CN102619594A

CN102619594A - 车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置

Info

Publication number: CN102619594A
Application number: CN2011100323305A
Authority: CN
Inventors: 陈温乐
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-30
Filing date: 2011-01-30
Publication date: 2012-08-01

Abstract

一种车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，包括：一第一净化处理装置，是在一排气管内由进气端至出气端的方向依序设有：一燃烧系统，设置有一管体，管体内连接一喷火装置，喷火装置包含一连接有燃料管的喷嘴；一过滤系统，采用贵金属陶瓷滤芯来过滤废气，过滤系统后方的排气端设有一第二压力感测器；一连接管，其一端连接第一净化处理装置的出气端，连接管设有碱性液体雾化喷嘴；一第二净化处理装置，包括有一连接所述连接管另一端的废气输送单元，以及一连接废气输送单元的废气净化处理单元。本发明将燃烧至高温的气体通过过滤系统引燃清除累积的积碳，即所谓的再生，避免大量酸性气体排入大气中造成污染，达到快速降低废气温度的目的。

Description

车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置

技术领域

本发明涉及一种能自动将安装于车辆引擎的排气管后端的废气过滤系统的积碳清除，以维护车辆引擎排放废气顺畅，以及将酸性废气中和后快速降低废气温度，再配合废气净化单元将废气做最佳净化处理的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置。

背景技术

无论是汽油引擎或柴油引擎，在运作时均会排放废气，严重污染大气，造成地球温室效应与地球大量生物濒临灭绝，自二十世纪末期，已引起全球有识之士的关切，尤其是柴油引擎的污染更是严重。柴油引擎车辆是以压缩点火方式引燃柴油或替代性燃料后经于气缸内的燃烧反应将燃料的化学能依序转换为热能及动力输出，因此在燃烧过程会产生各种气、液、固态污染物，最主要为粒状物(PM)、黑烟(smoke)、氮氧化物(NO_x)等。另外也排放一氧化碳(CO)、硫氧化物(SO_x)、二氧化碳(CO₂)、及碳氢化合物(HC)等气状污染物，造成破坏臭氧层、引致酸雨、提升温室效应等全球性生态环境破坏问题，也造成人体健康的危害，因此为大众所关切。比如氮氧化物经形成硝酸则产生酸雨，亦会破坏臭氧层、与阳光作用产生光化烟雾；粒状污染物或黑烟中若含多环芳香烃(PAHs，polycyclic aromatic hydrocarbons)或金属化合物则可能造成肺部、气管、呼吸道等病变。根据中国台湾地区空气污染源排放数据库TED 4.2版的推估数据显示占中国台湾3％机动车辆数的柴油车排放来自于所有移动污染源的46％PM与51％NO_x，尤其中国台湾客货运业者几乎皆使用柴油车为运输工具，因此如何由防制技术或管制策略着手削减柴油车排气污染，以改善空气质量，实为现今的重要课题。汽油引擎所产生的污染虽然没有柴油引擎那么明显，但仍然会排放碳氢化合物等有毒物质，对于人体健康与环境仍有一定程度的危害。

目前的汽车工业界已不断提出各种解决办法，其中以装设在车辆引擎的排气管后端的过滤系统，有效过滤车辆引擎大量排放的废气较具成效。但是这种装设在车辆引擎排气管后端的过滤系统，经过一段时间使用后，形成的积碳会在其滤芯处造成阻塞，不仅影响过滤车辆引擎排放废气的效果，且会影响车辆引擎正常运转的功能。为了改善此问题，在过滤系统之前的废气流通路径上设置净化气体产生器(例如臭氧产生器、尿素产生器)是一种选择，其主要是利用臭氧或尿素所具有极强净化杀菌的作用，将车辆所排放的废气先行初步净化后，再使初步净化后的废气通过过滤系统以滤除悬浮粒子，最后再排出至大气中。

一般而言，臭氧或尿素在约40℃的环境下可以获得最佳的净化效果，然而，从车辆排气管排出的废气均为80℃以上的高温，如此将影响臭氧或尿素净化废气的效果。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的在排气管内安装有过滤系统的现有车辆引擎，其借由升高引擎工作温度来燃烧过滤系统滤芯表面积碳的装置，会因为车辆行驶环境与条件，以及驾驶人习惯的差异而无法提高引擎转速，以致于无法提升引擎工作温度，致使滤芯表面的积碳无法顺利被燃烧，仍然会造成积碳，影响排气顺畅与车辆引擎工作表现的问题，和现有设于车辆排气系统的废气净化过滤系统，无法使废气在低温环境下获得最佳初步净化效果的问题，而提供一种车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，将燃烧至高温的气体通过过滤系统引燃清除累积的积碳，即所谓的再生，避免大量酸性气体排入大气中造成污染，达到快速降低废气温度的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其特征在于，包括有：一第一净化处理装置，是在一排气管内由进气端至出气端的方向依序设有：一燃烧系统，设置有一管体，该管体内连接一喷火装置，所述喷火装置包含一连接有燃料管的喷嘴，该喷嘴周围设置一自动点火装置，所述燃料管连接至一泵燃料箱，可由加压泵将燃料经由燃料管输送至喷嘴喷出并雾化，所述点火装置与控制系统电性连接，能在最适当的时间通电产生火花，进而将从喷嘴喷出的雾化燃料点火燃烧；在所述喷火装置的前方设有一第一压力感测器；一过滤系统，是采用贵金属陶瓷滤芯来过滤废气，该过滤系统后方的排气端设有一第二压力感测器；一连接管，其一端连接所述第一净化处理装置的出气端，该连接管设有碱性液体雾化喷嘴，该碱性液体雾化喷嘴将碱性液体喷入该连接管内中和废气的酸性；一第二净化处理装置，包括有一连接所述连接管另一端的废气输送单元，以及一连接该废气输送单元的废气净化处理单元，所述废气输送单元包含数个各自独立且具有良好散热效果的输送管，每一输送管的两端分别连通该连接管与该废气净化处理单元，且输送管之间保持一距离，从该连接管排出的废气通过该些输送管后得以快速降低温度后再被输送至所述废气净化处理单元进行净化处理。

前述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其中过滤系统设置有一蜂巢式贵金属触媒陶瓷滤芯。

前述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其中废气净化处理单元包含一具有腔室的头座，以及连接该头座的管道，该头座设有净化气体产生器，该净化气体产生器将产生的气态物质送入该腔室内与废气混合。

前述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其中管道设有多孔式陶瓷触媒滤芯。

前述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其中输送管为循环形。

前述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其中输送管为螺旋形。

本发明是在排气管内设置一第一净化处理装置，其依序设有燃烧系统与过滤系统，废气在平时状态下直接通过过滤系统排出，当过滤系统累积了一定量的碳粒子，行驶中的车辆侦测到排气管内达到一定背压时，由微电脑控制系统传出闪灯，提示驾驶人员，启动点火装置将燃料喷入燃烧系统内燃烧加热，将燃烧至高温的气体通过该过滤系统引燃清除累积的积碳，即所谓的再生。

本发明是在前述第一净化处理装置连接一连接管，并在该连接管设置一碱性液体雾化喷嘴，借以将碱性液体喷入连接管内中和废气的酸性及降低废气温度与臭味，避免大量酸性气体排入大气中造成污染。

本发明是在所述连接管连接具有快速降低温度作用的废气输送单元，再于废气输送单元的后连接废气净化处理单元，所述废气输送单元是利用增加散热面积的方式让废气的温度可以被快速分散，再配合车辆行进时产生的气流将热量带走，达到快速降低废气温度的目的。

本发明对于所述过滤系统的技术手段，是利用蜂巢式贵金属陶瓷滤芯来过滤废气，每单孔目一端是开放另一端是封闭。如此废气无法直接通过，必须由通道壁流通，通道壁孔隙可拦截废气中99％以上的黑烟粒子，附着在陶瓷通道壁表面的贵金属可将流经过的有毒气体氧化或还原为无毒的空气排出。

本发明对于所述燃烧系统的技术手段，是将燃烧系统安置在过滤系统前端靠近引擎废气排气出口端；其主体是不锈钢管体，中段侧面加装喷火装置及油管，喷火装置采用微电脑控制电子点火，外接油箱及全自动控制系统。燃烧系统由控制系统全程监控，利用车辆启动来计算时间，当启动累计50小时(依车辆需求调整)或背压差达到6kpa时控制系统就会传达讯号，指示驾驶人员启动燃烧系统，可直接在行驶中由驾驶人按钮启动燃烧系统，先由点火装置点火，如一切没问题，则开始启动并供应燃料，如在60秒内温度侦测提升未达20℃则重新点火再启动，如此2次都未能启动燃烧时，故障灯亮起；通知技术人员维修。当油料感应器侦测至油量不足需要填加燃料时，在燃烧过程中会自动关闭系统，待添加燃料后可再启动继续燃烧，一直到所设定20分钟预定燃烧时间完成，才会自动停止，等待下次燃烧重新开始。

本发明的废气输送单元的技术手段，包含设于连接管的碱性液体雾化喷嘴，可将碱性液体喷入连接管内中和废气的酸性及降低废气温度，以及数个各自独立且具有良好散热效果的输送管，每一输送管的两端分别连通连接管与废气净化处理单元，且输送管之间保持一距离，因此，从该连接管排出的废气通过该些输送管后得以因为多数输送管形成的较大表面积而快速降低温度，然后使低温的废气再被输送至废气净化处理单元进行低温净化处理。

本发明的废气净化处理单元，可以包含一具有腔室的头座，以及连接该头座的管道，该头座设置净化气体产生器，利用净化气体产生器将产生的气态物质送入该腔室内与废气混合。

本发明的废气净化处理单元，可以进一步在提供废气通过的管道设置多孔式陶瓷触媒滤芯，以滤除废气中的悬浮粒子。

本发明废气输送装置中包含的输送管，可以是螺旋形、循环形等各种形态。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明较佳实施例的平面示意图。

图2是本发明第二净化处理装置的第一实施例的立体示意图。

图3是本发明第二净化处理装置的第二实施例的立体示意图。

图中标号说明：

1……第一净化处理装置

11……排气管

111……进气端

112……出气端

113……燃烧系统

12……喷火装置

121……喷嘴

122……燃料管

123……泵燃料箱

124……管体

13……点火装置

14……微电脑控制系统

15A……第一压力感测器

15B……第二压力感测器

16……温度感测器

17……过滤系统

171……直通式贵金属触媒陶瓷滤芯

172……蜂巢式贵金属触媒陶瓷滤芯

2……第二净化处理装置

21……废气输送单元

211……输送管

212……第一固定板

213……第二固定板

23……废气净化处理单元

231……头座

2310……腔室

232……管道

24……净化气体产生器

25……多孔式陶瓷触媒滤芯

3……连接管

4……碱性液体雾化喷嘴

具体实施方式

如图1所示，本发明提供的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，包括有一第一净化处理装置1、一第二净化处理装置2、与一设有碱性液体雾化喷嘴4的连接管3；其中，第一净化处理装置1包含有在排气管11的进气端111与出气端112之间，依序设置的一燃烧系统113与一过滤系统17；其中，所述燃烧系统113内设置一不锈钢管体124，管体124内连接一喷火装置12，所述喷火装置12包含一连接有燃料管122的喷嘴121，并且在喷嘴121周围设置一自动点火装置13；所述燃料管122连接至泵燃料箱123，可由加压泵将燃料经由燃料管122输送至喷嘴121喷出并雾化。所述自动点火装置13是连接至车辆上的直流电源，其与整个控制系统电性连接，以能在最适当的时间通电产生火花，进而将从喷嘴121喷出的雾化燃料点火燃烧。在喷火装置12的前方则设一第一压力感测器15A，其在本发明是一种用来侦测压力的背压感测器，其设于燃烧系统113侧壁的适当位置，并且电性连接至整个控制系统。在本发明的实施例，是将第一压力感测器15A与泵燃料箱123电性连接至一微电脑控制系统14。

所述过滤系统17在本发明的较佳实施例是一种贵金属触媒转化器，其安装于排气管11的出气端112内的位置，其包含有依序设置的一直通式贵金属触媒陶瓷滤芯171与一蜂巢式贵金属触媒陶瓷滤芯172。该过滤系统17的侧壁适当位置设置一温度感测器16，在出气端112的适当位置则设置一第二压力感测器15B，所述温度感测器16与第二压力感测器15B均和微电脑控制系统14电性连接。

图1同时显示本发明在第一净化处理装置1的出气端112连接有一连接管3，该连接管3设置一碱性液体雾化喷嘴4；当废气通过第一净化处理装置1而被过滤与进行第一次净化处理后，即被排入连接管3，此时，设于连接管3的碱性液体雾化喷嘴4适时地将适量碱性液体(例如植物碱液体、化学合成碱性液体等)喷出并雾化而进入连接管3内，以将废气中的酸性物质中和转化为无毒性物质，其同时具有降低排放废气的温度与除臭效果，被中和后的废气再排出至第二净化处理装置2进行第二次净化处理，得以避免大量酸性气体排入大气中造成污染。

参阅图1与图2，本发明在连接管3的一端连接一第二净化处理装置2，该第二净化处理装置2包括有一用来接设连接管3的废气输送单元21与一连接该废气输送单元21的废气净化处理单元23；其中，废气输送单元21进一步包含有数个输送管211、一第一固定板212与一第二固定板213；输送管211可以形成循环形态，以延长其长度及增加表面积，增加和空气接触的时间，该输送管211是采用铜材料制成的管件，因而具备良好的导热及散热性质；第一固定板212与第二固定板213为圆形的板件，其分别设有数个贯穿孔；第一固定板212可被安装于连接管3的废气排出口，输送管211的两端分别穿过第一固定板212与第二固定板213的贯穿孔；组合后的各输送管211之间保持有适当的距离；输送管211的外表面还可以涂覆散热涂料(例如氮化硼)，以提升其吸热及散热的效率。

图2还显示所述废气净化处理单元23包含一具有腔室2310的头座231，以及连接该头座231的管道232，该头座231用于连接所述第二固定板213；头座231设有净化气体产生器24，净化气体产生器24可以将产生的气态净化物质送入腔室2310内与废气混合。连接于头座231的管道232内部则设置具有滤除微细悬浮粒子的多孔式陶瓷触媒滤芯25。

图3所显示的第二净化处理装置2的第二实施例，具有与图2的第一实施例相同的结构，但，在图3所示的实施例，其废气输送单元21的各个输送管211是呈螺旋状，且各输送管211之间保持一做为散热空间的适当距离；其净化废气及滤除悬浮粒子的功能与图1所示的实施例相同。

本发明在平常工作状态下时，第一净化处理装置1的燃烧系统113不动作，车辆引擎所排放的废气是直接通过燃烧系统113与过滤系统17，借由过滤系统17的直通式贵金属触媒陶瓷滤芯171与蜂巢式贵金属触媒陶瓷滤芯172将废气中所含的污染物质过滤后再排入连接管3，此时，碱性液体雾化装置4适时地喷出适量的雾化碱性液体(例如植物碱、化学合成碱性液体等)进入连接管3内，以中和废气中的酸性物质，然后再排入第二净化处理装置2。在第一净化处理装置1排气顺畅的状态下，第一压力感测器15A侦测到燃烧系统113内的废气背压在默认值以下，整个控制系统便不会启动喷火装置12。当使用一段时间后，过滤系统17会因积碳阻塞造成排气不顺，此时燃烧系统内的背压升高，被第二压力感测器15B侦测到后，将讯号传送至微电脑控制系统14，同时控制系统命令泵燃料箱123的加压泵动作将燃料经由燃料管122输送到喷嘴121喷出雾化，以及由点火装置13点火将雾化燃料点火燃烧加热，此高温随即被传递至过滤系统17，将附着于直通式贵金属触媒陶瓷滤芯171与蜂巢式贵金属触媒陶瓷滤芯172的积碳燃烧清除；当积碳被清除到一定程度后，过滤系统17又恢复至通畅不阻塞的状态，此时第一压力感测器15A侦测到燃烧系统113内的背压下降至默认值以下，便传送讯号至微电脑控制系统14，控制系统即命令喷火装置12停止运作，让柴油引擎排放的废气直接通过过滤系统17被过滤后再排出，如此周而复始地运作，以最有效地消除积碳。

当废气通过连接管3并且被雾化的碱性液体中和后排入第二净化处理装置2时，废气会通过废气输送单元21的各个输送管211，由于输送管211的数量多且循环或螺旋长度长，因而表面积较大，空气可以吸收废气中一定比例的热量，然后利用车辆行进时产生的气流将热量带走，使得输入头座231的腔室2310内的废气降低至适当温度，此时，从净化气体产生器24喷出的气态净化物质(如臭氧或尿素等)可以在腔室2310的低温环境中与废气混合，以分解净化废气所含的有毒物质，净化后的废气则被排至管道232，并在通过多孔式陶瓷触媒滤芯25时被滤除微细的悬浮粒子，最后再排出至大气中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其特征在于，包括有：

一第一净化处理装置，是在一排气管内由进气端至出气端的方向依序设有：

一燃烧系统，设置有一管体，该管体内连接一喷火装置，所述喷火装置包含一连接有燃料管的喷嘴，该喷嘴周围设置一自动点火装置，所述燃料管连接至一泵燃料箱，可由加压泵将燃料经由燃料管输送至喷嘴喷出并雾化，所述点火装置与控制系统电性连接，能在最适当的时间通电产生火花，进而将从喷嘴喷出的雾化燃料点火燃烧；在所述喷火装置的前方设有一第一压力感测器；

一过滤系统，是采用贵金属陶瓷滤芯来过滤废气，该过滤系统后方的排气端设有一第二压力感测器；

一连接管，其一端连接所述第一净化处理装置的出气端，该连接管设有碱性液体雾化喷嘴，该碱性液体雾化喷嘴将碱性液体喷入该连接管内中和废气的酸性；

一第二净化处理装置，包括有一连接所述连接管另一端的废气输送单元，以及一连接该废气输送单元的废气净化处理单元，所述废气输送单元包含数个各自独立且具有良好散热效果的输送管，每一输送管的两端分别连通该连接管与该废气净化处理单元，且输送管之间保持一距离，从该连接管排出的废气通过该些输送管后得以快速降低温度后再被输送至所述废气净化处理单元进行净化处理。

2.根据权利要求1所述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其特征在于：所述过滤系统设置有一蜂巢式贵金属触媒陶瓷滤芯。

3.根据权利要求1所述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其特征在于：所述废气净化处理单元包含一具有腔室的头座，以及连接该头座的管道，该头座设有净化气体产生器，该净化气体产生器将产生的气态物质送入该腔室内与废气混合。

4.根据权利要求3所述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其特征在于：所述管道设有多孔式陶瓷触媒滤芯。

5.根据权利要求1所述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其特征在于：所述输送管为循环形。

6.根据权利要求1所述的车辆排放黑烟及废气瞬态中和净化处理装置，其特征在于：所述输送管为螺旋形。