技术领域本发明总体上涉及内燃发动机，更具体地涉及一种供内燃发动机使用的排气再循环混合器。
背景技术：
内燃发动机通常在包括车辆、发电或工业设备的各种应用中用于将化学燃料能量转换为机械能和热能。此类车辆可包括铁路机车、土方机器等。为了更高效地运转，内燃发动机可结合涡轮增压或机械增压以压缩进气。此外，冷却器可从压缩空气去除过剩的热以协助燃烧特性。在运转期间，柴油、汽油或其它燃料可燃烧。内燃发动机可采用排气再循环系统。这种系统使一部分来自内燃发动机的燃烧排气再循环回到进气中。该过程可减少总排气排放物(特别是一氧化二氮)，并且还可提高发动机燃烧效率。排气再循环系统可能需要排气和进气的混合。该混合物然后被给送到发动机的气缸中以与燃料燃烧。排气和进气的更彻底混合可产生更有效的排气再循环系统。Cook(美国专利US7,793,498)公开了一种“一体的增压空气冷却器和排气再循环混合器”。Cook描述了一种集成了排气再循环混合器的增压空气冷却器。然而，使再循环气体在增压空气冷却器中混合需要排气再循环管网的延长的长度或不便的包装。这必定提高成本和空间要求。因此，需要一种改进的排气再循环混合器。
技术实现要素：
在一方面，公开了一种排气再循环系统。该排气再循环系统可包括冷却器、位于冷却器的一端部处的集管以及用于将排气和进气混合的混合器，混合器可位于集管内。在另一方面，公开了一种内燃发动机。该内燃发动机可包括发动机缸体、设置在发动机缸体中的一个或多个气缸、与所述一个或多个气缸操作性地关联的冷却器、位于冷却器的一端部处的集管、和位于集管内的混合器，混合器适合使排气和进气在导入到所述一个或多个气缸中之前混合。在另一方面，公开了一种在内燃发动机中使排气和进气混合的方法。该方法可包括将集管定位在内燃发动机的冷却器的一端部处，使排气和进气在位于集管内的混合器中混合，混合器包括用于接收排气的通路、用于接收进气的入口以及用于排出混合的排气和进气的出口。在阅读下面结合附图进行的详细说明后，本发明的这些和其它方面及特征将更好理解。附图说明为了进一步理解所公开的概念和实施例，可参考下面结合附图阅读的详细说明，在附图中同样的元件被同样地标号，并且其中：图1是根据本发明构成的机车和包含多节车厢的列车的示意性侧视图。图2是根据本发明的内燃发动机的透视图。图3是根据本发明构成的混合器和排气再循环系统的截面图。图4是图3的排气再循环系统的另一截面图，但从顶部视角截取。图5是图3的混合器和排气再循环系统的透视图。图6是图3的混合器和排气再循环系统的另一截面图，但示出了气体流动方向。图7是示出可在本发明的实施例中实施的动作的样本顺序的流程图。应注意，附图仅示出典型实施例且因此不应看作限制了本发明或权利要求的范围。确切而言，本发明的概念可在其它同样有效的实施例中采用。此外，附图不一定按比例绘制，一般着重于示出特定实施例的原理。具体实施方式现在参照附图，且具体参照图1，根据本发明构成的机车总体由附图标记5标示。机车5可沿一个或多个轨道8拉动由多个车厢7组成的列车6，如图1所示。铁路运输通常用于运送人和货物。机车5还可包括根据本发明构成的内燃发动机10并且一般以附图标记10表示。转到图2，内燃发动机10可包括具有一个或多个气缸18的发动机缸体14。内燃发动机10可通过抽吸进气到气缸18中、使空气与燃料混合、压缩混合的空气和燃料、点燃混合物并且排出排气而工作。在该过程中，特定内燃发动机10构件的往复运动可转换为用于有用功的旋转运动。该有用功例如可用于为机车5、土方车辆、其它车辆或工业过程提供动力。内燃发动机10可以是火花点火式发动机或压燃式发动机，并且可被设计成使用汽油、柴油、天然气或其它燃料。包括涡轮增压器22的一个或多个增压进气系统可压缩进气以提高燃烧效率。由于压缩过程会升高进气的温度，所以一个或多个冷却器24可用于在压缩空气被导入到气缸18中之前降低压缩空气的温度。冷却器24可以是位于增压进气系统下游的后冷却器，或位于增压进气系统的构件之间的中间冷却器。冷却后的空气的密度高于较温暖的空气，从而允许更大质量的空气进入气缸18以改善燃烧。内燃发动机10还可采用排气再循环系统26。这种系统使一部分来自内燃发动机10的燃烧排气再循环回到进气中。该过程尤其可减少总排气排放物(特别是一氧化二氮)，并且可进一步提高内燃发动机10的运转效率。为了提高效力，排气再循环系统26使排气和进气混合。该混合物然后被给送到内燃发动机10的气缸18中以用于燃烧。排气和进气的更彻底混合可产生更有效的排气再循环系统26和内燃发动机10的运转。与上述进气一样，排气可在排气与进气混合之前由排气冷却器30冷却。此外，排气再循环系统26可设置有内燃发动机10而不提高用于内燃发动机10的空间要求。为了改善燃烧，排气再循环系统26使进气和排气在用于内燃发动机10中之前混合。一种用于使排气和进气更彻底地混合的技术包含允许有更多时间发生混合。如果气体正流动通过系统，则增加的混合时间起因于气体的初始混合点与混合物流的端点之间的更大距离。为此，混合器34可用于使进气和排气混合。混合器34可位于任意数量的位置，例如但不限于如图3所示位于集管38内。集管38可位于冷却器24附近，可限定出冷却器24的表面，并且可容纳冷却器的多个构件。集管38可定位在冷却器24的一端部处。此外，混合器34可定位成允许排气和进气有更多时间和更大空间彻底混合。为了将排气传送至混合器，进气经由入口46被传送到混合器34中并且排气经由通路50被传送到混合器中。在排气和进气在混合器34内混合之后，混合的气体可移动通过出口54和过渡元件58，并进入进气歧管62。混合物然后可经过进气弯管66以最终在气缸18内燃烧。在一实施例中，冷却器24可具有多个端部，并且第一集管38和第二集管82可位于多于一个的端部处，如图4所示。第一混合器34和第二混合器86可位于每个集管38、82中。具体地，冷却器24可包括第一端部74和第二端部78。集管38可位于第一端部74处。此外，第二集管82可位于第二端部78处，并且第二混合器86可位于第二加热器82中。第一端部74和第二端部78可位于冷却器24的相对侧。本发明的多个元件在图5中也可从另一视角看到，包括冷却器24、混合器34、集管38、通路50、出口54和过渡元件58。在运转中，排气可起因于内燃发动机10的燃烧并经由通路50行进到混合器34中。同时，进气可经由入口46进入混合器34。这两种气体然后可在混合物经出口54离开混合器34前后在混合器34内混合。混合器34的细节在图3和6中示出。进气流90可经入口46进入混合器34。同时，排气再循环流94可经通路50进入混合器34。流90、94之间可存在隔壁98，并且隔壁98可形成通路50的一部分。隔壁98可分开或引导流90、94，并且可配置在混合器34内以增强湍流混合。当两股气流90、94进入混合器34并且互相作用时，它们可以以提高混合水平的方式相对地定向。此外，两股气流90、94可在混合器34内成大致垂直或其它横向的角度碰撞。混合器34也可成形为改善排气和进气的混合。可通过使用计算流体动力学模拟或通过其它方法来确定该混合器34的形状。通过在混合器内诱发湍流或其它流90、94，可实现更大的混合能力。上述混合器形状可部分地由壁102限定。壁102可与排气再循环流94互相作用。壁102可位于混合器34内并且可形成混合器34的表面。此外，壁102可基本上垂直于排气再循环流94定向，或相对于排气再循环流94成另一种定向，以增强气体混合。壁102也可以成形或定向成能减少噪音或流动约束。排气再循环流94也可冲击在壁102上。类似地，表面106可部分地限定出上述形状并与进气流90互相作用。表面106可位于混合器34内并且可形成混合器34的表面。此外，表面106可定向成大致垂直于进气流90，或相对于进气流90以另一种方式定向，以增强气体混合。表面106也可以以减少噪音或流动约束这样的方式成形或定向。在又一实施例中，在混合器34内可配置有旋流器110以增强进气与排气之间的气体混合。旋流器110可以是被设计成使气体涡旋以增强混合的突出体114或另一种形状。集管38可由任意数量的不同工艺或结构——例如但不限于铸造、机加工或焊接——制成。关于材料，集管38可由任意数量的不同材料——包括金属、金属合金、铸铁、钢或陶瓷——制成。此外，所公开的排气再循环系统26和混合器34可供火花点火或奥托循环内燃发动机10或压燃式或狄塞尔循环内燃发动机10使用。通过参照图7中的流程图，可以理解在运转中使排气和进气混合的方法。该方法可包括将集管38定位在内燃发动机10的冷却器24的一端部处，使排气和进气在位于集管38内的混合器34中混合，混合器34包括用于接收排气的通路50、用于接收进气的入口46以及用于排出混合的排气和进气的出口54，如在步骤500中所述。排气和进气可在混合器34内成大致垂直或其它横向的角度碰撞。此外，在冷却器24的多于一个的端部中的每一端部处均可设有一个集管38、82，并且每个集管38、82内均可设有一个混合器34、86。工业适用性在运转中，本发明阐述了可在各种设备中发现工业适用性的排气再循环系统。例如，本发明可有利地用于内燃发动机的高效运转。此类发动机可设置在不同机器——例如但不限于机车和土方机器——上。更具体地，排气再循环系统可使一部分来自内燃发动机的燃烧排气再循环回到进气中。该过程可减少总排气排放物(特别是一氧化二氮)，并且可提高发动机燃烧效率。此外，所公开的排气再循环系统采用使排气和进气彻底混合的位置和混合器形状，同时在内燃发动机的已有尺寸体系内实现这一点。例如，在一个实施例中，本发明将混合器设置在发动机的后冷却器集管中。这样一来，排气和进气的实际混合在离气缸进气口的较大距离处执行，从而有利于改善的混合。此外，混合器的特定形状可有利于更完全和彻底的混合以改善燃烧和输出。所公开的排气再循环系统可以是新内燃发动机上的原装设备，或作为改装件增加至已有的内燃发动机。