Смесительное устройство для последующей обработки отработавших газов

Изобретение относится к области обработки отработавших газов двигателя внктреннего сгорания. Смесительное устройство (1) содержит имеющий входное сечение (3) корпус (4) и расположенную внутри корпуса (4), проходящую по существу параллельно основному направлению (5) впрыска дозирующего устройства (6) и предназначенную для подвода жидкости и/или смеси жидкость - газ внутреннюю трубу (7) с выполненной во внутреннем пространстве (8) внутренней трубы (7) областью (10) предварительного смешивания. Корпус (4) имеет спиралевидный участок (13) корпуса и на торцевой стороне (11) корпуса (4) расположено дозирующее устройство (6). Основной поток (12) отработавших газов направляется между корпусом (4) и внешней боковой поверхностью (14) внутренней трубы (7) и подводится к основной области (16) смешивания, а частичный поток (17) отработавших газов через проход (18) внутренней трубы подводится к расположенной около дозирующего устройства области (10) предварительного смешивания. Частичный поток (17) отработавших газов через область (10) предварительного смешивания попадает в основную область (16) смешивания и основной поток (12) отработавших газов содержит большую долю объема отработавших газов в виде частичного потока (17) отработавших газов. 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к смесительному устройству для последующей обработки отработавших газов в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, которое содержит имеющий входное сечение корпус и расположенную внутри корпуса, проходящую по существу параллельно основному направлению впрыска дозирующего устройства и предназначенную для подвода жидкости и/или смеси жидкость-газ внутреннюю трубу с выполненной во внутреннем пространстве внутренней трубы областью предварительного смешивания.

Из выкладного описания DE 10 2009 053950 A1 известно смесительное устройство, в котором отработавшие газы смешиваются с подаваемым дозирующим устройством жидким восстановителем, причем отработавшие газы через дальние по отношению к дозирующему устройству отверстия внутренней трубы в радиальном направлении попадают в его внутреннее пространство, а через торцевое, ближнее по отношению к дозирующему устройству отверстие попадают во внутреннее пространство внутренней трубы. При этом существенная часть потока отработавших газов течет в область впрыска дозирующего устройства и оказывает влияние на процесс введения восстановителя.

В основе изобретения лежит задача, состоящая в том, чтобы усовершенствовать смесительное устройство с признаками п.1 формулы таким образом, чтобы смешивание жидкости с отработавшими газами осуществлялось надежным образом и как можно более однородно, независимо или лишь под незначительным влиянием объемного потока отработавших газов. Кроме того, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы осуществить смешивание при прохождении незначительного участка смешивания и сохранить объем смесительного устройства малым.

Эта задача решается признаками п.1 формулы. Предпочтительные модификации и варианты осуществления изобретения являются предметом зависимых пп.2-15 формулы.

В качестве сущности изобретения предлагается, что корпус имеет спиралевидный участок корпуса, а на торцевой стороне корпуса расположено дозирующее устройство, причем основной поток отработавших газов направляется между корпусом и внешней боковой поверхностью внутренней трубы и подводится к основной области смешивания, а частичный поток отработавших газов через проход внутренней трубы подводится к расположенной около дозирующего устройства области предварительного смешивания, причем частичный поток отработавших газов через область предварительного смешивания попадает в основную область смешивания, и основной поток отработавших газов содержит большую долю объема отработавших газов в виде частичного потока отработавших газов. Благодаря тому, что поток отработавших газов разделяется на более слабый по объему частичный поток отработавших газов и более сильный по объему основной поток отработавших газов и оба потока отработавших газов соединяются в основной области смешивания, обеспечивается как впрыск жидкости при незначительном влиянии объемного потока отработавших газов, так и в то же время, посредством вновь осуществляемого объединения основного и частичного потоков отработавших газов в основной области смешивания, достигается однородное перемешивание жидкости внутри общего потока отработавших газов. Функция спиралевидного участка корпуса состоит в том, чтобы, по меньшей мере, основному потоку отработавших газов сообщить движение по спирали. Это движение по спирали оказывает благоприятное воздействие на перемешивание жидкости и отработавших газов и на их гомогенизацию в области предварительного смешивания и в основной области смешивания. Проход внутренней трубы обеспечивает выравнивание давления между основным потоком отработавших газов и расположенной около распылителя внутренней части внутренней трубы, а также меньший частичный массовый поток отработавших газов для обеспечения удаления распыляемого вещества (аэрозоля) из внутренней части внутренней трубы. Если не предусмотрен байпасный канал и не осуществляется направление частичного потока отработавших газов в область предварительного смешивания, то периодически впрыскиваемая жидкость может вести себя по принципу колебательной системы, что приводит, по меньшей мере, к временным колебаниям давления в областях смешивания – и, таким образом, к неблагоприятным условиям для однородного перемешивания; в случае предлагаемой в изобретении конструкции этого удается избежать.

Когда описывается впрыск жидкости посредством дозирующего устройства, предполагается, что она также может содержать смесь жидкость-газ, например, в форме аэрозоля; ниже проводится упрощение и в качестве примера говорится о жидкости. Принципиально дозирующее устройство впрыскивает в смесительное устройство восстановитель, например, раствор мочевины или углеводородосодержащее вещество, и как можно более однородно перемешивает его с отработавшими газами. В случае раствора мочевины, например, она подводится к расположенному ниже по потоку гидролизному каталитическому нейтрализатору и там подвергается реакции.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения основное направление впрыска дозирующего устройства проходит по существу параллельно и/или коаксиально по отношению к продольной оси корпуса и/или по отношению к продольной оси внутренней трубы. Благодаря этому, может быть достигнута компактная и эффективная конструкция смесительного устройства, поскольку частичные потоки отработавших газов выравниваются по стенкам корпуса и/или внутренней трубы и направляются вдоль них. Благодаря этому, конструктивно простым способом обеспечивается направленное в одну сторону движение частичного потока и/или основного потока отработавших газов и впрыск жидкости.

Оказалось выгодным, если поток отработавших газов разделяется на два или максимально три частичных потока. В частности, если приводимый последним в область смешивания основной поток отработавших газов содержит, по меньшей мере, 70% объема потока отработавших газов, предпочтительно, по меньшей мере, 80% объема отработавших газов, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 90% объема отработавших газов, то описанный выше эффект надежной гомогенизации и незначительного влияния на впрыск жидкости достигается за счет подвода отработавших газов. Благодаря тому, что лишь незначительная часть (по меньшей мере, меньше 30% объема) в виде одного или, при необходимости, в виде нескольких частичных потоков вдоль продольной оси внутренней трубы смешивается с подводимой жидкостью перед попаданием в основной поток отработавших газов, достигается однородный и лишь в незначительной степени зависимый от объемного потока отработавших газов впрыск жидкости в отработавшие газы. В частности, для впрыскиваемых капель жидкости с малой массой является благоприятным частичный поток отработавших газов с его малым объемным потоком, поскольку в этом случае эти капли не будут чрезмерно сильно изменять направление движения под воздействием объемного потока отработавших газов. Эти капли имеют малый импульс, и при впрыске в больший объемный поток (сравн. с основным потоком отработавших газов) сильно отклоняются таким образом, что они могут в чрезмерной степени скапливаться на внутренней стенке внутренней трубы. В предлагаемом в изобретении устройстве – в частности, за счет более слабого по объему и раньше воздействующего на жидкость частичного потока отработавших газов – этого удается избежать или, по меньшей мере, удерживать степень проявление этого эффекта на незначительном уровне, существенно не нарушающем процесс смешивания. Под частичным потоком отработавших газов понимаются подводимые отработавшие газы в области входного сечения.

Кроме того, оказалось выгодным, если внутренняя труба содержит цилиндрический участок и сужающийся участок, причем сужающийся участок расположен перед цилиндрическим участком в направлении протекания основного потока отработавших газов. Сужающийся участок действует как отклоняющая область (отклоняющий элемент) и направляет подводимый основной поток отработавших газов «с малой потерей давления» - то есть с минимальным сопротивлением – параллельно основному направлению впрыска дозирующего устройства. При этом сужающийся участок предпочтительно имеет плавно и/или непрерывно меняющийся радиус, который, например, на внешней стороне внутренней трубы плавно и/или непрерывно увеличивается в направлении протекания основного потока отработавших газов. Под плавным изменением или увеличением радиуса понимается непрерывное и/или постоянно осуществляющееся изменение (в направлении увеличения). Это приводит к отклонению отработавших газов при незначительном, воздействующем на поток отработавших газов сопротивлении. Альтернативно этому, отклоняющая область (отклоняющий элемент) может иметь постоянный и неизменный радиус, эта конструкция является более экономичной и простой в изготовлении.

Через раствор внутренней трубы, под которым понимается область между максимальным внешним диаметром трубы и минимальным внутренним диаметром трубы, осуществляется подвод частичного потока отработавших газов к области предварительного смешивания в направлении, по существу (т.е. с точностью +/-10%) перпендикулярном основному направлению впрыска. Поскольку лишь незначительная часть отработавших газов проходит через этот байпас к области смешивания, их движение, по меньшей мере, местами осуществляемое в направлении, перпендикулярном основному направлению впрыска, не является или лишь в незначительной степени является невыгодным для впрыска жидкости в область смешивания.

Альтернативно и/или в дополнение к описанному выше, по меньшей мере, местами осуществляемому в направлении, перпендикулярном основному направлению впрыска, подводу частичного потока отработавших газов в область предварительного смешивания, является выгодным, если внутри внутренней трубы и/или в или около области предварительного смешивания расположены направляющие элементы, которые осуществляют поворот частичного потока отработавших газов по основному направлению впрыска. Таким образом, вокруг ближней области («мертвого пространства») дозирующего устройства может быть расположен «защитный воротник», так что процесс впрыска жидкости сначала не испытывает помех из-за подвода частичного потока отработавших газов. Также посредством направляющих элементов может быть осуществлен выгодный поворот частичного потока отработавших газов в основном направлении впрыска. Благодаря этому, образуются три области для смешивания с жидкостью, первая область внутри направляющего элемента, в которой осуществляется исключительно впрыск жидкости без подвода отработавших газов. Вторая область – область предварительного смешивания – в которой частичный поток отработавших газов «предварительно смешивается» с выходящей из первой области жидкостью. В третьей области – основной области смешивания – осуществляется подвод основного потока отработавших газов к предварительно смешанной смеси жидкость-частичный поток отработавших газов. При этом направляющий элемент предпочтительно выполнен кольцеобразным и на своей внутренней стороне имеет форму кругового цилиндра, а в сечении расширяется по направлению к своему свободному концу.

В особенно предпочтительно варианте осуществления изобретения направляющий элемент и/или другой отклоняющий элемент может придавать частичному потоку отработавших газов составляющую скорости в направлении, перпендикулярном основному направлению впрыска, и/или вызывать его винтовое движение. Благодаря этому, частичному потоку отработавших газов сообщается движение по спирали. Например, за счет этого, при необходимости, полученное посредством спиралевидной формы корпуса завихрение частичного потока отработавших газов может быть передано в область предварительного смешивания и/или усилено.

В предпочтительном конструктивном варианте осуществления изобретения длина направляющего элемента (в направлении продольной оси внутренней трубы) меньше, чем длина внутренней трубы. В частности, длина направляющего элемента может быть меньше, чем половина длины внутренней трубы, или меньше, чем четверть длины внутренней трубы. Эта конструкция позволяет осуществить компактное и эффективное смесительное устройство. Направляющий элемент служит главным образом для защиты прилегающей к дозирующему устройству области от частичного потока отработавших газов и для поворота подводимого к направляющему элементу или к основной оси впрыска частичного потока отработавших газов по основному направлению впрыска. Так, в частности, имеющие малую массу капли жидкости в области входного сечения не испытывают отклонения под воздействием частичного потока отработавших газов.

Также альтернативно или в дополнение к этому, основной поток отработавших газов сам по себе может оказывать положительное воздействие на характеристики потока в области предварительного смешивания, поскольку благодаря вызываемому основным потоком отработавших газов разрежению (генерации пониженного давления) в области предварительного смешивания, может осуществляться дальнейшее воздействие на направление движения жидкости и/или частичного потока отработавших газов, по направлению или параллельно основному направлению впрыска.

Угол α распыления предпочтительно выбирается таким образом, что распыляемое вещество (жидкость) по существу не соприкасается с внутренней стенкой внутренней трубы в состоянии, в котором она не обтекается отработавшими газами. Благодаря этому, лишь незначительная массовая доля жидкости должна соприкасаться с внутренней стенкой внутренней трубы и при известных условиях осаждаться там. Если это выполнено в состоянии, в котором внутренняя стенка внутренней трубы не обтекается отработавшими газами, то в состоянии, в котором она обтекается отработавшими газами (в рабочем состоянии) обеспечивается незначительное (менее 15%, предпочтительно менее 8%) и имеющее место, по меньшей мере, в определенных режимах нагрузки двигателя смачивание внутренней стенки внутренней трубы. При этом это соприкосновение или смачивание осуществляется с внутренней стороны внутренней трубы в расположенной с обратной по отношению к дозирующему устройству краевой области, предпочтительно в последней восьмой части внутренней трубы, и, таким образом, вблизи перехода к основной области смешивания. Незначительное и/или временное смачивание внутренней стенки внутренней трубы, в частности, в состоянии, в котором она обтекается отработавшими газами, является допустимым и также благоприятным. Благодаря тому, что незначительная часть жидкости, по меньшей мере, временно осаждается на внутренней стенке внутренней трубы, осуществляется своего рода накопитель жидкости. Дозирующее устройство работает, как правило, периодически по времени. Таким образом, во время промежутка времени, когда не осуществляется впрыск, может быть осуществлено «снятие» находящейся на внутренней стенке внутренней трубы жидкости. Этому эффекту благоприятствует тот факт, что внутренняя труба является тонкостенной и/или нагревается с внешней стороны основным потоком отработавших газов, так что нагревается также и находящаяся на участках внутренней стенки жидкость. Это тепло упрощает эффект отделения и расщепления (вторичного забора) прилегающих к внутренней стенке внутренней трубы капель жидкости. Другими словами, целенаправленный незначительный временный контакт жидкости со стенкой благоприятствует осуществлению смесительной функции смесительного устройства. В частности, благодаря тому, что этот «накопитель жидкости» расположен на конце внутренней трубы и, таким образом, вблизи основной области смешивания, кроме того, разрежение и генерация пониженного давления в выполненном предпочтительно в виде кольцевой щели переходе в основную область смешивания могут способствовать улучшению свойств смеси смесительного устройства.

Посредством задания длины внутренней трубы может быть конструктивно простым и эффективным способом установлена степень временной адгезии жидкости. Как правило, дозирующее устройство и, таким образом, угол распыления, а также плотность жидкости имеют заданные параметры. Эти параметры влияют на свойства в отношении расширения распыляемого вещества (аэрозоля), в зависимости от объемного потока отработавших газов. Если теперь необходимо использовать жидкость с другой плотностью и/или дозирующее устройство с другим углом распыления, то в смесительном устройстве достаточно изменить длину внутренней трубы, чтобы достигнуть описанного выше эффекта (вторичного забора). Это позволяет также осуществить модульную конструкцию и/или осуществить дооборудование посредством соответствующего выбора внутренней трубы предпочтительной длины.

Следующая предпочтительная мера состоит в том, чтобы входное сечение (т.е. диаметр или ширина входного сечения в свету) отработавших газов было меньше или равно длине внутренней трубы. В частности, подходящим оказалось отношение входного сечения отработавших газов к длине внутренней трубы в диапазоне от 1:1 до 1:1,5. Посредством этого обеспечивается осуществление компактного и в то же время эффективного смесительного устройства.

Согласно следующему предпочтительному варианту осуществления смесительного устройства, предусмотрено, что проход внутренней трубы выполнен посредством нескольких проходных отверстий, причем проходные отверстия предпочтительно расположены на круговом кольце или сегменте кругового кольца, причем круговое кольцо или сегмент кругового кольца особенно предпочтительно расположен в первой, обращенной к дозирующему устройству трети длины или четверти длины внутренней трубы. Такое расположение проходных отверстий вблизи дозирующего устройства обеспечивает осуществление однородного перемешивания и лишь незначительное влияние на процесс впрыска жидкости со стороны частичного потока отработавших газов. Проходные отверстия могут быть выполнены, например, в виде прорезей, продольных щелей или подобного рода отверстий.

Также проходное отверстие может быть выполнено в виде полной окружной кольцевой щели. При этом посредством, по меньшей мере, одной перемычки обеспечивается несущее и/или опорное соединение внутренней трубы с корпусом. Эта, по меньшей мере, одна перемычка предпочтительно расположена на торцевой стороне и внутри байпасного канала. Байпасным каналом называется область, по которой частичный поток отработавших газов от проходного отверстия достигает расположенной внутри в радиальном направлении области предварительного смешивания. Кроме того, перемычка может иметь геометрию, которая обеспечивает определенное воздействие на направляемый на нее частичный поток отработавших газов (например, в отношении его направления), например, посредством перемычки частичный поток отработавших газов отклоняется (поворачивается) и/или приводится в движение по спирали. В конкретном варианте осуществления изобретения частичный поток отработавших газов отклоняется, по меньшей мере, на 10°, предпочтительно, по меньшей мере, на 25°. В целом является предпочтительным, если перемычки расположены на равных расстояниях друг от друга вдоль круговой линии, а их геометрия, по меньшей мере, выполнена подобной, так что отклонение частичного потока отработавших газов осуществляется одинаковым образом по всей окружности.

Кроме того, в дополнение к этому или альтернативно этому может быть предусмотрено, что частичный поток отработавших газов, выходя из входного сечения к проходным отверстиям осуществляет движение против основного направления впрыска, прежде чем он попадает в область предварительного смешивания. Также проходные отверстия внутренней трубы в продольном направлении могут быть расположены ближе к дозирующему устройству, чем обращенная к дозирующему устройству область входного сечения. Оба этих варианта осуществления изобретения в отдельности или в комбинации друг с другом обеспечивают большую протяженность пути для частичного потока отработавших газов по сравнению с протяженностью пути основного потока отработавших газов. Это позволяет и/или способствует возникновению и/или установлению пониженного давления или разрежению в камере предварительного смешивания, вызываемого основным потоком отработавших газов. Благодаря более короткому пути основного потока отработавших газов, по сравнению с частичным потоком отработавших газов, до основной области смешивания, простым и эффективным способом обеспечивается разрежение (и, таким образом, пониженное давление) в области предварительного смешивания.

Переход основного потока отработавших газов в основную область смешивания осуществляется предпочтительно посредством прохода через кольцевую щель на конце внутренней трубы. Легко определяемые размеры и параметры геометрии кольцевой щели позволяют простым и эффективным способом установить параметры разрежения (пониженного давления) в области предварительного смешивания.

В следующем предпочтительном варианте осуществления изобретения внутренняя труба, направляющий элемент и/или перемычка являются точечно-симметричными относительно основного направления/основной оси впрыска, и/или внутренняя труба, направляющий элемент и/или перемычки выполнены осесимметричными/расположены осесимметрично, предпочтительно относительно основного направления/основной оси впрыска. Например, внутренняя труба и направляющий элемент выполнены в виде осесимметричных тел, которые установлен соосно по отношению друг к другу и соосно с основным направлением/основной осью впрыска. Кроме того, при этом перемычки могут быть выполнены однотипными, так что они расположены осесимметрично (например, с поворотом на 120° в случае трех перемычек или с поворотом на 90° в случае четырех перемычек, и т.д.). Такая симметричная конструкция позволяет осуществить простое в изготовлении смесительное устройство, а также добиться благоприятных условий протекания при высокой степени однородности (гомогенизации) жидкости и отработавших газов.

Простое и экономичное изготовление смесительного устройства может быть, например, достигнуто благодаря тому, что корпус, внутренняя труба, направляющий элемент и/или отклоняющий элемент выполнены в виде единого целого, предпочтительно единого отлитого или изготовленного способом плавления (например, способом лазерного спекания или способом лазерного плавления) конструктивного элемента.

Изобретение детально разъясняется на примерах его осуществления при помощи чертежей. На них представлено:

фиг.1 – схематическое изображение в продольном разрезе первого варианта осуществления смесительного устройства;

фиг.2 – схематическое изображение в продольном разрезе второго варианта осуществления смесительного устройства;

фиг.3 - схематическое изображение в полном разрезе следующего варианта осуществления смесительного устройства;

фиг.4 - изображение в полном разрезе части C, согласно фиг.3;

фиг.5 - изображение в полном разрезе по линии разреза A-A, согласно фиг.3;

фиг.6 - изображение в полном разрезе альтернативного варианта осуществления изобретения, по отношению к представленному на фиг.4.

Отработавшие газы 2 двигателя внутреннего сгорания (не показан) через входное сечение 3 корпуса 4 смесительного устройства 1 подаются в смесительное устройство 1 и после прохода через смесительное устройство 1 поступают на каталитический нейтрализатор (не показан). Внутри корпуса 4 расположена проходящая по существу параллельно основному направлению 5 впрыска (показано стрелкой) дозирующего устройства 6 внутренняя труба 7. Посредством дозирующего устройства 6 во внутреннее пространство 8 внутренней труби 7 впрыскивается жидкость 9, например, в виде аэрозоля – показана с помощью двух лучей 29, 30. Таким образом, внутреннее пространство 8 называется областью 10 предварительного смешивания. Аэрозоль (распыляемое вещество) подается в форме конуса или в форме нескольких аэрозольных конусов, причем ось симметрии конуса или оси симметрии нескольких конусов по существу образуют основное направление впрыска. За основное направление впрыска в целом также может приниматься воображаемая линия, вдоль которой во внутреннее пространство 8 внутренней трубы 7 прямолинейно впрыскивается основное количество жидкости 9. При этом отработавшие газы 2 смешиваются с жидкостью 9. Основное направление 5 впрыска и, таким образом, также показанная на фиг.1 основная ось впрыска совпадают и ориентированы коаксиально продольной оси корпуса 4, причем продольная ось корпуса 4 относится к осесимметричной области корпуса 4, то есть к оканчивающейся спиралевидной областью 13 области 26 корпуса. Альтернативно или – как показано на фиг.1 – в дополнение к этому основное направление 5 впрыска может проходить коаксиально продольной оси внутренней трубы 7.

Корпус 4 имеет спиралевидный участок A корпуса, который, по меньшей мере, частично проходит вокруг внутренней трубы 7. Благодаря форме спирали, отработавшие газы 2 равномерно подаются по окружности внутренней трубы 7. На торцевой стороне 11 корпуса 4 расположено дозирующее устройство 6.

Основной поток 12 отработавших газов на внешней поверхности (боковой поверхности 14) внутренней трубы поворачивается вдоль основного направления 5 впрыска и направляется между внутренней стенкой корпуса 4 и внешней поверхностью внутренней трубы 7 и направляется к расположенной вблизи конца 15 внутренней трубы 7 основной области 16 смешивания. За счет имеющей, по меньшей мере, спиралевидную форму первой области 13 корпуса 4 обеспечивается действие равномерной, направленной радиально внутрь компоненты силы со стороны отработавших газов 2 на внутреннюю трубу 7. Таким образом, достигается симметричная, действующая радиально внутрь нагрузка давлением со стороны отработавших газов 2. Меньший, по отношению к массе и объему основного потока 16 отработавших газов, частичный поток 17 отработавших газов проводится через проход 18 внутренней трубы по байпасному каналу 19 к области 10 предварительного смешивания и проходит от нее до основной области 16 смешивания и, таким образом, к основному потоку 12 отработавших газов. Область 10 предварительного смешивания расположена ближе к дозирующему устройству, чем основная область 16 смешивания.

Внутренняя труба 7 имеет цилиндрический участок 20 и сужающийся участок 21, причем сужающийся участок 21 расположен ближе к дозирующему устройству 6 и/или в направлении S протекания основного потока 12 отработавших газов установлен перед цилиндрическим участком 20. Сужающийся участок 21 касается, по меньшей мере, внешней боковой поверхности внутренней трубы 7. Внутренняя поверхность может иметь соответствующий изгиб – как показано на фиг.1 – или, согласно фиг.2, иметь постоянное сечение во внутреннем пространстве 8 внутренней трубы 7.

Направляющий элемент 22 расположен внутри внутренней трубы 7 и предотвращает попадание жидкости 9 и проходящего через байпасный канал 19 частичного потока 17 отработавших газов в расположенную вблизи дозирующего устройства 6 перед областью 10 предварительного смешивания область 23 впрыска. Кроме того, направляющий элемент 22 поворачивает частичный поток 17 отработавших газов по основному направлению 5 впрыска, по направлению к области 10 предварительного смешивания. Для этого направляющий элемент 22 выполнен кольцеобразным и предпочтительно осесимметричным. На своей внутренней стороне 24 направляющий элемент 22 имеет форму кругового цилиндра и в своем сечении, по меньшей мере, на своей внешней поверхности, сужается по направлению к свободному концу 25.

Длина 27 направляющего элемента 22 меньше, чем длина 28 внутренней трубы 7. Благодаря этому, расширяется сечение в области 10 предварительного смешивания. При этом длина 27 направляющего элемента 22 меньше, чем четверть длины 28 внутренней трубы 7.

Как показано на фиг.1 и 2 при помощи нескольких, представляющих отработавшие газы 2, основной поток 12 отработавших газов, а также частичный поток 17 отработавших газов стрелок, основной поток 12 отработавших газов соответствует по существу 75% объемы, а частичный поток 17 отработавших газов – по существу 25% объема входящих отработавших газов 2.

Углом α распыления является угол, который получается между двумя выходящими из центра дозирующего устройства 6 прямолинейными лучами 29, 30, причем лучи 29, 30 обозначают существенную лучевую область впрыска жидкости. При этом основное направление 5 впрыска и/или основная ось впрыска является биссектрисой угла, образованного лучами 29, 30, см. фиг.1.

Входное сечение 3 и, таким образом, максимальный поперечный размер входной области отработавших газов 2 имеет такую величину, что оно меньше или равно длине 28 внутренней трубы 7, предпочтительно отношение входного сечения 3 отработавших газов 2 к длине 28 внутренней трубы 7 составляет от 1:1.3 до 1:5.0. При этом является предпочтительным, что входное сечение соответствует по существу (т.е. +/-10%) длине 31 сужающегося участка 21 внутренней трубы 7. Благодаря такому согласованию, поток направляемых частично в радиальном направлении, частично, посредством спиралевидного участка корпуса 4, по спирали отработавших газов 2 может быть с небольшими потерями отклонен сужающимся участком 21 внутренней трубы 7.

Проход 18 внутренней трубы, согласно представленному на фиг.4 и 5 варианту осуществления изобретения, образован несколькими, расположенными на круговой линии на равном расстоянии друг от друга проходными отверстиями 32, причем эта круговая линия, при рассмотрении вдоль продольной оси внутренней трубы 7, расположена в обращенной к дозирующему устройству 6 четверти (внутренней трубы 7). Внутренняя труба 7, а также направляющий элемент 22 в сечении (см. фиг.5) также располагаются точечно-симметрично относительно основного направления 5 впрыска. Кроме того, как внутренняя труба 7, так и направляющий элемент 22 имеют осесимметричную геометрию и установлены коаксиально основному направлению 5 впрыска (центр на фиг.5).

Через проходные отверстия 32 частичный поток 17 отработавших газов посредством байпасного канала 19 попадает в область 10 предварительно смешивания, при этом частичный поток 17 отработавших газов осуществляет движение в направлении B, которое противоположно основному направлению 5 впрыска. Благодаря этому «обходу» обеспечивается возможность осуществления конструктивно компактного смесительного устройства 1. В этой конструкции предусмотрено, что проходные отверстия 32 внутренней трубы 7 и/или байпасный канал 19 в продольном направлении расположены ближе к дозирующему устройству 6, чем обращенная к дозирующему устройству 6 область входного сечения 3. Под обращенной к нему областью (пограничной поверхностью 33) входного сечения 3 понимается близлежащая (в данном случае линейная) пограничная поверхность 33 входного сечения 3. Как показано на фиг.4 и 5, байпасный канал 19 проходит, соответственно, в продольном направлении ближе к дозирующему устройству 6, чем пограничная поверхность 33 входного сечения 3. Другое преимущество данной конструкции состоит в том, что благодаря «обходу», то есть благодаря обратному движению частичного потока 17 отработавших газов в направлении B, подавляется сообщенная отработавшим газам спиралевидным участком корпуса составляющая вихревого движения (движения по спирали), так что попадающий в область 10 предварительного смешивания частичный поток 17 отработавших газов не имеет или, по меньшей мере, имеет незначительную вихревую составляющую, по сравнению с основным потоком 12 отработавших газов.

Согласно варианту осуществления изобретения, представленному на фиг.2, байпасный канал 19 имеет расширяющуюся область. Объем байпасного канала 19 расширяется, по меньшей мере, временно перед попаданием частичного потока 17 отработавших газов в область предварительного смешивания, предпочтительно выход в область предварительного смешивания снабжен участком с отверстием с уменьшенным диметром, ориентированным в направлении основного направления 5 впрыска. Расширенный участок байпасного канала 19 может осуществлять еще большее сильному уменьшению вихревой составляющей движения частичного потока 17 отработавших газов. Кроме того, как показано на фиг.2, за счет этого также ударно уменьшается составляющая импульса направляемого по байпасному каналу частичного потока 17 отработавших газов, так что расширенный участок функционирует как «камера гашения энергии» частичного потока 17 отработавших газов.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

1 – смесительное устройство

2 – отработавшие газы

3 – входное сечение

4 – корпус

5 – основное направление впрыска

6 – дозирующее устройство

7 – внутренняя труба

8 – внутреннее пространство внутренней трубы 7

9 – жидкость

10 – область предварительного смешивания

11 – торцевая сторона

12 – основной поток отработавших газов

13 – первая область корпуса 4 (спиралевидная)

14 – боковая поверхность внутренней трубы 7

15 – конец внутренней трубы 7

16 – основная область смешивания

17 – частичный поток отработавших газов

18 – проход внутренней трубы

19 – байпасный канал

20 – цилиндрический участок внутренней трубы 7

21 – суженный участок внутренней трубы 7

22 – направляющий элемент

23 – область подачи

24 – внутренняя сторона направляющего элемента 22

25 – конец направляющего элемента 22

26 – вторая область корпуса 4

27 – длина направляющего элемента 22

28 – длина внутренней трубы 7

29 – луч

30 – луч

31 – длина суженного участка 21 внутренней трубы 7

32 – проходное отверстие

33 – пограничная поверхность входного сечения 3

A – участок корпуса

B – направление

S – направление потока

1. Смесительное устройство (1) для последующей обработки отработавших газов (2) в системе выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, которое содержит имеющий входное сечение (3) корпус (4) и расположенную внутри корпуса (4), проходящую по существу параллельно основному направлению (5) впрыска дозирующего устройства (6) для подвода жидкости и/или смеси жидкость - газ внутреннюю трубу (7) с выполненной во внутреннем пространстве (8) внутренней трубы (7) областью (10) предварительного смешивания, причем корпус (4) имеет спиралевидный участок (13) корпуса и на торцевой стороне (11) корпуса (4) расположено дозирующее устройство (б), причем основной поток (12) отработавших газов направляется между корпусом (4) и внешней боковой поверхностью (14) внутренней трубы (7) и подводится к основной области (16) смешивания, а частичный поток (17) отработавших газов через проход (18) внутренней трубы подводится к расположенной около дозирующего устройства области (10) предварительного смешивания, причем частичный поток (17) отработавших газов через область (10) предварительного смешивания попадает в основную область (16) смешивания и основной поток (12) отработавших газов содержит большую долю объема отработавших газов, чем частичный поток (17) отработавших газов.

2. Смесительное устройство (1) по п. 1, причем основное направление (5) впрыска дозирующего устройства (6) проходит по существу параллельно и/или коаксиально по отношению к продольной оси корпуса (4) и/или по отношению к продольной оси внутренней трубы (7).

3. Смесительное устройство (1) по п. 1 или 2, причем основной поток (12) отработавших газов содержит по меньшей мере 70% объема направляемых во входное сечение (3) отработавших газов (2), предпочтительно по меньшей мере 80% объема отработавших газов (2), особенно предпочтительно по меньшей мере 90% объема отработавших газов (2).

4. Смесительное устройство (1) по п. 1, причем внутренняя труба (7) содержит цилиндрический участок (20) и сужающийся участок (21), причем сужающийся участок (21) расположен перед цилиндрическим участком (20) в направлении (S) протекания основного потока (12) отработавших газов.

5. Смесительное устройство (1) по п. 1, причем внутри внутренней трубы (7) и/или непосредственно перед областью (10) предварительного смешивания и/или на переднем крае области (10) предварительного смешивания посредством направляющего элемента (22) осуществляется поворот частичного потока (17) отработавших газов по основному направлению (5) впрыска.

6. Смесительное устройство (1) по п. 5, причем направляющий элемент (22) выполнен кольцеобразным и/или вращательно-симметричным и предпочтительно на своей внутренней стороне имеет форму кругового цилиндра и/или выполнен сужающимся в своем поперечном сечении по направлению к своему свободному концу (25).

7. Смесительное устройство (1) по п. 5, причем длина (27) направляющего элемента (22) меньше, чем длина (28) внутренней трубы (7), предпочтительно длина (27) направляющего элемента (22) меньше, чем половина длины (28) внутренней трубы (7), особенно предпочтительно длина (27) направляющего элемента (22) меньше, чем четверть длины (28) внутренней трубы (7).

8. Смесительное устройство (1) по п. 1, причем угол (α) распыления выбирается таким образом, что распыляемое вещество по существу не соприкасается с внутренней стенкой внутренней трубы (7) в состоянии, в котором она не обтекается отработавшими газами.

9. Смесительное устройство (1) по п. 1, причем входное сечение (3) отработавших газов меньше или равно длине (28) внутренней трубы (7), предпочтительно соотношение входного сечения (3) отработавших газов (2) и длины (28) внутренней трубы (7) составляет от 1:1 до 1:1,5.

10. Смесительное устройство (1) по п. 1, причем проход (18) внутренней трубы выполнен посредством нескольких проходных отверстий (32), причем проходные отверстия (32) предпочтительно расположены на круговом кольце или сегменте кругового кольца, причем круговое кольцо или сегмент кругового кольца особенно предпочтительно расположен в первой, обращенной к дозирующему устройству (6), трети длины или четверти длины внутренней трубы (7).

11. Смесительное устройство (1) по п. 1, причем внутренняя труба (7) при помощи перемычек установлена внутри смесительного устройства (1) и перемычки предпочтительно расположены исключительно в направляющем частичный поток (17) отработавших газов от области входа в область (10) предварительного смешивания байпасном канале.

12. Смесительное устройство (1) по п. 11, причем по меньшей мере одна перемычка сформована таким образом, что направляемый мимо нее частичный поток (17) отработавших газов определенным образом меняет свое направление, предпочтительно отклоняется по меньшей мере на 10°, причем геометрия перемычек особенно предпочтительно, по меньшей мере, похожа, так что отклонение осуществляется, по меньшей мере, похожим образом.

13. Смесительное устройство по п. 10, причем частичный поток (17) отработавших газов, выходя из входного сечения к проходным отверстиям, должен осуществить движение (В) против основного направления (5) впрыска и/или проходные отверстия и/или байпасный канал (19) внутренней трубы (7) в продольном направлении расположены ближе к дозирующему устройству (б), чем обращенная к дозирующему устройству (6) область входного сечения.

14. Смесительное устройство по п. 11, причем внутренняя труба (7), направляющий элемент (22) и/или перемычки являются точечно-симметричными относительно основного направления (5)/основной оси впрыска и/или внутренняя труба (7), направляющий элемент (22) и/или перемычки имеют осесимметричную геометрию, предпочтительно относительно основного направления (5)/основной оси впрыска.