本說(shuō)明書總體涉及尿素混合器。

背景技術(shù)：

用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理的一種技術(shù)利用選擇性催化還原(SCR)以使某些化學(xué)反應(yīng)能夠在排氣中的NO_x和氨(NH₃)之間發(fā)生。通過(guò)將尿素噴射到排氣路徑中，NH₃被引入到SCR催化劑上游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中。尿素在高溫條件下熵分解為NH₃。SCR促進(jìn)NH₃和NO_x之間的反應(yīng)以將NO_x轉(zhuǎn)換為氮(N₂)和水(H₂O)。然而，如發(fā)明人在此意識(shí)到的，將尿素噴射到排氣路徑中可能出現(xiàn)問(wèn)題。在一個(gè)示例中，尿素可能不良地混合到排氣流中(例如，排氣流的第一部分具有比排氣流的第二部分更高的尿素濃度)，這可能導(dǎo)致SCR的不良涂覆以及排放物(例如，NO_x)和SCR之間不良反應(yīng)。此外，在排氣中過(guò)度混合和攪動(dòng)尿素同樣可能產(chǎn)生問(wèn)題，諸如沉積增加。

解決不充分混合的嘗試包括在尿素噴射器下游和SCR上游引入混合設(shè)備，以使得排氣流可以均勻。解決尿素混合的其它嘗試包括固定式混合裝置。一種示例方法由Cho等人在U.S.2013/0104531中示出。在其中，靜態(tài)混合器位于外管下游的排氣通道中用于噴射尿素。排氣流過(guò)排氣通道并在流過(guò)靜態(tài)混合器之前與尿素噴射組合。

然而，發(fā)明人在此已經(jīng)意識(shí)到此類系統(tǒng)的潛在問(wèn)題。作為一個(gè)示例，由于通過(guò)混合器的排氣流出的方向性，上述靜態(tài)混合器呈現(xiàn)出受限的混合能力，不能夠完全混合層狀排氣流。排氣通道內(nèi)部的靜態(tài)混合器也呈現(xiàn)出制造和封裝限制。改變排氣通道幾何結(jié)構(gòu)要求變化靜態(tài)混合器的制造，以便混合器在排氣通道內(nèi)緊密配合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)示例中，上述問(wèn)題可以通過(guò)一種用于尿素噴射器的系統(tǒng)來(lái)解決，該尿素噴射器噴射尿素到穿孔管(perforated tube)，該管是環(huán)形件并且經(jīng)配置以借助入口接收排氣，該入口位于面向排氣通道中的進(jìn)入排氣流的方向的上游面上。以此方式，尿素可以在進(jìn)入排氣通道之前在穿孔管中與排氣混合。

作為一個(gè)示例，穿孔管還包括面向垂直于進(jìn)入排氣流的方向的內(nèi)部出口和外部出口。此外，內(nèi)部出口和外部出口面向排氣通道的中心區(qū)域和外部區(qū)域。尿素在流出內(nèi)部出口和外部出口中的任一者之前可以在穿孔管中與排氣混合。流出內(nèi)部出口的混合物在徑向向內(nèi)的方向上流到中心區(qū)域，并且流出外部出口的混合物在徑向向外的方向上流到外部區(qū)域。以此方式，通過(guò)排氣通道的整個(gè)排氣流可以與尿素接觸并增強(qiáng)混合。

應(yīng)該理解，提供上述發(fā)明內(nèi)容以便以簡(jiǎn)化的形式介紹在具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述的所選概念。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，所述主題的范圍由隨附權(quán)利要求書唯一地限定。此外，所要求保護(hù)的主題并不限于解決上述或本公開任何部分提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

圖1示出發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖。

圖2示出耦連到噴射器的排氣通道中的混合器的透視圖。

圖3示出混合器的正視圖。

圖4示出混合器的側(cè)視圖。

圖2至圖4按比例示出，然而如果需要?jiǎng)t可以使用其它相對(duì)尺寸。

圖5示出比較線性尿素混合器與本公開混合器的流體動(dòng)力學(xué)仿真。

具體實(shí)施方式

下面的描述涉及示例尿素混合器，其包括突出到排氣通道中的環(huán)狀穿孔管。圖1中示出耦連到混合器的發(fā)動(dòng)機(jī)。該混合器可以位于SCR催化劑上游，在該處混合器可以增強(qiáng)排氣流中的尿素混合。如圖2所示，該混合器為帶有流體地連接到尿素噴射器的線性通道的穿孔環(huán)。該環(huán)可以生成大量的排氣流。圖3中示出混合器的正視圖。圖4中示出混合器的側(cè)視圖。混合器可以延伸排氣流路徑，其中當(dāng)排氣被環(huán)截取時(shí)排氣流的距離被增加。增加的距離可以增強(qiáng)尿素混合而不增加封裝限制。此外，如圖5所示，相比于線性混合器，環(huán)的入口和出口可以提高混合。

圖1至圖4示出帶有各種部件的相對(duì)定位的示例配置。如果被示為彼此直接接觸或直接耦連，則此類元件至少在一個(gè)示例中可以被分別稱為直接接觸或直接耦連。類似地，被示為彼此鄰接(contiguous)或相鄰的元件在至少在一個(gè)示例中可以分別彼此鄰接或相鄰。作為示例，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，彼此分開定位并且在其間僅有空間而沒(méi)有其它部件的元件在至少一個(gè)示例中可以被這樣稱謂。

繼續(xù)到1，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100中的多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)10中的一個(gè)汽缸的示意圖被示出，該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以被包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地通過(guò)包括控制器12的控制系統(tǒng)并通過(guò)經(jīng)由輸入設(shè)備130的來(lái)自車輛操作員132的輸入控制。在該示例中，輸入設(shè)備130包括加速器踏板和用于生成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可以包括由汽缸壁32形成的汽缸，其中活塞36被定位在該汽缸中?；钊?6可以耦連到曲軸40使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可以經(jīng)由中間變速系統(tǒng)被耦連到車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。進(jìn)一步，起動(dòng)機(jī)馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪被耦連到曲軸40以啟用發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作。

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)氣空氣，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，進(jìn)氣門52和排氣門54可以經(jīng)由各自的凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53由凸輪致動(dòng)控制。凸輪致動(dòng)系統(tǒng)51和53可以均包括一個(gè)或多個(gè)凸輪并且可以利用可以由控制器12操作的凸輪輪廓轉(zhuǎn)換(CPS)系統(tǒng)、可變凸輪正時(shí)(VCT)系統(tǒng)、可變氣門正時(shí)(VVT)系統(tǒng)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)來(lái)改變氣門操作。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。在替換性示例中，進(jìn)氣門52和/或排氣門54可以由電動(dòng)氣門致動(dòng)控制。例如，汽缸30可以替換地包括經(jīng)由電動(dòng)氣門致動(dòng)控制的進(jìn)氣門和經(jīng)由包括CPS系統(tǒng)和/或VCT系統(tǒng)的凸輪致動(dòng)控制的排氣門。

燃料噴射器69被示為直接耦連到燃燒室30，用于與從控制器12接收的信號(hào)的脈沖寬度成比例地將燃料噴射到其中。以此方式，燃料噴射器69提供所謂的燃料到燃料室30中的直接噴射。例如，燃料噴射器可以被安裝在燃燒室的側(cè)部或燃燒室的頂部。燃料可以通過(guò)包括燃料箱、燃料泵和燃料軌的燃料系統(tǒng)(未示出)被輸送到燃料噴射器69。在一些示例中，燃燒室30可以替換地或額外地包括以這樣的配置被布置在進(jìn)氣歧管44中的燃料噴射器：該配置提供所謂的燃料到燃燒室30上游的進(jìn)氣端口中的進(jìn)氣道噴射。

火花經(jīng)由火花塞66提供到燃燒室30。點(diǎn)火系統(tǒng)還可包括用于增加供應(yīng)到火花塞66的電壓的點(diǎn)火線圈(未示出)。在諸如柴油機(jī)等其它示例中，火花塞66可以被省略。

進(jìn)氣通道42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在該特定示例中，節(jié)流板64的位置可以由控制器12經(jīng)由提供到包括有節(jié)氣門62的電動(dòng)馬達(dá)或致動(dòng)器的信號(hào)來(lái)改變，這種配置通常被稱為電子節(jié)氣門控制(ECT)。以此方式，節(jié)氣門62可以被操作以改變提供到燃燒室30以及其它發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣空氣。節(jié)流板64的位置可以通過(guò)節(jié)氣門位置信號(hào)被提供到控制器12。進(jìn)氣通道42可以包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和用于感測(cè)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10的空氣量的歧管空氣壓力傳感器122。

根據(jù)排氣流的方向，排氣傳感器126被示為耦連到排放控制設(shè)備72上游的排氣通道48。傳感器126可以是用于提供排氣空氣-燃料比的指示的任何合適的傳感器，諸如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋?傳感器、雙態(tài)氧傳感器或EGO傳感器、HEGO(加熱型EGO)傳感器、NOx傳感器、HC傳感器，或CO傳感器。在一個(gè)示例中，上游排氣傳感器126為UEGO傳感器，其經(jīng)配置以提供與排氣中存在的氧氣量成比例的輸出，諸如電壓信號(hào)?？刂破?2經(jīng)由氧傳感器轉(zhuǎn)移函數(shù)將氧傳感器輸出轉(zhuǎn)換為排氣空氣-燃料比。

排放控制設(shè)備72被示為在排氣傳感器126和混合器68兩者下游沿排氣通道48布置。設(shè)備72可以是三元型催化劑(TWC)、NOx捕集器(trap)、選擇性催化還原劑(SCR)、各種其它排放控制設(shè)備或其組合。在一些示例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作期間，排放控制設(shè)備72可以通過(guò)在特定的空氣-燃料比內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸來(lái)自周期性地重置。

混合器68示出在排放控制設(shè)備72的上游和排氣傳感器126的下游。在一些實(shí)施例中，額外地或可替換地，第二排氣傳感器可以位于混合器68和排放控制設(shè)備72之間。混合器68被流體地耦連到尿素噴射器70?；旌掀?8包括與環(huán)形(圓環(huán)形)穿孔管鄰接的線性管。該管經(jīng)配置以接收排氣并且還包括用于混合尿素和排氣的共同的內(nèi)部通道。該管的穿孔經(jīng)配置以將尿素和排氣的混合物引導(dǎo)到徑向相鄰混合器68的排氣通道48的區(qū)域。

排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)140可以經(jīng)由EGR通道152將所需部分的排氣從排氣通道48傳送到進(jìn)氣歧管44。被提供到進(jìn)氣歧管44的EGR的量可以通過(guò)控制器12經(jīng)由EGR閥144改變。在一些條件下，EGR系統(tǒng)140可以用于調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的空氣-燃料混合物的溫度，從而提供在一些燃燒模式期間控制點(diǎn)火正時(shí)的方法。

控制器12在圖1中被示為為微型計(jì)算機(jī)，其包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、在該特定示例中被示為只讀存儲(chǔ)器芯片106(例如，非暫時(shí)性存儲(chǔ)器)的用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、不失效存儲(chǔ)器110，以及數(shù)據(jù)總線。控制器12可以從耦連到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除之前討論的那些信號(hào)之外，還包括來(lái)自質(zhì)量空氣流量傳感器120的引入的質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值；來(lái)自耦連到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)；來(lái)自感測(cè)曲軸40的位置的霍爾效應(yīng)傳感器118(或其它類型)的發(fā)動(dòng)機(jī)位置信號(hào)；來(lái)自節(jié)氣門位置傳感器65的節(jié)氣門位置；以及來(lái)自傳感器122的歧管絕對(duì)壓力(MAP)信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)可以由控制器12從曲軸位置傳感器118中生成。歧管壓力信號(hào)也提供進(jìn)氣歧管44中的真空或壓力的指示。注意的是，可以使用上述傳感器的各種組合，諸如使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器，或反之亦然。在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩可以從MAP傳感器122的輸出和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速中推斷。進(jìn)一步，該傳感器連同檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以是用于估計(jì)引入到汽缸中的充氣(包括空氣)的基礎(chǔ)。在一個(gè)示例中，曲軸位置傳感器118(其也用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器)在曲軸的每轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間隔脈沖。

存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106可以編程有計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由處理器102執(zhí)行以便實(shí)施下面所述的方法的非暫時(shí)性指令和被預(yù)期但未具體列出的其它變體。

控制器12從圖1的各種傳感器接收信號(hào)并采用圖1的各種致動(dòng)器以基于接收到的信號(hào)和存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器上的指令調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)操作。例如，調(diào)整SCR的氧化狀態(tài)可以包括調(diào)整尿素噴射器的致動(dòng)器以噴射尿素從而減少SCR。

圖2示出排氣通道204中的混合器200的透視圖。混合器200是連續(xù)并且中空的，其具有位于其中的不間斷的通道以便混合尿素和排氣。混合器200經(jīng)配置以經(jīng)由多個(gè)入口接收排氣并將排氣排出到徑向鄰近混合器200的排氣通道204的部分。在當(dāng)前的描述中，排氣管202的一部分被示出以展示混合器200。

軸系統(tǒng)290被示為包括三個(gè)軸，水平方向上的x軸、豎直方向上的y軸，以及垂直于x軸和y軸兩者的方向上的z軸。排氣管202的中心軸295由大短劃線描述并且基本上平行于x軸。中心軸295也可以是穿孔管210的中心軸。混合器中心軸299由中等短劃線示出。混合器中心軸299基本上平行于y軸并且因此垂直于中心軸295。箭頭298描述排氣通道204中的排氣流的整體方向。小短劃線箭頭描述通過(guò)混合器200的排氣流的方向。大短劃線大于中等短劃線，該中等短劃線大于小短劃線。

混合器200可以是單一加工件?；旌掀?00可以由陶瓷材料、金屬合金、硅衍生物，或能夠經(jīng)受高溫同時(shí)也能夠減輕由排氣流經(jīng)受的摩擦使得排氣壓力被維持的其它合適的材料中的一種或多種組成。額外地或可替換地，混合器200可以包括一種或多種涂層和材料使得排氣可以接觸混合器200的表面而不將煙灰或其它排氣成分沉積在混合器200上。混合器200沿混合器中心軸299向下延伸到排氣通道204中。混合器200是靜止的并且被不可旋轉(zhuǎn)地固定。

轉(zhuǎn)接器208將噴射器206流體地連接到混合器200。轉(zhuǎn)接器208為管狀的，其沿x軸帶有圓形橫截面。噴射器206可以與圖1的實(shí)施例中的噴射器70類似地使用。噴射器206可以被耦連到尿素儲(chǔ)存器并且基于從控制器(例如，控制器12)接收到的信號(hào)噴射尿素。轉(zhuǎn)接器208與排氣管202的外表面共面接觸。內(nèi)部空間209位于排氣管202外部的轉(zhuǎn)接器208中，其流體地耦連到噴射器206和混合器200。在一個(gè)示例中，尿素可以被噴射到內(nèi)部空間中，其中排氣可以流到混合器200并將尿素吹掃到混合器200中。在另一示例中，尿素可以穿過(guò)內(nèi)部空間209被直接噴射到混合器200中。以此方式，噴射器206可以在垂直于中心軸295的方向上在穿孔管210內(nèi)部噴射尿素。在排氣管202中存在對(duì)應(yīng)于內(nèi)部空間209和混合器200的開口，使得尿素和/或排氣可以在兩者之間流動(dòng)。轉(zhuǎn)接器208氣密地密封并且完全隔絕環(huán)境大氣。內(nèi)部空間209中的排氣和/或尿素可以僅經(jīng)由開口離開內(nèi)部空間，該開口將排氣和/或尿素引導(dǎo)到混合器200中。混合器200、轉(zhuǎn)接器208和噴射器206沿混合器中心軸299對(duì)齊。在一個(gè)示例中，來(lái)自內(nèi)部空間209的排氣和/或尿素直接流入線性管212中。

線性管212沿混合器中心軸299與轉(zhuǎn)接器208對(duì)齊。線性管212是與穿孔管210鄰接的混合器200的上部部分。該管是中空的并且與位于其中的共同的內(nèi)部通道完全相交。共同的內(nèi)部通道從線性管212分叉到穿孔管210，其中共同的內(nèi)部通道橫跨穿孔管210的整個(gè)360°。線性管212為圓柱形的，而穿孔管210為環(huán)形的。線性管212的橫截面沿x軸和z軸是圓形的。穿孔管210的橫截面在x方向上是沿中心軸295的兩個(gè)圓。管的橫截面可以是其它合適的形狀，諸如橢圓的、正方形的、矩形的、菱形的、三角形的、五邊形的、六邊形的，等等。穿孔管210的橫截面沿y軸為圓環(huán)形(dount-shape)。在一個(gè)示例中，如圖4所示，線性管212的內(nèi)直徑可以基本等于沿穿孔管210內(nèi)的任何部分截取的內(nèi)直徑。在另一示例中，線性管212的內(nèi)直徑可以大于或小于穿孔管210的環(huán)形件的內(nèi)直徑。

穿孔管210和線性管212經(jīng)配置以經(jīng)由位于相對(duì)于排氣流的方向的上游側(cè)(面)上的多個(gè)入口214接收排氣。穿孔管210包括比線性管212更多數(shù)目的入口214。入口214面向進(jìn)入排氣流的方向。來(lái)自排氣通道204的排氣可以經(jīng)由入口214不間斷地流入混合器200的共同的內(nèi)部通道中。排氣可以流過(guò)共同的內(nèi)部通道的任何部分。例如，排氣可以圍繞穿孔管210流動(dòng)360°和/或流入線性管212中。線性管212中的排氣也可以流入內(nèi)部空間209中。內(nèi)部空間209和線性管212中的排氣可以不流入排氣通道204中。以此方式，多個(gè)出口216被設(shè)置在穿孔管210上。

多個(gè)出口包括位于穿孔管210的內(nèi)半徑和外半徑上的內(nèi)部出口216和外部出口218。內(nèi)部空間209和線性管212不包括任何內(nèi)部出口216或外部出口218。這迫使線性管210中的排氣和尿素在進(jìn)入排氣通道204之前流過(guò)穿孔管210。內(nèi)部出口216面向到中心軸295的徑向向內(nèi)的方向。外部出口218面向朝向排氣管202的遠(yuǎn)離中心軸295徑向向外的方向。因此，相比于外部出口218，內(nèi)部出口216將排氣/尿素混合物排到排氣通道204的不同區(qū)域。此外，流出內(nèi)部出口216和外部出口218的排氣在垂直于箭頭298(排氣流)的方向上流動(dòng)。內(nèi)部出口216和外部出口218的數(shù)目可以相等或不等。內(nèi)部出口216和外部出口218的大小可以相等或不等。

入口214以及內(nèi)部出口216和外部出口218是橢圓形的，然而，入口和出口可以是其它合適的形狀(圓形的、正方形的，等等)。入口214可以大于內(nèi)部出口216和外部出口218。在一個(gè)示例中，入口214大小可以精確地是出口的兩倍。在另一示例中，入口214大小可以小于或大于出口的兩倍。入口214的數(shù)目可以等于內(nèi)部出口216的數(shù)目和外部出口218的數(shù)目。以此方式，出口(組合的內(nèi)部出口和外部出口)可以是入口214的兩倍。作為另一示例，內(nèi)部出口216和外部出口218的組合的數(shù)目可以等于入口214的數(shù)目。在一個(gè)示例中，入口和出口的總表面面積可以基本相等，使得進(jìn)入混合器200的排氣的速率基本等于離開的排氣的速率。以此方式，排氣背壓被減少?？商鎿Q地，入口的表面面積可以大于出口的表面面積，使得進(jìn)入混合器200的排氣的速率大于離開的排氣的速率。以此方式，可以迫使排氣進(jìn)一步在混合器200中混合。除了本文指定的那些之外，混合器200不包括其它入口或到排氣通道的額外的出口。額外地，混合器200不包括面向下游方向的任何出口(穿孔)。

如所示的，排氣可以流過(guò)入口214并流出內(nèi)部出口216和外部出口218。然而，可以存在更復(fù)雜的流動(dòng)路徑。例如，排氣可以通過(guò)入口214進(jìn)入，圍繞混合器200的任何部分流動(dòng)，并經(jīng)由內(nèi)部出口216或外部出口218中的任一者流出。線性管212中的排氣可以與內(nèi)部空間209中的尿素混合。混合物可以流入穿孔管210中并與不包括尿素的那部分排氣混合。以此方式，尿素在流入排氣通道204中之前在混合器200中混合。尿素和排氣的混合物被引導(dǎo)到排氣通道204的區(qū)域，在該區(qū)域中排氣不太可能進(jìn)入混合器200(徑向鄰近混合器200)，如下面將在圖3中描述的。作為示例，排氣可以經(jīng)由鄰近排氣管202流動(dòng)或沿中心軸295流動(dòng)而圍繞混合器200流動(dòng)。這些區(qū)域中的排氣可以與分別通過(guò)外部出口218或內(nèi)部出口216排出的排氣接觸。以此方式，混合器200經(jīng)由內(nèi)部出口216和外部出口218將排氣流從與入口214對(duì)齊的區(qū)域重新引導(dǎo)到排氣通道204的剩余區(qū)域。該重新引導(dǎo)可以增強(qiáng)尿素混合并且可以提高SCR反應(yīng)。額外地，尿素的分子運(yùn)動(dòng)(布朗運(yùn)動(dòng))不僅可以通過(guò)使帶有尿素的排氣在混合器200中流動(dòng)來(lái)增大，而且還可以通過(guò)使尿素/排氣混合物在與排氣流成90°的方向上流出混合器200來(lái)增大。熵可以被增加，從而可能產(chǎn)生增加的紊流和混合。

圖3示出混合器200的正視圖300。因此，之前介紹的部件在后續(xù)附圖中類似地編號(hào)。如所示的，混合器200被物理地耦連到容納噴射器206的轉(zhuǎn)接器208?；旌掀?00經(jīng)配置以接收尿素噴射和排氣流，使得尿素和排氣的混合物可以在流到排氣通道204之前在混合器200的共同的內(nèi)部通道中形成。

軸系統(tǒng)390包括兩個(gè)軸，平行于水平軸的x軸和平行于豎直軸的y軸?；旌掀?00的中心軸395經(jīng)由短劃線平行于y軸。

混合器200包括與位于其中的共同的內(nèi)部通道完全相交的穿孔管210和線性管212。兩個(gè)管均包括面向與排氣流相對(duì)的方向的入口214。穿孔管210包括面向相對(duì)的徑向方向的內(nèi)部出口216和外部出口218。相比于外部出口218，內(nèi)部出口216位于混合器200的相對(duì)側(cè)上。穿孔管上的出口與入口214徑向錯(cuò)開。以此方式錯(cuò)開可以增加混合器200的排氣紊流，這可以改善尿素混合。在一個(gè)實(shí)施例中，額外地或可替換地，內(nèi)部出口216可與外部出口218徑向錯(cuò)開。

穿孔管210與排氣管212同軸。外部區(qū)域310位于穿孔管210和排氣管202之間并且可以允許排氣不間斷地流過(guò)。外部區(qū)域310徑向鄰近混合器200并且可從外部出口218接收排氣和/或尿素。外部區(qū)域310中的排氣流可以基本垂直于流出外部出口218的排氣和/或尿素。

穿孔管210與排氣管202間隔開距離305。距離305可以圍繞穿孔管210的整個(gè)最外圓周基本相等。在一個(gè)示例中，距離305可以基本等于線性管212的長(zhǎng)度。在另一示例中，距離305可以大于或小于線性管212的長(zhǎng)度。以此方式，穿孔(環(huán)形)管相對(duì)于具有出口的穿孔管的外壁和具有出口的穿孔管的內(nèi)壁與排氣管內(nèi)壁均勻地隔開。

中心區(qū)域315沿排氣通道的中心軸(例如，圖2的中心軸295)位于穿孔管210的中間。內(nèi)部出口216圍繞排氣通道的中心軸360°以內(nèi)距離320關(guān)于中心軸均勻地隔開。在一個(gè)示例中，內(nèi)距離320可以基本等于距離305。通過(guò)排氣通道204的排氣流由于排氣管202生成的摩擦可以是層狀的。內(nèi)部出口216在與排氣流基本成90°(垂直于排氣流)的方向上將尿素和/或排氣從混合器200的共同的內(nèi)部通道排到中心區(qū)域315中。這可以改變排氣流，使得排氣流前部基本是均勻的并且不再是層狀的。以此方式，可以增強(qiáng)尿素混合。

如上所述，內(nèi)部出口216和外部出口218將排氣/尿素混合物輸送到排氣通道204的不同區(qū)域。該區(qū)域由混合器200分開。該區(qū)域中的排氣與流出混合器的混合物碰撞，這可以增加整個(gè)混合器中的尿素分散。通過(guò)這樣做，尿素濃度沿混合器200下游的整個(gè)排氣通道可以基本相等。這可以改善SCR設(shè)備反應(yīng)。

圖4示出混合器200的側(cè)視圖。如所示的，轉(zhuǎn)接器208與排氣管202的外表面共面接觸，其流體地耦連到噴射器206和混合器200。噴射器206可以在一些條件期間噴射尿素以減少位于混合器200下游的SCR設(shè)備中的一種或多種化合物的氧化狀態(tài)?；旌掀?00可以改進(jìn)尿素與排氣的混合從而將尿素提供到SCR的較大表面面積，這可以增加SCR氧化能力以便后續(xù)的排氣處理。

軸系統(tǒng)490包括兩個(gè)軸，平行于水平軸的x軸和平行于豎直軸的y軸。排氣通道204的中心軸495平行于x軸?；旌掀鞯闹行妮S499平行于y軸(垂直于中心軸495)。箭頭498描述排氣通道204中的排氣流的大致方向。

入口214彼此均勻地間隔開。出口218也彼此均勻地間隔開，同時(shí)與入口214徑向錯(cuò)開。外部出口218面向與入口214成90°(垂直)的方向。這迫使排氣在混合器200中轉(zhuǎn)動(dòng)以重新進(jìn)入排氣通道204。這增加了排氣流動(dòng)距離并擾亂排氣流。內(nèi)部出口216在側(cè)視圖400中被穿孔管210遮擋。如所示的，線性管212不包括外部出口218。如所示的，線性管內(nèi)直徑405基本等于穿孔管內(nèi)直徑410。

圖5示出現(xiàn)有技術(shù)尿素混合器510的流體動(dòng)力學(xué)仿真500和本公開混合器(例如，圖2的混合器200)的流體動(dòng)力學(xué)仿真550。仿真描述混合器分散尿素通過(guò)所有的排氣通道的能力。該仿真在基本類似的環(huán)境中進(jìn)行，該類似的環(huán)境可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、排氣溫度、排氣速度、排氣壓力、排氣管長(zhǎng)度、排氣管材料等。額外地，混合器位于沿排氣通道的類似的位置處。

現(xiàn)有技術(shù)混合器510為直管噴射器，其經(jīng)配置以接收尿素噴射和排氣。尿素/排氣混合物可以經(jīng)由面向排氣流的方向的出口離開現(xiàn)有技術(shù)混合器510，該出口鄰近現(xiàn)有技術(shù)混合器510的底部部分設(shè)置?，F(xiàn)有技術(shù)混合器510沿排氣通道502的中心軸540引導(dǎo)混合物。

在流體動(dòng)力學(xué)仿真500中，混合物不接觸排氣管504的內(nèi)表面。因此，排氣通道502的外部區(qū)域(例如，外部區(qū)域310)可能不包括混合物。此外，沿仿真500的排氣通道502的尿素濃度不相等，其中靠近中心軸540的那部分排氣包含比靠近排氣管504的那部分排氣更大濃度的尿素。位于現(xiàn)有技術(shù)尿素混合器510下游的SCR設(shè)備可能由于不充分的混合而不被完全減少，并且可能以低于所需的水平操作。

在流體動(dòng)力學(xué)仿真550中，混合物以小于由線556所指示的排氣通道552的一半的長(zhǎng)度接觸排氣管554的內(nèi)表面。在一個(gè)示例中，該長(zhǎng)度可以精確地為50mm?；旌衔镟徑行妮S590流過(guò)排氣通道502、排氣管554以及位于其間的區(qū)域。沿排氣通道552的尿素濃度基本均勻，其中相比于鄰近排氣管554的樣品，接近中心軸590的排氣的樣品可以包括基本相等的尿素濃度。以此方式，相比于現(xiàn)有技術(shù)混合器510，SCR催化劑可以更接近混合器200設(shè)置，同時(shí)由于增加的尿素分散而經(jīng)受更大的尿素反應(yīng)。這減少了封裝限制，同時(shí)增加了SCR反應(yīng)。

以此方式，緊湊、易于設(shè)計(jì)的尿素混合器可以沿SCR設(shè)備上游的排氣通道設(shè)置。尿素混合器可以通過(guò)在混合器中組合排氣和尿素并在基本垂直于排氣流的方向上將混合物釋放到排氣通道來(lái)增強(qiáng)尿素混合。尿素混合器進(jìn)一步將混合物引導(dǎo)到排氣通道的外部區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域，從而增加排氣/尿素流的均勻性。配置尿素混合器以接收尿素噴射和排氣流的技術(shù)效果是經(jīng)由增加的尿素分散來(lái)改善SCR反應(yīng)。該混合器還可以通過(guò)在整個(gè)排氣通道中以比現(xiàn)有技術(shù)更少的距離混合尿素來(lái)減少封裝限制。相比于現(xiàn)有技術(shù)，這使制造商能夠?qū)CR催化劑更靠近尿素混合器設(shè)置。

一種包括尿素噴射器的系統(tǒng)，該尿素噴射器經(jīng)被定位以在環(huán)形的穿孔管內(nèi)部噴射尿素，該管被定位在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流中并且經(jīng)配置以借助位于面向排氣通道中的進(jìn)入排氣流的方向的上游面上的入口接收排氣。包括SCR催化劑的系統(tǒng)的第一示例被定位在穿孔管下游，其中噴射器被定位以僅在管內(nèi)從噴射器噴嘴噴射。可選地包括第一示例的系統(tǒng)的第二示例還包括，其中穿孔管還包括面向朝向排氣通道的中心軸的徑向向內(nèi)的方向的內(nèi)部出口。可選地包括第二和第一示例中的一個(gè)或多個(gè)的系統(tǒng)的第三示例還包括，其中穿孔管還包括面向穿孔管的相對(duì)側(cè)上從中心軸徑向向外的方向的外部出口?？蛇x地包括第一至第三示例的系統(tǒng)的第四示例還包括，其中穿過(guò)管與排氣管同軸，其中出口僅徑向向內(nèi)面向和徑向向外面向，并且其中沒(méi)有穿孔面向下游?？蛇x地包括第一至第四示例的系統(tǒng)的第五示例，穿孔管經(jīng)由線性管耦連到容納噴射器的轉(zhuǎn)接器，該管具有從線性管分叉到穿孔管的共同的內(nèi)部通道。可選地包括第一至第五示例的系統(tǒng)的第六示例還包括，其中線性管包括入口但不包括到排氣通道的出口?？蛇x地包括第一至第六示例的系統(tǒng)的第七示例還包括，其中穿孔管圍繞排氣通道的中心軸跨越整個(gè)360°?？蛇x地包括第一至第七示例的系統(tǒng)的第八示例還包括，其中穿孔管包括圓環(huán)形中空橫截面(donut-shaped)，并且其中噴射器垂直于環(huán)形件的中心軸噴射?？蛇x地包括第一至第八示例的系統(tǒng)的第九示例還包括，其中穿孔管還包括與入口徑向錯(cuò)開的出口，并且其中環(huán)形件的中心軸與運(yùn)送排氣流并且混合器被定位在其中的排氣通道的中心軸對(duì)齊。

一種尿素混合器，包括與下部環(huán)形管鄰接的上部線性管，位于管的上游側(cè)上的入口和位于環(huán)形管的徑向側(cè)上的出口，以及耦連到帶有位于其中的內(nèi)部空間的轉(zhuǎn)接器的尿素噴射器，該內(nèi)部空間將尿素噴射器流體地耦連到線性管。尿素混合器的第一示例包括，其中線性管被物理地耦連到轉(zhuǎn)接器?？蛇x地包括第一示例的尿素混合器的第二示例包括，其中流出出口的排氣在垂直于排氣流入到入口中的方向的方向上流動(dòng)?？蛇x地包括第二和/或第一示例的尿素混合器的第三示例包括，其中線性管和環(huán)形管關(guān)于中心混合器軸對(duì)稱。可選地包括第一至第三示例的尿素混合器的第四示例包括，其中出口的數(shù)目大于入口的數(shù)目?？蛇x地包括第一至第四示例的尿素混合器的第五示例包括，其中環(huán)形管相對(duì)于具有出口的環(huán)形管的外壁和具有出口的環(huán)形管的內(nèi)壁與排氣管內(nèi)壁均勻地隔開?？蛇x地包括第一至第五示例的尿素混合器的第六示例還包括，其中線性管和環(huán)形管是中空的并且通過(guò)位于其中的共同的內(nèi)部通道彼此完全相交?？蛇x地包括第一至第六示例的尿素混合器的第七示例還包括，其中共同的內(nèi)部通道從線性管分叉到環(huán)形管，且其中共同的內(nèi)部通道跨越環(huán)形管的整個(gè)360°。

一種包括具有中空的內(nèi)部空間的轉(zhuǎn)接器的尿素混合器，該轉(zhuǎn)接器耦連到尿素噴射器和線性管，與排氣管同軸的環(huán)形管被物理地耦連到線性管并與該線性管鄰接，該管包括經(jīng)配置以接收排氣通道的排氣的入口，該管的共同的內(nèi)部通道流體地連接到內(nèi)部空間，其中排氣可以流過(guò)共同的內(nèi)部通道和內(nèi)部空間，以及沿環(huán)形管的半徑設(shè)置的內(nèi)部出口和外部出口，其中內(nèi)部出口面向徑向向內(nèi)至排氣通道的中心軸的方向并且外部出口面向從中心軸徑向向外的方向。尿素混合器的第一示例還包括，其中除了指定的那些，線性管或環(huán)形管中沒(méi)有其它入口和額外的出口。

要注意的是，本文中所包括的示例控制和估計(jì)程序可以與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。本文中公開的控制方法和程序可以作為可執(zhí)行指令被存儲(chǔ)在非暫時(shí)性存儲(chǔ)器中，并且可以被包括與各種傳感器、致動(dòng)器和其他發(fā)動(dòng)機(jī)硬件組合的控制器的控制系統(tǒng)執(zhí)行。此處所描述的具體程序可以表示任意數(shù)量的處理策略中的一種或多種，例如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。因此，所示的各種動(dòng)作、操作或功能可以按照所示的順序執(zhí)行，并行地執(zhí)行，或在某些情況下被省略。同樣地，處理順序并非是實(shí)現(xiàn)本文描述的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需的，而是被提供以便于說(shuō)明和描述。根據(jù)所使用的具體策略，所示的動(dòng)作、操作和/或功能中的一個(gè)或多個(gè)可以被反復(fù)地執(zhí)行。此外，所描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以以圖形方式表示將被編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的非暫時(shí)性存儲(chǔ)器內(nèi)的代碼，其中所描述的動(dòng)作通過(guò)執(zhí)行包括與電子控制器組合的各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件組件的系統(tǒng)內(nèi)的指令而被執(zhí)行。

應(yīng)當(dāng)理解，本文公開的配置和程序本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例并不被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)槎喾N變化是可能的。例如，以上技術(shù)可以被應(yīng)用于V-6、I-4、I-6、V-12、對(duì)置4缸以及其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新穎且非顯而易見的組合和子組合。

隨附的權(quán)利要求具體指出被認(rèn)為新穎且非顯而易見的某些組合及子組合。這些權(quán)利要求可能提到“一個(gè)/一”元件或“第一”元件或其等價(jià)物。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包含一個(gè)或多個(gè)這種元件的組合，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其它組合和子組合可以通過(guò)修改權(quán)利要求來(lái)主張，或者通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來(lái)主張。這些權(quán)利要求，不管在范圍上比原權(quán)利要求更寬、更窄、相同或不同，都被認(rèn)為包含在本公開的主題內(nèi)。