用于排气后处理系统的一体式混合系统技术方案

本发明专利技术涉及用于排气后处理系统的一体式混合系统。在一方面，提供了漩涡罐混合器组件，其用于使得流体与从内燃发动机排出的排气气体混合。该组件包括：入口部分，其包括喷射区域，该喷射区域被构造成接收流体喷射器以用于分配流体到排气气体内从而与混合组件内的排气气体混合以产生排气气体/流体混合物；出口部分；以及被流体联接在入口部分和出口部分之间的延长混合导管。延长混合导管绕出口部分的周边的至少一部分弯曲以在排气气体/流体混合物中引起漩涡，使得排气气体/流体混合物与出口部分相切地进入该出口部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的示例性实施例涉及用于内燃发动机的排气处理系统，并且更具体地涉及在较短物理长度内完全混合被喷射到排气气体流内的流体的排气处理系统。
技术介绍
从内燃发动机排放到排气处理系统的排气气体是异质混合物，其包含气态排放物，例如一氧化碳(“CO”)、未燃烧碳氢化合物(“HC”)和氮的氧化物(“NOx”)，以及构成微粒物的凝聚相物质(液体和固体)。在各种排气系统装置中提供通常被置于催化剂支撑件或基体上的催化剂合成物以便将这些排气成分中的某些或全部转化成非管制排气气体组分。用于高水平的微粒物减少(特别是在柴油发动机中)的排气处理技术是微粒过滤器(“PF”)装置。存在多种已知的在PF装置中使用的过滤器结构，其在从排气气体去除微粒物方面呈现高效性，例如陶瓷蜂窝壁流动过滤器、缠绕或填充式纤维过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等等。陶器壁流动过滤器已经在汽车应用中得到极大的采纳。PF装置中的过滤器是用于从排气气体去除微粒的物理结构，并且因此，被过滤的微粒的累积将导致增加发动机所经历的排气系统背压。为了解决排气气体微粒的累积导致的背压增加的问题，PF装置被周期性地清洁或再生。再生操作烧掉收集在过滤器基体内的碳和微粒物并且使PF装置再生。在车辆应用中的PF装置的再生通常是自动的，并且基于发动机和排气系统传感器(例如温度传感器和背压传感器)产生的信号被发动机或其他控制器控制。再生事件包括将PF装置的温度升高到通常600 C之上的水平，以便燃烧聚积的微粒。—种生成用于PF装置的再生的在排气系统中所需的温度的方法是将未燃烧HC(通常是原料燃料的形式)递送到被置于PF装置上游的氧化催化剂(“0C”)装置。可以通过使用HC喷射器/汽化器将(液体或预蒸发的)燃料直接喷射到排气气体内来递送HC。HC在OC装置内被氧化从而导致使排气气体的温度升高的放热反应。被加热的排气气体向下游行进到PF装置，从而燃烧(氧化)微粒聚积物。对于设计者特别是涉及空间有限的汽车应用的设计者而言，难题在于在OC装置或在此方面的任意其他装置上游将诸如HC的流体喷射到排气气体内必须允许被喷射的流体在排气流内具有充分的停留时间、湍流和距离以便在进入装置之前与排气气体充分混合并在其内蒸发。在没有适当的准备的情况下，喷射的流体将不会在OC装置内适当地氧化并且一些未烧尽HC会穿过装置。这导致浪费的燃料穿过排气处理系统和装置内的不均匀温度。已经被研发来减少在过量氧中燃烧燃料的贫燃发动机(例如柴油发动机)内的NOx排放物水平的技术包括选择性催化还原(“SCR”)装置。被置于SCR装置内的SCR催化剂合成物优选地包含沸石以及一种或更多种贱金属组分，例如铁(“Fe”)、钴(“Co”)、铜(“Cu”)或钒(“V”)，其能够有效地操作从而在存在诸如氨(“NH3”)的还原剂的情况下还原排气气体中的NOx成分。SCR催化剂可以作为载体涂层(wash coat)被施加到常规流通式基体或微粒过滤器的基体上。还原剂通常以类似于上述HC的方式在SCR装置上游作为液体被递送，并且向下游行进到SCR装置以便与SCR催化剂合成物相互作用，从而降低穿过SCR装置的排气气体中的NOx水平。类似于如上所述的HC，在没有适当的混合和蒸发的情况下，喷射的还原剂(例如尿素或者氨)将在SCR装置内不恰当地起作用，并且一些流体可能穿过装置从而导致浪费的还原剂以及降低的NOx转化效率。典型排气处理系统可以包括如上所述的多个排气处理装置。在许多情况下，无论是否有历史因素，所述装置可以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尾管出口的排气导管被连续布置的各个部件。为了满足更严格的排气排放要求，排气处理装置会需要在排放循环中尽可能快地起燃。这样，希望将排气处理装置放置得尽可能靠近发动机，例如与涡轮增压器或者排气歧管紧密联接。随着车辆架构变得更小并且需要紧密联接的位置设计，用于排气处理系统的期望长度可能不必然是可用的。因此希望的是提供一种系统，其将实现以紧凑距离被喷射到排气处理系统内的排气气体内的流体的均匀混合和分布。
技术实现思路
在一方面，提供了漩涡罐混合器组件以用于使得流体与从内燃发动机排出的排气气体混合。该组件包括:入口部分，其包括喷射区域，该喷射区域被构造成接收流体喷射器以用于分配流体到排气气体内从而与混合组件内的排气气体混合以便产生排气气体/流体混合物；出口部分；以及被流体联接在入口部分和出口部分之间的延长混合导管。延长混合导管绕出口部分的周边的至少一部分弯曲以便在排气气体/流体混合物中引起漩涡，使得排气气体/流体混合物与出口部分相切地进入出口部分。在另一方面，提供了构造成从内燃发动机接收排气气体的排气气体处理系统。所述系统包括催化剂装置和用于使得流体与排气气体混合的漩涡罐混合器组件。漩涡罐混合器组件包括:包括喷射区域的入口部分和流体喷射器，该流体喷射器被联接到入口部分且被构造成将流体在喷射区域内分配到排气气体内以便在混合组件内与排气气体混合从而产生排气气体/流体混合物。该组件还包括被联接到催化剂装置的出口部分和被流体联接在入口部分和出口部分之间的延长混合导管。延长混合导管绕出口部分的周边的至少一部分弯曲以便在排气气体/流体混合物中引起漩涡，使得排气气体/流体混合物与出口部分相切地进入出口部分。本申请还提供了以下技术方案。方案1.一种用于使得流体与从内燃发动机排出的排气气体混合的漩涡罐混合器组件，所述组件包括: 入口部分，所述入口部分包括喷射区域，所述喷射区域被构造成接收流体喷射器以用于将所述流体分配到所述排气气体内从而在混合组件内与所述排气气体混合以产生排气气体/流体混合物； 出口部分；以及 被流体联接在所述入口部分和所述出口部分之间的延长混合导管，其中所述延长混合导管绕所述出口部分的周边的至少一部分弯曲以在所述排气气体/流体混合物中引起漩涡，使得所述排气气体/流体混合物与所述出口部分相切地进入所述出口部分。方案2.根据方案I所述的组件，其中所述入口部分是具有入口和联接到所述延长混合导管的出口的滤罐，其中所述出口位于所述喷射区域下游。方案3.根据方案2所述的组件，其中所述滤罐包括圆筒形外表面，其中所述入口部分的出口延伸通过所述圆筒形外表面。方案4.根据方案I所述的组件，其中所述出口部分是具有联接到所述延长混合导管的入口以及出口的滤罐。方案5.根据方案I所述的组件，其中所述滤罐包括圆筒形外表面。方案6.根据方案I所述的组件，其中所述延长混合导管包括混合部分和扩散部分，其中所述混合部分被联接到所述入口部分，并且所述扩散部分被联接到所述出口部分，所述混合部分被定位在所述扩散部分上游。方案7.根据方案6所述的组件，其中所述混合部分的横截面面积沿所述混合部分的长度减小，渐减的横截面面积被设置成有助于增加所述排气气体和所述流体的速度以便促进所述排气气体和所述流体之间的混合。方案8.根据方案6所述的组件，其中所述扩散部分的横截面面积沿所述扩散部分的长度增加，渐增的横截面面积被设置成有助于所述排气气体和所述流体的扩散以便改善所述排气气体和所述流体之间的混合。方案9.根据方案6所述的组件，还包括位于所述延长混合导管的混合部分内的混合器装置，所述混合器装置被构造成有助于所述排气气体和所述流体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使得流体与从内燃发动机排出的排气气体混合的漩涡罐混合器组件，所述组件包括：入口部分，所述入口部分包括喷射区域，所述喷射区域被构造成接收流体喷射器以用于将所述流体分配到所述排气气体内从而在混合组件内与所述排气气体混合以产生排气气体/流体混合物；出口部分；以及被流体联接在所述入口部分和所述出口部分之间的延长混合导管，其中所述延长混合导管绕所述出口部分的周边的至少一部分弯曲以在所述排气气体/流体混合物中引起漩涡，使得所述排气气体/流体混合物与所述出口部分相切地进入所述出口部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J李，JB罗杰斯，Y苗，R米塔尔，LN迪佩尔纳，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US