CN101624930A - 汽车尾气净化装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车尾气净化装置，包含顺次相连接的间接冷却器和直接冷却净化器。间接冷却器采用间接水冷对尾气进行降温。在直接净化冷却器中，尾气在被雾化后直接与净化介质相接触，实现冷却降温。其中，在直接净化冷却器的膛体内还设置有至少一块与水平面呈0～40度夹角的挡板，该挡板位于净化介质的液面上方，且至少一部分正对所述气路的出口。该汽车尾气净化装置通过设置结构合理的挡板将随尾气带出的液滴截留在膛体内部，避免了这些液滴造成二次污染。

Description

汽车尾气净化装置

技术领域

本发明涉及一种用于冷却并净化汽车尾气的装置，更具体地说，涉及一种通过将尾气破碎成气雾状来增大其比表面积并令其与液体接触从而达到降温、降噪、净化作用的汽车尾气净化装置。

背景技术

通常使用的内燃机在燃烧时会向大气排放出高温废气，这些废气主要由碳氢化合物、一氧化二氮、一氧化碳构成，此外还包含有固态的悬浮颗粒，以及某些会在特定的温度下结成固体颗粒的化学成分。

汽车尾气排放管内的燃烧废气温度在700摄氏度左右，而满负荷运转的内燃机所排出的燃烧废气温度更高达750～800摄氏度。因此，即使令这些废气先经过消声器的处理再排入大气，也无法消除其将产生的大量噪音与化学污染。在现有技术中，通常采用催化式排气净化器来净化汽油内燃机车的尾气，以及采用氧化催化剂来净化柴油内燃机车的尾气。但此类方法不能彻底消除燃烧的副产物所造成的污染，仍有大量污染物排入大气。

本人曾于2004年在美国申请过一项专利用于解决上述问题，专利号为US7,163,571。该专利所公开的汽车尾气净化装置是分两个阶段来对尾气进行冷却和净化处理的。第一个阶段采用一个间接冷却器对尾气进行预冷，该阶段中，令液态的冷却介质与尾气在不直接相接触的状态下相互垂直的对流，实现水冷，同时引入外界空气对冷却介质进行冷却，进一步提高了冷却的效果。在第二阶段中采用一个直接冷却净化器对尾气进行冷却和净化，该直接冷却净化器内装有液态的净化介质，该介质可以为水，也可以为针对尾气成分预先调配好的净化药液。令尾气通过一个雾化器被雾化从而增大了其比表面积，该雾化器设置在净化介质的液面下方，使得尾气与药液直接接触然后从液面上方排出，达到冷却和净化效果。

该汽车尾气净化装置最明显的两项优点如下：首先，通过对尾气进行冷却并令其通过液态的净化介质，能明显降低尾气排放时的噪音。其次，通过调节本发明中使用的净化介质的化学成分，能将尾气中的绝大部分有害气体成分及固体尘粒滞留在液体中，净化效率高，成本低。

但近年来，在实际实施本专利的过程中，本人发现该产品尚存在如下不足之处：汽车发动机在运转中排出的尾气气压较高，在进入直接冷却净化器之后，虽然通过雾化器已经大大降低了其压力，但雾化后的尾气依然呈喷射状喷出液面。该过程中，尾气会带出大量液滴，这些液滴可能是水，也可能是化学药品，随尾气进入后续的尾气排放管道中，有可能对管道造成腐蚀和二次污染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能在高效率地冷却和净化汽车尾气的同时，避免随尾气带出的液滴造成二次污染的汽车尾气净化装置。

本发明所采取的技术方案是：

一种汽车尾气净化装置，包含顺次相连接的一个间接冷却器和一个直接冷却净化器。所述的间接冷却器包含：一个盛放了液态的冷却介质的腔体；设置在所述腔体内的供尾气以不与所述冷却介质直接相接触的方式通过所述腔体的尾气通道，该尾气通道具备通道入口和通道出口；设置在所述尾气通道内并与所述腔体的内部相连通的复数根水冷管；设置在所述腔体内的供外界环境气体流通的至少一根气冷管。所述的直接冷却净化器包含至少一个盛放了液态的净化介质的膛体，每一个所述的膛体均包含：用于将尾气导入所述净化介质的液面下方从而直接与所述净化介质相接触的气路，该气路具备入口和出口；设置在所述气路的出口端的雾化器；开设在所述膛体上的供尾气从该膛体内排出的排气口，该排气口位于所述净化介质的液面上方。所述间接冷却器内的所述通道出口与所述直接冷却净化器内的所述气路的入口相连通。所述的膛体还包含：设置在该膛体内部的至少一块与水平面呈0～40度夹角的挡板，该挡板位于所述净化介质的液面上方，且至少一部分正对所述气路的出口。

所述的雾化器包含与所述气路的出口端相能拆卸连接的框架、由该框架支撑的开设有复数个微孔的至少一层片状雾化件，所述的雾化件覆盖在所述的气路的出口。

所述的挡板包含第一挡板，该第一挡板有三个侧部均与所述膛体的内壁相无缝连接，另一侧部与所述排气口所在的内壁相对且与该内壁间留有供尾气通过的空位，在所述另一侧部的边缘处设置有朝下方弯曲的钩部，该钩部的下端边缘低于所述排气口的下端边缘。所述的第一挡板呈5～30度倾斜，所述的另一侧部为该第一挡板的位于下方的端部。所述的挡板还包含与所述第一挡板平行且相间隔地设置在所述第一挡板上方的第二挡板，该第二挡板将所述空位完整覆盖，在该第二挡板上开设有供尾气通过的通孔，该通孔位于所述第一挡板的上方。所述的挡板还包含一端与所述第一挡板相连接、另一端与所述第二挡板相连接的中隔，在该中隔上开设有供尾气通过的气孔。

所述的气冷管有复数根，且与所述尾气通道相平行设置，所述的复数根气冷管环绕所述的尾气通道排布。

所述的复数根水冷管沿上下方向延伸，并且沿所述尾气通道的轴向排布。

在所述间接冷却器的腔体上开设有供所述腔体内的空气排出的带盖的通风孔，在该通风孔的盖上设置有用于调节所述腔体内气压的调压机构。

所述的直接冷却净化器还包含用于存放净化介质的储存腔，该储存腔与所述直接冷却净化器的膛体相连通，在所述储存腔与所述膛体之间设置有流量调节机构。

与现有技术相比，本发明对于汽车尾气的冷却和净化效果完全没有降低，同时通过设置结构合理的挡板将随尾气带出的液滴截留在膛体内部，避免了这些液滴造成二次污染。

附图说明

附图1为间接冷却器的全剖视图；

附图2为附图1的A-A向剖视图；

附图3为附图1的B-B向剖视图；

附图4为直接冷却净化器的全剖视图；

附图5为附图4的C-C向剖视图，未安装雾化器的状态；

附图6为雾化器的全剖视图；

附图7为雾化器的俯视图；

附图8为附图7的局部放大图。

其中：100、间接冷却器；110、腔体；120、尾气通道；121、通道入口；122、通道出口；130、水冷管；140、气冷管；150、通风孔；200、直接冷却净化器；210、第一膛体；211、第一气路；212、第一出口；213、第一排气口；214、第一入口；215、第一排液口；220、第二膛体；221、第二气路；222、第二出口；223、第二排气口；224、第二入口；225、第二排液口；230、雾化器；231、框架；232、雾化件；233、孔；234、卡槽；235、卡销；236、微孔；240、第一挡板；241、下端部；242、空位；243、钩部；250、第二挡板；251、通孔；260、中隔；261、气孔；270、纵隔；280、储存腔；281、流量调节机构；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

根据本发明实施的汽车尾气净化装置，由顺次相连接的一个间接冷却器100和一个直接冷却净化器200构成。

其中，间接冷却器100的结构如附图1、2、3所示，包含：

一个盛放了液态的冷却介质的腔体110，本实施例中采用水作为冷却介质；

横穿该腔体110的尾气通道120，其通道入口121与汽车的尾气排放管相连通，出口连通至后续的直接冷却净化器200；

设置在尾气通道120内的复数根水冷管130，该水冷管130与腔体110内部相连通，且与尾气通道120的流向相垂直地竖直设置；

与外界环境相连通的4根气冷管140，这些气冷管140与尾气通道120相平行的设置，且环绕在尾气通道120的四周，外界的冷空气从该气冷管140中流过，起到给冷却水降温的作用；

开设在腔体110顶部的通风孔150，该通风孔150上设置有自动调压机构，当腔体110内气压过大时，能自动排出气体，避免腔体110被高压、高温气体损坏。

值得注意的是，尾气通道120的中段的过流面积大于其入口端的横截面积，因此尾气在进入尾气通道120后体积会突然放大，这一动作也能起到降温效果，进一步提高了冷却效率。

直接冷却净化器200的结构如附图4、5所示，主要由2个盛放了液态的净化介质的膛体构成，分别为图中的第一膛体210和第二膛体220。

在第一膛体210和第二膛体220中分别设置有第一气路211和第二气路221，气路的作用是将尾气导入净化介质的液面下方从而直接与所述净化介质相接触。第一气路211和第二气路221分别具备位于液面下方的第一出口212和第二出口222，在第一出口212和第二出口222的位置均安装有雾化器230。

在第一膛体210和第二膛体220上分别开设有供尾气排出的第一排气口213和第二排气口223，排气口位于净化介质的液面上方。间接冷却器100内的尾气通道120的通道出口122与第一气路211的第一入口214相连通；第一排气口213与第二气路221的第二入224相连通，从而令尾气顺次通过第一膛体210和第二膛体220，从第二排气口223排出的尾气进入汽车的尾气排放通道。

所述的雾化器230结构如附图6、7、8所示，由框架231和片状雾化件232构成。框架231与第一膛体210或第二膛体220之间相能拆卸的连接，本实施例中，这一连接通过设置在框架231顶端的卡销235和设置在气路出口端的卡槽234之间的相互嵌合来实现。雾化件232可以为任何一种多孔材料，比如金属丝网、玻璃纤维材料、网状布料等。本实施例中采用多层网状布料制作雾化件232。框架231的一侧是敞开的，方便随时更换失效的雾化件232。

如附图4、5所示，第一出口212和第二出222均为开设了复数个孔233的板件。将雾化器230设置在该板的上方，尾气从下方向上通雾化器230，被雾化件232破碎成雾状，增大了其比表面积，从而能充分与冷却净化介质相接触。

如附图5所示，所述的直接冷却净化器200还包含用于存放备用的净化介质的储存腔280。该储存腔280与第一膛体210及第二膛体220之间通过流量调节机构281相连通。该流量调节机构281为一个能通过压力控制开闭的阀门，储存腔280内的液面始终高于该阀门，当膛体一侧的液面高于该阀门时，两侧液压差别不大，阀门关闭。当膛体一侧的液体由于消耗而降至阀门以下时，压力骤减，储存腔280内的液压将阀门顶开，朝膛体内补充新鲜的净化介质。

尾气接连不断的被送入第一膛体210中，逐渐形成较大的气压，该气压能将尾气从第一膛体210压入连续设置的第二膛体220中，从而实现连续的冷却净化。但问题也随之而来，在压力较大且呈喷射状的气流作用下，净化介质会随气流一同向上喷出，进而从排气口排出。被带出膛体的净化介质可能会腐蚀排气管道并造成二次污染。

为解决上述问题，在第一膛体210和第二膛体220的顶部均安装用于阻挡液体的挡板。

如附图4所示，挡板包括30度倾斜且上下平行设置的第二挡板250和第一挡板240，其倾斜方向为使得位于底部的一侧正对排气口所在的内壁且高度低于排气口。

第一挡板240的位置较高的三个侧部均与膛体的内壁相无缝连接，仅下端部241与内壁之间留有供尾气通过的空位242。在该下端部241的边缘处设置有朝下方弯曲的钩部243。第一挡板240有一部分正对在雾化器230的上方，且该部分的形状为向上拱起的弧形。夹带有液滴的气流从雾化器230向上喷出，撞击第一挡板240之后冲击力减弱，液滴受阻挡以及由于自重的作用落回下方，此时钩部243起到进一步阻挡液滴向上以及引流的作用。尾气流则由于气压恒定，而从空位242继续向上行进。

第二挡板250的位于底部的一侧与排气口所在的内壁相无缝连接，且第二挡板250将空位242完整覆盖，这样气流在从空位242向上行进时，不能直接进入排气口，而只能顺着第二挡板250的下表面朝图面的左侧向上行进。在第二挡板250上开设有通孔251，气流从通孔251中穿过，此时夹带的液滴几乎已全部被第一挡板240和第二挡板250阻挡，行进至排气孔的尾气流可以认为是干燥的。

为进一步提高阻挡液滴的效率，在第一挡板240和第二挡板250之间设置中隔260，该中隔260一端与第一挡板240的上表面相连接，另一端与第二挡板250的下表面相连接，且其设置的方向与第一挡板240及第二挡板250相垂直。在中隔260上开设有供尾气通过的气孔261。中隔260直接以垂直的方向阻挡在尾气流的行进方向上，对于液滴能起到直接的阻挡作用。

在排气口的前侧，设置L字形的纵隔270，该纵隔270具备与排气口相正对的壁面。尾气流在即将穿过排气口时，会被该纵隔270阻挡，必须绕过纵隔270才能进入排气口。该纵隔270也起到阻挡液滴的作用。

本实施例中，净化介质为针对尾气中的化学成分配制的化学药液。比如，能吸收二氧化碳、氮氧化物的药液。同时，通过调节系统内尾气流的气压，能将通常难以被截留的一氧化碳等气体也截留在净化介质内。另一方面，固态尘粒也会被净化介质截留，并且由于设置了挡板，这些污染物不会被尾气流带出此净化装置，避免了二次污染。通过定期更换并妥善处置这些液体，就能避免尾气中的有害成分污染大气。在第一膛体210和第二膛体220的底部，分别设置第一排液口215和第二排液口225，便于定期排出失效的净化介质。

如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。

Claims (10)

1、一种汽车尾气净化装置，包含顺次相连接的一个间接冷却器(100)和一个直接冷却净化器(200)，

所述的间接冷却器(100)包含：一个盛放了液态的冷却介质的腔体(110)；设置在所述腔体(110)内的供尾气以不与所述冷却介质直接相接触的方式通过所述腔体(110)的尾气通道(120)，该尾气通道(120)具备通道入口(121)和通道出口(122)；设置在所述尾气通道(120)内并与所述腔体(110)的内部相连通的复数根水冷管(130)；设置在所述腔体(110)内的供外界环境气体流通的至少一根气冷管(140)，

所述的直接冷却净化器(200)包含至少一个盛放了液态的净化介质的膛体，每一个所述的膛体均包含：用于将尾气导入所述净化介质的液面下方从而直接与所述净化介质相接触的气路，该气路具备入口和出口；设置在所述气路的出口端的雾化器(230)；开设在所述膛体上的供尾气从该膛体内排出的排气口，该排气口位于所述净化介质的液面上方，

所述间接冷却器(100)内的所述通道出口(122)与所述直接冷却净化器(200)内的所述气路的入口相连通，

其特征在于：所述的膛体还包含：设置在该膛体内部的至少一块与水平面呈0～40度夹角的挡板，该挡板位于所述净化介质的液面上方，且至少一部分正对所述气路的出口。

2、根据权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的雾化器(230)包含与所述气路的出口端相能拆卸连接的框架(231)、由该框架(231)支撑的开设有复数个微孔(236)的至少一层片状雾化件(232)，所述的雾化件(232)覆盖在所述的气路的出口。

3、根据权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的挡板包含第一挡板(240)，该第一挡板(240)有三个侧部均与所述膛体的内壁相无缝连接，另一侧部与所述排气口所在的内壁相对且与该内壁间留有供尾气通过的空位(242)，在所述另一侧部的边缘处设置有朝下方弯曲的钩部(243)，该钩部(243)的下端边缘低于所述排气口的下端边缘。

4、根据权利要求3所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的第一挡板(240)呈5～30度倾斜，所述的另一侧部为该第一挡板(240)的位于下方的端部。

5、根据权利要求3所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的挡板还包含与所述第一挡板(240)平行且相间隔地设置在所述第一挡板(240)上方的第二挡板(250)，该第二挡板(250)将所述空位(242)完整覆盖，在该第二挡板(250)上开设有供尾气通过的通孔(251)，该通孔(251)位于所述第一挡板(240)的上方。

6、根据权利要求5所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的挡板还包含一端与所述第一挡板(240)相连接、另一端与所述第二挡板(250)相连接的中隔(260)，在该中隔(260)上开设有供尾气通过的气孔(261)。

7、根据权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的气冷管(140)有复数根，且与所述尾气通道(120)相平行设置，所述的复数根气冷管(140)环绕所述的尾气通道(120)排布。

8、根据权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的复数根水冷管(130)沿上下方向延伸，并且沿所述尾气通道(120)的轴向排布。

9、根据权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：在所述间接冷却器(100)的腔体(110)上开设有供所述腔体(110)内的空气排出的带盖的通风孔(150)，在该通风孔(150)的盖上设置有用于调节所述腔体(110)内气压的调压机构。

10、根据权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于：所述的直接冷却净化器(200)还包含用于存放净化介质的储存腔(280)，该储存腔(280)与所述直接冷却净化器(200)的膛体相连通，在所述储存腔(280)与所述膛体之间设置有流量调节机构(281)。

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