用于混合排气的混合器制造技术

本申请涉及用于混合排气的混合器。提供了一种用于被配置成在进气通道或排气通道中使用的混合器的系统。在一个示例中，进气通道中的混合器可适于将EGR与进气混合，并且排气通道中的混合器可适于将尿素与排气混合。

Mixer for mixing exhaust

The present application relates to a mixer for mixing exhaust gases. A system for configuring a mixer used in an intake passage or an exhaust passage is provided. In one example, a mixer in the intake passage may be adapted to mix the EGR with the intake air, and the mixer in the exhaust passage is adapted to mix urea with the exhaust gas.

【技术实现步骤摘要】
用于混合排气的混合器
本说明书整体涉及一种用于混合排气再循环(EGR)和尿素中的一个或多个的混合器。
技术介绍
为了满足严格的联邦政府排放标准，发动机系统可被配置成具有用于减少排放的多种技术。具体地，可期望处理氮氧化物(NOx)排放。用于减少NOx的两种示例技术可包括排气再循环(EGR)和选择性催化还原(SCR)装置。经由EGR减少NOx包括将可控比例的发动机排气再循环回进气通道中以与进气组合。EGR的添加可不化学参与燃烧(例如，气体基本上是惰性的)，并且可减少可用于燃烧的汽缸内容物的量。这可导致对应较低的峰值汽缸温度和热释放。通过这样做，可减少NOx排放。经由SCR装置减少NOx包括由SCR装置促进的NOx与氨(NH3)之间的还原反应，其将NOx转化为氮气(N2)和水(H2O)。通过将尿素喷射到排气通路中，NH3被引入到SCR催化剂上游的发动机排气系统中，或者在上游催化剂中产生。在高温条件下，尿素熵地分解成NH3。但是，如本文的专利技术人所认识到的，在使EGR流动到进气通道中时，以及/或者在将尿素喷射到排气通路中时，可出现问题。在一个示例中，在进气通道在多汽缸发动机的上游分开之前，EGR被引入到进气通道中。期望的EGR与进气混合可难以在各种发动机速度/负载下实现，这可导致EGR/进气空气混合物的不均匀分布。例如，一个汽缸可接收太多的EGR，可能导致增加的颗粒排放，并且另一个汽缸可接收太少的EGR，可能导致增加的NOx排放。作为第二示例，尿素可与排气(例如，相比于排气通道的排气的第二区域，排气的第一区域具有更高的尿素浓度)混合不良，这可导致SCR的不良涂覆和排放(例如，NOx)和SCR之间的差的反应性。另外，过度混合和搅拌排气中的尿素同样可引起问题，诸如增加的沉积物。因此，将EGR引入到进气通道中和将尿素引入到排气通道中都可导致不良混合。解决不足的混合的尝试包括在EGR出口和进气通道之间的接合处引入混合装置，以及/或者在尿素喷射器的下游和SCR装置的上游引入混合装置，使得EGR或尿素的分散可更均匀。进一步的尝试包括调节阀功能以将背压引入进气通道和/或排气通道，以及/或者包括具有旋流器和/或其它湍流产生特征部的喷射器中的一个或多个。但是，本文的专利技术人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，限制混合器的混合潜能。作为示例，由于静态混合器缺少真空或其它混合辅助特征部，静态混合器可由于气流的速度而受到限制。因此，可增加混合器的尺寸以克服对气体速度的依赖性。但是，增加混合器的尺寸可导致气体通道的尺寸增加，最终要求对气体通道的设计进行显著的修改。这可增加车辆的生产成本。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可通过包括中空泪珠形(teardrop-shaped)混合器的系统来解决，所述中空泪珠形混合器包括在下游球形圆端(spherically-rounded)处的入口和沿着所述混合器的最大直径定位的多个出口，所述混合器与管径向间隔开，所述混合器的直径沿着中心轴线从所述最大直径至相对于气流方向的上游端和下游端连续地减小。以这种方式，混合器可适于(adaptedto)混合进气通道中的EGR或排气通道中的尿素，而不对进气系统或排气系统进行相应的显著修改。作为一个示例，混合器和管之间的径向空间与混合器的直径成反比，使得径向距离随着混合器直径减小而增加。以这种方式，混合器和管之间的径向空间可以是位于混合器的整个周边周围的文丘里管通道。文丘里管通道可在文丘里喉部处产生真空，其可通过出口供应到混合器的内部空间。真空可促进混合器内的混合，以及促进气体混合物流过出口并进入管的通道。混合器可被配置成位于进气通道或排气通道中，其中混合器可分别将EGR与进气空气混合，或将尿素与排气混合。以这种方式，易于制造、紧凑和成本有效的混合器可适于混合EGR或尿素。应当理解，上面的
技术实现思路
被提供是为了以简化的形式介绍在详细描述进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由详细描述后面的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出具有至少一个混合器的发动机的示意图。图2示出位于排气通道中的尿素混合器的等距视图。图3示出尿素混合器的下游到上游视图。图4示出尿素混合器的横截面，其中示例排气流与尿素混合。图5示出位于进气通道中的EGR混合器的等距视图。图6示出EGR混合器的下游到上游视图。图7示出EGR混合器的横截面，其中示例进气流与EGR混合。。图2-7近似按比例示出，但是，可使用其它的替换尺寸。具体实施方式以下描述涉及用于混合器的系统。混合器可以是位于进气通道和/或排气通道中的静态混合器。位于进气通道中的混合器可被配置成在腔室中接收EGR和环境空气，在该腔室中EGR和环境空气可在流到发动机的一个或多个汽缸之前混合。位于排气通道中的混合器可基本上类似于进气通道中的混合器。排气通道中的混合器可被配置成接收排气，其中喷射器被定位成将尿素喷射到混合器的腔室中。以这种方式，进气通道中的混合器可以是EGR混合器，并且排气通道中的混合器可以是尿素混合器。在一个示例中，EGR混合器和尿素混合器之间的差异包括EGR混合器流体地耦接到EGR通道，并且尿素混合器流体耦接到尿素喷射器。以下将进一步详细地描述混合器之间的差异和相似性。混合器可与如图1中所示的发动机一起使用。尿素混合器形成位于尿素混合器和排气管之间的环形文丘里管通道。文丘里管通道可促进尿素混合器中的尿素混合，如图2中所示。图3中示出尿素混合器的下游视图。排气可流入尿素混合器并与尿素混合，如图4中所示。EGR混合器在进气管和EGR混合器的外表面之间形成环形文丘里管通道，如图5中所示。EGR混合器还包括沿公共轴线对准的入口和出口，这可促进在进气通道的中心轴线近侧的EGR流动。EGR混合器还包括沿着混合器的公共轴向轴线对准的多个穿孔，其中穿孔可引导EGR和环境空气径向向外流入进气通道。图6中分别示出EGR混合器的下游视图。环境空气可进入EGR混合器并在流到进气通道的不同部分之前与EGR合并，如图7中所示。图2-7示出具有各种部件的相对定位的示例配置。至少在一个示例中，如果被显示彼此直接地接触，或直接地耦接，那么这些元件可分别被称为直接地接触或直接地耦接。类似地，至少在一个示例中，被显示彼此邻接或相邻的元件可分别为彼此邻接或相邻。作为示例，放置成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。作为另一个示例，被定位成彼此隔开，同时其之间仅具有空间且没有其它部件的元件可在至少一个示例中被称为如此。作为另一个示例，被显示在彼此的上面/下面，在彼此的相对侧，或在彼此的左边/右边的元件可相对于彼此如此称呼。此外，在至少一个示例中，如附图中所示，最顶部的元件或元件的最顶点可被称为部件的“顶部”，并且最底部的元件或元件的最底点可被称为部件的“底部”。如本文所使用，顶部/底部、上/下、上面/下面可相对于图的垂直轴线，并且被用来描述图中的元件相对于彼此的定位。同样地，在一个示例中，其它元件上面的所示元件被定位在其它元件的竖直上方。作为另一个示例，附图内所描绘的元件的形状可被称为具有那些形状(例如，诸如为环状的，直的，平面的，弯曲的，圆形的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：中空泪珠形混合器，其包括在下游球形圆端处的入口，以及沿着所述混合器的最大直径定位的多个出口，所述混合器与管径向间隔开，所述混合器的直径沿着中心轴线从所述最大直径连续减小至相对于气流方向的上游端和下游端。

【技术特征摘要】
2016.03.02 US 15/058,7431.一种系统，其包括：中空泪珠形混合器，其包括在下游球形圆端处的入口，以及沿着所述混合器的最大直径定位的多个出口，所述混合器与管径向间隔开，所述混合器的直径沿着中心轴线从所述最大直径连续减小至相对于气流方向的上游端和下游端。2.根据权利要求1所述的系统，其还包括所述最大直径和所述上游端之间的距离为第一距离，并且所述最大直径和所述下游端之间的距离为第二距离，并且其中所述第一距离小于所述第二距离。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述直径以第一速率从所述最大直径减小至所述上游端，并且其中所述直径以第二速率从所述最大直径减小至所述下游端，其中所述第一速率大于所述第二速率。4.根据权利要求1所述的系统，其还包括位于所述混合器和所述管之间的外部通道，其中所述外部通道作用为文丘里管通道，并且其中所述文丘里管的喉部与所述多个出口相邻。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述管是排气管，并且所述混合器是尿素混合器，所述尿素混合器被配置成通过所述下游开口将排气接收到内部腔室中。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述尿素混合器还包括突出通过上游开口的喷射器，所述喷射器被定位成将尿素喷射到所述混合器的内部空间中。7.根据权利要求5所述的系统，其还包括物理地耦接到所述排气管和所述尿素混合器的弯管，所述弯管沿着所述排气管的中心轴线固定地支撑所述尿素混合器。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述管是进气管，并且所述混合器是EGR混合器，所述EGR混合器被配置成通过EGR管接收EGR，所述EGR管将所述EGR混合器物理地耦接到所述进气管。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述EGR混合器包括上游开口,所述上游开口在位于直接与所述下游端相对的所述上游端处，并且其中所述上游开口可允许进入进气空气，并且所述下游开口和多个出口可排出进气空气。10.一种排气系统，其包括：对称固定的尿素混合器，其沿排气管内的中心轴线定位，具有被定位在第二开口的对面并且沿着所述中心轴线与第二开口对...

【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