CN102777243A - 一种汽车尾气治理节能减排系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车尾气治理节能减排系统，第一气管(5)的一端伸入集气管(4)内，第一气管(5)的另一端与散热金属软管(6)的进气端连接，散热金属软管(6)的出气端与冷却过滤器(8)的进口连接，冷却过滤器(8)的出口通过第三气管(9)与喷气嘴(10)连接，喷气嘴(10)安装在出气道(2)上；在出气道(2)内设有整流内管(11)和整流板(12)，整流板(12)上沿径向开设有喷液孔(14)，该喷液孔(14)的外端装有喷液嘴(15)，喷液嘴(15)通过管路与供液装置(18)连接。本发明真正实现了尾气回燃，在降低油耗、提升发动机性能的同时，有效降低了有害物CO、HC、NOx等的排放，达到了节能减排目的。

Description

一种汽车尾气治理节能减排系统

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体地说，特别涉及一种汽车尾气治理节能减排系统。

背景技术

汽车是人们不可缺少的交通运输工具，它给人们的生活和工作带来了极大的便利。但是，在汽车产业高速发展、汽车产量和保有量不断增加的同时，汽车也带来了大气污染，即汽车尾气污染。

汽车尾气是发动机做功后产生并排放的有害气体，含有CO(一氧化碳)、HC(碳氢化合物)和NOx(氮氧化物)等有害物质。现有的尾气处理技术有“三元催化”、活性碳吸附等方法，但耐用性有限，更换成本高，主要是不能保证车辆在随机使用状态下尾气的达标排放，因为它们啥时候失效不受控。同时，现有的尾气处理技术需添加其它化学药品，容易造成二次污染。例如使用乳化燃油也可减少尾气圬染物的排放，但是在实际应用中，由于高温和发动机熄火后的余热，会导致靠近发动机油管内燃油中的助溶剂(表面活性剂及其它添加剂)结晶而堵塞喷油嘴。时间稍长，乳化燃油就会出现分层变质甚至在油路(油箱、过滤器、喷油嘴)中产生沉淀圬垢物堵塞油路，从而导致发动机启动困难、工作不稳而熄火、加速不畅、或彻底“不来油”而“死火”。

尾气回燃是汽车领域曾致力研究的尾气处理技术，虽然在一些车辆上有应用，但是节能减排的效果极差，并且会影响整车的动力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于汽车尾气治理的节能减排系统。

本发明的技术方案如下：一种汽车尾气治理节能减排系统，包括发动机(1)，该发动机(1)的进气端与空滤器的出气道(2)连接，发动机(1)的排气端接有排气管(3)，其特征在于：在所述排气管(3)内固设有集气管(4)，该集气管(4)前端敞口后端封闭，第一气管(5)的一端穿过排气管(3)及集气管(4)的管壁，伸入到集气管(4)内，第一气管(5)的另一端与散热金属软管(6)的进气端连接，所述散热金属软管(6)的出气端通过第二气管(7)与冷却过滤器(8)的进口连接，在冷却过滤器(8)的出口接有第三气管(9)，该第三气管(9)与喷气嘴(10)连接，所述喷气嘴(10)安装在空滤器的出气道(2)上；在所述出气道(2)内设有整流内管(11)，该整流内管(11)的后端位于喷气嘴(10)的后侧，整流内管(11)的外围固设有整流板(12)，所述整流板(12)的边沿与出气道(2)的内壁相贴合并固定，在整流板(12)上开有多个射流孔(13)；所述整流板(12)上沿径向开设有喷液孔(14)，该喷液孔(14)的内端与整流内管(11)的中心孔连通，喷液孔(14)的外端装有喷液嘴(15)，该喷液孔(14)位于喷气嘴(10)的前侧，并且喷液嘴(15)通过管路与供液装置(18)连接。

采用以上技术方案，发动机燃烧做功产生的尾气从排气管向外排出，在尾气排放的过程中，一部分尾气进入集气管中，并通过第一气管流向散热金属软管。散热金属软管通过风冷对尾气进行一级冷却，使尾气的温度降低，以避免过热的尾气将后续冷却过滤器的滤芯烫坏。一级冷却后的尾气通过第二气管流向冷却过滤器，由冷却过滤器进行二级冷却降温，并且冷却过滤器对尾气进行过滤，使尾气中的气水分离。二级冷却后的尾气温度在100℃左右，该尾气通过第三气管流向喷气嘴，由喷气嘴利用射流原理向空滤器的出气道内喷射。

与此同时，供液装置通过喷液嘴的射流原理，将反应液通过喷液孔喷入整流内管中，反应液可以是酒精和水的混合物，也可以是软水；空滤器将其内部滤芯过滤后的空气通过出气道向发动机进气管供给，空气流经整流板和整流内管的时候，由整流板和整流内管进行整流，将较散的空气集中成多股，起射流的作用，使一部分空气通过射流孔后，与喷气嘴喷入的尾气混合，然后继续向后流动，另一部分空气进入整流内管中，与喷液嘴喷入的反应液混合，再通过整流内管的后端口向外发散，使反应液与尾气相接触，反应液遇尾气蒸发，雾化形成蒸汽，并且反应液对尾气进行喷淋，使尾气中的有害毒分子与反应液分子相撞，碳颗粒被溶解，尾气中的有害物质被消除，可燃物质CO、HC被解析出来，喷淋雾化后所生成的新的混合气体进入发动机中参与燃烧作功，提高了燃油利用率，降低了无功损耗，使发动机动力明显提升，从而达到了节能目的。同时，从尾气中回收可燃成份，降低了有害物CO、HC、NOx等的排放，达到了减排目的。

由此可见，本发明将尾气进行降温、过滤处理后，与反应液进行化学反应，从而回收尾气中的可燃物质重新进入发动机内燃烧，这样真正实现了尾气回燃。通过试验证明，经本系统处理后，尾气排放优于欧V标准，并且同等条件下能节省燃油23％左右。反应液可以是酒精和水的混合物，也可以是软水，不会造成二次污染，更不会堵塞发动机的油路，除正常维护外，不增加维护工作量和费用。

在所述第三气管(9)上串联有流量控制阀(16)和抽气泵(17)。流量控制阀用于调节尾气的流量大小，以便于根据实际需要进行流量控制；抽气泵起抽气的作用，使排气管内的尾气向空滤器流动更快速、顺畅，特别适用于北方地区使用，能有效防止气路堵塞。

所述供液装置(18)为电动喷壶，该电动喷壶包括壳体(19)和电动泵(20)，在所述壳体(19)的顶部设有加液口(24)，壳体(19)的底部开有出水口，且出水口处装有电动泵(20)；所述壳体(19)的出水口通过出水管(25)与电磁阀(26)的进口连接，电磁阀(26)的出口与三通调节阀(27)的进水口连接，三通调节阀(27)的出水口与喷液嘴(15)连接，在三通调节阀(27)的回水口接有回水管。

电动喷壶用于盛装反应液，反应液通过壳体顶部的加液口注入壳体中。电动泵为反应液的供给提供动力，电动泵工作的时候，将壳体内的反应液泵出，经出水管和电磁阀流向三通调节阀，该三通调节阀将一部分反应液供给喷液嘴，多余的反应液经回水管回收。电磁阀控制反应液液路的开闭，发动机启动的时候，电磁阀随之打开，使整个系统能够及时工作。

在所述壳体(19)内设置浮球(21)，该浮球(21)通过拉索(22)与壳体(19)外面的断电开关(23)连接，所述断电开关(23)通过导线与电动泵(20)电连接。浮球漂浮在壳体内的液面上，并随液面的下降而下降，当液面降到设置的安全位置时，浮球通过拉索拉动断电开关，使断电开关断电，电动泵停止工作，这样有效防止了电动泵无水空转，确保了电动泵的性能及使用寿命。

在所述壳体(19)的下端装有加热管(28)，该加热管(28)位于壳体(19)内的部分为横卧的“U”形。加热管中通热水或热风，该加热管能够对壳体内的反应液进行加热，以防止反应液结冰，从而确保了电动喷壶的正常工作，特别适应于寒冷的冬季或北方严寒地区使用。

在所述壳体(19)靠近顶端的侧壁上设有回水口(29)，回水口处接有回水管，该回水口和回水管能够将多余的反应液引出并回收，以防止壳体内的反应液加注过多而溢出。

所述断电开关(23)为触点式断电开关，这样响应灵敏、可靠，取材方便，成本低。

为了便于喷气嘴及喷液嘴装配，并确保喷气嘴及喷液嘴安装牢靠，所述喷气嘴(10)螺纹连接在空滤器的出气道(2)上，所述喷液嘴(15)与空滤器的出气道(2)以及整流板(12)之间通过螺纹配合。

空滤器内部的滤芯由基板(30)和滤网(21)构成，所述基板(30)为平板结构，由铝板制成，在基板(30)上分布有若干通孔，每个通孔中均安装有滤网(31)，该滤网(31)为筒状结构，由铜或塑料制成。滤芯由基板和滤网组合而成，加工制作及装配均很容易。滤网在基板上密布，过滤效果好，并且不会影响空气流量。基板和滤网的组合能够重复使用，维护时只需用水冲洗即可，既方便快捷，又大大降低了使用成本。

所述滤网(31)为开口端大闭合端小的锥形，这样滤网与空气的接触面积大，能进一步提高过滤的效果；滤网(31)的开口端向外翻边，该翻边贴合固定在基板(30)上。以上结构滤网与基板之间的接触面积大，两者连接牢固可靠，不会发生滤网松动或脱落。

本发明的有益效果是：

1)通过对尾气进行回燃利用，能够节约燃料，提升汽车动力；尾气经反应液喷淋处理后进入发动机，对燃料的燃烧特性有改变，能防爆震，降噪音。

2)通过化学反应降低了有害物CO、HC、NOx等的排放，尾气排放优于欧V标准。

3)杜绝了因添加化学药品造成的二次污染，更不会堵塞发动机的油路，除正常维护外，不增加维护工作量和费用。

4)严格执行本系统标准，能提升发动机性能，并不会损伤发动机。

5)不破坏车辆结构，改造容易，改造成本低，并且不会影响车辆的安全。

6)耐用性好，不易损坏，使用成本、维护费用极低。

7)适应性强，可以在各种燃油汽车、燃气汽车上通用，也可以应用在摩托车上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为电动喷壶的结构示意图。

图3为整流内管及整流板的结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为滤芯的结构示意图。

图6为滤网的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1、图5、图6所示，发动机1的进气端与空滤器的出气道2连接，发动机1的排气端接有排气管3，空滤器和排气管3的位置及连接方式与现有技术相同，在此不作赘述。在空滤器内装有滤芯，该滤芯位于出气道2的前侧，由基板30和滤网31构成。所述基板30安装在空滤器的壳体内，为矩形平板结构，该基板30由金属板材制成，优选为铝板。在基板30的周侧包覆有橡胶密封圈，该橡胶密封圈与空滤器的壳体内壁相配合，以增强密封性。在基板30上通过冲压形成有若干通孔，通孔的数目和大小根据实际需要确定，并且通孔均匀分布在基板30上。在每一个通孔中均安装有滤网31，该滤网31为一端开口另一端闭合的筒状结构，滤网31的壁上分布有滤孔。所述滤网31为开口端大闭合端小的锥形，滤网31的开口端向外翻边，该翻边贴合固定在基板30的板面上，滤网31的闭合端从对应的通孔中穿过。为了便于加工制作，并使滤网31能经久耐用，所述滤网31可以为铜质结构，也可以由塑料制成。

如图1、图3、图4所示，在所述出气道2内的中心位置设置整流内管11，该整流内管11为直通管结构。在整流内管11的外围设有整流板12，该整流板12为圆环形平板结构，整流板12的内沿与整流内管11的外壁相固定，或连为一体，整流板12的外沿与出气道2的内壁相贴合并固定。在所述整流板12上开有多个射流孔13，射流孔13的数目根据实际需要确定，各射流孔13在同一圆周上，并环绕在整流内管11的外围，射流孔13的直径小于整流内管11的内径。

如图1、图3、图4所示，在整流板12上沿径向开设有喷液孔14，该喷液孔14的中心线与整流内管11的中心线相垂直。喷液孔14的内端与整流内管11的中心孔连通，喷液孔14的外端与出气道2上对应设置的装配孔连通。在喷液孔14外端的孔壁以及装配孔的孔壁上对应设置有内螺纹，并通过该螺纹连接安装有喷液嘴15。在所述出气道2的壁上还开有喷气孔，该喷气孔位于整流内管11的后端与整流板12之间。喷气孔正对出气道2的中心线，并且该喷气孔为螺孔，该喷气孔中安装喷气嘴10。

如图1、图3所示，在排气管3内设有集气管4，该集气管4位于排气管3的后部。集气管4前端敞口后端封闭，集气管4的管壁与排气管3的内壁相贴合并固定。第一气管5的一端穿过排气管3及集气管4的管壁，伸入到集气管4内，使第一气管5和集气管4相连通。第一气管5的另一端与散热金属软管6的进气端连接，所述散热金属软管6的出气端通过第二气管7与冷却过滤器8的进口连接，在冷却过滤器8的出口接有第三气管9，该第三气管9依次串联流量控制阀16和抽气泵17以后，与喷气嘴10连接。

如图1、图2所示，所述喷液嘴15通过管路与供液装置18连接，供液装置18优选为电动喷壶，具有壳体19，该壳体19为长方体或圆柱体结构，也可以是其它适合的形状。在壳体19的顶部开有加液口24，通过加液口24可向壳体19内加注反应液。在所述壳体19靠近顶端的侧壁上设有回水口29，回水口29处接回水管，该回水口29和回水管能够将多余的反应液引出并回收，以防止壳体19内的反应液加注过多而溢出。在壳体19底部的一侧开有出水口，该出水口与外面的出水管25连接，且出水口处装有电动泵20。所述出水管25与电磁阀26的进口连接，电磁阀26的出口与三通调节阀27的进水口连接，三通调节阀27的出水口与喷液嘴15连接，在三通调节阀27的回水口接有回水管。

如图1、图2所示，在壳体19内设置浮球21，该浮球21漂浮在液面上，并随液面的升降而升降。浮球21通过拉索22与壳体19顶部外面的断电开关23连接，所述断电开关23优选为触点式断电开关，断电开关23通过导线与电动泵20电连接。电动泵20工作的时候，将壳体19内的反应液从出水管25泵出。当壳体19内的液面降到设置的安全位置时，浮球21通过拉索22拉动断电开关23，使断电开关23断电，电动泵20停止工作，以防止电动泵20无水空转。

如图2所示，在壳体19的下端装有加热管28，该加热管28位于壳体19内的部分为横卧的“U”形。加热管28中通热水或热风，该加热管28能够对壳体19内的反应液进行加热，以防止反应液结冰。

当然，作为等同的替换，供液装置也可以采用其它类似于电动喷壶的结构，只要能够将反应液泵出即可。

本发明的工作原理如下：

发动机1燃烧做功产生的尾气从排气管3向外排出，在尾气排放的过程中，并利用抽气泵17的作用，使一部分尾气进入集气管4中，该部分尾气通过第一气管5流向散热金属软管6。散热金属软管6通过风冷对尾气进行一级冷却，使尾气的温度降低，以避免过热的尾气将后续冷却过滤器8的滤芯烫坏。一级冷却后的尾气通过第二气管7流向冷却过滤器8，由冷却过滤器8进行二级冷却降温，并且冷却过滤器8对尾气进行过滤，使尾气中的气水分离。二级冷却后的尾气温度在100℃左右，该尾气通过第三气管9、流量控制阀16、抽气泵17流向喷气嘴10，由喷气嘴10利用射流原理向空滤器的出气道2内喷射。

与此同时，电动喷壶18将壳体19内的反应液泵出，反应液可以是酒精和水的混合物，也可以是软水。反应液经出水管25和电磁阀26流向三通调节阀27，该三通调节阀27将一部分反应液供给喷液嘴15，多余的反应液经回水管回收。喷液嘴15利用射流原理，将反应液通过喷液孔14喷入整流内管11中。空滤器将其内部滤芯过滤后的空气通过出气道2向发动机进气管供给，空气流经整流板12和整流内管11的时候，由整流板12和整流内管11进行整流，将较散的空气集中成多股，起射流的作用，使一部分空气通过射流孔13后，与喷气嘴10喷入的尾气混合，然后继续向后流动，另一部分空气进入整流内管11中，与喷液嘴15喷入的反应液混合，再通过整流内管11的后端口向外发散，使反应液与尾气相接触，反应液遇尾气蒸发，雾化形成蒸汽，并且反应液对尾气进行喷淋，使尾气中的有害毒分子与反应液分子相撞，碳颗粒被溶解，尾气中的有害物质被消除，可燃物质CO、HC被解析出来，喷淋雾化后所生成的新的混合气体进入发动机1中参与燃烧作功，从而实现了节能减排的目的。

尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明不限于上述具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以作出多种类似的表示，如更改供液装置的结构，或者将供液装置直接与喷液嘴连接，或者改变流量控制阀的位置，或者取消抽气泵，或者改变空滤器滤芯的结构等，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车尾气治理节能减排系统，包括发动机(1)，该发动机(1)的进气端与空滤器的出气道(2)连接，发动机(1)的排气端接有排气管(3)，其特征在于：在所述排气管(3)内固设有集气管(4)，该集气管(4)前端敞口后端封闭，第一气管(5)的一端穿过排气管(3)及集气管(4)的管壁，伸入到集气管(4)内，第一气管(5)的另一端与散热金属软管(6)的进气端连接，所述散热金属软管(6)的出气端通过第二气管(7)与冷却过滤器(8)的进口连接，在冷却过滤器(8)的出口接有第三气管(9)，该第三气管(9)与喷气嘴(10)连接，所述喷气嘴(10)安装在空滤器的出气道(2)上；在所述出气道(2)内设有整流内管(11)，该整流内管(11)的后端位于喷气嘴(10)的后侧，整流内管(11)的外围固设有整流板(12)，所述整流板(12)的边沿与出气道(2)的内壁相贴合并固定，在整流板(12)上开有多个射流孔(13)；所述整流板(12)上沿径向开设有喷液孔(14)，该喷液孔(14)的内端与整流内管(11)的中心孔连通，喷液孔(14)的外端装有喷液嘴(15)，该喷液孔(14)位于喷气嘴(10)的前侧，并且喷液嘴(15)通过管路与供液装置(18)连接。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：在所述第三气管(9)上串联有流量控制阀(16)和抽气泵(17)。

3.根据权利要求1或2所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：所述供液装置(18)为电动喷壶，该电动喷壶包括壳体(19)和电动泵(20)，在所述壳体(19)的顶部设有加液口(24)，壳体(19)的底部开有出水口，且出水口处装有电动泵(20)；所述壳体(19)的出水口通过出水管(25)与电磁阀(26)的进口连接，电磁阀(26)的出口与三通调节阀(27)的进水口连接，三通调节阀(27)的出水口与喷液嘴(15)连接，在三通调节阀(27)的回水口接有回水管。

4.根据权利要求3所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：在所述壳体(19)内设置浮球(21)，该浮球(21)通过拉索(22)与壳体(19)外面的断电开关(23)连接，所述断电开关(23)通过导线与电动泵(20)电连接。

5.根据权利要求4所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：在所述壳体(19)的下端装有加热管(28)，该加热管(28)位于壳体(19)内的部分为横卧的“U”形。

6.根据权利要求4或5所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：在所述壳体(19)靠近顶端的侧壁上设有回水口(29)。

7.根据权利要求4所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：所述断电开关(23)为触点式断电开关。

8.根据权利要求1所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：所述喷气嘴(10)螺纹连接在空滤器的出气道(2)上，所述喷液嘴(15)与空滤器的出气道(2)以及整流板(12)之间通过螺纹配合。

9.根据权利要求1或8所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：空滤器内部的滤芯由基板(30)和滤网(21)构成，所述基板(30)为平板结构，由铝板制成，在基板(30)上分布有若干通孔，每个通孔中均安装有滤网(31)，该滤网(31)为筒状结构，由铜或塑料制成。

10.根据权利要求9所述的汽车尾气治理节能减排系统，其特征在于：所述滤网(31)为开口端大闭合端小的锥形，滤网(31)的开口端向外翻边，该翻边贴合固定在基板(30)上。

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