混合装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于内燃机排气系统的混合装置(14)，其包括混合区段(18)，混合区段具有待定位在反应剂输出装置(12)下游的混合区段入口区域(20)和待定位在催化器装置(16)上游的混合区段出口区域(22)，所述混合区段(18)包括包围可被废气(A)或/和反应剂(R)穿流的内部容积(28)的内壁(26)和包围内壁(26)的外壁(24)，在内壁(26)和外壁(24)之间形成环状包围内部容积(28)的外部容积(30)，在内壁(26)上设有可电激励的加热装置(34)或/和在内壁(26)上设有传热肋片成型结构(54)。

Mixing device

The invention relates to a mixing device (14) for an exhaust system of an internal combustion engine, which comprises a mixing section (18), a mixing section having an inlet area (20) to be positioned downstream of the reactant output device (12) and a mixing section outlet area (22) to be positioned upstream of the catalyst device (16), and a mixing section (18) comprising an interior enclosing exhaust gas (A) or/and reactant (R) flowing through it. The inner wall (26) of the volume (28) and the outer wall (24) surrounding the inner wall (26) form an outer volume (30) encircling the inner volume (28) annularly between the inner wall (26) and the outer wall (24), and the inner wall (26) is provided with an electrically excitable heating device (34) or/or a heat transfer rib forming structure (54).

【技术实现步骤摘要】
混合装置
本专利技术涉及一种用于内燃机排气系统的混合装置，其包括混合区段，混合区段具有待定位在反应剂输出装置下游的混合区段入口区域和待定位在催化器装置上游的混合区段出口区域。
技术介绍
DE10201044A1公开了一种用于内燃机的排气系统，在该排气系统中，在排气系统的一个长度区段中，管状内壁被同样为管状的外壁包围。内壁包围可被废气穿流的内部容积。在内壁和外壁之间形成同样可被废气穿流的外部容积。在内壁上游或在形成于内壁和外壁之间的外部容积上游设有涡旋发生器。涡旋发生器将从上游基本上直线流来的废气赋予了环周流动方向分量。根据要流向涡旋发生器的废气流速这样引导废气流，使得废气流在相对低的流速下基本上完全穿流内部容积，在极高的流速下基本上完全穿流外部容积，并且在中等流速范围内废气流被分布到内部容积和外部容积中。为了实现这点，涡旋发生器例如具有相对于要流向其的废气的流动方向倾斜并且以冠状成型结构布置的导向叶片。为了减少内燃机、尤其是柴油内燃机的污染物排放，已知将废气与反应剂、如尿素/水溶液混合。在混合区段中反应剂与废气混合，在此，反应剂汽化或热分解并且主要产生氨，氨在定位于下游的SCR(选择性催化还原)催化器装置中进行催化反应以降低有害氮氧化物的比例。尤其是在相对低的运行温度或环境温度下或反应剂的高配给率下存在反应剂不与废气高效混合或不分解的危险并且因此不能高效地提供选择性催化还原所需的氨。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供一种用于内燃机排气系统的混合装置，其确保反应剂和废气的高效混合以及反应剂的高效分解。根据本专利技术，所述任务通过一种用于内燃机排气系统的混合装置来解决，该混合装置包括混合区段，其具有待定位在反应剂输出装置下游的混合区段入口区域和待定位在催化器装置上游的混合区段出口区域，所述混合区段包括包围内部容积的内壁和包围该内壁的外壁，所述内部容积可被废气或/和反应剂穿流，在内壁和外壁之间形成环状包围内部容积的外部容积，在内壁上设有可电激励的加热装置或/和在内壁上设有传热肋片成型结构。本专利技术提供的措施可确保改善用于与废气混合的反应剂的汽化或分解的热条件。为此，一方面可电激励的加热装置可用于：其尤其是在废气或/和排气系统的引导废气的部件具有相对低的温度时运行，以便尤其是在这种运行状态下为反应剂的汽化或热分解提供足够的热能。当废气携带足够的热量或引导废气的部件通过废气流充分加热时，传热肋片成型结构的提供和因此供加热反应剂的相互作用表面的增大也会有助于改善向废气或反应剂中的热输入。为了能够以简单的方式主动向混合装置中输入热量而提出，所述可电激励的加热装置包括至少一个可通过电激励加热的加热元件。这种加热元件例如可作为加热线圈、加热导体、加热带或加热套圈被提供并且主要由金属材料、陶瓷材料或半导体材料制成。当例如至少一个加热元件设置在内壁外侧上时，沿内壁内侧被引导的废气流不会受到这种加热元件的妨碍。将至少一个加热元件设置在内壁内侧上可确保热量尤其是被输入到内壁中的主要与反应剂发生热相互作用之处。此外，以这种方式在很大程度上避免了通过外壁向外部的热损失。在一种结构上可简单实现的实施方式中可规定，至少一个加热元件包括螺旋状包围内壁纵向中轴线的加热导体。如果热需求在混合区段的大约整个长度上大致恒定，则建议加热导体的线圈螺距沿内壁纵向中轴线方向至少局部地大致恒定。如果热需求在混合区段的长度上变化，则加热导体的线圈螺距可沿纵向中轴线方向变化。在这种实施方式中，例如在内壁的至少一个长度区域中加热导体的线圈螺距可沿主流动方向优选大致连续地增加。在另一种实施方式中，至少一个加热元件可包括蛇曲状缠绕的加热导体。为了向内壁中非常均匀地输入热量，根据本专利技术规定，至少一个加热元件包括覆盖内壁外表面至少50％、优选至少80％的面状加热元件，或/和包括覆盖内壁内表面至少50％、优选至少80％的面状加热元件。在一种在结构上可简单实现并能将输入的能量高效转换成热量的实施方式中提出，内壁是导电的并且构成加热元件。为了在这种实施方式中确保整个内壁有助于基本上均匀地导电和因此加热，可规定，在内壁的纵向端部区域上形成优选在内壁整个环周上延伸的接触导通区域或在环周区域内中断的内壁纵向边缘区域上形成优选在内壁整个纵向延伸尺寸上延伸的接触导通区域。这种接触导通区域例如可通过材料增厚实现，即比在内壁其它区域中更大的材料厚度。至少一个加热元件可以是PTC加热元件。在此以特别有利的方式利用这种PTC加热元件的电阻特性，其在一个温度范围内具有明显的渐进增加并因此导致流过这种加热元件的电流的自限制。由此例如可在不必进行温度控制的情况下将主动加热的内壁温度设定在约300℃的温度范围内。为此例如可使用钛酸钡作为这种PTC加热元件的构造材料。当外部容积被封闭以防被废气或/和反应剂穿流时，外部容积主要构成隔热间隙，其应尽可能地减小向外部的热损失。当外部容积可被废气或/和反应剂穿流时，则该容积也可用于将热量传递到也在内壁外侧绕流内壁的废气或反应剂上。在此特别有利的是，所述传热肋片成型结构包括多个在内管外侧上沿环周方向相继设置的传热肋片。所述传热肋片例如可构造成板状的或/和可相对于内壁纵向中轴线大致从内壁外侧径向向外延伸地设置。在一种替代实施方式中，所述传热肋片在内壁外侧上波浪状地包围内壁设置，由此可提供相对大的热传递表面。废气或反应剂与传热肋片成型结构的一种特别高效的热相互作用可如下实现：沿内壁纵向中轴线方向相继设置多组传热肋片，直接相继的组的传热肋片沿环周方向相对于彼此错开或/和在直接相继的组中传热肋片具有互不相同的环周距离，从而在沿流动方向相继的各组的过渡处，在与传热肋片表面的热相互作用中产生的边界层不断变化。一方面为了能够提供大表面并且另一方面尽可能少地阻碍混合区段中的废气流而提出，传热肋片具有大致沿内壁纵向中轴线方向延伸的传热表面。当传热肋片在径向外部贴靠在外壁的内侧上时，传热肋片成型结构可同时用于将内壁保持在外壁中。优选在此至少一部分传热肋片在径向外部具有沿内壁纵向中轴线方向轴向受限的支撑区域，所述支撑区域用于相对于外壁的支撑，以避免过多的热量传递到外壁上。外壁或/和内壁可构造成管状的。本专利技术还涉及一种用于内燃机的排气系统，其包括反应剂输出装置、反应剂输出装置下游的SCR催化器装置以及在反应剂输出装置和SCR催化器装置之间的根据本专利技术构造的混合装置。附图说明下面参考附图详细阐述本专利技术。附图如下：图1以原理图示出具有混合区段的排气系统局部；图2示出一种替代构造的混合区段的原理图；图3示出混合区段的内壁，在其内侧上设有加热装置的加热元件；图4示出混合区段的内壁，其上设有加热装置的加热元件；图5示出混合区段的内壁，其上设有加热装置的加热元件；图6示出混合区段的内壁，其上设有加热装置的加热元件；图7示出混合区段的内壁，其上设有加热装置的加热元件；图8示出在内壁上设有传热肋片成型结构的混合区段；图9示出设置在内壁上的传热肋片成型结构的两种不同实施方式；图10示出混合区段内管的透视图，该内管在其外侧上设有传热肋片成型结构的传热肋片组。具体实施方式图1以原理图示出例如车辆中内燃机的整体以附图标记10表示的排气系统的一部分。该排气系统10包括反应剂输出装置12，通过其将反应剂、如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于内燃机排气系统的混合装置(14)，该混合装置包括混合区段(18)，该混合区段具有待定位在反应剂输出装置(12)下游的混合区段入口区域(20)和待定位在催化器装置(16)上游的混合区段出口区域(22)，其中，所述混合区段(18)包括包围内部容积(28)的内壁(26)和包围该内壁(26)的外壁(24)，所述内部容积能被废气(A)或/和反应剂(R)穿流，在内壁(26)和外壁(24)之间形成环状包围内部容积(28)的外部容积(30)，在内壁(26)上设有可电激励的加热装置(34)或/和在内壁(26)上设有传热肋片成型结构(54)。

【技术特征摘要】
2017.10.18 DE 102017124276.71.用于内燃机排气系统的混合装置(14)，该混合装置包括混合区段(18)，该混合区段具有待定位在反应剂输出装置(12)下游的混合区段入口区域(20)和待定位在催化器装置(16)上游的混合区段出口区域(22)，其中，所述混合区段(18)包括包围内部容积(28)的内壁(26)和包围该内壁(26)的外壁(24)，所述内部容积能被废气(A)或/和反应剂(R)穿流，在内壁(26)和外壁(24)之间形成环状包围内部容积(28)的外部容积(30)，在内壁(26)上设有可电激励的加热装置(34)或/和在内壁(26)上设有传热肋片成型结构(54)。2.根据权利要求1所述的混合装置，其特征在于，所述可电激励的加热装置(34)包括至少一个可通过电激励加热的加热元件(38)。3.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，至少一个加热元件(38)设置在内壁(26)的外侧(36)上，或/和至少一个加热元件(38)设置在内壁(26)的内侧(32)上，或/和至少一个加热元件(38)包括螺旋状包围内壁(26)纵向中轴线(L)的加热导体。4.根据权利要求3所述的混合装置，其特征在于，所述加热导体的线圈螺距沿内壁(26)纵向中轴线(L)方向至少局部地大致恒定，或/和所述加热导体的线圈螺距沿纵向中轴线(L)方向变化，优选：在内壁(26)的至少一个长度区域中加热导体的线圈螺距沿主流动方向(H)优选大致连续地增加。5.根据权利要求2至4中任一项所述的混合装置，其特征在于，至少一个加热元件(38)包括蛇曲状缠绕的加热导体，或/和至少一个加热元件包括覆盖内壁(28)外表面(36)至少50％、优选至少80％的面状加热元件，或/和至少一个加热元件包括覆盖内壁(28)内表面(32)至少50％、优选至少80％的面状加热元件。6.根据权利要求2所述的混合装置，其特征在于，所述内壁(26)是导电的并且构成加热元件(38)，优选：在内壁(26)的纵向端部区域(40、42)上形成优选在内壁(26)整个环周上延伸的接触导通区域(44、46)或者在环周区域(48)...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·盖泽，
申请(专利权)人：埃贝斯佩歇排气技术有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE