具有多個(gè)開放的弧形通路的靜態(tài)流動(dòng)混合器制造技術(shù)

本申請涉及具有多個(gè)開放的弧形通路的靜態(tài)流動(dòng)混合器。提供通過將靜態(tài)流動(dòng)混合器安裝在流動(dòng)通道內(nèi)來對流動(dòng)通道中的氣體進(jìn)行混合的方法和系統(tǒng)。靜態(tài)流動(dòng)混合器可以包括多個(gè)開放和弧形的通路。開放和弧形的通路可以在流動(dòng)通道中沿多個(gè)方向?qū)怏w進(jìn)行混合。

A static flow mixer with a plurality of open arcuate channels

The present application relates to a static flow mixer having a plurality of open arcuate channels. A method and system is provided for mixing a gas in a flow passage by installing a static flow mixer in a flow passage. A static flow mixer may include a plurality of open and curved passages. The open and curved channels can be mixed in a number of directions in the flow channel.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
具有多個(gè)開放的弧形通路的靜態(tài)流動(dòng)混合器
本描述大體涉及用于混合裝置的系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的努力中，各種傳感器可以被包括在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中以估計(jì)尾管排放和/或?qū)崿F(xiàn)對各種排氣排放控制裝置的準(zhǔn)確控制。排氣化合物的準(zhǔn)確測量可以提高排氣處理系統(tǒng)(諸如選擇性催化還原(SCR)單元)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以及實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的空燃比反饋控制。然而，準(zhǔn)確的傳感器讀數(shù)認(rèn)為化合物在排氣流中的均勻分布，以便使用采樣的測量來推測全流中的化合物濃度。由于從每個(gè)汽缸的釋放的排氣的脈沖性質(zhì)，排氣歧管中或排氣歧管正下游的排氣可以包括來自每個(gè)汽缸的成分的不均勻混合物。例如，直到每個(gè)相應(yīng)的排氣流已經(jīng)沿排氣通道向下相對更遠(yuǎn)地行進(jìn)，來自給定汽缸的排氣才能與來自另一汽缸的排氣充分混合。由于不同的汽缸會(huì)經(jīng)歷不同的燃燒狀況(例如，不同的燃料噴射量、點(diǎn)火正時(shí)、汽缸壓力等)，因此排氣成分不能遍及排氣歧管和/或排氣通道被均勻地分布。因此，排氣中的通過傳感器估計(jì)的排氣成分的濃度與大量排氣中的成分的濃度之間會(huì)存在差異，特別是當(dāng)排氣傳感器被定位在與排氣歧管緊湊耦合的位置中時(shí)。因此，傳感器的準(zhǔn)確性可能退化，從而導(dǎo)致退化的發(fā)動(dòng)機(jī)排放。解決發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通道中的均勻的氣體混合的問題的嘗試包括將靜態(tài)流動(dòng)混合器放置在排氣通道中，在US2014/0133268中示出了這種示例。在US2014/0133268中，具有朝向中心開口收斂的徑向葉片的環(huán)形支撐件將渦流引入排氣中，從而促進(jìn)排氣與噴射的還原劑的混合同時(shí)經(jīng)由中心開口最小化背壓。然而，專利技術(shù)人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到此類系統(tǒng)的潛在問題。作為一個(gè)示例，由于中心開口和排氣僅沿一個(gè)方向的混合，未混合的排氣的局部氣穴(pocket)可以存在于混合器的下游。因此，對于準(zhǔn)確的傳感器輸出，排氣可能是不均勻的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了減輕排氣在排氣通道中的差混合的問題，專利技術(shù)人在此描述了一種靜態(tài)流動(dòng)混合器，其包括被耦接至中心支撐結(jié)構(gòu)的多個(gè)開放通路，多個(gè)開放通路中的每個(gè)開放通路具有沿著縱向軸線沿第一方向彎曲的頭部、沿著縱向軸線沿第二方向彎曲的尾部以及在尾部處的一組凸角。在一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)開放通路可以包括至少一個(gè)發(fā)散(diverge)通路和至少一個(gè)收斂(converge)通路。收斂通路中和發(fā)散通路中的彎曲可以產(chǎn)生將排氣從排氣通道的一個(gè)平面移動(dòng)到排氣通道的第二平面(諸如從排氣通道周邊區(qū)域移動(dòng)到中心區(qū)域并且反之亦然)的流動(dòng)路徑。以此方式，被耦接至中心支撐件的開放的收斂通路和開放的發(fā)散通路可以借助于通過發(fā)散通路將氣體從排氣通道的中心引導(dǎo)到排氣通道的周邊并且借助于通過收斂通路將氣體從排氣通道的周邊引導(dǎo)到排氣通道的中心來改善氣體流混合。此外，收斂通路和發(fā)散通路可以在通路尾部處包括凸角，所述凸角可以沿順時(shí)針和逆時(shí)針方向引導(dǎo)排氣離開通路的尾部，從而導(dǎo)致更均勻的氣體混合并增加傳感器輸出的準(zhǔn)確性。應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在具體實(shí)施方式中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被所附的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。附圖說明圖1圖示說明具有容納流動(dòng)混合器的排氣通道的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例。圖2示出通過被容納在排氣通道內(nèi)的具有多個(gè)開放和弧形的通路的靜態(tài)流動(dòng)混合器的排氣流的示例。圖3示出被容納在排氣通道內(nèi)部的具有凸角的靜態(tài)流動(dòng)混合器通路出口的后視圖。圖4示出圖2的靜態(tài)混合器的開放和弧形的收斂通路。圖5示出圖4的收斂通路的排氣入口的前視圖。圖6示出圖4的收斂通路的排氣出口的后視圖。圖7示出圖2的靜態(tài)混合器的開放和弧形的發(fā)散通路。圖8示出圖6的發(fā)散通路的排氣入口的前視圖。圖9示出圖6的發(fā)散通路的排氣出口的后視圖。圖10示出通過靜態(tài)流動(dòng)混合器導(dǎo)排氣的示例方法。具體實(shí)施方式以下描述涉及用于通過被容納在車輛排氣通道內(nèi)的靜態(tài)流動(dòng)混合器均勻混合排氣的系統(tǒng)和方法。圖1示出具有與容納氣體混合器相關(guān)聯(lián)的排氣通道的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的示例。圖1還示出被用來測量排氣或與排氣相互作用的各種傳感器、致動(dòng)器和處理裝置。為了獲得排氣的成分的準(zhǔn)確測量，期望增加排氣的均勻性。被容納在排氣通道內(nèi)的靜態(tài)流動(dòng)混合器可以通過多個(gè)收斂通路和發(fā)散通路引導(dǎo)排氣，在其中使排氣沿多個(gè)方向移動(dòng)以提供排氣的魯棒混合。圖2示出通過被容納在排氣通道內(nèi)的具有多個(gè)開放和弧形的通路的靜態(tài)流動(dòng)混合器的排氣流的一個(gè)示例。圖3描繪被容納在排氣通道內(nèi)的具有凸角的靜態(tài)流動(dòng)混合器通路出口的視圖。圖4示出開放和弧形的收斂通路的視圖。圖5和圖6分別示出圖4的收斂通路的前視圖和后視圖。圖7示出發(fā)散通路，并且圖8和圖9分別示出發(fā)散通路的前視圖和后視圖。圖10示出經(jīng)由具有收斂通路和發(fā)散通路的靜態(tài)流動(dòng)混合器對排氣通道中的氣體進(jìn)行混合的示例方法。圖2-圖9示出具有各種部件的相對定位的示例構(gòu)造。至少在一個(gè)示例中，如果被示為彼此直接接觸或直接耦接，則此類元件可以分別被稱為直接接觸或直接耦接。類似地，至少在一個(gè)示例中，被示為彼此連續(xù)或相鄰的元件可以分別是彼此連續(xù)或相鄰的。作為一個(gè)示例，彼此共面接觸放置的部件可以被稱為共面接觸。作為另一示例，在至少一個(gè)示例中，被設(shè)置為彼此分開、在其間僅有空間而沒有其它部件的元件可以如上被稱呼。圖2-9按比例繪制，但是可以使用其它相對尺寸。繼續(xù)圖1，其示出顯示發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100中的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的示意圖，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以被包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置130來自車輛操作者132的輸入控制。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室30可以包括由燃燒室壁32形成的汽缸，活塞36被定位在其中?；钊?6可以被耦接至曲柄支撐件40，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為曲柄支撐件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲柄支撐件40可以經(jīng)由中間變速器系統(tǒng)耦接至車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。另外，起動(dòng)機(jī)馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪耦接至曲柄支撐件40，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。燃燒室30可以經(jīng)由進(jìn)氣通道42從進(jìn)氣歧管44接收進(jìn)氣，并且可以經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可以經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣門52和排氣門54與燃燒室30選擇性地連通。在一些示例中，燃燒室30可以包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣門。在該示例中，可以經(jīng)由相應(yīng)的凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53通過凸輪致動(dòng)控制進(jìn)氣門52和排氣門54。凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53均可以包括一個(gè)或更多個(gè)凸輪，并且可以利用可以由控制器12運(yùn)轉(zhuǎn)的凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)，以改變氣門運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)氣門52和排氣門54的位置可以分別由位置傳感器55和57確定。在替代示例中，進(jìn)氣門52和/或排氣門54可以通過電動(dòng)氣門致動(dòng)控制。例如，汽缸31可以替代地包括通過電動(dòng)氣門致動(dòng)控制的進(jìn)氣門和通過包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動(dòng)控制的排氣門。燃料噴射器69被示為直接耦接至燃燒室30，用于與自控制器12接收的信號(hào)的脈沖寬度成比例地將燃料直接噴射到其中。以此方式，燃料噴射器69提供被稱為燃料到燃燒室30內(nèi)的直接噴射。例如，燃料噴本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種流動(dòng)混合器，其包含：多個(gè)開放通路，其被耦接至中心支撐結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)開放通路中的每個(gè)開放通路具有沿著縱向軸線沿第一方向彎曲的頭部、沿著所述縱向軸線沿第二方向彎曲的尾部和在所述尾部處的一組凸角。

【技術(shù)特征摘要】
2015.11.06 US 14/934,7531.一種流動(dòng)混合器，其包含：多個(gè)開放通路，其被耦接至中心支撐結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)開放通路中的每個(gè)開放通路具有沿著縱向軸線沿第一方向彎曲的頭部、沿著所述縱向軸線沿第二方向彎曲的尾部和在所述尾部處的一組凸角。2.根據(jù)權(quán)利要求1流動(dòng)混合器，其中所述多個(gè)開放通路包含至少一個(gè)發(fā)散通路和至少一個(gè)收斂通路。3.根據(jù)權(quán)利要求2流動(dòng)混合器，其中所述至少一個(gè)收斂通路和所述至少一個(gè)發(fā)散通路具有相等的長度。4.根據(jù)權(quán)利要求2流動(dòng)混合器，其中對于所述至少一個(gè)發(fā)散通路中的每一個(gè)，沿所述第一方向彎曲的所述頭部包含沿向下方向彎曲的所述頭部，并且沿所述第二方向彎曲的所述尾部包含沿向上方向彎曲的所述尾部。5.根據(jù)權(quán)利要求2流動(dòng)混合器，其中對于所述至少一個(gè)收斂通路中的每一個(gè)，沿所述第一方向彎曲的所述頭部包含沿向上方向彎曲的所述頭部，并且沿所述第二方向彎曲的所述尾部包含沿向下方向彎曲的所述尾部。6.根據(jù)權(quán)利要求2流動(dòng)混合器，其中所述至少一個(gè)發(fā)散通路相對于所述中心支撐結(jié)構(gòu)以第一角成角度，并且所述至少一個(gè)收斂通路相對于所述中心支撐結(jié)構(gòu)以與所述第一角相對的第二角成角度，所述第一角包括所述至少一個(gè)發(fā)散通路的所述頭部朝向所述中心支撐結(jié)構(gòu)的中心被取向和所述至少一個(gè)發(fā)散通路的所述尾部遠(yuǎn)離所述中心被取向。7.根據(jù)權(quán)利要求1流動(dòng)混合器，其中所述一組凸角中的每個(gè)凸角包含相對于所述尾部的所述彎曲實(shí)質(zhì)上筆直的三角形擋板。8.根據(jù)權(quán)利要求1流動(dòng)混合器，其中所述頭部在所述開放通路的過渡區(qū)域處過渡為所述尾部，并且其中所述頭部沿著所述頭部的全部沿所述第一方向彎曲，并且所述尾部沿著所述尾部的全部沿所述第二方向彎曲。9.根據(jù)權(quán)利要求1流動(dòng)混合器，其中所述中心支撐結(jié)構(gòu)被配置為耦接至具有頂部和底部的流動(dòng)通道，其中每個(gè)開放通路具有面向所述流動(dòng)通道的所述頂部的頂部表面和與所述頂部表面相對的底部表面，并且其中每個(gè)開放通路的每個(gè)頂部表面沿著每個(gè)相應(yīng)的開放通路的全部面向所述通道的所述頂部。10.根據(jù)權(quán)利要求9流動(dòng)混合器，其中所述流動(dòng)通道是被定位為從發(fā)動(dòng)機(jī)接收排氣的排氣通道。11.根據(jù)權(quán)利要求10流動(dòng)混合器，其中每個(gè)開放通路的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張小鋼，
申請(專利權(quán))人：福特環(huán)球技術(shù)公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國,US