专利名称：将混合器和微粒分离器整合在一个共用壳体中的模块以及具有该模块的一种发动机换气系统的制作方法
技术领域：
本披露总体上涉及发动机换气系统、发动机换气系统的组件、以及制造和使用它们的方法。
背景技术：
在欧洲、美国以及大多数国外市场中，柴油和汽油发动机的当前和未来排放需要将要求能够实现低NOx和小微粒状物质排放的发动机概念，而这类概念同时满足低成本系统的要求和封装需要。
图1是使用一个单级涡轮增压器的一种现有技术柴油发动机换气系统64的一个示意图。这一系统64包括一个低压排气再循环(EGR)回路66，该回路包括一个第一 EGR通道7、一个第一 EGR阀门8、以及一个第一冷却器9。
系统64包括一个高压回路68，该回路具有一个第二 EGR通道15、一个第二 EGR阀门16以及一个第二冷却器17。排气是由一台发动机1产生并且通过一个排气歧管2排出。 可以在两个方向上引导来自排气歧管2的排气。
在第一方向上，该气体可以流经高压回路68并且流入进气歧管14中。为了产生足够的通过第二 EGR通道15和第二 EGR冷却器17的EGR流量，可以相应地调节第二 EGR阀门16。如果第二 EGR阀门16被完全打开并且要求更多地流经第二 EGR通道15和第二 EGR 冷却器17，可以逐渐地关闭通常是一个挡板型阀门的进气第一节流阀13。
可替代地，在第二方向上，该排气可以通过可变涡轮3并且被引入一个柴油微粒过滤器4中，其中该气体可以被清除不同的成分，这些成分可以包括碳烟、一氧化碳或碳氢化合物。在流经柴油微粒过滤器4和排气节流器5之后，该排气然后通过排气管6退出。第一 EGR阀门8可以被打开以便允许通过低压回路66流到进气道10并且朝向涡轮增压器的压缩机11。沿着这个第二方向，微粒可以收集在柴油微粒过滤器4上，该柴油微粒过滤器可以释放通过EGR通道7流到压缩机11的小微粒。微粒可以在压缩机叶片上形成未燃烧的碳氢化合物的树脂状沉积物。此外，来自排气的冷凝物或液滴可以通过EGR通道7流到压缩机11。
本发明的示例件实施方案的概述 本发明的一个实施方案是一种产品，该产品包括一个壳体，该壳体具有一个混合器部分以及第一、第二和第三开口。该第一开口被配置为接收至少一部分由一个内燃发动机产生的排气，而该第二开口被配置为接收进气。该混合器部分与该第一和第二开口处于连通以便将排气和进气混合成一种气体混合物。该第三开口与该混合器部分处于连通以便使气体混合物通过其流动。本发明进一步包括安置在该壳体内的一个微粒分离器。该微粒分离器被配置为从排气中去除微粒。该产品可以被包括在一个低压EGR通道和/或一个高压EGR通道中。
本发明的其他示例性实施方案将从以下提供的详细说明中变得清楚。应该理解， 虽然这些详细的说明和具体的实例披露了本发明的多个示例性实施方案，但它们是旨在用于说明的目的而并非旨在限定本发明的范围。
附图简要说明 从以下详细的说明以及这些附图中将会对本发明的示例性实施方案得到更加全面地理解，在附图中 图1是现有技术发动机换气系统的一个示意图。
图2是根据本发明的一个实施方案的发动机换气系统的一个示意图。
图3是一个混合器模块的一个透视图，该混合器模块包括一个混合器部分以及根据本发明的一个实施方案的一个微粒分离器。
图4是沿线4-4截取的图3的混合器模块的一个截面视图。
图5是图3的混合器模块的一个局部切开视图。
图6是根据本发明的另一个实施方案的一个混合器模块的一个截面视图。
图7是图6的混合器模块的另一个截面视图。
示例件实施方案的详细说明 以下对这种或这些实施方案的说明在本质上仅是示例性的而决非旨在限制本发明、其应用或用途。
诸位发明人已经认识到对于一种紧凑装置的需要，该紧凑装置从再循环的排气中去除微粒并且可以被很容易地封装在EGR通道内。
本发明的一个实施方案包括一种产品，该产品将多个发动机换气系统组件整合在一个共用壳体中，这些发动机换气系统组件包括至少一个EGR混合器以及一个微粒分离器。该模块可以被包括在一个低压EGR通道和/或一个高压EGR通道中。
现在参见图2，本发明的一个实施方案可以包括一个发动机换气系统10，该发动机换气系统包括一个进气管路12、一个排气管路14、一个涡轮增压器16、一个再循环管路 18以及一个产品或混合器模块20。进气管路12被配置为将进气引导流向内燃发动机22， 而排气管路14被配置为从内燃发动机22接收排气。涡轮增压器16具有与排气管路14相关联的一个涡轮机部分M以及与进气管路12相关联的一个压缩机部分沈，这样响应排气在该排气管路中转动涡轮机部分M，压缩机部分26在该进气管路中压缩进气。再循环管路 18是在排气管路14与进气管路12之间处于连通的一个低压排气再循环通道，以选择性地将至少一部分的排气再循环回到内燃发动机22。然而，该再循环管路可以代替地是一个高压排气再循环通道。如以下详细说明的，混合器模块20将再循环管路18连接到进气管路 12上，以均勻地混合排气与进气并且从排气中去除微粒。
参见图3至图5，产品或混合器模块20具有一个壳体洲以及一个微粒分离器30。 壳体观具有一个混合器部分32以及第一、第二和第三开口 34、36、38。第一开口 ；34被配置为从再循环管路18接收排气，而第二开口 36被配置为从进气管道12的一部分接收进气。 混合器部分32与第一和第二开口 34、36处于连通以便将排气和进气混合成一种气体混合物。第三开口 38与混合器部分32处于连通以便使气体混合物通过其流进进气管路12的另一个部分中。
如在图4中最清楚示出的，壳体观进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的一个整体部分。第一管路40具有与第一开口 34处于连通的一个排气通道44以接收排气。第一管路40基本上围绕混合器部分32，并且混合器部分32具有与排气通道44处于连通的多个间隔开的开口 46以从其接收排气。第二管路42具有与间隔开的开口 46处于连通的一个混合通道48以接收排气。混合通道48进一步包括与第二开口 36处于连通以接收进气的一个末端部分以及与第三开口 38处于连通以使气体混合物流动通过其的另一个末端部分。
壳体观可以由一个整铸件或装配件制成。尽管如此，壳体28可以代替地由两个或更多个如所希望的分开的组件制成。
微粒分离器30被安置在该壳体内并且被配置为从排气中去除微粒。微粒分离器 30 (如在图4至图5中最清楚示出的)可以是被配置为从排气中收集微粒、碎片和/或冷凝物的一个筛选构件或一个过滤器网。微粒分离器30可以是如所希望的不同其他适合的多孔介质。微粒分离器30可以具有一种圆柱形状并且可以具有一个通孔。微粒分离器30通过一种摩擦配合、一种插入模制品、不同适合的紧固件或它们的任意组合被连接到壳体观上。例如，如在图5所示的实施方案中举例说明的，微粒分离器30可以具有一个末端部分， 该末端部分包覆模制有多个弹性的环形脊50用于卡扣安装在壳体观的一个环形通道内。 每个脊50还是接合微粒分离器30的一个密封件，这样排气被引导通过微粒分离器30。混合器部分32围绕微粒分离器30，这样微粒分离器30被安置在第二管路42的混合通道48 内。
现在将根据本发明的另一个实施方案解释操作图2至图5的混合器模块的一种方法。
在步骤200，壳体观的第一开口 34将由该发动机产生的至少一部分排气传引导流入第一管路40的排气通道44中。
接下来在步骤202，壳体28的第二开口 36将进气引导流入第二管路42的混合通道48中。
接下来在步骤204，微粒分离器30从壳体观内的排气中收集微粒。这个步骤可以通过从在排气通道44中的排气的一个低速型材内的一个筛选构件或过滤器网上的排气中收集微粒来实现。因此，微粒分离器30减小了排气的压降。尽管如此，这个步骤也可以通过微粒分离器30从第二管路42的混合通道48内的排气中收集微粒来实现。
接下来在步骤206，微粒分离器30收集其上的冷凝物并且然后汽化该冷凝物。
接下来在步骤208，混合器部分32将进气和排气引导流动以将进气和排气混合成气体混合物。这个步骤可以通过从排气通道44径向向内引导排气通过混合器部分32的间隔开的开口 46并且进入混合通道48中来实现。
接下来在步骤210，该产品或混合通道48将气体混合物通过第三开口 38引导流向涡轮增压器16的压缩机部分26。
参见图6和图7，根据本发明的另一个实施方案示出了一个混合器模块120。混合器模块120具有一个混合器部分132以及一个微粒分离器130，并且基本上各自类似于图3 至图5的混合器模块20具有的混合器部分32和微粒分离器30。然而，在这个实施方案中， 微粒分离器130围绕混合器部分132而不是该混合器部分围绕该微粒分离器。因此，微粒分离器130被安置在排气通道144中，这样微粒分离器130从排气的低速流动部分去除微粒和冷凝物并且减小排气的压降。微粒分离器130通过一种摩擦配合、一种插入模制品、不同适合的紧固件或它们的任意组合被连接到壳体1 上。
本发明的实施方案的以上说明在本质上仅仅是示例性的并且，因此，其多种变体不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种产品，包括一个壳体，该壳体具有一个混合器部分以及第一、第二和第三开口，该第一开口被配置为接收至少一部分由一个内燃发动机产生的排气，该第二开口被配置为接收进气，该混合器部分与该第一和第二开口处于连通以将排气和进气混合成一种气体混合物，并且该第三开口与该混合器部分处于连通以使该气体混合物通过其流动；以及一个微粒分离器，该微粒分离器被安置在该壳体内，该微粒分离器被配置为从排气中去除微粒和冷凝物。
2.如权利要求1所述的产品，其中该壳体由一个整铸件或装配件制成。
3.如权利要求1所述的产品，其中该微粒分离器是被配置为从排气中收集微粒或碎片的一个筛选构件或一个过滤器网。
4.如权利要求1所述的产品，其中该微粒分离器围绕该混合器部分，这样该微粒分离器从排气的一个低速流动部分去除微粒并且减小排气的压降。
5.如权利要求1所述的产品，其中该混合器部分围绕该微粒分离器。
6.如权利要求1所述的产品，进一步包括第一和第二管路，其中该混合器部分是该第二管路的一个整体部件，该第一管路具有与该第一开口处于连通的一个排气通道以接收排气，该第一管路基本上围绕该混合器部分，该混合器部分具有与该排气通道处于连通的多个间隔开的开口以接收排气，该第二管路具有一个混合通道，该混合通道与这些间隔开的开口处于连通以接收排气，该混合通道进一步具有与该第二开口处于连通的一个末端部分以接收进气以及与该第三开口处于连通的另一个末端部分以使该气体混合物通过其流动。
7.如权利要求6所述的产品，其中该微粒分离器被安置为围绕该第二管路并且被定位在该第一管路的排气通道内。
8.如权利要求6所述的产品，其中该微粒分离器被定位在该第二管路的混合通道内。
9.如权利要求1所述的产品，进一步包括接合该微粒分离器的一个密封件，这样排气被引导通过该微粒分离器。
10.如权利要求1所述的产品，其中该微粒分离器通过一种摩擦装配、一个插入模制品以及一个紧固件中的至少一个被连接在该壳体上。
11.一种操作一个产品的方法，该产品具有一个壳体，该壳体包括第一和第二管路，该第一管路具有一个第一开口以及与该第一开口处于连通的一个排气通道，该第一管路基本上围绕该第二管路的一部分，该第二管路具有与该排气通道处于连通的多个间隔开的开口，该第二管路进一步包括一个第二开口以及与该第二开口和这些间隔开的开口两者处于连通的一个混合通道，该第二管路进一步包括与该混合通道处于连通的一个第三开口，该方法包括将排气引导通过该壳体的第一开口；将进气引导通过该壳体的第二开口；从该壳体内的微粒分离器上的排气中收集微粒；将进气和排气引导通过该混合器部分以将进气和排气混合成一种气体混合物；并且将该气体混合物引导通过该第三开口。
12.如权利要求11所述的方法，其中排气通过该混合器部分的引导是通过形成在该第二管路中的这些间隔开的开口。
13.如权利要求11所述的方法，其中在该微粒分离器上的这些微粒的收集是在一个筛选构件或一个过滤器网上。
14.如权利要求11所述的方法，进一步包括收集在该微粒分离器上的冷凝物并且然后汽化该冷凝物。
15.如权利要求11所述的方法，进一步包括将排气引导通过该第一开口并且进入该第一管路的排气通道中； 将进气引导通过该第二开口并且进入该第二管路的混合通道中； 引导排气从该排气通道通过这些间隔开的开口并且进入该混合通道以混合排气与进气；并且引导该气体混合物从该混合通道通过该第三开口。
16.如权利要求15所述的方法，其中排气通过这些间隔开的开口的引导是在相对于该混合通道的一个径向向内方向和一个螺旋方向中的至少一个上从该排气通道朝向该混合通道。
17.如权利要求15所述的方法，其中排气通过该微粒分离器的引导是在该第一管路的排气通道内。
18.如权利要求15所述的方法，其中排气通过该微粒分离器的引导是在该第二管路的混合通道内。
19.如权利要求15所述的方法，进一步包括收集在该微粒分离器上的冷凝物并且然后汽化该冷凝物。
20.—种产品，包括 一个发动机换气系统，包括一个进气管路，该进气管路被配置为将进气引导流向一个内燃发动机； 一个排气管路，该排气管路被配置为从该内燃发动机接收排气； 一个涡轮增压器，该涡轮增压器具有与该排气管路相关联的一个涡轮机部分以及与该进气管路相关联的一个压缩机部分，这样响应排气在该排气管路中转动该涡轮机部分，该压缩机部分在该进气管路中压缩进气；一个再循环管路，该再循环管路在该排气管路与该进气管路之间连通以再循环至少一部分的排气通过该进气管路至该内燃发动机；以及一个产品，该产品将该再循环管路连接在该进气管路上，该产品具有一个壳体以及一个微粒分离器，该壳体具有一个混合器部分以及第一、第二和第三开口，该第一开口被配置为从该再循环管路接收排气，该第二开口被配置为从该进气管路的一部分接收进气，该混合器部分与该第一和第二开口处于连通以将排气和进气混合成一种气体混合物，并且该第三开口与该混合器部分处于连通以使该气体混合物经过其流动进入该进气管路的另一部分，并且该微粒分离器被安置在该壳体内并且被配置为从排气中去除微粒。
全文摘要
一个示例性实施方案包括一种产品，该产品包括一个壳体，该壳体具有一个混合器部分以及第一、第二和第三开口。该第一开口被配置为接收至少一部分由一个内燃发动机产生的排气，而该第二开口被配置为接收进气。该混合器部分与该第一和第二开口处于连通以便将排气和进气混合成一种气体混合物。该第三开口与该混合器部分处于连通以便使气体混合物经过其流动。本发明进一步包括安置在该壳体内的一个微粒分离器。该微粒分离器被配置为从排气中去除微粒。该产品可以被包括在一个低压EGR通道和/或一个高压EGR通道中。
文档编号F01N3/021GK102187080SQ200980139306
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月7日 优先权日2008年10月16日
发明者W·温策尔 申请人:博格华纳公司