模块化排气再循环混合器的制作方法

模块化排气再循环混合器
优先权声明
1.本技术要求于2019年2月7提交的美国专利申请第16/269,735号的优先权，该文件的全部内容通过参考纳入本文。
技术领域
2.本公开涉及用于内燃机的排气再循环(egr)系统。


背景技术：

3.排气再循环(egr)、尤其是冷却的egr(cegr)可以被添加到内燃机系统中以减少nox排放并减少爆震倾向。在这种系统中，一定量的排气被添加到发动机进气歧管内的空气和/或燃料混合物中。挑战在于递送cegr需要成本，特别是对于高效发动机而言，当排气歧管压力低于进气歧管压力时，通常效率最高。该压差横跨发动机而产生正扫气压差，其从气缸井(cylinder well)扫除燃烧气体并提供有利的压力－容积泵送回路作业。尤其具有挑战性的是，将cegr从排气歧管处的源递送到进气歧管，而不会对经由泵送回路的发动机循环效率和残余气体扫气产生负面影响。“经典”高压回路cegr系统将排气直接输送(plumbs)到进气歧管，这需要设计或可变涡轮增压来迫使发动机排气歧管压力高于进气歧管，这进而会不利地减少了对热的已燃烧气体的扫气和发动机p－v循环，并损失效率。这尤其适得其反，因为cegr的目的是减少爆震倾向，以提高效率和功率密度。然而，这种驱动egr的经典方法实际上通过残余气体的保留增加了爆震倾向，并通过发动机的负压做功以收益递减的方式降低了效率，即通过cegr减少爆震而具有正面的两点，但由于它的泵送方式而具有负面的一点，导致驱动cegr的成本与输送cegr的益处抵消的零增益点。


技术实现要素：

4.本公开描述了与再循环排气相关的技术。
5.在本公开中描述的主题的示例性实施方式是具有以下特征的排气再循环混合器系统。排气壳体包括进入排气壳体内部的排气入口。会聚喷嘴在混合器壳体中并且在从混合器的空气入口到混合器的出口的流动路径中。会聚喷嘴朝向混合器的出口会聚。会聚－发散喷嘴在混合器壳体中并且包括流体连通的空气－排气入口以接收来自会聚喷嘴和排气壳体内部的流体流。第一喷嘴模块构造成接纳在混合器壳体中，并且当被接纳在混合器壳体中时，限定会聚喷嘴或会聚－发散喷嘴的至少一部分。第二喷嘴模块构造成当第一喷嘴模块不在混合器壳体中时被接纳在混合器壳体中。第二喷嘴模块在被接纳在混合器壳体中时构造成限定会聚喷嘴或会聚－发散喷嘴的至少一部分。第二喷嘴模块具有与第一喷嘴模块不同的流动特性。
6.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第一喷嘴模块限定会聚喷嘴的一部分。
7.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下
内容。第二喷嘴模块限定会聚－发散喷嘴的一部分。
8.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。会聚－发散喷嘴的入口定位成接收空气－排气－燃料混合物。
9.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第一压力端口定位在会聚喷嘴的会聚端处。第一压力端口提供感测会聚喷嘴的会聚端处的第一压力的位置。
10.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第二压力端口在会聚喷嘴的会聚部分的上游。第二压力端口提供了感测会聚喷嘴上游的第二压力的位置。
11.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第三压力端口定位在会聚－发散喷嘴的喉部中。第三压力端口提供感测会聚－发散喷嘴的喉部内的第三压力的位置。第四压力端口定位在会聚－发散喷嘴的发散部分的下游。第四压力端口提供感测会聚－发散喷嘴下游的第三压力的位置。
12.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。液体通道由会聚－发散喷嘴限定。液体通道具有定位在会聚喷嘴与会聚－发散喷嘴之间的入口。液体通道定位成且尺寸定成引导和调节朝向排气再循环混合器的出口的液体滴落。
13.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。内部接收器腔体的内表面是非圆形的，沿着内部接收器腔体的上部具有比内部接收器腔体的下部更大的半径。
14.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。会聚－发散喷嘴的喉部具有比会聚喷嘴的会聚端更大的横截面积。
15.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。会聚－发散喷嘴的喉部的横截面积是会聚喷嘴的会聚端的横截面积的1.1－3倍大。
16.在本公开中描述的主题的示例性实施方式是具有以下特征的方法。接纳相同的排气混合器壳体。将第一组喷嘴模块插入第一组基本相同的排气混合器壳体中以产生第一会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置。将第二组喷嘴模块插入第二组相同的排气混合器壳体中以产生第二不同的会聚和会聚发散喷嘴布置。
17.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第一组喷嘴模块是成组的会聚喷嘴。
18.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第一组喷嘴模块是成组的会聚－发散喷嘴。
19.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第二会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置具有与第一会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置不同的流动特性。
20.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第二组喷嘴模块包括具有与第一组喷嘴不同的喉部横截面积的第二组会聚－发散喷嘴。
21.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下
内容。第二组喷嘴模块包括具有与第一组喷嘴不同的会聚端横截面积的第二组会聚喷嘴。
22.在本公开中描述的主题的示例性实施方式是具有以下特征的发动机系统。进气歧管构造成接收构造成在燃烧室内燃烧的可燃混合物。节气门在进气歧管的上游。节气门构造成至少部分地调节进入进气歧管的空气流。排气歧管构造成接收来自燃烧室的燃烧产物。排气再循环混合器系统在节气门下游和进气歧管上游。排气再循环混合器包括排气壳体，该排气壳体具有进入排气壳体内部的排气入口。会聚喷嘴在混合器壳体中并且在从混合器的空气入口到混合器的出口的流动路径中。会聚喷嘴朝向混合器的出口会聚。会聚－发散喷嘴在混合器壳体中并且包括流体连通的空气－排气入口以接收来自会聚喷嘴和排气壳体内部的流体流。第一喷嘴模块构造成接纳在混合器壳体中，并且当被接纳在混合器壳体中时，限定会聚喷嘴或会聚－发散喷嘴的至少一部分。第二喷嘴模块构造成当第一喷嘴模块不在混合器壳体中时被接纳在混合器壳体中。第二喷嘴模块在被接纳在混合器壳体中时构造成限定会聚喷嘴或会聚－发散喷嘴的至少一部分。第二喷嘴模块具有与第一喷嘴模块不同的流动特性。
23.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。再循环混合器包括定位在会聚喷嘴上游的第一压力端口。第一压力端口提供感测会聚喷嘴上游的第一压力的位置。第二压力端口定位在会聚喷嘴的会聚端处。第二压力端口提供感测会聚喷嘴的会聚端处的第二压力的位置。
24.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第三压力端口定位在会聚－发散喷嘴的喉部中。第三压力端口提供感测会聚－发散喷嘴的喉部内的第三压力的位置。第四压力端口定位在会聚－发散喷嘴的下游。第四压力端口提供感测会聚－发散喷嘴下游的第三压力的位置。
25.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。控制器包括一个或多个处理器和联接到一个或多个处理器并存储由一个或多个处理器执行的程序指令的非暂态计算机可读存储介质。程序指令指示一个或多个处理器执行以下操作。确定定位在会聚喷嘴上游的第一压力位置与定位在会聚喷嘴的会聚端处的第二压力位置之间的第一压差。基于所确定的第一压差确定空气质量流速。确定定位在会聚－发散喷嘴的喉部中的第三压力位置与定位在会聚－发散喷嘴下游的第四压力位置之间的第二压差。基于所测量的第二压差确定空气－燃料－排气流速。
26.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。曲轴箱在发动机缸体内。第一导管将曲轴箱流体连接到节气门上游的点。第二导管将曲轴箱流体连接到节气门下游的点。横跨节气门的压差导致空气流过曲轴箱。
27.能够单独或组合地与示例性实施方式结合的示例性实施方式的各方面包括以下内容。第二导管在会聚－发散喷嘴的上游和会聚喷嘴的下游流体连接到排气再循环混合器。
28.在附图和以下描述中阐述了该主题的一种或多种实施方式的细节。该主题的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求中变得明显。
附图说明
29.图1是示例性内燃机系统的示意图。
30.图2是示例性排气再循环(egr)混合器的侧视半剖示意图。
31.图3是具有压差传感器和压力感测端口的示例性egr混合器的侧视半剖示意图。
32.图4是可以与本公开的方面一起使用的示例性控制器的框图。
33.图5是具有曲轴箱通风部的示例性内燃机系统的示意图。
34.图6a是可互换的会聚－发散喷嘴模块的侧视半剖视图。
35.图6b是可互换会聚喷嘴模块的侧视半剖视图。
36.图6c是可以与本公开的方面一起使用的示例性方法的流程图。
37.图7a－7c是具有液体排放部的示例性egr混合器的侧剖视图、沿线7b－7b的剖视图和立体图。
38.图8a－8b是具有防止液体积聚的塞子的示例性egr混合器的侧剖视图和沿线8b－8b的剖视图。
39.在各个附图中，相同的附图标记和标号表示相同的元件。
具体实施方式
40.egr可以对发动机系统具有寄生效应，即，它可以降低发动机系统的有效功率输出，因为需要能量将排气从排气歧管移动到进气歧管中。这在进气歧管压力可能高于排气歧管压力的增压发动机上尤其成问题。讽刺的是，当进气歧管压力较高时，比如发动机在高负载下运行时，最需要egr。在涡轮增压发动机的情况下，排气歧管内增加的背压也会促进高负载下的爆震倾向。
41.本文的构思涉及可用于内燃机的egr系统，包括增压内燃机。在节气门与进气歧管之间的发动机进气系统中添加喷射泵(但它也可以替代地放置在节气门的上游)。如果在进气系统中设置压缩机，则喷射泵可以放置在压缩机的下游(但它也可以替代地放置在压缩机的上游)。空气、即主要流体，通过喷射泵的中心流路从节气门朝向进气歧管流动。在喷射泵内的低压接收器区域中，再循环的排气被添加到来自排气歧管的空气流中。接收器中较低的有效压力允许在排气歧管与接收器之间形成压差。反向伯努利效应通过减慢高速/低压气体来恢复压力，从而在进气歧管中产生等于或高于排气歧管的压力。因此，在系统层面上，即使在排气歧管处于较低压力时，喷射泵也使排气从排气歧管流向进气歧管。可以将燃料添加到会聚喷嘴的会聚端上游的空气流中。随着三股流在喷射泵内结合产生湍流，这导致混合良好的可燃混合物流入歧管中。
42.图1示出了示例性发动机系统100。发动机系统100包括进气歧管104，该进气歧管104构造成接收要在发动机缸体102的燃烧室内燃烧的可燃混合物。即，进气歧管流体联接到氧气源和燃料源。可燃混合物可包括空气和任何可燃流体，比如天然气、雾化汽油或柴油。尽管所示实施方式包括四缸发动机102，但也可以使用任何数量的气缸。此外，虽然所示实施方式包括活塞发动机102，但本公开的方面可应用于其他类型的内燃机，比如转子发动机或燃气涡轮发动机。
43.节气门112定位在进气歧管104的上游。节气门112构造成调节从周围环境116进入进气歧管104的空气流，例如，通过改变经过节气门112的流道的横截面积。在一些实施方式中，节气门112可以包括蝶形阀或盘形阀。减小通过节气门112的流道的横截面积会减小流经节气门112朝向进气歧管104流动的空气流量。
44.排气歧管106构造成接收来自发动机缸体102的燃烧室的燃烧产物(排气)。即，排气歧管流体联接到燃烧室的出口。egr流道108或导管流体连接排气歧管106和进气歧管104。在所示的实施方式中，egr节流阀126位于排气歧管106与进气歧管104之间的egr流道108内，并且用于调节egr流量。egr节流阀126通过调整经过egr节流阀126的egr流道108的横截面积来调节egr流量。在一些实施方式中，egr节流阀126可以包括蝶形阀、盘形阀、针阀或另一阀类型。
45.在所示的实施方式中，egr流道馈送到位于节气门112下游和进气歧管104上游的egr混合器114中。egr混合器114在发动机进气系统中，流体连接到节气门112、进气歧管104和egr流道108。流体连接可以由包含允许流体流动的流道的导管进行。在一些实施方式中，egr混合器114可以被包括在将进气歧管104连接到节气门112的导管内、进气歧管104自身内、egr流道108内、集成在节气门112内、或集成在egr节流阀126内。关于示例性egr混合器的细节在本公开内容中稍后描述。
46.在所示的实施方式中，排气冷却器110定位在排气歧管106与egr混合器114之间的egr流道108中。可以操作排气冷却器以在egr混合器之前降低排气的温度。排气冷却器是热交换器，比如空气对空气交换器或空气对水交换器。
47.在一些实施方式中，发动机系统100包括在节气门112上游的压缩机118。在具有压缩机118但没有节气门的发动机中、比如无节气门的柴油发动机中，不需要节气门，并且混合器可以在压缩机的下游。压缩机118可包括离心压缩机、正排量压缩机或用于在发动机运行期间增加egr流道108内的压力的另一种类型的压缩机。在一些实施方式中，发动机系统100可以包括中间冷却器120，其构造成在空气进入歧管之前冷却压缩空气。在所示的实施方式中，压缩机118是涡轮增压器的一部分。即，涡轮122位于排气歧管106的下游，并且随着排气膨胀通过涡轮122而旋转。涡轮122例如经由轴联接到压缩机118，并使压缩机118旋转。虽然所示的实施方式利用涡轮增压器来增加进气歧管压力，但可以使用其他压缩方法，例如电动或发动机驱动的压缩机(例如，增压器)。在一些实施方式中，单独的控制器130或发动机控制单元(ecu)用于控制系统运行的各个方面。例如，控制器130可以基于当前运行条件调整空气－燃料比、火花正时和egr流速。
48.图2是示例性egr混合器114的侧视半剖示意图。egr混合器114由一个或多个壳体或外壳组成。外壳的端壁中的开口限定了由壳体224限定的内部流道222的空气入口204和出口206。内部流道222将流量从空气入口204引导至出口206以允许流量通过egr混合器114。在外壳224内，egr混合器114包括在从egr混合器114的空气入口204到egr混合器114的出口206的流动路径中的会聚喷嘴202。会聚喷嘴202包括会聚部分203，其在朝向会聚端208流动的方向上会聚。即，与会聚喷嘴202的上游端(入口)226相比，会聚喷嘴202的下游端(出口)具有较小的横截面积，即，较小的流量面积。会聚喷嘴可包括不会聚但保持相对平直而不改变横截面流量面积的部分。这些部段可用于将会聚喷嘴202保持在egr混合器114内。egr混合器114包括排气接收器壳体210，并且壳体210包括一个或多个排气入口212，排气入口212从egr流道108馈送并流体连接到egr流道108，并进入排气壳体210的内部接收器腔体228。在所示的实施方式中，壳体210围绕会聚喷嘴202，使得会聚喷嘴202的一部分在内部接收器腔体228内。会聚喷嘴202定位成从会聚喷嘴202的会聚端208形成自由的气体射流。此外，排气入口212在会聚喷嘴202的会聚端208的上游。虽然所示的实施方式示出会聚喷嘴
202至少部分地在排气接收器壳体210内，但是也可以使用其他设计。在一些实施方式中，空气入口204和出口206设置有附件或配件以能够连接到发动机缸体102的进气歧管104和/或egr混合器114。在一些情况下，会聚喷嘴202可以与具有不同入口面积226和/或会聚端208的喷嘴模块化地互换，从而使系统易于改变以适应多种发动机尺寸。例如，会聚喷嘴202可以设有螺纹或与混合器外壳224的其余部分的另一形式的可移除附连。这种模块化的示例将在本公开内容中稍后讨论。
49.会聚－发散喷嘴214在会聚喷嘴202的会聚部分203的下游并且流体联接，以接收来自会聚端208、排气入口212以及在某些情况下燃料供应部216的流体流。换言之，会聚－发散喷嘴214可以用作进气歧管104的空气－燃料－排气入口。为了帮助促进混合，会聚－发散喷嘴214的入口230具有比会聚喷嘴202的出口更大的面积。会聚发散喷嘴包括三个部分：入口230、喉部232和出口206。喉部232是会聚－发散喷嘴的最窄点并且位于并流体连接在会聚－发散喷嘴214的入口230的下游。会聚－发散喷嘴在喉部232处变窄增加了流体流随着它通过会聚－发散喷嘴214的流速。会聚－发散喷嘴214流体连接到进气歧管104并在其上游。在喉部232与出口206之间，通过会聚－发散喷嘴214的流动通道的横截面增加。横截面积的增加减慢了流速并提高了流体流的压力。在某些情况下，横截面面积的增大可以将尺寸定成增加egr混合器114内的压力，使得跨egr混合器114的压降为零、标称值或小。会聚－发散喷嘴214可以在入口230、出口206或这两者处包括螺纹或另一种形式的可移除附件，以允许会聚－发散喷嘴214安装并且流体连接到发动机系统100的进气口的其余部分。与会聚喷嘴202一样，会聚－发散喷嘴214能与具有不同入口230、喉部232和出口206面积的喷嘴214模块化地互换，以使系统易于改变以适应多种发动机尺寸。
50.所示的实施方式示出了会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴在同一中心轴线220处对齐，但在一些实施方式中，会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴的中心轴线可能不对齐或平行。例如，空间约束可能需要egr混合器在会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴的轴线之间具有一角度。在一些实施方式中，流道可以是弯曲的，而不是具有如图2所示的大致平直流道。
51.如图所示，燃料供应部216包括燃料供应管218，该燃料供应管在空气流动路径内平行且居中地终止。燃料供应管218构造成在流过egr混合器114的方向上将燃料供应到空气流动路径中，并且在会聚喷嘴202的会聚部分203的上游。在一些实施方式中，燃料供应管218可以是联接到气态燃料源的气态燃料供应管。然而，由燃料供应管218递送的燃料可包括任何可燃流体，比如天然气、汽油或柴油。虽然示出为单个管，但是燃料供应管218可以以其他方式构造，例如作为穿过混合器的流动区域的交叉件、作为沿着流动区域的周界的燃料递送孔、或其他方式。虽然所示的实施方式示出了构造成在会聚喷嘴202的会聚部分203的上游喷射燃料的燃料供应管218，但是也可以通过在排气入口212上游的燃料供应端口234添加燃料。即，燃料可以注入到egr流中。这种端口可以包括气态燃料供应端口。在一些情况下，燃料可以高速递送，其速度高达并包括燃料供应管218处的声波流，从而还产生燃料/空气喷射泵，其允许燃料提供额外的动力，用于初级空气流入并通过喷嘴。在这种情况下，使得可以产生声波射流的更高压力进一步增强了燃料和空气的混合。这减少了对燃料压力调节器的需求。此外，如果燃料射流经由焦耳－汤普森效应变冷，它将冷却空气/燃料流，从而降低空气路径增压空气冷却器的热移除需求。替代地或附加地，可以在节气门112的上游添加燃料。
52.所示的实施方式如下操作。会聚喷嘴202的会聚部分203增加egr混合器114中的气流302的速度并降低其压力。响应于(例如，因为)离开会聚喷嘴202的自由喷射气流302的压力降低，排气流304通过排气入口212被吸入egr混合器114中。排气流304从排气歧管106最终被引导到会聚喷嘴202的会聚部分203下游的点。空气流302、排气流304和燃料流306混合以形成燃烧混合物308，第二会聚喷嘴214a定位在会聚喷嘴202的会聚部分203的下游。通过发散喷嘴214b，燃烧混合物的压力增加并且燃烧混合物的速度减小。虽然第二会聚喷嘴214a和发散喷嘴214b示出为单个会聚－发散喷嘴214，但是第二会聚喷嘴214a和发散喷嘴214b也可以是分开的不同的部件。
53.在所示的实施方式中，燃料流306被供应到空气流302中，并且燃料供应管218与空气流道的中心平行且成直线。在会聚喷嘴202的会聚部分203的上游供应燃料流。在一些实施方式中，将燃料流通过燃料供应端口供应到排气流中。不管所使用的实施方式如何，燃料流306可以包括气态燃料流。在一些实施方式中，燃料流306具有高于空气流302速度的喷射速度。如此高的速度可有助于混合空气流302、燃料流306和排气流304。
54.在一些实施方式中，会聚－发散喷嘴214的喉部232具有的横截面流量面积比会聚喷嘴202的会聚端208的横截面流量面积更大。例如，会聚－发散喷嘴214的喉部232的最小的流量面积可以是会聚喷嘴202的会聚端208的最小流量面积的1.1－3倍。通常，当喉部232的尺寸定为使得两个流体流能够以大致相同的速度通过喉部232时，达到高效性能。例如，在120℃下为25％egr的情况下，喉部232的面积大约是会聚喷嘴202的会聚端208的流量面积的1.5倍。
55.图3是具有压差传感器和压力感测端口的示例性egr混合器114的侧视半剖示意图。第一压力端口352定位在会聚喷嘴202的会聚部分203的上游。第一压力端口352通过允许内部流道222与第一压差传感器354之间的流体连通来提供感测会聚喷嘴202上游的压力的位置。第二压力端口356定位在会聚喷嘴202的会聚部分203之后，例如在会聚端208处。第二压力端口356通过允许内部流道222与第一压差传感器354之间的流体连通来提供感测会聚喷嘴202的会聚端208处的压力的位置。虽然用差动传感器示出，但是也可以使用具有类似效果的分离的、离散的传感器。替代地或附加地，可以使用虚拟传感器代替离散传感器。如图所示，第二压力端口356被集成到会聚喷嘴202中，但是可以使用具有类似结果的分离的、离散的感测端口。
56.第三压力端口358定位在会聚－发散喷嘴214的喉部232中。第三压力端口358通过允许内部流道222与第二压差传感器360之间的流体连通来提供感测会聚－发散喷嘴214的喉部232内的压力的位置。第四压力端口362定位在会聚－发散喷嘴214的喉部232下游。第四压力端口362通过允许内部流道222与第二压差传感器360之间的流体连通来提供感测会聚－发散喷嘴214的下游的压力的位置。
57.由第一压差传感器354感测的压差可用于确定经过egr混合器114的质量空气流(maf)速率。由第二压差传感器360感测的第二压差可用于确定空气－燃料－排气质量流速。质量空气流速和空气－燃料－排气流速之间的差可用于计算egr质量流速。在某些情况下，这样的计算可以由控制器130(图1)执行。maf和egr流速可用作控制器的输入以调整发动机系统100内的各种参数。在某些情况下，控制器130是发动机控制单元(ecu)，其控制发动机系统100的操作的一些或所有方面，比如燃料供应、空气、点火和/或其他发动机操作参
数。在某些情况下，控制器130是与发动机系统的ecu分离的控制单元。控制器130也不需要向发动机系统100发送致动和/或控制信号，而是可以替代地向ecu提供诸如maf和egr流量之类的信息，以供ecu用于控制发动机系统100。
58.图4是可以与本公开的方面一起使用的示例性控制器130的框图。控制器130可以尤其监测系统的参数并发送信号以致动和/或调整系统的各种操作参数。如图4所示，控制器130可以包括一个或多个处理器450和非暂态存储介质(例如，存储器452)，非暂态存储介质包含使处理器450执行本文描述的操作的指令。处理器450联接到输入/输出(i/o)接口454，用于发送和接收与系统中的部件的通信，这些部件包括例如第一压差传感器354和第二压差传感器360。在某些情况下，控制器130还可以与发动机系统100的各种系统部件(包括节气门112和egr节流阀126)中的一个或多个、以及发动机系统100中设置的其他传感器(例如，压力传感器、温度传感器、爆震传感器和其他类型的传感器)沟通状态，以及向其发送致动和/或控制信号。
59.图5是具有曲轴箱通风部的示例性内燃机系统的示意图。如图所示，发动机系统100包括第一曲轴箱通风导管402，其流体连接到节气门112上游的进气导管502。第一曲轴箱通风导管402从进气导管502朝向发动机缸体102抽吸空气。特别地，第一曲轴箱通风导管402引导空气流过发动机缸体102的曲轴箱。虽然示出为直接连接到发动机缸体102，但第一曲轴箱通风导管402可以附接到发动机的任何部分，只要它流体连接到曲轴箱即可。在一些实施方式中，进气止回阀404可以包括在第一曲轴箱通风导管402内，以确保没有回流。止回阀404可以是具有适合该服务的低压降的任何止回阀，比如球型止回阀。在发动机缸体102内是通过曲轴箱的曲轴箱流动路径406。在一些构造中，曲轴箱可以与发动机缸体分离。在这种构造中，曲轴箱流动路径406将流过分离的曲轴箱。第二曲轴箱通风导管408将曲轴箱流体连接到节气门112下游的点。虽然示出为直接连接到发动机缸体102，但第二曲轴箱通风导管408可以附接到发动机的任何部分，只要它流体连接到曲轴箱即可。横跨节气门112的压降引起压差，以驱动气流通过第一曲轴箱通风导管402、曲轴箱流动路径406和第二曲轴箱通风导管408。在一些实施方式中，第二止回阀410可以包括在第二曲轴箱通风导管408内，以确保没有回流。止回阀可以是具有适合该服务的低压降的任何止回阀，比如球型止回阀。在一些实施方式中，约束器(节流器)412可定位在第一曲轴箱通风导管402或第二曲轴箱通风导管408内以调节通过曲轴箱的空气流速。约束器412可以包括约束孔口、调节阀或用于调节通过导管401的流量的另一装置。约束器412通过控制第二曲轴箱通风导管408的横截面流量面积来调节流速。横截面流量面积与横跨约束器412的压降成反比，并进而控制通过约束器412的流速。
60.如图所示，第二导管408流体连接到egr混合器114。为了帮助促进流动，第二导管408可以在会聚－发散喷嘴214上游和会聚喷嘴下游馈入egr混合器(参见在图2和/或图3)中，这是egr混合器114的最低压力系统。例如，第二导管可以馈入排气壳体210中。压降产生显著的压差以驱动流量通过曲轴箱。在一些实施方式中，第二导管408可以插入到egr混合器114上游的空气流中。在这样的实施方式中，egr混合器114在节气门112与进气歧管之间共线地位于进气导管502(图5)内。在一些实施方式中，第二曲轴箱通风导管408可以连接到节气门112与egr混合器114之间的进气导管502。在这样的实施方式中，横跨节气门112的压差足以驱动流量通过曲轴箱。在节气门112与egr混合部段之间引导曲轴箱通风气体允许曲
轴箱通风气体与egr一起混合。
61.图6a是可用于构建根据图3的egr混合器114的示例性会聚－发散喷嘴模块的侧视半剖视图。为便于构建，可使用共同的外部件(例如，图3的混合器外壳224)和各种喷嘴模块来构建egr混合器114，这些喷嘴模块可以根据egr混合器114的流量要求插入混合器外壳224中。例如，图6a示出了可以设计用于更大、更高负载的发动机的会聚－发散喷嘴602，而且可以插入其他喷嘴轮廓以用于使用更小或更低负载的发动机的应用。第二会聚－发散喷嘴604或第三会聚喷嘴606减小通过会聚－发散喷嘴部段的喉部232的横截面流量面积。
62.在一些实施方式中，多个会聚－发散喷嘴可以用相同的外模铸造或模制，而内部轮廓可以用构造成与外模配合的可互换内模铸造或模制。在一些实施方式中，各种会聚－发散喷嘴模块用共用内模和外模制造，然后具有沿着会聚－发散喷嘴模块的内部加工的特定轮廓。可互换的会聚－发散喷嘴(602、604和606)可以以多种方式附连到混合器外壳224，例如，通过螺纹连接、卡口式连接或压配连接。在一些实施方式中，会聚－发散喷嘴通过配合部件被保持在组件内的适当位置。例如，会聚－发散喷嘴可以被压缩在壳体的肩部与诸如流体导管内的弯头之类的配合部件之间。
63.图6b是可互换的会聚喷嘴的侧视半剖视图。为了易于构建，egr混合器114可以使用共用外部件(例如，混合器外壳224)和可互换的会聚喷嘴来构建，可根据发动机系统内发动机的尺寸和期望的egr流速将可互换的会聚喷嘴插入到共用外部件中。例如，第一会聚喷嘴608可以设计成用于更大、更高负载的发动机，而且可以插入第二会聚喷嘴610以用于使用更小或更低负载发动机的应用。如图所示，与第一会聚喷嘴608相比，第二会聚喷嘴610通过第二会聚喷嘴610的会聚端具有减小的横截面流量面积。
64.在一些实施方式中，多个会聚喷嘴可以用相同的外模铸造或模制，而内部轮廓可以用构造成与外模配合的可互换内模铸造或模制。在一些实施方式中，各种会聚喷嘴模块用共用内模和外模制造，然后具有沿着会聚喷嘴模块的内部加工的特定轮廓。各种会聚喷嘴模块(608和610)可以以多种方式附连到混合器外壳224，例如，通过螺纹连接、卡口式连接或压配连接。在一些实施方式中，会聚喷嘴由燃料管保持就位。即，燃料管用作提供干涉阻碍的保持销，以防止会聚喷嘴与壳体之间的移动。
65.虽然示出和描述为使用两个模块、即会聚喷嘴模块和会聚－发散喷嘴，但也可以使用更多或更少的模块而不脱离本公开。例如，会聚－发散喷嘴可以由分离的会聚喷嘴模块和发散喷嘴模块构建。替代地或附加地，所有或部分喷嘴可以作为单件或多件附连到壳体210。例如，会聚喷嘴202和壳体210可以构建为单个铸件，其构造成接收分离的会聚－发散喷嘴模块(602、604或606)。在另一个示例中，会聚－发散喷嘴214和壳体210可以构建为单个铸件，其构造成接收分离的会聚喷嘴模块(608或610)。
66.图6c是可以与本公开的方面一起使用的示例性方法650的流程图。特别地，方法650可以在egr混合器114的制造期间使用。在652处，接纳基本相同的排气混合器壳体。在654处，将第一组喷嘴插入到第一组基本相同的排气混合器壳体中以产生第一会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置。在一些情况下，第一组喷嘴是一组会聚喷嘴。在一些情况下，第一组喷嘴是一组会聚－发散喷嘴。
67.在656处，将第二组喷嘴插入到第二组排气混合器壳体中以产生具有与第一会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置不同的流动特性的第二会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置。在一
些情况下，第二组喷嘴是具有与第一组喷嘴不同的喉部横截面积的第二组会聚－发散喷嘴。在一些情况下，第二组喷嘴是具有与第一组喷嘴不同的会聚端横截面积的第二组会聚喷嘴。
68.图7a－7c是具有液体排放通道702的示例性egr混合器114的侧剖视图、沿线7b－7b的剖视图和立体图。随着气体流过会聚喷嘴202的会聚部分203以及会聚－发散喷嘴214的后续喉部232，诸如水之类的液体响应于压力的快速降低和/或egr的快速冷却经常从气流中滴落。液体会在egr混合器内积聚到可能发生液体带入物和液体腾涌(slugging)的程度。即，大量液体可被带入进气歧管中，随后被带入内燃机的燃烧室。
69.在一些实施方式中，排放通道702可包括在会聚－发散喷嘴214中。排放通道702允许液体以足够低的速率滴流通过egr混合器114，以防止可导致对内燃机的破坏的液体腾涌事件。排放通道702位于会聚－发散喷嘴214的底侧上。排放通道702在会聚－发散喷嘴的外部开始，例如与排气壳体210一起，并且在egr混合器114的出口206处结束。排气壳体210包围会聚－发散喷嘴214并且在喷嘴入口下方限定腔室。在操作期间，在排气壳体210内积聚的液体可以上升到会聚－发散喷嘴的入口上方并且被吸入通过混合器的主流中。基于预期的水滴和egr混合器内的预期压降来为通道定尺寸，以将液位保持在会聚－发散喷嘴的入口下方，而不显著改变通过egr混合器114的流动特性。
70.排放通道还布置成调整egr内的液体积聚的最大高度。例如，没有排放通道702的egr混合器中的最大液位处于第一水平704。该水平具有足够量的液体以引起损坏发动机的液体腾涌事件。对于排放通道，最大液位处于第二水平706。在这种情况下，液体以足够低的速率不断流回空气流中，以在进入燃烧室之前蒸发，从而使得损坏发动机的液体腾涌事件的风险最小化。在一些实施方式中，排放通道702也具有足够的尺寸以防止颗粒阻塞通道。
71.替代地或附加地，可以安装塞子以防止液体腾涌事件。图8a－8b是具有防止液体积聚的塞子的示例性排气再循环混合器的侧剖视图和沿线8b－8b的剖视图。塞子802占据了可能保留足够的水以引起液体腾涌事件的空间。塞子802改变内部接收器腔体228的横截面流量面积，使得它是非圆形的。即，内部接收器腔体228的内部轮廓沿着内部轮廓的上部具有比内部轮廓的下部更大的半径。由于塞子802占据了可能允许这种积聚的容积，从空气流中滴出的液体立即以足够低的速度与主气流一起流动，以便在进入燃烧室之前蒸发，从而使得液体腾涌事件的风险最小化。
72.虽然本公开包含许多特定的实施细节，但这些实施细节不应被解释为对可能要求保护的范围的限制，而应被解释为针对特定主题的特定实施方式所特有的特征的描述。本公开中在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方式中组合实施。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可在多个实施方式中单独地或以任何合适的子组合实施。此外，尽管各特征可在上文描述为以某些组合起作用并且甚至原始要求这样保护，但是所要求保护的组合的一个或多个特征可在某些情况下从组合中去除，并且所要求保护的组合可针对子组合或子组合的变型。
73.类似地，尽管在附图中以特定的次序描述操作，但这不应被理解为需要这些操作以所示的特定次序或以依次的顺序被执行或所有所示操作都要被执行以获得期望的结果。此外，在上述实施方式中，各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，而应理解的是，所描述的部件和系统可总地被一起集成在单个产品中或被封装到
多个产品中。
74.已经描述了本主题的多个实施方式。然而，应该理解，可进行各种修改。因此，其他实施方式在所附权利要求书的范围内并且可以替代地根据以下方面限定。1.一种排气再循环混合器系统，包括：排气壳体，该排气壳体包括进入排气壳体内部的排气入口；混合器壳体；会聚喷嘴，该会聚喷嘴在混合器壳体中并且在从混合器的空气入口到混合器的出口的流动路径中，会聚喷嘴朝向混合器的出口会聚；会聚－发散喷嘴，该会聚－发散喷嘴在混合器壳体中并且包括流体连通的空气－排气入口以接收来自会聚喷嘴和排气壳体内部的流体流；第一喷嘴模块，该第一喷嘴模块构造成接纳在混合器壳体中，并且当被接纳在混合器壳体中时，限定会聚喷嘴或会聚－发散喷嘴的至少一部分；以及第二喷嘴模块，该第二喷嘴模块构造成当第一喷嘴模块不在混合器壳体中时被接纳在混合器壳体中，第二喷嘴模块当被接纳在混合器壳体中时构造成限定会聚或会聚－发散喷嘴的至少一部分，并且第二喷嘴模块具有与第一喷嘴模块不同的流动特性。2.根据方面1所述的排气再循环混合器系统，其中，第一喷嘴模块限定会聚喷嘴的一部分。3.根据前述方面中任一项所述的排气再循环混合器系统，其中，第二喷嘴模块限定会聚－发散喷嘴的一部分。4.根据前述方面中任一项所述的排气再循环混合器系统，其中，会聚－发散喷嘴的入口定位成接收空气－排气－燃料混合物。5.根据前述方面中任一项所述的排气再循环混合器系统，还包括：第一压力端口，第一压力端口定位在会聚喷嘴的会聚端处，第一压力端口提供感测会聚喷嘴的会聚端处的第一压力的位置。6.根据方面5所述的排气再循环混合器系统，还包括：会聚喷嘴的会聚部分上游的第二压力端口，第二压力端口提供感测会聚喷嘴上游的第二压力的位置。7.根据方面5－6中任一项所述的排气再循环混合器系统，还包括：定位在会聚－发散喷嘴的喉部中的第三压力端口，该第三压力端口提供感测会聚－发散喷嘴的喉部内的第三压力的位置；以及定位在会聚－发散喷嘴的发散部分下游的第四压力端口，该第四压力端口提供感测会聚－发散喷嘴下游的第三压力的位置。8.根据前述方面中任一项所述的排气再循环混合器系统，还包括：由会聚－发散喷嘴限定的液体通道，该液体通道具有定位在会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴之间的入口，该液体通道定位成且尺寸定成引导和调节朝向排气再循环混合器的出口的液体滴落。9.根据前述方面中任一项所述的排气再循环混合器系统，其中，内部接收器腔体的内表面是非圆形的，沿着内部接收器腔体的上部具有比内部接收器腔体的下部更大的半径。
10.根据前述方面中任一项所述的排气再循环混合器系统，其中，会聚－发散喷嘴的喉部具有比会聚喷嘴的会聚端更大的横截面积。11.根据前述方面中任一项所述的排气再循环混合器系统，其中会聚－发散喷嘴的喉部的横截面积是会聚喷嘴的会聚端的横截面积的1.1－3倍大。12.一种方法，包括：接纳多个相同的排气混合器壳体；将第一组喷嘴模块插入第一组多个基本相同的排气混合器壳体中以产生第一会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置；以及将第二组喷嘴模块插入第二组多个相同的排气混合器壳体中以产生第二不同的会聚和会聚发散喷嘴布置。13.根据方面12所述的方法，其中，第一组喷嘴模块是成组的会聚喷嘴。14.根据方面12所述的方法，其中，第一组喷嘴模块是成组的会聚－发散喷嘴。15.根据方面12所述的方法，其中，第二会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置具有与第一会聚喷嘴和会聚－发散喷嘴布置不同的流动特性。16.根据方面15所述的方法，其中，第二组喷嘴模块包括具有与第一组喷嘴不同的喉部横截面积的第二组会聚－发散喷嘴。17.根据方面15所述的方法，其中，第二组喷嘴模块包括具有与第一组喷嘴不同的会聚端横截面积的第二组会聚－发散喷嘴。18.一种发动机系统，包括：进气歧管，该进气歧管构造成接收构造成在燃烧室内燃烧的可燃混合物；进气歧管上游的节气门，该节气门构造成至少部分地调节进入进气歧管的空气流；排气歧管，该排气歧管构造成接收来自燃烧室的燃烧产物；以及在节气门下游和进气歧管上游的排气再循环混合器系统，排气再循环混合器包括：排气壳体，该排气壳体包括进入排气壳体内部的排气入口；混合器壳体；会聚喷嘴，该会聚喷嘴在混合器壳体中并且在从混合器的空气入口到混合器的出口的流动路径中，会聚喷嘴朝向混合器的出口会聚；会聚－发散喷嘴，该会聚－发散喷嘴在混合器壳体中并且包括流体连通的空气－排气入口以接收来自会聚喷嘴和排气壳体内部的流体流；第一喷嘴模块，该第一喷嘴模块构造成接纳在混合器壳体中，并且当被接纳在混合器壳体中时，限定会聚喷嘴或会聚－发散喷嘴的至少一部分；以及第二喷嘴模块，该第二喷嘴模块构造成当第一喷嘴模块不在混合器壳体中时被接纳在混合器壳体中，第二喷嘴模块当被接纳在混合器壳体中时构造成限定会聚或会聚－发散喷嘴的至少一部分，并且第二喷嘴模块具有与第一喷嘴模块不同的流动特性。19.根据方面18所述的发动机系统，其中，再循环混合器包括：定位在会聚喷嘴上游的第一压力端口，第一压力端口提供感测会聚喷嘴上游的第一压力的位置；以及
定位在会聚喷嘴的会聚端处的第二压力端口，第二压力端口提供感测会聚喷嘴的会聚端处的第二压力的位置。20.根据方面19所述的发动机系统，其中，再循环混合器包括：定位在会聚－发散喷嘴的喉部中的第三压力端口，该第三压力端口提供感测会聚－发散喷嘴的喉部内的第三压力的位置；以及定位在会聚－发散喷嘴下游的第四压力端口，该第四压力端口提供感测会聚－发散喷嘴下游的第三压力的位置。21.根据方面20所述的发动机系统，还包括控制器，该控制器包括：一个或多个处理器；以及非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质联接到一个或多个处理器并存储由一个或多个处理器执行的程序指令，该程序指令指示一个或多个处理器，以便：确定定位在会聚喷嘴上游的第一压力位置与定位在会聚喷嘴的会聚端处的第二压力位置之间的第一压差；基于所确定的第一压差确定空气质量流速；确定定位在会聚－发散喷嘴的喉部中的第三压力位置与定位在会聚－发散喷嘴下游的第四压力位置之间的第二压差；并且基于所测量的第二压差确定空气－燃料－排气流速。22.根据方面18－21中任一项所述的发动机系统，还包括：发动机缸体内的曲轴箱；第一导管，第一导管将曲轴箱流体连接到节气门上游的点；以及第二导管，第二导管将曲轴箱流体连接到节气门下游的点，横跨节气门的压差导致空气流过曲轴箱。23.根据方面22所述的发动机系统，其中第二导管在会聚－发散喷嘴的上游和会聚喷嘴的下游流体连接到排气再循环混合器。