具有多个开放的弧形通路的静态流动混合器制造技术

本申请涉及具有多个开放的弧形通路的静态流动混合器。提供通过将静态流动混合器安装在流动通道内来对流动通道中的气体进行混合的方法和系统。静态流动混合器可以包括多个开放和弧形的通路。开放和弧形的通路可以在流动通道中沿多个方向对气体进行混合。

A static flow mixer with a plurality of open arcuate channels

The present application relates to a static flow mixer having a plurality of open arcuate channels. A method and system is provided for mixing a gas in a flow passage by installing a static flow mixer in a flow passage. A static flow mixer may include a plurality of open and curved passages. The open and curved channels can be mixed in a number of directions in the flow channel.

【技术实现步骤摘要】
具有多个开放的弧形通路的静态流动混合器
本描述大体涉及用于混合装置的系统。
技术介绍
在满足排放标准的努力中，各种传感器可以被包括在发动机排气系统中以估计尾管排放和/或实现对各种排气排放控制装置的准确控制。排气化合物的准确测量可以提高排气处理系统(诸如选择性催化还原(SCR)单元)的运转，以及实现准确的空燃比反馈控制。然而，准确的传感器读数认为化合物在排气流中的均匀分布，以便使用采样的测量来推测全流中的化合物浓度。由于从每个汽缸的释放的排气的脉冲性质，排气歧管中或排气歧管正下游的排气可以包括来自每个汽缸的成分的不均匀混合物。例如，直到每个相应的排气流已经沿排气通道向下相对更远地行进，来自给定汽缸的排气才能与来自另一汽缸的排气充分混合。由于不同的汽缸会经历不同的燃烧状况(例如，不同的燃料喷射量、点火正时、汽缸压力等)，因此排气成分不能遍及排气歧管和/或排气通道被均匀地分布。因此，排气中的通过传感器估计的排气成分的浓度与大量排气中的成分的浓度之间会存在差异，特别是当排气传感器被定位在与排气歧管紧凑耦合的位置中时。因此，传感器的准确性可能退化，从而导致退化的发动机排放。解决发动机的排气通道中的均匀的气体混合的问题的尝试包括将静态流动混合器放置在排气通道中，在US2014/0133268中示出了这种示例。在US2014/0133268中，具有朝向中心开口收敛的径向叶片的环形支撑件将涡流引入排气中，从而促进排气与喷射的还原剂的混合同时经由中心开口最小化背压。然而，专利技术人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，由于中心开口和排气仅沿一个方向的混合，未混合的排气的局部气穴(pocket)可以存在于混合器的下游。因此，对于准确的传感器输出，排气可能是不均匀的。
技术实现思路
为了减轻排气在排气通道中的差混合的问题，专利技术人在此描述了一种静态流动混合器，其包括被耦接至中心支撑结构的多个开放通路，多个开放通路中的每个开放通路具有沿着纵向轴线沿第一方向弯曲的头部、沿着纵向轴线沿第二方向弯曲的尾部以及在尾部处的一组凸角。在一个实施例中，多个开放通路可以包括至少一个发散(diverge)通路和至少一个收敛(converge)通路。收敛通路中和发散通路中的弯曲可以产生将排气从排气通道的一个平面移动到排气通道的第二平面(诸如从排气通道周边区域移动到中心区域并且反之亦然)的流动路径。以此方式，被耦接至中心支撑件的开放的收敛通路和开放的发散通路可以借助于通过发散通路将气体从排气通道的中心引导到排气通道的周边并且借助于通过收敛通路将气体从排气通道的周边引导到排气通道的中心来改善气体流混合。此外，收敛通路和发散通路可以在通路尾部处包括凸角，所述凸角可以沿顺时针和逆时针方向引导排气离开通路的尾部，从而导致更均匀的气体混合并增加传感器输出的准确性。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被所附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1图示说明具有容纳流动混合器的排气通道的发动机的示例。图2示出通过被容纳在排气通道内的具有多个开放和弧形的通路的静态流动混合器的排气流的示例。图3示出被容纳在排气通道内部的具有凸角的静态流动混合器通路出口的后视图。图4示出图2的静态混合器的开放和弧形的收敛通路。图5示出图4的收敛通路的排气入口的前视图。图6示出图4的收敛通路的排气出口的后视图。图7示出图2的静态混合器的开放和弧形的发散通路。图8示出图6的发散通路的排气入口的前视图。图9示出图6的发散通路的排气出口的后视图。图10示出通过静态流动混合器导排气的示例方法。具体实施方式以下描述涉及用于通过被容纳在车辆排气通道内的静态流动混合器均匀混合排气的系统和方法。图1示出具有与容纳气体混合器相关联的排气通道的车辆发动机的示例。图1还示出被用来测量排气或与排气相互作用的各种传感器、致动器和处理装置。为了获得排气的成分的准确测量，期望增加排气的均匀性。被容纳在排气通道内的静态流动混合器可以通过多个收敛通路和发散通路引导排气，在其中使排气沿多个方向移动以提供排气的鲁棒混合。图2示出通过被容纳在排气通道内的具有多个开放和弧形的通路的静态流动混合器的排气流的一个示例。图3描绘被容纳在排气通道内的具有凸角的静态流动混合器通路出口的视图。图4示出开放和弧形的收敛通路的视图。图5和图6分别示出图4的收敛通路的前视图和后视图。图7示出发散通路，并且图8和图9分别示出发散通路的前视图和后视图。图10示出经由具有收敛通路和发散通路的静态流动混合器对排气通道中的气体进行混合的示例方法。图2-图9示出具有各种部件的相对定位的示例构造。至少在一个示例中，如果被示为彼此直接接触或直接耦接，则此类元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示为彼此连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或相邻的。作为一个示例，彼此共面接触放置的部件可以被称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，被设置为彼此分开、在其间仅有空间而没有其它部件的元件可以如上被称呼。图2-9按比例绘制，但是可以使用其它相对尺寸。继续图1，其示出显示发动机系统100中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10可以被包括在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30可以包括由燃烧室壁32形成的汽缸，活塞36被定位在其中。活塞36可以被耦接至曲柄支撑件40，使得活塞的往复运动被转换为曲柄支撑件的旋转运动。曲柄支撑件40可以经由中间变速器系统耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以经由飞轮耦接至曲柄支撑件40，以实现发动机10的起动运转。燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由相应的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些示例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在该示例中，可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制进气门52和排气门54。凸轮致动系统51和53均可以包括一个或更多个凸轮，并且可以利用可以由控制器12运转的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个，以改变气门运转。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在替代示例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动控制。例如，汽缸31可以替代地包括通过电动气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。燃料喷射器69被示为直接耦接至燃烧室30，用于与自控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到其中。以此方式，燃料喷射器69提供被称为燃料到燃烧室30内的直接喷射。例如，燃料喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流动混合器，其包含：多个开放通路，其被耦接至中心支撑结构，所述多个开放通路中的每个开放通路具有沿着纵向轴线沿第一方向弯曲的头部、沿着所述纵向轴线沿第二方向弯曲的尾部和在所述尾部处的一组凸角。

【技术特征摘要】
2015.11.06 US 14/934,7531.一种流动混合器，其包含：多个开放通路，其被耦接至中心支撑结构，所述多个开放通路中的每个开放通路具有沿着纵向轴线沿第一方向弯曲的头部、沿着所述纵向轴线沿第二方向弯曲的尾部和在所述尾部处的一组凸角。2.根据权利要求1流动混合器，其中所述多个开放通路包含至少一个发散通路和至少一个收敛通路。3.根据权利要求2流动混合器，其中所述至少一个收敛通路和所述至少一个发散通路具有相等的长度。4.根据权利要求2流动混合器，其中对于所述至少一个发散通路中的每一个，沿所述第一方向弯曲的所述头部包含沿向下方向弯曲的所述头部，并且沿所述第二方向弯曲的所述尾部包含沿向上方向弯曲的所述尾部。5.根据权利要求2流动混合器，其中对于所述至少一个收敛通路中的每一个，沿所述第一方向弯曲的所述头部包含沿向上方向弯曲的所述头部，并且沿所述第二方向弯曲的所述尾部包含沿向下方向弯曲的所述尾部。6.根据权利要求2流动混合器，其中所述至少一个发散通路相对于所述中心支撑结构以第一角成角度，并且所述至少一个收敛通路相对于所述中心支撑结构以与所述第一角相对的第二角成角度，所述第一角包括所述至少一个发散通路的所述头部朝向所述中心支撑结构的中心被取向和所述至少一个发散通路的所述尾部远离所述中心被取向。7.根据权利要求1流动混合器，其中所述一组凸角中的每个凸角包含相对于所述尾部的所述弯曲实质上笔直的三角形挡板。8.根据权利要求1流动混合器，其中所述头部在所述开放通路的过渡区域处过渡为所述尾部，并且其中所述头部沿着所述头部的全部沿所述第一方向弯曲，并且所述尾部沿着所述尾部的全部沿所述第二方向弯曲。9.根据权利要求1流动混合器，其中所述中心支撑结构被配置为耦接至具有顶部和底部的流动通道，其中每个开放通路具有面向所述流动通道的所述顶部的顶部表面和与所述顶部表面相对的底部表面，并且其中每个开放通路的每个顶部表面沿着每个相应的开放通路的全部面向所述通道的所述顶部。10.根据权利要求9流动混合器，其中所述流动通道是被定位为从发动机接收排气的排气通道。11.根据权利要求10流动混合器，其中每个开放通路的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小钢，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US