Устройство для смешивания отработанного газа с добавкой Российский патент 2023 года по МПК F01N3/20 

Описание

Изобретение относится к устройству для смешивания потока отработанного газа с добавкой, в частности, с восстановителем в выхлопном тракте двигателя внутреннего сгорания, в частности, транспортного средства.

Устройства для смешивания потока отработанного газа с добавкой применяются, в частности, вместе с так называемыми катализаторами избирательного каталитического восстановления. В качестве добавки может использоваться восстановитель, например, водный раствор мочевины, который впрыскивается вверх по потоку относительно смесителя или непосредственно в сам смеситель. Восстановитель может смешиваться с отработанным газом. Тем самым, катализатор избирательного каталитического восстановления позволяет известным способом снизить содержание окисей азота в отработанном газе.

В DE 102012008556 А1 раскрывается система нейтрализации массового потока отработанных газов в выхлопном тракте, которая предполагает наличие в выхлопном тракте инжектора для подачи восстановителя в массовый поток отработанных газов и тангенциального впуска в цилиндрическом сегменте выхлопного тракта. Вниз по потоку относительно тангенциального впуска расположен смеситель для изменения направления вращения массового потока отработанных газов на противоположное. Вверх по потоку относительно смесителя находится инжектор, который расположен в цилиндрическом сегменте выхлопного тракта на центральной оси смесителя или вверх по потоку относительно впуска в области выхлопного тракта с уменьшенным сечением.

В ЕР 3067529 А1 раскрывается система нейтрализации отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, в которой происходит смешивание отработанных газов с по меньшей мере частично жидкой добавкой, испарение жидкой части добавки и создание смеси добавки с отработанными газами для находящегося за ней катализатора. Система включает предкамеру, основную камеру, смеситель, в котором отработанный газ может смешиваться с добавкой, и промежуточное устройство, через которое часть потока отработанных газов из предкамеры может подаваться в смеситель с торцевой стороны. Промежуточное устройство включает вихреобразующие элементы.

Другие смесители известны, например, из WO 2009/024815 А2 и ЕР 2985434 А1.

Задачей данного изобретения является создание альтернативного и/или улучшенного устройства для смешивания потока отработанного газа с добавкой. В частности, предполагается оптимальное использование монтажного пространства и/или улучшенное расположение компонентов устройства относительно друг друга.

Поставленная задача достигается путем создания устройства согласно независимому пункту формулы изобретения. Предпочтительные дополнительные варианты осуществления изобретения перечислены в зависимых пунктах формулы изобретения и в описании.

Данное устройство предназначено для смешивания потока отработанного газа с добавкой, в частности, с восстановителем (например, жидкостью или смесью жидкости с газом, в частности, водным раствором мочевины). Устройство включает смесительную трубу (например, цилиндрическую) для смешивания потока отработанного газа с добавкой. Устройство включает первую направляющую трубу для изменения направления потока отработанного газа, в частности на 180°. Первая направляющая труба выполнена с возможностью подавать поток отработанного газа в смесительную трубу. Первая направляющая труба включает крепежную область для установки инжектора добавки на первую направляющую трубу. Первая направляющая труба включает создающую завихрение область стенки, находящуюся с торца смесительной трубы и выполненную для сообщения завихрения потоку отработанного газа.

Устройство обеспечивает компактное расположение, так как первая направляющая труба используется как для создания завихрения со стороны торца, так и для размещения инжектора добавки. При этом форма первой направляющей трубы может выполнять двойную функцию. С одной стороны, форма первой направляющей трубы, в частности, направляющего кожуха первой направляющей трубы, может создавать завихрение и направлять поток отработанных газов, а с другой стороны, может обеспечивать пространство для размещения инжектора добавки. Т. е. функции создания завихрения и крепления инжектора добавки могут быть реализованы в одном элементе конструкции - в первой направляющей трубе, в частности, в направляющем кожухе первой направляющей трубы.

В частности, устройство может быть предназначено для встраивания в систему нейтрализации отработанных газов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, в частности, транспортного средства хозяйственного назначения.

В наиболее предпочтительном примере осуществления изобретения первая направляющая труба включает направляющий кожух. На направляющем кожухе содержатся создающая завихрение область стенки и/или крепежная область. Это позволяет объединить упомянутые ранее две функции в направляющем кожухе, где имеется достаточно свободного пространства для создающей завихрение области стенки и для крепежной области под установку инжектора добавки.

В частности, направляющий кожух вместе с участком корпуса трубы, к которой он крепится, может формировать первую направляющую трубу.

В предпочтительном примере осуществления изобретения создающая завихрение область стенки выполнена в виде спиралеобразной (винтовой) наклонной площадки. Спиралеобразная наклонная площадка обеспечивает образование завихрения в потоке отработанного газа со стороны торца относительно смесительной трубы. Крепежная область и, тем самым, инжектор добавки могут быть расположены во внутренней области или, соответственно, на внутренней стороне спиралеобразной наклонной площадки на наружной стороне первой направляющей трубы, в частности, направляющего кожуха первой направляющей трубы.

В одном из примеров осуществления изобретения создающая завихрение область стенки предназначена для создания завихрения на внутренней стороне первой направляющей трубы и для размещения на наружной стороне первой направляющей трубы крепежной области и/или инжектора добавки. В качестве альтернативы или дополнительно крепежная область и/или инжектор добавки расположены с торца смесительной трубы рядом с создающей завихрение областью стенки. В качестве альтернативы или дополнительно крепежная область и/или инжектор добавки расположены по центру относительно центральной оси спирали, вокруг которой создающая завихрение область стенки продолжается в форме спирали. В качестве альтернативы или дополнительно крепежная область и/или инжектор добавки расположены таким образом, что имеется возможность впрыска добавки через инжектор в центр завихрения потока отработанного газа.

В дополнительном варианте осуществления изобретения центральная ось спирали, вокруг которой создающая завихрение область стенки продолжается в форме спирали, проходит на некотором расстоянии от центральной продольной оси смесительной трубы, в частности, параллельно этой оси.

В одном из вариантов осуществления изобретения устройство дополнительно включает инжектор добавки, в частности, инжектор восстановителя. Инжектор добавки установлен на крепежной области так, что имеется возможность подачи добавки из инжектора в смесительную трубу с торца, и/или инжектор расположен эксцентрически по отношению к центральной продольной оси смесительной трубы. Это позволяет впрыскивать добавку в поток отработанного газа эксцентрически по отношению к центральной продольной оси и, тем самым, предпочтительно по центру относительно центральной оси спирали (и, тем самым, в центр завихрения).

В дополнительном варианте осуществления изобретения смесительная труба включает, в частности, цилиндрическую (например, в форме кругового или эллиптического цилиндра) внутреннюю трубу и, в частности, цилиндрическую (например, в форме кругового или эллиптического цилиндра) наружную трубу, охватывающую внутреннюю трубу (например, соосно). Например, кольцевой зазор между внутренней и наружной трубами может иметь форму кругового или эллиптического кольца. Предпочтительно, чтобы была обеспечена возможность подачи потока отработанного газа через первую направляющую трубу во внутреннюю трубу в виде первой части потока отработанного газа и со стороны торца - в область между внутренней трубой и наружной трубой в виде второй части потока отработанного газа. Это позволит создать условия, в которых первая часть потока отработанного газа смешивается во внутренней трубе с добавкой, а вторая часть потока отработанного газа нагревает внутреннюю трубу. Нагрев повышает интенсивность испарения капель добавки, попавших на внутреннюю поверхность внутренней трубы, что предотвращает их отложение.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения первая часть потока отработанного газа больше второй части потока отработанного газа. В качестве альтернативы или дополнительно первая часть потока отработанного газа по объему составляет от 70 до 90%, в частности, 80% от потока отработанного газа, проходящего через первую направляющую трубу. В качестве альтернативы или дополнительно вторая часть потока отработанного газа по объему составляет от 10 до 30%, в частности, 20% от потока отработанного газа, проходящего через первую направляющую трубу. В качестве альтернативы или дополнительно зазор между внутренней трубой и наружной трубой составляет от 5 до 10 мм, в частности, 8 мм.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения внутренняя труба является теплопроводной для передачи тепловой энергии от второй части потока отработанного газа ко внутренней поверхности внутренней трубы. Тем самым, вторая часть потока отработанного газа нагревает внутреннюю трубу для предотвращения и/или уменьшения конденсации добавки на внутренней поверхности внутренней трубы. Например, внутренняя труба может быть изготовлена из теплопроводного металла или теплопроводного металлического сплава.

В одном из вариантов осуществления изобретения наружная боковая поверхность внутренней трубы профилирована, в частности, для увеличения показателей теплообмена между областью (между внутренней трубой и наружной трубой) и внутренней трубой.

В дополнительном варианте осуществления изобретения контур торцовой поверхности внутренней трубы, обращенной к первой направляющей трубе (в частности, к направляющему кожуху первой направляющей трубы), по меньшей мере частично повторяет внутренний контур создающей завихрение области стенки (например, спиралеобразной наклонной площадки) на, в основном, неизменном расстоянии. Также возможно, чтобы по меньшей мере частично присутствовали разные расстояния до внутреннего контура создающей завихрение области стенки, предназначенные для оптимизации потоков. В качестве альтернативы или дополнительно торцовая поверхность внутренней трубы, обращенная к первой направляющей трубе (в частности, к направляющему кожуху первой направляющей трубы), по меньшей мере частично выполнена в форме спирали. Это позволит получить однородную подачу потока во внутреннюю трубу.

Предпочтительно, чтобы выпускной контур (например, торцовая поверхность) внутренней трубы был профилирован, в частности, чтобы был создан коронообразный профиль, зубчатый профиль и/или волнистый профиль. Например, профили могут быть расположены радиально под наклоном наружу, радиально под наклоном вовнутрь или попеременно радиально под наклоном наружу и вовнутрь.

Также возможно, чтобы выпускная зона внутренней трубы была выполнена в форме колпака. Например, форма колпака может частично продолжаться во вторую направляющую трубу и/или способствовать изменению направления потока, например, на 90°.

Здесь в прямой форме указывается на то, что формирование выпускного контура или, соответственно, выпускной зоны внутренней трубы смесительной трубы раскрывается независимо от всех других описываемых здесь признаков.

В частности подъем спиралеобразной торцовой поверхности может, в основном, соответствовать подъему спиралеобразной области стенки, создающей завихрение.

В одном из примеров осуществления изобретения устройство включает защиту зоны впрыска, расположенную по меньшей мере частично вокруг отверстия для впрыска (добавки) с помощью инжектора и/или вокруг первой направляющей трубы (например, направляющего кожуха). Это позволяет предотвратить или уменьшить негативное влияние вихреобразного потока отработанного газа на впрыск добавки.

В дополнительном примере осуществления изобретения устройство включает вторую направляющую трубу для изменения направления потока отработанного газа, в частности на 180°. Вторая направляющая труба расположена вниз по потоку относительно смесительной трубы.

В частности, первая направляющая труба может быть расположена непосредственно вверх по потоку относительно смесительной трубы и/или вторая направляющая труба может находиться непосредственно вниз по потоку относительно смесительной трубы. В качестве альтернативы или дополнительно первая направляющая труба может быть закреплена на смесительной трубе и/или смесительная труба может быть закреплена на второй направляющей трубе.

Предпочтительно, чтобы вторая направляющая труба также была образована направляющим кожухом и участком корпуса трубы.

В одном из вариантов осуществления изобретения впускное отверстие первой направляющей трубы обращено к выпускному отверстию второй направляющей трубы. В качестве альтернативы или дополнительно впускное отверстие первой направляющей трубы смещено по окружности вокруг центральной продольной оси смесительной трубы, в частности, на угол от 90 до 270° относительно выпускного отверстия второй направляющей трубы. В качестве альтернативы или дополнительно впускное отверстие первой направляющей трубы не перекрывает выпускное отверстие второй направляющей трубы, если смотреть в направлении центральной продольной оси смесительной трубы. Это обеспечивает компактное расположение и сочетание с другими компонентами выхлопного тракта.

Предпочтительно, чтобы устройство могло быть расположено вверх по потоку относительно катализатора окисления и/или относительно сажевого фильтра и/или вверх по потоку относительно катализатора избирательного каталитического восстановления.

Предпочтительно, чтобы катализатор окисления и/или сажевый фильтр могли быть расположены непосредственно вверх по потоку относительно устройства и чтобы они соединялись с впускным отверстием первой направляющей трубы. В частности, продольная ось катализатора окисления и/или сажевого фильтра может продолжаться, в основном, параллельно центральной продольной оси смесительной трубы.

Также возможно, чтобы катализатор избирательного каталитического восстановления находился непосредственно вниз по потоку относительно устройства, а выпускное отверстие второй направляющей трубы соединялось с катализатором избирательного каталитического восстановления. В частности, продольная ось катализатора избирательного каталитического восстановления может продолжаться, в основном, параллельно центральной продольной оси смесительной трубы.

В дополнительном варианте осуществления изобретения первая направляющая труба и/или вторая направляющая труба выполнена с двойными стенками с интегрированной теплоизоляцией. Теплоизоляция позволяет предотвратить или по меньшей мере снизить нежелательное охлаждение потока отработанного газа в устройстве.

В частности, направляющий кожух первой направляющей трубы и/или направляющий кожух второй направляющей трубы могут быть выполнены с двойными стенками с интегрированной теплоизоляцией.

Данное раскрытие также относится к транспортному средству, в частности, транспортному средству хозяйственного назначения с описанным здесь устройством.

Также существует возможность применения описанного здесь устройства для легковых автомобилей, двигателей большой мощности, транспортных средств повышенной проходимости, стационарных двигателей, судовых двигателей и т.д.

По дополнительному аспекту данное раскрытие относится к направляющему кожуху устройства для смешивания потока отработанного газа с добавкой. Направляющий кожух предназначен для изменения направления потока отработанного газа, в частности, на 180°. Через направляющий кожух поток отработанного газа может подаваться в смесительную трубу со стороны торца. Направляющий кожух включает крепежную область для установки инжектора добавки на направляющий кожух. Направляющий кожух включает создающую завихрение область стенки, находящуюся с торца смесительной трубы и выполненную для сообщения завихрения потоку отработанного газа.

В частности, данный направляющий кожух может быть выполнен как описанный здесь направляющий кожух первой направляющей трубы.

Описанные выше предпочтительные варианты осуществления и признаки изобретения можно комбинировать друг с другом в любом сочетании. Другие детали и преимущества данного изобретения описываются ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи. На них показаны:

Фиг. 1 Вид в перспективе смесителя по одному из примеров осуществления изобретения;

Фиг. 2 Вид сверху на примерный смеситель;

Фиг. 3 Вид сбоку на примерный смеситель;

Фиг. 4 Дополнительный вид сбоку на примерный смеситель;

Фиг. 5 Сечение примерного смесителя по линии А-А на фиг.4;

Фиг. 6 Сечение направляющего кожуха примерного смесителя;

Фиг. 7 Сечение другого направляющего кожуха примерного смесителя;

Фиг. 8 Вид в перспективе защиты зоны впрыска примерного смесителя; и

Фиг. 9 Вид в перспективе направляющего кожуха и внутренней трубы примерного смесителя.

Изображенные на фигурах варианты осуществления изобретения совпадают по меньшей мере частично, так что аналогичные или идентичные детали обозначены одинаковыми номерами позиций и в качестве пояснений к ним даются ссылки на описание других вариантов осуществления либо, соответственно, на другие фигуры во избежание повторений.

На фиг.1-5 изображен смеситель 10. Смеситель 10 может быть использован, в частности, для смешивания отработанного газа с добавкой в выхлопной системе двигателя внутреннего сгорания. Предпочтительно, чтобы двигатель внутреннего сгорания был установлен в транспортное средство хозяйственного назначения, например, автобус или грузовой автомобиль. Смеситель 10 предпочтительно предназначен для впрыска восстановителя, например, водного раствора мочевины, и для смешивания восстановителя с отработанным газом для расположенного вниз по потоку катализатора SCR (избирательного каталитического восстановления) с последующей реакцией восстановления окисей азота.

Смеситель 10 включает первую направляющую трубу 12, смесительную трубу 14 и вторую направляющую трубу 16. Первая направляющая труба 12 расположена вверх по потоку относительно смесительной трубы 14. Смесительная труба 14 расположена между первой направляющей трубой 12 и второй направляющей трубой 16. Вторая направляющая труба 16 находится вниз по потоку относительно смесительной трубы 14.

Первая направляющая труба 12 включает участок 17 корпуса трубы со стороны впуска, участок 18 корпуса трубы со стороны выпуска, направляющий кожух 20 и основание 21 трубы. Первая направляющая труба 12 дополнительно включает впускное отверстие 22 на участке 17 корпуса трубы со стороны впуска, выпускное отверстие 24 на участке 18 корпуса трубы со стороны выпуска, создающую завихрение область 26 стенки и крепежную область 28 для инжектора 30 добавки (схематически изображен только на фиг.4).

Участки 17, 18 корпуса трубы, направляющий кожух 20 и основание 21 трубы прикреплены друг к другу, в частности, герметично для образования первой направляющей трубы 12. Первая направляющая труба 12 продолжается между впускным отверстием 22 и выпускным отверстием 24 (см. фиг.5). Участок 18 корпуса трубы на стороне выпуска закреплен на смесительной трубе 14, например, с помощью фланцевого соединения, как показано на изображении. Выпускное отверстие 24 соединяется со смесительной трубой 14. Через выпускное отверстие 24 первая направляющая труба 12 подает в смесительную трубу 14 поток отработанного газа со стороны торца.

Первая направляющая труба 12 может быть расположена, например, вниз по потоку относительно катализатора окисления, например, дизельного катализатора окисления (англ. DOC) и/или относительно сажевого фильтра, например, дизельного сажевого фильтра (англ. DPF).

Первая направляющая труба 12, в частности, направляющий кожух 20 первой направляющей трубы 12 изменяет направление потока отработанного газа на 180°. Направление подаваемого внутрь первой направляющей трубы 12 потока (через впускное отверстие 22) является параллельным и противоположным направлению отводимого из направляющей трубы 12 в смесительную трубу 14 потока (через выпускное отверстие 24).

Создающая завихрение область 26 стенки находится со стороны торца относительно смесительной трубы 14. Создающая завихрение область 26 стенки выполнена в виде спиралеобразной (винтовой) наклонной площадки. Создающая завихрение область 26 стенки продолжается в форме спирали вокруг центральной оси В спирали (см. фиг.5). Центральная ось В спирали продолжается параллельно и со смещением относительно центральной продольной оси С (см. фиг.5) смесительной трубы 14. Область 26 стенки создает завихрение потока отработанного газа, проходящего через первую направляющую трубу 12. Завихрение соответствует спиралеобразному потоку вокруг центральной оси В спирали. Поток отработанного газа в виде завихрения проходит из первой направляющей трубы 12 в смесительную трубу 14.

Крепежная область 28 предназначена для крепления инжектора 30 добавки (см. фиг.4). Крепежная область 28 может быть выполнена, например, как показано, в виде треноги. Крепежная область 28 расположена эксцентрически относительно центральной продольной оси С смесительной трубы 14. В частности, крепежная область 28 расположена так, что инжектор 30 добавки (см. фиг.4) впрыскивает добавку в центр завихрения потока отработанного газа. Это обеспечивает равномерное смешивание отработанного газа с добавкой. Для этого крепежная область 28 расположена, в частности, по центру относительно центральной оси В спирали.

Инжектор 30 добавки выполнен, в частности, в виде инжектора восстановителя. С помощью инжектора 30 добавка может подаваться в смесительную трубу 14, в частности, только во внутреннюю трубу смесительной трубы 14. Например, инжектор 30 может впрыскивать водный раствор мочевины для восстановления окисей азота с помощью катализатора избирательного каталитического восстановления, который установлен за смесителем 10.

Смесительная труба 14 включает внутреннюю трубу 32 и наружную трубу 34. Иными словами, смесительная труба 14 выполнена с двойными стенками. Внутренняя труба 32 и наружная труба 34 могут быть расположены, например, концентрически относительно центральной продольной оси С. Внутренняя труба 32 может быть, в основном, цилиндрической, например, в форме круглого или эллиптического цилиндра. Наружная труба 34 может быть, в основном, цилиндрической, например, в форме круглого или эллиптического цилиндра. Между внутренней трубой 32 и наружной трубой 34 могут располагаться, например, проставки.

Поток отработанного газа из первой направляющей трубы 12 подается в смесительную трубу 14. В частности, поток отработанного газа подается во внутреннюю трубу 32 смесительной трубы 14 и в (кольцевую) область 36 между внутренней 32 и наружной 34 трубами (см., например, фиг.5).

Первая часть потока отработанного газа, подаваемая во внутреннюю трубу 32, смешивается во внутренней трубе 32 с добавкой, впрыскиваемой инжектором 30. Завихрение потока отработанных газов способствует смешиванию отработанного газа с добавкой.

Часть потока отработанного газа, подаваемая в зону 36 между внутренней трубой 32 и наружной трубой 34, используется для нагрева и поддержания тепла внутренней трубы 32. В результате капли жидкой добавки лучше испаряются на внутренней поверхности внутренней трубы 32. Это эффективно предотвращает или уменьшает образование отложений.

Чтобы увеличить теплообмен между второй частью потока отработанного газа, проходящей в области 36, и внутренней поверхностью 38 внутренней трубы 32, внутренняя труба 32 может быть выполнена теплопроводной. Например, внутренняя труба 32 может быть изготовлена из теплопроводного материала, к примеру из металла или металлического сплава. Также возможно, чтобы наружная поверхность 40 внутренней трубы 32 была профилированной для увеличения площади поверхности 40 наружной оболочки (не изображено). Это также может увеличить теплообмен.

Первая часть потока отработанного газа, проходящая через внутреннюю трубу 32 больше второй части потока отработанного газа, проходящего через область 36. Исследования показывают, что существуют наиболее предпочтительные соотношения между первой и второй частями потока отработанного газа. С одной стороны, эти предпочтительные соотношения обеспечивают хорошее смешивание добавки с отработанным газом во внутренней трубе 32 и, таким образом, эффективное снижение содержания окисей азота. С другой стороны, эти предпочтительные соотношения позволяют обеспечить достаточный нагрев внутренней трубы 32 для сокращения или уменьшения конденсации добавки на внутренней поверхности 38 внутренней трубы 32.

В частности, первая часть потока отработанного газа, проходящего через внутреннюю трубу 32, по объему составляет от 70 до 90%, в частности, 80% от потока отработанного газа, проходящего через первую направляющую трубу 12. Вторая часть потока отработанного газа, проходящего через область 36, по объему составляет от 10 до 30%, в частности, 20% от потока отработанного газа, проходящего через первую направляющую трубу. Зазор между внутренней трубой 32 и наружной трубой 34 может составлять от 5 до 10 мм, в частности, 8 мм.

Поток отработанного газа покидает смесительную трубу 14 и попадает во вторую направляющую трубу 16. В частности, первая часть потока отработанного газа, смешанная с добавкой, покидает внутреннюю трубу 32 смесительной трубы 14 и поступает во вторую направляющую трубу 16. Кроме того, вторая часть потока отработанных газов покидает область 36 между внутренней трубой 32 и наружной трубой 34 и поступает во вторую направляющую трубу 16.

Вторая направляющая труба 16 включает участок 41 корпуса трубы со стороны впуска, направляющий кожух 42, основание 43 трубы и участок 44 корпуса трубы со стороны выпуска.

Участки 41, 44 корпуса трубы, направляющий кожух 42 и основание 43 трубы прикреплены друг к другу, в частности, герметично для образования второй направляющей трубы 16. Вторая направляющая труба 12 продолжается между впускным отверстием 46 (см. фиг.5) и выпускным отверстием 48. Участок 41 корпуса трубы закреплен на смесительной трубе 14, например, с помощью фланцевого соединения, как показано на изображении. Смесительная труба 14 подает поток отработанных газов (первую часть потока отработанных газов и вторую часть потока отработанных газов) через впускное отверстие 46 во вторую направляющую трубу 16.

Вторая направляющая труба 16 может быть расположена, например, вверх по потоку относительно катализатора избирательного каталитического восстановления.

Вторая направляющая труба 16, в частности, направляющий кожух 42 второй направляющей трубы 16 изменяет направление потока отработанного газа на 180°. Направление подаваемого внутрь второй направляющей трубы 16 потока (через впускное отверстие 4 6) является параллельным и противоположным направлению отводимого из второй направляющей трубы 16 (через выпускное отверстие 48) потока.

Для компактного расположения смесителя 10 и расположенных вверх по потоку компонентов системы нейтрализации отработанных газов и находящихся вниз по потоку компонентов системы нейтрализации отработанных газов впускное отверстие 22 первой направляющей трубы 12 обращено к выпускному отверстию 4 8 второй направляющей трубы 16. В частности, впускное отверстие 22 первой направляющей трубы 12 смещено по окружности вокруг центральной продольной оси С смесительной трубы 14, например, на угол от 90° относительно выпускного отверстия 48 второй направляющей трубы 16. Тем самым, впускное отверстие 22 первой направляющей трубы 12 не перекрывает выпускное отверстие 4 8 второй направляющей трубы 16, если смотреть в направлении центральной продольной оси С смесительной трубы 14 (см. фиг.2).

На фиг.6 и 7 изображены предпочтительные варианты осуществления направляющих кожухов 20 и 42.

Направляющие кожухи 20, 42 выполнены с двойными стенками. Между стенками направляющих кожухов 20, 42 находится теплоизоляция 50. Теплоизоляция 50 может включать, например, один или несколько матов из стекловолокна. Теплоизоляция 50 может уменьшить нежелательное охлаждение потока отработанного газа. Соответствующие внутренние и наружные стенки направляющего кожуха 20, 42 могут быть соединены друг с другом, например, силовым, геометрическим и/или неразъемным способами. Например, соответствующие стенки могут быть приварены друг к другу.

На фиг.8 изображен необязательный элемент: защита 52 зоны впрыска для инжектора 30 добавки.

Защита 52 зоны впрыска может являться продолжением формы направляющего кожуха 20 первой направляющей трубы 12 или может быть закреплена на нем. Защита 52 зоны впрыска охватывает отверстие 54 для впрыска с помощью инжектора 30 добавки (см. фиг.4) и, тем самым, частично отверстие для впрыска (не показано) самого инжектора 30. Защита 52 зоны впрыска предотвращает или снижает воздействие потока отработанного газа на процесс впрыска добавки через инжектор 30. Защита 52 зоны впрыска может быть выполнена, например, частично в форме трубы и/или частично в форме круглого цилиндра.

На фиг.9 показан предпочтительный вариант осуществления внутренней трубы 32 смесительной трубы 14.

Торцовая поверхность 56 внутренней трубы 32, обращенная к первой направляющей трубе 12, выполнена в форме спирали. Это может обеспечить сохранение расстояния до внутреннего контура направляющего кожуха 20 первой направляющей трубы 12 и, в частности, до спиралевидной области 2 6 стенки, создающей завихрение. Это обеспечивает однородную подачу потока во внутреннюю трубу 32.

Торцовая поверхность 58 внутренней трубы 32, обращенная ко второй направляющей трубе 16, может быть выполнена для выбора потока. В не изображенном примере торцовая поверхность 58 может быть профилирована, например, может быть создан коронообразный профиль, зубчатый профиль, волнистый профиль или аналогичный. Профили могут быть расположены, например, радиально под наклоном наружу, радиально под наклоном вовнутрь или попеременно радиально под наклоном наружу и вовнутрь. Также можно выполнить выпускную зону внутренней трубы 32 в форме колпака, например, колпака, который частично продолжается во вторую направляющую трубу и/или способствует изменению направления потока, например, на 90° (не показано).

Данное изобретение не ограничивается предпочтительными примерами осуществления, которые были описаны выше. Более того, возможно множество вариантов и модификаций, в которых также будет использована идея данного изобретения, и поэтому такие варианты будут входить в пределы правовой охраны. В частности, данное изобретение претендует на защиту предмета и признаков из зависимых пунктов формулы изобретения вне зависимости от отсылки к соответствующим пунктам формулы. В частности, признаки независимого пункта 1 формулы изобретения могут быть раскрыты независимо друг от друга. Дополнительно признаки зависимых пунктов формулы изобретения раскрываются независимо от всех признаков независимого пункта 1 и, к примеру, независимо от признаков касательно наличия и/или конфигурации смесительной трубы, первой направляющей трубы, крепежной области и/или создающей завихрение области стенки из независимого пункта 1.

Список номеров позиций

10 Смеситель

12 Первая направляющая труба

14 Смесительная труба

16 Вторая направляющая труба

17 Участок корпуса трубы со стороны впуска

18 Участок корпуса трубы со стороны выпуска

20 Направляющий кожух

21 Основание трубы

22 Впускное отверстие

24 Выпускное отверстие

26 Создающая завихрение область стенки

28 Крепежная область

30 Инжектор добавки

32 Внутренняя труба

34 Наружная труба

36 Область между внутренней и наружной трубами

38 Внутренняя поверхность

40 Поверхность наружной оболочки

41 Участок корпуса трубы со стороны впуска

42 Направляющий кожух

43 Основание трубы

44 Участок корпуса трубы со стороны выпуска

46 Впускное отверстие

48 Выпускное отверстие

50 Теплоизоляция

52 Защита зоны впрыска

54 Отверстие для впрыска

56 Торцовая поверхность

58 Торцовая поверхность

В Центральная ось спирали

С Центральная продольная ось

Изобретение относится к устройству (10) для смешивания потока отработанного газа с добавкой, в частности с восстановителем. Устройство (10) включает смесительную трубу (14) для смешивания потока отработанного газа с добавкой. Устройство (10) включает первую направляющую трубу (12) для изменения направления потока отработанного газа, в частности, на 180°. Первая направляющая труба (12) выполнена с возможностью подавать поток отработанного газа в смесительную трубу (14). Первая направляющая труба (12) включает крепежную область (28) для установки инжектора (30) добавки на первую направляющую трубу (12). Первая направляющая труба (12) включает создающую завихрение область (26) стенки, находящуюся с торца смесительной трубы (14) и выполненную для сообщения завихрения потоку отработанного газа. Устройство (10) обеспечивает компактное расположение, так как первая направляющая труба (12) используется как для создания завихрения со стороны торца, так и для размещения инжектора (30) добавки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Устройство (10) для смешивания потока отработанного газа с добавкой, в частности с восстановителем, включающее

смесительную трубу (14), выполненную с возможностью смешивания потока отработанного газа с добавкой; и

первую направляющую трубу (12), выполненную с возможностью изменения направления потока отработанного газа, в частности, на 180°, при этом

первая направляющая труба (12) выполнена с возможностью подачи потока отработанного газа в смесительную трубу (14);

первая направляющая труба (12) содержит область крепления (28) для присоединения инжектора (30) добавки к первой направляющей трубе (12); и

первая направляющая труба (12) содержит область стенки (26), находящуюся с торца смесительной трубы (14), создающую завихрение и выполненную с возможностью сообщения потоку отработанного газа завихрения, при этом область стенки (26), создающая завихрение, выполнена в виде спиралеобразной наклонной площадки, а крепежная область (28) и/или инжектор (30) добавки расположены с торца смесительной трубы (14) рядом с областью стенки (26), создающей завихрение; и/или

крепежная область (28) и/или инжектор (30) добавки расположены по центру относительно центральной оси спирали, вокруг области стенки (46), создающей завихрение, продолжается в форме спирали; или

смесительная труба (14) включает одну, в частности, цилиндрическую внутреннюю трубу (32) и одну, в частности, цилиндрическую наружную трубу (34), охватывающую внутреннюю трубу; и

первая направляющая труба (12) выполнена с возможностью подачи потока отработанного газа, в виде первой части потока, во внутреннюю трубу (32), а между внутренней трубой (32) и наружной трубой (34) со стороны торца в область (36) в виде второй части потока отработанного газа; или

контур торцовой поверхности (56) внутренней трубы (32), обращенной к первой направляющей трубе (12), по меньшей мере частично повторяет внутренний контур области стенки (26), создающей завихрение на, в основном, неизменном расстоянии и/или по меньшей мере частично на разных расстояниях до внутреннего контура области стенки (26), создающей завихрение, и/или

торцовая поверхность (56) внутренней трубы (32), обращенная к первой направляющей трубе (12), по меньшей мере частично выполнена в форме спирали; и/или

выпускной контур внутренней трубы (32) выполнен профилированным, в частности, создан коронообразный профиль, зубчатый профиль и/или волнистый профиль; и/или

выпускная зона внутренней трубы (32) выполнена в форме колпака; или

устройство (10) дополнительно содержит вторую направляющую трубу (16) для изменения направления потока отработанного газа, в частности, на 180°, при этом вторая направляющая труба (16) расположена ниже по потоку относительно смесительной трубы (14); или

первая направляющая труба (12) и/или вторая направляющая труба (12) выполнена с двойными стенками с интегрированной теплоизоляцией (50).

2. Устройство (10) по п. 1, в котором

первая направляющая труба (12) содержит направляющий кожух (20), и

область стенки (26) и/или крепежная область (28), создающая завихрение, содержится на направляющем кожухе (20).

3. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, в котором

область стенки (26), создающая завихрение, выполнена с возможностью создания завихрения на внутренней стороне первой направляющей трубы (12) и размещения на наружной стороне первой направляющей трубы (12) крепежной области (28) и/или инжектора (30) добавки; и/или

крепежная область (28) и/или инжектор (30) добавки расположены с возможностью впрыска добавки через инжектор (30) в центр завихрения потока отработанного газа.

4. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, в котором центральная ось (В) спирали, вокруг которой область стенки (26), создающая завихрение, продолжается в форме спирали, проходит на некотором расстоянии от центральной продольной оси (С) смесительной трубы (14), в частности, параллельно этой оси.

5. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, дополнительно содержащее

инжектор (30) добавки, в частности инжектор восстановителя, выполненный с возможностью установки на крепежной области (28) с возможностью подачи добавки из инжектора (30) в смесительную трубу (14) с торца, и/или инжектор (30) расположен эксцентрически по отношению к центральной продольной оси (С) смесительной трубы (14).

6. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, в котором

первая часть потока отработанного газа больше второй части потока отработанного газа; и/или

первая часть потока отработанного газа по объему составляет от 70 до 90%, в частности 80% от потока отработанного газа, проходящего через первую направляющую трубу (12); и/или

вторая часть потока отработанного газа по объему составляет от 10 до 30%, в частности 20% от потока отработанного газа, проходящего через первую направляющую трубу (12); и/или

зазор между внутренней трубой (32) и наружной трубой (34) составляет от 5 до 10 мм, в частности 8 мм.

7. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, в котором

внутренняя труба (32) является теплопроводной для передачи тепловой энергии от второй части потока отработанного газа к внутренней поверхности (38) внутренней трубы (32); и/или

вторая часть потока отработанного газа нагревает внутреннюю трубу (32) для предотвращения и/или уменьшения конденсации добавки на внутренней поверхности (38) внутренней трубы (32).

8. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, в котором

наружная боковая поверхность (40) внутренней трубы (32) выполнена профилированной, в частности, для увеличения показателей теплообмена между областью (36) и внутренней трубой (32).

9. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, дополнительно содержит

защиту (52) зоны впрыска, расположенную по меньшей мере частично вокруг отверстия (54) для впрыска с помощью инжектора (30) добавки и/или вокруг первой направляющей трубы (12).

10. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, в котором

впускное отверстие (22) первой направляющей трубы (12) обращено к выпускному отверстию (48) второй направляющей трубы (16); и/или

впускное отверстие (22) первой направляющей трубы (12) смещено по окружности вокруг центральной продольной оси (С) смесительной трубы (14), в частности, на угол от 90 до 270° относительно выпускного отверстия (48) второй направляющей трубы (14); и/или

впускное отверстие (22) первой направляющей трубы (12) не перекрывает выпускное отверстие (48) второй направляющей трубы (16), относительно направлении центральной продольной оси (С) смесительной трубы (14).

11. Устройство (10) по одному из предыдущих пунктов, в котором вторая направляющая труба (12) выполнена с двойными стенками с интегрированной теплоизоляцией (50).

12. Транспортное средство, в частности транспортное средство хозяйственного назначения, с устройством (10) по одному из предыдущих пунктов.