CN106640289A - 用于混合器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于排气混合器的方法和系统。在一个示例中，该混合器可以包括混合室，该混合室带有被定位在其中的穿孔管。

Description

用于混合器的方法和系统
领域
本说明书总体上涉及用于发动机排气混合器的方法和系统。
背景/概述
一种用于发动机排气后处理的技术利用选择性催化还原(SCR)使得某些化学反应能够在排气中的NOx与氨(NH3)之间发生。通过将尿素喷射到排气路径中，NH3在SCR催化器的上游被引入发动机排气系统中。在高温条件下，尿素沿熵变分解为NH3。SCR促进NH3与NOx之间的反应，从而将NOx转化为氮气(N2)和水(H2O)。然而，本发明的发明人认识到，在将尿素喷射到排气路径后可能出现问题。在一个示例中，尿素可能与排气流混合不良(例如，排气流的第一部分具有高于排气流的第二部分的尿素浓度)，这可能导致SCR涂覆不良以及排放物(例如NOx)与SCR之间反应不充分。此外，在排气中过度混合和搅拌尿素同样可能造成问题，诸如增加的增加。
解决混合不充分的尝试包括在尿素喷射器的下游且在SCR的上游引入混合装置，使得排气流可以变得均匀。其他解决尿素混合的尝试包括静态混合装置。在U.S.2013/0104531中Cho等人示出了一种示例方法。其中，静态混合器在排气通道中被定位在用于喷射尿素的外部管的下游。排气流过该排气通道，并且在流过静态混合器之前与尿素喷射结合。
然而，本发明的发明人认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，由于被定位在混合器中心的大出口，以上描述的静态混合器表现出有限的混合能力。在一些示例中，排气可能会直接流过孔口而不与排气的其他部分混合。排气通道内的静态混合器还表现出制造和包装限制。不断变化的排气通道几何形状需要在静态混合器的制造时改变，以便该混合器能紧密地配合在该排气通道之中。
在一个示例中，以上描述的问题可以通过一种系统来解决，该系统包括尿素喷射器，所述尿素喷射器将尿素喷射到穿孔管内部，所述穿孔管被混合室容纳，所述混合室被配置成用于接收排气，所述管具有与排气通道流体地连接的出口端和定位在所述排气通道下游的SCR催化器。以此方式，排气在通过该出口流至该SCR催化器之前流入该混合室中并且流入该穿孔管中。
作为一个示例，该排气通道是与上游排气通道物理地分开的下游排气通道。该上游排气通道被物理地连接至该混合室的上游侧面的入口，并且将排气流引导进入该混合室。尿素通过端口被喷射到该穿孔管的上部中，该端口竖直地高于该混合室的下游侧面上的出口。来自上游排气通道的气体流入该混合室中，并且在流过该穿孔管之后只流入该下游排气通道中。以此方式，气体可以在尿素喷射的同时流过该管。
应当理解的是，以上概述被提供用于以简化形式来引入一些概念，这些概念将在详细描述中被进一步描述。它并不意味着确定要求保护的主题的关键或必要特性，要求保护的主题的范围被详细说明后的权利要求书唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决以上指出的或在此披露的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图简要说明
图1示出了发动机原理图。
图2示出了被容纳在混合室内的穿孔管的侧面透视图。
图3示出了被容纳在混合室内的穿孔管的正面透视图。
虽然图2和图3按比例示出，但是如有需要，可以使用其他相对尺寸。
图4示出了被容纳在混合室内的穿孔管以及示例气体流动路径的侧面平面视图。
详细说明
以下说明涉及混合器的示例，该混合器包括被容纳在混合室中的穿孔管。图1中示出了连接至该混合器的发动机。在图2中，示出了该混合室和该穿孔管的侧面透视图。该穿孔管是沿着管的本体带有穿孔的单根管。该混合室将上游排气通道与下游排气通道流体地连接。来自该上游排气通道的排气在流入该下游排气通道之前流过该穿孔管。图4中示出了该穿孔管与该混合室的下游至上游正面视图。
图1-图4示出了带有各种部件的相对定位的示例性构造。至少在一个示例中，如果被示出为彼此直接接触或被直接连接，那么这类元件可以分别被称为直接接触的或直接连接的。类似地，至少在一个示例中，被示出为连续的或彼此邻近的元件可以分别是连续的或邻近彼此的。作为一示例，以彼此共面接触方式安置的部件可以被称作处于共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，被定位为彼此远离以及其之间只有空间而没有其他部件的元件可以被称作如此。
继续图1，示出了一个示意图，该示意图示出了发动机系统100中的多缸发动机10的一个汽缸，该发动机系统可以被包括在汽车的推进系统中。包括控制器12的控制系统以及经由输入设备130来自车轮运转者132的输入可以至少部分地控制发动机10。在此示例中，输入设备130包括加速器踏板以及用于生成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可以包括由汽缸壁32形成的汽缸，汽缸中定位有活塞36。活塞36可以连接至曲轴40，使得该活塞的往复运动被转变为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮连接至曲轴40，以启动发动机10的启动运转。
燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以经由排气通道48排放燃烧气体。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选择性地与燃烧室30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。
在一些示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53均可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用凸轮轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统、和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个系统，这些系统可以由控制器12运转从而改变气门运转。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可以由电动气门致动控制。例如，汽缸30可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器69被示为直接连接至燃烧室30，以便直接将燃料与从控制器12接收的信号的脉宽成比例地喷射到燃烧室中。以此方式，燃料喷射器69提供了所谓的将燃料直接喷射到燃烧室30内的直接喷射。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵、燃料轨的燃料系统(未示出)被递送至燃料喷射器69。在一些示例中，在提供所谓的将燃料喷射到燃烧室30上游的进气道中的进气道喷射的构造中，燃烧室30可以替代地或额外地包括布置在进气歧管44中的燃料喷射器。
火花经由火花塞66被提供至燃烧室30。该点火系统可以进一步包括点火线圈(未示出)，用于增大供应至火花塞66的电压。在其他示例中，诸如柴油机中，火花塞66可以被省略。
进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的示例中，节流板64的位置可以经由被提供至与节气门62一起被包括的电动马达或致动器的信号被控制器12改变，该构造通常被称作电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被运转以改变被提供至燃烧室30以及其他发动机气缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号被提供至控制器12。进气通道42可以包括空气质量流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于感测进入发动机10中的空气量。
排气传感器126被示为连接至在排放控制装置72上游(根据排气流的方向)的排气通道48。传感器126可以是任何适合于提供排气空燃比的指示的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域氧传感器)，双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)，NOx、HC、或CO传感器。在一个示例中，上游排气传感器126是被配置成提供输出(如电压信号)的UEGO，该输出与存在于排气中的氧气量成比例。控制器12经由氧传感器传递函数将氧传感器输出转换为排气空燃比。
排放控制装置72被示为沿着排气通道48布置在排气传感器126和混合器68两者的下游。装置72可以是三元催化器(TWC)、NOx捕集器、选择催化还原剂(SCR)、各种其他排放控制装置、或其组合。在一些示例中，在发动机10的运转过程中，排放控制装置72可以通过在具体的空燃比内运转该发动机的至少一个汽缸被周期性地重置。
混合器68被示为在排放控制装置72的上游和排气传感器126的下游。在一些实施例中，额外地或可替代地，第二排气传感器可以被定位在混合器68与排放控制装置72之间。混合器68包括混合室，该混合室带有定位在其中的穿孔管。混合器68流体地连接排气通道48的上游和下游部分，其中，该上游和下游部分彼此物理地分离并间隔开。混合器68可以进一步包括喷射器70，该喷射器可以流体地连接至该穿孔管。在一个示例中，喷射器70是尿素喷射器。
排气再循环(EGR)系统140可以将来自排气通道48的排气的需要部分经由EGR通道152传送至进气歧管44。控制器12可以经由EGR阀144改变被提供至进气歧管44的EGR的量。在一些条件下，EGR系统140可以用于调节燃烧室中空气燃料混合气的温度，从而提供在某些燃烧模式中控制点火正时的方法。
控制器12在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在此示例中被示为只读存储器芯片106(例如非临时性存储器)的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存储器(keep alive memory)110、以及数据总线。控制器12可以从连接至发动机10的传感器接收各种信号，除了之前讨论的那些信号外，还包括：来自空气质量流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量结果；来自连接至冷却套114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自用于感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118(或其他类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器65的节气门位置；以及来自传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。控制器12可以从曲轴位置传感器118生成发动机转速信号。歧管压力信号还提供进气歧管44中真空或压力的指示。应注意的是，可以使用以上传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在发动机运转过程中，可以从MAP传感器122的输出和发动机转速推断出发动机转矩。进一步地，此传感器连同检测到的发动机转速一起可以是用于估算被引入汽缸中的充气(包括空气)的基础。在一个示例中，曲轴每转过一转，曲轴位置传感器118(也被用作发动机转速传感器)可以产生预定数量的等距脉冲。
存储介质只读存储器106可以编程有计算机可读数据，该数据表示可由处理器102执行的非临时性指令，用于执行以下说明的方法以及其他被预期但没有具体列举的其他变体。
控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令来采用图1的各种致动器调节发动机运转。例如，调节SCR的氧化状态可以包括调节尿素喷射器的致动器喷射尿素以减少SCR。
该混合器包括用于将尿素喷射到被混合室容纳的穿孔管内部的尿素喷射器。该管具有在该混合室的下游侧面处与下游排气通道流体地连接的出口，该出口通向排气系统的其余部分。排气后处理装置和排气传感器中的一个或多个可以被定位在该出口下游。上游排气通道经由入口被流体地连接至该混合室的上游侧。排气只经由该入口进入该混合室，并且只经由该出口离开该混合室、进入下游排气通道。该混合室和该穿孔管是中空的，并且其中，气体流过该混合室和该穿孔中的一个或多个的容积。气体可以经由沿着该管定位的穿孔进入该穿孔管。从这些穿孔中流出的气体不从混合室中流出。通过流入该穿孔管并流出该下游侧面上的出口，气体从该混合室中流出。喷射器突出通过定位在下游侧面上的出口的上方的端口，并且在一些情况下将尿素喷射到该穿孔管中。气体不流过该端口。以此方式，排气可以在尿素喷射到该管中的同时流过该穿孔管，从而允许排气在离开该混合室之前流入尿素喷射并与其混合，使得该喷射均匀地分散在该排气周围。替代地，气体可以在不存在尿素喷射的情况下在混合器中被混合，使得相比于上游排气通道中的排气成分，排气的均匀性被增加。将在本文中更详细地说明该混合器。
图2示出了混合器200的侧面透视图，该混合器中定位有混合室202和穿孔管220。穿孔管220是连续且不中断的通道，用于混合在混合室202中的液体和/或气体。在当前的描绘中，混合室202的前侧面204是透明的。大虚线指示混合器200的沿着z轴在混合器200的其他部件的后方的特征。
轴系290被示为包括三根轴，沿水平方向的x轴、沿竖直方向的y轴、以及沿垂直于x轴和y轴两者的方向的z轴。因此，虚线表示的特征比实线表示的特征沿z轴更远。混合器200的中心轴线295以小虚线描绘。小虚线比大虚线小。中心轴线295基本上平行于x轴。箭头298描绘了排气流的总体方向。轴线299穿过入口和出口中心两者，如由点划线所示。
混合室202包括六个侧面，即前侧面204、后侧面206、顶侧面208、底侧面210、上游侧面212、以及下游侧面214。前侧面204与后侧面206沿着z轴间隔开。顶侧面208与底侧面210沿着y轴间隔开。上游侧面212与下游侧面214沿着x轴间隔开。在一个示例中，混合室202为沿x轴具有最大长度的矩形棱柱。在另一个示例中，混合室202为立方体。本领域技术人员应理解的是，该混合室可以是其他合适的形状，诸如球体、三棱柱、三棱锥等。
混合室202是中空的，并且与环境大气气密性地密封开。混合室202可以包含耐热材料，该材料可以是刚性的或挠性的。混合室202可以至少部分地被排气填充，并且允许排气从混合室的内表面反弹，产生增加的排气紊流以增加排气混合。
上游排气通道216在中心轴线295的下方被焊接至上游侧面212，并且经由入口217在上游通道216的第一端处被流体地连接至混合室的内部。上游排气通道216不延伸到混合室202中。在一个实施例中，额外地或可替代地，上游排气通道216可以沿直线或弯曲方向延伸到混合室202中。在第二端处，上游排气通道216被流体地连接至排气歧管。在上游排气通道216中，涡轮可以被定位在排气歧管与混合室202之间。可替代地，上游排气通道216可以从排气歧管不间断地接收排气。
下游排气通道218与上游排气通道216分离并间隔开前侧面204的长度。在一个示例中，该长度恰好为10厘米。在另一个示例中，该长度小于或大于10厘米。下游排气通道218在中心轴线295的下方被焊接至下游侧面214，并且经由出口219被流体地连接至穿孔管220。从上游排气道通216流出的排气流入混合室202中，在流入下游排气通道218之前流过穿孔管220并且流过出口219。出口219沿着x轴与入口217对齐并间隔开。在一个示例中，出口219可以不沿着x、y和z轴中的一个或多个轴与入口217对齐，并且被定位在混合室202的不同高度、宽度、和/或深度处。下游排气通道218可以将排气引导至排气后处理装置、气体传感器、和/或消音器中的一个或多个。下游排气通道218比上游排气通道216更远离发动机。
上游排气通道216将排气引入混合室202中，其中排气流过该混合室的体积。此外，排气在流入下游排气通道218之前流过穿孔管220。以此方式，相比于在上游排气通道216中，在下游排气通道218中排气的均匀性被增加。
穿孔管220是被定位在混合室202内的对称的、连续的管。穿孔管220包括被定位在其中能够引导液体和/或气流的通道。管220被中凸地弯曲，并且包括基本上U形的截面。弯曲部230接近上游侧面212，并且连接穿孔管220的上直线部240和下直线部250。上直线部240与下直线部250沿着y轴间隔开。上直线部240与下直线部250被物理地连接至下游侧面214，同时与混合室202的其余五个侧面间隔开。弯曲部230与混合室202的六个侧面间隔开。
弯曲部230与上直线部240之间的上界面接近顶侧面208，并且与弯曲部230下直线部250之间的下界面接近底侧面210。多个第一穿孔232沿着上界面与下界面之间的弯曲部230的一部分的整个圆周定位。第一穿孔232的大小彼此可以基本上相同或不同。第一穿孔232将弯曲部230流体地连接至混合室202。从第一穿孔232中流出的气体可以流向混合室202的六个侧面中的任一个。从第一穿孔232中流出的气体不直接离开混合室202。
上直线部240包括多个第二穿孔242，这些第二穿孔沿着端口244与上界面之间的上部240的一部分的整个圆周定位。第二穿孔242的大小彼此可以基本上相同或不同。第二穿孔242的大小可以大于、小于、或基本上等于第一穿孔232的大小。额外地或可替代地，第二穿孔242的数量可以大于、小于、或等于第一穿孔232的数量。第二穿孔242将上直线部240流体地连接至混合室202。从第二穿孔242中流出的气体可以流向混合室202的六个侧面中的任一个。从第二穿孔242中流出的气体不直接离开混合室202。
端口244是被定位在下游侧面214上接近顶侧面208的开口。端口244接收喷射器260，其中，喷射器突出通过该端口，喷嘴262被定位在上直线部240内部。如所示，喷射器260正在将喷雾喷射到上直线部240中。在一个示例中，喷射器260是尿素喷射器，并且喷雾是尿素。喷射器260平行于x轴，并且沿与箭头298基本上相反的方向将尿素喷射在上游排气通道中。以此方式，当排气与喷雾接触时，可以产生增加量的紊流。排气可以通过第二穿孔242流入第一直线部、或可以从弯曲部230或下直线部250流过穿孔管220的通道。端口244被气密性地密封，并且排气不会流过该端口。以此方式，排气可以分别经由入口217和出口219流入和/或流出混合室202。除了那些做出说明的，混合室202中没有其他入口，也没有额外的出口。
下直线部250包括多个第三穿孔252，这些第三穿孔围绕出口219与上界面之间的下部250的一部分的其整个圆周定位。第三穿孔252的大小彼此可以基本上相同或不同。第三穿孔252的大小可以大于、小于、或基本上等于第一穿孔232和/或第二穿孔242的大小。额外地或可替代地，第三穿孔252的数量可以大于、小于、或等于第一穿孔232或第二穿孔242的数量。第三穿孔252将下直线部250流体地连接至混合室202。从第三穿孔252中流出的气体可以流向混合室202的六个侧面中的任一个。从第三穿孔中流出的气体不直接离开混合室202。下直线部250中的气体可以朝向以下方向中的一个或多个流动：经由内部通道流向弯曲部230、流出第三穿孔252、以及流过出口219并流入下游排气通道218，气体在该下游排气通道中被引导至排气系统的剩余部分。在一个示例中，从下直线部250流出混合室202、流至下游排气通道218的排气可以直接流至SCR催化器。
如所描绘的，下直线部250与上游排气通道216和下游排气通道218沿x轴对齐。来自上游排气通道216的气体可以流入混合室202、流过下直线部250、并经由出口219流入下游排气通道218。气体不能通过流过端口244或第一穿孔232、第二穿孔242、和第三穿孔252离开混合室202。上直线部240和弯曲部230不与上游排气通道216和下游排气通道218对齐。
从上游排气通道流入混合室202的气体可以沿无数方向流动。气体可以流过第二穿孔242，并且在经由下直线部250流出混合室202之前与尿素喷射混合。气体可以在存在或不存在尿素喷射的情况下在混合室中混合。在图4中进一步详细地描绘了混合室中的气流。
图3示出了图2的混合器200的下游至上游前侧面视图。如此，之前介绍的部件在随后的附图中被类似地编号。在当前的描绘中，下游侧面214被省略。大虚线指示混合器200的、沿着x轴在混合器200的其他部件的后方的特征。
轴系290被显示为包括三根轴，沿竖直方向的y轴、沿水平方向的z轴、以及与y轴和z轴两者正交的x轴。因此，用大虚线表示的特征沿x轴方向比用实线表示的特征更远。混合器200的中心轴线295以小虚线描绘，其中小虚线比大虚线小。中心轴线295基本上平行于x轴。箭头298描绘了排气流的总体方向。
混合器200包括混合室202，该混合室带有被定位在其中的穿孔管220。穿孔管220是连续的，并且包括带有第一穿孔232的弯曲部230、带有第二穿孔242的上直线部240、以及带有第三穿孔252的下直线部250。如所示，第一穿孔232在y轴上跨域弯曲部的一部分，同时完全跨越弯曲部230的整个圆周。内部通道跨越管220的整个长度。这些穿孔跨越穿孔管220的相应部分的整个圆周。这些穿孔将穿孔管220流体地连接至混合室202。
用于使用喷嘴262喷射介质的喷射器260延伸通过端口244，并且被流体地连接至上直线部240。喷射器260被倾斜为与箭头298正对。因此，所喷射的介质的方向与气流的方向相反，由此，增加了气体与介质的混合。喷射器260可以向上部240提供介质(例如尿素)的雾化喷洒以改善混合。
下直线部250经由出口219与下游排气通道(未示出)流体地连接。出口219是混合室202中到下游通道的唯一开口。上游排气通道216与下直线部250和下游排气通道对齐。上游通道216接收来自排气歧管的排气，并且将排气引导至混合室202。上游通道216不被物理地连接至下游通道，并且沿x轴与该下游通道分隔开。上游通道216经由至少一个焊缝被物理地连接至混合室202的上游侧面212。
气体可以填充混合室的体积，并且与穿孔管相互作用。气体可以经由第一穿孔232、第二穿孔242、和第三穿孔252流入和流出弯曲部230、上部240、和下部250。气体还可以沿着整个内部通道流动。此外，气体可以经由出口219从下部250中流出。流过出口219的气体流入下游通道并离开混合室202。因此，气体只可以通过流入下部250并流出出口219来离开混合室202。
如以上所说明的，气体在流过混合器200之后均匀性增加。在车辆运转过程中，尿素可以被均匀地分布，并且与排气混合。对于在下游排气通道中取样的气体的部分，尿素浓度基本上相同。以此方式，尿素可以被均匀地递送至被定位在混合室下游的SCR催化器。如此，相比于上游通道中，下游通道中的排气均匀性更大。混合后的排气可以流至被定位在下游通道中的排气传感器。
图4示出了混合器200的侧面二维视图。样本排气从上游排气通道216通过所示混合室202和穿孔管220流至下游排气通道218。本领域技术人员将理解的是，通过混合器200的无数排气流是可能的，并且图4只描绘了多个可能的排气流。另外，虽然图4没有以三维的方式描绘排气流(z轴被省略)，但应注意的是，排气可以沿第三维度流向混合室202的前侧面和后侧面。虚线描绘了在穿孔管220后方的气体和/或气体/尿素混合气。此外，图4示出了与尿素喷射同时发生的排气混合，然而，在不存在尿素喷射的情况下排气流可以是基本上类似的。以此方式，混合器200可以在有尿素或无尿素的情况下增加排气的均匀性。
轴系490被示为带有两个轴，沿水平方向的x轴和沿竖直方向的y轴。箭头298描绘了上游排气通道216和下游排气通道218中的排气流的总体方向。
展示了四个基本上不同的气流，即第一气流402、第二气流404、第三气流406、和第四气流408。第一气流402以实线指示。第二气流404以大虚线指示。第三气流406以中虚线指示。第四气流408以小虚线指示。大虚线比中虚线和小虚线大。上游排气通道216中的气体比下游排气通道218中的气体更不均匀。因此，这些气流可能包含不同成分的燃烧副产物或反应物(例如，氧气、CO2、碳烟、燃料、尿素、氮气等)。这些气流可以在混合室202和/或穿孔管220中相互作用。这些气流可以彼此平行、正交、和/或垂直地在混合室202和/或穿孔管220中流动，其中，这些气流可以彼此交叉路径或组合，从而增加均匀性。
第一气流402在流动到下直线部250后方之前从上游排气通道216流入混合室202。第一气流402流过第三穿孔252、流入下直线部分250、流过出口219、流入下游排气通道218。
第二气流404在沿y轴向上朝上直线部240流动之前从上游排气通道216流入混合室202。在进入上直线部240并且与喷射混合之后，第二气流404在流出混合室202并经由出口219流入下游排气通道218之前，通过穿孔管220的内部通道流至下直线部250。以此方式，排气和喷射(例如，尿素)的混合气流过穿孔管220的这三个部分。
第三气流406在流经弯曲部230并经由第三穿孔252流入下直线部250之前从上游排气通道216流入混合室202。第三气流406沿内部通道向上流动，流过弯曲部230并且流入上直线部240，在上直线部中该第三气流可以与喷射混合。第三气流406在流向下直线部250之前流出第二穿孔242。第三气流406流过第三穿孔252、流入下直线部250、流出混合室202、并经由出口219流入下游排气通道218。
第四气流408在经由第三穿孔252流过下直线部250的下部之前从上游排气通道216流入混合室202。第四气流408流出第三穿孔252、流向上直线部240。第四气流408经由第二穿孔242流入上直线部240，在上直线部中第四气流可以与喷射混合。在进入上直线部240并且与喷射混合之后，第四气流408在流出混合室202并经由出口219流入下游排气通道218之前，流过穿孔管220的内部通道、流过弯曲部430、流至下直线部250。
额外地或可替代地，排气可以在沿着y轴向上朝上部直线部240流动之前从上游排气通道216流入混合室202。排气流过第二穿孔242并与喷射混合。排气流可以与喷射正交、倾斜、和/或平行。喷射与排气的混合气流出第二穿孔、经由第三穿孔252向下流入下直线部250、并且经由出口219流出混合室202、流入下游排气通道218。
排气流的另一示例在流动到弯曲部230后方之前从上游排气通道216流入混合室202。这些排气通过第一穿孔232最下游的穿孔流入弯曲部230。在流出混合室202并经由出口219流入下游排气通道218之前，排气通过穿孔管220的内部通道流至下直线部250。
排气流的又一示例在经由第一穿孔232的最上游的穿孔流入弯曲部230之前从上游排气通道216流入混合室202。排气流沿内部通道向上流向上直线部240。排气流沿与喷射方向相反的方向流动。排气在通过第二穿孔242流向下直线部250之前与喷射混合。排气流过第三穿孔252、流入下直线部250、流出混合室202、并经由出口219流入下游排气通道218。
以此方式，能够适应各种通道几何形状的紧凑且易于制造的混合器可以被定位在各种排气系统部件上游，以便增加传感器读数的准确性或改善排气后处理装置的效率。该混合器包括将上游排气通道流体地连接至下游排气通道连接的混合室。穿孔管被定位在混合室内，并且与下游排气通道流体地连接。来自该上游排气通道的排气在流入该下游排气通道之前流过该穿孔管。将排气混合器放置在排气管道中的技术效果是改善排气混合气均匀性，使得该混合器下游的部件可以增加功能性。
这种情况的一个示例：
用于混合器的系统包括尿素喷射器，所述尿素喷射器将尿素喷射到穿孔管内部，所述穿孔管被混合室容纳，所述管具有与排气通道流体地连接的出口端和定位在所述排气通道下游的SCR催化器。在该系统的第一示例中，所述排气通道是下游排气通道，进一步包括上游排气通道，所述上游排气通道被物理地连接至所述混合室的上游侧面，并且其中，所述上游排气通道与所述下游排气通道分离。在选择性地包括第一示例的系统的第二示例中，来自所述上游排气通道的排气流过所述上游通道与所述混合室之间的入口、流过所述管的穿孔、并且流过所述出口端、流入所述下游排气通道中。该系统的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括：排气只经由所述入口进入所述室，并且只经由所述出口离开所述室。该系统的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述管包括上直线部、下直线部、以及弯曲部，并且其中，所述弯曲部在所述上直线部与所述下直线部之间。该系统的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述尿素喷射器经由入口端口被流体地连接至所述上直线部。该系统的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述穿孔管包括U形截面。该系统的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述穿孔管被焊接至所述混合室的下游壁，并且与所述混合室的其余壁分隔开。该系统的第八示例可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述管的穿孔在所述管的一定长度上跨越管的整个圆周。
一种混合器包括：带有下游侧面和上游侧面的混合室；所述上游侧面的入口，所述入口与上游排气通道流体地连接；所述下游侧面的出口，所述出口与下游排气通道流体地连接；被定位在所述混合室内部的弯曲穿孔管，所述穿孔管包括与所述出口流体地连接的下部以及经由所述混合室的所述下游侧面上的端口与喷射器流体地连接的上部。
该混合器的第一实施例包括所述端口沿着一竖直轴线在所述出口的正上方并且与所述出口对齐。可选地包括该第一示例的第二示例包括：所述穿孔管关于一中心轴线对称。可选地包括该第一示例和/或第二示例的第三示例进一步包括：所述入口和出口彼此分隔开，并且沿着一水平轴线对齐。该系统的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述穿孔管是固定的，并且被焊接至所述混合室的下游侧面。该系统的第五示例可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述穿孔管是中空的。该系统的第六示例可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括：除了那些做出说明的外，所述混合室中没有其他入口，也没有额外的出口。该系统的第七示例可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括：所述穿孔管是单体的、连续的管。
一种排气混合器包括：上游排气通道，所述上游排气通道被物理地连接至混合室的上游面并且经由入口被流体地连接至所述混合室的内部；下游排气通道，所述下游排气通道被物理地连接至所述混合室的下游面并且经由出口被流体地连接至所述混合室中的穿孔管，并且其中，所述出口沿着一水平轴线与所述入口对齐；以及所述穿孔管的下部被流体地连接至所述出口，并且所述穿孔管的上部与用于尿素喷射器的端口流体地连接，所述尿素喷射器沿着所述下游侧面被竖直地定位在所述出口上方。该排气混合器的第一示例中包括所述下部与所述上部经由所述穿孔管中的弯曲部被流体地连接，并且其中，所述下部、所述上部、以及所述弯曲部包括多个穿孔。该排气混合器的第二示例可选地包括该第一示例，并且进一步包括：来自所述上游排气通道的排气在通过所述出口离开至所述下游排气通道之前至少在所述穿孔管的下部内混合。
在另一个表示中，用于车辆发动机的排气系统包括具有排气流的入口和出口的混合室。该室还包括在其中的带有入口和出口的管，该入口被连接至该室的另一个还原剂喷射入口，并且该管的出口形成排气从该室中流出的出口。该管中用于排气的入口是管壁中的多个穿孔(不在该管的入口或出口处)，使得来自室内部的气流能够到达管内部，该气流然后通过该管被引导至(被组合的管/混合室)出口。该喷射器被定位成将还原剂引导到该管内部，而排气不进入该管的前述入口(还原剂被喷射在该入口处)。而是，穿孔使得来自该室入口的排气能够在到达该室出口之前进入该管中。在一些示例中，排气进入该混合室内部从而到达该室出口的唯一方式是通过这些穿孔然后通过该管到达该出口。气体不能到达该出口，除非其穿过该管的穿孔。当穿孔跨越该管的大部分的长度时，这促使了在该管的长度上与还原剂的改善的混合。如图中所示，该管可以形成关于该混合器的中心轴线的两个90度弯曲部，使得该管的相应的完整末端均被附接至该室的同一侧面上。虽然该室可以是盒状的，但是其他几何形状(包括修圆的几何形状)是可能的。在一个示例中，该室内只有单根管，并且没有其他管、入口、或出口。再次，因为受迫使的排气直接与还原剂混合，但是通常管壁会阻挡还原剂到达室壁(由于低温，在混合室壁处结焦将会是可能的)，所以这些结构特征可以提供与还原剂的改善的混合，同时减少还原剂结焦和沉积。
应理解的是，在此披露的构造和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不被认为是限制意义的，因为许多变体是可能的。例如以上技术可以被应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸、以及其他发动机类型。本披露的主题包括在此披露的各种系统和构造、以及其他特征、功能、和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合及子组合。
以下权利要求具体地指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可以引用“一个”元件或“一个第一”元件或其等效物。这种权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个个此类元件。可以通过本权利要求书的修改或通过此申请或相关申请中的新权利要求的陈述来要求保护所披露的特征、功能、元件和/或特性的其他组合或子组合。这种权利要求书，与原权利要求书相比在范围上无论更宽、更窄、对等、还是不同，同样被认为是被包括在本披露的主题之中。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
尿素喷射器，所述尿素喷射器将尿素喷射到穿孔管内部，所述穿孔管被混合室容纳，所述混合室被配置成用于接收排气，所述管具有出口端流体地连接于排气通道和定位在所述排气通道下游的SCR催化器。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述排气通道是下游排气通道，进一步包括上游排气通道，所述上游排气通道被物理地连接至所述混合室的上游侧面，并且其中，所述上游排气通道与所述下游排气通道分离。
3.如权利要求2所述的系统，其中来自所述上游排气通道的排气流过所述上游通道与所述混合室之间的入口、流过所述管的穿孔、并且流过所述出口端、流入所述下游排气通道中。
4.如权利要求3所述的系统，其中排气只经由所述入口进入所述室，并且只经由所述出口离开所述室。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述管包括上直线部、下直线部、以及弯曲部，并且其中，所述弯曲部在所述上直线部与所述下直线部之间。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述尿素喷射器经由入口端口被流体地连接至所述上直线部。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述穿孔管包括U形截面。
8.如权利要求1所述的系统，其中所述穿孔管被焊接至所述混合室的下游壁，并且与所述混合室的其余壁分隔开。
9.如权利要求1所述的系统，进一步包括所述管的多个穿孔在所述管的一定长度上跨越管的整个圆周。
10.一种混合器，包括：
带有下游侧面和上游侧面的混合室；
所述上游侧面的入口，所述入口与上游排气通道流体地连接；
所述下游侧面的出口，所述出口与下游排气通道流体地连接；
被定位在所述混合室内部的弯曲穿孔管，所述穿孔管包括与所述出口流体地连接的下部以及经由所述混合室的所述下游侧面上的端口与喷射器流体地连接的上部。
11.如权利要求10所述的混合器，其中所述端口沿着一竖直轴线在所述出口的正上方并且与所述出口对齐。
12.如权利要求10所述的混合器，其中所述穿孔管关于一中心轴线对称。
13.如权利要求10所述的混合器，其中所述入口和出口彼此分隔开，并且沿着一水平轴线对齐。
14.如权利要求10所述的混合器，其中所述穿孔管是固定的，并且被焊接至所述混合室的下游侧面。
15.如权利要求10所述的混合器，其中所述穿孔管是中空的。
16.如权利要求10所述的混合器，其中除了那些做出说明的外，所述混合室中没有其他入口，也没有额外的出口。
17.如权利要求10所述的混合器，其中所述穿孔管是单体的、连续的管。
18.一种排气混合器，包括：
上游排气通道，所述上游排气通道被物理地连接至混合室的上游侧面并且经由入口被流体地连接至所述混合室的内部；
下游排气通道，所述下游排气通道被物理地连接至所述混合室的下游侧面并且经由出口被流体地连接至所述混合室中的穿孔管，并且其中，所述出口沿着一水平轴线与所述入口对齐；以及
所述穿孔管的下部被流体地连接至所述出口，并且所述穿孔管的上部与用于尿素喷射器的端口流体地连接，所述尿素喷射器沿着所述下游侧面被竖直地定位在所述出口上方。
19.如权利要求18所述的排气混合器，其中所述下部与所述上部经由所述穿孔管中的弯曲部被流体地连接，并且其中，所述下部、所述上部、以及所述弯曲部包括多个穿孔。
20.如权利要求18所述的排气混合器，其中来自所述上游排气通道的排气在通过所述出口离开至所述下游排气通道之前至少在所述穿孔管的下部内混合。
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