[发明专利]多高度的流体混合器及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机。具体来说，本发明涉及用于混合内燃机排气和吸气的 流体混合器组件。

背景技术

大部分内燃机具有某种类型的排放控制装置和系统。一种普通类型的控制 系统是排气再循环(EGR)系统，其将来自于排气系统的排气再循环到发动机 的吸气系统。高压EGR系统通常将排气从涡轮机上游再循环到压缩机的下游。 其它EGR系统以低压再循环气体，它们被称之为低压系统。具有高压EGR系 统的发动机在空气吸气系统内具有汇合处，EGR气体和吸入空气在那里混合而 形成混合物。该排气和吸入空气的混合物在发动机运行过程中被消耗掉。

向内燃机每个缸提供空气和排气的均匀混合物对于运行是有利的。均匀混 合物促进发动机的有效运行，因为每个缸的排放和功率输出是均匀的。对于在 发动机运行点的大范围上运行相当大量EGR的发动机来说，提供给每个缸的 混合物均匀性成为特别重要的设计参数。

对于具有EGR系统的发动机，过去提出的许多方法旨在改进排气和吸入 空气的混合。这些方法通常使用提高吸入空气、排气，或吸入空气和排气混合 物中紊流的流动障碍，以提高供应到发动机气缸的混合物的均匀性。尽管这样 的方法一般地颇为有效，但由于在吸入空气或吸入混合物中增加了紊流，所以 如此方法具有在发动机吸气系统中压力损失加大的缺点。发动机吸气系统中压 力损失加大导致发动机效率降低和提高燃耗。

发明内容

一种混合器组件用来混合来自吸气系统的吸入空气和来自排气再循环系 统的排气以产生混合流，该混合器组件包括空气吸入导管，导管具有流体地连 接到吸气系统的入口。混合器组件还包括混合器，该混合器具有流体地连接到 排气再循环系统的入口。混合器至少部分地设置在空气吸入导管内，并包括外 管和设置在外管内的分隔部分。该分隔部分将第一通道与至少一个第二通道分 开，第一通道具有位于第一高度的出口，而第二通道具有位于第二高度的出口。

附图说明

图1是根据本发明的具有用来混合空气和排气的流体混合器的内燃机的方 框图。

图2是根据本发明的混合器的后视图。

图3是根据本发明的混合器组件的侧视图。

图4是根据本发明的混合器组件的仰视图。

图5是根据本发明的混合器组件的前视立体图。

图6是根据本发明的混合器替代实施例的俯视立体图。

图7是根据本发明的混合器组件的剖切图。

图8是根据本发明用于内燃机的混合空气和排气的方法的流程图。

具体实施方式

以下描述运行具有相关联的排气再循环(EGR)系统的内燃机的装置和方 法。本文所述的EGR系统有利地包括混合排气和吸入空气而产生混合物的混 合器。发动机通过多个气缸内的燃烧消耗掉该混合物。

图1显示安装在车辆内的具有EGR系统的发动机100的方框图。发动机 100包括具有涡轮机104和压缩机106的涡轮增压器102。压缩机106具有连 接到空气净化器或过滤器110的空气入口108、以及通过充气冷却器(CAC) 热通道116连接到充气冷却器(CAC)114的充气出口112。CAC114具有通 过CAC冷通道120连接到吸气节流阀(ITH)118的出口。ITH118连接到空 气吸入导管122，空气吸入导管122流体地与发动机100的吸气系统连通，该 吸气系统通常显示为附图标记124。吸气系统124的分支流体地连接到多个气 缸126中的每个缸，多个缸126被包括在发动机100的曲柄轴箱128内。

发动机的多个气缸126的每个缸连接到排气系统130。发动机100的排气 系统130连接到涡轮机104的入口131。排气管132连接到涡轮机104的出口。 其它部件诸如消音器、催化剂、颗粒过滤器等可连接到排气管132，为简化起 见，它们未予示出。

发动机100具有EGR系统134。EGR系统134包括EGR冷却器136和 EGR阀138，它们以串联配置彼此连接，以使排气通过其中。EGR冷却器136 通过EGR气体供给通道142流体地连通到排气系统130。EGR阀138设置在 冷却的EGR气体通道148的直线上，冷却的EGR气体通道148与呈空气吸入 导管122一部分的汇合处146流体地连通。混合器150位于汇合处146并流体 地连通和连接冷却的EGR气体通道148与空气吸入导管122。