[0001] 本发明涉及一种用于内燃机的排气设备的混合器，所述混合器用于导致喷射到排气流中的反应剂、例如尿素/水溶液与排气的混匀。

[0002] 用于减少在从柴油内燃机喷出的排气中的氮氧化物份额已知，为了实施选择性的催化还原(SCR)，将反应剂喷入排气流中，以便在SCR催化器上产生在排气中输送的氮氧化物的催化的转化。为了该催化的转化的有效的实施，需要反应剂与排气的良好的混匀。

[0044] 图1至5在不同的图中示出总体地以10表示的用于例如在机动车中的内燃机的排气设备的混合器。混合器10具有作为板材成形件提供的包括基本上平的板状的基体14的第一混合器部件12。在第一混合器部件12的外周16上，沿从在图1中可看出的流入侧18离开的方向延伸的至少局部圆柱形的边缘20连接到所述板状的基体14上。利用该边缘20，混合器10可以在排气管的内表面上贴靠地设置或固定。

[0045] 在第一混合器部件12的与流入侧18相反取向的流出侧22上，设置同样作为板材成形件提供的第二混合器部件24。第二混合器部件24以底壁26和在侧向的区域上从所述底壁弯曲的侧壁28、30构造。侧壁28、30从底壁26出发朝第一混合器部件12的板状的基体14的流出侧22延伸并且在其上例如通过焊接固定。

[0046] 第二混合器部件24以其底壁26基本上平行于第一混合器部件12的板状的基体14设置。两个侧壁28、30基本上垂直于底壁26或板状的基体14并且彼此基本上平行地延伸。以这种方式通过第一混合器部件12的板状的基体14、第二混合器部件24的底壁26和第二混合器部件24的两个侧壁28、30限定在横截面中大致矩形的反应剂喷射通道32。

[0047] 反应剂喷射通道32的接收端部34处于第一混合器部件12的外周16的第一区域36中。第二混合器部件24的底壁26在反应剂喷射通道32的接收端部34的区域中以与第一混合器部件12的外周轮廓适配的外周轮廓构成，从而第二混合器部件24也可以基本上齐平地连接到排气管的内表面上并且在该区域中可以尽量避免泄漏流。在接纳混合器10的排气管的例如基本上圆形的横截面轮廓情况下，第一混合器部件的外周轮廓可以基本上对应于圆形轮廓。底壁26的外周轮廓也在反应剂喷射通道32的接收端部34的区域中可以与此相应地对应于圆形或圆弧。

[0048] 第二混合器部件24以底壁延长区域38延伸超过侧壁28、30直至第一混合器部件12的外周16的第二区域40。也在底壁延长区域38中，第二混合器部件24以如下外周轮廓结束，所述外周轮廓基本上对应于第一混合器部件12的外周轮廓，以便也在该区域中获得第一混合器部件24到排气管的内表面上基本上齐平的连接。

[0049] 底壁延长区域38和第一混合器部件12的板状的基体14之间例如设置同样作为板材成形件提供的换向壁42。换向壁42具有多个穿透开口43并且在示出的设计示例中以大致W形的结构构成并且将在反应剂喷射通道32中形成的由反应剂和排气形成的流体引导至相应的在反应剂喷射通道32的排放端部44的区域中形成的主排出开口46、48。这些主排出开口46、48的每个通过第一混合器部件12的板状的基体14、两个侧壁28、30之一、换向壁42和底壁延长区域38限定。如通过图3中的流动箭头表示的，由反应剂和排气组成的混合物在换向元件42的导向作用下关于排气主流动方向A大致沿周向流动，排气以所述排气主流动方向朝第一混合器部件12的流入侧18流动。

[0050] 为了辅助在主排出开口46、48的区域中的流动引导，在侧壁28、30上设置流动换向元件50、52，所述流动换向元件具有换向阀瓣的形状，所述换向阀瓣沿从反应剂喷射通道32或反应剂喷射通道的排放端部44离开的方向取向。以这种方式，可以在主排出开口46、48的区域中生成有助于流动加速并且因此有助于改善的混匀的喷嘴效果。

[0051] 为了能够实现排气进入反应剂喷射通道32中，在第一混合器部件12的板状的基体14中构成排气主穿通开口54。所述排气主穿通开口与第二混合器部件24的底壁26相对置并且由沿从流入侧28离开的方向延伸的边缘56包围。排气主穿通开口54大致具有滴形的结构，其中，从关于板状的基体14的中央的区域并且关于排气主流动方向A径向外部的端部出发在第一径向延伸区域中，宽度、亦即沿周向的延伸首先增加并且然后在第二延伸区域中朝排气主穿通开口54的径向内部的端部方向再次减小。在此宽度再次减小的延伸长度大于从排气主穿通开口的径向外部的端部出发宽度首先增加的延伸长度。

[0052] 沿排气主流动方向A朝第一混合器部件12的流入侧18流动的排气流或其部分穿过排气主穿通开口54进入反应剂喷射通道32中。沿反应剂主喷射方向R喷射到反应剂喷射通道32中的反应剂至少部分地由流过排气主穿通开口54的排气朝底壁26方向换向，从而在底壁26上产生在图3中标绘的区域58，在所述区域中，换向的反应剂流入射到底壁26上并且润湿所述底壁。该以反应剂的润湿导致加强的蒸发，因为底壁26、同样如混合器10的所有其他的区域通过环流或流经混合器10的排气流加热到相对高的温度。

[0053] 排气流的通过排气主穿通开口54进入反应剂喷射通道32中的部分在反应剂喷射通道32中已经部分地与喷射到反应剂喷射通道中的反应剂混合并且如在先已经说明的那样绝大部分通过两个配置给侧壁28、30提供的主排出开口46、48离开反应剂喷射通道32。在反应剂喷射通道32中形成的由排气和反应剂形成的混合物的另一部分通过在换向壁42中的穿透开口43并且通过在底壁26中或在底壁延长区域38上形成的孔状的第一附加排出开口60离开反应剂喷射通道32。这些孔状的第一附加排出开口60可以成多组设置在底壁26上或底壁延长区域38上。在每个侧壁28、30的区域中，设置第二附加排出开口62或64。配置于第一附加排出开口60不设置流动换向元件，而配置于这些第二附加排出开口62、64的每个设置流动换向元件66、68，所述流动换向元件通过以换向阀瓣形式的凸出成形部提供。例如每个第二附加排出开口62、64可以以配置给其的流动换向元件66、68通过产生在配置的侧壁28、30中的U形的缺口并且通过流动换向元件66、68从相应的侧壁26的平面中凸出成形或弯出而提供。

[0054] 如在图3中可看出的，离开反应剂喷射通道32的由排气和反应剂形成的流体辅助在反应剂喷射通道32中生成的由反应剂和排气形成的混合物沿周向方向取向的流动。

[0055] 也在底壁延长区域38中，设置这样的包括配置给其的流动换向元件74、76的第二附加排出开口70、72。这些流动换向元件74、76也用于，使在该区域中进一步流动的由反应剂和排气形成的混合物从排气主流动方向A偏离地换向，这有助于排气和反应剂的加强的混合。

[0056] 在第一混合器部件12中在反应剂喷射通道32旁的区域中设置具有基本上孔状的结构的第一排气附加穿通开口78。第一排气附加穿通开口78如在图1中可看出的在第一混合器部件12的板状的基体14上这样成组设置，使得所述第一排气附加穿通开口处于如下区域中，在所述区域中，由排气和反应剂形成的混合物或所述混合物的一部分在主排出开口46、48的区域中离开反应剂喷射通道32。由此该流体朝排气主流动方向A的方向换向，从而原则上强制在第一混合器部件12的下游的侧22上的螺旋状的或螺纹状的流动。

[0057] 在第一混合器部件12的板状的基体中，此外设置多个第二排气附加穿通开口80、82、84、86、88、90、92。也没有为每个第一排气附加穿通开口78配置流动换向元件，而为每个第二排气附加穿通开口80、82、84、86、88、90、92配置通过第一混合器部件12的板状的基体
14的凸出成形部提供的流动换向元件94或96。配置于以半圆状的轮廓构成的第二排气附加穿通开口80、82、84、86、88、90提供的流动换向元件94具有截球的部段的形状，而配置于第二排气附加穿通开口92设置的流动换向元件96以换向阀瓣的形式构成。

[0058] 两个第二排气附加穿通开口80、82这样定位在第一混合器部件12的板状的基体14上，使得所述两个第二排气附加穿通开口处于主排出开口46、48的区域中。配置给这两个第二排气附加穿通开口80、82的流动换向元件94这样取向，使得所述流动换向元件将穿过所述第二排气附加穿通开口80、82的排气沿如下方向换向，所述方向基本上对应于在主排出开口46、48的区域中离开反应剂喷射通道32的混合物的流动方向，从而辅助该流动。第二排气附加穿通开口84、86、88、90也这样定位，使得配置给所述第二排气附加穿通开口的流动换向元件94辅助沿周向的流动。第二排气附加穿通开口92连同按照换向阀瓣的型式构成的流动换向元件96这样定位，使得通过流动换向元件96，穿过所述排气附加穿通开口92的排气流朝换向壁42的与反应剂喷射通道32背离的背侧的方向流动。通过以振荡的W形构成的换向壁42，该排气流也沿周向换向并且因此同样地辅助涡流并且因此辅助排气和反应剂的混匀。

[0059] 在混合器10的在先所述的构造中，在流入侧18上入射到第一混合器部件12上的排气流的大部分穿过排气主穿通开口54并且与沿反应剂主喷射方向R喷射的反应剂混合。排气的穿过排气附加穿通开口78、80、82、84、86、88、90、92的部分辅助在第一混合器部件12的流出侧22上的涡流。沿反应剂主喷射方向R喷射到反应剂喷射通道32中的反应剂朝第二混合器部件24的底壁26的换向导致反应剂与被加热的底壁26的加强的接触并且因此导致加强的蒸发。这样形成的由反应剂和排气组成的混合物通过以振荡的W形构成的换向壁42辅助首先基本上沿周向方向换向并且然后通过排气的穿过排气附加穿通开口78、80、82、84、86、88、90、92的部分沿排气主流动方向A的方向换向或带动。

[0060] 图6示出从其流入侧18看的混合器10并且形象地说明，该换向壁42也可以以其他结构构成。图6以双虚线示出换向壁42的W形的振荡的走向，其也在图5中可看出，而以虚线示出换向壁42‘的走向，其中换向壁大致具有振荡的V形。

[0061] 图7示出分别在主排出开口46、48的区域中的第二混合器部件24的变动型式。如通过图7中的粗虚线形象地说明的，侧壁28、30可以以另一、尤其是较长的延伸沿从反应剂喷射通道32的接收端部34离开的方向引导。在其上设置的流动换向元件66、68可以同样地以较长的或较短的延伸并且以不同于例如在图6中示出的定位角构成。

[0062] 图7进一步示出，混合器10也可以没有在第一混合器部件12的板状的基体14和第二混合器部件24的底壁延长区域38之间设置的换向壁地构造。也在该设计中尤其是通过不同的排气附加穿通开口和部分配置给排气附加穿通开口的流动换向元件的定位，实现离开反应剂喷射通道32的由排气和反应剂形成的混合物沿周向的确定的流动换向。

[0063] 进一步要指出，当然在第一混合器部件12中的排气附加穿通开口的数量或在第二混合器部件24中的附加排出开口的数量可以不同于在示出的设计示例中地选择。这也涉及这些开口的定位。

[0064] 图8示出排气设备93的一种设计示例，其中，设置在先参考图1至7说明的混合器10。排气设备93具有接纳混合器10的并且将排气流沿排气主流动方向A的方向朝第一混合器部件12的流入侧18引导的排气管95，所述排气管包括在其中形成的排气通道。第一混合器部件12利用其边缘20在排气管95的内表面上例如通过焊接固定。基本上在排气管95外定位的并且例如在连接管94的区域中连接到连接管上的总体地提供反应剂喷射布置结构的注射器97将反应剂沿反应剂主喷射方向R排放到反应剂喷射通道32中。要指出，通常反应剂以喷射锥体的形式排放，其中，反应剂主喷射方向R可以对应于该喷射锥体的中心轴线。在混合器10中形成的由排气和反应剂组成的混合物朝在混合器下游设置的SCR催化器99的方向离开混合器。

[0065] 在图8中明显可看出，在第一混合器部件12的流入侧18上的排气主流动方向A和反应剂主喷射方向R大致彼此垂直，这引起穿过排气主穿通开口54的排气流与喷射到反应剂喷射通道32中的反应剂的非常有效的混匀。

[0066] 图9示出排气设备93的一种设计，其中，混合器10在提供排气通道的换向壳体100中定位。该换向壳体100将由氧化催化器102、例如柴油氧化催化器排放的排气流以大致180°朝混合器10或在混合器10下游设置的SCR催化器99方向换向。

[0067] 也在该布置结构中，朝第一混合器部件12的流入侧18流动的排气在其入射到第一混合器部件12上或穿过排气主穿通开口54的区域中具有排气主流动方向A，所述排气主流动方向与反应剂主喷射方向R大致垂直，其中，反应剂通过在接收端部34的区域中的作为反应剂喷射布置结构起作用的注射器97喷射到反应剂喷射通道32中。

[0068] 图10示出氧化催化器102、包含混合器10的排气管95和SCR催化器99的线性的布置结构。

[0069] 图11示出排气设备93的在图9中示出的设计形式的变型，其中区别主要在于注射器97的定位。注射器97在换向壳体100上这样定位，使得反应剂的从注射器排放的喷射锥体S穿过排气主穿通开口54引入反应剂喷射通道32中。反应剂在此入射到第二混合器部件24的底壁26的与排气主穿通开口54对置的区域58上，从而实现第二混合器部件24对反应剂的蒸发较强地辅助的润湿。反应剂喷射通道32的接收端部34可以例如通过换向壳体100覆盖或封闭。