用于机动车的废气后处理系统的混合器装置、废气后处理系统和机动车

文档序号:384888 发布日期:2021-12-10 浏览:9次 >En<

阅读说明:本技术 用于机动车的废气后处理系统的混合器装置、废气后处理系统和机动车 (Mixer device for an exhaust gas aftertreatment system of a motor vehicle, exhaust gas aftertreatment system and motor vehicle ) 是由 D·冯梅杜纳 G·杨 D·海利格 于 2020-03-11 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种用于机动车的废气后处理系统的混合器装置(50、100),所述混合器装置具有壳体(4),该壳体具有周壁(5)、第一端壁(6)和第二端壁(7),其中,在所述周壁(5)中构造有用于废气后处理剂的喷射开口(11);并且其中,在所述壳体(4)中布置有至少一个弯曲延伸的导流元件(14),所述导流元件将废气流从至少一个入口(8、9、52、53、54)引导至构造在所述第二端壁(7)中的出口(15),其中,所述至少一个入口(8、9、52、53、54)构造在所述第一端壁(6)中,其中,所述喷射开口设置为用于固定配量模块、例如配量阀,其中,假想地纵向通过配量模块延伸的笔直的配量轴线(60)在接触点(62)处相切地接触布置在所述壳体中的理论上的圆柱体(61),所述配量轴线相应于喷射到所述壳体中的废气后处理剂的喷射方向,所述理论上的圆柱体具有可变化的半径(R)和与所述壳体的中心轴线(65)重合的圆柱体轴线,其特征在于,所述配量轴线(60)的至少一个从所述喷射开口(11)延伸至所述接触点(62)的区域关于流入的废气位于所述第一端壁(6)的无开口区域(63、630)的背风区中。(The invention relates to a mixer device (50, 100) for an exhaust gas aftertreatment system of a motor vehicle, comprising a housing (4) having a circumferential wall (5), a first end wall (6) and a second end wall (7), wherein an injection opening (11) for an exhaust gas aftertreatment agent is formed in the circumferential wall (5); and wherein at least one curvedly extending flow-guiding element (14) is arranged in the housing (4), which flow-guiding element guides the exhaust-gas flow from at least one inlet (8, 9, 52, 53, 54) to an outlet (15) configured in the second end wall (7), wherein the at least one inlet (8, 9, 52, 53, 54) is configured in the first end wall (6), wherein the injection opening is provided for fixing a dosing module, such as a dosing valve, wherein a straight dosing axis (60) extending virtually longitudinally through the dosing module tangentially contacts a theoretical cylinder (61) arranged in the housing at a contact point (62), which dosing axis corresponds to the injection direction of the exhaust-gas aftertreatment agent injected into the housing, which theoretical cylinder has a variable radius (R) and a cylinder axis coinciding with a central axis (65) of the housing, characterized in that at least one region of the metering axis (60) extending from the injection opening (11) to the contact point (62) is located in the lee region of the non-opening region (63, 630) of the first end wall (6) with respect to the inflowing exhaust gas.)

用于机动车的废气后处理系统的混合器装置、废气后处理系 统和机动车

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的废气后处理系统的混合器装置,该混合器装置具有例如圆柱形的壳体,该壳体具有周壁、第一端壁和第二端壁,其中,在周壁中构造有用于废气后处理剂的喷射开口,并且其中,在壳体中布置有至少一个弯曲延伸的导流元件,该导流元件将废气流从至少一个入口引导至构造在第二端壁中的出口。

此外,本发明还涉及一种具有这样的混合器装置的废气后处理系统以及一种具有相应的废气后处理系统的机动车。

背景技术

为了对尤其是柴油发动机的废气进行后处理已知不同的方法和装置,这些方法和装置用于减少废气的有害组成部分。经常使用的方法是所谓的选择性催化还原(SCR),用于减少废气中的氮氧化物组成部分。在此,作为废气后处理剂将含水的尿素溶液喷射到废气流中,尿素溶液与废气混合并且在下游在催化器中与废气共同作用,以便减少氮氧化物。废气后处理的结果在此通过废气后处理剂和废气的改善的混合是可优化的。因此,已知的是,为了混合而设置混合器装置,如其例如已经在公开文献DE 10 2013 005 206 B3中所说明的那样。该混合器装置在壳体中具有螺旋形延伸的导流元件,该导流元件导致:废气流获得旋流(Drall);并且在仅小的结构空间情况下提供尽可能长的混合路段。导流元件将废气流从入口引导至第二端壁中的出口,在那里废气流-废气后处理剂混合物从混合器装置流出并且被供应给SCR催化器。由于越来越严格的废气调节,进行的最大努力是:改善燃料功效,并且同时减少排放、尤其是在废气中的氮氧化物含量。此外,这导致废气流的温度下降。这对于SCR催化器具有以下缺点:更困难的是,实现用于减少氮氧化物组成部分的必要的反应温度。正常地,SCR催化器远离内燃机地布置,由此产生另外的温度损失。催化器越靠近于内燃机地布置,或者说废气流从内燃机至催化器必须克服的路径越短,则对于废气后处理结果的多个运行状态越好。

由文献DE 10 2016 211 703 A1(其所公开的内容明确地包含在本发明的说明书中)已知一种用于机动车的废气后处理系统的混合器装置,该混合器装置具有圆柱形的壳体,该壳体具有周壁、第一端壁和第二端壁,其中,在周壁中构造有用于废气后处理剂的喷射开口。废气从第一端壁中的至少一个入口流到第二端壁中的出口中,其中,至少一个入口使流过来的废气的大部分流入到混合器装置中。

发明内容

根据本发明具有权利要求1特征的混合器装置具有以下优点:在小的空间上实现废气与废气后处理剂的进一步改善的混合,其中,混合器装置和随后的催化器可靠近内燃机地布置并且仍然确保用于充分混合的足够的混合路径。在此特别有利地设置,配量轴线的至少一个重要区域从喷射开口开始关于流入的废气位于第一端壁的无开口区域的背风区中,使得还原剂束受保护地扩散并且仍然可以在最狭窄的空间上与废气紧密混合。在此,适合地设置无开口区域同时能够实现导流元件在第一端壁上尤其在热机械方面改善的固定,该固定靠近入口或处于入口的区域中。

另外的优点和优选的特征和特征组合尤其由从属权利要求和说明书得到。

附图说明

在下面应根据附图详细地阐述本发明。在此示出:

图1由现有技术已知的用于机动车的废气后处理系统的混合装置的俯视图;

图2由现有技术已知的混合装置的立体视图;

图3用于机动车的废气后处理系统的混合装置的俯视图;和

图4用于机动车的废气后处理系统的另一混合装置的立体视图。

具体实施方式

图1示出用于机动车的在此未进一步示出的废气后处理系统的混合器装置1的简化俯视图。混合器装置1尤其在流体技术上能够在氧化催化器与SCR催化器或SCR涂覆的颗粒过滤器之间布置在内燃机的下游,并且用于最优地混合废气后处理剂与内燃机的废气流,使得可以在位于下游的SCR催化器中实现氮氧化物的有利的还原。

图2示出混合器装置1的立体视图,其中,位于上游的氧化催化器2和位于下游的SCR催化器或SCR涂覆的颗粒过滤器通过虚线标明。

混合器装置1具有壳体4,该壳体具有在本实施例中圆形延伸的周壁5以及第一端壁6和第二端壁7。端壁6和7相互平行地定向并且相互间隔地布置,其中,周壁优选超过端壁突出。壳体4就此而言圆柱形地构造。

第一端壁6具有多个入口8、9和10。入口8在此可选地圆形地构造,入口9楔形地构造,而入口10圆弓形地构造。随后还将进一步论述入口8、9和10的布置和构造。

周壁5具有用于液态废气后处理剂的喷射开口11,其中,喷射开口11构造在喷射接管12的端部上。喷射接管12例如用于接收喷射阀或配量模块,使得借助喷射阀或配量模块实现废气后处理剂直接在混合器装置1上的配量地喷射。接管12在此这样地构造,使得沿割线(Sekante)的方向将液态废气后处理剂喷射到壳体4中。

第一入口8在此例如布置在喷射开口11的上游,入口9例如在喷射开口11的高度上开始并且基本上平行于喷射方向延伸,其中,该入口9的净宽度在此扩宽,由此产生之前已经所述的楔形。两个入口9在此彼此镜像对称地布置,使得在这两个入口之间存在区段13,该区段构造为无开口的。区段13从喷射开口11延伸至端壁6中的入口10。通过区段13确保:在该区域中废气流不直接垂直地到达经喷射的废气后处理剂上,由此废气流将排挤喷射剂流,或者使喷射剂流朝向壳体4的端壁7偏转。

此外,在壳体4中还布置有导流元件14,该导流元件半圆形或螺旋形并偏心地在壳体4中延伸,使得将废气流和经喷射的废气后处理剂引导至偏心地构造在端壁7中的出口15。通过导流元件延长在壳体4中的流动路径。导流元件14半圆形或螺旋形地沿着圆形出口15的外轮廓延伸。在此,导流元件14在周壁5上开始,由此产生半圆形或螺旋形的走势。废气后处理剂和废气流首先到达导流元件14的外侧上并且紧接着通过周壁5供应给导流元件14的内侧,该导流元件将所述流供应给出口15。在此,在废气-废气后处理剂-混合物中产生旋流,如通过箭头16所示的那样。

与导流元件14平行地在此布置有两个另外的导流元件17和18,它们比导流元件14更短地构造并且沿着周线延伸,周线的半径与导流元件14的半径具有相同的起点(Ursprung)。

另外的导流元件17、18分别具有多个侧向突出的碰撞元件19(Aufprallelemente)。碰撞元件19分别构成面向喷射开口11的碰撞面20。碰撞元件19在此这样地定向,使得碰撞面20基本上垂直于废气后处理剂的喷射方向。在此,碰撞元件19构造为从另外的导流元件17、18弯曲出来的碰撞舌。另外的导流元件17、18就此而言与各碰撞元件19一体地构造。另外的导流元件17、18例如可以制造为板材冲压弯曲件。

另外的导流元件17、18例如布置在入口10的高度上,使得流到入口10中的废气可以直接到达导流元件17、18上。

在运行中,废气流因此通过入口8、9和10被导入到壳体4中,而将废气后处理剂通过喷射开口11喷射到壳体4中。由于区段13,经喷射的废气后处理剂到达碰撞面20上并且在那里雾化并且有利地与同样流入的废气流混合。通过导流元件14和导流元件17、18的延伸部将废气流-废气后处理剂-混合物沿着周壁5和导流元件14供应给出口15,由此产生旋流16。旋流16引起废气后处理剂与废气的混合并且引起对位于下游的SCR催化器或SCR涂覆的颗粒过滤器均匀地加载以废气后处理剂,使得产生有利的废气后处理。

混合器装置1具有带有长流动路径的节省结构空间的构型的优点,该长流动路径允许有利的混合。此外,确保废气后处理剂的有利雾化。一个或多个传感器布置在混合器装置上、尤其布置在混合区域的上游是毫无问题地可行的,以便监控废气后处理。喷射阀能够简单和成本低地布置在壳体4或混合器装置1上。混合器装置1允许废气流的热能在碰撞面或另外的导流元件17、18上的高度的充分利用,由此提高混合器装置相对于废气后处理剂的稳固性。

图3示出具有混合路段的一个替代构型的混合器装置50,其由第一端壁6的替代构型决定。在此涉及具有改善的废气进入区域的紧凑的还原剂混合路段。混合器装置如根据图1和2的布置方式那样包括在废气路段中的横截面为圆柱形的或替代地为卵形的区域,该区域在长度上被在进入和流出板(端壁6和7)的构型中的进入平面和流出平面限制。在根据图1和2的布置方式的进入板(第一端壁6)的构型中实现用于主废气流的主开口。为了改善背压性能,在根据图1和2的布置方式中任选地还在进入板中存在其它较小的开口,即所谓的旁流开口或辅助开口(入口8和9)。具有根据图1和2的主开口的构型导致:在混合器装置的内部中的废气流动可能以不希望的方式影响喷雾扩散、尤其是在与喷雾相互作用的表面的区域中、在还原剂-喷雾-壁-相互作用的区域中。不利的影响可以尤其在动态的发动机运行中通过废气流条件(尤其压力、温度、废气质量流)的典型的和非常强的变型产生。这可以对混合和蒸发直至辅料在废气设备中的不希望的沉积具有不利的后果。

根据图3或4的替代构型现在示出进入区域的变化,该变化导致减少废气流条件的通常存在的变型的影响并因此导致混合路段的改善和更稳健的工作方式。与图1中或2中相同或相似的组成部分设有相同的附图标记并且不再次进行描述。

图3示出在从外部朝第一端壁6的俯视图51中的混合器装置50。已经说明的、靠近喷射接管布置的入口8或9是所谓的辅助开口,该辅助开口主要用于通过提供对于混合路段的通过喷射方向60预给定的取向形成旁路的背压补偿。喷射方向60相应于通过安装在喷射接管12上并穿过喷射开口11喷射的未进一步示出的配量模块或配量阀的假想的配量轴线。在喷射方向的区域中、但不直接衔接喷射接管12的区域、即远离喷射器或配量阀出口存在入口52、53和54,这些入口也称为主开口并且优选地靠近还原剂和混合器壁的所希望的喷雾-周壁接触部。区别于根据图1和2的布置方式,根据图3的布置方式具有多个主开口。这些主开口这样地布置在第一端壁6中,使得这些主开口在所示的俯视图中位于配量轴线旁、即包围配量轴线,因此,端壁6具有这样的区域,这些区域覆盖该配量轴线,至少无论如何从喷射接管出发直至配量轴线与假想的、即理论上的圆柱体61相切的接触点62地覆盖所述配量轴线,所述理论上的圆柱体具有由所测量的半径R组成的混合器装置或壳体的垂直于制图平面的中心轴线65。在所示的实施例中,以这种方式设置在配量轴线或喷射方向两侧布置的主开口52和54导致所谓的射束稳定接片63作为端壁6的组成部分,端壁6优选如布置在下游的端壁7那样构造为二维成形的、即平面的板材。在具有宽度b的射束稳定接片的情况下,还原剂引入可以受保护地、即在端壁或其射束稳定接片的背风区中扩散。另外的主开口53由于其与主开口52的接近性而在机械地稳定射束稳定接片63的横向接片64中产生。此外,在图3中还可看到导流元件14的固定区域140,该导流元件已经结合图1和2进行了描述。

在图3所示的示例中,在第一端壁6中不设置具有端壁6的整个自由横截面的60%或更多的入口。优选地,在第一端壁中不设置具有端壁6的整个自由横截面的50%或更多的入口。示出具有三个主开口的布置方式。然而也可以仅设置两个主开口,这两个主开口通过端壁的射束稳定接片在配量轴线的高度上彼此分开。

作为唯一主开口或作为多个主开口中的一个,替代地可以设置这样的主开口,该主开口包括自由横截面的至少50%或甚至超过60%,该横截面即这样的面,废气可通过该面流入到混合器装置中。无论如何,相比之下确保喷射方向在喷射接管的区域中优选直至与所说明的理论上的圆柱体的假想接触点62被第一端壁6覆盖。喷射方向也还可以超过第一端壁地、尤其是连续地直至与喷射接管对置的周壁5被端壁覆盖。

即使在仅设置一个主开口的情况下,喷射方向或配量轴线60也应被端壁6覆盖。在此优选地可以设置靠近周壁的主开口,该主开口位于周壁与配量轴线之间,其中,配量轴线优选地靠近该唯一主开口地、尤其平行于该唯一主开口的靠近混合器装置的中心轴线的边缘地、但被端壁6覆盖地延伸。

通过根据图3或根据所描述的替代方案确保:还原剂射束尽可能小地被废气流动影响(“吹散”),并且射束精确地到达对于优化的功能所希望的制备区域。

另外的导流元件17、18局部地布置在主开口52、53和54(尤其是53和54)的高度上,使得尤其通过入口53和54流入的废气可以直接到达导流元件17、18上。

对于根据图3的布置方式的其它替代方案包括取消在图3中所示的在右侧布置的开口9和/或取消主开口54。替代地,也可以取消主开口52和/或53。尤其也可以仅减小右侧的辅助开口9、尤其减小到一半,其中,优选地省去朝向混合器装置的中间取向的部分,例如使得减小的右侧开口9比在尺寸上保持不变的左侧开口9和/或开口8不会更靠近中间。

相比之下优选的是,开口在喷雾轴线或者说配量轴线或喷射方向的右侧和左侧尽可能对称地设置。形成的区段13或者说射束稳定接片63可以沿着其延伸部从喷射接管起直至其远离喷射接管的端部在其宽度上变化,例如在趋势上相应地形成扩散的喷雾锥,以便提供用于喷雾锥的尽可能好的背风区,或者如果应将废气背压保持得尽可能小,则射束稳定接片的宽度朝其远离喷射接管的端部的方向减小。

图4在(仅)朝第一端壁6的立体视图501中示出另一替代的混合器装置500的一部分。该混合器装置如根据图3的布置方式那样具有三个主开口和三个辅助开口,然而,这些开口的几何形状略微地改变。即右侧开口9在面向混合器装置的中间的一侧上具有减小右侧开口9的倒圆99。此外,替代的射束稳定接片630具有突入到主开口53中的角区域631。

在另一变型中,第一端壁可以这样地成形,使得配量轴线沿其整个走势(即不仅直至接触点62)穿过混合器装置地关于流入的废气位于第一端壁的无开口区域的背风区中。

在另一变型中,第一端壁可以这样地成形,使得除了使配量轴线的至少一个从喷射开口延伸至接触点62的区域在第一端壁的无开口区域的背风区中移动(ansiedeln)的措施外,整个理论上的圆柱体、至少理论上的圆柱体在接触点62的下游位于第一端壁的无开口区域的背风区中,也就是说,理论上的圆柱体或者理论上的圆柱体的相关部分(从混合器装置的进入侧观察)被第一端壁的一个或多个无开口区域覆盖。

在圆柱体的混合器装置的情况下,该混合器装置的直径典型地为5至15寸(Zoll)。

在设置射束稳定接片的情况下,该射束稳定接片横向于配量轴线60优选地具有1至2厘米的宽度b。

理论上的圆柱体的半径R优选具有这样的尺寸,即配量轴线大约在混合器装置的周壁与中心轴线之间的一半路段上接触理论上的圆柱体。在此,半径R可以为混合器装置的一半直径的0.25倍至0.65倍。特别优选地,在此是在混合器装置的一半直径的0.4倍至0.5倍之间的值范围。

理论上的圆柱体的半径与射束稳定接片的宽度b的优选的比R/b位于0.55至9之间的值范围中、特别优选地在0.9至4.5之间的值范围中。

9页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:增压器及增压器中的配管的连结方法

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!