходя из потребности. Например, если функционирование блока DOC ухудшилось, то имеется потребность проанализировать, какое именно топливо было заправлено.
Жидкость в пробоотборнике содержит смесь жидкостей, которые прошли через пробоотборник в течение периода отбора пробы. Перемешивание жидкостей происходит, когда жидкость в заполненном жидкостью пробоотборнике периодически расширяется и/или сжимается, причем малое количество жидкости из системы имеет возможность течь в канал или полость, и из канала или из полости. Жидкость расширяется, когда температура жидкости повышается. Сжатие и/или расширение жидкости пропорциональны вариации температуры и могут быть определены экспериментально и/или посредством вычислений. Только часть жидкости в пробоотборнике оказывается замененной в данный момент времени, и для жидкости в пробоотборнике можно дать время замены, или время оборота, которое может быть определено исходя из вариации температуры.
Когда пробоотборник используется в топливной системе для отбора пробы из топлива, то оказывается возможным получить индикацию, с помощью изобретения, например, уровня содержания серы, находившейся в топливе, например, в течение длительного времени. Поэтому возможно, например, при слишком высоких уровнях содержания серы в топливе, получить индикацию причины того, почему устройство очистки выхлопных газов было выведено из работы. В случае использования топлива с уровнем содержания серы выше приемлемых уровней, и в случае выведения из работы устройства очистки выхлопных газов, пользователь информируется о том, что он должен в будущем использовать топливо с предписанным уровнем содержания серы. В случае если пользователь не знал о высоком уровне содержания серы в топливе, пользователь может предъявлять требования к поставщику топлива, который должен указать реальный уровень содержания серы в топливе.
Вышеупомянутые цели достигаются также блоком пробоотборников, содержащим, по меньшей мере, два пробоотборника, в соответствии с вышеприведенным описанием.
Кроме того, обозначенные выше цели достигаются также с системой, подвергаемой вариациям температуры между температурой покоя и рабочей температурой. Рабочая температура может быть выше, чем температура покоя, но может быть и ниже, чем температура покоя. Система содержит полый компонент, который содержит в себе или транспортирует анализируемую жидкость. Система содержит пробоотборник, как описано выше, установленный в полый компонент.
Цели, определенные выше также достигаются с двигателем внутреннего сгорания и транспортным средством, содержащим двигатель внутреннего сгорания с топливной системой, имеющей пробоотборник, или блок пробоотборников, как описано выше. Поскольку имеются также различные стандарты и установленные законом требования, регулирующие разрешенные выбросы выхлопных газов из транспортных средств, то и для изготовителя транспортного средства, и для пользователя транспортного средства важно, чтобы устройство очистки выхлопных газов транспортного средства функционировало бы корректно. Пробоотборник в соответствии с изобретением обеспечивает и изготовителя транспортного средства, и пользователя, индикацией относительно того, имеет ли топливо, питающее двигатель внутреннего сгорания транспортного средства, слишком высокий уровень содержания вещества, химикалий, или соединений, например, уровень содержания серы.
Цели, определенные выше, также достигаются со способом для анализа жидкости с пробоотборником, или с блоком пробоотборников, причем этот способ содержит этапы:
a) заполнения полости в пробоотборнике стартовой жидкостью;
b) размещения или установки пробоотборника, или блока пробоотборников, в системе, в которой пробоотборник входит в контакт с анализируемой жидкостью;
c) подвергания жидкости в системе вариациям температуры между температурой покоя и рабочей температурой, и наоборот;
d) предоставления возможности для жидкости в канале течь из канала и в канал при вариации (изменении) температуры, которая меньше, чем вариация температуры между температурой покоя и рабочей температурой;
e) предоставления возможности для жидкости и в канале, и в полости течь из канала и из полости, и в канал и в полость при вариации температуры между температурой покоя и рабочей температурой;
f) предоставления возможности для смешивания жидкости в полости посредством притока и оттока жидкости;
g) удаления пробоотборника, или блока пробоотборников, из системы после некоторого периода времени,
h) удаления накопленной жидкости из пробоотборника, и
i) анализа уровня вещества в жидкости из пробоотборника со способом анализа, приспособленным к анализируемому веществу.
С помощью способа уровень вещества в жидкости может быть легко проанализирован, например, уровень содержания серы в топливе.
Другие признаки и преимущества изобретения изложены в нижеприведенных примерных описаниях.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Ниже, в качестве примера, приводится описание предпочтительных вариантов реализации изобретения в связи с сопровождающими чертежами, на которых:
Фиг.1 изображает схематический вид сбоку транспортного средства с пробоотборником в соответствии с настоящим изобретением,
Фиг.2 - пример схемы связей для топливной системы в соответствии с настоящим изобретением,
Фиг.3A-3H - схематическая иллюстрация функционирования пробоотборника в соответствии с настоящим изобретением,
Фиг.4 - схематический вид сечения блока пробоотборников в соответствии с настоящим изобретением
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Изобретение описано ниже в отношении пробоотборника и способа, которые, в целом, описаны выше.
Пробоотборник в соответствии с настоящим изобретением предназначен для отбора пробы жидкости. Предпочтительно, жидкость является топливом, предназначенным для двигателя внутреннего сгорания, но жидкость может быть и другой жидкостью, которая может быть использована в применениях обрабатывающей промышленности. Когда пробоотборник используется, он устанавливается в компонент в системе, которая подвергается вариациям (изменениям) температуры. Пробоотборник может также содержаться в блоке пробоотборников, который устанавливается в систему, подвергаемую вариациям температуры. Пробоотборник из блока пробоотборников, таким образом, может быть использован в топливной системе или в другой системе в применениях обрабатывающей промышленности.
Пробоотборник содержит стеночную секцию, которая частично окружает заполненную жидкостью полость и может принимать пробу жидкости. Пробоотборник имеет форму и размер, которые подходят для анализируемой пробы жидкости. Например, полость может иметь форму капли, коническую форму, цилиндрическую форму, или например, иметь форму удлиненного цилиндра. С удлиненной цилиндрической формой, может быть получена малая контактная поверхность с жидкостью относительно объема полости. Удлиненная цилиндрическая форма может быть преимущественной, поскольку цилиндрический пробоотборник прост в изготовлении и в установке в различные системы. Система отбора пробы может иметь объем приблизительно 1-20 см3, например, 5 см3, но не ограничивается таким объемом.
Пробоотборник также содержит отверстие, через которое жидкость в системе может вытекать из полости, и через которое жидкость может течь в полость. Пробоотборник устанавливается так, чтобы находиться в контакте с жидкостью в системе, например, с анализируемым топливом, чтобы мог происходить обмен жидкостями между полостью и окружающей жидкостью в системе. Проба жидкости может быть получена непрерывно в течение некоторого периода времени из жидкости, с которой пробоотборник находится в контакте. Период времени определяется исходя из потребности в анализе.
Отверстие пробоотборника снабжено каналом, который содержит определенный объем жидкости. Канал предпочтительно сконструирован как удлиненный модуль, например, как трубка, которая также называется буферной трубкой. Эта конструкция проста в изготовлении. Объем канала определяется исходя из вариации температуры. Канал заполняется жидкостью и размещается так, чтобы находиться в контакте с отверстием пробоотборника и с жидкостью в системе. Канал составляет буфер, который может предотвратить частый оборот жидкости в полости. Канал противодействует непрерывному потоку жидкости в полость и из полости, когда температура или давление в системе стабильны. Соответственно, канал образует буфер, регулирующий обмен жидкостью в пробоотборнике.
При стабильной температуре, в системе могут быть незначительные вариации (изменения)температуры, которые по существу меньше, чем вариация между температурой покоя и рабочей температурой, например, такие малые вариации температуры, которые возникают в окружающем воздухе или при сбоях в работе. Заданный объем канала предпочтительно приспособлен для содержания объема жидкости, соответствующего объему расширения или сжатия жидкости при вариации температуры, которая меньше, чем вариация температуры между температурой покоя и рабочей температурой. При этих незначительных вариациях температуры, жидкость сжимается/расширяется меньше, чем объем, представляющий объем канала. Например, когда температура падает, жидкость в пробоотборнике сжимается. Канал содержит определенный объем жидкости, и когда температура жидкости падает, жидкость сжимается, и уровень жидкости в канале падает. Если сжатие, полученное посредством падения температуры, меньше, чем объем канала, то на жидкость внутри полости не оказывается воздействие. После сжатия канал может быть заполнен новой жидкостью из системы. Когда жидкость расширяется при увеличении температуры, канал вначале заполняется жидкостью из полости. Если расширение, полученное посредством увеличения температуры, меньше, чем объем канала, жидкость внутри полости не будет выдавлена из канала. Если канал заполнен жидкостью, объем жидкости, соответствующей объему расширения, выдавливается из канала. Когда объем сжатия или объем расширения, вызванный вариацией температуры, больше, чем объем канала, происходит обмен жидкостями между системой и полостью, поскольку на жидкость в полости оказывается воздействие. Как только часть жидкости внутри пробоотборника оказывается замененной в данный момент времени, то можно, таким образом, получить индикацию относительно состава жидкости в течение периода отбора пробы и, соответственно, также возможно получить индикацию относительно недопустимых уровней вещества в жидкости.
Канал также может быть использован для уменьшения обмена в пробоотборнике при данной вариации температуры или давления. Объем канала тогда определяется, например, как соответствующий объему сжатия или объему расширения при данной вариации температуры, например, 10°C. Когда вариация температуры меньше, чем 10°C, жидкость в полости не подвергается воздействию. Когда вариация температуры больше, чем 10°C, сжатие/расширение также воздействует на жидкость в полости.
Изобретение также относится к блоку пробоотборников, содержащему, по меньшей мере, два пробоотборника, как описано выше. Пробоотборники в блоке содержат каналы с варьирующимися объемами и, поэтому, пробоотборники имеют различные скорости обмена. Такой блок содержит пробы жидкости, которые были отобраны в течение одного и того же периода времени, но на которые воздействовали различные скорости обмена. Это преимущественно особенно тогда, когда отбор пробы осуществляется в различных температурных областях с различными значениями вариации температуры. Например, если отбор пробы осуществляется в топливной системе грузовика, который эксплуатируется и в теплом, и в холодном климатах, то может оказаться преимущественным оборудовать транспортное средство пробоотборниками, снабженными каналами, имеющими различные объемы и, соответственно, получить пробоотборники, приспособленные к различным областям вариации температуры. Пробоотборники в блоке предпочтительно размещаются параллельно. Таким образом, может быть получен простой отбор проб.
Вариация температуры между температурой покоя и рабочей температурой может значительно различаться, и может, например, приблизительно составлять интервал 5-40°C, если пробоотборник используется в топливной системе грузовика, но не ограничивается такой вариацией. Температура покоя может соответствовать средней окружающей температуре, например, когда двигатель грузовика не работает. Рабочая температура может быть выше, чем температура покоя, но также может быть и ниже, чем температура покоя.
Отбор пробы может происходить при вариациях температуры следующим образом. Полость вначале заполняется стартовой жидкостью, которая может быть "чистой" жидкостью, например, топливом, уровень содержания серы в котором ниже 10 ppm. При температуре покоя, которая может быть средней температурой для системы и может быть приспособлена к системе, например, приблизительно 20°C, жидкость в полости и в канале пробоотборника находится в нормальном положении, то есть полость и канал заполнены жидкостью. В рабочем состоянии, например, при работе грузовика, температура жидкости может увеличиваться до рабочей температуры внутри полости так, чтобы жидкость расширялась, и малый объем жидкости выдавливался из канала. Когда система отключена, температура падает снова до температуры покоя и жидкость сжимается. Соответственно, уровень жидкости в канале и полости падает, и малое количество жидкости может течь в полость и в канал из системы, пока не будет достигнуто нормальное состояние жидкости, заполняющей полость и канал. В течение периода отбора пробы происходят несколько циклов увеличений температуры и падений температуры.
Посредством отбора пробы в системе с вариациями температуры, как описано выше, жидкость внутри полости может быть смешана с жидкостью в системе небольшими порциями. Устройство отбора пробы тогда получает "память жидкости", которая является средним составом жидкостей по периоду времени, когда происходят несколько циклов увеличений температуры и последующих падений температуры. Время обмена жидкости внутри полости варьируется в зависимости от вариаций температуры в системе и конструкции пробоотборника и канала. Времена обмена могут быть получены экспериментально или посредством различных вычислительных моделей. Поскольку обмен жидкостью в пробоотборнике происходит относительно медленно, то с пробоотборником оказывается возможным проверить, например, средний уровень содержания серы за более длинный период. После периода отбора пробы, содержание пробоотборника анализируется подходящим способом в соответствии с техникой предшествующего уровня.
Пробоотборник особенно подходит для отбора топливных проб, особенно дизельных проб в топливных системах транспортного средства. Молекулы в дизельном топливе содержат, главным образом, углеводороды, имеющие от 10 до 22 атомов углерода, например, алканы, ароматики, нафтены и олефины, но топливо также содержит соединения серы и другие неорганические соединения, такие как фосфорные соединения.
Изобретение также относится к системе, которая подвергается вариациям температуры между температурой покоя и рабочей температурой. Система содержит полый компонент, который содержит в себе или транспортирует жидкость. Пробоотборник, или блок пробоотборников, может быть помещен или установлен в полый компонент, который, например, может быть топливным баком.
Когда пробоотборник, или блок пробоотборников, устанавливается в компонент, что можно осуществить, например, через стенку компонента, пробоотборник, или блок пробоотборников, может войти в контакт с жидкостью внутри полой части. Установка пробоотборника может быть выполнена по-разному. Например, стенка может быть просверлена, так, чтобы в стенке было сформировано сквозное отверстие. Затем, пробоотборник, или блок пробоотборников, устанавливается и закрепляется в отверстиях подходящим закрепляющим устройством. Пробоотборник, или блок пробоотборников, также может иметь форму винта с полой частью, составляющей полость, и закрепление может быть выполнено с помощью резьбы на внешней стороне винта. Пробоотборник, или блок пробоотборников, может быть установлен в компонент с помощью других способов закрепления и, например, может быть помещен внутри компонента и привинчен к внутренней части стенки компонента, так, что он может войти в контакт с окружающей жидкостью.
Пробоотборник, или блок пробоотборников, предпочтительно устанавливается в полый компонент с возможностью отсоединения. Соответственно, жидкость может быть легко высвобождена из полости.
Предпочтительно система является топливной системой, содержащей топливный бак, топливный трубопровод, питающий насос, топливный фильтр, насос высокого давления, аккумулятор и инжекционную систему. Насос высокого давления, аккумулятор и инжекционная система составляют компоненты в системе высокого давления топливной системы, и питающий насос и топливный фильтр составляют компоненты в системе низкого давления топливной системы. Давление в системе высокого давления может составлять приблизительно 1800-2500 бар, и давление в системе низкого давления может составлять приблизительно 8-15 бар.
По меньшей мере, один описанный выше пробоотборник, или блок пробоотборников, устанавливается в топливном баке. Таким образом, пробоотборник, или блок пробоотборников, входит в контакт с загруженным топливом. Оказывается так, что легко заменить и контролировать пробоотборник, или блок пробоотборников, если они установлены в топливном баке.
Пробоотборник, и/или блок пробоотборников могут быть установлены в компонент в системе низкого давления топливной системы. Оказывается так, что легко заменить и контролировать пробоотборник, или блок пробоотборников, если они установлены в систему низкого давления топливной системы. Пробоотборник, или блок пробоотборников, например, может быть установлен в главный топливный фильтр.
Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему описанную выше топливную систему. Предпочтительно, жидкость является топливом, система является топливной системой, и анализируемое вещество - это сера.
Для определения уровня содержания серы топлива, жидкость должна быть проанализирована. Это соответственно происходит после того, как пробоотборник удален из топливной системы. Уровень содержания серы топлива может быть проанализирован в соответствии со стандартными способами, такими как описанные в Swedish Standard SS-EN ISO 20884 (Petroleum Products - Determination of Sulphur Content in Fuels - Wavelength-dispersive X-ray Spectroscopy (ISO 20884:2011) and/or Swedish Standard SS-EN ISO 20846 (Petroleum Products - Determination of Sulphur Content in Fuels - Ultraviolet Fluorescence Method (ISO 20846:2011). Из результатов анализа получается индикация относительно того, имеет ли тестируемое топливо уровень содержания серы выше рекомендованного уровня для топлива, который составляет ниже 10 ppm.
Другие преимущества изобретения изложены в нижеприведенном описании в связи с приложенными чертежами.
На Фиг.1 показано транспортное средство 1 в схематическом виде сбоку, причем это транспортное средство 1 снабжено двигателем 2 внутреннего сгорания, который управляет приводными колесами 3 транспортного средства 1 через коробку передач 5 и карданный вал 9. Двигатель 2 внутреннего сгорания снабжен выхлопной системой 10. Двигатель 2 внутреннего сгорания работает на топливе 8, которое подается к двигателю 2 внутреннего сгорания топливной системой 4, содержащей топливный бак 6. Топливная система 4 также содержит пробоотборник 100 в соответствии с изобретением, который в этом примере помещен в топливный бак 100. Транспортное средство также содержит шасси 7. Выхлопная система 10 может содержать, например, дизельный катализатор окисления (DOC), фильтр для улавливания частиц, и EGR-систему, и SCR-систему.
На Фиг.2 показан пример схемы связи для топливной системы 4 для двигателя 2 внутреннего сгорания. Пробоотборник 100, в соответствии с настоящим изобретением, может быть использован, например, в такой топливной системе, но другие варианты топливной системы также могут быть соответственными. Пробоотборник также может быть использован в других жидкостных системах, например, в системах обрабатывающей промышленности.
Топливная система 4 содержит несколько компонентов, включающих в себя главный топливный фильтр 12, насос 14 высокого давления, аккумулятор, в виде так называемой общей магистрали 16, и инжекционную систему 18, схематично отображенную в виде топливных инжекторов, размещаемых в двигателе 2 внутреннего сгорания (двигатель 2 внутреннего сгорания отображен на Фиг.1). Альтернативно, общая магистраль 16 может быть заменена другим вриантом инжекционной системы 18, например, пьезо-струйной инжекционной системой или инжекционной системой с насосом-форсункой. Насос 14 высокого давления, общая магистраль 16 и инжекционная система 18 составляют компоненты в системе 19 высокого давления топливной системы 4. Пробоотборник, или блок пробоотборников, в соответствии с настоящим изобретением, может быть помещен в любой из компонентов системы высокого давления, например, в топливный трубопровод между насосом 14 высокого давления и общей магистралью 16.
Топливная система 4 также содержит топливный бак 6 и питающий насос 26. Эти компоненты могут быть размещены на шасси транспортного средства 10 (шасси 7 отображено на Фиг.1). Топливный фильтр 12 размещен ниже по ходу относительно насоса 26, и выше по ходу относительно насоса 14 высокого давления в топливной системе 4. Пробоотборник 100 может быть установлен в главный топливный фильтр 12, как отображено в этом примере, но другие размещения также возможны, например - в топливном трубопроводе 40.
Питающий насос 26 сжимает топливо в системе 21 низкого давления топливной системы, и подает топливо из топливного бака 6 по топливному трубопроводу 40, через главный топливный фильтр 12, и далее на насос 14 высокого давления. Топливо затем подается, при высоком давлении, на общую магистраль 16 и далее на инжекционную систему 18.
На Фиг.3A-3H схематично показано функционирование пробоотборника 100 в соответствии с настоящим изобретением. На Фиг.3A показан пробоотборник 100, который содержит стеночную секцию 104, которая частично окружает полость 101, отверстие 103, и канал в виде буферной трубки 120 между компонентом 150 и отверстием 103 пробоотборника 100. Жидкость внутри компонента 150 течет в направлении стрелки 160. Трубка 120 представляет собой заполненный жидкостью канал, и имеет объем, который может вмещать в себя объем жидкости, соответствующий объему расширению или сжатия жидкости при вариации температуры, которая меньше, чем вариация температуры между температурой покоя и рабочей температурой. Соответственно, трубка 120 может принимать или испускать малое количество жидкости, когда в системе происходит только малая вариация температуры или вариация давления. Части пробоотборника идентичны на всех чертежах 3A-3H, но для большей ясности чертежей, все части показаны только на Фиг.3A.
На Фиг.3A показан пробоотборник при температуре покоя. Трубка 120 заполнена жидкостью. На Фиг.3B показано, как жидкость расширяется, когда происходит увеличение температуры и часть жидкости внутри буферной трубки 120 выдавливается из буферной трубки 120 в компонент 150. На Фиг.3C показана ситуация, после того, как жидкость, которая была выдавлена из трубки 120, была смыта вследствие движений окружающей жидкости в компоненте 150. Температура в системе стабильна, и пробоотборник находится в нормальном положении на Фиг.3C, то есть, и полость 101, и буферная трубка 120 заполнены жидкостью. На Фиг.3D показано, что жидкость сжимается, когда температура жидкости падает, и уровень жидкости в трубке 120 падает. Новая жидкость может, поэтому, течь в трубку 120 из компонента 150, и новое нормальное положение, как показано на Фиг.3A, может быть достигнуто. Вариация температуры, возникающая в системе, и которая отображена на Фиг.3A-3D, меньше, чем вариация между температурой покоя и рабочей температурой.
На Фиг.3E-3H показана ситуация, в которой изменение температуры происходит между температурой покоя и рабочей температурой. На Фиг.3E показан пробоотборник 100 при температуре покоя. На Фиг.3F показано, как жидкость расширяется, когда происходит увеличение температуры от температуры покоя до рабочей температуры. При расширении, жидкость расширяется в буферном канале 120 и в полости 101, и малое количество жидкости выдавливается из трубки 120. Когда температура падает от рабочей температуры до температуры покоя, жидкость сжимается на объем, соответствующий объему всей трубки 120 и на часть объема полости 101, как отображено на Фиг.3G. Затем, соответствующее количество жидкости из компонента 150 может течь в полость 101 и трубку 120, и для пробоотборника достигается новое нормальное состояние, в котором и полость, и трубка заполнены жидкостью, как показано на Фиг.3H.
На Фиг.4 показан блок 200 пробоотборников 110, 120 и 130. Каждый из пробоотборников содержит канал, обозначенный как 121, 122 и 123. Каждый канал имеет варьирующуюся длину и варьирующийся объем, облегчая адаптацию пробоотборников к желаемому интервалу вариации температуры.
Приведенное описание предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения было дано в иллюстративных и описательных целях. Описанные варианты реализации не являются исчерпывающими или ограничивающими изобретение, и изобретение ограничивается объемом притязаний приложенной формулы.
1. Пробоотборник (100) для отбора пробы жидкости, предпочтительно для топлива, предназначенного для двигателя (2) внутреннего сгорания, причем этот пробоотборник (100) выполнен с возможностью установки в систему с изменениями температуры, причем эта система содержит или транспортирует жидкость, подлежащую анализу, отличающийся тем, что пробоотборник (100), содержит стеночную секцию (104), частично окружающую полость (101), которая может принимать пробу жидкости, и отверстие (103), через которое жидкость в полости может вытекать из полости (101), и через это отверстие (103) жидкость в системе может течь в полость (101), причем это отверстие (103) снабжено каналом (120), объем которого основан на изменении объема жидкости, вызываемом изменением температуры, и этот канал (120) размещен так, чтобы находиться в контакте с жидкостью в системе;
при этом заданный объем канала (120) приспособлен для вмещения в себя объема жидкости, соответствующего объему расширения или сжатия жидкости при изменении температуры, которое меньше, чем изменение температуры между температурой покоя и рабочей температурой.
2. Пробоотборник (100) по п.1, отличающийся тем, что канал (120) состоит из трубки.
3. Пробоотборник (100) по п.1, отличающийся тем, что пробоотборник (100) имеет цилиндрическую форму.
4. Пробоотборник (100) по п.1, отличающийся тем, что пробоотборник (100) приспособлен для установки в систему с возможностью отсоединения.
5. Блок (200) пробоотборников, отличающийся тем, что блок (200) содержит по меньшей мере два пробоотборника (100; 110; 120; 130) по любому из пп.1-4.
6. Блок (200) пробоотборников по п.5, отличающийся тем, что пробоотборники (100; 110; 120; 130) содержат каналы (120; 121; 122; 123) с изменяемыми объемами.
7. Жидкостная система (4), которая подвергается изменениям температуры между температурой покоя и рабочей температурой и содержит полый компонент (150), содержащая в себе или транспортирующая жидкость, подлежащую анализу, отличающаяся тем, что система содержит пробоотборник (100) по любому из пп.1-4, установленный в полый компонент.
8. Система по п.7, отличающаяся тем, что система является топливной системой (4), которая содержит по меньшей мере один топливный трубопровод (36; 40), питающий насос (26), топливный фильтр (12), насос (14) высокого давления, аккумулятор (16), инжекционную систему (18), которые соединены с одним или несколькими топливными трубопроводами (36; 40), причем насос (14) высокого давления, аккумулятор (16) и инжекционная система (18) составляют полые компоненты в системе (19) высокого давления топливной системы, и питающий насос (26) и топливный фильтр (12) составляют компоненты в системе (21) низкого давления топливной системы.
9. Система по п.8, отличающаяся тем, что пробоотборник (100) установлен в топливный бак (6).
10. Система по п.8, отличающаяся тем, что пробоотборник (100) установлен в полый компонент в системе низкого давления топливной системы (4).
11. Система по п.10, отличающаяся тем, что пробоотборник (100) установлен в топливный фильтр (12).
12. Двигатель (2) внутреннего сгорания, отличающийся тем, что двигатель (2) внутреннего сгорания содержит топливную систему (4) по любому из пп.8-11.
13. Транспортное средство, отличающееся тем, что оно содержит двигатель внутреннего сгорания по п.12.
14. Способ для анализа жидкости с помощью пробоотборника (100) или по любому из пп.1-4, отличающийся этапами:
a) заполнения полости (101) в пробоотборнике (100) стартовой текучей средой;
b) размещения или установки пробоотборника (100) в системе, в которой пробоотборник (100) входит в контакт с жидкостью, подлежащей анализу;
c) подвергания системы изменениям температуры между температурой покоя и рабочей температурой, и наоборот;
d) предоставления возможности для жидкости в канале (120) течь из канала (120) и в канал (120) при изменении температуры, которое меньше, чем изменение температуры между температурой покоя и рабочей температурой;
e) предоставления возможности для жидкости и в канале (120), и в полости (101) течь из канала (120) и полости (101) и в канал (120), и полость (101) при изменении температуры между температурой покоя и рабочей температурой;
f) предоставления возможности для смешивания жидкости внутри полости (101) посредством притока и оттока жидкости;
g) удаления пробоотборника (100) из системы через период времени;
h) удаления жидкости, накопленной в пробоотборнике (100) и
i) анализа уровня вещества в жидкости из пробоотборника способом анализа, приспособленным к веществу, подлежащему анализу.
15. Способ по п.14, отличающийся тем, что жидкость является топливом и система представляет собой топливную систему (4).
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что вещество, подлежащее анализу, является серой.
17. Способ для анализа жидкости с помощью блока (200) пробоотборников по любому из пп.5, 6, отличающийся этапами:
a) заполнения полости (101) в пробоотборнике стартовой текучей средой;
b) размещения или установки блока (200) пробоотборников в системе, в которой пробоотборник входит в контакт с жидкостью, подлежащей анализу;
c) подвергания системы изменениям температуры между температурой покоя и рабочей температурой, и наоборот;
d) предоставления возможности для жидкости в канале (120) течь из канала (120) и в канал (120) при изменении температуры, меньшем, чем изменение температуры между температурой покоя и рабочей температурой;
e) предоставления возможности для жидкости и в канале (120), и в полости (101) течь из канала (120) и полости (101) и в канал (120), и в полость (101) при изменении температуры между температурой покоя и рабочей температурой;
f) предоставления возможности для смешивания жидкости внутри полости (101) посредством притока и оттока жидкости;
g) удаления блока (200) пробоотборников из системы через некоторый период времени;
h) удаления жидкости, накопленной в блоке (200) пробоотборников, и
i) анализа уровня вещества в жидкости из пробоотборника способом анализа, приспособленным к веществу, подлежащему анализу.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что жидкость является топливом и система представляет собой топливную систему (4).
19. Способ по п.18, отличающийся тем, что вещество, подлежащее анализу, представляет собой серу.
