CN110067621B - 混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合器，用于混匀在内燃机的排气引导通道中流动的排气(A)和喷射到排气引导通道中的反应剂(R)，其具有包括反应剂接纳通道(32)的混合器体(26)以及在过渡区域(42)中连接到反应剂接纳通道(32)上并且从所述反应剂接纳通道引导离开的包括排放通道(34)的排放布置结构(36)，其特征在于，排放布置结构(36)关于反应剂接纳通道纵轴线(LR)不对称地构成。

Description

混合器
技术领域
本发明涉及一种按照本发明的前序部分的混合器，以用于混匀在内燃机的排气引导通道中流动的排气和喷射到排气引导通道中的反应剂。
背景技术
这样的混合器由DE 10 2016 104 361 A1已知。在该已知的混合器中，从连接到反应剂接纳通道上的过渡区域分支出两个基本上沿相反的方向从过渡区域引导离开的并且与反应剂接纳通道形成相对于反应剂接纳通道纵轴线对称的T形的结构的排放通道。
发明内容
本发明的任务是，提供一种混合器，利用其可以实现反应剂和排气的改善的混匀。
按照本发明，该任务通过一种用于混合在内燃机的排气引导通道中流动的排气和喷射到排气引导通道中的反应剂的混合器解决，其具有包括反应剂接纳通道的混合器体以及在过渡区域中连接到反应剂接纳通道上并且从所述反应剂接纳通道引导离开的包括排放通道的排放布置结构，其中，排放布置结构关于反应剂接纳通道纵轴线不对称地构成。
通过在混合器体中引导反应剂或排气的通道的不对称的设计，尤其是也在将反应剂和排气的混合物从排放布置结构排放到排气引导通道的然后接着的区域中时实现导致改善的混匀的流动引导。
这样的不对称设计可以以简单并且也导致紧凑的结构型式的方式如下实现，即，在过渡区域中唯一的排放通道连接到反应剂接纳通道上。
为了尤其是在反应剂接纳通道和连接到其上的排放通道之间的过渡区域中通过在该过渡区域中进行的换向辅助有效的混匀，进一步提出，反应剂接纳通道沿反应剂接纳通道纵轴线基本上直线地延伸或/和排放通道沿排放通道纵轴线基本上直线地延伸。
此外，反应剂和排气的改善的混合可以如下辅助，即，在反应剂接纳通道纵轴线和排放通道纵轴线之间形成少于90°、优选在30°与70°之间的范围中的角度。因此，在过渡区域中强迫以多于90°换向，这导致相对强烈的涡流并且因此导致排气与反应剂的有效的混匀。
为了将排气引入混合器体中提出，排气进入开口布置结构具有多个通至反应剂接纳通道或/和排放通道的排气进入开口。
为了在此也实现沿反应剂喷射到反应剂接纳通道中的方向的排气流，提出，排气进入开口布置结构具有至少一个在反应剂接纳通道的上游的端部区域中设置的沿反应剂接纳通道纵轴线的方向细长延伸的排气进入开口。
此外，为了排气和反应剂的有效混合可以设置为，排气进入开口布置结构具有至少一个通至过渡区域的排气进入开口，或/和排气进入开口布置结构具有至少一个通至排放通道的排气进入开口。
为了反应剂和排气的混合物从混合器体中排出，排出开口布置结构可以具有至少一个从排放通道中通出的排出开口。
在此，排气和反应剂的混合物的相对大的份额可以通过排出开口布置结构的主排出开口排放，其中，排放通道在排放通道的下游的端部区域上通过主排出开口沿排放通道纵轴线的方向敞开。
此外为了将排气或反应剂从混合器体排出，排出开口布置结构可以在排放通道的延伸区域中具有至少一个、优选多个从排放通道中通出的辅助排出开口。
简单可实现的、尽管如此也允许复杂成型的构造可以设置为，混合器体具有基本上板状的第一混合器体部件和基本上板状的第二混合器体部件，其中，在第一混合器体部件和第二混合器体部件之间形成反应剂接纳通道和排放通道。两个混合器体部件在此优选作为板材成形件构成。
为了提供用于排气或喷射到排气流中的反应剂的流体体积，可以在第一混合器体部件中形成第一隆起区域并且在第二混合器体部件中形成第二隆起区域，其中，第一隆起区域和第二隆起区域基本上限定反应剂接纳通道。此外，可以在第二混合器体部件中形成限定排放通道的第三隆起区域。
为了在过渡区域中一方面导致确定的流换向，另一方面也导致排气和反应剂的有效混匀，提出，过渡区域具有在第二隆起区域和第三隆起区域之间在第二混合器体部件上形成的凹入成形部。
为了获得在混合器体中引导不同的排气或反应剂的通道的不对称的设计，可以在一种有利的设计中设置为，第一混合器体部件和第二混合器体部件具有至少局部地近似圆形的周边轮廓，并且反应剂接纳通道纵轴线和排放通道纵轴线关于圆形的中央区域不径向延伸。
第一混合器体部件和第二混合器体部件可以在外周边区域中相互连接。
本发明此外涉及一种用于内燃机的排气设备，其具有排气引导通道、具有按照发明的构造的混合器和用于将反应剂喷入混合器的反应剂接纳通道中的反应剂喷射布置结构。
在此，为了反应剂到反应剂接纳通道中的确定的排放，优选反应剂喷射布置结构延伸到反应剂接纳通道中地设置。
附图说明
接着参考附图详细说明本发明。示出：
图1示出包括在排气引导通道中设置的混合器的内燃机的排气设备的一部分；
图2示出在图1中示出的混合器的侧视图；
图3示出沿图2中的观察方向III的图1的混合器的侧视图；
图4示出沿图2的观察方向IV的图1的混合器的视图；
图5示出沿图2的观察方向V的图1的混合器的视图；
图6示出图1的混合器的对应于图2的侧视图，包括要要装入所述混合器中的反应剂排放布置结构。
具体实施方式
图1示出内燃机的总体以10表示的排气设备的一部分。通过上游的管12，排气A引入总体地以14表示的混合路段中。混合路段14设置在总体地以16表示的壳体中并且具有混合器18，在所述混合器中通过反应剂排放布置结构20喷射反应剂，所述反应剂排放布置结构通常称为注射器。由排气A和反应剂R的在混合器18中形成的混合物G离开混合器18并且进入壳体16的内部，在所述壳体中在下游然后接着的区域中可以设置总体地以22表示的排气处理装置，例如其具有用于选择性的催化还原的催化器布置结构以及颗粒过滤器布置结构。通过下游的管24，处理过的并且去除有害物质(schadstoffentreicherte)的排气离开壳体16并且可以例如通过一个或多个消声器布置结构或还有其他的排气处理装置喷出至环境。管12、24和壳体16基本上形成排气引导通道25。
在图2至5中详细示出通常也称为隧道混合器的混合器18。混合器18具有混合器体26，所述混合器体基本上由两个优选由板料构造的或成形的混合器体部件28、30构造。朝上游方向取向地要定位的第一混合器体部件28和朝下游方向取向地要定位的第二混合器体部件30一起限定总体地以36表示的排放布置结构的反应剂接纳通道32和排放通道34。
为了提供反应剂接纳通道32，板状构成的第一混合器体部件28具有第一隆起部38。配置于所述第一隆起部，将第二隆起部40设置在第二混合器体部件30上。两个隆起部38、40一起限定沿反应剂接纳通道纵轴线LR的方向细长延伸的并且基本上直线延伸的反应剂接纳通道32。
在总体地以42表示的过渡区域中，反应剂接纳通道32过渡到排放布置结构36的排放通道34中，所述排放通道基本上沿排放通道纵轴线LA的方向细长延伸并且基本上直线延伸地构成并且从过渡区域42引导离开。排放通道34基本上通过第二混合器体部件44的第三隆起部44和第一混合器体部件28的与该隆起部44对置的同样拱顶状的区域46限定。在过渡区域42中，第二混合器体部件30具有在其隆起部40、44之间形成的凹入成形部45，在所述凹入成形部上，沿反应剂接纳通道32流动的由排气A和反应剂R构成的流体换向到排放通道34中。
图4示出，在反应剂接纳通道30和排放通道34或它们的纵轴线LR和LA之间形成的角度W是锐角，亦即小于90°的角度。这表示，在过渡区域44中实现离开反应剂接纳通道32的并且已经掺有反应剂的排气流体的相对强烈的换向。
为了能够实现排气A进入在混合器体26中形成的体积中、尤其是反应剂接纳通道32中，设置总体地以48表示的排气进入开口布置结构。该排气进入开口布置结构在上游、亦即在经受流入的排气A要定位的第一混合器体部件28上具有多个沿反应剂接纳通道纵向方向LR的方向细长延伸的排气进入开口50、52、54、55。在此例如这两个排气进入开口52、54、55可以在反应剂接纳通道32的上游的端部区域上设置或开始，而排气进入开口50可以在反应剂接纳通道32的下游的端部区域上设置或结束。沿反应剂接纳通道纵向方向LR细长延伸的排气进入开口50、52、54、55能够实现引入反应剂接纳通道32中的排气A沿反应剂接纳通道纵向方向R的方向或沿如下方向的换向，所述方向也对应于从反应剂排放布置结构20中排放的反应剂R在反应剂接纳通道32中的主反应剂排放方向。要指出，总体地，反应剂R以喷射锥体的形式排放并且主排放方向例如可以对应于这样的喷射锥体的中心轴线。
通过排气进入开口50、52、54、55引入的排气A与从反应剂排放布置结构20中排放的反应剂R一起朝过渡区域42方向流动，从而在该流动区域中已经可以产生排气A和反应剂R的混匀。这可以通过在反应剂接纳通道32的区域中的其他的、例如以圆形的横截面构成的排气进入开口56、通过在过渡区域42中的对应成形的排气进入开口58、60并且通过多个在排放通道34的区域中设置的排气进入开口62、64辅助。通过排气进入开口布置结构48的基本上在整个流动区域上在混合器体26中设置的或分布的开口并且还有这些开口的不同的大小或成型，实现在不同的区域中进入的排气A与反应剂R的有效的混匀，以用于提供离开混合器体26的由排气和反应剂构成的混合物G。
为了能够实现混合物G从在混合器体26中形成的流体体积的排出，设置总体地以66表示的排出开口布置结构。所述排出开口布置结构在排放通道34的下游的端部上具有主排出开口68，通过所述主排出开口，沿排放通道纵轴线LA方向流动的混合物G的大部分从混合器体26中排出。在第二混合器体部件30中例如在第三隆起区域44中设置辅助排出开口70。同样地可以在过渡区域42上设置辅助排出开口72。也在反应剂接纳通道32的区域中、例如在第一隆起部40的区域中，可以设置排出开口布置结构66的辅助排出开口74。
尤其是在图4和5中可看出，混合器体26或混合器体的两个混合器体部件28、30在俯视图中在大的区域中具有大致圆状的周边轮廓。关于该总体地圆状的周边轮廓的假设的中央区域Z，反应剂接纳通道32和排放布置结构36的唯一的排放通道34这样设置，使得相应的纵轴线LR和LA关于该中央区域Z不径向延伸。两个通道32、34因此形成总体的V状设计，其中，排放布置结构36连同其唯一的排放通道34关于反应剂接纳通道32的纵轴线LR具有原则上不对称的、而是只向一侧引导离开的结构。两个通道32、34因此关于混合器体26的中央区域Z分别偏心地，亦即朝混合器体26的外边缘区域方向错开，从而基于通道32、34的该总体不对称的V形的布置结构，混合物G的尤其是在主排出开口68的区域中排出的份额在图1表示的圆周流中在混合路段14中进入壳体16中。这也辅助排气与喷射到排气中的反应剂的混匀。该导致进入壳体16中的混合物流的加强的涡流的流动引导通过不同的在第二混合器体部件30中设置的辅助排出开口70、72、74辅助，所述辅助排出开口的成型、大小和定位可以被选择用于产生这样的有效的流体混匀。
最后要指出，当然，这两个混合器体部件28、30为了形成稳定的结构在其外周边区域中相互可以例如通过熔焊或钎焊固定地连接。反应剂接纳通道32这样确定尺寸，使得所述反应剂接纳通道可以接纳反应剂排放布置结构20的要嵌入反应剂接纳通道中的区域76，从而来自反应剂排放布置结构20的喷嘴区域中的反应剂排放可以在反应剂排放通道32的内部进行。混合器体26可以在壳体16中在混合路段14的区域中原则上这样设置，使得所述混合器体一方面关于流入的排气流并且另一方面关于壳体16的纵向中心轴线倾斜地设置，以便辅助确定的流动引导并且尤其是还有从混合器体26中排出的圆周流。

Claims (15)

1.用于混匀在内燃机的排气引导通道中流动的排气(A)和喷射到排气引导通道中的反应剂(R)的混合器，所述混合器具有包括沿反应剂接纳通道纵轴线(LR)直线地延伸的反应剂接纳通道(32)的混合器体(26)以及在过渡区域(42)中连接到反应剂接纳通道(32)上并且从所述反应剂接纳通道引导离开的包括沿排放通道纵轴线(LA)直线地延伸的排放通道(34)的排放布置结构(36)，其中，混合器体(26)具有板状的第一混合器体部件(28)和板状的第二混合器体部件(30)，其中，第一混合器体部件(28)和第二混合器体部件(30)具有至少局部地与圆形近似的周边轮廓，在第一混合器体部件(28)和第二混合器体部件(30)之间形成反应剂接纳通道(32)和排放通道(34)，其特征在于，在过渡区域(42)中，唯一的排放通道(34)连接到反应剂接纳通道(32)上，并且反应剂接纳通道(32)的反应剂接纳通道纵轴线(LR)和唯一的排放通道(34)的排放通道纵轴线(LA)关于圆形的中央区域(Z)不径向延伸，从而排放布置结构(36)关于反应剂接纳通道纵轴线(LR)不对称地构成。
2.按照权利要求1所述的混合器，其特征在于，在反应剂接纳通道纵轴线(LR)和排放通道纵轴线(LA)之间形成小于90°的角度(W)。
3.按照权利要求2所述的混合器，其特征在于，在反应剂接纳通道纵轴线(LR)和排放通道纵轴线(LA)之间形成在30°和70°之间的范围中的角度(W)。
4.按照权利要求1、2或3所述的混合器，其特征在于，排气进入开口布置结构(48)具有多个通至反应剂接纳通道(32)或/和排放通道(34)的排气进入开口(50、52、54、55、56、58、60、62、64)。
5.按照权利要求4所述的混合器，其特征在于，排气进入开口布置结构(48)具有至少一个在反应剂接纳通道(32)的上游的端部区域中设置的沿反应剂接纳通道纵轴线(LR)的方向细长延伸的排气进入开口(52、54、55)。
6.按照权利要求4所述的混合器，其特征在于，排气进入开口布置结构(48)具有至少一个通至过渡区域(42)的排气进入开口(58)，或/和排气进入开口布置结构(48)具有至少一个通至排放通道(34)的排气进入开口(62、64)。
7.按照权利要求1至3之一所述的混合器，其特征在于，排出开口布置结构(66)具有至少一个从排放通道(34)中通出的排出开口(68、70、72、74)。
8.按照权利要求7所述的混合器，其特征在于，排出开口布置结构(66)具有主排出开口(68)，其中，排放通道(34)在排放通道(34)的下游的端部区域上通过主排出开口(68)沿排放通道纵轴线(LA)的方向开口。
9.按照权利要求7所述的混合器，其特征在于，排出开口布置结构(66)在排放通道(34)的延伸区域中具有至少一个从排放通道(34)通出的辅助排出开口(70、74)。
10.按照权利要求9所述的混合器，其特征在于，排出开口布置结构(66)在排放通道(34)的延伸区域中具有多个从排放通道(34)通出的辅助排出开口(70、74)。
11.按照权利要求1至3之一所述的混合器，其特征在于，在第一混合器体部件(28)中形成第一隆起区域(38)并且在第二混合器体部件(30)中形成第二隆起区域(40)，其中，第一隆起区域(38)和第二隆起区域(40)限定反应剂接纳通道(32)，并且在第二混合器体部件(30)中形成限定排放通道(34)的第三隆起区域(44)。
12.按照权利要求11所述的混合器，其特征在于，过渡区域(42)具有在第二隆起区域(40)和第三隆起区域(44)之间在第二混合器体部件(30)上形成的凹入成形部(45)。
13.按照权利要求1至3之一所述的混合器，其特征在于，第一混合器体部件(28)和第二混合器体部件(30)在一个外周边区域中相互连接。
14.用于内燃机的排气设备，所述排气设备具有排气引导通道、按照上述权利要求1至13之一所述的混合器(18)和用于将反应剂(R)喷入混合器(18)的反应剂接纳通道(32)中的反应剂喷射布置结构(20)。
15.按照权利要求14所述的排气设备，其特征在于，反应剂喷射布置结构(20)延伸到反应剂接纳通道(32)中地设置。
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