[发明专利]喷嘴扩散器混合器

说明书

技术领域

本发明的示例性实施例涉及内燃发动机的排气处理系统，并且更具体地涉及用于使得反应物与排气有效混合的设备。

背景技术

由内燃发动机内的空气和燃料的燃烧而产生的排气包括常规组分，例如一氧化碳(“CO”)、未燃烧的碳氢化合物(“HC”)、氮的氧化物(“NO_x”)以及在柴油发动机的情况下构成颗粒物质的凝聚相材料(液体和固体)。内燃发动机的制造商日益感兴趣于发展发动机控制策略以便满足消费者对于性能的要求且同时满足对于排气排放和燃料经济性的各种政府法规。一种这样的发动机控制策略包括在比化学计量稀贫的空气/燃料比下运转内燃发动机，从而提高燃料经济性并且减少温室气体的排放。当使用压缩点火(柴油)和稀燃火花点火(汽油)发动机时可以这样运转。当使用稀贫(过量氧)的空气/燃料比来运转发动机时，排气可能包含更高水平的NO_x发动机排放物。由于在稀贫排气条件下缺乏去除NO_x的有效方法，所以限制了稀贫运转发动机的商业应用，特别是车辆应用。这样，对于满足今后的排放标准并提高燃料经济性来讲，重要的是有效减少来自柴油和稀燃汽油排气的NO_x(NO_x＝NO+NO₂)。

对于车辆制造商而言，减少来自包含过量氧的排气供给流的NO_x排放是一种挑战。对于车辆应用而言，已经提出了多种可能的后处理系统。一种方法包括使用一种后处理系统，其包括在尿素-SCR催化剂(尿素选择性催化还原催化剂)上游喷射NO_x还原剂(例如含水尿素)从而将NO_x还原成N₂。使用尿素作为还原剂使得在车辆上车载尿素存储和分配系统成为必要。这种存储和分配系统的一部分包括用于以如下方式将尿素有效地引入到排气供给流中的设备，即允许尿素与排气的蒸发和混合。尿素在热排气流中需要适度的混合和存驻时间，以便分解从而产生氨(“NH₃”)作为反应副产品，因为NH₃用于作为尿素-SCR催化剂装置内发生的催化反应中的反应物。可以通过类似于燃料喷射器的喷射装置将尿素引入到排气供给流中，其中该喷射装置与液态尿素源流体连通。因为尿素的汽化潜热显著大于燃料的汽化潜热，所以，例如附加装置可能被置于喷射部位下游的排气供给流内，以便辅助汽化和混合。一种这样的装置是冲击板或喷嘴扩散器，其被构造成在其表面上捕获更大滴的喷射尿素以用于通过暴露到排气流中而导致的最终蒸发。虽然这种喷嘴扩散器具有一些贡献，不过尿素的汽化率从50％至70％变化。这样的比率导致尿素反应物的消耗量比理想的要高，并且导致液态尿素沉积在尿素-SCR催化剂装置下游，而这会降低其性能。

发明内容

在本发明的一种示例性实施例中，公开了一种用于辅助被喷射的反应物与内燃发动机的排气后处理系统的排气供给流的汽化和混合的扩散器。该扩散器被置于排气后处理系统的排气管道内并且具有上游端和下游端。碰撞表面位于扩散器上且在上游端和下游端之间并且挡板被置于邻近下游端且邻近碰撞表面。挡板从扩散器向外延伸从而终止于位于扩散器和排气管道内壁之间的挡板尖端。挡板可操作来捕集排气供给流的一部分以及存驻其中的反应物，从而增加反应物在排气供给流中的汽化和存驻时间。

在本发明的另一种示例性实施例中，内燃发动机的排气后处理系统包括排气管道，其被构造成接收并引导来自内燃发动机的排气供给流。与排气管道流体连通的NO_x还原催化剂装置被构造成从其接收排气供给流。与排气管道流体连通的还原剂喷射器被构造成将还原剂输送到NO_x还原催化剂装置上游的排气供给流。具有上游端和下游端的扩散器被置于排气管道中邻近还原剂喷射器。扩散器具有碰撞表面，其被构造成收集未汽化的还原剂以用于在其上的汽化。挡板被置于邻近扩散器的下游端并且邻近碰撞表面。挡板从扩散器向外延伸从而终止于位于扩散器和排气管道内壁之间的挡板尖端。挡板可操作来捕集排气供给流的一部分以及存驻其中的反应物，从而增加反应物在排气供给流中的汽化和存驻时间。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1.一种用于辅助被喷射的反应物与内燃发动机的排气后处理系统的排气供给流的汽化和混合的扩散器，包括：

扩散器，其构造成被置于所述排气后处理系统的排气管道中且具有上游端和下游端；

碰撞表面，其位于所述扩散器上在所述上游端和所述下游端之间；以及