专利名称：混合和/或蒸发装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于排气系统、尤其是机动车辆的排气系统的混合和/或蒸发装 置，本发明还涉及一种配备有所述混合和/或蒸发装置的排气系统。
背景技术：
由于多方面原因，在内燃机的排气系统中将液体析出物导入废气流中是必要的。 例如，为了在置于下游的氧化型催化转换器中引发放热的燃烧反应，燃料可被注入到位于 氧化型催化转换器上游的废气流中。例如，还原剂，如氨，同样可被注入废气流中，以便减小 布置在下游的SCR催化转换器中的废气流携带的氮氧化物。尿素或尿素水溶液也可代替氨 水被注入废气流中。尿素水溶液通过水解反应形成氨和水。此外，为了再生NOx存储催化 剂，燃料和其它合适的还原剂可被注入NOx存储催化剂上游的废气流中。为了改进以流体形式注入废气管线的析出物的作用模式或者使这种模式变得可 能，需要大量的蒸发以及与废气的剧烈混合，这样才能获得最均勻的废气-析出物混合物。 为此，排气系统可设置有布置于废气管线下游的混合和/或蒸发装置。从DE102007028449A1可以得到这样一个混合和/或蒸发装置，其具有多个桨叶， 所述桨叶在圆周方向上分散布置且从外壁向内突出。每片桨叶都具有一个侧面，其至少在 一个区域与外壁在轴向方向上邻接，在其上排出缘相对于前缘在圆周方向上具有一个偏 差。桨叶相应地具有与废气流相关的入射角，其结果是桨叶可使废气流扭转。此外，由于桨 叶具有入射角，所以可以成形并布置桨叶，以使其在圆周方向上互相重叠，其结果是可形成 在轴向上不透明的环形表面，其有效地阻碍或者甚至防止经由混合和/或蒸发装置的液滴 的穿透。然而，在废气流中通过现有技术中的混合和/或蒸发装置可产生涡流或者旋转， 其伴随压力的增大，而这对安装有排气系统的内燃机的性能和效率具有负面的影响。
发明内容
本发明涉及的目标是提供一种介绍中所提到类型的混合和/或蒸发装置的改进 实施方式，其特征尤其在于减小的流动阻力。本发明基于成型桨叶和选择与废气流相关的入射角的总体思想，从而前缘和排出 缘相对于轴向方向或者废气流具有最大值为10°的入射角。换句话说，与废气流相关的入 射角在流体进入侧和流体排出侧非常小。因此，在桨叶的流体进入侧和流体排出侧只有非 常小的流体偏转或流体偏差。这导致在流体通过混合和/或蒸发装置期间的低流动阻力。 这里更为有利的是，使流经混合和/或蒸发装置的废气流扭转的倾向被显著地降低了。这对于在混合和/或蒸发装置下游的废气流的总体流动阻力具有持久的影响，因为施加在废 气流上的扭转轨迹的旋转能量和长度被降低了。对应于一个有利的实施例，在前缘和排出缘之间的桨叶侧面可相对于轴向或废气 流具有一个入射角，其大于位于前缘和排出缘上的入射角。由于这项措施，在圆周方向上的 前缘和排出缘之间的偏差可能比较大，其有利于实现相邻桨叶在圆周方向上的所需重叠。 已发现位于前缘和排出缘的小入射角对于同样这样一种结构的混合和/或蒸发装置的比 较低的流动阻力是有利的。根据本发明的另一个有利的实施例，位于前缘和排出缘的侧面的入射角可沿着各 自的桨叶从外侧到内侧保持不变，然而位于前缘和排出缘之间的入射角沿着相应的桨叶从 外侧到内侧减小。换句话说，该特殊的桨叶在径向上扭转，以使目前在圆周方向上前缘和排 出缘之间的偏差从径向外部区域向径向内部区域减小。实施该扭转，以使前缘和排出缘继 续保持不变的入射角且特别地沿直线延伸。对应于另一个有利的实施例，桨叶在轴向上具有相对大的尺寸，其结果是在前缘 和排出缘之间的轴向上可实现足够的不透明性，甚至是在入射角比较小的情况下。特别地， 桨叶的轴向长度乘以桨叶数量大于外壁的圆周长度，所述桨叶从外壁向内侧突出。对应于一个有利的变形，混合和/或蒸发装置可通过成型单个的金属片部分来制 造。因此，该混合和/或蒸发装置可以以特别低的成本制造。为了在类似的实施例中使所 有桨叶的轴向长度和大于外壁的圆周周长，对应于一个有利的变形，可提供具有分散布置 在圆周上的多个环(looping)的外壁。由于这些环，相邻的桨叶彼此移动的更近，从而大量 的桨叶可容纳在混合和/或蒸发装置中，其结果是桨叶的轴向长度和从整体上增加。很明显上述的下面仍将描述的特征，其不仅可在所指出的特定结合中使用，也可 在其它结合中使用或单独使用，这都没有超出本发明的范围。附图中示出了本发明优选的实施例，下面将更详细地进行解释，其中相同的附图 标记表示相同或相似的或功能相同的部件。表现本发明特性的新颖性的各种特征在附加的 权利要求中特别地指出并构成本公开文本的一部分。为了更好的理解本发明以及其操作优 点和通过其使用获得的特定目标，可参照解释本发明优选实施例的附图和描述内容。
在附图中
图1为根据本发明的排气系统的高度简化的全视图2为混合和/或蒸发装置在其流体排出侧的轴向视图3为混合和/或蒸发装置对应于附图2的截面线III的剖视图4为混合和/或蒸发装置的侧视图5为混合和/或蒸发装置在其流体排出侧的透视图6为如图5中的透视图，但是朝向混合和/或蒸发装置的流体进入侧；
图7为用于制造混合和/或蒸发装置的金属片体的俯视图8为混合和/或蒸发装置外壁的环区域的轴向局部视图9为混合和/或蒸发装置外壁的环区域的轴向局部视图10为混合和/或蒸发装置外壁的环区域的轴向局部视图11为如图5中的视图，但是用于混合和/或蒸发装置的另一实施方式。图12为如图6中的视图，但是用于图11所示的混合和/或蒸发装置的实施方式。
具体实施例方式特别地根据附图，上面和以下给出的用于尺寸和角度的全部数据始终被限定在通 常的制造误差范围内。对应图1，一个内燃机1，其例如可布置在机动车上，具有用于提供新鲜气体、优选 空气的新鲜气体系统2，和用于除去废气的排气系统3。该排气系统3包括废气输送管线4， 其在所述内燃机运转期间将内燃机产生的废气从内燃机1除去。排气系统3可具有至少一 个废气处理装置5，其与废气输送管线4集成为一体。该废气处理装置5可以是例如氧化型 催化转换器、NOx存储催化剂、水解反应器、SCR催化转换器或者粒子过滤器。单个所述装 置或多个所述装置可同样地容纳在一个公共外壳内，尤其是与排气消声器相连接。此外，所 述排气系统3具有注入装置6，其被设计成将液体析出物注射入废气输送管线4中。所述 注入装置6被设置在废气处理装置5上游的废气输送管线4中。液体析出物可以优选为燃 料，特别地与内燃机1运行所需相同的燃料。可选择地，析出物也可为氨或尿素或尿素水溶 液。如果提供燃料注入，与注入装置6直接相邻的废气处理装置5优选为氧化型催化转换 器，其中，例如，为了使氧化型催化转换器达到其工作温度或者将布置在氧化型催化转换器 下游的粒子过滤器加热到再生温度，燃料转化为热能。如果注入装置6被设计成注入氨，废 气处理装置5可以是SCR催化转换器。如果尿素或尿素水溶液被注入，直接布置在下游的 废气处理装置5可优选为水解反应器或水解催化转换器，其中为了进入下游SCR催化转换 器，尿素被转化为氨。注入装置6也可被设计成直接跟随设计为SCR催化转换器的废气处 理装置5，其中额外发生了水解反应。此外，任何其它的用于将流体析出物注入与废气处理 装置5具有和没有相互作用的废气输送管线4中的应用都是可能的。对应图1，析出物喷嘴轴向定位以优选用于析出物的注入，其在这里作为例子通过 在废气输送管线4中存在的相应弯曲或角度而实现。为了能够尽可能快和完全地蒸发废气中注入的液体析出物和尽可能均勻地混合 蒸发的析出物和废气，排气系统3配置有混合和/或蒸发装置7，其布置在废气输送管线4 中，即，注入装置6的下游并优选位于与注入装置6邻接的废气处理装置5的上游或者直接 在其上或其中。混合和/或蒸发装置7(在下文中为了简便也称为装置7)的优选实施例，其将参 照附图2-12在下面更加详细地解释。对应图2-12，相应的装置7具有多个桨叶8，其在圆周方向上分散地布置且从所述 装置7的外壁9向内突出。对应图3，每个桨叶8在轴向截面或者轴向方向上具有侧面10， 该侧面10具有前缘11和排出缘12。例如在图3中，在所述装置7运转期间主要的流动方 向由箭头13指示。所述装置7的轴向方向由点划线指示，例如在图3中由14表示。例如 在图2中，所述装置7的圆周方向由弯曲的双箭头15表示。桨叶8被成型为在至少一个区域邻接外壁9，以便在前缘11和排出缘12之间具有 一个偏差16。结果是，相应的桨叶8至少在邻接外壁9的该区域相对于废气流13具有一个 入射角。
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值得注意的是，侧面10在前缘11和排出缘12都具有较小的入射角17，且该入射 角17在-10°到+10°之间。前缘11和排出缘12相对于轴向方向14的入射角17优选 在-5°到+5°之间。前缘11和排出缘12的入射角17不用必须相等。特别地，它们也可 有不同的标记。然而，优选地，在一个实施例中，所述入射角17的值基本上为零，从而侧面 10基本上被定位成在前缘11和排出缘12与轴向方向14平行。为了在圆周方向15上实施一个比较大的偏差16，所述侧面10相对于轴向方向14 在前缘11和排出缘12之间具有一个入射角18，其大于在前缘11和排出缘12上现行的入 射角17。例如，在前缘11和排出缘12之间的入射角18可增加到至少为30°。如实施例 中所示，直接位于外壁9上的前缘11和排出缘12之间的侧面10的入射角18高达45°或 45°左右。位于前缘11和排出缘12之间的入射角18从位于前缘11的值升高至它的最大 值，然后降低至位于排出缘12的值。侧面10优选地成型为从前缘11到排出缘12不分级，且特别地具有连续的路线。 这里特别有利的是，在一个实施例中，特别地侧面10仅仅在它的前缘11到它的排出缘12 之间具有一个单独的拐点，其在图3中由19表示。拐点19位于侧面10的假想中心线上， 其位于侧面10的流入侧和流出侧的中心。此外，拐点19优选地设置在前缘11和排出缘12 的中心，以便入射角19沿着侧面10的改变可特别对称地增大和减小。桨叶8的几何形状 或侧面10的形状也可具有直线部分32，其位于前缘11和排出缘12之间，尤其是中心，根据 图4至少直接在外壁9上这样做。另外，这里示出的优选实施例中，桨叶8被加工和成形，以便在前缘11和排出缘12 之间的圆周方向上存在的偏差16沿着各自的桨叶8从外侧向内侧减小。这通过相应的桨 叶8相对于它的径向延伸扭转来实现。为这里示出的特殊实施例中桨叶8被扭转，以便侧 面10的入射角17从外侧向内侧沿着相应的桨叶8在前缘11和排出缘12上保持不变。发 生在前缘11和排出缘12上的入射角17因此在桨叶8的整个径向延伸上相等。然而，与此 相反，分布在前缘11和排出缘12之间的入射角18沿着桨叶8的径向延伸而变化。分布在 前缘11和排出缘12之间的所述入射角18沿着相应的桨叶8从外侧到内侧减小。因此，侧 面10的最大入射角18分布在前缘11和排出缘12之间外壁9的区域，因此也获得最大的 偏差16。与此相反，在各自的桨叶8的径向向内端前缘11和排出缘12之间发生最小入射 角，其导致最小偏差16。这里特别有利的是，这里一个认可的实施例中，例如在图2中，其中相应的桨叶8 在其端部具有笔直的端部边缘20，所述端部为朝向外壁9的远端，也就是它的内端。各自的 端部边缘20在这里与轴向方向14平行地延伸。换句话说，入射角17或18在该内端边缘 20从前缘11到排出缘12连续地设置为零值，以便在端部边缘20没有入射角且在前缘11 和排出缘12之间也没有偏差16。由于这种形状，桨叶8的内端边缘20也可布置地互相非 常接近。特别地，可将内端设置为自立的端部，从而桨叶8在它们的内端不会互相接触。这样的一个实施例也是可能的，其中桨叶8在它们的内端互相接触且互相支撑。 桨叶8在压力下可优选地在它们的内端支撑，其结果是在安装状态可实现所述装置7的特 定强化。另外，桨叶8有利地成形以便前缘11笔直地延伸，即沿着直线，沿着各自的桨叶8 从外侧向内侧延伸。另外或者作为一个选择，排出缘12也可笔直地延伸，即沿着直线，沿着
7相应的桨叶8从外侧向内侧延伸。这些笔直的前缘11和笔直的排出缘12在该实施例中完 全径向地定位，以便其从所述装置7的中央纵轴21以星形的方式径向延伸。图2-6示出了所述装置7的一个实施例，其中所述装置7通过成型单独的金属片 部分22而构成，其中所述部分在图7中示出。对应于图7，金属片部分22在这里示出的制 造状态下(其中所述金属片部分22是弯曲的或者滚降的)沿绘图平面和纵向方向23延伸。 关于该纵向方向23，金属片部分22是条状的，所以在下文中也可被称为金属板条22。在如 图7所示的制造状态中，已经在金属板条22的一个(上部的)纵向侧24切割或者冲压出 桨叶8。可分辨出前缘11，排出缘12和笔直的内端边缘20。为了简单表示，在图7中没有 示出从在安装状态下为径向的边缘例如11和12到在安装状态下为轴向的边缘例如20的 圆形过渡。另一个(下部的)纵向侧25将单独的桨叶8互相连接，并组成在所述装置7的完 成状态下的外壁9。金属板条22为此在水平面上相对其纵向方向23以合适的角度盘绕或 者卷起，以便金属板条22的纵向方向23随后将在外壁9的圆周方向15上延伸。现在为了使沿着外壁9布置最大可能数量的桨叶8成为可能，可将金属板条22或 者它的纵向侧25组装到外壁9中，从而分配给外壁9的纵向侧25在如图7所示的未组装 的状态下比由此制造的外壁9的周长要长。为此可进行金属板条22的组装，以便外壁9具 有多个在图2-6中可辨认的环，其分散地布置在圆周方向15上。这些环26由纵向侧25的 区域27构成，其在图7中由大括号表示，且其被分配给外壁9。这些区域或部分27在分配 给外壁9的该纵向侧的纵向方向23上在连续的桨叶8之间延伸。由此可获得所述装置7 的一个特别简单的实施例，其包括单独的成形的金属片部分(金属板条22)并且其中桨叶 8的轴向长度和桨叶8数量的乘积大于外壁9的圆周长度。在图2-6所示的实施例中，环26从外壁9上向内突出。它们被设计成这样以便其 水平或二维接触。在图2-6所示的实施例中，环26相对于圆周方向15对称地成形。图8示出了另一个实施例的环26，其中环26从外壁9上向外突出。在所述装置7 的安装状态，环26可将外壁9支撑在排气系统3的废气输送管线4的内壁28上，其所述内 壁在图8中由虚线表示。它们可被成形，以便一方面其实施径向方向的弹性支撑，和/或另 一方面使得所述装置7的预应力定位和正好轴向固定在所述管线4上成为可能。一个特别有利的实施例是，在各自的桨叶8的流体外壳(flow shadow)布置尽可 能多的环26。图9示出了一个实施例，其中环26关于圆周方向不对称地成形，且因此尤其 是使得将一个桨叶8完全容纳入流体外壳成为可能。在如图9所示的实施例中，环26被设 计以便其水平地接触且额外地向内突出。图10示出了实施环26的另一个变形。所示的环26这里也从外壁9向内突出。在 该变形中值得注意的是，环26被成形以便所述外壁9在相应环26的区域具有间隙29，其 结果是通过圆周方向15上的相应环26可实现一个弹簧作用，例如，从而可补偿在圆周方向 15上的制造误差和/或热膨胀作用。作为对参照图2-10解释的一部分实施例的另一选择，图11和12示出了另一个实 施例，其中所述装置7不是由单个的金属片部分22整体构成，而是所述装置7被组合而成。 为此所述装置7具有多个桨叶部分30，其各自具有至少一个桨叶8。此外，提供形成外壁9 的环形体31。桨叶部分30连接至环形体31从而由此构成所述装置7。为了补偿例如圆周方向上的制造误差和/或热膨胀作用，环形体31可至少在圆周方向15的一个点被中断或 开口。在一个特殊的实施例中，相应的桨叶部分30也可包括或组成两个或多个桨叶8。图 11和12示出了所述装置7的构造变形，其没有从外壁9上向内或向外突出的环26。
虽然已详细地描述了本发明的特殊实施例以解释本发明的原理的应用，可以理解 的是本发明可在没有背离该原理时以另外的方式实施。
权利要求
一种混合和/或蒸发装置，废气可通过其轴向流动，其布置在机动车内燃机的排气系统的废气输送管线上，所述装置包括外壁；和分散布置在圆周方向上的多个桨叶，每个桨叶从外壁向内突出，其中每个桨叶具有一个侧面，其至少在一个区域在轴向方向上邻接所述外壁，且排出缘相对于前缘在圆周方向上具有一个偏差；和所述侧面在每个前缘和排出缘相对于轴向方向具有一个范围在 10°到+10°之间的入射角。
2.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中在所述前缘和所述排出缘之间，所 述侧面相对于轴向方向具有一个入射角，其大于位于所述前缘和所述排出 >缘的入射角。
3.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述侧面的入射角在所述前缘最 大值为5°且在所述排出缘最大值为5°。
4.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述侧面在所述前缘基本平行于 轴向方向且在所述排出缘基本平行于轴向方向地定位。
5.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述侧面在所述前缘和所述排出 缘之间具有拐点。
6.根据权利要求5所述的混合和/或蒸发装置，其中所述拐点大致设置在所述前缘和 所述排出缘之间的中心区域。
7.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述侧面从所述前缘到所述排出 缘没有分级。
8.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述偏差沿着相应的桨叶从外侧 到内侧减小。
9.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述侧面在所述前缘和所述排出 缘上的入射角沿着每个桨叶从外侧到内侧保持不变，同时位于所述前缘和所述排出缘之间 的入射角沿着各自的桨叶从外侧到内侧减小。
10.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中至少一个所述前缘沿着相应的桨 叶从外侧到内侧笔直地延伸，且所述排出缘沿着相应的桨叶从外侧到内侧笔直地延伸。
11.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中各自的桨叶每个都具有一端部，其远离所述外壁，所述端部位于内侧且所述端部具有 平行于轴向方向延伸的笔直的端部边缘。
12.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中每个桨叶具有一个自由端，其远 离所述外壁且位于内侧，从而所述桨叶不会在它们的内侧互相接触。
13.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中每个桨叶的轴向长度和所述桨叶 数量的乘积大于所述外壁的圆周长度。
14.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，进一步包括多个桨叶部分，每个桨叶 部分具有至少一个桨叶；还包括构成所述外壁的环形体。
15.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述混合和/或蒸发装置通过成 型单独的金属片部分而构成。
16.根据权利要求15所述的混合和/或蒸发装置，其中所述金属片部分是金属板条，其中在其一个纵向侧上切割或冲压出所述桨叶，且其它的纵向侧形成所述外壁。
17.根据权利要求16所述的混合和/或蒸发装置，其中所述金属板条分配给所述外壁 的纵向侧在未成型的状态下比所述外壁的周长要长。
18.根据权利要求1所述的混合和/或蒸发装置，其中所述外壁具有分散布置在圆周方 向上的多个环。
19.根据权利要求18所述的混合和/或蒸发装置，其中所述环从所述外壁向外突出，且 所述环在所述混合和/或蒸发装置的安装状态下将所述外壁支撑在处排气系统的废气输 送管线的内壁上。
20.根据权利要求18所述的混合和/或蒸发装置，其中所述环从所述外壁向内突出。
21.根据权利要求18所述的混合和/或蒸发装置，其中所述环每个都布置在一个所述 桨叶的流体外壳中。
22.根据权利要求18所述的混合和/或蒸发装置，其中所述环被设置以便它们平坦地 接触。
23.用于机动车内燃机的排气系统，所述系统包括废气输送管线；和连接在废气输送管线中的混合和/或蒸发装置，所述混合和/或蒸发装置包括外壁；和分散布置在圆周方向上的多个桨叶，每个桨叶从所述外壁向内突出，其中每个桨叶具有一个侧面，其至少一个区域在轴向方向上邻接所述外壁，且排出缘相对 于前缘在圆周方向上具有一个偏差；和所述侧面在每个前缘和排出缘相对于轴向方向具有一个范围在-10°到+10°之间的 入射角。
全文摘要
本发明提供了一种混合和/或蒸发装置(7)，废气可通过其轴向流动。所述混合和/或蒸发装置(7)布置在内燃机的、尤其是机动车的内燃机的排气系统的废气输送管线上，其具有多个桨叶(8)，所述桨叶分散布置在圆周方向上且从外壁(9)向内突出。每个桨叶(8)具有一个侧面(10)，其至少在一个区域在轴向方向(14)上邻接外壁(9)，在该侧面上排出缘(12)相对于前缘(11)在圆周方向(15)上具有一个偏差(16)。如果所述侧面(10)相对于轴向方向(14)在前缘(11)和排出缘(12)上具有一个范围在-10°到+10°之间的入射角，那么可实现所述装置(7)的流动阻力的减小。
文档编号F01N3/24GK101968003SQ20101023644
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月26日 优先权日2009年7月25日
发明者格奥尔格·沃特 申请人:J·埃贝斯佩歇合资公司