CN110714833B - 具有柴油机排气处理液定量给料结构的涡轮增压器涡轮机扩散器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种配置成用于涡轮增压器中的涡轮机扩散器。该涡轮机扩散器可包括限定扩散器的扩散器壁，以及柴油机排气处理液(DEF)定量给料结构，该DEF定量给料结构设置在扩散器中并且配置成将DEF定量给料到流经扩散器的排气中。DEF定量给料结构可由附接到扩散器壁的至少两个结构支撑在扩散器中。

Description

具有柴油机排气处理液定量给料结构的涡轮增压器涡轮机扩 散器
技术领域
本公开总体上涉及涡轮增压器，并且更具体地涉及具有用于将DEF输送到排气流中的柴油机排气处理液(DEF)定量给料结构的涡轮增压器涡轮机扩散器。
背景技术
车辆发动机***可包括内燃机，内燃机燃烧燃料和空气的混合物以向发动机提供动力。燃烧后的燃料和空气称为排气，通过车辆的排气***将排气释放到大气中。排气可能包含污染物(例如，氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、颗粒物质、碳氢化合物等)，可在排气释放到大气中之前减少这些污染物。已经采用了各种排放控制策略来降低通过排气管释放到大气中的污染物的水平。例如，许多柴油发动机***包括排气管中的后处理***以去除或降低排气流中的污染物水平。一种这样的后处理***是选择性催化还原(SCR)后处理***，其中催化器用于在还原剂(例如氨)的存在下将NOx还原为氮。在许多SCR后处理***中，还原剂作为尿素水溶液(也称为柴油机排气处理液(DEF))供应到排气流中，其通过热分解转化为氨。DEF在排气中的充分混合和蒸发可提高SCR后处理***的效能。
因此，需要用于在具有SCR后处理***的车辆发动机***中将DEF混合并均匀分布在排气中的改进策略。
发明内容
根据本公开的一个方面，公开了一种配置成用于涡轮增压器中的涡轮机扩散器。该涡轮机扩散器可包括限定扩散器的扩散器壁，以及柴油机排气处理液(DEF)定量给料结构，该DEF定量给料结构设置在扩散器中并且配置成将DEF定量给料到流经扩散器的排气中。DEF定量给料结构可由附接到扩散器壁的至少两个结构支撑在扩散器中。
根据本公开的另一个方面，公开了一种用于发动机***的涡轮增压器，该发动机***具有排气管，排气管具有选择性催化还原(SCR)后处理***。涡轮增压器可包括压缩机段和经由轴可旋转地联接到压缩机段的涡轮机段。涡轮机段可包括具有鼻部和多个叶片的涡轮机叶轮，以及位于涡轮机叶轮下游且由扩散器壁限定的涡轮机扩散器。涡轮增压器可进一步包括柴油机排气处理液(DEF)定量给料结构，该DEF定量给料结构设置在涡轮机叶轮下游的涡轮机扩散器中并且配置成将DEF定量给料到流经扩散器的排气中。DEF定量给料结构可由附接到扩散器壁的至少两个结构支撑在扩散器中。
根据本公开的另一个方面，公开了一种用于将柴油机排气处理液(DEF)定量给料到车辆发动机***的排气中的方法。车辆发动机***可具有涡轮增压器和选择性催化还原(SCR)后处理***。涡轮增压器可包括涡轮机叶轮和涡轮机叶轮下游的涡轮机扩散器。涡轮机扩散器可由扩散器壁限定。该方法可包括通过位于涡轮机扩散器中的柴油机排气处理液(DEF)定量给料结构的支柱输送DEF。支柱可附接到涡轮机扩散器的扩散器壁。该方法可进一步包括通过DEF定量给料结构的一个或多个定量给料孔将DEF定量给料到流经涡轮机扩散器的排气中，从而允许DEF分散到排气中，并且将DEF和排气的混合物供应到SCR后处理***。当结合附图阅读时，将更容易理解本公开的这些方面和特征以及其他方面和特征。
附图说明
图1是具有涡轮增压器的车辆发动机***的示意图，该涡轮增压器具有柴油机排气处理液(DEF)定量给料***和选择性催化还原(SCR)后处理***。
图2是穿过图1的涡轮增压器的涡轮机段的剖视图。
图3是穿过涡轮增压器的中心线上方的图2的涡轮增压器的涡轮机段的剖视图，示出了根据本公开构造的涡轮增压器的涡轮机扩散器中的DEF定量给料结构和定量给料杯。
图4是根据本发明构造的单独示出的图3的涡轮机叶轮和定量给料杯的透视图。
图5是根据本发明构造的单独示出的图3的涡轮机扩散器和DEF定量给料结构的透视图。
图6是穿过图5的截面6-6的剖视图，示出了根据本公开构造的单独DEF定量给料结构的定量给料支柱和中心体。
图7是类似于图6的剖视图，但是具有根据本公开构造的延伸穿过定量给料支柱和中心体的输送管。
图8是穿过图6的截面8-8的剖视图，示出了根据本公开构造的定量给料支柱的翼面形状。
图9是类似于图5的涡轮机扩散器的透视图，但是具有根据本公开构造的具有不同配置的DEF定量给料结构的定量给料支柱和中心体。
图10是根据本公开构造的穿过图9的截面10-10的剖视图。
图11是穿过图10的截面11-11的剖视图，示出了根据本公开构造的定量给料支柱的后缘处的定量给料孔。
图12是类似于图11的剖视图，但是具有根据本公开构造的位于定量给料支柱的吸力侧的定量给料孔。
图13是类似于图3的穿过涡轮增压器的涡轮机段的剖视图，但是具有根据本公开构造的DEF定量给料结构，该定量给料结构具有不同的配置且缺少定量给料杯。
图14是穿过图13的截面14-14的剖视图，示出了根据本公开构造的图13的定量给料支柱的翼面形状。
图15是根据本公开构造的涡轮机扩散器中的具有替代DEF定量给料结构的涡轮机段的剖视图。
图16是根据本公开构造的图15的涡轮机段的透视图。
图17是类似于图15的剖视图，但是具有根据本公开构造的成一定角度的DEF定量给料结构的支柱。
图18是穿过DEF定量给料结构的剖视图，该DEF定量给料结构类似于图15的DEF定量给料结构，但是具有根据本公开构造的具有文丘里管的DEF定量给料结构。
图19是示出根据本公开的方法的一系列步骤的流程图，这些步骤可涉及使用DEF定量给料结构将DEF定量给料到流经涡轮增压器的扩散器的排气中。
具体实施方式
图1是示例性发动机***10的示意图。发动机***10可以安装在车辆中或者可以安装在固定应用(例如，发电机组)中。发动机***10包括柴油发动机12，柴油发动机12具有进气歧管14以将进气15供应到发动机12的燃烧室用于燃烧。在许多柴油发动机12中，柴油燃料被直接喷射到发动机的燃烧室中。发动机***10进一步包括将发动机12中产生的排气引导至示例性涡轮增压器18的排气歧管16。涡轮增压器18使用排气流来增加在某些操作条件下供应到发动机12的进气15的增压压力，从而通过允许燃烧更多的燃料来提高发动机功率密度。可选地，发动机***10还可以包括排气再循环(EGR)***20，用于将排气再循环回发动机12以降低发动机中的燃烧温度并减少NOx的形成。
涡轮增压器18包括具有压缩机叶轮24的压缩机段22和具有涡轮机叶轮28的涡轮机段26。轴30可旋转地联接压缩机叶轮24和涡轮机叶轮28。通过涡轮机段26的排气流使涡轮机叶轮28旋转，从而经由轴30驱动压缩机叶轮24旋转。旋转的压缩机叶轮24对通过进气歧管14供应到发动机12的进气15加压。对于给定体积加压进气15具有更高密度，因此比大气压下的空气具有更多氧气。因此，可以在给定的空气/燃料比下将更多的燃料添加到加压进气15。因此，发动机12可以通过使用加压进气15燃烧更多燃料来产生更多动力和扭矩。
在经过涡轮机段26之后，排气35流经排气管32。排气管32将排气35引导至一个或多个后处理装置34，后处理装置34可以在将排气35释放到大气中之前去除排气35中的污染物或将排气35中的污染物化学转化。一个或多个后处理装置34可以包括选择性催化还原(SCR)后处理***36，SCR后处理***36具有SCR催化器38，SCR催化器38在还原剂(氨)或还原剂源(例如柴油机排气处理液(DEF))的存在下催化排气流中的NOx还原形成氮。如本领域普通技术人员所理解的，DEF是尿素水溶液。
涡轮增压器18可以进一步包括DEF定量给料***40，该DEF定量给料***40将DEF供应到涡轮机叶轮28下游的涡轮机段26。DEF定量给料***40可以包括将DEF从DEF罐44泵送到一个或多个输送管道46中的泵42。一个或多个输送管道46可操作以将DEF输送到排气管。涡轮机叶轮28下游的排气的高温和高速度可以促进DEF的热分解以及与排气35的充分混合以提高SCR后处理***36处的催化反应的效率。
如图1所示，SCR催化器38定位在第二后处理装置34中。本领域普通技术人员将理解，在本文所述的各种实施例中，SCR催化器38可以是第一后处理装置34并且SCR催化器38可以紧密地定位到一个或多个DEF输送管道46。在本文公开的各种实施例中，发动机***包括设置在涡轮机叶轮28下游的DEF定量给料结构，以促进DEF在排气35中的快速热分解和混合(参见以下更多细节)。
在图2中更详细地示出涡轮机段26的结构。应当注意，为了清楚起见，DEF定量给料***40的部件已经从图2的涡轮机段26移除。涡轮机段26包括围绕涡轮机叶轮28并且限定涡轮机入口52(或蜗壳)的涡轮机壳体50，由发动机12产生的排气35通过该涡轮机入口52被引导至涡轮机叶轮28。在离开涡轮机叶轮28之后，排气35作为围绕涡轮机叶轮28的中心线56的环形流场54流入涡轮机扩散器58中。环形流场54在涡轮机叶轮28的多个叶片60的下游流动并且可以围绕涡轮机叶轮28的鼻部62。涡轮机扩散器58可以由发散的扩散器壁64限定。如以下更详细地解释的，DEF定量给料结构48可以放置在涡轮机扩散器58中以促进DEF的热分解以及当排气35和DEF在涡轮机叶轮28的下游流动时DEF与排气35的快速混合。
现在转向图3，根据一个实施例的示例性DEF定量给料结构48a示出为定位在涡轮机段26的涡轮机扩散器58中。图3中仅示出了涡轮机段26在中心线56上方的部分。DEF定量给料结构48a包括中心体66和多个支柱68，多个支柱68与中心体66一体形成或附接到中心体66上，并且从中心体66径向延伸至扩散器壁64。图5是设置在扩散器58中的DEF定量给料结构48a的透视图。支柱68可以例如通过焊接附接到扩散器壁64，或者可以例如通过铸造与扩散器壁64一体形成。支柱68中的至少一个是定量给料支柱70，DEF72(或其他还原剂或还原剂前体)通过定量给料支柱70引入中心体66。具体地，扩散器壁64包括孔75，该孔75与定量给料通道74对齐或以其他方式与定量给料通道74流体连通，例如通过管或压力配件通过孔75将DEF72从输送管道46馈送到定量给料通道74中。如图3所示，定量给料通道74径向延伸穿过定量给料支柱70并与中心体66中的一个或多个孔76流体连通。中心体66中的一个或多个孔76与中心体66上游端上的排气流体连通。DEF72流经定量给料通道74和一个或多个孔76，以在朝向涡轮机叶轮28的鼻部62的上游方向释放。
参见图3和图4，在至少一个实施例中，涡轮机叶轮28的鼻部62包括(例如，通过焊接、铣削或机械紧固)附接到其上或与其一体形成的定量给料杯78，定量给料杯78接收从定量给料孔76排出的DEF72。定量给料杯78与涡轮机叶轮28一起旋转。因此，然后接收到定量给料杯78的DEF72从定量给料杯78分散到排气流中。换言之，旋转的定量给料杯78可以将DEF72径向向外抛掷到排气35流中。此外，涡轮机叶轮28和定量给料杯78在操作过程中可以处于高温。定量给料杯78的高温可以促进接收在其中的DEF72的热分解。如图3所示，定量给料杯78可以具有发散壁以有助于DEF分散到排气35中。具体地，当DEF由旋转的定量给料杯78径向向外抛掷时，发散壁朝向定量给料杯78的开口推动DEF72。
参考图5，DEF定量给料结构48a还可以包括一个或多个结构支柱80，一个或多个结构支柱80提高了DEF定量给料结构48a的强度。如本文所使用的，“结构支柱”是DEF定量给料结构的支柱，其仅用于结构支撑并且不参与DEF72的定量给料，并且“定量给料支柱”涉及将DEF72定量给料到排气流中。结构支柱80可以具有实心构造，而没有用于输送DEF72的定量给料通道。例如，定量给料结构48a的支柱68中的一个可以是定量给料支柱70，并且支柱68的其余部分可以是结构支柱80。在图5的实施例中，定量给料结构48a包括三个支柱68，其中支柱68中的一个是定量给料支柱70，并且其余两个支柱68是结构支柱80。在其他实施例中，定量给料结构48a可以具有多于或少于三个支柱68，并且任何非零数量的支柱68可以是定量给料支柱70。
转到图6，通过孔75将DEF72沿着扩散器壁64引导到定量给料通道74中，并且DEF72朝向中心体66径向向内流动。在中心体66处，定量给料通道74沿着上游方向(例如以约90°)朝向涡轮机叶轮28的鼻部62和定量给料杯78翻转，以允许DEF72经由中心体66上的定量给料孔76朝向定量给料杯78排出(也参见图5)。
在图6的配置中，DEF72在限定定量给料通道74的壁内流动。图7示出了定量给料结构48b的替代实施例，其中输送管82延伸穿过定量给料通道74，并且DEF72流经输送管82到达定量给料杯78。图7中所示的定量给料结构48b的支柱68和中心体66保护输送管82免受涡轮机扩散器58中的压力波引起的振动。这种保护可以防止输送管82的破裂。在定量给料结构48a(没有输送管82)或定量给料结构48b(具有输送管82)中，DEF72可以遵循“L”形路径，该“L”形路径在径向向内的方向上开始并且在中心体66处朝向涡轮机鼻部62向上游转向(以大约90°)。
图8是根据至少一个实施例的可选的示例性支柱68a(定量给料支柱70和/或结构支柱80中的任一个)的剖视图。如图所示，支柱包括具有前缘84、后缘86、吸力侧88和压力侧90的翼面形状。支柱68a中每一个的前缘84可以定向在上游(朝向涡轮机叶轮28)并且后缘86可以定向在下游(朝向排气管32)。具有定向在下游的后缘86的支柱68a的翼面形状可以减小对排气的阻力影响。翼面形状还可以支撑定位在排气的环形流场54中的支柱68a的结构坚固性，同时还减小由从支柱68a反射的压力波引起的涡轮机叶轮28处的振动。在其他实施例中，支柱68可以具有另一种空气动力学形状(例如，对称形状，其中吸力侧88和压力侧90是镜像)。在至少一个实施例中，翼面形支柱68a在扩散器58中以相对于排气35的流动方向的攻角定向。以攻角布置翼面形支柱68a可以改变经过支柱68a之间的排气35的流动方向，并且排气35的这种改变的流动方向可以促进DEF72混合到排气35中。在至少一个实施例中，支柱68a的翼面形状可以包括曲面，使得接近支柱68a的前缘84的排气35的流动方向不同于离开支柱68a的后缘86的排气35的流动方向。换言之，翼面的曲面可以改变排气35的流动方向以促进混合。
重新参考图6至图7，中心体66可具有沿着下游方向定向的后缘92，以促进DEF流入涡轮机叶轮鼻部62的“尾流”。中心体66的后缘92可促进排气35流入中心体66下游的区域。
图9至图10中示出DEF定量给料结构48c的替代配置。DEF定量给料结构48c可具有许多上述特征件，包括中心体66和附接到扩散器壁64且在中心体66和扩散器壁64之间径向延伸的翼面形支柱68。然而，在图9至图10的配置中，可以通过一个或多个定量给料孔76将DEF72沿着定量给料支柱70输送到排气中。图9至图10的替代配置可以缺少涡轮机叶轮鼻部62处的定量给料杯78。定量给料支柱70和中心体66可以一起限定中空内部94，DEF72通过该中空内部94从扩散器壁64上的孔75流入DEF定量给料结构48c中。可以在中心体66处的中空内部94的底部处收集DEF72，并且由于涡轮机扩散器58中的局部高温DEF72可以通过蒸发而通过定量给料孔76逸出。定量给料支柱70的内壁可以限定定量给料通道74，DEF72通过该定量给料通道74流到中心体66的底部。替代地，输送管可以延伸穿过中空内部94以在中心体66的底部释放DEF72。
可选地，定量给料支柱70可以具有沿着定量给料支柱70的长度延伸的多个定量给料孔76，并且定量给料孔76可以在从中心体66到扩散器壁64的径向向外方向上逐渐变大，其中最小定量给料孔76靠近中心体66，且最大定量给料孔76靠近扩散器壁64(见图10)。通过促进相等的质量流量穿过定量给料孔76中的每一个，朝向扩散器壁64的定量给料孔76的增大尺寸可以促进DEF更均匀地流入排气中。在其他配置中，定量给料孔76可具有相同的尺寸或可变/随机的尺寸。在图9和图10所示中的DEF定量给料结构48c的配置中，任何数量的支柱可以是定量给料支柱70。具体地，所示支柱68中的一个或两个也可以是定量给料支柱70，这意味着支柱将是中空的并且将包括用于分散DEF的孔76。
定量给料孔76可以沿着翼面形定量给料支柱70的后缘86(见图11)或吸入侧88(见图12)，使得排气流可以有助于DEF72向外流入排气流中。然而，在替代布置中，定量给料孔76可以沿着前缘84、压力侧90，或后缘86、吸入侧88、前缘84和/或压力侧90的组合。
图13和图14中示出了涡轮机扩散器58中的DEF定量给料结构48d的又一个替代配置。图13的DEF定量给料结构48d类似于上述的结构，并且可以包括从中心体66径向延伸并且附接到扩散器壁64的多个支柱68(包括至少一个定量给料支柱70和至少一个结构支柱80)。类似于图9至图10的布置，图13中所示的替代配置可以缺少涡轮机叶轮鼻部62处的定量给料杯78。然而，图13的DEF定量给料结构48d的中心体66可以具有实心构造(没有用于DEF 72的流动路径)，并且DEF 72可以流经定量给料支柱70的定量给料通道74并且沿着定量给料支柱70通过定量给料孔76进入排气流中，而不穿过中心体66。此外，图13的DEF定量给料结构48d的支柱68可以相对于排气35的流动方向成角度。如图13所示，支柱以一定角度布置，使得支柱68、70和/或80的前缘84在支柱68、70和/或80结合中心体66处比支柱68、70和/或80结合扩散器58处更靠近涡轮机叶轮28。在其他实施例中，支柱可以以一定角度布置，使得支柱68、70和/或80的前缘84在支柱68、70和/或80结合扩散器58处比支柱68、70和/或80结合中心体66处更靠近涡轮机叶轮28。成角度的支柱68可以减小从支柱68反射的压力波对涡轮机叶轮28的冲击，以及从涡轮机叶轮28流出的排气压力波对支柱68的冲击。因此，可以减小涡轮机叶轮28和支柱68处的振动，从而支撑DEF定量给料结构48d的结构坚固性。
此外，如上所述，支柱68可具有翼面形状(其中前缘84朝向涡轮机叶轮28定向在上游，且后缘86定向在下游)，以减小对排气的阻力影响并防止支柱68和涡轮机叶轮28处的振动(见图14)。如图14所示，定量给料孔76可以沿着定量给料支柱70的吸力侧88。然而，替代地，定量给料孔76可以沿着后缘86、前缘84、压力侧90，或沿着后缘86、前缘84、吸力侧88和/或压力侧90的组合。如上所述，支柱68可包括攻角和/或曲面。
图15至图16中示出了DEF定量给料结构48e的另一种布置。在该布置中，DEF定量给料结构48e可以包括环形圈96，环形圈96围绕涡轮机鼻部62并且包括定量给料孔76中的一个或多个，通过定量给料孔76中的一个或多个将DEF 72定量给料到排气中。环形圈96可以具有椭圆形横截面(如图15所示)，并且可以关于叶片60下游的中心线56对称定位，使得圈96的主体大致位于环形流场54的中间(见图15)。环形圈96可以由多个短支柱98支撑在该位置，多个短支柱98附接到环形圈96和扩散器壁64并且在环形圈96与扩散器壁64之间径向延伸(见图15至图16)。在一些布置中，支柱98可以相对于涡轮机叶轮28的旋转轴线以一定角度后掠(见图17)。环形圈96对振动的敏感度可以低于上文讨论的支柱68，这是由于它可以经受从叶片60流出的作为不间断流而非压力脉冲的排气流。同样地，可以减小涡轮机叶轮28处的振动，因为由于圈96具有环形结构，从环形圈96反射的压力波可以是不间断且连续的。此外，短支柱98可以是刚性的，并且在涡轮机扩散器58中的高振动环境中可以结构坚固。
环形圈96可以具有与定量给料孔76流体连通的中空内部100，并且支柱98中的至少一个可以具有与中空内部100流体连通的定量给料通道102，用于将DEF 72输送到中空内部100中(见图15)。扩散器壁64的孔75可以与定量给料通道102对齐或以其他方式与定量给料通道102流体连通，使得DEF 72可以流入定量给料通道102和圈96的中空内部100中，然后通过定量给料孔76流入排气中。来自涡轮机叶轮28的排气流可以在圈96的上游侧104的环形圈96处分流，收集从定量给料孔76离开的DEF 72，并在圈96的下游侧106处重新组合，由于圈96的形状是椭圆形，排气流的扰动相对较弱。
环形圈96具有径向朝外的表面108和径向朝内的表面110。定量给料孔76可以沿着径向朝内的表面110布置，如图15至图16所示。然而，在其他布置中，定量给料孔76可以沿着径向朝外的表面108、上游侧104、下游侧106，或者径向朝内的表面110、径向朝外的表面108、上游侧104和/或下游侧106的组合。
图18示出了与DEF定量给料结构48f一起使用的环形圈96a的替代配置。在该配置中，圈96a可以包括外圈112和内圈114，外圈112具有与定量给料通道102以及定量给料孔76流体连通的中空内部100，内圈114相对于外圈112径向向内并且***外圈112内。外圈112和内圈114可以具有彼此面对的镜像会聚/发散表面，以在外圈112与内圈114之间的环形空间118中限定文丘里管116。文丘里管116可以在环形空间118中形成收缩区域120，收缩区域120有助于雾化从环形圈96a离开的DEF 72。为了促进雾化，外圈112的定量给料孔76可以位于文丘里管116的收缩区域120处。在替代的布置中，环形圈96a可以具有在内圈114与外圈112之间的环形空间118中的多个文丘里管。内圈114可以通过各种机构(诸如通过外圈112与内圈114之间的支柱)与外圈112连接。
工业实用性
一般来说，本公开的教导可应用于许多工业，包括但不限于汽车工业。更具体地，本公开的教导可应用于依赖具有涡轮增压器和SCR后处理***的发动机***的任何工业。
图19为示出了一系列步骤的流程图，这些步骤可以涉及使用本公开中讨论的DEF定量给料结构48a-f中的任一个(统一使用附图标记48指代)或任何其他DEF定量给料结构将DEF定量给料至流经涡轮增压器18的涡轮机扩散器58的排气中。在第一框130处，可以通过DEF定量给料结构48的支柱(定量给料支柱70或支柱98中的一个)输送DEF。框130可以涉及将DEF从DEF罐44通过输送管道46和扩散器孔75输送到支柱的定量给料通道74或102(或输送管82)中。在下一个框132处，可以通过DEF定量给料结构48的一个或多个定量给料孔76将DEF定量给料到流经涡轮机扩散器58的排气中。例如，定量给料孔76可以位于中心体66的上游侧以将DEF向上游引导到定量给料杯78中(见图3至图7)，定量给料孔76可以沿着定量给料支柱70(见图9至图10和图13)，或者定量给料孔76可以沿着环形圈96(见图15至图18)。在下一个框134处，由于定量给料结构48的设计和涡轮机扩散器58的高温高速环境，可以允许DEF与排气混合并且均匀地分散到排气中。在下一个框136处，混合的DEF及排气可以供应到SCR后处理***36的催化器38。
本公开提供了一种DEF定量给料结构，其附接至涡轮机叶轮下游的涡轮增压器的涡轮机扩散器。DEF定量给料结构在涡轮扩散器中的位置设置利用了涡轮扩散器的高温高速环境，以促使DEF均匀分散到排气中。此外，DEF定量给料结构的特点是提高了DEF定量给料结构在结构上耐受涡轮机扩散器的高振动环境的能力，同时还限制反射到涡轮机叶轮上的压力波的大小。例如，DEF定量给料结构可以具有翼面形支柱，通过该支柱将DEF定量给料到排气流中，或者它可以具有环形圈，通过该环形圈将DEF定量给料到排气流中。环形圈配置可以经受作为连续压力波的排气流并且可以将压力作为压力波反射回涡轮机叶轮上，从而减少环形圈处和涡轮机叶轮处经受的振动。此外，与现有技术的单点尿素喷射器相比，DEF定量给料结构可通过多个定量给料孔将DEF定量给料至排气流中，以促进DEF在排气中充分混合并均匀分散。
在现有设计中，需要权衡将SCR催化器置于较靠近还是较远离DEF喷射位点的位置。将SCR催化器置于较靠近DEF喷射位点的位置也将使SCR催化器置于较靠近排气歧管的位置。因此，SCR催化器暴露于较热排气温度，这会提高SCR催化器的效率。另外，将SCR催化器置于较靠近DEF喷射位点的位置可以使排气***的封装更小。然而，将SCR催化器置于较靠近DEF喷射位点的位置还会导致在喷射的DEF到达SCR催化器之前DEF与排气的热分解不完全以及混合不完全。因此，催化反应可能不太有效。如果将SCR催化器置于较远离DEF喷射位点的位置，则DEF流体可以完成热分解过程并且更好地与排气混合。然而，SCR催化器将暴露于较冷的排气(由于距排气歧管的距离增加)并且排气***的封装将变大。
由于本文公开的DEF定量给料结构改进了DEF与排气的混合，SCR催化可以置于较靠近排气歧管的位置(如发动机制造商日益期望的)，从而使催化器暴露于较高排气温度并且使封装更小而不损害DEF的热分解以及DEF与排气的混合。因此，SCR催化器的催化转化总效率可以比现有设计显著提高。预期本文公开的技术可以在广泛的领域中(诸如但不限于汽车应用)具有广泛工业实用性。

Claims (10)

1.一种配置成用于涡轮增压器中的涡轮机扩散器，包括：
扩散器壁，限定所述扩散器；以及
柴油机排气处理液定量给料结构，设置在所述扩散器中并且配置成将柴油机排气处理液定量给料到流经所述扩散器的排气中，所述柴油机排气处理液定量给料结构由附接到所述扩散器壁的至少两个结构支撑在所述扩散器中，所述至少两个结构中的至少一个是定量给料支柱，所述定量给料支柱限定了定量给料通道，所述定量给料通道沿径向延伸通过所述定量给料支柱并且与所述定量给料结构的中心体中的一个或多个定量给料孔流体连通，所述中心体限定中空内部，所述柴油机排气处理液配置成在从所述定量给料孔沿上游方向朝向涡轮增压器的涡轮机叶轮释放之前通过所述定量给料通道流入到所述中空内部中；
其中所述涡轮机扩散器位于涡轮增压器的涡轮机叶轮的下游。
2.根据权利要求1所述的涡轮机扩散器，其中所述至少两个结构是从所述中心体径向延伸至所述扩散器壁的多个支柱。
3.根据权利要求2所述的涡轮机扩散器，其中所述多个支柱中的一个是定量给料支柱，并且所述多个支柱中的其余部分是结构支柱。
4.根据权利要求1所述的涡轮机扩散器，其中所述定量给料支柱和所述中心体限定所述中空内部，且其中所述一个或多个定量给料孔配置成允许柴油机排气处理液从所述中空内部逸出到排气中。
5.根据权利要求1所述的涡轮机扩散器，其中所述定量给料支柱包括沿着所述定量给料支柱的长度从所述中心体延伸至所述扩散器壁的多个定量给料孔，且其中所述多个定量给料孔从所述中心体至所述扩散器壁逐渐变大。
6.根据权利要求1所述的涡轮机扩散器，其中所述多个支柱相对于排气的流动方向成角度，其中所述定量给料支柱包括中空内部，且其中所述一个或多个定量给料孔配置成允许柴油机排气处理液从所述定量给料支柱的所述中空内部逸出到排气中。
7.根据权利要求1所述的涡轮机扩散器，其中至少两个结构具有翼面截面形状，所述翼面截面形状具有定向在上游的前缘、定向在下游的后缘、吸力侧以及压力侧。
8.根据权利要求7所述的涡轮机扩散器，其中所述一个或多个定量给料孔沿着所述定量给料支柱的所述后缘。
9.根据权利要求7所述的涡轮机扩散器，其中所述一个或多个定量给料孔沿着所述定量给料支柱的所述吸力侧。
10.一种用于发动机***的涡轮增压器，所述发动机***具有排气管，所述排气管具有用于处理排气的选择性催化还原后处理***，所述涡轮增压器包括：
压缩机段；
经由轴可旋转地联接到所述压缩机段的涡轮机段，所述涡轮机段包括具有鼻部和多个叶片的涡轮机叶轮，以及所述涡轮机叶轮下游的涡轮机扩散器，所述涡轮机扩散器由扩散器壁限定；以及
柴油机排气处理液定量给料结构，设置在所述涡轮机叶轮下游的所述涡轮机扩散器中并且配置成将柴油机排气处理液定量给料到流经所述扩散器的排气中，所述柴油机排气处理液定量给料结构由附接到所述扩散器壁的至少两个结构支撑在所述扩散器中，其中所述至少两个结构中的至少一个是定量给料支柱，所述定量给料支柱限定了定量给料通道，所述定量给料通道沿径向延伸通过所述定量给料支柱并且与所述定量给料结构的中心体中的一个或多个定量给料孔流体连通，所述中心体限定中空内部，所述柴油机排气处理液配置成在从所述定量给料孔沿上游方向朝向所述鼻部释放之前通过所述定量给料通道流入到所述中空内部中。
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