專利名稱：將混合器和微粒分離器整合在一個共用殼體中的模塊以及具有該模塊的一種發(fā)動機換氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本披露總體上涉及發(fā)動機換氣系統(tǒng)、發(fā)動機換氣系統(tǒng)的組件、以及制造和使用它們的方法。
背景技術(shù)：
在歐洲、美國以及大多數(shù)國外市場中，柴油和汽油發(fā)動機的當前和未來排放需要將要求能夠?qū)崿F(xiàn)低NOx和小微粒狀物質(zhì)排放的發(fā)動機概念，而這類概念同時滿足低成本系統(tǒng)的要求和封裝需要。


圖1是使用一個單級渦輪增壓器的一種現(xiàn)有技術(shù)柴油發(fā)動機換氣系統(tǒng)64的一個示意圖。這一系統(tǒng)64包括一個低壓排氣再循環(huán)(EGR)回路66，該回路包括一個第一 EGR通道7、一個第一 EGR閥門8、以及一個第一冷卻器9。
系統(tǒng)64包括一個高壓回路68，該回路具有一個第二 EGR通道15、一個第二 EGR閥門16以及一個第二冷卻器17。排氣是由一臺發(fā)動機1產(chǎn)生并且通過一個排氣歧管2排出。 可以在兩個方向上引導(dǎo)來自排氣歧管2的排氣。
在第一方向上，該氣體可以流經(jīng)高壓回路68并且流入進氣歧管14中。為了產(chǎn)生足夠的通過第二 EGR通道15和第二 EGR冷卻器17的EGR流量，可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)第二 EGR閥門16。如果第二 EGR閥門16被完全打開并且要求更多地流經(jīng)第二 EGR通道15和第二 EGR 冷卻器17，可以逐漸地關(guān)閉通常是一個擋板型閥門的進氣第一節(jié)流閥13。
可替代地，在第二方向上，該排氣可以通過可變渦輪3并且被引入一個柴油微粒過濾器4中，其中該氣體可以被清除不同的成分，這些成分可以包括碳煙、一氧化碳或碳氫化合物。在流經(jīng)柴油微粒過濾器4和排氣節(jié)流器5之后，該排氣然后通過排氣管6退出。第一 EGR閥門8可以被打開以便允許通過低壓回路66流到進氣道10并且朝向渦輪增壓器的壓縮機11。沿著這個第二方向，微?？梢允占诓裼臀⒘＿^濾器4上，該柴油微粒過濾器可以釋放通過EGR通道7流到壓縮機11的小微粒。微粒可以在壓縮機葉片上形成未燃燒的碳氫化合物的樹脂狀沉積物。此外，來自排氣的冷凝物或液滴可以通過EGR通道7流到壓縮機11。
本發(fā)明的示例件實施方案的概述 本發(fā)明的一個實施方案是一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括一個殼體，該殼體具有一個混合器部分以及第一、第二和第三開口。該第一開口被配置為接收至少一部分由一個內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣，而該第二開口被配置為接收進氣。該混合器部分與該第一和第二開口處于連通以便將排氣和進氣混合成一種氣體混合物。該第三開口與該混合器部分處于連通以便使氣體混合物通過其流動。本發(fā)明進一步包括安置在該殼體內(nèi)的一個微粒分離器。該微粒分離器被配置為從排氣中去除微粒。該產(chǎn)品可以被包括在一個低壓EGR通道和/或一個高壓EGR通道中。
本發(fā)明的其他示例性實施方案將從以下提供的詳細說明中變得清楚。應(yīng)該理解， 雖然這些詳細的說明和具體的實例披露了本發(fā)明的多個示例性實施方案，但它們是旨在用于說明的目的而并非旨在限定本發(fā)明的范圍。
附圖簡要說明 從以下詳細的說明以及這些附圖中將會對本發(fā)明的示例性實施方案得到更加全面地理解，在附圖中 圖1是現(xiàn)有技術(shù)發(fā)動機換氣系統(tǒng)的一個示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的發(fā)動機換氣系統(tǒng)的一個示意圖。
圖3是一個混合器模塊的一個透視圖，該混合器模塊包括一個混合器部分以及根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個微粒分離器。
圖4是沿線4-4截取的圖3的混合器模塊的一個截面視圖。
圖5是圖3的混合器模塊的一個局部切開視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案的一個混合器模塊的一個截面視圖。
圖7是圖6的混合器模塊的另一個截面視圖。
示例件實施方案的詳細說明 以下對這種或這些實施方案的說明在本質(zhì)上僅是示例性的而決非旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。
諸位發(fā)明人已經(jīng)認識到對于一種緊湊裝置的需要，該緊湊裝置從再循環(huán)的排氣中去除微粒并且可以被很容易地封裝在EGR通道內(nèi)。
本發(fā)明的一個實施方案包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品將多個發(fā)動機換氣系統(tǒng)組件整合在一個共用殼體中，這些發(fā)動機換氣系統(tǒng)組件包括至少一個EGR混合器以及一個微粒分離器。該模塊可以被包括在一個低壓EGR通道和/或一個高壓EGR通道中。
現(xiàn)在參見圖2，本發(fā)明的一個實施方案可以包括一個發(fā)動機換氣系統(tǒng)10，該發(fā)動機換氣系統(tǒng)包括一個進氣管路12、一個排氣管路14、一個渦輪增壓器16、一個再循環(huán)管路 18以及一個產(chǎn)品或混合器模塊20。進氣管路12被配置為將進氣引導(dǎo)流向內(nèi)燃發(fā)動機22， 而排氣管路14被配置為從內(nèi)燃發(fā)動機22接收排氣。渦輪增壓器16具有與排氣管路14相關(guān)聯(lián)的一個渦輪機部分M以及與進氣管路12相關(guān)聯(lián)的一個壓縮機部分沈，這樣響應(yīng)排氣在該排氣管路中轉(zhuǎn)動渦輪機部分M，壓縮機部分26在該進氣管路中壓縮進氣。再循環(huán)管路 18是在排氣管路14與進氣管路12之間處于連通的一個低壓排氣再循環(huán)通道，以選擇性地將至少一部分的排氣再循環(huán)回到內(nèi)燃發(fā)動機22。然而，該再循環(huán)管路可以代替地是一個高壓排氣再循環(huán)通道。如以下詳細說明的，混合器模塊20將再循環(huán)管路18連接到進氣管路 12上，以均勻地混合排氣與進氣并且從排氣中去除微粒。
參見圖3至圖5，產(chǎn)品或混合器模塊20具有一個殼體洲以及一個微粒分離器30。 殼體觀具有一個混合器部分32以及第一、第二和第三開口 34、36、38。第一開口 ；34被配置為從再循環(huán)管路18接收排氣，而第二開口 36被配置為從進氣管道12的一部分接收進氣。 混合器部分32與第一和第二開口 34、36處于連通以便將排氣和進氣混合成一種氣體混合物。第三開口 38與混合器部分32處于連通以便使氣體混合物通過其流進進氣管路12的另一個部分中。
如在圖4中最清楚示出的，殼體觀進一步包括第一和第二管路40、42，其中混合器部分32是第二管路42的一個整體部分。第一管路40具有與第一開口 34處于連通的一個排氣通道44以接收排氣。第一管路40基本上圍繞混合器部分32，并且混合器部分32具有與排氣通道44處于連通的多個間隔開的開口 46以從其接收排氣。第二管路42具有與間隔開的開口 46處于連通的一個混合通道48以接收排氣?；旌贤ǖ?8進一步包括與第二開口 36處于連通以接收進氣的一個末端部分以及與第三開口 38處于連通以使氣體混合物流動通過其的另一個末端部分。
殼體觀可以由一個整鑄件或裝配件制成。盡管如此，殼體28可以代替地由兩個或更多個如所希望的分開的組件制成。
微粒分離器30被安置在該殼體內(nèi)并且被配置為從排氣中去除微粒。微粒分離器 30 (如在圖4至圖5中最清楚示出的)可以是被配置為從排氣中收集微粒、碎片和/或冷凝物的一個篩選構(gòu)件或一個過濾器網(wǎng)。微粒分離器30可以是如所希望的不同其他適合的多孔介質(zhì)。微粒分離器30可以具有一種圓柱形狀并且可以具有一個通孔。微粒分離器30通過一種摩擦配合、一種插入模制品、不同適合的緊固件或它們的任意組合被連接到殼體觀上。例如，如在圖5所示的實施方案中舉例說明的，微粒分離器30可以具有一個末端部分， 該末端部分包覆模制有多個彈性的環(huán)形脊50用于卡扣安裝在殼體觀的一個環(huán)形通道內(nèi)。 每個脊50還是接合微粒分離器30的一個密封件，這樣排氣被引導(dǎo)通過微粒分離器30?；旌掀鞑糠?2圍繞微粒分離器30，這樣微粒分離器30被安置在第二管路42的混合通道48 內(nèi)。
現(xiàn)在將根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案解釋操作圖2至圖5的混合器模塊的一種方法。
在步驟200，殼體觀的第一開口 34將由該發(fā)動機產(chǎn)生的至少一部分排氣傳引導(dǎo)流入第一管路40的排氣通道44中。
接下來在步驟202，殼體28的第二開口 36將進氣引導(dǎo)流入第二管路42的混合通道48中。
接下來在步驟204，微粒分離器30從殼體觀內(nèi)的排氣中收集微粒。這個步驟可以通過從在排氣通道44中的排氣的一個低速型材內(nèi)的一個篩選構(gòu)件或過濾器網(wǎng)上的排氣中收集微粒來實現(xiàn)。因此，微粒分離器30減小了排氣的壓降。盡管如此，這個步驟也可以通過微粒分離器30從第二管路42的混合通道48內(nèi)的排氣中收集微粒來實現(xiàn)。
接下來在步驟206，微粒分離器30收集其上的冷凝物并且然后汽化該冷凝物。
接下來在步驟208，混合器部分32將進氣和排氣引導(dǎo)流動以將進氣和排氣混合成氣體混合物。這個步驟可以通過從排氣通道44徑向向內(nèi)引導(dǎo)排氣通過混合器部分32的間隔開的開口 46并且進入混合通道48中來實現(xiàn)。
接下來在步驟210，該產(chǎn)品或混合通道48將氣體混合物通過第三開口 38引導(dǎo)流向渦輪增壓器16的壓縮機部分26。
參見圖6和圖7，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方案示出了一個混合器模塊120。混合器模塊120具有一個混合器部分132以及一個微粒分離器130，并且基本上各自類似于圖3 至圖5的混合器模塊20具有的混合器部分32和微粒分離器30。然而，在這個實施方案中， 微粒分離器130圍繞混合器部分132而不是該混合器部分圍繞該微粒分離器。因此，微粒分離器130被安置在排氣通道144中，這樣微粒分離器130從排氣的低速流動部分去除微粒和冷凝物并且減小排氣的壓降。微粒分離器130通過一種摩擦配合、一種插入模制品、不同適合的緊固件或它們的任意組合被連接到殼體1 上。
本發(fā)明的實施方案的以上說明在本質(zhì)上僅僅是示例性的并且，因此，其多種變體不得被認為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)品，包括一個殼體，該殼體具有一個混合器部分以及第一、第二和第三開口，該第一開口被配置為接收至少一部分由一個內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣，該第二開口被配置為接收進氣，該混合器部分與該第一和第二開口處于連通以將排氣和進氣混合成一種氣體混合物，并且該第三開口與該混合器部分處于連通以使該氣體混合物通過其流動；以及一個微粒分離器，該微粒分離器被安置在該殼體內(nèi)，該微粒分離器被配置為從排氣中去除微粒和冷凝物。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中該殼體由一個整鑄件或裝配件制成。
3.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中該微粒分離器是被配置為從排氣中收集微?；蛩槠囊粋€篩選構(gòu)件或一個過濾器網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中該微粒分離器圍繞該混合器部分，這樣該微粒分離器從排氣的一個低速流動部分去除微粒并且減小排氣的壓降。
5.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中該混合器部分圍繞該微粒分離器。
6.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，進一步包括第一和第二管路，其中該混合器部分是該第二管路的一個整體部件，該第一管路具有與該第一開口處于連通的一個排氣通道以接收排氣，該第一管路基本上圍繞該混合器部分，該混合器部分具有與該排氣通道處于連通的多個間隔開的開口以接收排氣，該第二管路具有一個混合通道，該混合通道與這些間隔開的開口處于連通以接收排氣，該混合通道進一步具有與該第二開口處于連通的一個末端部分以接收進氣以及與該第三開口處于連通的另一個末端部分以使該氣體混合物通過其流動。
7.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)品，其中該微粒分離器被安置為圍繞該第二管路并且被定位在該第一管路的排氣通道內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)品，其中該微粒分離器被定位在該第二管路的混合通道內(nèi)。
9.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，進一步包括接合該微粒分離器的一個密封件，這樣排氣被引導(dǎo)通過該微粒分離器。
10.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中該微粒分離器通過一種摩擦裝配、一個插入模制品以及一個緊固件中的至少一個被連接在該殼體上。
11.一種操作一個產(chǎn)品的方法，該產(chǎn)品具有一個殼體，該殼體包括第一和第二管路，該第一管路具有一個第一開口以及與該第一開口處于連通的一個排氣通道，該第一管路基本上圍繞該第二管路的一部分，該第二管路具有與該排氣通道處于連通的多個間隔開的開口，該第二管路進一步包括一個第二開口以及與該第二開口和這些間隔開的開口兩者處于連通的一個混合通道，該第二管路進一步包括與該混合通道處于連通的一個第三開口，該方法包括將排氣引導(dǎo)通過該殼體的第一開口；將進氣引導(dǎo)通過該殼體的第二開口；從該殼體內(nèi)的微粒分離器上的排氣中收集微粒；將進氣和排氣引導(dǎo)通過該混合器部分以將進氣和排氣混合成一種氣體混合物；并且將該氣體混合物引導(dǎo)通過該第三開口。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中排氣通過該混合器部分的引導(dǎo)是通過形成在該第二管路中的這些間隔開的開口。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在該微粒分離器上的這些微粒的收集是在一個篩選構(gòu)件或一個過濾器網(wǎng)上。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括收集在該微粒分離器上的冷凝物并且然后汽化該冷凝物。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括將排氣引導(dǎo)通過該第一開口并且進入該第一管路的排氣通道中； 將進氣引導(dǎo)通過該第二開口并且進入該第二管路的混合通道中； 引導(dǎo)排氣從該排氣通道通過這些間隔開的開口并且進入該混合通道以混合排氣與進氣；并且引導(dǎo)該氣體混合物從該混合通道通過該第三開口。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中排氣通過這些間隔開的開口的引導(dǎo)是在相對于該混合通道的一個徑向向內(nèi)方向和一個螺旋方向中的至少一個上從該排氣通道朝向該混合通道。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中排氣通過該微粒分離器的引導(dǎo)是在該第一管路的排氣通道內(nèi)。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中排氣通過該微粒分離器的引導(dǎo)是在該第二管路的混合通道內(nèi)。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，進一步包括收集在該微粒分離器上的冷凝物并且然后汽化該冷凝物。
20.—種產(chǎn)品，包括 一個發(fā)動機換氣系統(tǒng)，包括一個進氣管路，該進氣管路被配置為將進氣引導(dǎo)流向一個內(nèi)燃發(fā)動機； 一個排氣管路，該排氣管路被配置為從該內(nèi)燃發(fā)動機接收排氣； 一個渦輪增壓器，該渦輪增壓器具有與該排氣管路相關(guān)聯(lián)的一個渦輪機部分以及與該進氣管路相關(guān)聯(lián)的一個壓縮機部分，這樣響應(yīng)排氣在該排氣管路中轉(zhuǎn)動該渦輪機部分，該壓縮機部分在該進氣管路中壓縮進氣；一個再循環(huán)管路，該再循環(huán)管路在該排氣管路與該進氣管路之間連通以再循環(huán)至少一部分的排氣通過該進氣管路至該內(nèi)燃發(fā)動機；以及一個產(chǎn)品，該產(chǎn)品將該再循環(huán)管路連接在該進氣管路上，該產(chǎn)品具有一個殼體以及一個微粒分離器，該殼體具有一個混合器部分以及第一、第二和第三開口，該第一開口被配置為從該再循環(huán)管路接收排氣，該第二開口被配置為從該進氣管路的一部分接收進氣，該混合器部分與該第一和第二開口處于連通以將排氣和進氣混合成一種氣體混合物，并且該第三開口與該混合器部分處于連通以使該氣體混合物經(jīng)過其流動進入該進氣管路的另一部分，并且該微粒分離器被安置在該殼體內(nèi)并且被配置為從排氣中去除微粒。
全文摘要
一個示例性實施方案包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括一個殼體，該殼體具有一個混合器部分以及第一、第二和第三開口。該第一開口被配置為接收至少一部分由一個內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生的排氣，而該第二開口被配置為接收進氣。該混合器部分與該第一和第二開口處于連通以便將排氣和進氣混合成一種氣體混合物。該第三開口與該混合器部分處于連通以便使氣體混合物經(jīng)過其流動。本發(fā)明進一步包括安置在該殼體內(nèi)的一個微粒分離器。該微粒分離器被配置為從排氣中去除微粒。該產(chǎn)品可以被包括在一個低壓EGR通道和/或一個高壓EGR通道中。
文檔編號F01N3/021GK102187080SQ200980139306
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者W·溫策爾 申請人:博格華納公司