本說明書總體上涉及用于發(fā)動機排氣混合器的方法和系統(tǒng)。

背景/概述

一種用于發(fā)動機排氣后處理的技術(shù)利用選擇性催化還原(SCR)使得某些化學(xué)反應(yīng)能夠在排氣中的NOx與氨(NH3)之間發(fā)生。通過將尿素噴射到排氣路徑中，NH3在SCR催化器的上游被引入發(fā)動機排氣系統(tǒng)中。在高溫條件下，尿素沿熵變分解為NH3。SCR促進NH3與NOx之間的反應(yīng)，從而將NOx轉(zhuǎn)化為氮氣(N2)和水(H2O)。然而，本發(fā)明的發(fā)明人認識到，在將尿素噴射到排氣路徑后可能出現(xiàn)問題。在一個示例中，尿素可能與排氣流混合不良(例如，排氣流的第一部分具有高于排氣流的第二部分的尿素濃度)，這可能導(dǎo)致SCR涂覆不良以及排放物(例如NOx)與SCR之間反應(yīng)不充分。此外，在排氣中過度混合和攪拌尿素同樣可能造成問題，諸如增加的增加。

解決混合不充分的嘗試包括在尿素噴射器的下游且在SCR的上游引入混合裝置，使得排氣流可以變得均勻。其他解決尿素混合的嘗試包括靜態(tài)混合裝置。在U.S.2013/0104531中Cho等人示出了一種示例方法。其中，靜態(tài)混合器在排氣通道中被定位在用于噴射尿素的外部管的下游。排氣流過該排氣通道，并且在流過靜態(tài)混合器之前與尿素噴射結(jié)合。

然而，本發(fā)明的發(fā)明人認識到這種系統(tǒng)的潛在問題。作為一個示例，由于被定位在混合器中心的大出口，以上描述的靜態(tài)混合器表現(xiàn)出有限的混合能力。在一些示例中，排氣可能會直接流過孔口而不與排氣的其他部分混合。排氣通道內(nèi)的靜態(tài)混合器還表現(xiàn)出制造和包裝限制。不斷變化的排氣通道幾何形狀需要在靜態(tài)混合器的制造時改變，以便該混合器能緊密地配合在該排氣通道之中。

在一個示例中，以上描述的問題可以通過一種系統(tǒng)來解決，該系統(tǒng)包括尿素噴射器，所述尿素噴射器將尿素噴射到穿孔管內(nèi)部，所述穿孔管被混合室容納，所述混合室被配置成用于接收排氣，所述管具有與排氣通道流體地連接的出口端和定位在所述排氣通道下游的SCR催化器。以此方式，排氣在通過該出口流至該SCR催化器之前流入該混合室中并且流入該穿孔管中。

作為一個示例，該排氣通道是與上游排氣通道物理地分開的下游排氣通道。該上游排氣通道被物理地連接至該混合室的上游側(cè)面的入口，并且將排氣流引導(dǎo)進入該混合室。尿素通過端口被噴射到該穿孔管的上部中，該端口豎直地高于該混合室的下游側(cè)面上的出口。來自上游排氣通道的氣體流入該混合室中，并且在流過該穿孔管之后只流入該下游排氣通道中。以此方式，氣體可以在尿素噴射的同時流過該管。

應(yīng)當(dāng)理解的是，以上概述被提供用于以簡化形式來引入一些概念，這些概念將在詳細描述中被進一步描述。它并不意味著確定要求保護的主題的關(guān)鍵或必要特性，要求保護的主題的范圍被詳細說明后的權(quán)利要求書唯一地限定。另外，要求保護的主題不限于解決以上指出的或在此披露的任何部分中指出的任何缺點的實現(xiàn)方式。

附圖簡要說明

圖1示出了發(fā)動機原理圖。

圖2示出了被容納在混合室內(nèi)的穿孔管的側(cè)面透視圖。

圖3示出了被容納在混合室內(nèi)的穿孔管的正面透視圖。

雖然圖2和圖3按比例示出，但是如有需要，可以使用其他相對尺寸。

圖4示出了被容納在混合室內(nèi)的穿孔管以及示例氣體流動路徑的側(cè)面平面視圖。

詳細說明

以下說明涉及混合器的示例，該混合器包括被容納在混合室中的穿孔管。圖1中示出了連接至該混合器的發(fā)動機。在圖2中，示出了該混合室和該穿孔管的側(cè)面透視圖。該穿孔管是沿著管的本體帶有穿孔的單根管。該混合室將上游排氣通道與下游排氣通道流體地連接。來自該上游排氣通道的排氣在流入該下游排氣通道之前流過該穿孔管。圖4中示出了該穿孔管與該混合室的下游至上游正面視圖。

圖1-圖4示出了帶有各種部件的相對定位的示例性構(gòu)造。至少在一個示例中，如果被示出為彼此直接接觸或被直接連接，那么這類元件可以分別被稱為直接接觸的或直接連接的。類似地，至少在一個示例中，被示出為連續(xù)的或彼此鄰近的元件可以分別是連續(xù)的或鄰近彼此的。作為一示例，以彼此共面接觸方式安置的部件可以被稱作處于共面接觸。作為另一個示例，在至少一個示例中，被定位為彼此遠離以及其之間只有空間而沒有其他部件的元件可以被稱作如此。

繼續(xù)圖1，示出了一個示意圖，該示意圖示出了發(fā)動機系統(tǒng)100中的多缸發(fā)動機10的一個汽缸，該發(fā)動機系統(tǒng)可以被包括在汽車的推進系統(tǒng)中。包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入設(shè)備130來自車輪運轉(zhuǎn)者132的輸入可以至少部分地控制發(fā)動機10。在此示例中，輸入設(shè)備130包括加速器踏板以及用于生成成比例的踏板位置信號的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室30可以包括由汽缸壁32形成的汽缸，汽缸中定位有活塞36?；钊?6可以連接至曲軸40，使得該活塞的往復(fù)運動被轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可以經(jīng)由中間傳動系統(tǒng)連接至車輛的至少一個驅(qū)動輪。進一步地，起動機馬達可以經(jīng)由飛輪連接至曲軸40，以啟動發(fā)動機10的啟動運轉(zhuǎn)。

燃燒室30可以經(jīng)由進氣通道42接收來自進氣歧管44的進氣，并且可以經(jīng)由排氣通道48排放燃燒氣體。進氣歧管44和排氣通道48可以經(jīng)由相應(yīng)的進氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒室30連通。在一些示例中，燃燒室30可以包括兩個或更多個進氣門和/或兩個或更多個排氣門。

在一些示例中，進氣門52和排氣門54可以經(jīng)由相應(yīng)的凸輪致動系統(tǒng)51和53通過凸輪致動來控制。凸輪致動系統(tǒng)51和53均可以包括一個或多個凸輪，并且可以利用凸輪輪廓線變換(CPS)系統(tǒng)、可變凸輪正時(VCT)系統(tǒng)、可變氣門正時(VVT)系統(tǒng)、和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個系統(tǒng)，這些系統(tǒng)可以由控制器12運轉(zhuǎn)從而改變氣門運轉(zhuǎn)。進氣門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，進氣門52和/或排氣門54可以由電動氣門致動控制。例如，汽缸30可以替代地包括經(jīng)由電動氣門致動控制的進氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動控制的排氣門。

燃料噴射器69被示為直接連接至燃燒室30，以便直接將燃料與從控制器12接收的信號的脈寬成比例地噴射到燃燒室中。以此方式，燃料噴射器69提供了所謂的將燃料直接噴射到燃燒室30內(nèi)的直接噴射。例如，燃料噴射器可以安裝在燃燒室的側(cè)面或燃燒室的頂部。燃料可以通過包括燃料箱、燃料泵、燃料軌的燃料系統(tǒng)(未示出)被遞送至燃料噴射器69。在一些示例中，在提供所謂的將燃料噴射到燃燒室30上游的進氣道中的進氣道噴射的構(gòu)造中，燃燒室30可以替代地或額外地包括布置在進氣歧管44中的燃料噴射器。

火花經(jīng)由火花塞66被提供至燃燒室30。該點火系統(tǒng)可以進一步包括點火線圈(未示出)，用于增大供應(yīng)至火花塞66的電壓。在其他示例中，諸如柴油機中，火花塞66可以被省略。

進氣通道42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在這個具體的示例中，節(jié)流板64的位置可以經(jīng)由被提供至與節(jié)氣門62一起被包括的電動馬達或致動器的信號被控制器12改變，該構(gòu)造通常被稱作電子節(jié)氣門控制(ETC)。以此方式，節(jié)氣門62可以被運轉(zhuǎn)以改變被提供至燃燒室30以及其他發(fā)動機氣缸的進氣。節(jié)流板64的位置可以通過節(jié)氣門位置信號被提供至控制器12。進氣通道42可以包括空氣質(zhì)量流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122，用于感測進入發(fā)動機10中的空氣量。

排氣傳感器126被示為連接至在排放控制裝置72上游(根據(jù)排氣流的方向)的排氣通道48。傳感器126可以是任何適合于提供排氣空燃比的指示的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蜓鮽鞲衅?，雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO(加熱型EGO)，NO_x、HC、或CO傳感器。在一個示例中，上游排氣傳感器126是被配置成提供輸出(如電壓信號)的UEGO，該輸出與存在于排氣中的氧氣量成比例?？刂破?2經(jīng)由氧傳感器傳遞函數(shù)將氧傳感器輸出轉(zhuǎn)換為排氣空燃比。

排放控制裝置72被示為沿著排氣通道48布置在排氣傳感器126和混合器68兩者的下游。裝置72可以是三元催化器(TWC)、NO_x捕集器、選擇催化還原劑(SCR)、各種其他排放控制裝置、或其組合。在一些示例中，在發(fā)動機10的運轉(zhuǎn)過程中，排放控制裝置72可以通過在具體的空燃比內(nèi)運轉(zhuǎn)該發(fā)動機的至少一個汽缸被周期性地重置。

混合器68被示為在排放控制裝置72的上游和排氣傳感器126的下游。在一些實施例中，額外地或可替代地，第二排氣傳感器可以被定位在混合器68與排放控制裝置72之間?；旌掀?8包括混合室，該混合室?guī)в卸ㄎ辉谄渲械拇┛坠?。混合?8流體地連接排氣通道48的上游和下游部分，其中，該上游和下游部分彼此物理地分離并間隔開。混合器68可以進一步包括噴射器70，該噴射器可以流體地連接至該穿孔管。在一個示例中，噴射器70是尿素噴射器。

排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)140可以將來自排氣通道48的排氣的需要部分經(jīng)由EGR通道152傳送至進氣歧管44?？刂破?2可以經(jīng)由EGR閥144改變被提供至進氣歧管44的EGR的量。在一些條件下，EGR系統(tǒng)140可以用于調(diào)節(jié)燃燒室中空氣燃料混合氣的溫度，從而提供在某些燃燒模式中控制點火正時的方法。

控制器12在圖1中被示為微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、在此示例中被示為只讀存儲器芯片106(例如非臨時性存儲器)的用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(zhì)、隨機存取存儲器108、不失效存儲器(keep alive memory)110、以及數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可以從連接至發(fā)動機10的傳感器接收各種信號，除了之前討論的那些信號外，還包括：來自空氣質(zhì)量流量傳感器120的進氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測量結(jié)果；來自連接至冷卻套114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻液溫度(ECT)；來自用于感測曲軸40的位置的霍爾效應(yīng)傳感器118(或其他類型)的發(fā)動機位置信號；來自節(jié)氣門位置傳感器65的節(jié)氣門位置；以及來自傳感器122的歧管絕對壓力(MAP)信號。控制器12可以從曲軸位置傳感器118生成發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號。歧管壓力信號還提供進氣歧管44中真空或壓力的指示。應(yīng)注意的是，可以使用以上傳感器的各種組合，諸如有MAF傳感器而沒有MAP傳感器，或反之亦然。在發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，可以從MAP傳感器122的輸出和發(fā)動機轉(zhuǎn)速推斷出發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。進一步地，此傳感器連同檢測到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起可以是用于估算被引入汽缸中的充氣(包括空氣)的基礎(chǔ)。在一個示例中，曲軸每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，曲軸位置傳感器118(也被用作發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器)可以產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等距脈沖。

存儲介質(zhì)只讀存儲器106可以編程有計算機可讀數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示可由處理器102執(zhí)行的非臨時性指令，用于執(zhí)行以下說明的方法以及其他被預(yù)期但沒有具體列舉的其他變體。

控制器12從圖1的各種傳感器接收信號，并且基于接收到的信號和存儲在控制器的存儲器上的指令來采用圖1的各種致動器調(diào)節(jié)發(fā)動機運轉(zhuǎn)。例如，調(diào)節(jié)SCR的氧化狀態(tài)可以包括調(diào)節(jié)尿素噴射器的致動器噴射尿素以減少SCR。

該混合器包括用于將尿素噴射到被混合室容納的穿孔管內(nèi)部的尿素噴射器。該管具有在該混合室的下游側(cè)面處與下游排氣通道流體地連接的出口，該出口通向排氣系統(tǒng)的其余部分。排氣后處理裝置和排氣傳感器中的一個或多個可以被定位在該出口下游。上游排氣通道經(jīng)由入口被流體地連接至該混合室的上游側(cè)。排氣只經(jīng)由該入口進入該混合室，并且只經(jīng)由該出口離開該混合室、進入下游排氣通道。該混合室和該穿孔管是中空的，并且其中，氣體流過該混合室和該穿孔中的一個或多個的容積。氣體可以經(jīng)由沿著該管定位的穿孔進入該穿孔管。從這些穿孔中流出的氣體不從混合室中流出。通過流入該穿孔管并流出該下游側(cè)面上的出口，氣體從該混合室中流出。噴射器突出通過定位在下游側(cè)面上的出口的上方的端口，并且在一些情況下將尿素噴射到該穿孔管中。氣體不流過該端口。以此方式，排氣可以在尿素噴射到該管中的同時流過該穿孔管，從而允許排氣在離開該混合室之前流入尿素噴射并與其混合，使得該噴射均勻地分散在該排氣周圍。替代地，氣體可以在不存在尿素噴射的情況下在混合器中被混合，使得相比于上游排氣通道中的排氣成分，排氣的均勻性被增加。將在本文中更詳細地說明該混合器。

圖2示出了混合器200的側(cè)面透視圖，該混合器中定位有混合室202和穿孔管220。穿孔管220是連續(xù)且不中斷的通道，用于混合在混合室202中的液體和/或氣體。在當(dāng)前的描繪中，混合室202的前側(cè)面204是透明的。大虛線指示混合器200的沿著z軸在混合器200的其他部件的后方的特征。

軸系290被示為包括三根軸，沿水平方向的x軸、沿豎直方向的y軸、以及沿垂直于x軸和y軸兩者的方向的z軸。因此，虛線表示的特征比實線表示的特征沿z軸更遠。混合器200的中心軸線295以小虛線描繪。小虛線比大虛線小。中心軸線295基本上平行于x軸。箭頭298描繪了排氣流的總體方向。軸線299穿過入口和出口中心兩者，如由點劃線所示。

混合室202包括六個側(cè)面，即前側(cè)面204、后側(cè)面206、頂側(cè)面208、底側(cè)面210、上游側(cè)面212、以及下游側(cè)面214。前側(cè)面204與后側(cè)面206沿著z軸間隔開。頂側(cè)面208與底側(cè)面210沿著y軸間隔開。上游側(cè)面212與下游側(cè)面214沿著x軸間隔開。在一個示例中，混合室202為沿x軸具有最大長度的矩形棱柱。在另一個示例中，混合室202為立方體。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，該混合室可以是其他合適的形狀，諸如球體、三棱柱、三棱錐等。

混合室202是中空的，并且與環(huán)境大氣氣密性地密封開?；旌鲜?02可以包含耐熱材料，該材料可以是剛性的或撓性的。混合室202可以至少部分地被排氣填充，并且允許排氣從混合室的內(nèi)表面反彈，產(chǎn)生增加的排氣紊流以增加排氣混合。

上游排氣通道216在中心軸線295的下方被焊接至上游側(cè)面212，并且經(jīng)由入口217在上游通道216的第一端處被流體地連接至混合室的內(nèi)部。上游排氣通道216不延伸到混合室202中。在一個實施例中，額外地或可替代地，上游排氣通道216可以沿直線或彎曲方向延伸到混合室202中。在第二端處，上游排氣通道216被流體地連接至排氣歧管。在上游排氣通道216中，渦輪可以被定位在排氣歧管與混合室202之間。可替代地，上游排氣通道216可以從排氣歧管不間斷地接收排氣。

下游排氣通道218與上游排氣通道216分離并間隔開前側(cè)面204的長度。在一個示例中，該長度恰好為10厘米。在另一個示例中，該長度小于或大于10厘米。下游排氣通道218在中心軸線295的下方被焊接至下游側(cè)面214，并且經(jīng)由出口219被流體地連接至穿孔管220。從上游排氣道通216流出的排氣流入混合室202中，在流入下游排氣通道218之前流過穿孔管220并且流過出口219。出口219沿著x軸與入口217對齊并間隔開。在一個示例中，出口219可以不沿著x、y和z軸中的一個或多個軸與入口217對齊，并且被定位在混合室202的不同高度、寬度、和/或深度處。下游排氣通道218可以將排氣引導(dǎo)至排氣后處理裝置、氣體傳感器、和/或消音器中的一個或多個。下游排氣通道218比上游排氣通道216更遠離發(fā)動機。

上游排氣通道216將排氣引入混合室202中，其中排氣流過該混合室的體積。此外，排氣在流入下游排氣通道218之前流過穿孔管220。以此方式，相比于在上游排氣通道216中，在下游排氣通道218中排氣的均勻性被增加。

穿孔管220是被定位在混合室202內(nèi)的對稱的、連續(xù)的管。穿孔管220包括被定位在其中能夠引導(dǎo)液體和/或氣流的通道。管220被中凸地彎曲，并且包括基本上U形的截面。彎曲部230接近上游側(cè)面212，并且連接穿孔管220的上直線部240和下直線部250。上直線部240與下直線部250沿著y軸間隔開。上直線部240與下直線部250被物理地連接至下游側(cè)面214，同時與混合室202的其余五個側(cè)面間隔開。彎曲部230與混合室202的六個側(cè)面間隔開。

彎曲部230與上直線部240之間的上界面接近頂側(cè)面208，并且與彎曲部230下直線部250之間的下界面接近底側(cè)面210。多個第一穿孔232沿著上界面與下界面之間的彎曲部230的一部分的整個圓周定位。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將彎曲部230流體地連接至混合室202。從第一穿孔232中流出的氣體可以流向混合室202的六個側(cè)面中的任一個。從第一穿孔232中流出的氣體不直接離開混合室202。

上直線部240包括多個第二穿孔242，這些第二穿孔沿著端口244與上界面之間的上部240的一部分的整個圓周定位。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。額外地或可替代地，第二穿孔242的數(shù)量可以大于、小于、或等于第一穿孔232的數(shù)量。第二穿孔242將上直線部240流體地連接至混合室202。從第二穿孔242中流出的氣體可以流向混合室202的六個側(cè)面中的任一個。從第二穿孔242中流出的氣體不直接離開混合室202。

端口244是被定位在下游側(cè)面214上接近頂側(cè)面208的開口。端口244接收噴射器260，其中，噴射器突出通過該端口，噴嘴262被定位在上直線部240內(nèi)部。如所示，噴射器260正在將噴霧噴射到上直線部240中。在一個示例中，噴射器260是尿素噴射器，并且噴霧是尿素。噴射器260平行于x軸，并且沿與箭頭298基本上相反的方向?qū)⒛蛩貒娚湓谏嫌闻艢馔ǖ乐?。以此方式，?dāng)排氣與噴霧接觸時，可以產(chǎn)生增加量的紊流。排氣可以通過第二穿孔242流入第一直線部、或可以從彎曲部230或下直線部250流過穿孔管220的通道。端口244被氣密性地密封，并且排氣不會流過該端口。以此方式，排氣可以分別經(jīng)由入口217和出口219流入和/或流出混合室202。除了那些做出說明的，混合室202中沒有其他入口，也沒有額外的出口。

下直線部250包括多個第三穿孔252，這些第三穿孔圍繞出口219與上界面之間的下部250的一部分的其整個圓周定位。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。額外地或可替代地，第三穿孔252的數(shù)量可以大于、小于、或等于第一穿孔232或第二穿孔242的數(shù)量。第三穿孔252將下直線部250流體地連接至混合室202。從第三穿孔252中流出的氣體可以流向混合室202的六個側(cè)面中的任一個。從第三穿孔中流出的氣體不直接離開混合室202。下直線部250中的氣體可以朝向以下方向中的一個或多個流動：經(jīng)由內(nèi)部通道流向彎曲部230、流出第三穿孔252、以及流過出口219并流入下游排氣通道218，氣體在該下游排氣通道中被引導(dǎo)至排氣系統(tǒng)的剩余部分。在一個示例中，從下直線部250流出混合室202、流至下游排氣通道218的排氣可以直接流至SCR催化器。

如所描繪的，下直線部250與上游排氣通道216和下游排氣通道218沿x軸對齊。來自上游排氣通道216的氣體可以流入混合室202、流過下直線部250、并經(jīng)由出口219流入下游排氣通道218。氣體不能通過流過端口244或第一穿孔232、第二穿孔242、和第三穿孔252離開混合室202。上直線部240和彎曲部230不與上游排氣通道216和下游排氣通道218對齊。

從上游排氣通道流入混合室202的氣體可以沿?zé)o數(shù)方向流動。氣體可以流過第二穿孔242，并且在經(jīng)由下直線部250流出混合室202之前與尿素噴射混合。氣體可以在存在或不存在尿素噴射的情況下在混合室中混合。在圖4中進一步詳細地描繪了混合室中的氣流。

圖3示出了圖2的混合器200的下游至上游前側(cè)面視圖。如此，之前介紹的部件在隨后的附圖中被類似地編號。在當(dāng)前的描繪中，下游側(cè)面214被省略。大虛線指示混合器200的、沿著x軸在混合器200的其他部件的后方的特征。

軸系290被顯示為包括三根軸，沿豎直方向的y軸、沿水平方向的z軸、以及與y軸和z軸兩者正交的x軸。因此，用大虛線表示的特征沿x軸方向比用實線表示的特征更遠?；旌掀?00的中心軸線295以小虛線描繪，其中小虛線比大虛線小。中心軸線295基本上平行于x軸。箭頭298描繪了排氣流的總體方向。

混合器200包括混合室202，該混合室?guī)в斜欢ㄎ辉谄渲械拇┛坠?20。穿孔管220是連續(xù)的，并且包括帶有第一穿孔232的彎曲部230、帶有第二穿孔242的上直線部240、以及帶有第三穿孔252的下直線部250。如所示，第一穿孔232在y軸上跨域彎曲部的一部分，同時完全跨越彎曲部230的整個圓周。內(nèi)部通道跨越管220的整個長度。這些穿孔跨越穿孔管220的相應(yīng)部分的整個圓周。這些穿孔將穿孔管220流體地連接至混合室202。

用于使用噴嘴262噴射介質(zhì)的噴射器260延伸通過端口244，并且被流體地連接至上直線部240。噴射器260被傾斜為與箭頭298正對。因此，所噴射的介質(zhì)的方向與氣流的方向相反，由此，增加了氣體與介質(zhì)的混合。噴射器260可以向上部240提供介質(zhì)(例如尿素)的霧化噴灑以改善混合。

下直線部250經(jīng)由出口219與下游排氣通道(未示出)流體地連接。出口219是混合室202中到下游通道的唯一開口。上游排氣通道216與下直線部250和下游排氣通道對齊。上游通道216接收來自排氣歧管的排氣，并且將排氣引導(dǎo)至混合室202。上游通道216不被物理地連接至下游通道，并且沿x軸與該下游通道分隔開。上游通道216經(jīng)由至少一個焊縫被物理地連接至混合室202的上游側(cè)面212。

氣體可以填充混合室的體積，并且與穿孔管相互作用。氣體可以經(jīng)由第一穿孔232、第二穿孔242、和第三穿孔252流入和流出彎曲部230、上部240、和下部250。氣體還可以沿著整個內(nèi)部通道流動。此外，氣體可以經(jīng)由出口219從下部250中流出。流過出口219的氣體流入下游通道并離開混合室202。因此，氣體只可以通過流入下部250并流出出口219來離開混合室202。

如以上所說明的，氣體在流過混合器200之后均勻性增加。在車輛運轉(zhuǎn)過程中，尿素可以被均勻地分布，并且與排氣混合。對于在下游排氣通道中取樣的氣體的部分，尿素濃度基本上相同。以此方式，尿素可以被均勻地遞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，下游通道中的排氣均勻性更大?；旌虾蟮呐艢饪梢粤髦帘欢ㄎ辉谙掠瓮ǖ乐械呐艢鈧鞲衅?。

圖4示出了混合器200的側(cè)面二維視圖。樣本排氣從上游排氣通道216通過所示混合室202和穿孔管220流至下游排氣通道218。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，通過混合器200的無數(shù)排氣流是可能的，并且圖4只描繪了多個可能的排氣流。另外，雖然圖4沒有以三維的方式描繪排氣流(z軸被省略)，但應(yīng)注意的是，排氣可以沿第三維度流向混合室202的前側(cè)面和后側(cè)面。虛線描繪了在穿孔管220后方的氣體和/或氣體/尿素混合氣。此外，圖4示出了與尿素噴射同時發(fā)生的排氣混合，然而，在不存在尿素噴射的情況下排氣流可以是基本上類似的。以此方式，混合器200可以在有尿素或無尿素的情況下增加排氣的均勻性。

軸系490被示為帶有兩個軸，沿水平方向的x軸和沿豎直方向的y軸。箭頭298描繪了上游排氣通道216和下游排氣通道218中的排氣流的總體方向。

展示了四個基本上不同的氣流，即第一氣流402、第二氣流404、第三氣流406、和第四氣流408。第一氣流402以實線指示。第二氣流404以大虛線指示。第三氣流406以中虛線指示。第四氣流408以小虛線指示。大虛線比中虛線和小虛線大。上游排氣通道216中的氣體比下游排氣通道218中的氣體更不均勻。因此，這些氣流可能包含不同成分的燃燒副產(chǎn)物或反應(yīng)物(例如，氧氣、CO2、碳煙、燃料、尿素、氮氣等)。這些氣流可以在混合室202和/或穿孔管220中相互作用。這些氣流可以彼此平行、正交、和/或垂直地在混合室202和/或穿孔管220中流動，其中，這些氣流可以彼此交叉路徑或組合，從而增加均勻性。

第一氣流402在流動到下直線部250后方之前從上游排氣通道216流入混合室202。第一氣流402流過第三穿孔252、流入下直線部分250、流過出口219、流入下游排氣通道218。

第二氣流404在沿y軸向上朝上直線部240流動之前從上游排氣通道216流入混合室202。在進入上直線部240并且與噴射混合之后，第二氣流404在流出混合室202并經(jīng)由出口219流入下游排氣通道218之前，通過穿孔管220的內(nèi)部通道流至下直線部250。以此方式，排氣和噴射(例如，尿素)的混合氣流過穿孔管220的這三個部分。

第三氣流406在流經(jīng)彎曲部230并經(jīng)由第三穿孔252流入下直線部250之前從上游排氣通道216流入混合室202。第三氣流406沿內(nèi)部通道向上流動，流過彎曲部230并且流入上直線部240，在上直線部中該第三氣流可以與噴射混合。第三氣流406在流向下直線部250之前流出第二穿孔242。第三氣流406流過第三穿孔252、流入下直線部250、流出混合室202、并經(jīng)由出口219流入下游排氣通道218。

第四氣流408在經(jīng)由第三穿孔252流過下直線部250的下部之前從上游排氣通道216流入混合室202。第四氣流408流出第三穿孔252、流向上直線部240。第四氣流408經(jīng)由第二穿孔242流入上直線部240，在上直線部中第四氣流可以與噴射混合。在進入上直線部240并且與噴射混合之后，第四氣流408在流出混合室202并經(jīng)由出口219流入下游排氣通道218之前，流過穿孔管220的內(nèi)部通道、流過彎曲部430、流至下直線部250。

額外地或可替代地，排氣可以在沿著y軸向上朝上部直線部240流動之前從上游排氣通道216流入混合室202。排氣流過第二穿孔242并與噴射混合。排氣流可以與噴射正交、傾斜、和/或平行。噴射與排氣的混合氣流出第二穿孔、經(jīng)由第三穿孔252向下流入下直線部250、并且經(jīng)由出口219流出混合室202、流入下游排氣通道218。

排氣流的另一示例在流動到彎曲部230后方之前從上游排氣通道216流入混合室202。這些排氣通過第一穿孔232最下游的穿孔流入彎曲部230。在流出混合室202并經(jīng)由出口219流入下游排氣通道218之前，排氣通過穿孔管220的內(nèi)部通道流至下直線部250。

排氣流的又一示例在經(jīng)由第一穿孔232的最上游的穿孔流入彎曲部230之前從上游排氣通道216流入混合室202。排氣流沿內(nèi)部通道向上流向上直線部240。排氣流沿與噴射方向相反的方向流動。排氣在通過第二穿孔242流向下直線部250之前與噴射混合。排氣流過第三穿孔252、流入下直線部250、流出混合室202、并經(jīng)由出口219流入下游排氣通道218。

以此方式，能夠適應(yīng)各種通道幾何形狀的緊湊且易于制造的混合器可以被定位在各種排氣系統(tǒng)部件上游，以便增加傳感器讀數(shù)的準確性或改善排氣后處理裝置的效率。該混合器包括將上游排氣通道流體地連接至下游排氣通道連接的混合室。穿孔管被定位在混合室內(nèi)，并且與下游排氣通道流體地連接。來自該上游排氣通道的排氣在流入該下游排氣通道之前流過該穿孔管。將排氣混合器放置在排氣管道中的技術(shù)效果是改善排氣混合氣均勻性，使得該混合器下游的部件可以增加功能性。

這種情況的一個示例：

用于混合器的系統(tǒng)包括尿素噴射器，所述尿素噴射器將尿素噴射到穿孔管內(nèi)部，所述穿孔管被混合室容納，所述管具有與排氣通道流體地連接的出口端和定位在所述排氣通道下游的SCR催化器。在該系統(tǒng)的第一示例中，所述排氣通道是下游排氣通道，進一步包括上游排氣通道，所述上游排氣通道被物理地連接至所述混合室的上游側(cè)面，并且其中，所述上游排氣通道與所述下游排氣通道分離。在選擇性地包括第一示例的系統(tǒng)的第二示例中，來自所述上游排氣通道的排氣流過所述上游通道與所述混合室之間的入口、流過所述管的穿孔、并且流過所述出口端、流入所述下游排氣通道中。該系統(tǒng)的第三示例可選地包括第一示例和第二示例中的一個或多個，并且進一步包括：排氣只經(jīng)由所述入口進入所述室，并且只經(jīng)由所述出口離開所述室。該系統(tǒng)的第四示例可選地包括第一示例至第三示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述管包括上直線部、下直線部、以及彎曲部，并且其中，所述彎曲部在所述上直線部與所述下直線部之間。該系統(tǒng)的第五示例可選地包括第一示例至第四示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述尿素噴射器經(jīng)由入口端口被流體地連接至所述上直線部。該系統(tǒng)的第六示例可選地包括第一示例至第五示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述穿孔管包括U形截面。該系統(tǒng)的第七示例可選地包括第一示例至第六示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述穿孔管被焊接至所述混合室的下游壁，并且與所述混合室的其余壁分隔開。該系統(tǒng)的第八示例可選地包括第一示例至第七示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述管的穿孔在所述管的一定長度上跨越管的整個圓周。

一種混合器包括：帶有下游側(cè)面和上游側(cè)面的混合室；所述上游側(cè)面的入口，所述入口與上游排氣通道流體地連接；所述下游側(cè)面的出口，所述出口與下游排氣通道流體地連接；被定位在所述混合室內(nèi)部的彎曲穿孔管，所述穿孔管包括與所述出口流體地連接的下部以及經(jīng)由所述混合室的所述下游側(cè)面上的端口與噴射器流體地連接的上部。

該混合器的第一實施例包括所述端口沿著一豎直軸線在所述出口的正上方并且與所述出口對齊。可選地包括該第一示例的第二示例包括：所述穿孔管關(guān)于一中心軸線對稱。可選地包括該第一示例和/或第二示例的第三示例進一步包括：所述入口和出口彼此分隔開，并且沿著一水平軸線對齊。該系統(tǒng)的第四示例可選地包括第一示例至第三示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述穿孔管是固定的，并且被焊接至所述混合室的下游側(cè)面。該系統(tǒng)的第五示例可選地包括第一示例至第四示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述穿孔管是中空的。該系統(tǒng)的第六示例可選地包括第一示例至第五示例中的一個或多個，并且進一步包括：除了那些做出說明的外，所述混合室中沒有其他入口，也沒有額外的出口。該系統(tǒng)的第七示例可選地包括第一示例至第六示例中的一個或多個，并且進一步包括：所述穿孔管是單體的、連續(xù)的管。

一種排氣混合器包括：上游排氣通道，所述上游排氣通道被物理地連接至混合室的上游面并且經(jīng)由入口被流體地連接至所述混合室的內(nèi)部；下游排氣通道，所述下游排氣通道被物理地連接至所述混合室的下游面并且經(jīng)由出口被流體地連接至所述混合室中的穿孔管，并且其中，所述出口沿著一水平軸線與所述入口對齊；以及所述穿孔管的下部被流體地連接至所述出口，并且所述穿孔管的上部與用于尿素噴射器的端口流體地連接，所述尿素噴射器沿著所述下游側(cè)面被豎直地定位在所述出口上方。該排氣混合器的第一示例中包括所述下部與所述上部經(jīng)由所述穿孔管中的彎曲部被流體地連接，并且其中，所述下部、所述上部、以及所述彎曲部包括多個穿孔。該排氣混合器的第二示例可選地包括該第一示例，并且進一步包括：來自所述上游排氣通道的排氣在通過所述出口離開至所述下游排氣通道之前至少在所述穿孔管的下部內(nèi)混合。

在另一個表示中，用于車輛發(fā)動機的排氣系統(tǒng)包括具有排氣流的入口和出口的混合室。該室還包括在其中的帶有入口和出口的管，該入口被連接至該室的另一個還原劑噴射入口，并且該管的出口形成排氣從該室中流出的出口。該管中用于排氣的入口是管壁中的多個穿孔(不在該管的入口或出口處)，使得來自室內(nèi)部的氣流能夠到達管內(nèi)部，該氣流然后通過該管被引導(dǎo)至(被組合的管/混合室)出口。該噴射器被定位成將還原劑引導(dǎo)到該管內(nèi)部，而排氣不進入該管的前述入口(還原劑被噴射在該入口處)。而是，穿孔使得來自該室入口的排氣能夠在到達該室出口之前進入該管中。在一些示例中，排氣進入該混合室內(nèi)部從而到達該室出口的唯一方式是通過這些穿孔然后通過該管到達該出口。氣體不能到達該出口，除非其穿過該管的穿孔。當(dāng)穿孔跨越該管的大部分的長度時，這促使了在該管的長度上與還原劑的改善的混合。如圖中所示，該管可以形成關(guān)于該混合器的中心軸線的兩個90度彎曲部，使得該管的相應(yīng)的完整末端均被附接至該室的同一側(cè)面上。雖然該室可以是盒狀的，但是其他幾何形狀(包括修圓的幾何形狀)是可能的。在一個示例中，該室內(nèi)只有單根管，并且沒有其他管、入口、或出口。再次，因為受迫使的排氣直接與還原劑混合，但是通常管壁會阻擋還原劑到達室壁(由于低溫，在混合室壁處結(jié)焦將會是可能的)，所以這些結(jié)構(gòu)特征可以提供與還原劑的改善的混合，同時減少還原劑結(jié)焦和沉積。

應(yīng)理解的是，在此披露的構(gòu)造和例程本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實施例并不被認為是限制意義的，因為許多變體是可能的。例如以上技術(shù)可以被應(yīng)用于V-6、I-4、I-6、V-12、對置4缸、以及其他發(fā)動機類型。本披露的主題包括在此披露的各種系統(tǒng)和構(gòu)造、以及其他特征、功能、和/或特性的所有新穎且非顯而易見的組合及子組合。

以下權(quán)利要求具體地指出了被認為是新穎且非顯而易見的某些組合及子組合。這些權(quán)利要求可以引用“一個”元件或“一個第一”元件或其等效物。這種權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一個或多個此類元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個或更多個個此類元件?？梢酝ㄟ^本權(quán)利要求書的修改或通過此申請或相關(guān)申請中的新權(quán)利要求的陳述來要求保護所披露的特征、功能、元件和/或特性的其他組合或子組合。這種權(quán)利要求書，與原權(quán)利要求書相比在范圍上無論更寬、更窄、對等、還是不同，同樣被認為是被包括在本披露的主題之中。