特開 2022-70226 エンジン排気システムのベーンミキサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022070226

(43)【公開日】2022-05-12

(54)【発明の名称】エンジン排気システムのベーンミキサー

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20220502BHJP

   F01N 3/36 20060101ALI20220502BHJP

【ＦＩ】

F01N3/24 N

F01N3/24 T

F01N3/24 E

F01N3/36 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021172055

(22)【出願日】2021-10-21

(31)【優先権主張番号】17/080,076

(32)【優先日】2020-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】391020193

【氏名又は名称】キャタピラー インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＣＡＴＥＲＰＩＬＬＡＲ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】特許業務法人 谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カジャ・モヒウディン

(72)【発明者】

【氏名】ヨン・イー

(72)【発明者】

【氏名】テジャシュリー・ナナサヘブ・シルケ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィカース・ブペンドラ・シェス

【テーマコード（参考）】

3G091

【Ｆターム（参考）】

3G091AA05

3G091AA06

3G091AA10

3G091AA17

3G091AA18

3G091AA21

3G091AB02

3G091AB05

3G091AB13

3G091BA13

3G091CA18

3G091CA27

3G091HA15

3G091HA16

3G091HB01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】排気流へ噴射された流体と排気との混合に関する性能を向上するための、ならびに排気システム構成要素のパッケージングを改善するための構造を提供する。
【解決手段】内燃機関用の排気システムは、排気パイプと、排気パイプのパイプ上流端に取り付けられ、かつ流体噴射器マウント７４を含むベーンミキサー５２と、噴射器マウント７４内にあり、かつベーンミキサー５２内の排出路６８と流体連通する流体噴射サイドポート７６とを含む。ベーンミキサー５２は、排出路６８を横断して延在し、かつ排出路６８を大きい方の流れ領域および小さい方の流れ領域に分割するベーン８６をさらに含む。小さい方の流れ領域は、排出路長軸の周囲で、流体噴射サイドポート７６と、重なり合って角度の付いた整列をする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジン（１２）用の排気システム（１６）であって、
パイプ上流端（４２）およびパイプ下流端（４４）を含む排気パイプ（４０）と、
通路長軸を画定し、かつ前記パイプ上流端（４２）に取り付けられたミキサー下流端（７２）とミキサー上流端（７０）との間に延在する排出路（６８）を形成し、噴射器マウント（７４）と、前記噴射器マウント（７４）内に形成され、かつ前記排気通路（６８）と流体連通する、流体噴射サイドポート（７６）とを含む、ベーンミキサー（５２）と、を備え、かつ
前記ベーンミキサー（５２）が、前記排出路（６８）を横断して延在し、かつ前記排出路（６８）を大きい方の流れ領域（９２）および小さい方の流れ領域（９４）に分割するベーン（８６）をさらに含み、また前記小さい方の流れ領域（９４）が、前記通路長軸の周囲で、前記流体噴射サイドポート（７６）と、重なり合って角度の付いた整列をする、排気システム（１６）。

【請求項2】

前記排気パイプ（４０）が、前記パイプ上流端（４２）と前記パイプ下流端（４４）との間に第一の曲折部（４６）および第二の曲折部（４８）を形成し、かつ前記第一の曲折部（４６）と前記第二の曲折部（４８）との間にベローズ（５０）を含み、
前記流体噴射サイドポート（７６）が、前記通路長軸と交差し、かつ前記通路長軸との間で上流方向に開いた鋭角を形成するポート横軸を画定し、
前記ベーン（８６）が、前記流体噴射サイドポート（７６）の下流に位置する後縁（８８）と、前縁（９０）とを含み、かつクリアランス（１１０）が、前記ポート横軸と前記ベーン（８６）の前記前縁（９０）との間で長軸方向に延在し、
前記小さい方の流れ領域（９４）が、軸方向投影面内で、前記ポート横軸によって二等分される、請求項１に記載の排気システム（１６）。

【請求項3】

前記パイプ上流端（４２）に流体連通する排気タービン（２２）と、前記パイプ下流端（４４）に流体連通するディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）（２８）と、前記ＤＯＣ（２８）に流体連通する粒子フィルタ（ＤＰＦ）（３０）と、
前記噴射器マウント（７４）に取り付けられ、かつ液体燃料を前記ベーンミキサー（５２）内に噴射する構造を持つ燃料噴射器（５４）と、をさらに備え、前記燃料噴射器（５４）が前記ポート横軸に平行な噴射器軸を画定し、かつ前記鋭角が４５°～６０°である、請求項１または請求項２に記載の排気システム（１６）。

【請求項4】

内燃機関（１２）の排気システム（１６）用のベーンミキサー（５２）であって、
通路長軸を画定する排気導管（６０）を含み、かつ導管外表面（６４）と、前記長軸方向軸の周囲に延在して、ミキサー上流端（７０）とミキサー下流端（７２）との間に延在する排出路（６８）を形成する導管内表面（６６）と、を有する、ミキサー本体（５８）を備え、
前記ミキサー本体（５８）が、噴射器マウント（７４）と、前記噴射器マウント（７４）内に形成され、かつ前記通路長軸と鋭角を形成するポート横軸を画定する流体噴射サイドポート（７６）と、をさらに備え、
前記排出路（６８）を横断して延在し、かつ前記流体噴射サイドポート（７６）の下流に位置するベーン後縁（８８）と、前記排出路（６８）を通る排気の流れを、前記流体噴射サイドポート（７６）を通る噴射された流体と合流させることで衝突させるために位置付けられたベーン前縁（９０）とを含むベーン（８６）と、を備え、
前記ベーン（８６）が、前記排出路（６８）を大きい方の流れ領域（９２）と小さい方の流れ領域（９４）に分割し、かつ前記小さい方の流れ領域（９４）が、前記通路長軸の周囲で、前記流体噴射サイドポート（７６）と、重なり合って角度の付いた整列をする、ベーンミキサー（５２）。

【請求項5】

前記排気導管（６０）が、前記長軸方向軸上に中心を置く円を画定し、かつ前記ベーン（８６）が、前記円の弦を画定し、前記ポート横軸が、軸方向投影面内で前記小さい方の流れ領域（９４）および前記円の弦を二等分し、かつ
クリアランス（１１０）が、前記ポート横軸と前記ベーン前縁（９０）との間で長軸方向に延在する、請求項４に記載のベーンミキサー（５２）。

【請求項6】

前記導管内表面（６６）が、入口排出路セグメント（１１２）、出口排出路セグメント（１１４）、および中間排出路セグメント（１１６）を形成し、かつ前記出口排出路セグメント（１１４）が、前記入口排出路セグメント（１１２）より直径が大きく、
前記小さい方の流れ領域（９４）が、前記大きい方の流れ領域（９２）よりも１０倍を超えて小さく、
前記ミキサー上流端（７０）が、前記ミキサー本体（５８）の第一の軸方向端面（１００）を形成する接続フランジ（１０４）を含み、前記ミキサー下流端（７２）が、前記ミキサー本体（５８）の第二の軸方向端面（１０２）を含み、前記ベーン後縁（８８）が、前記第二の軸方向端面（１０２）と同一平面上にあり、第二のフランジが、前記第二の軸方向端面に隣接し、かつその上流と離隔している、請求項４または請求項５に記載のベーンミキサー（５２）。

【請求項7】

前記中間排出路セグメント（１１６）が、前記入口排出路セグメント（１１２）から前記出口排出路セグメント（１１４）へと長軸方向に増大する直径を有し、かつ前記流体噴射サイドポート（７６）が、前記中間排出路セグメント（１１６）に対して開いている、請求項６に記載のベーンミキサー（５２）。

【請求項8】

前記ベーン（８６）および前記ミキサー本体（５８）が、単一部品で一体的に形成される、請求項５に記載のベーンミキサー（５２）。

【請求項9】

内燃機関（１２）の排気システム（１６）用のベーンミキサー（５２）であって、
通路長軸を画定する排気導管（６０）を含み、かつ導管外表面（６４）と、前記長軸方向軸の周囲に延在して、ミキサー上流端（７０）とミキサー下流端（７２）との間に延在する排出路（６８）を形成する導管内表面（６６）と、を有する、ミキサー本体（５８）であって、
長軸方向で前記ミキサー上流端（７０）と前記ミキサー下流端（７２）との間の位置で、前記排出路（６８）に流体連通する流体噴射サイドポート（７６）をさらに含み、また前記通路長軸と交差し、かつ前記通路長軸と鋭角を形成するポート横軸を画定する、ミキサー本体（５８）と、
前記排出路（６８）を横断して延在し、かつ前記流体噴射サイドポート（７６）の下流に位置するベーン後縁（８８）と、およびベーン前縁（９０）と、前記ポート横軸と前記ベーン前縁（９０）との間に長軸方向に延在するクリアランス（１１０）と、を含む、ベーン（８６）とを備える、ベーンミキサー（５２）。

【請求項10】

前記ベーン（８６）が、前記導管内表面（６６）と共に、前記排出路（６８）の小さい方の流れ領域（９４）を形成するベーン内側面（８７）と、前記導管内表面（６６）と共に前記排出路（６８）の大きい方の流れ領域（９２）を形成するベーン外側面（８９）とを含み、
前記小さい方の流れ領域（９４）が、前記通路長軸の周囲で、前記流体噴射サイドポート（７６）と、重なり合って角度の付いた整列し、
前記導管内表面（６６）が、入口排出路セグメント（１１２）、出口排出路セグメント（１１４）、および中間排出路セグメント（１１６）を形成し、
前記中間排出路セグメント（１１６）が、前記入口排出路セグメント（１１２）から前記出口排出路セグメント（１１４）へと長軸方向に増大する直径を有し、かつ前記流体噴射サイドポート（７６）が、前記中間排出路セグメント（１１６）に対して開く、請求項９に記載のベーンミキサー（５２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して、内燃機関の排気システムに関し、より特定的には、排気の流れと噴射された流体とを合流させることによって衝突するように位置付けられたベーンを有する排気システムのベーンミキサーに関する。

【背景技術】

【0002】

現代のほとんどの内燃機関は、周囲への特定の化合物の排出を軽減するための何らかのタイプの装置を含む。近年、特に圧縮点火ディーゼルエンジンに関しては、粒子状物質および窒素酸化物（「ＮＯｘ」）の排出の許容限界に関して、管轄要件がますます厳しくなっている。内燃機関では、そのような化合物を濾過するか、またはそれらをそれほど望ましくなくはない材料に変換するための様々な触媒、トラップ、および他の装置を装備した排気システムを有するのは一般的である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

従来の戦略では、ディーゼル粒子フィルタ（ＤＰＦ）は、煤煙および灰を含む粒子状物質を捕捉するために使用される。選択的触媒還元モジュール（ＳＣＲ）は、多くの場合、ＤＰＦの下流に結合されて、例えば、ＮＯｘを分子窒素と水に変換する。時間経過に伴い、触媒は性能が劣化する可能性があり、フィルタまたはトラップは捕捉した微粒子を蓄積する可能性がある。それ故、このような装置を定期的に点検することが望ましく、または、車載の装置を再生することがより好ましい。ＤＰＦの場合、様々なエンジン動作戦略を実装して、排気の温度を、捕捉した微粒子を燃焼させるのに十分な温度まで上昇させることができる。燃焼プロセス自体の操作に依存する戦略は、性能に望ましくない影響を与え、かつ／または許容できない燃料ペナルティを生じる可能性がある。他の戦略では、ＤＰＦ内の電気ヒーター、いくぶん連続的な受動的再生を可能にする高価な貴金属触媒、または捕捉した微粒子の燃焼を開始するための車載のディーゼル蒸留燃料などの燃料の排気流への直接的な噴射を採用する。これらの戦略の全ては、特定の用途において様々な利点があるが、様々な欠点もある。燃料が排気の中へと直接的に噴射される能動的再生の場合、既知のシステムは、噴射された燃料を排気と混合するには能力が不十分である可能性があり、最終的に、望ましくない未燃焼炭化水素の排出、または炭化水素と意図された標的の下流の装置との間の相互作用がもたらされる。１つの既知の能動的再生戦略は、米国特許第９，０１０，０９４号（Ｏ’Ｎｅｉｌら）に記載がある。

【0004】

一態様では、エンジンの排気システムは、パイプ上流端およびパイプ下流端を有する排気パイプを含む。排気システムは、通路長軸を画定し、かつパイプ上流端に取り付けられたミキサー下流端とミキサー上流端との間に延在する排出路を形成するベーンミキサーをさらに含む。ベーンミキサーは、噴射器マウントと、噴射器マウント内に形成され、かつ排出路と流体連通する流体噴射サイドポートとを含む。ベーンミキサーは、排出路を横断して延在し、排出路を大きい方の流れ領域および小さい方の流れ領域に分割するベーンをさらに含む。小さい方の流れ領域は、通路長軸の周囲で、流体噴射サイドポートと、重なり合って角度の付いた整列をする。

【0005】

別の態様では、内燃機関の排気システム用のベーンミキサーは、通路長軸を画定する排気導管を有し、かつ導管外表面と、通路長軸の周囲で延在して、ミキサー上流端とミキサー下流端との間に延在する排出路を形成する導管内表面とを有する、ミキサー本体を含む。ミキサー本体は、噴射器マウントと、噴射器マウント内に形成され、かつ通路長軸と鋭角を形成するポート横軸を画定する流体噴射サイドポートとをさらに含む。ベーンミキサーは、排出路を横断して延在し、かつ流体噴射サイドポートの下流に位置するベーン後縁と、排出路を通る排気の流れを、流体噴射サイドポートを通る噴射された流体と合流させることで衝突させるために位置付けられたベーン前縁とを含むベーンを、さらに含む。ベーンは、排出路を大きい方の流れ領域と小さい方の流れ領域に分割し、そして小さい方の流れ領域は、通路長軸の周囲で、流体噴射サイドポートと、重なり合って角度の付いた整列をする。

【0006】

さらに別の態様では、内燃機関の排気システム用のベーンミキサーは、通路長軸を画定する排気導管を有し、かつ導管外表面と、長軸の周囲で延在してミキサー上流端とミキサー下流端との間に延在する排出路を形成する導管内表面とを有する、ミキサー本体を含む。ミキサー本体は、長軸方向でミキサー上流端とミキサー下流端との間の位置で、排出路に流体連通する流体噴射サイドポートをさらに含み、また通路長軸と交差し、かつ通路長軸と鋭角を形成するポート横軸を画定する。ベーンミキサーは、排出路を横断して延在し、かつ流体噴射サイドポートの下流に位置するベーン後縁と、ベーン前縁とを有し、またクリアランスが、ポート横軸とベーン前縁との間に長軸方向に延在する、ベーンをさらに含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、一実施形態による、内燃機関システムの概略図である。

【図2】図２は、図１の内燃機関の部分についての部分断面概略図である。

【図3】図３は、一実施形態による、ベーンミキサーの側断面概略図である。

【図4】図４は、図３のベーンミキサーの別の概略図である。

【図5】図５は、図３のベーンミキサーの端面図である。

【図6】図６は、図３のベーンミキサーの別の概略図である。

【図7】図７は、本開示による排気システムにおける未燃焼炭化水素濃度を、別の排気システムと比較して図示するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１および図２を参照すると、一実施形態による内燃機関システム１０が示されている。内燃機関システム１０（以下、「エンジンシステム１０」）は、シリンダブロック１４を有するエンジン１２を含む。シリンダブロック１４は、任意の数のシリンダを任意の適切な配置でその中に含んでもよい。エンジン１２は、液体ディーゼル蒸留燃料などの燃料と空気との混合物を、シリンダ内で自己点火閾値まで圧縮する構造を持つシリンダブロック１４内のピストンを含む、圧縮点火エンジンであってもよい。しかしながら、本開示はそれによって限定されるものではなく、エンジン１２は、火花点火式、液体燃料および気体燃料の両方で動作する液体パイロット点火式の二元燃料エンジン、またはさらに別のタイプとすることが可能である。エンジンシステム１０は、圧縮機２０と、圧縮機２０と連結され、かつタービン出口２４を含むタービン２２とを有するターボチャージャー１８を含む排気システム１６を、概して従来の様態でさらに含む。

【0009】

排気システム１６はまた、例えば、ディーゼル酸化触媒２８（「ＤＯＣ」）、粒子フィルタ３０（「ＤＰＦ」）、および選択的触媒還元モジュール３２（「ＳＣＲ」）を含む後処理装置２６も含む。排気システム１６はまた、後処理装置２６で処理された排気を排出する構造を持つ排気筒またはテールパイプ３４も含む。後処理装置２６の一部または全ては、フード３８内に位置付けられてもよい。エンジンシステム１０は、トラクター、トラック、掘削機、またはさらに他のオフハイウェイマシンで使用することができる。また、エンジンシステム１０は、定置式エンジン発電機セット、ポンプ、圧縮機、またはさらに他の機械にも実装することが可能である。排気システム１６はまた、パイプ上流端４２およびパイプ下流端４４を有する排気パイプ４０も含む。排気パイプ４０は、パイプ上流端４２とパイプ下流端４４との間に第一の曲折部４６および第二の曲折部４８を形成し、また第一の曲折部４６と第二の曲折部４８との間にベローズ５０を含む。ベローズ５０は、特にオフハイウェイマシン用途などの移動機械用途で経験されることのある、エンジンシステム１０の様々な構成要素間で、およびそれらの中で、いくらかの曲がりおよび移動を可能にする。以下の説明からさらに明らかであるように、排気システム１６は、エンジン１２からの排気流への流体（例えば、液体燃料）の噴射、および噴射された流体と排気との混合に関する性能を向上するための、ならびに排気システム構成要素のパッケージングを改善するための構造を持つ。

【0010】

ここで、図３～図６も参照すると、排気システム１６は、通路長軸６２を画定し、かつミキサー下流端７２とミキサー上流端７０との間に延在する排出路６８を形成するベーンミキサー５２をさらに含む。ミキサー下流端７２は、パイプ上流端４２に取り付けられ、またミキサー上流端７０は、タービン出口２４からの排気の供給を受けるために、タービン２２に取り付けられてもよい。ベーンミキサー５２はまた、排気導管６０を有し、通路長軸６２を画定し、かつ導管外表面６４と、通路長軸６２の周囲に延在して排出路６８を形成する導管内表面６６とを有する、ミキサー本体５８も含む。排出路６８は、ミキサー上流端７０とミキサー下流端７２との間に延在する。本明細書で使用される場合、用語「上流」は、エンジン１２の方向、またはミキサー上流端７０の方向を意味し、また「下流」は、テールパイプ３４またはミキサー下流端７２の方向を意味する。

【0011】

ミキサー本体５８は、噴射器マウント７４と、噴射器マウント７４内に形成され、かつ長軸方向軸６２と鋭角８４を形成するポート横軸７８を画定する流体噴射サイドポート７６とをさらに含む。鋭角８４は、上流方向に開き、４５°～６０°であってもよく、例えば、一部の実施形態では、およそ５０°であってもよい。排気システム１６は、噴射器マウント７４に取り付けられ、かつ液体燃料をベーンミキサー５２内に噴射する構造を持つ、液体噴射器５４（例えば、燃料噴射器）をさらに含む。燃料ライン５６は、燃料噴射器５４へと延在し、そして車載燃料タンクから燃料噴射器５４へのディーゼル蒸留燃料などの液体燃料の供給を提供しうる。燃料噴射器５４による液体燃料の噴射は、後処理装置２６、特にＤＰＦ３０の再生に使用することができる。燃料噴射は、周期的でもよく、連続的でもよく、または適切なＤＰＦ再生条件の検出に応答して発動されてもよい。上記で示唆したように、ベーンミキサー５２は、噴射された燃料と排気との混合を改善する構造を持ちうる。混合の改善は、結果として、比較的短い長さの排気パイプ４０の使用、比較的より蛇行した経路の排気パイプ４０の使用、または排気システム１６の効率的でコンパクトなパッケージングおよび性能に関連する他の利益を提供することができる。実用的な実施戦略では、燃料噴射器５４は、ポート横軸７８に平行に向けられ、そして典型的にはポート横軸７８と共線的な噴射器軸５７を画定する。燃料噴射器５４から噴射された燃料の噴霧プルームは、噴射器軸５７と概して平行かつ円周方向の噴霧プルーム経路を有しうる。

【0012】

上述のように、ミキサー本体５８は、噴射器マウント７４を含みうる。図６でわかるように、例えば、噴射器マウント７４は、導管外表面６４から盛り上がっていてもよく、流体噴射サイドポート７６と、その中に形成された複数の締結具用の穴８２とを有する取付面８０を含む。ベーンミキサー５２は、噴射された燃料と排気との混合を助ける排出路６８を横断して延在し、かつ流体噴射サイドポート７６の下流に位置するベーン後縁８８と、排出路を通る排気の流れを、流体噴射サイドポート７６を通る噴射された流体（すなわち、燃料）と合流させることで衝突させるように位置付けられたベーン前縁９０とを有する、ベーン８６を、さらに含む。ベーン８６はさらに、排出路６８を大きい方の流れ領域９２と小さい方の流れ領域９４とに分けうる。この中で本明細書における大きい方の流れ領域は、比較的大きな断面積を有する流れ領域を意味し、そして小さい方の流れ領域は、比較的小さな断面積を有する流れ領域を意味する。小さい方の流れ領域９４は、通路長軸６２の周囲で、流体噴射サイドポート７６と、重なり合って角度の付いた整列をする。図５から想定されうるような軸方向投影面において、排気導管６０は、通路長軸６２を中心とする円９６を画定する。ベーン８６は、円９６の弦９８を画定する。ポート横軸７８は、軸方向投影面において、小さい方の流れ領域９４を二等分し、かつ弦９８を二等分することを理解することができる。ベーン８６は、導管内表面６０と共に、排出路６８の小さい方の流れ領域９４を形成するベーン内側面８７を含むことがさらに理解されうる。ベーン８６はまた、導管内表面６０と共に、排出路６８の大きい方の流れ領域９２を形成するベーン外側面８９も含むことが理解されうる。

【0013】

これも図３に示すように、クリアランス１１０は、ポート横軸７８とベーン８６の前縁９０との間で長軸方向に延在することがわかる。ポート横軸７８は、少なくとも一部の実施形態において、ベーン前縁９０下流のある位置で通路長軸６２と交差する。ベーン８６は、ベーン内側面８７およびベーン外側面８９が通路長軸６２に概して平行に延在するように、排気の流入する流れに対して概して水平方向に向けられてもよい。また、ベーン８６の位置、位置決め、向き、および構築が、噴射された燃料および排気の合流する流れの混合を助けることが、本明細書のさらなる説明に照らして理解されるであろう。排気の質量流量および速度が比較的小さい場合がある、負荷がより低い運転では、噴射された燃料の噴霧プルームは、クリアランス１１０に基づき、ベーン８６の前縁９０に直接衝突しない場合がある。言い換えれば、燃料噴霧プルームの中心軸は、前縁９０に衝突しないことになる。排気の質量流量がより大きく、かつ排気速度がより大きい、より高い負荷では、上流から下流への方向における排気の流れは、流入する燃料噴霧プルームを偏向させて、前縁９０に直接衝突させるのに十分である場合がある。結果として、噴射された燃料の一部は、少なくともより高い負荷の事例では、小さい方の流れ領域９４を通って流れることになり、また噴射された燃料の一部は、大きい方の流れ領域９２を通って流れることになり、この一般的な様態での流れの分離は、排気の流れとの混合を助ける。

【0014】

流体噴射サイドポート７６は、遷移面１２０によって形成される導管６０の開口部を通して排出路６８に対して移行してもよい。遷移面１２０は、図３に示すように、長軸方向断面平面において、不均一なサイズおよび曲率を有してもよい。流体噴射サイドポート７６の上流側に遷移面１２０によって形成される第一の半径１２２は比較的小さくてもよく、また流体噴射サイドポート７６の下流側に遷移面１２０によって形成される第二の半径１２４は比較的大きくてもよい。実用的な実装では、半径１２２および１２４のサイズは、１０ミリメートル～２０ミリメートルであってもよい。より大きなサイズの半径１２４は、導管内表面６６および／または流体噴射サイドポート７６の内側表面上への噴射された燃料スプレーの衝突を制限または回避するように、流体噴射サイドポート７６の下流側のプロファイリングを助けることができる。

【0015】

また、図３および他の図から、導管内表面６６は、入口排出路セグメント１１２、出口排出路セグメント１１４、および中間排出路セグメント１１６を形成すると理解してもよいことにも留意することができる。出口排出路セグメント１１４は、入口排出路セグメント１１２よりも直径が大きくてもよい。中間排出路セグメント１１６は、入口排出路セグメント１１２から出口排出路セグメント１１４へと長軸方向に増加した直径を有してもよい。流体噴射サイドポート７６は、中間排出路セグメント１１６に対して開いていてもよく、これにより中間排出路セグメント１１６の拡張する直径および出口排出路セグメント１１４のより大きい直径は、噴射された燃料の排気との混合のための追加的な容積の提供を助ける。また、ミキサー上流端７０が第一の軸方向端面１００を含むことも図から分かる。第一の軸方向端面１００は、ミキサー上流端７０の接続フランジ１０４上に形成されてもよい。ミキサー下流端７２は、第二の軸方向端面１０２と、第二の軸方向端面１０２に隣接し、かつ第二の軸方向端面１０２の上流に離隔した第二のフランジ１０６とを含む。ベーン後縁８８は、第二の軸方向端面１０２と同一平面上であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0016】

図面全般を参照するが、ここで図７も参照すると、ベーンミキサーを採用しない排気システムでの未燃焼炭化水素濃度と比較して、本開示による排気システムに対する未燃焼炭化水素濃度を線２２０で示すグラフ２００が図示されている。グラフ２００では、Ｘ軸は炭化水素濃度を百万分率で示し、Ｙ軸は、それぞれの未燃焼炭化水素濃度が検出される、ＤＯＣなどの排気システム構成要素での流路の割合を示す。本開示によるベーンミキサーを用いて操作される排気システムの場合、未燃焼炭化水素は、特に約４００百万分率～約６５０百万分率の濃度で、ベーンミキサーを有しないシステムよりも著しく低いことが分かる。

【0017】

比較的短い排気パイプまたは「フレックスパイプ」が使用される場合に、注入した液体燃料は、最適に気化および混合することができず、特に高い流速では、このような混合のために利用可能な滞留時間が短くなり、かつＤＯＣにおいてチャネル内の温度が高くなることを考えると、燃料混合の比較的低い質につながることが、特定の以前の排気システムで観察されている。また、比較的短い長さの排気パイプでは、パイプの漏れがないようにすることにも困難が伴う場合がある。しかしながら、比較的長い排気パイプは、パッケージング幅の延長を必要とし、これはコストを含む様々な理由から許容できない場合がある。排気パイプの大部分を遮る従来のミキサーは、このような課題に対処することができるが、望ましくない圧力低下ペナルティを発生させる傾向がある。従来の混合戦略および混合ハードウェアは、性能寿命またはサービス間隔にわたる信頼性が低い場合もある。本開示は、このような欠点のない混合の改善を提供し、より短い排気パイプの使用に対応する燃料噴射器からの燃料スプレーの分散、漏れを制限するより良好な気化、および特にコンパクトなパッケージングに関する、潜在的な他の利点を可能にする。

【0018】

本明細書は、例示目的のみのためのものであり、いかなるやり方でも本開示の幅を狭めるように解釈されるべきではない。したがって、本開示の完全かつ公正な範囲および精神から逸脱することなく、本開示の実施形態にさまざまな修正を行ってもよいことを当業者は理解するであろう。その他の態様、特徴および利点は、添付の図面および添付の特許請求の範囲を審査する際に明らかとなるであろう。本明細書で使用される場合、冠詞「１つの（ａ）」および「１つの（ａｎ）」は１つ以上の項目を含むことが意図されており、「１つ以上の」と交換可能に使用され得る。１つの項目のみが意図される場合、「１つ（ｏｎｅ）」または類似の言語が使用される。また、本明細書で使用される場合、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｅ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはこれに類する用語は制約のない用語であることが意図されている。さらに、「に基づく」という語句は、別段の明示がない限り、「少なくとも部分的に基づく」を意味することを意図する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】