用于废气还原剂的混合器
阅读说明：本技术 用于废气还原剂的混合器 (Mixer for exhaust gas reducing agent ) 是由 洛朗·普安索 阿兰·昂热尔 菲利普·罗兰 于 2021-05-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种混合废气和还原剂的混合器(1),其包括：除入口(3)和出口(4)外封闭且密封的箱体(2),废气在该箱体中从入口(3)流向出口(4)；以及还原剂喷射器(5),其被设置为使得还原剂能够被喷射到废气流中,箱体(2)为基本上圆柱体的形状,具有底部(6)、盖体(7)、外壁(8)和偏转器(9),底部(6)和盖体(7)基本上是平面的、基本上平行地叠置并形成圆柱体的面部,外壁(8)将底部(6)和盖体(7)的周边接合并且形成圆柱体的母线,盖体(7)和外壁(8)一起被形成为单件,偏转器(9)是将底部(6)和盖体(7)基本上垂直地接合的内壁,并且底部(6)和偏转器(9)一起被形成为单件。(The invention relates to a mixer (1) for mixing an exhaust gas and a reducing agent, comprising: a closed and sealed housing (2) except for an inlet (3) and an outlet (4), in which housing the exhaust gases flow from the inlet (3) to the outlet (4); and a reductant injector (5) arranged to enable reductant to be injected into the exhaust gas stream, the tank (2) being substantially cylindrical in shape, having a base (6), a cover (7), an outer wall (8) and a deflector (9), the base (6) and the cover (7) being substantially planar, superimposed substantially parallel and forming a face of the cylinder, the outer wall (8) joining the peripheries of the base (6) and the cover (7) and forming a generatrix of the cylinder, the cover (7) and the outer wall (8) being formed together as a single piece, the deflector (9) being an inner wall joining the base (6) and the cover (7) substantially perpendicularly, and the base (6) and the deflector (9) being formed together as a single piece.)
技术领域
本发明涉及用于废气的还原混合器的领域。这种混合器通常设置在内燃机的排气管中。其作用是将还原流体(通常是尿素水溶液：AdBlue、DEF)与废气混合，从而准备好通过选择性催化还原剂(SCR)来处理混合物，以减少氮氧化物。
背景技术
已知用于构成这样的混合器的不同构造。在一个可行的实施方式中，混合器包括除入口和出口外封闭且密封的箱体。废气穿过箱体从入口流向出口。混合器还包括喷射器，其能够将还原剂喷射到箱体中，使得所喷射的还原剂与流过该箱体的废气混合。
还已知，为优化还原剂与废气的混合，将还原剂喷射到长度尽可能大的气流中，以增加两种组分的共同循环时间并因此改善混合。为此，尽管发动机和/或排气室中可用的空间通常是有限的，但仍已知使用一种偏转器，其被设置在箱体中并能够使废气流偏转，从而在分配给混合器的有限的容积中形成尽可能长的循环路径。
根据一个实施方式，箱体具有基本上圆柱体的形状。圆柱体的面部分别形成混合器的底部及其盖体。这些面部基本上是平面的、具有相同的形状并且以基本上平行的方式叠置。圆柱体的母线形成外壁，其基本上垂直于底部和盖体将底部和盖体的周边相接合。
还已知将盖体与壁形成为单件。这可以通过对单个零件进行冲压而实现，从而确保壁的功能并同时确保盖体的功能。
众所周知，偏转器可以是设置在箱体中的内壁，其在底部和盖体的周边内部基本上垂直地将底部和盖体相接合。
由于废气引起的高温，混合器及其所有部件通常都由金属材料制成。由于该温度，接合不同部件的主要方式是焊接。
为了确保气密的密封，焊接的组件是可行的。在箱体的外部上进行焊接是很简单的。此外，可以实现与箱体外部的密封。
然而，在箱体的内部焊接部件、尤其是将偏转器组件与盖体进行焊接可能会比较困难。这可能危害内部密封性。如果发生泄漏，废气将有捷径并能够更快地在入口与出口之间流动。这可能会导致废气接触还原剂并且破坏混合器的功能。
用于实现密封的焊接的替代方式是在要密封的两个零件之间使它们彼此进行接触/支撑。这需要精确的制造公差。
利用冲孔、成形和冲压技术，难以获得精确的公差。由于尺寸偏差，难以通过两零件之间的简单接触来实现密封。此外，如果使用焊接，则其可能导致零件变形，这种变形又影响两个零件之间的接触，从而影响密封性。
此外，还寻求其他模式来确保主要在偏转器处、在其与底部的下部交界面处以及其与盖体的上部交界面处的密封性。
发明内容
为此，本发明的目的是一种混合废气和还原剂的混合器，其包括：除入口和出口外封闭且密封的箱体，废气在该箱体中从入口流向出口；以及还原剂喷射器，其被设置为使得还原剂能够被喷射到废气流中，箱体为基本上圆柱体的形状，具有底部、盖体、外壁和偏转器，底部和盖体基本上是平面的、基本上平行地叠置并形成圆柱体的面部，外壁将底部和盖体的周边接合并且形成圆柱体的母线，盖体和外壁一起被形成为单件，偏转器是将底部和盖体基本上垂直地接合的内壁，其中底部和偏转器一起被形成为单件。
可单独或组合使用的特定特征或实施方式是：
-入口设置在外壁中，并且出口设置在底部上；
-喷射器设置在外壁中；
-喷射器与入口设置在位于外壁中的共用管道内；
-偏转器与底部之间的下接合部具有半径至少为2mm、优选至少为10mm、更优选至少为20mm的倒角；
-偏转器在与底部和盖体平行的平面中具有基本上为直线或基本上为U形的截面；
-“U”形的偏转器还包括通过基本上与盖体平行的板以密封的方式将“U”形的两个分支相连接的顶部；
-顶部表面的至少一部分、优选靠近入口的部分或者优选整个表面被成形为与盖体接触；
-顶部由相同的材料与偏转器一起形成为单件，并且偏转器与顶部之间的上接合部的半径至少为2mm，优选至少为10mm，更优选至少为20mm。
在本发明的第二方面中，一种排气管包括至少一个上述混合器。
在本发明的第三方面中，一种机动车包括上述排气管。
附图说明
根据下面仅通过举例的方式并参照附图做出的描述，将更好地理解本发明，在附图中：
图1以立体图示出了根据第一实施方式的混合器，其中盖体被切除；
图2以立体图示出了图1的混合器、整个盖体；
图3以分解立体图示出了图1的混合器；
图4以立体图示出了根据另一个实施方式的混合器，其中盖体和壁被移除；
图5以立体图示出了图4的混合器，其中盖体和壁处于原位。
具体实施方式
混合器1被设计为混合废气和还原流体，以准备用于减少氮氧化物NOx的催化反应，从而净化废气。
为此，参照图3，其与图1和图2一起示出了第一实施方式，混合器1包括箱体2和还原剂喷射器5。箱体2除入口3和出口4外是封闭且密封的。在入口3与出口4之间设置有管道，其使废气从入口3循环到出口4。还原剂喷射器5通常穿过箱体2的外壳设置，使得还原剂能够被喷射到箱体2内的废气流中以实现混合。
根据一个实施方式，箱体2具有基本上圆柱体的形状。基本上圆柱体被理解为通过使基础形状(可以是任何形状)基本上平行于其自身平移而获得的广义的圆柱体形状。这种广义的圆柱体包括再现基础形状的基本上平面的第一面部、与第一面部基本上平行且相同的第二面部。通过扫描/平移基础表面(这里垂直于基础表面)而获得的表面称为生成表面。
此外，箱体2针对外壳包括底部6、盖体7和外壁8。底部6和盖体7基本上是平面的。它们基本上平行地叠置并形成圆柱体的面部。壁8将底部6和盖体7的周边接合并且形成圆柱体的母线。
为了减少零件的数量，盖体7和壁8可以有利地一起形成为一个单件。将盖体7和壁8接合的公共部分可以通过在盖体7与壁8之间进行焊接或者通过冲压坯料来形成。
在箱体2内，还具有偏转器9，其目的是尽可能地扩展废气通道，以增加与还原剂的接触时间并因此在数量和质量两方面改善混合。
例如，偏转器9是基本上垂直地接合底部6和盖体7的内壁。偏转器9的形状使得其形成与废气从入口3到出口4的直接路径对立的偏转器。其基本上平行于外壁8。
适当的是将所有这些零件组装在一起，必要时确保气密的密封。箱体2可以通过对底部6的外周与面对的壁8的下边缘进行焊接来封闭。
困难来自于偏转器9。其可以有利地被焊接在底部8和盖体7中的一个面部上。但另一侧的焊接更为复杂，因为要焊接的区域必然在箱体2内部，因此难以接近。偏转器9在底部8和盖体7中的另一个面部上的困难焊接的替代方式是进行接触，优选通过支撑而接触，以确保密封。然而，将偏转器9焊接到第一侧上通常会导致偏转器9变形。由此产生的尺寸偏差会妨碍另一侧上通过支撑进行的接触，因此无法保证密封。
此外，偏转器9与底部6的组装不是通过焊接进行的。根据本发明的特征，底部6和偏转器9一起被形成为一个单件。这实现了产生小得多的尺寸偏差的制造方法。这样，可以通过简单的支撑接触来确保偏转器9与盖体7之间的密封性。偏转器9与盖体7之间的这种接触可能会导致轻微的泄漏。这种泄漏远远小于主流速，通常小于1％。还可以观察到还原剂通过毛细作用从还原剂喷射器5流出。尽管更为复杂，但是在此通过盖体7例如借助于透明性而将盖体7与偏转器9的上边缘焊接在一起也是可行的。
有利地，可以通过冲压来形成将偏转器9和底部6接合的公共部分。
根据另一个特征，入口3设置在箱体2的边缘处，即设置在壁8中。这尤其可以在图1、图2和图5中看出。喷射器5优选被设置为在废气流中、在废气流具有尽可能长的笔直部分的区域中进行喷射，以提高混合物的质量。使用尽可能长的笔直部分还具有不对着相对的壁表面进行喷射的优点。这促使还原流体在其与壁接触之前蒸发到废气体积中。这对于会产生可能会在壁上固化的寄生沉积反应的尿素基还原流体特别重要。这样的沉积因此被减至最低。
此外，喷射器5有利地设置在壁8中。有利地，喷射器5直接设置在入口管道上。
根据另一个特征，出口4设置在其中一个侧部上，例如设置在底部6上。
根据另一个特征，偏转器9与底部6之间的下接合部10具有倒角。该倒角的半径至少等于2mm，优选至少等于10mm，更优选至少等于20mm。该特征有利于形成将底部和壁8相接合的公共部分，因为倒角有利于冲压，因为其减小了要施加的力并减少了应变硬化导致的断裂风险。
根据另一个特征，偏转器9在与底部6和盖体7平行的平面中具有基本上为直线的截面。这在图4和图5所示的实施方式中示出。
根据另一个特征，偏转器9根据平行于底部6和盖体7的平面具有基本上为“U”形的截面。这在图1至图3所示的实施方式中示出。这样的U形可以形成螺旋以加长废气的路径，从而改善还原剂与废气的混合。
根据特别是在图3中可见的另一个特征，在“U”形的偏转器9的情况下，可以添加以密封的方式将“U”的两个分支相连接的顶部11。该顶部11是与盖体7基本上平行的金属板。顶部11形成与盖体7接触的表面，并因此提供比直线接触更好的密封。顶部11与盖体7之间的接触表面有利地是顶部11的整个表面。如果接触表面是局部的，则优选为入口3附近的区域。该特征可以阻止可能使气体尽快地绕过偏转器9(即，尽可能靠近入口3)的泄漏。借助于在组装期间进行的紧密调节，利用支撑实现了接触。此外，如果密封不完善并导致泄漏，则这种泄漏发生在U形的一个分支和另一个分支之间，而不会直接与出口4关联。与偏转器9的上边缘与盖体7之间的直线接触一样，可以有轻微的泄漏。由于接触表面，这种泄漏相对于直线接触仍然被减少。还可以观察到还原剂通过毛细作用从喷射器5流出。如上所述，尽管更为复杂，但是在此通过盖体7例如借助于透明性而沿着直线或在接触表面上将盖体7与顶部11焊接在一起也是可行的。
根据另一个特征，顶部11与偏转器9通过相同的材料一起形成为一个单件。该特征有利地允许例如通过冲压来形成将顶部11和偏转器9接合并因此和底部6接合的公共部分。
如上所述，冲压实施方式受益于具有特定半径而不是锐利边缘的平滑形状。此外，根据另一个特征，有利地，偏转器9与顶部11之间的上接合部12具有圆角。该圆角的半径至少等于2mm，优选至少等于10mm，更优选至少等于20mm。
如图3所示，可以在出口4中设置两个叶片13、14，以将废气和还原剂的混合物朝着后续元件17(通常为SCR催化剂)的入口16引导。部分15提供了与后续元件17的交界面。
偏转器9与底部6之间的圆形的下接合部10也可用于将废气和还原剂的混合物引导至后续元件17的进口16。
本发明还涉及一种排气管，其包括至少一个上述混合器1。
本发明还涉及一种机动车，其包括上述排气管。
已在附图和前面的说明中详细地示出和描述了本发明。后者应被视为是说明性的并且是作为例子给出的，而不应认为是仅将本发明限制于该说明。许多替代实施方式是可行的。
附图标记列表
1：混合器
2：箱体
3：入口
4：出口
5：喷射器
6：底部
7：盖体
8：壁
9：偏转器
10：底部接合部
11：顶部
12：上接合部
13、14：叶片
15：交界面
16：后续元件的入口
17：后续元件