[發明專利]用于混合排氣的混合器

在審

• 申請號: 201710115360.X
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107152355A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 張小鋼
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02M26/19
• 分類號: F02M26/19;F01N3/28
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 徐東升,趙蓉民

技術領域

本說明書整體涉及一種用于混合排氣再循環(EGR)和尿素中的一個或多個的混合器。

背景技術

為了滿足嚴格的聯邦政府排放標準，發動機系統可被配置成具有用于減少排放的多種技術。具體地，可期望處理氮氧化物(NOx)排放。用于減少NOx的兩種示例技術可包括排氣再循環(EGR)和選擇性催化還原(SCR)裝置。經由EGR減少NOx包括將可控比例的發動機排氣再循環回進氣通道中以與進氣組合。EGR的添加可不化學參與燃燒(例如，氣體基本上是惰性的)，并且可減少可用于燃燒的汽缸內容物的量。這可導致對應較低的峰值汽缸溫度和熱釋放。通過這樣做，可減少NOx排放。經由SCR裝置減少NOx包括由SCR裝置促進的NOx與氨(NH₃)之間的還原反應，其將NOx轉化為氮氣(N₂)和水(H₂O)。通過將尿素噴射到排氣通路中，NH₃被引入到SCR催化劑上游的發動機排氣系統中，或者在上游催化劑中產生。在高溫條件下，尿素熵地分解成NH₃。

但是，如本文的發明人所認識到的，在使EGR流動到進氣通道中時，以及/或者在將尿素噴射到排氣通路中時，可出現問題。在一個示例中，在進氣通道在多汽缸發動機的上游分開之前，EGR被引入到進氣通道中。期望的EGR與進氣混合可難以在各種發動機速度/負載下實現，這可導致EGR/進氣空氣混合物的不均勻分布。例如，一個汽缸可接收太多的EGR，可能導致增加的顆粒排放，并且另一個汽缸可接收太少的EGR，可能導致增加的NOx排放。作為第二示例，尿素可與排氣(例如，相比于排氣通道的排氣的第二區域，排氣的第一區域具有更高的尿素濃度)混合不良，這可導致SCR的不良涂覆和排放(例如，NOx)和SCR之間的差的反應性。另外，過度混合和攪拌排氣中的尿素同樣可引起問題，諸如增加的沉積物。因此，將EGR引入到進氣通道中和將尿素引入到排氣通道中都可導致不良混合。

解決不足的混合的嘗試包括在EGR出口和進氣通道之間的接合處引入混合裝置，以及/或者在尿素噴射器的下游和SCR裝置的上游引入混合裝置，使得EGR或尿素的分散可更均勻。進一步的嘗試包括調節閥功能以將背壓引入進氣通道和/或排氣通道，以及/或者包括具有旋流器和/或其它湍流產生特征部的噴射器中的一個或多個。

但是，本文的發明人已經認識到這種系統的潛在問題。作為一個示例，限制混合器的混合潛能。作為示例，由于靜態混合器缺少真空或其它混合輔助特征部，靜態混合器可由于氣流的速度而受到限制。因此，可增加混合器的尺寸以克服對氣體速度的依賴性。但是，增加混合器的尺寸可導致氣體通道的尺寸增加，最終要求對氣體通道的設計進行顯著的修改。這可增加車輛的生產成本。

發明內容

在一個示例中，上述問題可通過包括中空淚珠形(teardrop-shaped)混合器的系統來解決，所述中空淚珠形混合器包括在下游球形圓端(spherically-rounded)處的入口和沿著所述混合器的最大直徑定位的多個出口，所述混合器與管徑向間隔開，所述混合器的直徑沿著中心軸線從所述最大直徑至相對于氣流方向的上游端和下游端連續地減小。以這種方式，混合器可適于(adapted to)混合進氣通道中的EGR或排氣通道中的尿素，而不對進氣系統或排氣系統進行相應的顯著修改。

作為一個示例，混合器和管之間的徑向空間與混合器的直徑成反比，使得徑向距離隨著混合器直徑減小而增加。以這種方式，混合器和管之間的徑向空間可以是位于混合器的整個周邊周圍的文丘里管通道。文丘里管通道可在文丘里喉部處產生真空，其可通過出口供應到混合器的內部空間。真空可促進混合器內的混合，以及促進氣體混合物流過出口并進入管的通道。混合器可被配置成位于進氣通道或排氣通道中，其中混合器可分別將EGR與進氣空氣混合，或將尿素與排氣混合。以這種方式，易于制造、緊湊和成本有效的混合器可適于混合EGR或尿素。

應當理解，上面的發明內容被提供是為了以簡化的形式介紹在詳細描述進一步描述的一些概念。并不旨在標識所要求保護的主題的關鍵或必要特征，其范圍由詳細描述后面的權利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上面或在本公開的任何部分提到的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出具有至少一個混合器的發動機的示意圖。

圖2示出位于排氣通道中的尿素混合器的等距視圖。

圖3示出尿素混合器的下游到上游視圖。