Область применения
Настоящее изобретение в целом относится к смесителю для смешивания рециркулирующих отработавших газов (РОГ) и/или мочевины.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Чтобы обеспечить соответствие жестким федеральным стандартам на содержание отработавших газов, системы двигателей могут быть оснащены множеством технологий для снижения выбросов вредных веществ. Конкретно, может оказаться желательным решить проблему выбросов оксидов азота (NOx). Два примера технологий уменьшения выбросов NOx включают в себя рециркуляцию отработавших газов (РОГ) и устройство избирательной каталитической нейтрализации (ИКН). Уменьшение выбросов NOx при помощи РОГ включает в себя рециркуляцию регулируемой доли отработавших газов двигателя обратно во впускной канал для объединения с впускным воздухом. Добавленные РОГ могут не участвовать в химических процессах, протекающих при сгорании (например, газы являются по существу инертными) и могут уменьшать количество содержимого цилиндра, доступное для сгорания. Это может привести к соответственно более низкой максимальной температуре в цилиндре и выделению тепла. При этом выбросы NOx могут быть уменьшены. Уменьшение NOx при помощи устройства ИКН включает в себя восстановительную реакцию между NOx и аммиаком (NH3), стимулируемую устройством ИКН, которое преобразует NOx в азот (N2) и воду (H2O). NH3 вводят в систему выпуска отработавших газов двигателя выше по потоку от нейтрализатора ИКН посредством впрыскивания мочевины в канал отработавших газов или генерируют в верхнем по потоку каталитическом нейтрализаторе. Мочевина подвергается энтропийному разложению до образования NH3 в высокотемпературных условиях.
Однако, как установлено авторами настоящей заявки, при протекании рециркулирующих отработавших газов во впускной канал и/или при впрыскивании мочевины в канал отработавших газов могут возникать проблемы. В одном примере газы РОГ вводят во впускной канал до разделения впускного канала выше по потоку от многоцилиндрового двигателя. Достичь требуемого смешивания газов РОГ при различных частотах вращения/нагрузках двигателя может оказаться затруднительным, что может привести к неравномерному распределению смеси газов РОГ/впускного воздуха. Например, в один цилиндр может поступать слишком много газов РОГ, что, вероятно, приведет к увеличению выделения твердых частиц с отработавшими газами, а в другой цилиндр - слишком мало газов РОГ, что, вероятно, приведет к увеличению выбросов NOx. В качестве второго примера, мочевина может плохо смешиваться с отработавшими газами (например, первая область отработавших газов содержит более высокую концентрацию мочевины, чем вторая область отработавших газов выпускного канала), что может привести к низкокачественному покрытию ИКН и слабой химической активности при взаимодействии между выбросами (NOx) и ИКН. Кроме того, чрезмерное смешивание и взбалтывание мочевины в отработавших газах может, аналогичным образом, вызывать проблемы, такие как увеличение отложений. Таким образом, как на вводе газов РОГ во впускной канал, так и на вводе мочевины в выпускной канал может сказываться плохое смешивание.
Попытки решить проблему недостаточного смешивания включают в себя введение устройства смешивания на стыке между выходом системы РОГ и впускным каналом и/или введение устройства смешивания ниже по потоку от форсунки мочевины и выше по потоку от устройства ИКН, так, чтобы рассеивание отработавших газов РОГ или мочевины могла быть более однородным. Дополнительные попытки включают в себя одно или более из регулирования функции клапана для введения противодавления во впускной и/или выпускной канал и/или включения форсунок с завихрителями и/или другими характеристиками, создающими завихрение.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с такими системами. В одном примере возможность смешивания у смесителей ограничена. В качестве примера, статические смесители могут быть ограничены вследствие скорости газового потока из-за отсутствия разрежения или других характеристик, способствующих смешиванию. В связи с этим, для преодоления зависимости от скорости газа размер смесителей можно увеличить. Однако увеличение размера смесителей может привести к увеличению размера газового канала, что, в конечном счете, потребует значительных модификаций конструкции газового канала. В результате могут возрасти затраты на производство транспортного средства.
В одном примере описанные выше проблемы могут быть решены системой, содержащей полый каплевидный смеситель, имеющий входное отверстие на нижнем по потоку сферическом конце и множество выходных отверстий, расположенных вдоль максимального диаметра смесителя, при этом смеситель размещен на некотором расстоянии от трубы в радиальном направлении, и диаметр смесителя вдоль центральной оси непрерывно уменьшается от максимального диаметра в направлении верхнего и нижнего по потоку концов относительно направления потока газа. В результате этого смеситель может быть выполнен с возможностью смешивания газов РОГ во впускном канале или мочевины в выпускном канале без значительных модификаций впускной и выпускной систем соответственно.
В качестве одного примера, радиальный зазор между смесителем и трубой обратно пропорционально диаметру смесителя так, что радиальное расстояние увеличивается при уменьшении диаметра смесителя. Таким образом, радиальный зазор между смесителем и трубой может представлять собой канал Вентури, расположенный по всей окружности вокруг смесителя. Канал Вентури может создавать разрежение в горловине канала Вентури, которое может подаваться во внутреннее пространство смесителя через выпускные отверстия. Разрежение может способствовать смешиванию внутри смесителя наряду с тем, чтобы способствовать протеканию газовой смеси через выпускные отверстия в канал трубы. Смеситель может быть выполнен с возможностью размещения во впускном канале или выпускном канале, где смеситель может смешивать газы РОГ с впускным воздухом или мочевину с отработавшими газами соответственно. Таким образом, технологичный, компактный и экономичный смеситель может быть выполнен с возможностью смешивания газов РОГ или мочевины.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 показано схематическое изображение двигателя с по меньшей мере одним смесителем.
На ФИГ. 2 показан вид в изометрии смесителя мочевины, расположенного в выпускном канале.
На ФИГ. 3 показан вид снизу вверх по потоку смесителя мочевины.
На ФИГ. 4 показано поперечное сечение смесителя мочевины с примером смешивания потока отработавших газов с мочевиной.
На ФИГ. 5 показан вид в изометрии смесителя РОГ, расположенного во впускном канале. На ФИГ. 6 показан вид снизу вверх по потоку смесителя РОГ.
На ФИГ. 7 показано поперечное сечение смесителя РОГ с примером смешивания впускного потока с газами РОГ.
ФИГ. 2-7 показаны приблизительно в соответствии с масштабом, однако могут применяться и альтернативные размеры.
Осуществление изобретения
Следующее раскрытие относится к системам для смесителя. Смеситель может представлять собой статический смеситель, расположенный во впускном и/или выпускном канале. Смеситель, расположенный во впускном канале, может быть выполнен с возможностью приема газов РОГ и наружного воздуха в камере, где газы РОГ и наружный воздух могут смешиваться перед протеканием в один или более цилиндров двигателя. Смеситель, расположенный в выпускном канале, может быть по существу аналогичен смесителю во впускном канале. Смеситель в выпускном канале может быть выполнен с возможностью приема отработавших газов с форсункой, расположенной таким образом, чтобы впрыскивать мочевину в камеру смесителя. Таким образом, смеситель во впускном канале может представлять собой смеситель РОГ, а смеситель в выпускном канале может представлять собой смеситель мочевины. В одном примере различия между смесителем РОГ и смесителем мочевины заключаются в том, что смеситель РОГ соединен по текучей среде с каналом РОГ, а смеситель мочевины соединен по текучей среде с форсункой мочевины. Черты различия и сходства между смесителями будут подробнее описаны ниже. Смесители могут применяться в двигателе, как показано на ФИГ. 1. Смеситель мочевины образует кольцевой канал Вентури, расположенный между смесителем мочевины и выпускной трубой. Канал Вентури может способствовать смешиванию мочевины в смесителе мочевины, как показано на ФИГ. 2. Нижний по потоку вид смесителя мочевины показан на ФИГ. 3. Отработавшие газы могут втекать в смеситель мочевины и смешиваться с мочевиной, как показано на ФИГ. 4. Смеситель РОГ образует кольцевой канал Вентури между впускной трубой и внешними поверхностями смесителя РОГ, как показано на ФИГ. 5. Смеситель РОГ дополнительно содержит входное и выходное отверстия, выровненные вдоль общей оси, что позволяет обеспечивать поток РОГ, близкий к центральной оси впускного канала. Смеситель РОГ дополнительно содержит множество перфорационных отверстий, выровненных вдоль общей продольной оси смесителя, где перфорационные отверстия могут направлять газы РОГ и наружный воздух для вытекания по радиусу наружу во впускной канал. Нижний по потоку вид смесителя РОГ показан на ФИГ. 6 соответственно. Наружный воздух может поступать в смеситель РОГ и сливаться с газами РОГ перед втеканием в различные участки впускного канала, как показано на ФИГ. 7.
На ФИГ. 2-7 показаны примеры конфигураций с относительным расположением различных компонентов. Если элементы показаны непосредственно контактирующими друг с другом или непосредственно соединенными, такие элементы могут называться непосредственно контактирующими или непосредственно соединенными соответственно по меньшей мере в одном примере. Аналогичным образом, элементы, показанные смежными или соседними друг с другом, могут быть смежными или соседними друг с другом соответственно по меньшей мере в одном примере. В качестве примера, компоненты, находящиеся в контакте друг с другом с использованием общей поверхности, могут называться находящимися в контакте по общей поверхности. В качестве другого примера, элементы, расположенные на расстоянии друг от друга так, что между ними есть только пустое пространство и никаких других компонентов, могут называться таковыми по меньшей мере в одном примере. В качестве еще одного примера, элементы, показанные выше/ниже друг друга, на противоположных сторонах по отношению друг к другу, или слева/справа по отношению друг к другу, могут называться таковыми относительно друг друга. Кроме того, как показано на чертежах, самый верхний элемент или точка элемента может называться «верхом» компонента, а самый нижний элемент или точка элемента может называться «низом» компонента, по меньшей мере в одном примере. В контексте настоящего документа термины «верх/низ», «верхний/нижний», «выше/ниже» могут относиться к вертикальной оси чертежей и использоваться для описания расположения элементов чертежей по отношению друг к другу. В связи с этим в одном примере элементы, показанные над другими элементами, расположены выше этих других элементов по вертикали. В качестве еще одного примера, формы элементов, показанных в пределах чертежей, могут называться имеющими эти формы (например, являющимися круговыми, прямыми, плоскими, искривленными, закругленными, скошенными, наклоненными и т.п.). Далее, элементы, пересекающие друг друга, могут называться пересекающимися, или пересекающими друг друга элементами в по меньшей мере одном примере. Помимо этого, элемент, показанный внутри другого элемента или за пределами другого элемента, может называться таковым в одном примере. Кроме того, элементы могут быть описаны как по существу равные, аналогичные, идентичные и т.д. друг другу. По существу, равные, постоянные, аналогичные и т.д. могут рассматриваться как подобные элементы, имеющие отклонение друг от друга в диапазоне 1-5% вследствие производственных допусков.
Далее, на ФИГ. 1 изображена структурная схема, показывающая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10 в системе 100 двигателя, которая может входить в состав системы обеспечения движения автомобиля. Управление двигателем 10 может по меньшей мере частично осуществляться с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, а также входных данных от водителя 132 транспортного средства, получаемых с помощью устройства 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации пропорционального сигнала положения педали ПП. Камера 30 сгорания двигателя 10 может содержать цилиндр, образованный стенками 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в ней. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному приводному колесу транспортного средства при помощи системы промежуточной трансмиссии. Кроме того, стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 при помощи маховика, позволяя осуществлять операцию запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и выпускать газы, выделяющиеся при горении, через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых примерах осуществления камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
В этом примере управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 может осуществляться кулачковым приводом при помощи соответствующих систем 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которые могут приводиться в действие контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных примерах управление впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 может осуществляться электроприводом клапанов. Например, цилиндр 30 может в качестве альтернативы содержать впускной клапан, управляемый электроприводом клапанов, и выпускной клапан, управляемый кулачковым приводом, включающим в себя системы ППК и/или ИФКР.
Топливная форсунка 69 показана соединенной непосредственно с камерой 30 сгорания для непосредственного впрыскивания в нее топлива пропорционально длительности импульсного сигнала впрыска, принятого от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 69 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может также монтироваться сбоку от камеры сгорания или наверху камеры сгорания, например. Топливо можно подводить к топливной форсунке 69 при помощи топливной системы (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых примерах камера 30 сгорания может альтернативно или дополнительно включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44 в конфигурации, обеспечивающей так называемый распределительный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Искра подается в камеру 30 сгорания при помощи свечи 66 зажигания. Система зажигания может дополнительно содержать катушку зажигания (не показана) для увеличения напряжения, подаваемого на свечу 66 зажигания. В других примерах, таких как дизельный двигатель, свеча 66 зажигания может быть исключена.
Впускной канал 42 может содержать дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменяться контроллером 12 с помощью сигнала, подаваемого на электродвигатель или исполнительный механизм, входящий в состав дросселя 62, причем такую конфигурацию обычно называют электронной системой управления положением дроссельной заслонки (ЭСУПДЗ). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для изменения параметров впускного воздуха, подаваемого к камере 30 сгорания, наряду с другими цилиндрами двигателя. Данные о положении дроссельной заслонки 64 могут предоставляться контроллеру 12 сигналом положения дросселя (ПД). Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (ДВК) для измерения количества воздуха, поступающего в двигатель 10.
Датчик 126 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 72 снижения токсичности отработавших газов в соответствии с направлением потока отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для обеспечения индикации воздушно-топливного отношения отработавших газов, такой как линейный широкополосный кислородный датчик (УДКОГ) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), кислородный датчик с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ), датчик кислорода в нагретых отработавших газах (ДКНОГ), либо датчик окислов азота (NOx), концентрации водорода (НС) или угарного газа (СО). В одном из примеров расположенный выше по потоку датчик 126 отработавших газов представляет собой УДКОГ, выполненный с возможностью обеспечения выходного сигнала, такого как сигнал напряжения, пропорционального количеству кислорода в отработавших газах. Контроллер 12 преобразует выходной сигнал кислородного датчика в воздушно-топливное отношение отработавших газов при помощи передаточной функции кислородного датчика.
Устройство 72 снижения токсичности отработавших газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку как от датчика 126 отработавших газов, так и от смесителя 82. В одном примере смеситель 82 представляет собой смеситель мочевины. Устройство 72 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), ловушку для окислов азота (NOx), избирательный каталитический нейтрализатор (восстановитель) (ИКН), различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или их комбинации. В некоторых примерах во время эксплуатации двигателя 10 устройство 72 снижения токсичности отработавших газов может периодически сбрасываться за счет работы по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного воздушно-топливного отношения.
Смеситель 82 мочевины показан выше по потоку от устройства 72 снижения токсичности отработавших газов и ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. В некоторых вариантах осуществления, дополнительно или альтернативно, второй датчик отработавших газов может располагаться между смесителем 82 мочевины и устройством 72 снижения токсичности отработавших газов. Форсунка 84 расположена таким образом, чтобы впрыскивать жидкость в смеситель 82. Форсунка 84 соединена по текучей среде с резервуаром 88, содержащим жидкость, где жидкость может быть восстановителем (например, мочевиной) в одном примере. Мочевина может течь из резервуара 88 к форсунке 84 по полому каналу, расположенному в трубке 86. Смеситель 82 может представлять собой кольцеобразный выступ, проходящий в выпускной канал 48. Смеситель 82 выполнен с возможностью приема отработавших газов и дополнительно содержит камеру для смешивания мочевины и отработавших газов. Смеситель 82 вытесняет отработавшие газы за счет эффекта разрежения, создаваемого кольцевым каналом Вентури, расположенным между внешними поверхностями смесителя 82 мочевины и выпускной трубой. Смеситель 82 мочевины будет подробнее описан ниже со ссылкой на ФИГ. 2 и 3.
Система 140 рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 к впускному коллектору 44 по каналу 152 РОГ, соединенному по текучей среде со смесителем 80 РОГ. Смеситель 80 РОГ может быть по существу аналогичным смесителю 82 мочевины в одном примере. Смеситель 80 РОГ может включать в себя по меньшей мере одно входное отверстие для пропускания наружного воздуха в камеру смесителя. Канал 152 РОГ соединен по текучей среде и физически со смесителем 80 РОГ, как показано на чертеже. В одном примере все количество рециркулирующих отработавших газов (РОГ) из канала 152 РОГ протекает через смеситель 80 РОГ перед поступлением во впускной коллектор 44. Смеситель 80 РОГ может включать в себя одно или более выходных отверстий для вытеснения наружного воздуха и газов РОГ во впускной коллектор 44. В некоторых примерах смеситель 80 РОГ может вытеснять наружный воздух и/или газы РОГ выше по потоку от впускного коллектора 44 во впускной канал 42. Количество газов РОГ, подаваемое во впускной коллектор 44, может изменяться контроллером 12 при помощи клапана 144 РОГ. При некоторых условиях систему 140 РОГ можно использовать для регулирования температуры воздушно-топливного отношения в камере сгорания, тем самым, обеспечивая способ регулирования момента зажигания при некоторых режимах горения.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного запоминающего устройства 106 (например, долговременной памяти), оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; сигнал положения дросселя (ПД) от датчика 65 положения дросселя; и сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала датчика 118 положения коленчатого вала. Сигнал от датчика давления во впускном коллекторе можно использовать для индикации разрежения или давления во впускном коллекторе 44. Следует отметить, что могут применяться различные комбинации указанных выше датчиков, такие как датчик МРВ без датчика ДВК, или наоборот. Во время работы крутящий момент двигателя может быть получен по выходному сигналу датчика 122 ДВК и частоте вращения двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с регистрируемой частотой вращения двигателя, может обеспечивать основу для оценки заряда (в том числе заряда воздуха), всасываемого в цилиндр. В одном примере датчик 118 положения коленчатого вала, который также применяется в качестве датчика частоты вращения двигателя, может формировать заданное число равномерно распределенных импульсов при каждом обороте коленчатого вала.
Постоянное запоминающее устройство 106 носителя данных может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих долговременные команды, исполняемые процессором 102 для осуществления раскрытых ниже способов, а также других вариантов, предполагаемых, но не перечисленных конкретно.
Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков, показанных на ФИГ. 1, и задействует различные исполнительные механизмы, показанные на ФИГ. 1, для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и команд, хранящихся в памяти контроллера. Например, регулирование химической активности ИКН может включать в себя регулирование исполнительного механизма форсунки мочевины для впрыска мочевины с целью покрытия поверхностей ИКН мочевиной. Например, регулирование впрыска в смеситель может включать в себя регулирование исполнительного механизма форсунки для открывания отверстия форсунки с целью выпрыскивания некоторого количества жидкости в смеситель.
Таким образом, смеситель может использоваться во впускном канале и/или выпускном канале. Смеситель отстоит на некотором расстоянии в радиальном направлении от трубы впускного или выпускного каналов. Смеситель может содержать первое и второе отверстие, расположенное на верхнем по потоку и нижнем по потоку крайних концах соответственно. Смеситель может дополнительно содержать множество выходных отверстий, расположенных вдоль наибольшего диаметра, соответствующего средней части смесителя. Диаметр смесителя может уменьшаться от середины к первому отверстию в направлении вверх по потоку с первой интенсивностью. Диаметр смесителя может уменьшаться от середины ко второму отверстию в направлении вниз по потоку со второй интенсивностью. В одном примере первая интенсивность может быть больше, чем вторая интенсивность. При этом первая длина смесителя между первым отверстием и средней частью может быть меньше, чем вторая длина смесителя между средней частью и вторым отверстием. При этом радиальный зазор между смесителем и трубой может представлять собой асимметричный канал Вентури, расположенный по всей окружности вокруг смесителя по всей его длине. В случае смесителя, расположенного во впускном канале, смеситель может дополнительно содержать третье отверстие между средней частью и вторым отверстием, где третье отверстие выполнено с возможностью пропускания газов РОГ во внутреннее пространство смесителя. Таким образом, смеситель во впускном канале выполнен с возможностью приема впускного воздуха через первое отверстие и приема газов РОГ через третье отверстие. Впускной воздух и газы РОГ могут смешиваться во внутреннем пространстве смесителя до вытекания из смесителя через второе отверстие или множество выходных отверстий. В случае смесителя, расположенного в выпускном канале, смеситель может дополнительно содержать форсунку мочевины, выступающую через первое отверстие, где форсунка выполнена с возможностью впрыска мочевины во внутреннее пространство смесителя. Второе отверстие может пропускать отработавшие газы во внутреннее пространство, где отработавшие газы и мочевина могут сталкиваться и смешиваться. Смесь отработавших газов и мочевины может вытекать из смесителя через множество выходных отверстий и сливаться с отработавшими газами, не содержащими мочевины. Смеситель, находящийся во впускном канале, может неподвижно располагаться вдоль впускного канала при помощи трубки РОГ. Смеситель, находящийся в выпускном канале, может неподвижно располагаться вдоль выпускного канала при помощи изогнутой трубки, выполненной с возможностью протекания мочевины из резервуара для мочевины к форсунке.
На ФИГ. 2 показан вид в изометрии смесителя 200, расположенного вдоль выпускного канала 202 (например, выпускной канал 48 в варианте осуществления на ФИГ. 1) внутри выпускной трубы 204. Смеситель 200 может применяться аналогично смесителю 82 в варианте осуществления на ФИГ. 1. Таким образом, в одном примере смеситель 200 может представлять собой смеситель 200 мочевины. Смеситель 200 мочевины может быть выполнен с возможностью приема впрыска мочевины с одновременным пропусканием отработавших газов в камеру для увеличения рассеивания мочевины в потоке отработавших газов выше по потоку от устройства ИКН (например, устройства 72 доочистки отработавших газов).
Система 290 координат показана содержащей три оси, ось х в горизонтальном направлении, ось y в вертикальном направлении и ось z в направлении, перпендикулярном осям х и y. Центральная ось 295 выпускной трубы 204 и/или выпускного канала 202 показана штрих-пунктирной линией. Смеситель 200 расположен вдоль центральной оси 295 с зазором относительно выпускной трубы 204. В одном примере смеситель 200 симметричен относительно центральной оси 295. Поэтому центральная ось 295 может также представлять собой центральную ось смесителя 200, в качестве примера. Общее направление потока отработавших газов показано стрелкой 298. Стрелка 299 показывает направление силы тяжести, параллельное оси y.
Смеситель 200 может представлять собой цельную, непрерывную, полую обработанную деталь. Смеситель 200 может состоять из одного или более из следующего: керамического материала, металлического сплава, производного кремния или других подходящих материалов, способных выдерживать высокие температуры, при этом также уменьшая трение, испытываемое потоком отработавших газов, таким образом, чтобы поддерживать давление отработавших газов. Дополнительно или альтернативно, смеситель 200 может содержать одно или более покрытий и материалов, таких, чтобы отработавшие газы могли контактировать с поверхностями смесителя 200 без отложений сажи или других компонентов отработавших газов на смесителе 200.
Выпускная труба 204 является пустотелой и выполнена с возможностью прохождения отработавших газов через выпускной канал 202. Смеситель 200 расположен вдоль центральной оси 295 выпускной трубы 204 с радиальным зазором относительно внутренних поверхностей выпускной трубы 204. Смеситель 200 может быть равноотстоящим от центральной оси 295 таким образом, чтобы смеситель не был смещен к верхней или нижней части выпускного канала 202.
В одном примере смеситель 200 является каплевидным. Смеситель 200 может быть яйцеобразным, грушевидным, торпедовидным, бочкообразным, продолговатым, сферическим, иметь форму баклажана, мяча для регби и другие подходящие формы. Таким образом, поперечное сечение смесителя 200 вдоль оси у является по существу круглым, при по существу постоянном расстоянии между поперечным сечением и выпускной трубой 204.
Смеситель 200 имеет максимальный диаметр, расположенный вдоль центральной части диаметра между верхним по потоку и нижним по потоку концами. Диаметр смесителя 200 непрерывно уменьшается вдоль центральной оси 295 от центральной части в направлении к верхнему по потоку концу и нижнему по потоку концу. В одном примере диаметр смесителя 200 на верхнем по потоку конце по существу равен диаметру смесителя 200 на нижнем по потоку конце. Первое расстояние между верхним по потоку концом и максимальным диаметром меньше, чем второе расстояние между нижним по потоку концом и максимальным диаметром. Таким образом, угол наклона между верхним по потоку концом и максимальным диаметром больше, чем угол наклона между максимальным диаметром и нижним по потоку концом.
Внешний выпускной канал 250 расположен между смесителем 200 и выпускной трубой 204. Внешний выпускной канал 250 представляет собой кольцевой канал и, вследствие этого, расположен по всей окружности вокруг смесителя 200. Внешний выпускной канал 250 может иметь по существу форму трубки Вентури, содержащей входную часть 252 трубки Вентури, выходную часть 254 трубки Вентури и горловину 256 трубки Вентури. Таким образом, в одном примере внешний выпускной канал 250 может представлять собой внешний канал (трубку) Вентури, при этом канал является непрерываемым, без каких-либо установленных в нем разделительных компонентов. Отработавшие газы могут непрерывно протекать через внешний выпускной канал 250, не контактируя со смесителем 200 или выпускной трубой 204. Поперечное сечение внешнего выпускного канала 250, взятое вдоль оси у, является по существу круглым.
Первая поверхность 232, вторая поверхность 234 и место 236 сопряжения образуют внешнюю поверхность смесителя 200. Первая поверхность 232 расположена выше по потоку от второй поверхности 234. Таким образом, первая поверхность 232 находится ближе к двигателю (например, двигателю 10 на ФИГ. 1) по сравнению со второй поверхностью 234 относительно направления потока отработавших газов (стрелка 298). Первая поверхность 232, вторая поверхность 234 и место 236 сопряжения являются по существу кольцевыми и охватывают всю окружность внешней поверхности смесителя 200. В одном примере первая поверхность 232, вторая поверхность 234 и место 236 сопряжения могут быть единственными стенками, отделяющими внутренний объем смесителя 200 от выпускного канала 202.
Первая 232 и вторая 234 поверхности могут быть искривленными таким образом, чтобы радиальное расстояние между поверхностями и выпускной трубой 204 изменялось по длине поверхностей вдоль оси х. Конкретно, радиальное расстояние между первой поверхностью 232 и выпускной трубой 204 уменьшается от верхнего по потоку края 231 первой поверхности до нижнего по потоку края 233 первой поверхности рядом с местом 236 сопряжения. Напротив, радиальное расстояние между второй поверхностью 234 и выпускной трубой 204 возрастает от верхнего по потоку края 235 второй поверхности 234 рядом с местом 236 сопряжения до нижнего по потоку края 237 второй поверхности 234. В одном примере верхний по потоку край 231 и нижний по потоку край 237 представляют собой крайние концы смесителя 200. В одном примере нижний по потоку край 237 расположен на нижнем по потоку конце смесителя 200, при этом нижний по потоку конец является сферическим. В одном примере радиальное расстояние между выпускной трубой 204 и верхним по потоку краем 231 первой поверхности 232 по существу равно радиальному расстоянию между выпускной трубой 204 и нижним по потоку краем 237 второй поверхности 234. Аналогичным образом, расстояние между выпускной трубой 204 и нижним по потоку краем 233 первой поверхности 232 по существу равно расстоянию между выпускной трубой 204 и верхним по потоку краем 235 второй поверхности 234. В одном примере верхний по потоку край 231 первой поверхности 232 является самым верхним по потоку краем, а нижний по потоку край 237 второй поверхности 234 является самым нижним по потоку краем. В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, радиальное расстояние между верхним по потоку краем 231 и выпускной трубой 204 может быть больше, чем радиальное расстояние между нижним по потоку краем 237 и выпускной трубой 204.
Дополнительно или альтернативно, длина первой поверхности 232 меньше, чем длина второй поверхности 234 таким образом, что первая поверхность имеет более резкую кривизну по сравнению с кривизной второй поверхности. Вследствие этого угол 
первой поверхности 232 больше, чем угол 
второй поверхности 234. Кроме того, угол наклона первой поверхности 232 больше, чем угол наклона второй поверхности 234. Таким образом, первая поверхность 232 и вторая поверхность 234 могут иметь по существ форму усеченного конуса, при этом высота второй поверхности 234 больше, чем высота первой поверхности 232. Высота усеченного конуса измеряется от первого кругового крайнего конца до второго кругового крайнего конца.
Место 236 сопряжения расположено между нижним по потоку краем 233 первой поверхности 232 и верхним по потоку краем 235 второй поверхности 234. Радиальное расстояние между местом 236 сопряжения и выпускной трубой 204 может быть по существу постоянным по длине места сопряжения, измеряемой вдоль оси х. В одном примере место 236 сопряжения может соответствовать наибольшему диаметру смесителя 200 и, вследствие этого, наименьшему расстоянию между выпускной трубой 204 и смесителем 200. Диаметр смесителя 200 уменьшается от места 236 сопряжения в направлениях вверх и вниз по потоку, достигая минимальной величины на верхнем по потоку крае 231 и нижнем по потоку крае 237.
Входная часть 252 трубки Вентури, выходная часть 254 трубки Вентури и горловина 256 трубки Вентури связаны с первой поверхностью 232, второй поверхностью 234 и местом 236 сопряжения соответственно. Радиусы входной части 252 трубки Вентури, выходной части 254 трубки Вентури и горловины 256 трубки Вентури связаны обратной зависимостью с первой поверхностью 232, второй поверхностью 234 и местом 236 сопряжения соответственно. При этом радиус входной части 252 трубки Вентури уменьшается в направлении горловины 256 трубки Вентури, причем радиус горловины трубки Вентури является наименьшим радиусом внешнего выпускного канала 250. Внешний выпускной канал 250 расширяется в выходной части 254 трубки Вентури, причем радиус выходной части 254 трубки Вентури увеличивается от верхнего по потоку края 235 до нижнего по потоку края 237. Благодаря формированию внешнего выпускного канала 250 таким способом, скорость потока отработавших газов может возрастать при прохождении через входную часть 252 трубки Вентури и достигать максимальной скорости в горловине 256 трубки Вентури перед уменьшением в выходной части 254 трубки Вентури. Кроме того, давление и скорость связаны обратной зависимостью через внешний выпускной канал 250 таким образом, что давление уменьшается во входной части 252 трубки Вентури, достигает наименьшего значения в горловине 256 трубки Вентури и увеличивается в выходной части 254 трубки Вентури.
Отработавшие газы могут поступать во внутренний объем смесителя 200 мочевины через входное отверстие 262 второй поверхности 234. Входное отверстие 262 соединяет по текучей среде внутренний объем смесителя 200 мочевины с выпускным каналом 202. Размер входного отверстия 262 может быть определен окружностью нижнего по потоку края 237 второй поверхности 234. Таким образом, входное отверстие 262 представляет собой единственное отверстие, расположенное на крайнем конце смесителя 200 мочевины симметрично относительно центральной оси 295. В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, вторая поверхность 234 может быть закрыта на своем крайнем конце, и при этом входное отверстие представляет собой множество входных отверстий, расположенных между верхним по потоку краем 235 и нижним по потоку краем 237 вдоль общей оси.
Отработавшие газы могут вытекать из внутреннего объема смесителя 200 мочевины через множество выходных отверстий 264, расположенных вдоль всей внешней окружности места 236 сопряжения. Выходные отверстия 264 являются по существу равноотстоящими друг от друга так, что первое расстояние между первым и вторым из выходных отверстий 264 по существу равно второму расстоянию между третьим и четвертым из выходных отверстий 264. Выходные отверстия 264 выровнены вдоль общей плоскости, параллельной оси z. Выходные отверстия 264 обращены в радиально-наружном направлении к выпускной трубе 204 перпендикулярно направлению потока отработавших газов (стрелка 298). В качестве примера, отдельные выходные отверстия 264 могут быть меньше, чем входное отверстие 262. В результате этого через входное отверстие 262 может протекать большая масса газа, чем через одно из выходных отверстий 264. Выходные отверстия 264 расположены выше по потоку от входного отверстия 262. Это заставляет отработавшие газы втекать в направлении, противоположном стрелке 298, указывающем направление потока отработавших газов.
В результате этого, при протекании отработавших газов по внешнему выпускному каналу 250 разрежение, создаваемое в горловине 256 трубки Вентури, может подаваться во внутренний объем смесителя 200. Разрежение может способствовать протеканию отработавших газов через входное отверстие 262 и поступлению во внутренний объем смесителя 200. Отработавшие газы могут протекать через весь внутренний объем смесителя 200 перед протеканием через выходные отверстия 264 во внешний выпускной канал 250. Разрежение, создаваемое в горловине 256 трубки Вентури, вместе с потоком отработавших газов через входное отверстие 262 может способствовать протеканию отработавших газов из внутреннего объема смесителя 200 через выходные отверстия 264 во внешний выпускной канал 250.
Как описано выше, смеситель 200 мочевины выполнен с возможностью приема и вытеснения отработавших газов в/из выпускного канала 202. Смеситель 200 мочевины, кроме того, выполнен с возможностью приема впрыска из форсунки 220, расположенной таким образом, чтобы впрыскивать восстановитель в камеру смесителя. Форсунка 220 выступает через отверстие 222 на верхнем по потоку крае 231 первой поверхности 232, располагаясь непосредственно напротив впускного отверстия 262 вдоль центральной оси 295. Прилив 224 под уплотнение форсунки герметически запаян в отверстие 222, позволяя форсунке 220 выступать через него. В одном примере форсунка 220 представляет собой форсунку мочевины. Форсунка 220 может принимать мочевину через канал изогнутой трубки 210, соединенной по текучей среде с резервуаром (например, резервуаром 88 на ФИГ. 1).
Изогнутая трубка 210 содержит вертикальную трубку 212 и горизонтальную трубку 214. Первый конец 213 вертикальной трубки физически соединен с приливом 218, а второй конец 215 горизонтальной трубки физически соединен с приливом 224 форсунки. Вертикальная трубка 212 параллельна оси y, а горизонтальная трубка 214 параллельна оси х (перпендикулярной вертикальной трубке). Трубки соединяются на колене 216, которое может включать в себя угол, образующий изгиб в изогнутой трубке 210. Угол изогнутой трубки 210 может по существу быть равен 90° в одном примере. Следует понимать, что угол может быть больше или меньше, чем 90°, например, 135° или 60°. Таким образом, изогнутая трубка может быть L-образной, С-образной, V-образной или иметь другие подходящие формы, включающие в себя изгиб. В результате этого, изогнутая трубка 210 проходит в нижнем направлении от верхней по потоку части выпускной трубы 204 при помощи вертикальной трубки 212 перед горизонтальным поворотом в нижнем по потоку направлении при помощи горизонтальной трубки. Как показано на чертеже, вертикальная трубка 212 длиннее, чем горизонтальная трубка 214, при этом диаметры трубок по существу равны. Дополнительно или альтернативно, трубки могут быть неравны по одному или более из длины, радиуса и толщины. В одном примере вертикальная трубка 212 может быть по существу идентична горизонтальной трубке 214.
Прилив 218 вдоль изогнутой трубки 210 жестко соединяет смеситель 200 с выпускной трубой 204. Прилив 218 проходит насквозь и может быть герметически спаян/соединен с самой верхней частью выпускной трубы 204 при помощи при помощи сварочных швов, клеящих веществ и/или других подходящих присоединительных элементов. Отработавшие газы из выпускного канала 202 не могут протекать между приливом 218 и выпускной трубой 204 в окружающую атмосферу. Это позволяет уменьшить и/или предотвратить вибрации или другие перемещения смесителя 200 мочевины вследствие тяжелых дорожных условий и/или контакта с турбулентным потоком отработавших газов. Изогнутая трубка 210 герметически припаяна между выпускным каналом 202 и смесителем 200 так, чтобы отработавшие газы не протекали в изогнутую трубку, позволяя мочевине без отработавших газов втекать в форсунку 220. В качестве примера, при этом отсутствуют дополнительные входные отверстия для отработавших газов и выходные отверстия для отработавших газов, отличные от описанных.
При протекании по выпускному каналу отработавшие газы могут контактировать с внешними поверхностями изогнутой трубки 210 перед притеканием к первой поверхности 232. Это позволяет изогнутой трубке 210 нагревать мочевину, текущую к форсунке 220. При этом мочевина может испаряться более эффективно, тем самым, улучшая смешивающую способность мочевины. Отработавшие газы после этого протекают по внешнему выпускному каналу, при этом первая часть продолжает течь по выпускному каналу 202, не поступая в смеситель 200 мочевины. Вторая часть протекает через впускное отверстие 262 и поступает в камеру смесителя 200 мочевины. В одном примере первая часть содержит массу большую, чем масса второй части отработавших газов. Вторая часть отработавших газов может смешиваться с впрыском мочевины перед втеканием обратно в выпускной канал 202 через выпускные отверстия 264 в виде смеси мочевины и отработавших газов. Смесь может сливаться с отработавшими газами, не содержащими мочевину, рядом со смесителем 200 мочевины в горловине 256 трубки Вентури. В результате этого смеситель 200 мочевины позволяет увеличивать рассеивание мочевины через выпускной канал 202 выше по потоку от устройства ИКН, что может улучшить восстановление NOx на ИКН.
Таким образом, смеситель мочевины включает в себя первую поверхность и вторую поверхность с расположенным между ними местом сопряжения. Первая поверхность содержит первое отверстие на верхнем по потоку конце с расположенной в нем форсункой для впрыскивания восстановителя во внутренний объем смесителя. Вторая поверхность содержит второе отверстие на нижнем по потоку конце для пропускания отработавших газов во внутренний объем смесителя. Первое отверстие и второе отверстие расположены вдоль общей оси таким образом, что впрыск мочевины и протекание отработавших газов через второе отверстие происходят в противоположном направлении в одном примере. Вдоль места сопряжения расположены множество перфорационных отверстий, соединяющих по текучей среде внутренний объем смесителя с кольцевым каналом Вентури, расположенным между смесителем и выпускной трубой. Перфорационные отверстия могут быть связаны с горловиной трубки Вентури таким образом, чтобы разрежение, создаваемое в горловине, могло подаваться во внутренний объем смесителя. Это может способствовать изменению направления отработавших газов и их втеканию через второе отверстие во внутренний объем смесителя. Отработавшие газы могут протекать через внутренний объем смесителя и смешиваться с мочевиной перед протеканием через перфорационные отверстия в кольцевой канал Вентури. Пример смешивания потока отработавших газов и мочевины в смесителе будет описан ниже.
На ФИГ. 3 показан вид 300 снизу вверх по потоку смесителя 200 мочевины в варианте осуществления на ФИГ. 2. Таким образом, представленные выше компоненты могут иметь аналогичные позиционные обозначения на последующих чертежах. Как описано выше, смеситель 200 мочевины является стационарным и неподвижно расположен внутри выпускной трубы 204 при помощи изогнутой трубки 210 и прилива 218. Первая поверхность (например, первая поверхность 232 на ФИГ. 2) закрыта на виде 300 снизу вверх по потоку второй поверхностью 234.
Система 390 координат включает в себя две оси, ось х в горизонтальном направлении и ось y в вертикальном направлении. Стрелка 299 показывает направление силы тяжести, параллельное оси у. Отработавшие газы могут протекать вдоль центральной оси выпускной трубы 204 в направлении, перпендикулярном осям х и y.
Смеситель 200 мочевины расположен вдоль выпускного канала 202 и образует внешний выпускной канал 250 между смесителем 200 и выпускной трубой 204. Внешний выпускной канал 250 имеет форму трубки Вентури, и поперечное сечение внешнего выпускного канала 250, взятое вдоль осей х и/или y, является круговым. Ширина внешнего выпускного канала 250 изменяется в связи с изменением радиального расстояния между смесителем 200 и выпускной трубой 204. Конкретно, первая ширина 304 соответствует наименьшему радиальному расстоянию между выпускной трубой 204 и смесителем 200. Таким образом, первая ширина 304 является наименьшей шириной внешнего выпускного канала 250 и соответствует горловине трубки Вентури (например, горловине 256 трубки Вентури на ФИГ. 2) в одном примере. Вторая ширина 306 соответствует наибольшему радиальному расстоянию между выпускной трубой 204 и смесителем 200. Таким образом, вторая ширина 306 является наибольшей шириной внешнего выпускного канала 250 и соответствует самому нижнему по потоку участку выходной части трубки Вентури (например, выходной части 254 трубки Вентури 2) в другом примере. Первая ширина 304 расположена выше по потоку от второй ширины 306 относительно потока отработавших газов.
Входное отверстие 262 включает в себя окружность, равную окружности нижнего по потоку края 237 второй поверхности 234. Входное отверстие 262 расположено близко к центральной оси выпускной трубы 204. Таким образом, входное отверстие 262 может пропускать отработавшие газы вблизи от центральной оси выпускной трубы 204. Внутренняя камера 302 смесителя 200 показана через входное отверстие 262 с расположенной в нем форсункой 220. Форсунка 220 концентрична с входным отверстием 220 относительно центральной оси выпускной трубы 204. Таким образом, центральная ось выпускной трубы 204 проходит через центры форсунки 220 и входного отверстия 262.
Выходные отверстия 264 расположены по окружности места 236 сопряжения близко к выпускной трубе 204. В результате этого смеситель 200 принимает отработавшие газы вдоль центральной оси выпускной трубы 204 и вытесняет отработавшие газы вблизи от выпускной трубы 204 в сторону от центральной оси. Как показано на чертеже, выходные отверстия 264 обращены в радиально-наружном направлении перпендикулярно входному отверстию 262. В одном примере расстояние между выходными отверстиями 264 и выпускной трубой 204 может быть по существу равным первой ширине 304. Расстояние между входным отверстием 262 и выпускной трубой 204 может быть по существу равным второй ширине 306.
На ФИГ. 4 представлено поперечное сечение 400 смесителя 200 мочевины в варианте осуществления на ФИГ. 2 вдоль оси у, как показано секущей плоскостью С-С. Кроме того, поперечное сечение 400 показывает пример потока отработавших газов через смеситель 200 мочевины. Как описано выше, смеситель 200 мочевины может способствовать смешиванию между отработавшими газами и мочевиной выше по потоку от устройства 72 доочистки отработавших газов (например, устройства ИКН). Благодаря увеличению рассеивания мочевины в потоке отработавших газов выше по потоку от ИКН, мочевина может покрывать ИКН более равномерно, что, в конечном счете, приводит к снижению выбросов NOx.
Система 390 координат показана включающей в себя две оси, при этом ось х параллельна горизонтальному направлению и ось y параллельна вертикальному направлению. Стрелка 298 показывает общее направление потока отработавших газов в выпускном канале 202. Стрелка 299 показывает направление силы тяжести. Показана центральная ось 295 выпускной трубы 204, параллельная оси х. Зачерненные стрелки показывают отработавшие газы, не содержащие мочевины, в выпускном канале 202. Незачерненные стрелки показывают отработавшие газы, смешанные с мочевиной, в выпускном канале 202.
Отработавшие газы протекают через верхний по потоку участок 402 выпускного канала 202 перед достижением смесителя 200 мочевины. 
часть отработавших газов в верхнем по потоку участке 402 может непрерывно протекать, не контактируя с изогнутой трубкой 210. Таким образом, оставшаяся часть отработавших газов в верхнем по потоку участке 402 контактирует с внешними поверхностями изогнутой трубки 210, находясь в тепловом взаимодействии с изогнутой трубкой без протекания в канал 416 изогнутой трубки. Отработавшие газы из верхнего по потоку участка 402 втекают во входную часть 252 трубки Вентури, расположенную за пределами всей окружности первой поверхности 232 между верхним по потоку краем 231 и нижним по потоку краем 233. У отработавших газов во входной части трубки Вентури возрастает скорость и снижается давление, так как входная часть 252 трубки Вентури сужается в направлении вниз по потоку. В одном примере отработавшие газы во входной части трубки Вентури не поступают в камеру 302 смесителя 200 мочевины.
Отработавшие газы во входной части 252 трубки Вентури могут контактировать с первой поверхностью 232 и выпускной трубой 204 перед втеканием в горловину 256 трубки Вентури. При протекании через горловину 256 скорость отработавших газов может достигать максимального значения скорости, а давление отработавших газов может достигать минимального значения давления. Таким образом, горловина 256 может соответствовать наиболее узкому участку внешнего выпускного канала 250. В одном примере отработавшие газы в горловине 256 втекают в выходную часть 254 трубки Вентури, не протекая через выходные отверстия 264 и в камеру 302. Это может происходить вследствие возросшей скорости отработавших газов. Максимальная скорость и минимальное давление относятся к скоростям и давлениям, создаваемым во внешнем выпускном канале 250 (например, в канале Вентури), и не характерны для скоростей и давлений, создаваемых за пределами внешнего выпускного канала 250. Разрежение, создаваемое в горловине 256, соединено по текучей среде с внутренней камерой 302 при помощи выходных отверстий 264.
Отработавшие газы из горловины 256 втекают в выходную часть 254 трубки Вентури, где скорость отработавших газов снижается, а давление возрастает. Отработавшие газы в выходной части 254 трубки Вентури могут контактировать с выпускной трубой 204 и/или второй поверхностью 234. Альтернативно, отработавшие газы могут непрерывно протекать через выходную часть 254 трубки Вентури, не контактируя ни со второй поверхностью 234, ни с выпускной трубой 204. Отработавшие газы вытекают из выходной части 254 трубки Вентури в нижний по потоку участок 404, расположенный между смесителем 200 и устройством 72 доочистки отработавших газов. Отработавшие газы, удаленные от центральной оси 295, могут протекать через нижний по потоку участок 404, не поступая во внутреннюю камеру 302. Отработавшие газы, близкие к центральной оси 295, могут втягиваться через впускное отверстие 262 во внутреннюю камеру 302 за счет разрежения, подаваемого в смеситель 200 из горловины 256 через выпускные отверстия 264. Разрежение создается протеканием отработавших газов через горловину 256 Вентури, причем разрежение соединено по текучей среде с внутренней камерой 302 при помощи выходных отверстий 264. Разрежение способствует протеканию отработавших газов через входное отверстие 262, поворачивая отработавшие газы во множестве направлений во внутреннюю камеру 302. Отработавшие газы, протекающие через впускное отверстие 262, могут протекать во множестве направлений, включая по меньшей мере первое направление, противоположное направлению потока отработавших газов в выпускном канале 202 (например, стрелке 298). Отработавшие газы во внутренней камере 302 могут протекать через весь объем внутренней камеры 302 перед протеканием через выходные отверстия 264. Отработавшие газы протекают в радиальном направлении наружу через выходные отверстия 264 и поступают в горловину 256 трубки Вентури под множеством углов, включая по меньшей мере первый угол, перпендикулярный стрелке 298.
Дополнительно или альтернативно, форсунка 220 может впрыскивать мочевину во внутреннюю камеру 302. Мочевина вытекает из резервуара 88 и проходит по каналу 416 изогнутой трубки 210, прежде чем достичь форсунки 220. Конкретно, мочевина протекает по вертикальной трубке 212 в направлении вниз по потоку по каналу 416 перед поворотом под углом, соответствующим углу колена 216, и протеканием в направлении вниз по потоку по горизонтальной трубке 214 к форсунке 220. В одном примере впрыск 420 мочевины происходит вдоль центральной оси 295 выпускной трубы 204 в направлении, параллельном стрелке 298. В результате такого впрыскивания попадание мочевины на внутренние поверхности смесителя 200 менее вероятно благодаря расстоянию, на котором она находится от внутренних поверхностей смесителя 200, при этом также возрастает смешивающая способность/турбулентность мочевины и отработавших газов во внутренней камере 302. В некоторых вариантах осуществления форсунка 220 может осуществлять впрыск под непрямым углом к центральной оси 295. Отработавшие газы, смешанные с мочевиной, могут вытекать через выпускные отверстия 264 и смешиваться с отработавшими газами, не содержащими мочевину. Таким образом, отработавшие газы, смешанные с мочевиной, вытекают в радиальном направлении наружу из смесителя 200 и протекают рядом с выпускной трубой 204 перед перемещением в радиальном направлении внутрь и протеканием по большому количеству областей выпускного канала 202 ниже по потоку от смесителя 200 и выше по потоку от устройства 72 доочистки отработавших газов. В результате этого отработавшие газы, смешанные с мочевиной, протекают рядом с выпускной трубой 204, центральной осью 295 и областями выпускного канала 202, расположенными между ними.
Таким образом, на ФИГ. 2-4 показан смеситель, выполненный с возможностью пропускания отработавших газов во внутреннюю камеру, соединенную по текучей среде с форсункой, способной впрыскивать мочевину. Отработавшие газы втягиваются в смеситель через входное отверстие, расположенное в самой дальней по потоку части смесителя. Отработавшие газы втягиваются во внутреннюю камеру при помощи разрежения, создаваемого во внешнем канале Вентури, расположенном между смесителем и выпускной трубой. Разрежение может подаваться во внутреннюю камеру через перфорационные отверстия смесителя при протекании отработавших газов по каналу Вентури. Мочевина может впрыскиваться во внутреннюю камеру в направлении, противоположном направлению потока отработавших газов, пропускаемых во внутреннюю камеру. При впрыскивании мочевины таким способом турбулентность во внутренней камере может возрастать, тем самым, улучшая смешивание мочевины с отработавшими газами. Смесь отработавших газов и мочевины протекает через выходные отверстия и обратно в выпускной канал, где смесь может сливаться с отработавшими газами, не содержащими мочевины. Смесь может быть более турбулентной, чем отработавшие газы, не содержащие мочевины, что позволяет увеличивать общую турбулентность отработавших газов в выпускном канале. В результате этого мочевина, текущая к устройству доочистки отработавших газов (например, устройству ИКН), может быть более однородной и покрывать большее количество и/или площадь поверхностей устройства ИКН.
На ФИГ. 5 показан смеситель 500, расположенный во впускном канале 502. Смеситель 500 может применяться аналогично смесителю 80 в варианте осуществления на ФИГ. 1. Смеситель 500 соприкасается и физически соединен с трубой 506 РОГ, выступающей внутрь впускного канала 502 через впускную трубу 504. Смеситель 500 является полым, с внутренней камерой, выполненной с возможностью приема газов РОГ и наружного воздуха.
Система 590 координат показана содержащей три оси: ось х, параллельную горизонтальному направлению, ось y, параллельную вертикальному направлению, и ось z, перпендикулярную осям х и y. Центральная ось 595 представляет собой центральную ось впускной трубы 504, параллельную оси х. Смеситель 506, за исключением трубы 506 РОГ, симметричен относительно центральной оси 595. Центральная ось 596 представляет собой центральную ось трубы 506 РОГ, параллельную оси y. Стрелка 598 показывает направление потока наружного воздуха. Стрелка 599 показывает направление силы тяжести.
Смеситель 500 может быть по существу аналогичен смесителю 200, раскрытому выше, с одним или несколькими отличиями, описанными в настоящем документе. Например, первое отверстие 522 смесителя 500 может быть открытым, тогда как соответствующее отверстие (например, отверстие 222) смесителя 200 герметически запаяно при помощи прилива 224 форсунки и форсунки 220, расположенной в нем. Таким образом, впускной воздух (наружный воздух) может протекать через первое отверстие 522, тогда как отработавшие газы не могут протекать через отверстие 222. Кроме того, смеситель 500 соединен по текучей среде с каналом РОГ (например, каналом 152 РОГ на ФИГ. 1) при помощи трубы 506 РОГ, физически соединенной с расположенной ниже по потоку поверхностью 534 смесителя 500. И наоборот, смеситель 200 только физически соединен с изогнутой трубкой 210 на верхнем по потоку краю 231 первой поверхности 232 в одном примере. Таким образом, вторая поверхность 234 смесителя 200 является непрерывной. В результате смеситель 500 может представлять собой смеситель РОГ, выполненный с возможностью приема рециркулирующих отработавших газов (РОГ) и наружного воздуха, тогда как смеситель 200 представляет собой смеситель мочевины, как описано выше. По этим причинам компоненты, введенные выше в варианте осуществления на ФИГ. 2, могут быть сравнимыми с компонентами смесителя 500.
Смеситель 500 РОГ содержит верхнюю по потоку поверхность 532 и нижнюю по потоку поверхность 534 с расположенным между ними местом 536 сопряжения. В одном примере верхняя по потоку поверхность 532, нижняя по потоку поверхность 534 и место 536 сопряжения по существу аналогичны верхней по потоку 232 и нижней по потоку 234 поверхностям и месту 236 сопряжения соответственно смесителя 200 в варианте осуществления на ФИГ. 2. Конкретно, кривизна поверхностей смесителя 500 по существу аналогична кривизне поверхностей смесителя 200. Таким образом, внешний впускной канал 550, расположенный между впускной трубой 504 и смесителем 500, по существу аналогичен внешнему выпускному каналу 250, расположенному между выпускной трубой 204 и смесителем 200. В результате этого, внешний впускной канал 550 может также функционировать в качестве канала (трубки) Вентури, содержащего входную часть 552 трубки Вентури, выходную часть 554 трубки Вентури и горловину 556 трубки Вентури.
В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, размер смесителя 500 РОГ и впускной трубы 504 по существу идентичен размеру смесителя 200 мочевины и выпускной трубы 204. Поэтому размер внешнего впускного канала 550 может также быть аналогичен размеру внешнего выпускного канала 250.
Нижняя по потоку поверхность 534 смесителя 500 отличается от второй поверхности 234 смесителя 200 вследствие наличия апертуры 566, позволяющей газам РОГ протекать из трубы 506 РОГ во внутреннюю камеру смесителя 500. Таким образом, нижняя по потоку поверхность 534 содержит отверстие, отсутствующее во второй поверхности 234. Однако все остальные участки нижней по потоку поверхности 534 могут быть по существу идентичными второй поверхности 234 в одном примере.
В некоторых вариантах осуществления апертура 566 может быть исключена. Труба 506 РОГ может иметь форму, аналогичную изогнутой трубке 210, и быть соединена по текучей среде с внутренней камерой смесителя 500 при помощи первого отверстия 522. В таком примере нижняя по потоку поверхность 534 и труба 506 РОГ по существу идентичны второй поверхности 234 и изогнутой трубке 210 соответственно.
Труба 506 РОГ проходит через впускную трубу 504 и удерживает смеситель 500 РОГ вдоль центральной оси 595 впускной трубы 504. Сварочные швы, клеящие вещества и/или другие подходящие присоединительные элементы могут физически соединять трубу 506 РОГ с одним или более из впускной трубы 504 и нижней по потоку поверхностью 534. Труба 506 РОГ физически соединена со смесителем 500 между верхним по потоку краем 535 и нижним по потоку краем 537. В одном примере труба 506 РОГ расположена ближе к верхнему по потоку краю 535, чем к нижнему по потоку краю 537. В других примерах труба 506 РОГ расположена посередине между краями или ближе к нижнему по потоку краю 537 по сравнению в верхним по потоку краем 535. Смеситель 500 симметрично расположен относительно центральной оси 595. В одном примере ориентация смесителя 500 РОГ во впускной трубе 504 по существу аналогична ориентации смесителя 200 мочевины в выпускной трубе 204.
Окружность первого отверстия 522 по существу равна окружности верхнего по потоку края 531. Аналогичным образом, окружность второго отверстия 562 по существу равна окружности нижнего по потоку края 537. Первое отверстие 522 отстоит на некотором расстоянии и расположено непосредственно выше потоку от второго отверстия 562 вдоль центральной оси 595. В одном примере первое отверстие 522 может представлять собой входное отверстие, выполненное с возможностью пропускания впускного воздуха в смеситель 500, а второе отверстие 562 может представлять собой выходное отверстие, выполненное с возможностью вытеснения впускного воздуха и/или газов РОГ из смесителя 500 во впускной канал 502. В качестве примера, первое отверстие 522 по существу идентично второму отверстию 562 по размеру. В других примерах первое отверстие 522 больше или меньше, чем второе отверстие 562.
Смеситель 500 дополнительно содержит множество перфорационных отверстий 564, расположенных вдоль места 536 сопряжения между нижним по потоку краем 533 и верхним по потоку краем 535. Перфорационные отверстия 564 могут иметь сходную форму и функционировать по существу аналогично выходным отверстиям 264 смесителя 200. Таким образом, впускной воздух и/или РОГ могут протекать из внутренней камеры смесителя 500 через перфорационные отверстия 564 во внешний впускной канал 550. Кроме того, разрежение, создаваемое в горловине 556 трубки Вентури, может быть соединено по текучей среде с внутренней камерой смесителя 500, где разрежение может способствовать протеканию газов через перфорационные отверстия 564 и/или протеканию РОГ из трубы 506 РОГ во внутреннюю камеру, как будет подробно изложено ниже.
На ФИГ. 6 показан вид 600 снизу по потоку смесителя 500, представленного на ФИГ. 5. Таким образом, введенные выше компоненты могут иметь аналогичные позиционные обозначения на последующих чертежах. Как описано выше, смеситель 500 является стационарным и неподвижно расположен внутри впускной трубы 504 при помощи трубы 506 РОГ. Верхняя по потоку поверхность (например, верхняя по потоку поверхность 532 на ФИГ. 5) закрыта на виде 600 снизу по потоку второй поверхностью 534.
Система 690 координат включает в себя две оси, ось х в горизонтальном направлении и ось y в вертикальном направлении. Стрелка 599 показывает направление силы тяжести. Впускной воздух может протекать по впускной трубе 504 в направлении, перпендикулярном осям х и y.
Как показано на чертеже, труба 506 РОГ перпендикулярно пересекает нижнюю по потоку поверхность 534 между нижним по потоку краем 537 и местом 536 сопряжения. В одном примере труба 506 РОГ проходит через самую высокую часть впускной трубы 504 для транспортного средства на ровном основании. В результате этого газы РОГ проходят в направлении вниз по потоку в смеситель 500 РОГ под действием силы тяжести.
Второе отверстие 562 находится непосредственно перед первым отверстием (например, первым отверстием 522) и отстоит на некотором расстоянии от него. Внутренняя камера 602 расположена между первым и вторым 562 отверстиями. В результате этого впускной воздух может протекать непосредственно через первое отверстие, через внутреннюю камеру 602 вдоль центральной оси впускной трубы 504 и вытекать из второго отверстия 562 обратно во впускной канал 502. Внутренняя камера 602 может быть по существу идентична внутренней камере 302 на ФИГ. 3 и 4 по размеру и форме.
На ФИГ. 7 показан вид 700 в поперечном сечении смесителя 500 РОГ, соответствующий двусторонним стрелкам М-М. Пример потока впускного воздуха и потока РОГ показан сплошными стрелками и пунктирными стрелками соответственно. Смеситель 500 РОГ выполнен с возможностью способствовать смешиванию между впускным воздухом и газами РОГ так, чтобы РОГ обладали характеристиками, обеспечивающими более равномерное протекание через впускной коллектор 44.
Система 690 координат включает в себя две оси, ось х в горизонтальном направлении и ось y в вертикальном направлении. Центральная ось 595 впускной трубы 504 показана штрих-пунктирной линией. Стрелка 598 показывает общее направление потока впускного воздуха. Стрелка 599 показывает направление силы тяжести.
Впускной воздух во впускном канале 502 может протекать от верхнего по потоку участка 702 впускного канала к смесителю 500 или внешнему впускному каналу 502. Впускной воздух может поступать в смеситель 500 через первое отверстие 522, расположенное вдоль центральной оси 595. Таким образом, оставшаяся часть впускного воздуха, удаленная от центральной оси 595, втекает во входную часть 552 трубки Вентури внешнего впускного канала 550. Впускной воздух во входной части 552 трубки Вентури может протекать через горловину 556 трубки Вентури, где создается разрежение, в выходную часть 554 трубки Вентури, прежде чем достичь нижнего по потоку участка 704 впускного канала 502. Впускной воздух, протекающий через первое отверстие 522, поступает во внутреннюю камеру 602, где впускной воздух может смешиваться с газами РОГ перед вытеканием из внутренней камеры 602 через перфорационные отверстия 564 или второе отверстие 562. В одном примере впускной воздух может течь непосредственно через внутреннюю камеру 602 от первого отверстия 522 ко второму отверстию 562 за счет сил инерции своего движения. В другом примере впускной воздух может вытекать из перфорационных отверстий 564 и втекать в горловину 556 трубки Вентури вследствие разрежения, создаваемого в горловине 556.
Газы РОГ могут протекать из системы 140 РОГ по каналу 152 РОГ, расположенному в трубе 506 РОГ, через апертуру 566 во внутреннюю камеру 602. В одном примере все газы РОГ из канала 140 РОГ протекают через смеситель 500 РОГ перед поступлением во впускной канал 502. РОГ протекают в направлении, перпендикулярном стрелке 598, указывающей направление потока впускного воздуха. Это может повышать турбулентность, создаваемую при столкновении газов РОГ и впускного воздуха в смесителе РОГ, дополнительно способствуя рассеиванию РОГ. Газы РОГ могут вытекать из внутренней камеры 602 через перфорационные отверстия 564 или второе отверстие 562. Перфорационные отверстия 564 могут направлять газы РОГ и/или впускной воздух в радиально-наружном направлении, перпендикулярном стрелке 598, в области впускного канала 502, близкой к впускной трубе 504. Второе отверстие 562 может направлять газы РОГ и/или впускной воздух в направлении, параллельном стрелке 598, в области впускного канала 502, близкой к центральной оси 595. Кроме того, турбулентность, создаваемая во внутренней камере 602, может быть перенесена во внешний впускной канал 550 или нижний по потоку участок 704 впускного канала 502, что позволяет газам РОГ протекать в большее количество областей впускного канала 502. Это обеспечивает возможность равномерного распределения газов РОГ по впускному каналу 502 таким образом, что они могут равномерно доставляться к каждому требуемому цилиндру двигателя (например, двигателя 10 на ФИГ. 1).
Как описано выше, труба 506 РОГ расположена ближе к перфорационным отверстиям 564, чем ко второму отверстию 562. Таким образом, разрежение, подаваемое из горловины 556 трубки Вентури во внутреннюю камеру 602 через перфорационные отверстия 564, может способствовать протеканию газов РОГ из канала 152 РОГ во внутреннюю камеру 602. В качестве примера, высокое давление во впускном коллекторе (например, при высокой нагрузке двигателя) может препятствовать вытеканию газов РОГ из канала 152 РОГ. Однако разрежение, создаваемое в горловине 556 трубки Вентури, может компенсировать высокое давление в коллекторе и поддерживать поток РОГ в смеситель 500.
Таким образом, первый смеситель может использоваться во впускном канале, а второй смеситель может использоваться в выпускном канале. Смесители содержат первое и второе отверстия, расположенные вдоль центральной оси соответствующих каналов. Смесители дополнительно содержат множество перфорационных отверстий, расположенных вдоль места сопряжения между первой и второй поверхностями. Первая и вторая поверхности искривлены таким образом, что канал между трубой и смесителем функционирует как канал Вентури. Горловина канала Вентури связана с перфорационными отверстиями таким образом, что разрежение, создаваемое в канале Вентури, может подаваться во внутреннюю камеру смесителя. В одном примере первый смеситель представляет собой смеситель РОГ, дополнительно содержащий апертуру в своей второй поверхности близко от перфорационных отверстий, причем апертура выполнена с возможностью приема газов РОГ из канала РОГ. Первый смеситель жестко поддерживается во впускном канале трубой РОГ, проходящей через верхнюю часть впускного канала и физически соединенной со второй поверхностью. Таким образом, первый смеситель может принимать впускной воздух через первое отверстие и газы РОГ через второе отверстие, вытесняя в то же время РОГ и/или впускной воздух через перфорационные отверстия и/или второе отверстие. В качестве другого примера, второй смеситель представляет собой смеситель мочевины, дополнительно содержащий форсунку мочевины, выступающую через первое отверстие. Второй смеситель жестко поддерживается в выпускном канале при помощи изогнутой трубки, проходящей от верхней части выпускного канала и физически соединенной с первой поверхностью смесителя. Второй смеситель может принимать впрыск мочевины из форсунки в первом отверстии, принимая в то же время отработавшие газы через второе отверстие. Мочевина и/или отработавшие газы могут вытекать из внутренней камеры смесителя через перфорационные отверстия.
Таким образом, смеситель может применяться во впускном канале и/или выпускном канале, причем смеситель может быть выполнен с возможностью содействия смешиванию газов РОГ или смешиванию мочевины, соответственно. Смеситель может быть компактным и технологичным, тем самым, уменьшая размеры двигателя и производственные затраты. Технический эффект применения компактного смесителя состоит в улучшении эксплуатационных характеристик транспортного средства без дополнительных электрических контроллеров и/или исполнительных механизмов. Таким образом, смеситель, приводимый в действие механическим способом, улучшает эксплуатационные характеристики транспортного средства без увеличения размера компонентов транспортного средства.
Первый вариант осуществления системы содержит полый каплевидный смеситель, имеющий входное отверстие на нижнем по потоку сферическом конце и множество выходных отверстий, расположенных вдоль максимального диаметра смесителя, при этом смеситель отстоит на некотором расстоянии от трубы в радиальном направлении, и диаметр смесителя вдоль центральной оси непрерывно уменьшается от максимального диаметра в направлении верхнего и нижнего по потоку концов относительно направления потока газа. Первый пример этой системы дополнительно содержит модификацию, при которой расстояние между максимальным диаметром и верхним по потоку концом представляет собой первое расстояние, а расстояние между максимальным диаметром и нижним по потоку концом представляет собой второе расстояние, и при этом первое расстояние меньше, чем второе расстояние. Второй пример системы, в некоторых случаях включающий в себя первый пример, дополнительно содержит модификацию, при которой диаметр уменьшается с первой интенсивностью от максимального диаметра в направлении верхнего по потоку конца, и в которой диаметр уменьшается со второй интенсивностью от максимального диаметра в направлении нижнего по потоку конца, при этом первая интенсивность больше, чем вторая интенсивность. Третий пример системы, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по второй, дополнительно содержит модификацию, при которой внешний канал расположен между смесителем и трубой, при этом внешний канал функционирует как канал Вентури, и при этом горловина канала Вентури расположена рядом с множеством выходных отверстий. Четвертый пример системы, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по третий, дополнительно содержит модификацию, при которой труба представляет собой выпускную трубу и смеситель представляет собой смеситель мочевины, при этом смеситель мочевины выполнен с возможностью приема отработавших газов через нижнее по потоку отверстие во внутреннюю камеру. Пятый пример системы, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по четвертый, дополнительно содержит модификацию, при которой смеситель мочевины дополнительно содержит форсунку, выступающую через верхнее по потоку отверстие, при этом форсунка расположена таким образом, чтобы впрыскивать мочевину во внутреннее пространство смесителя. Шестой пример системы, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по пятый, дополнительно содержит модификацию, при которой изогнутая трубка физически соединена с выпускной трубой и смесителем мочевины, при этом изогнутая трубка создает жесткую опору для смесителя мочевины вдоль центральной оси выпускной трубы. Седьмой пример системы, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по шестой, дополнительно содержит модификацию, при которой труба представляет собой впускную трубу и смеситель представляет собой смеситель РОГ, при этом смеситель РОГ выполнен с возможностью приема газов РОГ через трубу РОГ, физически соединяющую смеситель РОГ с впускной трубой. Восьмой пример системы, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по седьмой, дополнительно содержит модификацию, при которой смеситель РОГ содержит верхнее по потоку отверстие на верхнем по потоку конце, расположенном непосредственно напротив нижнего по потоку конца, и в которой верхнее по потоку отверстие может пропускать впускной воздух, а нижнее по потоку отверстие и множество выпускных отверстий могут выпускать впускной воздух.
Вариант осуществления системы выпуска отработавших газов содержит симметричный неподвижный смеситель мочевины, расположенный вдоль центральной оси внутри выпускной трубы с первым отверстием, расположенным напротив и выровненным относительно второго отверстия вдоль центральной оси, множество перфорационных отверстий, расположенных вдоль наибольшей окружности смесителя, и форсунку, выступающую через первое отверстие, при этом форсунка соединена по текущей среде с резервуаром при помощи трубки. Первый пример этой системы выпуска отработавших газов дополнительно содержит модификацию, при которой трубка представляет собой изогнутую трубку, содержащую вертикальную трубку и горизонтальную трубку, причем вертикальная трубка физически соединена с выпускной трубой, а горизонтальная трубка физически соединена со смесителем. Второй пример системы выпуска отработавших газов, в некоторых случаях включающий в себя первый пример, дополнительно содержит модификацию, при которой первое отверстие находится выше по потоку от второго отверстия относительно направления потока отработавших газов, второе отверстие выполнено с возможностью пропускания отработавших газов во внутреннее пространство смесителя мочевины при помощи разрежения, подаваемого из кольцевого канала Вентури, расположенного между смесителем мочевины и выпускной трубой. Третий пример системы выпуска отработавших газов, в некоторых случаях включающий в себя первый и/или второй примеры, дополнительно содержит модификацию, при которой отработавшие газы протекают через второе отверстие во внутреннее пространство во множестве направлений, включая первое направление, противоположное направлению потока отработавших газов. Четвертый пример системы выпуска отработавших газов, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по третий, дополнительно содержит модификацию, при которой форсунка выполнена с возможностью впрыска мочевины в направлении, противоположном первому направлению.
Вариант осуществления системы впуска содержит симметричный неподвижный смеситель РОГ, расположенный вдоль центральной оси внутри впускной трубы с первым отверстием, расположенным напротив и выровненным относительно второго отверстия вдоль центральной оси, множество перфорационных отверстий, расположенных вдоль наибольшей окружности смесителя, и трубу РОГ, проходящую через впускную трубу, физически соединенную с поверхностью смесителя РОГ, выполненного с возможностью протекания РОГ во внутреннюю камеру смесителя. Первый пример этой системы впуска дополнительно содержит модификацию, при которой поверхность представляет собой нижнюю по потоку поверхность, и при которой нижняя по потоку поверхность физически соединена с верхней по потоку поверхностью при помощи расположенного между ними места сопряжения, при этом место сопряжения соответствует наибольшей окружности смесителя. Второй пример системы впуска, в некоторых случаях включающий в себя первый пример, дополнительно содержит модификацию, при которой первое отверстие расположено на верхнем по потоку крайнем конце смесителя, а второе отверстие расположено на нижнем по потоку крайнем конце смесителя, при этом перфорационные отверстия расположены ближе к первому отверстию, чем ко второму отверстию. Третий пример системы впуска, в некоторых случаях включающий в себя один или более из первого и второго примеров, дополнительно содержит модификацию, при которой труба РОГ является близкой к множеству перфорационных отверстий и удаленной от второго отверстия. Четвертый пример системы впуска, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по третий, дополнительно содержит модификацию, при которой перфорационные отверстия соединяют по текучей среде внутреннее пространство смесителя с создающим разрежение участком внешнего впускного канала, расположенного между смесителем и впускной трубой. Пятый пример системы впуска, в некоторых случаях включающий в себя один или более из примеров с первого по четвертый, дополнительно содержит модификацию, при которой смеситель не содержит других впускных отверстий или дополнительных выпускных отверстий, отличных от раскрытых.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, включающей в себя контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другими компонентами двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия выполняются путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Система для смесителя содержит полый каплевидный смеситель (200), имеющий входное отверстие (262) напротив нижнего по потоку сферического конца и множество выходных отверстий (264), расположенных вдоль максимального диаметра смесителя. Смеситель (200) отстоит на расстоянии от трубы (204) в радиальном направлении. Диаметр смесителя (200) вдоль центральной оси (295) непрерывно уменьшается от максимального диаметра в направлении верхнего и нижнего по потоку концов относительно направления потока (298) газа. Раскрыт вариант системы для смесителя. Технический результат заключается в предотвращении недостаточного смешивания. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Система для смесителя, содержащая:
полый каплевидный смеситель, имеющий входное отверстие напротив нижнего по потоку сферического конца и множество выходных отверстий, расположенных вдоль максимального диаметра смесителя, при этом смеситель отстоит на некотором расстоянии от трубы в радиальном направлении, и диаметр смесителя вдоль центральной оси непрерывно уменьшается от максимального диаметра в направлении верхнего и нижнего по потоку концов относительно направления потока газа.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между максимальным диаметром и верхним по потоку концом представляет собой первое расстояние, а расстояние между максимальным диаметром и нижним по потоку концом представляет собой второе расстояние, при этом первое расстояние меньше, чем второе расстояние.
3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр уменьшается с первой интенсивностью от максимального диаметра в направлении верхнего по потоку конца, при этом диаметр уменьшается со второй интенсивностью от максимального диаметра в направлении нижнего по потоку конца, и при этом первая интенсивность больше, чем вторая интенсивность.
4. Система по п. 1, дополнительно содержащая внешний канал, расположенный между смесителем и трубой, при этом внешний канал функционирует как канал Вентури, и при этом горловина канала Вентури расположена рядом с множеством выходных отверстий.
5. Система по п. 1, отличающаяся тем, что труба представляет собой выпускную трубу, и смеситель представляет собой смеситель мочевины, при этом смеситель мочевины выполнен с возможностью приема отработавших газов через нижнее по потоку отверстие во внутреннюю камеру.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что смеситель мочевины дополнительно содержит форсунку, выступающую через верхнее по потоку отверстие, при этом форсунка расположена таким образом, чтобы впрыскивать мочевину во внутреннее пространство смесителя.
7. Система по п. 5, дополнительно содержащая изогнутую трубку, физически соединенную с выпускной трубой и смесителем мочевины, при этом изогнутая трубка создает жесткую опору для смесителя мочевины вдоль центральной оси выпускной трубы.
8. Система по п. 1, отличающаяся тем, что труба представляет собой впускную трубу, и смеситель представляет собой смеситель рециркуляции отработавших газов (РОГ), при этом смеситель РОГ выполнен с возможностью приема газов РОГ через трубу РОГ, физически соединяющую смеситель РОГ с впускной трубой.
9. Система для смесителя, содержащая:
симметричный неподвижный смеситель рециркуляции отработавших газов (РОГ), расположенный вдоль центральной оси внутри впускной трубы с первым отверстием, расположенным напротив и выровненным относительно второго отверстия вдоль центральной оси;
множество перфорационных отверстий, расположенных вдоль наибольшей окружности смесителя;
трубу рециркуляции отработавших газов, которая проходит через впускную трубу, физически соединена с поверхностью смесителя рециркуляции отработавших газов и выполнена с возможностью протекания газов рециркуляции отработавших газов во внутреннюю камеру смесителя; и
причем первое отверстие расположено на верхнем по потоку крайнем конце смесителя, а второе отверстие расположено на нижнем по потоку крайнем конце смесителя, при этом перфорационные отверстия расположены ближе к первому отверстию, чем ко второму отверстию.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что указанная поверхность представляет собой нижнюю по потоку поверхность, и при этом нижняя по потоку поверхность физически соединена с верхней по потоку поверхностью при помощи расположенного между ними места сопряжения, при этом место сопряжения соответствует наибольшей окружности смесителя.
11. Система по п. 9, отличающаяся тем, что труба РОГ является близкой ко множеству перфорационных отверстий и удаленной от второго отверстия.
12. Система по п. 9, отличающаяся тем, что перфорационные отверстия соединяют по текучей среде внутреннее пространство смесителя с создающим разрежение участком внешнего впускного канала, расположенным между смесителем и впускной трубой.
| Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек | 1923 |
|
SU2007A1 |
| Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек | 1923 |
|
SU2007A1 |
| Приспособление для суммирования отрезков прямых линий | 1923 |
|
SU2010A1 |
| Многоступенчатая активно-реактивная турбина | 1924 |
|
SU2013A1 |
| RU 2013117142 A, 20.10.2014 | |||
| Моторизированный тренажер | 1960 |
|
SU142536A1 |
