CN101353975A - 导流设备及安装该导流设备的排气系统 - Google Patents

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Abstract

导流器(8)，用于内燃机(1)、尤其是机动车内燃机的排气系统(3)。该导流器(8)具有至少一个U形引导板体(13)，该引导板体可以通过其U形底部(14)安装到排气系统(3)的管部(4’)上，且其每个U形腿部(15)在安装状态下形成导流板(15)。在排气系统(3)运行过程中，该导流板与管部(4’)中引导的排气流(19)协作。

Description

导流设备及安装该导流设备的排气系统
技术领域
本发明涉及用于内燃机、尤其是机动车内燃机的排气系统的导流装置。本发明还涉及用于内燃机、尤其是机动车内燃机的安装有这种导流装置的排气系统。
背景技术
在内燃机排气系统中，出于不同理由，有必要在排气路径内以特定方式引导或指引排气流。例如，排气路径的弯曲区域中的死水区域因而减少。而且，通过在横截膨胀部的上游产生涡旋，可以在膨胀横截部获得更加均匀的流体分布。而且，出于不同理由，有必要将液体离析物喷射到排气流中。例如，燃料可以喷射到氧化催化剂上游的排气流中，用于在布置于下游的氧化催化剂中引起放热燃烧反应。同样地，还原剂，例如氨，可以喷射到例如排气流中，以减少布置在下游的SCR催化转化器内排气夹带的氮氧化物。也可以将氨水溶液喷射到排气流中，以替代氨。氨和水于是通过尿素水溶液的水解反应而形成。而且，燃料或另外一种还原剂可以喷射到NOX存储催化剂上游的排气流中，以再生NOX存储催化剂。
为提高或使以液态形式喷射到排气管线的离析物的作用模式成为可能，需要大量的蒸发作用和与排气透彻地混合，这样以获得最均匀的排气-离析物混合的可能性。为此，排气系统可以装配有导流装置，其装在喷射装置下游的排气管线，并以合适的方式设计为混合和/或蒸发装置。
发明内容
本发明涉及的问题在于提出改进的导流装置或装备该导流装置的排气系统的实施例，该实施例特别以廉价低廉的制造为特征。此外，最好可以简单地适用于不同安装情况。
根据本发明，提供有导流器，该导流器包括至少一个带U形腿部和U形底部的U形引导板体，该U形腿部延伸到排气流中形成导流板，该U形底部用于在排气系统中安装该引导板体。该特定的引导板体因而具有非常简单进而廉价的设计。该引导板体可以通过U形底部以相当简单的方式固定到排气系统的不同轮廓部。
根据优选实施例，该特定引导板体由单件材料、尤其是单件金属板制造而成。即，该引导板体是成形的金属板部件，可以以特别低的成本制造。
该特定的引导板体通过其U形底部可以直接固定到排气系统的管部，也可以间接地经由管体，该管体相对于排气系统的管部形成独立制造的部件。该特定的引导板体安装在该管体中并紧紧地连接到其上。在该管体协力下，该导流装置形成一个单元，该单元可以完全预组装，并在预组装状态下安装到排气系统的特定管部中。
平行的偏转叶片，其用于支持流体在管弯曲或相似区域的偏转，可以通过引导板体形成在排气系统中。而且，涡旋产生器或混合器或蒸发器或任何想要的涡旋产生器、混合器和蒸发器的联合可以通过在排气系统中的多个引导板体具体化。该单独的引导板体可以布置在分布于外围方向上的同轴部。同样地，该单独的引导板体也可以依次轴向布置，并在外围方向上互相偏置。
显然，还将在下面解释的上述特征，不仅可以应用于所述的特定联合中，还可以应用于其他联合或单独应用，而不超出本发明的范围。
本发明的优选实施例表示在附图中，并将在下面的说明中更加详细地解释，其中同样的附图标记表示同样的或相似的或功能相同的部件。构成本发明新颖性的不同特征在所附的权利要求书中特别地指出，并形成本公开的一部分。为更好地理解本发明、本发明的操作优点及通过本发明的使用所达到的特定目的，在说明本发明优选实施例时参照附图和描述中的附图标记。
附图说明
在图中：图1为根据本发明的排气系统的极大简化了的、回路图式的示意图；
图2是对应于图1中截面线II的排气系统在导流装置区域的截面示意图；
图3是对应于图2中截面线III的排气系统在导流装置区域的纵向截面示意图；
图4是对应于图1中截面线IV的排气系统在另外一个导流装置区域的截面示意图；
图5是用于制造引导板体的金属板带的俯视图；以及
图6是如图5的用于制造引导板体的金属板带的俯视图，但是示出另外一个实施例。
具体实施方式
特别地，参考附图，图1表示内燃机1，该内燃机可以以通常的方式装配有新鲜气体单元2，用于供应新鲜气体，例如空气。根据本发明的排气系统3用于排除废气。该内燃机1最好与新鲜气体单元2和排气系统3一起设置在机动车中。该排气系统3包括排气管4，许多排气处理装置可以连接到其上。在所示的实施例中，例如，该排气系统3包括SCR催化转化器5和在其下游的颗粒过滤器6。喷射装置7，其设置在SCR催化转化器5的上游，通过该喷射装置可以将合适的还原剂引入SCR催化转化器5上游的排气流中。例如，氨或尿素或含水尿素溶液可以通过该喷射装置7喷入排气中。该喷射在液态形式下进行，从而液态离析物的蒸发作用将首先发生在排气中。而且，离析物-排气混合的均匀化是必需的。为提高液态离析物及离析物和排气混合物的蒸发作用，该排气系统3在喷射装置7下游和SCR催化转化器5上游具有导流装置8，该导流装置设计为混合和/或蒸发装置。
另外一个导流装置，其例如可以设计为涡旋产生器10，在所示的例子中直接布置在颗粒过滤器6的上游。该涡旋产生器10在流中产生涡旋，其对应于颗粒过滤器6中的膨胀流体截面，在颗粒过滤器6的入口带来流体膨胀。原则上，混合和/或蒸发装置9也可以包含这样的涡旋产生功能。
而且，这里所示的排气系统具有两个90°弯曲或90°扇形管11。为减少位于这些弯曲区域11下游的死水区域，每个排气系统3可以同样地包括另外一个导流装置8，该导流装置设计为偏转装置12。
对应于图2-4，每个这样的导流装置8包括至少一个U形引导板体13。如图2和3所示的导流装置8的实施例具有例如仅仅一个这样的引导板体13。该实施例可以例如是偏转装置12。与此相反，图4所示的实施例具有四个这样的引导板体13。可以清楚地知道，该导流装置8也可以具有多于或少于四个这样的引导板体13。图4所示的实施例可以用作混合器和用作蒸发器，或用作混合器和/或蒸发装置9，和用作涡旋产生器10。
对应于图2-6，该特定的引导板体13具有一个U形的底部14和两个U形的腿部15。该腿部15通过它们的底部14互相连接。该底部14用于将引导板体13安装到排气系统3的排气管4的管部4’上。该颗粒引导板体13和其底部14可以直接固定到该管部4’。该导流装置8也可以具有管体16，该管体可以与排气系统3的余下部分分开制造，且特定的引导板体13通过其底部14直接固定，并以合适的方式插入到排气系统3中。例如，可以为此产生一个单元，通过管体16，通过安装至少一个引导板体13，该单元可以完全预组装并可以安装在排气系统3的相应管部4’中。
每个腿部15形成导流板，该导流板在下面同样采用15表示。在排气系统3的运行过程中，也即在内燃机1的运行过程中，该特定的导流板15与排气流协作，该排气流在特定的管部4’或管体16中引导。
该特定的引导板体13最好由单件制造而成。而且，该特定的引导板体13是成形的金属板件。从而，该特定的引导板体13特别地由单件金属板制造而成。
将特定的引导板体13可靠地固定到管部4’或管体16通过例如至少一个焊接连接17实现。该特定的焊接连接17可以通过例如电阻焊完成。用于流体集中的相应的焊点可以集成形成在底部14上，例如通过模压加工。该特定的焊接连接17还可以是临时点焊或焊点的形式。而且，还可以是缝焊，其中该特定的管部4’或管体16在底部14的区域包含开口，该开口可以由底部14完全闭合，沿着该开口的端部具有一条焊缝，用于将底部14连接到管部4’或管体16上。可选地，原则上也可以将该底部14夹持、螺纹连接、软焊或铆接到管部4’或管体16。
该特定的引导板体13最好根据管体16或管部4’确定尺寸或进行布置，使得导流板15在管部4’或管体16中以独立方式终止。这些独立端在图2和4中用18表示。
在图2和3所示的实施例中，管体16或管部4’中的导流板15形成本身平行的偏转叶片对，用以这样形成想要的偏转装置12。在本实施例中为此只使用了一个引导板体13。原则上，使用两个或更多个引导板体13以形成多于两个互相平行的偏转叶片也是可以的。该单个的引导板体13可以设置在与管体4或管件16相同的轴线部中。同样可以将该单个的引导板体13在管部4’或管体16中流体的方向上互相对着设置。
在图4所示的实施例中，以单纯示例的方式提供有多个引导板体13，也就是四个引导板体。它们布置在管体16或管部4’中，从而单个的导流板15互相以星形方式布置。在该实施例中，单个引导板体13布置在与管部4’或管体16相同的轴线区域，也即在外围方向上互相偏置。原则上同样可以将单个引导板体13或多个这样的引导板体13一个接一个地在轴线方向上布置，并且最好在外围方向上互相偏置。
对应于图2-4，导流板15在其各自截面上具有引导轮廓。该轮廓可以以平行于图3中箭头19表示的排气流的进入流定向。从而，该导流板15具有尤其低的流阻。该导流板15在排出侧具有相对于排气流19的冲角，从而获得想要的导流效果。在图2和3所示的实施例中，每个导流板15沿着其相对于排气流19直角延伸的纵向方向具有恒定的轮廓。导向板15因而具有相同的功能并且形成想要的偏转叶片。与此相反，图4所示的导流板15具有变化的冲角。原则上在本实施例中，它们在进入流侧也平行于排气流导向。排出侧冲角随着到相应底部14距离的增加而减小。这意味着特定的导流板15在外围方向的径向外部比径向内部产生更大的排气流偏转。
至少在图3所示的实施例中，从进入流端到排出端以最大冲角的转变是连续的或平滑的。原则上，冲角阶梯状的改变也是可以的。
在图4所示的实施例中，管体16或管部4’横截面的中心区域20是打开的，通过该横截面使流动成为可能。这意味着导流板15在径向上小于通过其使流动成为可能的横截面的半径，在本实施例中该横截面是圆形的。在可选替换的实施例中，引导板体13可以布置在管部4’或管体16中，使得中心区域20在流动方向上是挡住的。为此，该导流板15在径向上可以有更大的尺寸。为了避免导流板15在它们的自由端18区域相互接触，可以采取预防性措施，例如，使引导板体13在管体16或管部4中在轴向上依次布置。
对应于图5和6，该引导板体13可以由金属板件21制造而成。图5和6表示用于引导板体13的两个不同实施例的、处在裁剪而未曾变形状态下的相应的金属板体21。从中可以看出底部14和两个腿部15。例如，该腿部15在箭头22所指的流动方向上可以比相应的底部14具有更大的深度，该底部使两个腿部15互相连接。图5表示金属板体21，其例如可以用于制造图2所示的引导板体13。与此相反，图6表示这样的金属板条21的另外一个实施例，其例如可以用于制造图4所示的引导板体13。
尽管本发明的特定实施例已经作了详细表示和描述，用以表明本发明原则的应用，可以知道本发明在不脱离这样的原则的基础上可以有其他的具体形式。

Claims (20)

1、用于内燃机排气系统的导流器，该导流器包括：
U形引导板体，该引导板体包括用于安装到排气系统的管部的U形底部，和U形腿部，每个所述U形腿部限定出导流板，在排气系统运行过程中，每个导流板与管部中的排气流协作，用于引导管部中的排气流。
2、根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，所述引导板体由单件材料制造而成。
3、根据权利要求2所述的导流器，其特征在于，所述单件材料为单件金属板。
4、根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，每个所述导流板具有引导轮廓，该轮廓定向为平行于所述排气流在进入流侧的方向，并相对于所述排气流在排出侧的所述方向具有冲角。
5、根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，每个所述导流板沿着与所述排气流方向成直角延伸的纵向方向具有恒定的轮廓。
6、根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，每个所述导流板沿着与所述排气流方向成直角延伸的纵向方向具有变化的冲角。
7、根据权利要求6所述的导流器，其特征在于，所述冲角随着到所述U形底部距离的增加而减小。
8、根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，每个所述导流板在流动方向上比所述U形底部具有更大的深度。
9、根据权利要求1所述的导流器，其特征在于，还包括管体，每个所述引导板体固定到所述管体，所述引导板体固定于其上的所述管体可插入到排气系统的管部。
10、根据权利要求6所述的导流器，其特征在于，至少一个
所述引导板体布置在所述管体中，使得所述导流板以独立方式终止；和
所述导流板在所述管体中形成偏转叶片对，该偏转叶片对本身是平行的；和
多个所述引导板体布置在所述管体中，使得所述导流板相互以星形方式布置；和
多个所述引导板体布置在所述管体中，用以形成涡旋产生器和/或混合器和/或蒸发器；和
多个所述引导板体布置在所述管体中，各自的导流板在所述流动方向上、在所述管体的横截面上形成挡住的中心区域；
所述引导板体通过其上的底部以电阻焊、临时点焊、点焊、缝焊、软焊或夹持的方式固定到管体上。
11、用于车辆内燃机的排气系统，该排气系统包括：
导流器，该导流器包括U形引导板体、U形底部和U形腿部，每个U形腿部限定导流板；和
排气系统管部，所述导流器通过所述U形底部安装到所述排气系统管部上，在排气系统运行过程中，每个所述导流板与在所述管部中引导的排气流协作。
12、根据权利要求11所述的排气系统，其特征在于，所述引导板体由单件材料制造而成。
13、根据权利要求12所述的排气系统，其特征在于，所述单件材料为单件金属板。
14、根据权利要求11所述的排气系统，其特征在于，所述每个所述导流板具有引导轮廓，该轮廓定向为平行于所述排气流在进入流侧的方向，并相对于所述排气流在排出侧的所述方向具有冲角。
15、根据权利要求11所述的排气系统，其特征在于，每个所述导流板沿着与所述排气流方向成直角延伸的纵向方向具有恒定的轮廓。
16、根据权利要求11所述的排气系统，其特征在于，每个所述导流板沿着与所述排气流方向成直角延伸的纵向方向具有变化的冲角。
17、根据权利要求16所述的排气系统，其特征在于，所述冲角随着到所述U形底部距离的增加而减小。
18、根据权利要求11所述的排气系统，其特征在于，每个所述导流板在流动方向上比所述U形底部具有更大的深度。
19、根据权利要求11所述的排气系统，其特征在于，还包括管体，每个所述引导板体固定到所述管体，所述引导板体固定于其上的所述管体可插入到排气系统的管部。
20、根据权利要求19所述的导流器，其特征在于，至少一个
所述引导板体布置在所述管体中，使得所述导流板以独立方式终止；和
所述导流板在所述管体中形成偏转叶片对，该偏转叶片对本身是平行的；和
多个所述引导板体布置在所述管体中，使得所述导流板相互以星形方式布置；和
多个所述引导板体布置在所述管体中，用以形成涡旋产生器和/或混合器和/或蒸发器；和
多个所述引导板体布置在所述管体中，各自的导流板在所述流动方向上、在所述管体的横截面上形成挡住的中心区域；
所述引导板体通过其上的底部以电阻焊、临时点焊、点焊、缝焊、软焊或夹持的方式固定到管体上。
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