混合器的制作方法

本发明涉及一种混合器，所述混合器用于使在内燃机的排气通道中流动的排气与喷射到排气通道中的反应剂混合。

背景技术：

为了在具有柴油驱动装置的车辆中降低有害物质排放，给在排气设备的排气引导通道中流动的排气混合反应剂、例如尿素/水溶液。为了获得通过反应剂喷射布置系统(一般也称为喷射器)喷射的反应剂与排气的良好混合，已知的是在排气引导通道中在喷射位置的下游设置有混合器，该混合器通常具有多个相对于排气流动方向倾斜设置的转向面。排气和反应剂射到所述转向面上并且在那里转向，使得通过在此产生的涡流达到改善的混合。同时这种混合器的通过排气升温的转向面辅助支持射到其上的、以微滴形喷射到排气中的反应剂的加热和蒸发。

技术实现要素：

本发明的任务在于，规定一种混合器，所述混合器用于使在内燃机的排气通道中流动的排气与喷射到排气通道中的反应剂混合，所述混合器引起反应剂与排气的较有效的混合。

按照本发明，该任务通过一种混合器得以解决，所述混合器用于使在内燃机的排气引导通道中流动的排气与喷射到排气引导通道中的反应剂混合，所述混合器包括混合器体，所述混合器体包括：

-反应剂容纳通道；

-排气进入开口布置系统，所述排气进入开口布置系统包括多个引导到所述反应剂容纳通道的排气进入开口；

-从所述反应剂容纳通道引导离开的至少一个输出通道，所述输出通道具有输出通道开口，所述输出通道开口用于从所述混合器体中输出反应剂/排气混合物。

按照本发明构造的混合器在混合器体中通过反应剂容纳通道和从反应剂容纳通道引导离开的至少一个输出通道提供地具有内部容积区域，一方面反应剂喷射到所述内部容积区域中、亦即喷射到反应剂容纳通道中，并且另一方面在排气设备的排气引导通道中流动的排气通过排气进入开口布置系统进入到所述内部容积区域中。不仅在进入到反应剂容纳通道和所述至少一个输出通道中时、而且在流经反应剂容纳通道和所述至少一个输出通道时，排气的流动方向进行多次转向，使得通过该流动转向在流经反应剂容纳通道和所述至少一个输出通道时迫使反应剂与排气的有效混合。

为了在此实现在混合器体中生成的由反应剂和排气构成的混合物尽可能均匀地输出到排气引导通道的在下游跟随的部分，提出：两个输出通道优选沿基本上相反的方向从所述反应剂容纳通道引导离开。

所述反应剂容纳通道可以具有反应剂容纳端部区域，通过反应剂喷射布置系统输出的反应剂可以喷射到所述反应剂容纳端部区域中。反应剂在反应剂容纳通道中朝其输出端部区域流动。所述至少一个输出通道从所述反应剂容纳通道的该输出端部区域引导离开。

为了能够在反应剂容纳通道与所述至少一个输出通道的过渡中通过流动转向用于有效混合，提出：在所述输出端部区域中设置有流动转向区域，所述流动转向区域用于使在所述反应剂容纳通道中向所述输出端部区域流动的反应剂或/和排气转向到所述至少一个输出通道上。当在此所述流动转向区域基本上设置在两个输出通道之间时，这两个输出通道可以一方面在流体技术上彼此脱耦，另一方面流动转向区域可以配设于两个输出通道地用于流动转向。

为了除了由反应剂和排气构成的混合物在所述至少一个输出通道的输出开口的区域中排出之外也在其他位置上能实现该混合物从混合器体的内部容积区域中排出，提出：设置有排出开口布置系统，所述排出开口布置系统具有从所述反应剂容纳通道或/和所述至少一个输出通道引出的多个排出开口。在此例如可以规定：在所述反应剂容纳通道与所述输出通道中的一个输送通道的过渡区域中设置有第一组排出开口并且在所述反应剂容纳通道与另一个输出通道的过渡区域中设置有第二组排出开口。

为了也能实现在多个位置上使排气进入到混合器体的内部空间中，提出：所述排气进入开口布置系统在所述混合器体的界定所述反应剂容纳通道的第一壁区域中包括具有至少一个第一排气进入开口的第一组并且在所述混合器体的界定所述反应剂容纳通道的第二壁区域中包括具有至少一个第二排气进入开口的第二组。在处于所述第一壁区域与所述第二壁区域之间的并且界定所述反应剂容纳通道的第三壁区域中例如可以设置有多个第三排气进入开口。

为了在此能够通过第一组和第二组在两个彼此优选基本上对置的壁区域、亦即第一壁区域和第二壁区域上实现进入到混合器体的内部空间中的排气的最大量，提出：至少一个、优选每个第一排气进入开口或/和至少一个、优选每个第二排气进入开口具有比至少一个、优选每个第三排气进入开口大的开口横截面。

为了进一步改善排气与反应剂的混合可以规定：所述排气进入开口布置系统配设于至少一个、优选每个输出通道地具有至少一个、优选多个第四排气进入开口。优选在此规定：配设于所述至少一个输出通道地设置的所述至少一个第四排气进入开口在所述输出通道的输出通道开口的区域中引导到所述输出通道。

为了能够以简单的方式构成混合器体，所述混合器包括要设置在其中的用于提供反应剂容纳通道和至少一个输出通道的内部容积区域，提出：所述混合器体包括基本上板状的第一混合器体部件和与所述第一混合器体部件连接的、基本上板状的第二混合器体部件。

为了提供内部容积区域，所述第一混合器体部件可以包括界定所述反应剂容纳通道的第一凸出区域和在所述第一凸出区域的两侧包括与所述第二混合器体部件连接的或/和界定输出通道的板区域。所述第二混合器体部件可以包括界定所述反应剂容纳通道的第二凸出区域和界定所述至少一个输出通道的第三凸出区域。

所述第一凸出区域可以提供所述第一壁区域和所述第二壁区域，所述第一壁区域和第二壁区域可以彼此基本上对置地设置，并且可以提供所述第三壁区域，所述第三壁区域在第一壁区域与第二壁区域之间将它们连接地设置。

所述排气进入开口布置系统可以设置在所述第一混合器体部件中，所述第一混合器体部件因此是基本上要朝上游方向取向地定位的混合器体部件。所述排出开口布置系统可以设置在所述第二混合器体部件中，所述第二混合器体部件因此基本上可朝下游方向取向地定位在排气引导通道中。

为了提供反应剂容纳通道与所述至少一个输出通道之间的流动转向区域，在所述第二混合器体部件中可以设置有凹入区域。

此外，本发明涉及一种用于内燃机的排气设备，所述排气设备包括排气引导通道、按照本发明构成的混合器和反应剂喷射布置系统，所述反应剂喷射布置系统用于将反应剂喷入到所述混合器的反应剂容纳通道中。

在此优选规定：所述混合器在所述排气引导通道中基本上覆盖所述排气引导通道的整个流动横截面，使得基本上流经排气引导通道的全部排气必须通过在混合器体中构成的排气进入开口流入到混合器体的内部空间中或流过穿过混合器体并且基本上不能实现在混合器的外周区域上环流混合器。

在此，混合器优选在排气引导通道中这样定位，使得所述反应剂容纳通道或/和所述至少一个输出通道基本上正交于所述排气引导通道中的排气流动方向延伸。特别是在反应剂容纳通道这样取向时特别有利的是，所述反应剂喷射布置系统将反应剂基本上正交于所述排气引导通道中的排气流动方向喷射。

在按照本发明的排气设备中，在所述混合器的上游可以设置有柴油氧化催化器布置系统。在所述混合器的下游可以设置有催化器布置系统，借助于所述催化器布置系统，也在给排气混合的反应剂的作用下实施选择性还原。颗粒过滤器布置系统也可以定位在混合器的下游。

与向车辆中的安装位置有关地，按照本发明的排气设备可以在此这样构造，使得所述催化器布置系统或/和所述颗粒过滤器布置系统中的排气流动方向与所述柴油氧化催化器布置系统中的排气流动方向彼此基本上相同指向或彼此基本上正交或彼此基本上相反指向。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明。附图中：

图1示出在排气设备中构成的排气引导通道的区段的示意性纵剖图，所述排气设备具有混合器和将反应剂喷入到混合器中的反应剂喷射布置系统；

图2示出按照图1的排气设备的部件的分解图；

图3示出图1的排气设备的混合器沿图4中的视向iii观察的侧视图；

图4示出图1的排气设备的混合器沿图3中的视向iv观察的侧视图；

图5示出在排气引导通道中定位的混合器沿图4中的视向v观察的透视图；

图6示出在沿图4中的视向vi观察混合器时对应于图5的视图；

图7示出排气设备的侧视图；

图8示出图7的排气设备沿图7中的视向viii观察的俯视图；

图9示出图7的排气设备的部分剖切地示出的放大细节视图；

图10示出图9的细节沿图9的视向x观察的视图；

图11示出图9的细节沿图9的视向xi观察的视图；

图12示出排气设备的备选构造方式的对应于图7的视图；

图13示出图12的排气设备沿图12中的视向xiii观察的视图；

图14示出图12的排气设备沿图12中的视向xiv观察的视图；

图15示出图12的排气设备沿图12中的视向xiii观察的另一视图。

具体实施方式

图1示出车辆内燃机的一般以10表示的排气设备的区段。在排气设备10的上游的管区段12中，在图1中示出的构造实例中设置有仅示意性示出的柴油氧化催化器14。在排气设备10的下游的管区段16中设置有用于实施选择性还原的催化器布置系统18。

在两个管区段12、16之间设置有管区段20，在该管区段中设置有排气设备10的一般以22表示的排气引导通道的区段。在排气设备10或排气引导通道22中流动的排气a基本上沿管区段12、16和20的纵向沿排气流动方向d流动。要指出的是，所述排气流动方向代表排气引导通道22中的排气a的主流动方向，由紊流或下面描述的流动转向引起地，其他流动方向分量可能局部地叠加到所述主流动方向上。

在排气设备10的管区段20中设置有一般以24表示的并且下面参考图2至6详细描述的混合器。配设于混合器24地设置有以一般26表示的反应剂喷射布置系统(其也称为喷射器)，所述反应剂喷射布置系统例如可以固定在管区段20上并且使反应剂r基本上正交于排气流动方向d地输出。通过反应剂喷射布置系统26与排气混合的反应剂r例如可以是尿素/水溶液。

混合器24包括以两个板状的混合器部件28、30构造的混合器体32。混合器体32的外周轮廓与排气引导通道22的横截面轮廓相适配、亦即例如与管区段20的内横截面几何结构相适配地具有圆形的几何结构。如图1、5和6示出这一点，混合器24在管区段20中这样定位，使得混合器体32基本上覆盖管区段20的整个内横截面，在混合器体32的外周区域上然而优选保留与管区段20的内表面的缝隙状间隙并且在那里能由排气环流。混合器体32例如可以在管区段20中通过焊接进行固定，为此，有利地两个例如同样要通过焊接彼此固定的混合器体部件28、30作为板材成形件提供。

在排气引导通道22中朝上游的方向取向地、亦即朝向柴油氧化催化器14取向地要定位的第一混合器体部件28具有基本上延伸超过该第一混合器体部件地的第一凸出区域34。在该第一凸出区域34的两侧设置有两个基本上平坦的板区域36、38。第一凸出区域34构造有两个彼此基本上对置的并且从通过板区域36、38表示的平面引出的第一和第二壁区域40、42和连接第一和第二壁区域的第三壁区域44。第一和第二壁区域40、42的高度并且因此还有第一凸出区域34的高度可以超过第一混合器体部件28地基本上横向于排气流动方向a变化。

配设于第一凸出区域34地，在第二混合器体部件28中设置有第二凸出区域46。这两个凸出区域34、46共同环绕反应剂容纳通道48，该反应剂容纳通道在混合器体32中从在图3中处于右边的反应剂容纳端部区域50延伸到在图3中进一步处于左边的输出端部区域52。

在第二混合器体部件30中基本上横向于第二凸出区域46取向地设置有两个第三凸出区域54、56。在这两个第三凸出区域54、56之间构成提供流动转向区域58的凹入区域60。

在第二混合器体部件30的第三凸出区域54与第一混合器体部件28的板区域36之间界定输出通道62，该输出通道通过输出开口64向外敞开。以对应的方式在第二混合器体部件30的第三凸出区域56与第一混合器体部件28的板区域38之间界定输出通道66，该输出通道通过输出开口68向外敞开。因此，两个输出通道62、66从反应剂容纳通道48或反应剂容纳通道的输出端部区域52基本上横向于反应剂容纳通道的反应剂容纳端部区域50与反应剂容纳通道的输出端部区域52之间的反应剂容纳通道的纵向延伸方向引导离开并且通过流动转向区域58或提供该流动转向区域的凹入区域60基本上彼此分开。在混合器24以在图5和图6中示出的方式和方法定位在管区段20中时，反应剂容纳通道48从其邻接于管区段20定位的反应剂容纳端部区域50出发基本上正交于排气引导通道22中的排气流动方向d延伸。对应地，两个从反应剂容纳通道48基本上横向地并且沿彼此相反的方向延伸离开的输出通道62、66也基本上正交于排气引导通道22中的排气流动方向d延伸。反应剂喷射布置系统26将反应剂r以在图1中表示的喷射锥体的形式以相对于排气流动方向d基本上正交的反应剂流动方向朝输出端部区域52的方向喷射到反应剂容纳通道48中。

为了能实现沿排气流动方向d向混合器24流动的排气a进入到混合器体32的基本上包括反应剂容纳通道48和两个输出通道54、56的内部空间中，在朝上游方向取向地要设置的第一混合器体部件28上构造一般以70表示的排气进入开口布置系统。排气进入开口布置系统70在第一壁区域40中包括具有两个第一排气进入开口72、74的第一组，这两个第一排气进入开口中例如更靠近反应剂容纳端部区域50的较大的第一排气进入开口74可以延伸直至第三壁区域44。在与第一壁区域40基本上对置的第二壁区域42中设置有具有两个第二排气进入开口76、78的第二组，其中，第二排气进入开口76、78的构造方案可以基本上对称于第一排气进入开口72、74的构造方案。因此，在这里较大的第二排气进入开口78也可以延伸直至到第三壁区域44的区域中。

此外，排气进入开口布置系统70可以在第三壁区域44中、亦即在第一凸出区域34的基本上朝上游方向界定反应剂容纳通道48的壁区域中包括多个第三排气进入开口80。这些第三排气进入开口可以在反应剂容纳通道48的整个长度上分布地延伸并且通常具有比第一排气进入开口72、74和第二排气进入开口76、78小得多的开口横截面。

在第一凸出区域34的两侧、亦即基本上在板区域36、38中配设于两个输出通道62、66或其输出开口64、68地分别设置有多个第四排气进入开口82、84。配设于输出通道62地设置的排气进入开口82基本上处于该输出通道的输出开口64的区域中、还可以部分地定位在板区域36的界定输出通道62的区段中、但也可以部分地定位在输出通道62之外。对应地，适用于配设于输出通道66地设置的第四排气进入开口84。

在第二混合器体部件30中设置有在图6中明显可见的排出开口布置系统86。该排出开口布置系统在凹入区域60中分别配设于输出通道62和配设于输出通道66地包括多个排出开口88、90并且在朝下游方向界定反应剂容纳通道48的第二凸出区域46中包括排出开口92。

从上游沿排气流动方向d向混合器24流动的排气a可以基于将混合器24装配到管区段20中而在混合器的外周区域上环流混合器体32。尽管如此，首先沿排气流动方向d向混合器24流动的排气a的大部分通过第一排气进入开口72、74和第二排气进入开口76、78、亦即基本上靠近反应剂容纳通道48的反应剂容纳端部区域50地进入到反应剂容纳通道48中。为此，排气a如在图2中通过流动箭头p1表示的那样转向。靠近反应剂容纳通道的反应剂容纳端部区域50地进入到反应剂容纳通道48中的排气a沿从反应剂容纳端部区域50向输出端部区域52或在那里设置的流动转向区域58的方向流经反应剂容纳通道48。在此，排气a使基本上沿相同的流动方向从反应剂喷射布置系统26喷射到反应剂容纳通道48中的反应剂r携动。在输出端部区域52上，使反应剂r一起引导的排气a射到流动转向区域58上并且如由图2的流动箭头p2形象地说明的那样朝两个输出通道62、66的方向转向。由排气a和反应剂r构成的混合物在两个彼此相反取向的输出开口64、68处从输出通道62、66中排出，并且如通过图2中的流动箭头p3形象地说明的那样，在所述混合物基本上又沿排气流动方向a向催化器布置系统18流动之前，所述混合物首先还进一步搅动。

排气a的一部分通过第三排气进入开口80进入到反应剂容纳通道48中，这引起在其中已经流动的排气a和反应剂r的混合物的增强的涡流。对应地，通过输出开口64、68的区域中的第四排气进入开口82、84流经第一混合器体部件28的排气a也引起从输出开口64、68中排出的反应剂r和排气a的混合物的增强的涡流或流动转向。该混合物的一部分也可以通过流动转向区域58上的排出开口88、90或第二凸出区域46上的排出开口92排出。

在附图中示出的并且在先详细描述的混合器24可以在不偏离本发明的原理的情况下在非常不同的范围内变化。因此，两个板区域36、38例如可以在它们共同界定输出通道62、66的地方具有凸出区域，以便增大输出通道62、66的流动横截面。输出通道62、66也可以仅通过第一混合器体部件28的这样的凸出成形来提供并且通过第二混合器体部件30的基本上平坦的板区域来界定。进入开口布置系统70或排出开口布置系统86的开口的数量可以不同于在附图中示出的数量。例如也可以在第三壁区域44中部构造进入开口。同样可以在第二凸出区域46中不设有排出开口。

在图7至15中示出以按照本发明构造的混合器24构造的排气设备10的备选构造方案。在排气设备10的在图1中示出的构造方案中，在混合器24上游的排气流动方向r1、亦即例如基本上在柴油氧化催化器14中产生的排气流动方向与在混合器24下游产生的排气流动方向r2基本上相同指向、亦即这两个系统区域由基本上相同的主流动方向的排气流经，而在排气设备10的在图8至11中示出的构造实例中，两个流动方向r1、r2彼此基本上相反指向。

在两个管区段12、16之间，可以设置有一般地以100表示的连接壳体，该连接壳体连接到包含混合器24的管区段20上或至少部分地也提供所述管区段。离开混合器24的排气a关于排气流动方向r1大致转向90°、流经连接壳体并且在进入到管区段16中时重新大致转向90°，使得在管区段16中排气流动方向r2与管区段12中的排气流动方向r1大致相反地指向。因此，产生排气设备10的基本上折叠的整体结构。

在图12至15中示出一种构造，其中，在混合器24上游和混合器24上游的排气流动方向r1、r2彼此基本上正交。例如也提供包含混合器24的管区段20的连接壳体102具有用于管区段12或16的连接区域104、106。

离开混合器24的排气在连接壳体102中关于排气流动方向r1大致转向90°并且沿该方向也进入到管区段16中。因此，产生排气设备10的基本上角状的整体结构。

最后要指出的是，在先提及的排气流动方向r1、r2分别表示在所提及的系统区域中产生的主流动方向。这不排除：在这些系统区域中可以出现局部与主流动方向不同的流动方向。