CN104121075B - 内燃发动机和排气后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃发动机和排气后处理系统。内燃发动机具有带流体喷射系统和用于混合喷射流体与来自于发动机排放排气的漩涡罐增压混合器的排气处理系统。混合器包括具有内部增压部的罐体。隔壁分隔内部增压部为排气收集器和扩散器室。流动端口穿过隔壁打开到切向流引导器，其布置在隔壁下游侧以收集排气。流体喷射器端口接收流体喷射器以分配流体到排气中以与漩涡罐增压混合器中的排气混合。切向流引导器喷嘴配置用来分配排气和流体进入到切向流轨迹的下游增压部，在此完成排气和流体与排气的混合物的混合和蒸发。

Description

内燃发动机和排气后处理系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年4月29日提交的美国专利申请号61/817068的优先权，该申请在此通过引用全文并入本文。
技术领域
本发明实施例涉及内燃发动机的排气处理系统，更具体地，涉及能在较短的物理长度完全混合并蒸发喷射入排气流的排气处理系统。
背景技术
从内燃发动机排放到排气处理系统的排气是包括如一氧化碳(“CO”)，未燃烧碳氢化合物(“HC”)和氮氧化物(“NOx”)的气态排放物以及包括颗粒物的缩相物质(液态和固态)的非均质混合物。催化剂成分，典型的布置在催化剂支撑体或基体上，用来提供在各种排气系统装置中来转化某些或所有这些排气组分成为不受限制的排气成分。
排气处理技术用于高水平的颗粒物减少，尤其在柴油发动机中，被称作颗粒过滤器(“PF”)装置。有一些已知的过滤器结构用于PF装置中，其已经在从排气中移除颗粒物显示了有效性，如陶瓷蜂窝状壁流过滤器，缠绕式或封装的纤维过滤器，开孔泡沫，烧结金属纤维等等。陶瓷壁流过滤器在汽车应用中已经被广泛接受。
PF装置中的过滤器是用于移除排气中颗粒的物理结构，因此，过滤的颗粒的聚积会产生使发动机承受的排气系统背压增加的影响。为了应对由排气颗粒聚积引起的背压增加，PF装置周期性清洗或再生。再生操作烧掉碳和收集在过滤器基体上的颗粒物，并再生PF装置。
在车辆应用中PF装置的再生通常是自动地，和由发动机或其他控制器来控制，是以发动机和例如温度传感器或背压传感器的排气系统传感器产生的信号为基础。再生事件包括增加PF装置的温度到通常高于600C的水平以燃烧聚积的颗粒。
一种在排气系统中产生所需的温度以实现PF装置再生的方法是将未燃烧的HC(通常以原燃料的形式)输送到布置在PF装置上游的氧化催化(“OC”)装置上。HC可以通过使用HC喷射器/喷雾器喷射燃料(为液态或预蒸发态)直接到排气中来输送。HC在OC装置中氧化产生放热反应以提高排气的温度。加热的排气向下游流动到PF装置来燃烧(氧化)聚积的颗粒。
一个对设计者的挑战，尤其是那些包含在限定空间的汽车应用场合中，是喷射例如HC的流体进入到OC装置或任何其他类似装置的上游排气中，必须在排气流中有足够的停留时间，扰动和距离使喷射的流体在进入装置之前与排气充分混合并在排气中蒸发。没有适当的准备，该喷射的流体不会在OC装置中适当地氧化，一些未燃烧的HC会穿过该装置。结果是浪费的燃料穿过排气处理系统并使得装置中的温度不均匀。湍流器(即静态混合器)或其他混合装置可安装在与各种排气处理装置流体联通的排气导管中，以助于混合喷射的流体。这样的混合装置，当起作用时，会给排气处理系统增加不期望的背压，从而降低了发动机性能。
一种技术已经发展用来在过量的氧气中燃烧燃料的包括选择性催化还原(“SCR”)装置的稀燃发动机(例如柴油发动机)中减少NOx排放水平。SCR催化剂成分布置在SCR装置中，优选包括沸石和一个或多个贱金属成分，例如铁(Fe)，钴(Co)，铜(Cu)或钒(V)，其可有效作用以还原排气中的NOx成分并以还原剂例如氨(NH3)形式存在。SCR催化剂可作为洗涤涂层用在常规的流动穿过基体上或在颗粒过滤器的基体上。该还原剂一般作为液体输送到SCR装置的上游，以和前面讨论过的HC方法类似的方式，并向下游流动到SCR装置中来和SCR催化剂成分发生反应；降低了流经SCR装置的排气中的NOx水平。如前面讨论的HC，没有合适的混合和蒸发，喷射的还原剂，例如尿素或氨，将不会在SCR装置中起到适当的作用，且一些流体会穿过装置并导致浪费还原剂和降低NOx转化效率。
典型的排气处理系统可包括几个上面描述的排气处理装置。在很多情况下，不管是否有根据，装置可包括沿着从内燃发动机的排气歧管出口延伸到排气处理系统的排气管出口的排气导管连续布置的独立组件。该配置的一个挑战是有必要选择各部件之间合理的长度，以及布置在排气管道中足够的混合装置，以实现喷射流体(例如HC和尿素(氨)还原剂)的充分混合。当车辆框架变得更小时，排气处理系统所需长度并非必然合适。
因此，需要提供一种装置，该装置将实现在紧凑的距离中喷射到排气处理系统的排气中的流体的均匀混合和分配。
发明内容
内燃发动机具有带流体喷射系统的排气处理系统，和用于混合喷射的流体和从发动机排放的排气的漩涡罐增压混合器。漩涡罐增压混合器包括具有入口和出口的罐体，内部排气增压部，分隔内部排气增压部为上游排气收集器和下游扩散器室的隔壁。主流动端口打开穿过隔壁到布置成围绕并且与隔壁下游侧的主要流体端口流体连通的切向流引导器，以收集穿过主流动端口的排气。流体喷射器端口配置用来接收流体喷射器来分配流体到排气中以与漩涡罐增压混合器中的排气混合。切向流引导器喷嘴配置用来分配排气和流体，通过出口，进入到切向流轨迹的下游扩散器增压部，其中排气/和流体的混合和蒸发通过从切向流引导器喷嘴的排气/流体混合物的喷射来完成，随后膨胀，在下游扩散器室的混合物的减速和停留时间早于通过出口离开漩涡罐增压混合器罐体时间。
用于混合喷射的流体和从发动机排放的排气的漩涡罐增压混合器包括具有入口和出口的罐体，排气增压部，分隔排气增压部为上游排气收集器和下游扩散器室的隔壁，主流动端口开口穿过隔壁，布置成围绕并且与隔壁下游侧的主流体端口流体连通的切向流引导器，以收集穿过主流动端口的排气，流体喷射器端口配置用来接收流体喷射器来分配流体到排气中以与漩涡罐增压混合器中的排气混合，切向流引导器喷嘴配置用来分配排气/流体混合物，通过出口，进入到切向流轨迹的下游扩散器增压部，其中排气和流体与排气和在排气中的混合和蒸发通过从切向流引导器喷嘴的排气和流体的喷射来完成，随后膨胀，在下游扩散器室的混合物的减速和停留时间早于通过出口离开漩涡罐增压混合器罐体时间。
上述特征和优势以及本发明的其他特征和优势在考虑附图的下面详细描述中是显而易见的。
本发明还提供以下技术方案：
1.一种内燃发动机，其具有排气处理系统，所述排气处理系统带有流体喷射系统和漩涡罐增压混合器，其用于将喷射的流体与从发动机排放的排气混合，所述漩涡罐增压混合器包括：
具有入口和出口的罐体；
内部排气增压部；
将内部排气增压部分隔为上游排气收集器和下游扩散器室的隔壁；
主流动端口，其穿过隔壁开口；
切向流引导器，其围绕隔壁的下游侧上的主流动端口并且与隔壁的下游侧上的主流动端口流体连通地设置，以收集经过主流动端口的排气；
流体喷射器端口，其配置用来接收流体喷射器以分配流体到排气中从而与漩涡罐增压混合器中的排气混合；
切向流引导器喷嘴，其配置用来通过出口分配排气和流体，并且以围绕其的切向流轨迹进入下游扩散器增压部，其中在通过出口离开漩涡罐增压混合器罐体之前，排气和流体的混合和蒸发通过从切向流引导器喷嘴的排气和流体混合物的喷射以及在下游扩散器室中的其随后膨胀，减速和停留时间来实现。
2.如技术方案1所述的内燃发动机，还包括在隔壁中位于隔壁中央或偏离主流动端口的流动旁通端口。
3.如技术方案1所述的内燃发动机，其中切向流引导器临近漩涡罐增压混合器罐体的内壁延伸，来引导排气和流体沿着下游扩散器室的外周离开切向流引导器喷嘴，由此影响切向流引导器扰动施加于排气/和流体混合物上的漩涡效应。
4.如技术方案1所述的内燃发动机，其中切向流引导器与漩涡罐增压混合器罐体的内壁隔开，以引导排气和流体围绕下游扩散器室的内壁离开切向流引导器喷嘴，由此增加排气增压部内混合物的停留时间。
5.如技术方案1所述的内燃发动机，其中切向流引导器的出口配置为具有比主流动端口的区域更小的区域“A”的流量喷嘴。
6.如技术方案1所述的内燃发动机，还包括圆形中心孔扩散板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来保留在下游扩散器室中任何未蒸发的流体直到发生蒸发。
7.如技术方案1所述的内燃发动机，还包括外围板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来当排气和流体向下游移动时限定用于排气和流体的曲折路径。
8.如技术方案1所述的内燃发动机，还包括氧化催化剂装置，其位于漩涡罐增压混合器下游并且配置用来接收来自于其中的排气和流体以用于在其中氧化。
9.如技术方案8所述的内燃发动机，其中流体是液态碳氢化合物。
10.如技术方案1所述的内燃发动机，还包括选择性催化还原装置，其位于漩涡罐增压混合器下游并且配置用来接收来自于其中的排气和流体。
11.如技术方案10所述的内燃发动机，其中流体是氨基还原剂。
12.一种用于将喷射的流体与从内燃发动机排放的排气混合的漩涡罐增压混合器，包括：
具有入口和出口的罐体；
内部排气增压部；
将内部排气增压部分隔为上游排气收集器和下游扩散器室的隔壁；
主流动端口，其穿过隔壁开口；
切向流引导器，其围绕隔壁的下游侧上的主流动端口并且与隔壁的下游侧上的主流动端口流体连通地设置，以收集经过主流动端口的排气；
流体喷射器端口，其配置用来接收流体喷射器以分配流体到排气中；
切向流引导器喷嘴，其配置用来通过出口分配排气和流体，并且以切向流轨迹进入下游扩散器增压部，其中在通过出口离开漩涡罐增压混合器罐体之前，排气和流体的混合和蒸发通过从切向流引导器喷嘴的排气和流体混合物的喷射以及在下游扩散器室中的混合物的随后膨胀，减速和停留时间来实现。
13.如技术方案12所述的漩涡罐增压混合器，还包括位于隔壁中的流动旁通端口。
14.如技术方案12所述的漩涡罐增压混合器，其中切向流引导器临近漩涡罐增压混合器罐体的内壁延伸，来引导排气和流体沿着下游扩散器室的外周离开切向流引导器喷嘴，以影响切向流引导器扰动施加于排气/流体混合物上的漩涡效应以及在罐体的下游方向上移动混合物。
15.如技术方案12所述的漩涡罐增压混合器，其中切向流引导器与漩涡罐增压混合器罐体的内壁隔开，以使排气和流体围绕漩涡罐增压混合器罐体的内壁离开切向流引导器喷嘴，由此增加排气增压部内混合物的停留时间。
16.如技术方案12所述的漩涡罐增压混合器，其中切向流引导器的出口配置为具有比主流动端口的区域更小的区域“A”的流量喷嘴。
17.如技术方案13所述的漩涡罐增压混合器，还包括圆形中心孔扩散板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来保留在下游扩散器室中任何未蒸发的流体直到发生蒸发。
18.如技术方案12所述的漩涡罐增压混合器，还包括外围板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来当排气和流体混合物向下游移动时限定用于排气和流体混合物的曲折路径。
19.如技术方案12所述的漩涡罐增压混合器，其中流体是液态碳氢化合物或氨基还原剂中的一种。
附图说明
其他目标，特征，优点和细节显示，仅通过示例，在下面实施例参考附图的详细说明的详细描述中，在实施例的下面具体描述中显现，其中：
图1是体现本发明特征的内燃发动机和相关排气处理系统的示意图；
图2是体现本发明特征的另一个汽车排气处理系统的实施例示意图；
图3是体现本发明特征的另一个汽车排气处理系统的实施例示意图；
图4是体现本发明特征的紧凑混合增压部的上游端透视图；
图5是体现本发明特征的紧凑混合增压部的下游端透视图；
图6是体现本发明特征的紧凑混合增压部实施例的下游端示意图；
图7是体现本发明特征的紧凑混合增压部另一个实施例的下游端示意图；以及
图8是体现本发明特征的紧凑混合增压部另一个示例性实施例的透视图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明、其应用或使用。应理解的是整个附图，相应的附图标记显示类似或相应部分和特征。在图中，排气流箭头用来显示大致流动方向，在排气处理系统的特定排气处理装置中并不必须显示流动的细节。
参考图1，示出了内燃(“IC”)发动机。应该注意的是，这里公开的发明对于任何类型的需要排气处理系统的内燃发动机都可应用，该系统中喷射如碳氢化合物(“HC”)或尿素(或其他含氨(“NH3”)流体或气体)的流体。在下面的描述中，柴油发动机10和相关的排气处理系统12被描述。柴油发动机包括气缸体14和汽缸盖16，当结合起来，限定活塞汽缸和燃烧室(未显示)。往复活塞(未显示)布置在活塞汽缸中，并可操作用来压缩空气，空气在被压缩并在以本领域熟知的方式与喷射的燃料混合时燃烧。燃烧的产物或排气18，通过排气端口20(其和排气歧管(未显示)相关)离开汽缸盖16，在显示的示例性实施例中，引导排气驱动涡轮增压部24的排气涡轮侧22。排气旋转叶轮(未显示)，该叶轮可旋转地安装在涡轮增压部的排气涡轮侧内，并随后通过出口端26离开涡轮增压部。出口端流体连通排气处理系统12以及通过出口端26离开涡轮增压部26的排气18被向其转移。
排气处理系统12可以包括依赖于发动机10的特定应用和其安装(即汽车，固定等)的许多配置中的一个。在图1显示的配置中，排气18离开排气驱动涡轮增压部24通过与出口端口26流体连通的进气锥32进入氧化催化(“OC”)装置30。OC装置30可包括例如可流动穿过的金属或陶瓷整块基底，其被封装在不锈钢外壳中或具有与排气处理系统12中排气18流体连通的入口和出口的罐体36中。该基底一般可包括布置其上的氧化催化化合物。氧化催化化合物可作为洗涤涂层应用且可包括铂族金属，例如铂(“Pt”)，钯(“Pd”)，铑(“Rh”)或其他适合的氧化催化剂，或它们的组合。OC装置30在处理未燃烧气体和不挥发的HC和CO时很有用，HC和CO能被氧化形成二氧化碳和水。在典型的实施例中，漩涡罐增压混合器40恰位于DOC装置30的下游并配置用来接收离开DOC装置的排气。在所示的示例性实施例中，DOC装置的出口42和漩涡罐增压混合器40的入口44用相似的直径配置因此以提供围绕它们的无泄漏密封，在排气18的流动上施加很少或没有限制，并为其中增加的排气停留时间最大化增压部容积。还原剂流体喷射器46安装在临近漩涡罐增压混合器40的入口44处，并在其进入装置时，喷射氨(“NH3”)基还原剂48，见图2，到排气流18中。混合器运行来蒸发还原剂48并和排气18以下面将要描述的方式混合。
在还原剂48和排气18在漩涡罐增压混合器40中的混合后，排气/还原剂混合物50通过混合器出口52离开混合器并通过排气导管54输送到布置在下面且和OC装置30平行排列的选择性催化还原(“SCR”)装置56。SCR装置56可包括，例如，流动穿过的金属或陶瓷整块基底，其被封装在不锈钢外壳中或具有与排气导管54中的排气/还原剂混合物50流体连通的入口和出口的罐体60中。SCR催化剂成分布置在SCR装置中，优选包含沸石和一个或多个贱金属成分，例如铁(“Fe”)，钴(“Co”)，铜(“Cu”)或钒(“V”)，其可有效操作以氨(NH3)基还原剂存在的情况下还原排气18中的NOx成分。SCR装置56的出口62可包括排气收集器，比如具有配置有法兰构件68的出口66的出口锥64，其允许排气处理系统12和排气导管(未显示)流体连接，其将引导排气到另外排气处理装置(如果安装的话)并随后到大气中。
参考附图2，在排气处理系统12的另一个实施例中，OC装置30和SCR装置56继续以平行方式安装，如前面描述的具有和通过排气导管54在装置之间输送的排气18。然而，在阐述的实施例中，漩涡罐增压混合器40直接布置在SCR装置56的上游，并配置用来接收离开排气导管54的排气。然而所示的示例性实施例中，漩涡罐增压混合器的出口52和SCR装置56的入口70配置为相似的直径以因此提供围绕其的无泄漏密封，在排气18的流动上施加很少或没有限制，并为其中增加的排气停留时间最大化增压部容积。还原剂流体喷射器46安装在临近漩涡罐增压混合器40的入口44并当其进入到该装置时，喷射氨(NH3)基还原剂48到排气流18中。在还在图3中显示的可选择实施例中，还原剂流体喷射器46可沿着排气导管54的长度安装。喷射器安装的选择会依据应用情况而定。混合器40运行来蒸发还原剂48并和排气18以下面将要描述的方式混合。
参考图3，排气处理系统12的另一个实施例描述了同轴式系统。在显示的配置中，排气18进入到OC装置30，如所示，未燃烧的气体和未蒸发的HC和CO被氧化形成二氧化碳和水。在示例性实施例中，漩涡罐增压混合器40直接布置在OC装置30的下游，并配置用来接收离开OC装置的排气18。在所示的示例性实施例中，DOC装置的出口42和漩涡罐增压混合器40的入口44配置为相似的直径以因此提供围绕其的无泄漏密封，同时在排气流上施加很少或没有限制。还原剂流体喷射器46安装在临近漩涡罐增压混合器40的入口44处并当其进入到该装置时，喷射氨(“NH3”)基还原剂48到排气流18中。混合器运行来蒸发还原剂48并和排气18以下面将要描述的方式混合。
在接下来还原剂48和排气18在漩涡罐增压混合器40中混合后，排气/还原剂混合物50通过混合器出口52离开混合器并进入到选择性催化还原装置(“SCR”)56中。漩涡罐增压混合器的出口52和SCR装置56的入口70配置为相似的直径以因此提供围绕其的无泄漏密封，在排气18的流动上施加很少或没有限制，并为其中增加的排气停留时间最大化增压部容积。SCR装置56用来在氨(“NH3”)基还原剂48存在的情况下还原排气中的NOx成分，排气通过出口62离开SCR装置。在描述的示例性实施例中，第二漩涡罐增压混合器71直接位于SCR装置56的下游，并配置用来接收离开SCR装置的排气。在描述的示例性实施例中，SCR装置56的出口62和第二漩涡罐增压混合器71的入口72配置为相似的直径以因此提供围绕其的无泄漏密封，在排气18的流动上施加很少或没有限制，并为其中增加的排气停留时间最大化增压部容积。碳氢化合物流体喷射器(“HC”喷射器)76安装在临近第二漩涡罐增压混合器71的入口72处并当其进入到该装置时，喷射液态碳氢化合物78到排气流中。混合器运行来蒸发液态碳氢化合物78并和排气以下面将要描述的方式混合。在液态碳氢化合物78和排气在第二漩涡罐增压混合器71中混合后，排气/液态碳氢化合物混合物79通过混合器出口74离开混合器并进入第二OC装置80。第二漩涡罐增压混合器71的出口74和第二OC装置80的入口82配置为相似的直径以因此提供围绕其的无泄漏密封，在排气18的流动上施加很少或没有限制，并为其中增加的排气停留时间最大化增压部容积。排气/碳氢化合物混合物79在第二OC装置80中被氧化产生放热反应并提高了排气的温度。加热的排气在下游流动到颗粒过滤器(“PF”)装置90来以已知的方式燃烧(氧化)颗粒聚积。第二OC装置80的出口84和PF装置90的入口92配置为相似的直径以因此提供围绕其的无泄漏密封，在排气流上施加很少或没有限制。
参考图4和5，在示例性实施例中，描述了漩涡罐增压混合器40(该描述同样适用于第二漩涡罐增压混合器70)。混合器包括具有入口44和出口52的刚性罐100。法兰45和53分别可关于入口和出口44、52延伸，并配置来密封混合器的附接处到排气处理系统12的其他上游和下游部件。罐100具有内壁102，其限定出由隔壁106分开的内部排气增压部。隔壁分隔内部排气增压部为上游排气收集器108和下游扩散器室110。主流动端口112，打开通过隔壁106并在示例性实施例中，位于临近内部排气增压部的外直径的偏离中央位置。通过入口44进入漩涡罐增压混合器40的排气18在其移动至混合器中通过主流动端口112被集中并加速。围绕布置并且与主流动端口112流体连通，位于隔壁106下游侧的是切向流引导器114。切向流引导器收集穿过主流动端口112的排气18，并通过配置和定位成将排气布置在其中的切向流轨迹的出口116将其分散到的下游扩散器室110中。在所示的示例性实施例中，切向流引导器114的出口116可配置为具有比主流动端口112的区域更小的区域“A”的流量喷嘴。结果是切向关于下游扩散器室110的外周的排气18的进一步加速移动更重，未蒸发的流体朝向罐体100的外部并由此提供了在下游扩散器室110中增加的排气/液态混合物的停留时间，因此，改进了漩涡罐增压混合器40中的混合和蒸发。
在示例性实施例中，流体喷射器端口118布置在一个或多个位置，并配置用来接收流体喷射器，如还原剂流体喷射器46或碳氢化合物流体喷射器76用于分配氨基还原剂48或液态碳氢化合物78，例如到排气18中来与漩涡罐增压混合器40中的排气混合。在实施例中，流体喷射器端口118可位于上游排气收集器108临近主流动端口112或，如图4中描述的，在主流动端口112下游和附近的切向流引导器114中。流体喷射器端口118的确切位置将由特定的应用和特定漩涡罐增压混合器的流动特征来决定。流体喷射器端口的其他位置，例如在漩涡罐增压混合器40的上游的位置也会被考虑。流体喷射器端口118的位置临近主流动端口112和切向流引导器114的位置，在其加速和通过主流动端口112和切向流引导器114改变方向时，允许喷射的流体48、78和排气18充分混合。流体和排气且在排气中的最终混合和蒸发通过喷射来自于切向流引导器喷嘴116的排气/流体混合物来完成，随后膨胀，减速(即在总体积流动速率的下降)和混合物在下游扩散器室110的停留时间早于通过出口52离开漩涡罐增压混合器罐体100的时间。传感器端口119可位于喷射器端口118的上游，例如在上游气体收集器108临近主流动端口112并配置用来接收传感器，例如NOx传感器，CO传感器或温度传感器(未显示)，其在确定由还原剂流体喷射器46或碳氢化合物流体喷射器76喷射的所需还原剂或碳氢化合物的量上很有用。
为了补偿排气系统限制，或由切向流引导器114产生的压力下降，尤其在较高的排气流量时，在示例性实施例中，一个或多个可选流动旁通端口122可布置在隔壁106上。端口122可有利地位于隔壁的中央或偏离主流动端口，并当维持混合性能时通过确保事实上所有喷射的流体通入并且经过切向流引导器喷嘴116，调整大小来减少排气系统压力下降。可选流动旁通端口122的使用可需要可选的喷射器位置和/或挡板来引导流体流向主流动端口112。
在图6中阐述的示例性实施例中，切向流引导器114可以配置为延伸到临近漩涡罐增压混合器罐体100的内壁102。在这样的配置中，离开切向流引导器喷嘴116的排气/流体混合物120将输送下游扩散器室110的外周并影响切向流引导器114干扰施加在排气/流体混合物上的涡旋效应，并在罐体100的下游方向移动混合物。在图7中阐述的另一个示例性实施例中，切向流引导器114可与漩涡罐增压混合器罐体100的内壁102分离开以允许排气/流体混合物120离开切向流引导器喷嘴116关于内壁102不被干扰的旋转，以此增加在排气增压部110内混合物120的停留时间。
为了补偿在较高流量下通过排气处理系统12由于较快流输送导致的性能损失，圆形中心孔扩散板124，见图8，可布置在下游扩散器室110中。中心孔扩散板124配置用来保留在排气增压部中任何未蒸发液体一段较长的时间以允许发生蒸发(即增加排气/流体混合物的停留时间)。另外，外围板126可布置在下游扩散器室110中从而限定排气18的曲折通道，当其在下游移动时还增加任何剩下液体的蒸发。
参考图8，继续参考图6和7，在示例性实施例中，来自于内燃发动机10的排气18通过混合器入口44进入上游排气收集器108。当进入上游排气收集器时，排气18穿过主流动端口112，当其移动穿过端口，例如氨基还原剂48或碳氢化合物液体78的流体通过布置在紧临主流动端口112定位的流体喷射端口118的喷射器喷射。排气/流体混合物在其移动进入到混合器时，通过主流动端口112集中并加速。围绕布置并且与主流动端口112流体连通，位于隔壁106下游侧的切向流引导器114收集穿过主流动端口112的排气18，并通过配置来将排气布置在其中的切向流轨迹的出口116将其分散到的下游扩散器增压部104中。结果是切向关于下游扩散器室110的外周的排气的进一步加速以提供在排气增压部104中增加的排气停留时间，因此，提供漩涡罐增压混合器罐体100中增加的排气停留时间，早于其通过出口52离开。
尽管参考示例性实施例描述本发明，本领域技术人员将理解各种变化可被做出并且其元件的等同物也适用而不脱离本发明的范围。另外，很多变化可被制造来适用某些特定状态或物质，依据本发明的教导而不脱离本发明的范围本质。因此，可以理解的是本发明并不限于这里公开的特定实施例，而是本发明将包括落在本发明范围之内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种内燃发动机，其具有排气处理系统，所述排气处理系统带有流体喷射系统和漩涡罐增压混合器，其用于将喷射的流体与从发动机排放的排气混合，所述漩涡罐增压混合器包括：
具有入口和出口的罐体；
内部排气增压部；
将内部排气增压部分隔为上游排气收集器和下游扩散器室的隔壁；
主流动端口，其具有穿过隔壁的第一区域开口；
切向流引导器，其围绕隔壁的下游侧上的主流动端口并且与隔壁的下游侧上的主流动端口流体连通地设置，以收集经过主流动端口的排气；
流体喷射器端口，其配置用来接收流体喷射器以分配流体到排气中从而与漩涡罐增压混合器中的排气混合；
切向流引导器喷嘴，其相对于主流动端口径向偏移，所述切向流引导器喷嘴具有出口，所述出口包括小于第一区域的第二区域，其配置用来分配排气和流体，以围绕其的切向流轨迹进入下游扩散器增压部，其中在通过出口离开漩涡罐增压混合器罐体之前，排气和流体的混合和蒸发通过从切向流引导器喷嘴的排气和流体混合物的喷射以及在下游扩散器室中的其随后膨胀，减速和停留时间来实现。
2.如权利要求1所述的内燃发动机，还包括在隔壁中位于隔壁中央或偏离主流动端口的流动旁通端口。
3.如权利要求1所述的内燃发动机，其中切向流引导器临近漩涡罐增压混合器罐体的内壁延伸，来引导排气和流体沿着下游扩散器室的外周离开切向流引导器喷嘴，由此影响切向流引导器扰动施加于排气/和流体混合物上的漩涡效应。
4.如权利要求1所述的内燃发动机，其中切向流引导器与漩涡罐增压混合器罐体的内壁隔开，以引导排气和流体围绕下游扩散器室的内壁离开切向流引导器喷嘴，由此增加排气增压部内混合物的停留时间。
5.如权利要求1所述的内燃发动机，还包括圆形中心孔扩散板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来保留在下游扩散器室中任何未蒸发的流体直到发生蒸发。
6.如权利要求1所述的内燃发动机，还包括外围板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来当排气和流体向下游移动时限定用于排气和流体的曲折路径。
7.如权利要求1所述的内燃发动机，还包括氧化催化剂装置，其位于漩涡罐增压混合器下游并且配置用来接收来自于其中的排气和流体以用于在其中氧化。
8.如权利要求7所述的内燃发动机，其中流体是液态碳氢化合物。
9.如权利要求1所述的内燃发动机，还包括选择性催化还原装置，其位于漩涡罐增压混合器下游并且配置用来接收来自于其中的排气和流体。
10.如权利要求9所述的内燃发动机，其中流体是氨基还原剂。
11.一种用于将喷射的流体与从内燃发动机排放的排气混合的漩涡罐增压混合器，包括：
具有入口和出口的罐体；
内部排气增压部；
将内部排气增压部分隔为上游排气收集器和下游扩散器室的隔壁；
主流动端口，其具有穿过隔壁的第一区域开口；
切向流引导器，其围绕隔壁的下游侧上的主流动端口并且与隔壁的下游侧上的主流动端口流体连通地设置，以收集经过主流动端口的排气；
流体喷射器端口，其配置用来接收流体喷射器以分配流体到排气中；
切向流引导器喷嘴，其相对于主流动端口径向偏移，所述切向流引导器喷嘴具有出口，所述出口包括小于第一区域的第二区域，其配置用来分配排气和流体，以切向流轨迹进入下游扩散器增压部，其中在通过出口离开漩涡罐增压混合器罐体之前，排气和流体的混合和蒸发通过从切向流引导器喷嘴的排气和流体混合物的喷射以及在下游扩散器室中的混合物的随后膨胀，减速和停留时间来实现。
12.如权利要求11所述的漩涡罐增压混合器，还包括位于隔壁中的流动旁通端口。
13.如权利要求11所述的漩涡罐增压混合器，其中切向流引导器临近漩涡罐增压混合器罐体的内壁延伸，来引导排气和流体沿着下游扩散器室的外周离开切向流引导器喷嘴，以影响切向流引导器扰动施加于排气/流体混合物上的漩涡效应以及在罐体的下游方向上移动混合物。
14.如权利要求11所述的漩涡罐增压混合器，其中切向流引导器与漩涡罐增压混合器罐体的内壁隔开，以使排气和流体围绕漩涡罐增压混合器罐体的内壁离开切向流引导器喷嘴，由此增加排气增压部内混合物的停留时间。
15.如权利要求12所述的漩涡罐增压混合器，还包括圆形中心孔扩散板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来保留在下游扩散器室中任何未蒸发的流体直到发生蒸发。
16.如权利要求11所述的漩涡罐增压混合器，还包括外围板，其设置在下游扩散器室内并且配置用来当排气和流体混合物向下游移动时限定用于排气和流体混合物的曲折路径。
17.如权利要求11所述的漩涡罐增压混合器，其中流体是液态碳氢化合物或氨基还原剂中的一种。
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