CN107795413A - 用于排气再循环混合器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于排气再循环混合器的系统和方法。提供用于混合器的方法和系统。在一个示例中，系统包括具有下游表面的EGR混合，其中，多个文丘里管从下游表面延伸。

Description

用于排气再循环混合器的系统和方法

技术领域

本说明书总体涉及用于EGR混合器的方法和系统。

背景技术

发动机系统可以利用从发动机排气系统到发动机进气系统的排气再循环，即称为排气再循环(EGR)的过程，以减少经调节的排放。传统上，导引通过EGR系统的EGR量基于发动机运转期间的发动机转速、发动机温度和负载进行测量和调整，以保持发动机的期望的燃烧稳定性，同时提供排放和燃料经济性效益。此类EGR系统能够减少发动机爆震、缸内热损失、节流损失以及NOx排放。然而，提供期望的发动机稀释度假定EGR气体均匀地分布在发动机进气上，以保持期望的燃烧稳定性。由此，发动机EGR的性能主要由进气和EGR流之间的流动混合来确定。可以利用EGR混合器的传统的“Y”型设计来将EGR流分离并分配到进气通道中。

解决EGR混合的其他尝试包括将EGR气体从EGR出口排出到进气通道中的文丘里管喉部。由Vaught等人在US8,056,340中示出了一个示例方法。其中，环形EGR出口流体地联接到文丘里管通道的文丘里管喉部直接下游的进气通道。文丘里管通道包括邻近文丘里管喉部的突起，以产生进气湍流以增加EGR混合。

然而，本发明人已经认识到这种设计的潜在问题。作为一个示例，EGR可能不与流过进气通道的进气充分地混合。因此，EGR和进气的浓度之间的差异可能导致分层分布和不均匀的温度分布，从而损害流入发动机进气装置用于燃烧的空气/燃料混合物。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以由用于在发动机上游和EGR出口下游的表面(诸如圆形(rounded)表面)的系统来解决，该表面包括沿上游方向延伸的多个文丘里管，其中文丘里管经配置在表面上游接收进气和EGR，并且在表面下游排出进气和EGR。以这种方式，在流过圆环形(circular)表面之前，进气和排气流过文丘里管。

作为一个示例，在流到发动机之前，进气和排气被迫流过文丘里管。在一个示例中可以是圆环形的表面可以不透过(impervious)气流并阻挡气流。混合器可以是中空的并且允许进气和排气在文丘里管之间流动。当气体流过文丘里管时，在文丘里管通道的收缩处在文丘里管中产生真空。开口位于文丘里管通道的收缩处，且因此文丘里管通道的真空被提供到文丘里管之间的空间。因此，气体可以经由通过开口的文丘里管入口流入文丘里管。在经由文丘里管出口流过圆环形表面之前，进气和排气可以在文丘里管或文丘里管之间的空间中混合。进气和排气的均匀性增加，这可使发动机性能改善。

应当理解，提供上述发明内容以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由随附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出发动机示意图。

图2示出EGR混合器的侧面等距视图。

图3A和3B示出通过混合器的第一实施例的示例性进气和EGR流。

图4A和4B示出通过混合器的第二实施例的示例性进气和EGR流。

图5示出流过混合器的文丘里管的EGR和进气的详细通路(via)。

图2图5按近似比例示出。

具体实施方式

以下描述涉及用于EGR混合器的系统和方法。在一个示例中，EGR混合器可以经配置混合高压和低压EGR流二者。如图1所示，混合器流体地联接到低压EGR通道的出口。混合器位于EGR通道和进气通道之间的接合处。混合器包括在EGR通道的出口下游的进气通道中的圆环形表面。圆环形表面包括多个文丘里管，用于将进气和排气混合，同时还允许进气和排气流过圆环形表面，如图2所示。如图3A和3B所示，进气流平行于文丘里管的文丘里管通道，而来自EGR出口的排气流垂直于文丘里管。可以改变EGR出口，使得当EGR气体在流入混合器时EGR出口促进EGR气体涡流，如图4A和4B所示。文丘里管包括围绕文丘里管喉部的多个穿孔，用于将气体吸入文丘里管，如图5所示。

图1至图5示出具有各种部件的相对定位的示例性配置。如果示出为彼此直接接触或直接联接，那么至少在一个示例中，此类元件可分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，彼此邻近或相邻的元件可以分别被称为彼此邻近或相邻。作为示例，彼此共面接触放置的部件可以称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，彼此间隔开定位其间仅有空间且没有其它部件的元件可以称为这样。作为另一示例，被示出为在另一个的上面/下面，在另一个的相对侧或在另一个左侧/右侧的元件可以相对于彼此称为这样。进一步地，如图所示，在至少一个示例中，最上面的元件或元件的最上面的点可以被称为部件的“顶部”，并且最下面的元件或元件的最下面的点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上/下、上面/下面，可以相对于图的垂直轴线，并且用于描述图中的元件相对于彼此的位置。因此，在一个示例中，示出在其他元件上方的元件被定位在其他元件的正上方。作为另一个示例，图中所示的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆环形(circular)、直线、平面、弯曲、圆形的(rounded)、倒角、成角的等)。进一步地，在至少一个示例中，彼此相交示出的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示出在另一元件内的元件或被示出在另一元件外部的元件可以被称为如此。应当理解，被称为“基本相似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在15％偏差内)彼此不同。

图1示意性地示出包括发动机10的示例性发动机系统100的方面。在所示实施例中，发动机10是联接到涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮机116驱动的压缩机114。具体地，新鲜空气沿着进气通道42经由空气净化器112进入发动机10，并且流到压缩机114。压缩机114可以是任何合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械联接到涡轮机116的涡轮增压器压缩机，涡轮机116通过使发动机排气膨胀进行驱动。在一个实施例中，涡轮增压器可以是双涡流装置。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮机几何形状根据发动机工况主动改变。

如图1所示，压缩机114在节流阀20的上游，在其间定位有增压空气冷却器(CAC)18(这里也称为中间冷却器)。节流阀20联接到发动机进气歧管22。压缩的空气充气从压缩机114流过增压空气冷却器18和节流阀20到进气歧管22。增压空气冷却器18可以是例如空气对空气或水对空气的热交换器。在图1所示的实施例中，通过歧管空气压力(MAP)传感器124感测进气歧管内的空气充气的压力。

一个或多个传感器可以联接到压缩机114的入口。这些传感器可以包括例如压缩机入口温度传感器55、压缩机入口压力(CIP)传感器56以及压缩机入口湿度传感器57。传感器可以估计在压缩机入口处从进气通道接收的进气以及从CAC的上游或下游再循环的充气的状况。此外，当启用EGR时，传感器可以估计充气混合物的温度、压力、湿度和空气燃料比，该空气混合物包括新鲜空气、再循环的压缩空气和在压缩机入口处接收的排气残余物。其他传感器可以包括例如空气燃料比传感器、压力传感器等。在其他示例中，压缩机入口条件(例如湿度、温度等)中的一个或多个可以基于发动机工况来推断。

在选择的条件期间，诸如在松加速器踏板期间，当从在增压情况下的发动机操作到在没有增压的情况下的发动机操作时，能发生压缩机喘振。这是由于当节气门在松加速器踏板时关闭时通过压缩机的流量减少。通过压缩机的减少的向前流能够引起喘振并降低涡轮增压器的性能。此外，喘振能够导致NVH问题，诸如来自发动机进气系统的不良噪音。为了减少压缩机喘振，由压缩机114压缩的充气的至少一部分可以再循环到压缩机入口。这允许过度的增压压力基本上立即减轻。

在松加速器踏板期间，废气门致动器92可以被致动打开，以经由废气门90将至少一些排气压力从涡轮机116的上游释放(dump)到涡轮机下游的位置。通过减小涡轮机116上游的排气压力，能够减小涡轮机速度。

进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室30。燃烧室进一步经由一系列排气门(未示出)联接到排气歧管36。在所示实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管部分。具有多个排气歧管部分的配置可以使得来自不同燃烧室的流出物被引导到发动机系统中的不同位置。

在一个实施例中，排气门和进气门中的每个可以被电子地致动或控制。在另一个实施例中，排气门和进气门中的每个可以被凸轮致动或控制。无论是电子致动还是凸轮致动，排气门和进气门打开和关闭的正时可以根据需要进行调整，以达到期望的燃烧和排放控制性能。

燃烧室30可以被供应一种或多种燃料，诸如汽油、乙醇燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。燃料可以通过直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或其任何组合供应到燃烧室。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火来启动燃烧。

如图1所示，来自一个或多个排气歧管部分的排气被引导到涡轮机116以驱动涡轮机。当期望降低的涡轮机扭矩时，代替地，可以引导一些排气通过废气门90，从而绕开涡轮机。然后，来自涡轮机和废气门的组合流流过排放控制装置170。通常，一个或多个排放控制装置170可以包括一个或多个排气后处理催化剂，其经配置催化处理排气流，从而减少排气流中的一种或多种物质的量。例如，一个排气后处理催化剂可以经配置为当排气流为稀时，从排气流中捕获NOx，并且当排气流丰为富时还原捕获的NOx。在其它示例中，排气后处理催化剂可以经配置使NOx歧化或者借助于还原剂选择性地还原NOx。在其它示例中，排气后处理催化剂可以经配置氧化排气流中残余的碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何此功能性的不同的排气后处理催化剂可以在排气后处理级(stage)分别地或一起布置在涂层或别处。在一些实施例中，排气后处理级可以包括可再生碳烟过滤器，其经配置捕集和氧化排气流中的碳烟微粒。

来自排放控制装置170的经处理的排气的全部或部分可以经由排气管道35释放到大气中。然而，根据工况，替代地，一些排气可以转移到EGR通道50、通过EGR冷却器51和EGR阀52到压缩机114的入口。可以打开EGR阀52以允许受控量的冷却排气到压缩机入口，以获得期望的燃烧和排放控制性能。以这种方式，发动机系统10适合于通过从涡轮机116的下游导出排气来提供外部低压(LP)EGR。进一步地，EGR分支和混合点的布置提供了非常有效的排气冷却，以提高可用的EGR质量并改进性能。在进一步的实施例中，发动机系统可以进一步包括高压EGR流动路径，其中排气从涡轮机116的上游抽出，并且再循环到压缩机114下游的发动机进气歧管。

进气和排气均匀性可以经由混合器72在压缩机114的上游增加。混合器72包括邻近EGR通道50和进气通道42之间的界面(interface)定位的特征，以促进排气和进气通道之间的混合。在一些示例中，界面可以被成形以进一步促进排气和进气之间的混合。以这种方式，燃烧室30中的每个可以接收基本上相同的量和组分的进气和排气混合物。与没有混合器的车辆相比，这可以提高燃烧稳定性并减少车辆排放。

EGR冷却器51可以联接到EGR通道50，用于冷却递送到压缩机的EGR。此外，一个或多个传感器可以联接到EGR通道50，以提供关于EGR的组分和状况的细节。例如，可以提供用于确定EGR的温度的温度传感器，可以提供用于确定EGR的压力的压力传感器，可以提供用于确定EGR的湿度或含水量的湿度传感器，以及可以提供用于估计EGR的空气燃料比的空气燃料比传感器54。可以基于发动机工况和EGR条件来调节EGR阀的开度，以提供期望量的发动机稀释。

发动机系统100可以进一步包括控制系统14。控制系统14被示出为接收来自多个传感器16(在此描述了其各种示例)的信息，并且向多个致动器81(在此描述了其各种示例)发送控制信号。作为一个示例，传感器16可以包括位于排放控制装置上游的排气传感器126、MAP传感器124、排气温度传感器128、排气压力传感器129、压缩机入口温度传感器55、压缩机入口压力传感器56、压缩机入口湿度传感器57以及EGR传感器54。其它传感器诸如附加压力、温度、空气燃料比和组分传感器，可以联接到发动机系统100中的各个位置。致动器81可以包括例如节气门20、EGR阀52、废气门致动器92和燃料喷射器66。控制系统14可以包括控制器12。控制器可以从各种传感器接收输入数据，处理输入数据，并且响应于处理的输入数据基于对应于一个或多个程序在其中编程的指令或代码来触发各种致动器。

图2示出在进气管202内沿进气通道42定位的混合器72的等距视图200。因此，之前介绍的部件可以在后续附图中类似地编号。混合器72经配置经由进气通道42接收进气，并且经由EGR通道50接收排气。应当理解，当EGR阀(例如，EGR阀52)处于完全关闭位置时，混合器72不可以接收EGR气体。因此，当截断EGR流时，混合器72可以作为进气混合器操作。混合器72在进气通道42中固定到进气管202的内表面，并且可以不联接到机械或电子致动器。

示出坐标系290，其包括三个坐标轴，在水平方向上的x轴，在垂直方向上的y轴，以及在垂直于x轴和y轴的方向上的z轴。进气管202的中心轴线295由虚线表示。中心轴线295穿过混合器72的几何中心。因此，中心轴线295可以用作混合器72的水平中心轴线295。垂直轴线298被示出为穿过垂直于中心轴线295的混合器72的几何中心。垂直轴线298是EGR通道50的垂直中心轴线。因此，EGR通道50在混合器72处与进气管202垂直相交。重力方向通过箭头299示出，该方向平行于垂直轴线298。经由箭头292示出进入的进气流方向，该方向与中心轴线295平行。

混合器72可以是连续的单个机加工件。替代地，混合器72可以是经由其它合适的联接元件(例如，粘合剂)焊接、熔合或联接在一起的多个件。混合器72可以由适合于承受高气体流率和高气体温度的耐用轻质材料组成。作为示例，混合器72可以由陶瓷材料、金属合金、硅衍生物或能够满足上述条件的其它合适的材料中的一种或多种组成。另外或替代地，混合器72可以包括经配置减少在混合器72上沉积的碳烟和/或碎屑的量的涂层。

混合器72是圆柱形的，其具有仿效进气管202形状的圆环形横截面。因此，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，混合器72的几何特征可以改变为类似于进气管的特征。因此，混合器72的横截面可以是三角形、矩形、正方形等。

在一些示例中，混合器72可以包括外部环形壁204，其直径大体上等于进气管202的直径，使得外部环形壁204的外表面被挤压靠着进气管202的内表面(与其邻接)。在一个示例中，混合器72被强制地滑入进气通道42。在另一示例中，外部环形壁204经由粘合剂被焊接、熔化和/或联接到进气管202。另外或替代地，外部环形壁204可以与进气管202齐平。如图所示，进气管202和外部环形壁204包括开口250，用于准许EGR从EGR通道50进入混合器72和/或进气通道42。在一些实施例中，另外或替代地，混合器72可以不包括外部环形壁204。因此，在不脱离本公开的范围的情况下，进气管202可以形成混合器72的外部环形边缘并且包括下面描述的外部环形壁204的特征。

混合器72进一步包括相对于进入的进气流292的方向的上游面206和下游面208。在一个示例中，上游面206包括外部环形壁204的上游边缘并且完全打开，使得进入的进气可以从中不间断地流过那里。

替代地，在一个示例中，下游面208是物理联接到外部环形壁204的下游边缘的圆环形表面(例如，板)。因此，混合器72的下游面208不是可渗透的，并且进气和/或EGR不直接流过下游面208。因此，下游面208也可以在这里被称为下游表面208。可以使用焊缝、粘合剂、融合物和/或其它联接元件将下游表面208固定到外部环形壁204。替代地，下游表面208可以物理地联接到开口250下游的进气管202的内表面。下游表面208沿x轴的宽度可以是相对小的(例如，小于1厘米)，以减小混合器72的重量。

多个文丘里管210沿上游方向(与箭头292相反)从下游表面208朝向上游面206延伸。文丘里管210基本上彼此相同，其文丘里管通道基本上与进入的进气流方向平行。文丘里管210的长度基本上等于开口250的直径。在一些示例中，文丘里管210比开口250的直径更短或更长。

文丘里管210包括文丘里管入口212、文丘里管出口214和文丘里管喉部216。文丘里管入口212可以不联接并且沿上游面206的平面平行于垂直轴线298。文丘里管出口214可以经由焊缝、熔合物、粘合剂和/或其它合适的联接元件联接到下游表面208。因此，当下游表面208不透过进气和排气流时，文丘里管210经配置允许进气和排气通过下游表面208。因此，下游表面208可以包括对应于文丘里管210中的每个的多个开口，使得进气可以流过文丘里管210，通过下游面208，并且朝向发动机(例如，图1的发动机10)。替代地或另外，文丘里管210可以在文丘里管喉部和文丘里管出口之间的位置处物理地联接到下游表面208。在一个示例中，进气仅经由文丘里管210流过下游表面208。因此，进气不直接流过下游表面208，并且不在下游表面208和进气管202之间流动。

文丘里管210围绕中心轴线295同心且径向间隔布置。因此，文丘里管210对称地围绕垂直轴线有序安排。因此，文丘里管210围绕中心轴线295均匀间隔开，其中，第一组邻近中心轴线295且第二组邻近进气管202。因此，第二组比第一组从中心轴线295更向外径向地定位。通过对称地分布文丘里管210，由文丘里管210产生的真空可以均匀地分布通过混合器72。以这种方式，进气和排气流可以均匀地分布通过进气通道42。然而，应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，文丘里管210可以未有序安排且沿下游面208的上游表面不均匀地分布。例如，更多数量的文丘里管可以位于混合器72的下部部分。这可以促进更大量的进气和排气在靠近下部部分的位置处流过进气通道。

如上所述，文丘里管210是中空的，其具有文丘里管入口212和文丘里管出口214。文丘里管210在文丘里管入口212和文丘里管出口214之间收缩，其中文丘里管喉部216对应于文丘里管210中最大限制的区域。因此，文丘里管210的直径从文丘里管入口212到文丘里管喉部216减小，在喉部处达到最小直径，然后从文丘里管喉部216到文丘里管出口214增加。在一个示例中，文丘里管喉部216精确地位于文丘里管入口212和文丘里管出口214之间的正中，与垂直轴线298对准。以这种方式，文丘里管210与EGR通道50的开口250对准。因此，进气流平行于文丘里管210，并且排气流与文丘里管210垂直。这可能导致增加的湍流和/或涡流，从而在混合器72处增加进气和排气的均匀性。

为了促进通过文丘里管210的进气和/或排气流，文丘里管210进一步包括位于文丘里管喉部216处的多个穿孔218。穿孔218基本上彼此相同。穿孔218可以是圆环形、椭圆形(oblong)、三角形或其他形状。在一个示例中，穿孔218是圆环形的并且围绕文丘里管喉部216的整个圆周定位。穿孔218将文丘里管喉部216流体地联接到进气通道42。以这种方式，当进气通过文丘里管喉部216时，在文丘里管喉部216处产生的真空可以被供应到进气通道42，以吸入在穿孔218附近的文丘里管210外部的进气和/或排气。因此，进气和/或排气可以通过流过穿孔218而不流过文丘里管入口212进入文丘里管210。下面将更详细地描述通过混合器72的进气流。

因此，图2示出包括在发动机上游且在EGR出口下游的圆环形表面的混合器的系统，该表面包括沿上游方向延伸的多个文丘里管，文丘里管经配置在表面上游接收进气和EGR，并且在表面下游排出进气和EGR。文丘里管包括文丘里管入口、文丘里管出口和文丘里管喉部，并且其中圆环形表面在文丘里管出口处物理地联接到文丘里管。文丘里管中的每个包括围绕文丘里管喉部定位的多个穿孔。圆环形表面与进气管的内表面密封接触，并且其中表面不透过气流。因此，在不流过文丘里管中的文丘里管的情况下，进气和EGR不能流过圆环形表面。以这种方式，未经由文丘里管入口进入文丘里管的进气和/或EGR可以经由围绕文丘里管喉部定位的穿孔进入文丘里管。这不仅迫使气流的方向变化，而且还可以增加进气和EGR湍流，从而增加EGR与进气混合。

现在转到图3A和3B，其分别从侧视图和正视图示出进气和EGR流过混合器的示例。具体地，图3A示出等距视图300，其是图2中示出的相同的等距视图，而图3B示出混合器72的正视图350。所描绘的进气和EGR流是混合器72的示例性流。图3A和3B都包括坐标系290。然而，坐标系290已被旋转以与图3B所示的视点相匹配。

图3A经由虚线箭头示出从图的左侧流向右侧的进气。也经由虚线箭头表示的EGR气流在平行于垂直轴线298和y轴和z轴的平面中流动。因此，EGR气流被示出在图中向下的方向上流动。EGR气体在大致垂直于进气方向(箭头292)的方向上，经由开口250从EGR通道50进入混合器72，然后流入文丘里管210中或在文丘里管210之间流动。当进气流过文丘里管210时，在文丘里管喉部216处产生的真空能够将EGR和/或进气流吸入通过穿孔218并进入文丘里管210。以这种方式，EGR可以向下流动或者在文丘里管210周围流动，并且与文丘里管210外部的进气混合，然后流入文丘里管210以与文丘里管210内部的进气混合。换句话说，进气和EGR可以在下游表面208的上游围绕文丘里管210涡流，直到进气和/或EGR邻近文丘里管210的穿孔218。流过穿孔218的气体沿垂直于流过文丘里管入口212的气流方向(例如，其平行于箭头292)的方向流动。到混合器72右侧的箭头示出进气和/或EGR流经由文丘里管出口214离开文丘里管210。如上所述，在不流过文丘里管出口214的情况下，空气不会流过下游表面208。因此，文丘里管210将混合器72上游的进气通道42的一部分流体地联接到混合器72下游的进气通道42的一部分。

图3B示出沿垂直轴线298流入混合器72的EGR气体。当EGR进入混合器72时，EGR的一部分开始流入位于文丘里管210之间的空间。已经进入混合器72但尚未流入文丘里管210(例如，流入混合器72并与下游面208碰撞)的进气也可以位于文丘里管210之间的空间中。因此，EGR和进气可以在混合器72内在文丘里管210外部混合。EGR的剩余部分经由穿孔218或文丘里管入口212进入文丘里管210。在一个示例中，经由穿孔218进入文丘里管210的EGR比经由文丘里管入口212进入文丘里管210的EGR多。这可以在进气流过文丘里管210从而在文丘里管喉部216处产生低静压，并且从文丘里管210之间的空间吸入EGR和/或进气到混合器72时发生。以这种方式，进气和EGR的混合物可以从文丘里管出口214流出并进入进气通道42在下游表面208的下游的部分。由于如上所述的有序安排文丘里管，混合物可以在进气管或中心轴线(例如，图2和图3A的进气管202和中心轴线295)附近流动。以这种方式，进气管附近的排气流的组分可以与进气管中心轴线附近的排气的组分基本相似。

现在转到图4A和4B，其分别从侧视图和正视图示出进气和EGR流过混合器400的示例。具体地，图4A示出与图2所示的相同的等距视图，而图4B示出混合器400的正视图。混合器400是混合器72的替代实施例。因此，在混合器400和混合器72之间共享的部件在下面被类似地编号，并且可以不被重新介绍。此外，混合器400可以用于图2所示的进气通道42的进气管202中。针对混合器400所示的进气和EGR流是混合器400的示例性流。图4A和4B都包括坐标系290。然而，坐标系290已被旋转以与图4B所示的视角相匹配。

图4A示出混合器400，其具有遵循进气管202的轮廓的管410。因此，管410在本文中被称为弯管410。弯管410是中空的并且流体地联接到EGR通道50的出口。在一个示例中，弯管与EGR通道50邻接。因此，EGR在流入混合器400之前流入弯管410。弯管410在下游表面208的上游位于进气管202和/或外部环形壁204的外部。弯管410和文丘里管210沿垂直轴线298位于由上游面206和下游表面208产生的平面之间。换句话说，弯管410或文丘里管210都没有延伸到上游面206的上游或下游表面208的下游。另外或替代地，EGR可以沿混合器400和/或进气管202的圆周，以螺旋形状或蜗壳形状朝向中心轴线295流动。在一些示例中，出口可以流体地联接到开口(例如，图2的开口250)和弯管410两者。因此，EGR可以经由开口和/或弯管410进入混合器72。

弯管410的入口412联接到EGR通道(例如，图1和图2的EGR通道50)的出口。如图所示，入口412是圆环形的，但是根据EGR出口的几何形状可以是其他形状。入口412的直径可以是弯管410的最大直径。因此，弯管410的直径从入口412到端点414减小，如下面将描述的。

图4B示出弯管410的穿过外部环形壁204圆周的一部分。弯管410跨越(span)小于外部环形壁204圆周的一半。更具体地，在一个示例中，弯管410精确地穿过外部环形壁204圆周的三分之一。在一个示例中，弯管410是蜗壳形的。如图所示，弯管410朝向外部环形壁204内卷(involute)。因此，弯管410的直径和/或高度从入口412到端点414逐渐减小。这可以促进图中所示的弯曲的EGR气流。通过使管410弯曲并因此使EGR气流弯曲，可以引入混合器400内的涡流效应，这可以使得EGR和进气之间的混合增加。

内部通道416流体地联接到混合器400。在一个示例中，内部通道416沿弯管410的内部部分432完全打开。因此，EGR可以自由地从弯管410流动到混合器400。替代地，内部部分432是穿孔的，并且EGR可以仅经由穿孔从内部通道416流出。因此，弯管410的外部部分434被完全密封。因此，EGR不可以从内部通道416直接流动到发动机或环境大气。由于混合器400的压力小于内部通道416的压力，进气流可能不会流入弯管410。这可能是由于文丘里管210在混合器400中产生真空所致。

如图所示，EGR气体沿同轴方向朝向混合器400的几何中心流动。当EGR流向混合器400的中心时，来自文丘里管210的真空可以抽吸一部分EGR。以这种方式，在离开混合器400之前，进气和EGR可以在文丘里管210内部混合。替代地，EGR气体可以在文丘里管210外部与进气混合。以这种方式，进气可以流入下游表面208(由虚线填充的圆圈示出)，然后流入位于文丘里管210之间的混合器400的中空空间。因此，进气和EGR可以混合，并且然后流入文丘里管210中的文丘里管，以与未混合的进气混合。通过这样做，混合器400可以采用多个混合机构来促进进气和EGR的混合，以改进对发动机气缸的EGR分配。这可以增加燃烧稳定性，减少排放，并且增加发动机寿命。

因此，用于混合器的方法可以包括经由多个文丘里管混合进气和排气，该多个文丘里管沿与EGR通道共用的共同垂直轴线布置，该EGR通道包括跨越下游壁圆周的一部分的弯曲出口(例如，弯管)，文丘里管固定到该下游壁。弯曲出口是蜗壳形状并且朝向混合器的外部环形壁内卷。下游壁不透过气体，并且与进气管的内表面密封接触。下游壁将进气通道的在壁上游的部分与进气通道的在壁下游的部分流体分离。文丘里管进一步包括位于与共同垂直轴线对准的文丘里管喉部处的多个穿孔。文丘里管经由穿孔向混合器提供真空，以促进排气和进气流通过混合器。EGR经由穿孔流入文丘里管。弯曲出口的高度从入口到端点减小，从而当EGR进入混合器时，促进涡流效应。

现在转向图5，其示出文丘里管210的单个文丘里管510的详细示例500。还示出示例性进气和EGR流。经由实线箭头示出直接流入文丘里管510的进气。经由中间划线箭头示出避开文丘里管510并与下游面208碰撞的进气。通过小虚线箭头示出EGR气体。中间划线比小虚线大。

实线箭头经由文丘里管入口512直接流入文丘里管510。中间划线箭头流入下游面208，而未流入文丘里管510。如图所示，中间划线箭头沿下游方向流动，接触下游面208，并且开始沿与其初始流动路径相反的上游方向流动。因此，下游面208防止进气流到发动机(例如，发动机10)，而不流过文丘里管中的文丘里管。小虚线箭头经由穿孔518直接流入文丘里管510。如图所示，穿孔518沿文丘里管510的文丘里管喉部516与垂直轴线298对准。应当理解，小虚线箭头可以不直接流入文丘里管510，而是围绕文丘里管510流动并与中间划线箭头合并。在中间划线箭头已与下游面208碰撞之后，中间划线箭头也经由穿孔518被抽吸到文丘里管510中。中间划线箭头和小虚线箭头在文丘里管喉管516中与实线箭头合并，然后从文丘里管出口514流出，通过下游表面208并朝向发动机。

以这种方式，位于EGR通道和进气通道之间的交叉点处的紧凑型EGR混合器可以增加EGR与进气流的混合。EGR混合器包括下游面，下游面经配置阻止气体流向下游面下游的进气通道的部分。文丘里管沿上游方向从下游面突出，并且经配置允许气体穿过下游面。因此，在一个示例中，文丘里管是流过下游面的唯一通道。经由下游面防止气流的技术效果是增加进气和EGR之间的混合。EGR通道可以使EGR直接流入混合器中，或者可以使EGR流过弯管进入混合器。当进气流过文丘里管喉部时，EGR被吸入文丘里管，其中定位有多个穿孔用于向EGR提供文丘里管真空。因此，穿孔流体地联接在文丘里管喉部处产生的真空以吸入EGR气体。通过这样做，EGR和进气在下游面的上游混合，然后流过文丘里管并流至发动机。

一种系统包括在发动机上游且在EGR出口下游的圆形表面，其中该表面包括沿上游方向延伸的多个文丘里管，并且其中文丘里管经配置在表面上游接收进气和EGR，并且在表面下游排出进气和EGR。该系统的第一示例进一步包括，其中表面与进气管的内表面密封接触，并且其中表面不透过气流。可选地包括第一示例的系统的第二示例进一步包括，其中文丘里管包括文丘里管入口、文丘里管出口和文丘里管喉部，并且其中表面是圆环形的并且在文丘里管出口处物理地联接到文丘里管。该系统的第三示例(可选地包括第一和/或第二示例)进一步包括，其中文丘里管中的每个包括围绕文丘里管喉部定位的多个穿孔。该系统的第四示例(可选地包括第一至第三示例中的一个或多个)进一步包括，其中EGR出口是弯曲的，并且跨越进气管圆周的一部分。该系统的第五示例(可选地包括第一至第四示例中的一个或多个)进一步包括，其中在不流经文丘里管中的文丘里管的情况下，进气和EGR不能流过表面。该系统的第六示例(可选地包括第一至第五示例中的一个或多个)进一步包括，其中文丘里管平行于进入的进气流的方向，并且垂直于进入的EGR流的方向。

一种EGR混合器包括与进气管的内表面共面接触的外部环形壁，流体联接到进气通道的在外部环形壁内部的部分的EGR通道，以及与外部环形壁密封接触的下游壁，下游壁进一步包括多个文丘里管，多个文丘里管经配置允许气体流过下游壁。EGR混合器的第一示例进一步包括，其中文丘里管进一步包括沿文丘里管喉部定位的穿孔，并且其中穿孔和EGR通道沿垂直轴线对准。可选地包括第一示例的EGR混合器的第二示例进一步包括，其中EGR通道包括跨越外部环形壁的外部部分的出口通道，其中外部环形壁和进气管包括跨越出口通道整个长度的开口。EGR混合器的第三示例(可选地包括第一和/或第二示例)进一步包括，其中出口通道是弯曲的，并且跨越小于外部环形壁圆周的一半。EGR混合器的第四示例(可选地包括第一至第三示例中的一个或多个)进一步包括，其中下游壁阻挡气流，并且将EGR混合器与进气通道的在下游壁下游的部分流体分离。EGR混合器的第五示例(可选地包括第一至第四示例中的一个或多个)进一步包括，其中文丘里管将EGR混合器流体联接到进气通道的在下游壁下游的部分。

一种用于混合器的方法，包括经由沿与EGR通道共用的共同垂直轴线布置的多个文丘里管混合进气和排气，该EGR通道包括跨越下游壁圆周的一部分的弯曲出口，文丘里管固定到下游壁。该方法的第一示例进一步包括，其中弯曲出口为蜗壳形状，并且朝向混合器的外部环形壁内卷。可选地包括第一示例的该方法的第二示例进一步包括，其中下游壁不透过气体，并且与进气管的内表面密封接触。该方法的第三示例(可选地包括第一和/或第二示例)进一步包括，其中文丘里管进一步包括位于与共同垂直轴线对准的文丘里管喉部处的多个穿孔。方法的第四示例(可选地包括第一至第三示例中的一个或多个)进一步包括，其中使进气流过多个文丘里管，其中使进气流过文丘里管喉部包括产生经由穿孔提供给混合器的部分的真空。该方法的第五示例(可选地包括第一至第四示例中的一个或多个)进一步包括，其中EGR经由穿孔流入文丘里管。该方法的第六示例(可选地包括第一至第五示例中的一个或多个)进一步包括，其中弯曲出口的高度从入口到端点减小。

应注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统来执行。本文中描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序执行，并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略，可以重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行。

应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性能的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求特别地指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以是指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类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此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性能的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论是与原始权利要求的范围相比更宽、更窄、相等或不同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种系统，其包括：

在发动机上游且在EGR出口下游的圆形表面，其中所述表面包括沿上游方向延伸的多个文丘里管，其中所述文丘里管经配置在所述表面上游接收进气和EGR，并且在所述表面下游排出进气和EGR。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述表面与进气管的内表面密封接触，并且其中所述表面不透过气流。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述文丘里管包括文丘里管入口、文丘里管出口和文丘里管喉部，并且其中所述表面是圆环形的并且在所述文丘里管出口处物理地联接到所述文丘里管。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述文丘里管中的每个包括围绕文丘里管喉部定位的多个穿孔。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述EGR出口是弯曲的，并且跨越进气管圆周的一部分。

6.根据权利要求1所述的系统，其中在不流过所述文丘里管中的一个文丘里管的情况下，进气和EGR不能流过所述表面。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述文丘里管平行于进入的进气流的方向并且垂直于进入的EGR流的方向。

8.一种EGR混合器，其包括：

外部环形壁，其与进气管的内表面共面接触；

EGR通道，其流体地联接到进气通道的在所述外部环形壁内部的部分；以及

下游壁，其与所述外部环形壁密封接触，所述下游壁进一步包括经配置允许气体流过所述下游壁的多个文丘里管。

9.根据权利要求8所述的EGR混合器，其中所述文丘里管进一步包括沿文丘里管喉部定位的穿孔，并且其中所述穿孔和EGR通道沿垂直轴线对准。

10.根据权利要求8所述的EGR混合器，其中所述EGR通道包括跨越所述外部环形壁的外部部分的出口通道，其中所述外部环形壁和进气管包括跨越所述出口通道的整个长度的开口。

11.根据权利要求9所述的EGR混合器，其中所述出口通道是弯曲的，并且跨越小于所述外部环形壁的圆周的一半。

12.根据权利要求8所述的EGR混合器，其中所述下游壁阻挡气流并且将所述EGR混合器与所述进气通道的在所述下游壁的下游的部分流体分离。

13.根据权利要求8所述的EGR混合器，其中所述文丘里管将所述EGR混合器流体地联接到所述进气通道的在所述下游壁的下游的部分。

14.一种用于混合器的方法，其包括：

经由沿与EGR通道共用的共同垂直轴布置的多个文丘里管混合进气和排气，所述EGR通道包括跨越下游壁的圆周的一部分的弯曲出口，所述文丘里管固定到所述下游壁。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述弯曲出口是蜗壳形状并且朝向所述混合器的外部环形壁内卷。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述下游壁不透过气体并且与进气管的内表面密封接触。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述文丘里管进一步包括位于与所述共同垂直轴对准的文丘里管喉部处的多个穿孔。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括使进气流过所述多个文丘里管，其中使进气流过所述文丘里管喉部包括产生经由所述穿孔提供给所述混合器的部分的真空。

19.根据权利要求17所述的方法，其中EGR经由所述穿孔流入所述文丘里管。

20.根据权利要求14所述的方法，其中所述弯曲出口的高度从入口到终点减小。