CN105545415A - 一种免维护机动车尾气颗粒物净化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种免维护机动车尾气颗粒物净化装置及净化方法，利用发动机燃料燃烧化合后产生的水分冷却后作为尾气中颗粒物的过滤液体，该净化装置包括水分冷却室和储水室，水分冷却室一端与第一尾气进气门连通；第一尾气进气门上设置有打开或关闭该第一尾气进气门的第一进气阀；水分冷却室的另一端分别与排气口和储水室连通；水分冷却室位于储水室的上方；储水室的一端与第二尾气进气门连通；第二尾气进气门上设置有打开或关闭该第二尾气进气门的第二进气阀；储水室的另一端分别与排气口和水分冷却室连通；储水室内设置有第一浮子；该第一浮子通过第一连杆分别与第一进气阀和第二进气阀连接。该装置不用换滤芯、不用添加过滤液、不耗电，利用尾气自身的水分净化过滤尾气，而且安全性高，不会损坏发动机。

Description

一种免维护机动车尾气颗粒物净化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种免维护机动车尾气颗粒物净化装置及方法，属于尾气处理技术领域。

背景技术

机动车排放的尾气中含有大量有害颗粒物和污染物。目前对机动车排放的尾气的处理主要采用三元催化器，将尾气中的一氧化碳、碳化氢和氮氧化物等有害气体通过氧化和还原反应转变为二氧化碳、水和氮气，三元催化器的载体部件是一块多孔陶瓷材料，安装在特制的排气管中，载体本身不参与催化反应，真正起到催化作用的是载体上覆盖的一层铂、铑、钯等贵重金属和稀土涂层。但是这种三元催化器只能降低尾气中的有害气体的成分，对大量的颗粒物没有处理效果，而且这种三元催化器的维护成本高，由于常温下三元催化器不具备催化能力，只有加热到一定温度下才具有氧化或还原的能力，一般三元催化器的起燃温度是250℃到350℃，正常的工作温度一般在400℃到800℃，三元催化器本身工作时还会产生大量的热量，当温度超1000℃的时候，三元催化器内部的催化剂会烧结坏死，同时还极易发生车辆自燃事故，如果机动车发生点火时间过迟或点火次序错乱、断火等，都会使未燃烧的混合气进入三元催化器，造成排气温度过高，损坏三元催化器。而且催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫、铅来自于汽油，磷、锌来自于润滑油，这四种物质已经它们在发动机中燃烧后形成的氧化物颗粒容易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去催化功能，产生催化剂中毒现象。此外三元催化器还容易产生表面积碳，导致排气恶化，需要维护的频率和成本都很高。

对尾气中的颗粒物的净化主要通过过滤实现，例如中国专利文献CN104196594A公开了一种汽车尾气净化系统，包括进气筒、出气筒、至少一个三元催化转化器，还包括位于三元催化转化器前端或后端的DEP净化处理单元，所述DEP净化处理单元部包括形成层状结构的DEP净化电路板，所述DEP净化电极板包括支撑架，在所述支撑架上设有沿第一方向平行或大致平行排布的第一导线群，沿第二方向平行或大致平行排布的第二导线群，所述第一导线群与第二导线群中的导线外部都具有绝缘层，所述第一方向与第二方向不平行，所述第一导线群与第二导线群中的导线交织在一起，所述第一导线群和第二导线群中的一部分导线连接电源正极，另一部分连接电源负极。DEP净化处理单元能够滤除汽车尾气中的颗粒物，特别是可入肺的颗粒物的有效滤除。

中国专利文献CN104763494A公开了一种汽车尾气净化装置，其净化膜系统包括净气腔、管状净化膜，及位于管状净化膜两端且与管状净化膜相互支撑的第一挡板和第二挡板，其中在第二挡板上设有与排气管连通的出气口，净化膜系统中还设有进气管，所述进气管与净气腔之间设有气体密封结构。净化膜系统由净气腔、中部起支撑作用的管状净化膜和两端起支撑连接作用的第一挡板、第二挡板组成。净气腔与进气管之间设有隔绝汽车尾气和净化后气体的气体密封结构。汽车尾气从进气管进入到净化装置内腔后，有害气体和颗粒物再经过管状净化膜进行过滤净化后，进入净气腔中，再通过净化膜系统的出气口将净气腔中经过过滤后的气体从排气管排出。

现有技术中这种以过滤为主的进化装置需要定期更换过滤器，维护的成本相对较高。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提出一种免维护机动车尾气颗粒物净化装置及方法，这种装置利用汽油、柴油、乙醇、天然气等机动车燃料燃烧化合后会产生大量的水这一原理，充分利用机动车尾气中含有的大量水分，把尾气中的水分冷却并收集储存，使尾气从水中通过，从而对燃烧后的尾气中颗粒物进行净化后排出。

本发明所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置包括：水分冷却室和储水室，水分冷却室一端与第一尾气进气门连通；第一尾气进气门上设置有打开或关闭该第一尾气进气门的第一进气阀；水分冷却室的另一端分别与排气口和储水室连通；水分冷却室位于储水室的上方；储水室的一端与第二尾气进气门连通；第二尾气进气门上设置有打开或关闭该第二尾气进气门的第二进气阀；储水室的另一端分别与排气口和水分冷却室连通；储水室内设置有第一浮子；该第一浮子通过第一连杆分别与第一进气阀和第二进气阀连接；第一浮子用于检测储水室内的水的水位，当水位低于第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀打开同时将第二进气阀关闭，尾气通过第一尾气进气门进入水分冷却室并在水分冷却室中被冷却，尾气中的水蒸气冷却凝结后的水进入储水室；当储水室内的水的水位达到第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀关闭同时将第二进气阀打开，尾气改道通过第二尾气进气门进入储水室并从储水室中的水中穿过，尾气中的有害颗粒物和污染物被水净化，处理后的尾气通过排气口排出。

所述的储水室内设置有第二浮子，储水室的底部设置有排污阀，第二浮子通过第二连杆与排污阀连接，第二浮子用于检测储水室内的水是否达到第二水位，当储水室内的水达到第二水位的时候，第二连杆将排污阀打开，污水和尾气中的颗粒物以及污染物被从储水室中排出。

所述的水分冷却室与储水室之间由倾斜隔板隔开，倾斜隔板沿着从第一尾气进气门到排气口的方向向下倾斜设置，竖直隔板连接在倾斜隔板的末端，竖直隔板的最底端插入到第一水位的下面。

所述的水分冷却室中平行设置有多个竖直的冷却片，相邻的两个冷却片之间设置有竖直的阻挡片。

所述的冷却片一端设置在水分冷却室的内部，另一端设置在水分冷却室的外部。

所述的储水室中平行设置有多个竖直的多孔片，多孔片用于降低水中的尾气的通过速度。

所述的水分冷却室与储水室之间设置有气道，该气道包括倾斜气道和竖直气道，倾斜气道沿着从第一尾气进气门到排气口的方向向下倾斜设置，竖直气道连接在倾斜气道的末端，竖直气道在第一水位所在的位置形成有尾气入口部，并且竖直气道与储水室的底部之间形成水孔，该水孔用于供在水分冷却室中形成的冷凝水进入储水室。

倾斜气道上设置有单向阀，该单向阀用于供进入倾斜气道的尾气进入水分冷却室。

所述的阻挡片与倾斜气道之间形成冷凝水孔，该冷凝水孔用于供冷凝水沿着倾斜气道的壁面流动并最终被引导流入储水室。

所述的第一尾气进气门与第二尾气进气门之间由进气门分隔板分隔开，该进气门分隔板上设置有压力单向阀，该压力单向阀用于在储水室中的水结冰并且第一尾气进气门关闭的时候，使储水室中的尾气通过该压力单向阀进入水分冷却室。

所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置还包括互相隔离的安全气道和主气道，第一尾气进气门与第二尾气进气门均设置在主气道中，第一尾气进气门通过冷却气道与水分冷却室连通，第二尾气进气门通过过滤通道与储水室连通，安全气道与水分冷却室连通；储水室内部设置有测冰推面，安全气道的入口处设置有堵头，堵头通过测冰连杆和弹簧与测冰推面连接。

本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的净化方法包括以下步骤：

第一浮子检测储水室内的水的水位，当水位低于第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀打开同时将第二进气阀关闭，尾气通过第一尾气进气门进入水分冷却室并在水分冷却室中被冷却，尾气中的水蒸气冷却凝结后的水进入储水室；

当储水室内的水的水位达到第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀关闭同时将第二进气阀打开，尾气改道通过第二尾气进气门进入储水室并从储水室中的水中穿过，尾气中的有害颗粒物和污染物被水净化；

第二浮子检测储水室内的水是否达到第二水位，当储水室内的水达到第二水位的时候，第二连杆将排污阀打开，污水和尾气中的颗粒物以及污染物被从储水室中排出；

处理后的尾气通过排气口排出。

与现有技术相比，本发明所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的有益效果在于：本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置不用换滤芯、不用添加过滤液、不耗电，利用尾气自身的水分净化过滤尾气，而且安全性高，不会损坏发动机。

附图说明

图1是本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的第一实施例的结构示意图。

图2是本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的第二实施例的结构示意图。

图3是本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的第三实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1示出了本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的第一实施例的结构，如图1所示，本发明所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置包括水分冷却室A和储水室B，水分冷却室A一端与第一尾气进气门1连通；第一尾气进气门1上设置有打开或关闭该第一尾气进气门1的第一进气阀3；水分冷却室A的另一端分别与排气口10和储水室B连通；水分冷却室A位于储水室B的上方；储水室B的一端与第二尾气进气门2连通；第二尾气进气门2上设置有打开或关闭该第二尾气进气门2的第二进气阀4；储水室B的另一端分别与排气口10和水分冷却室A连通；储水室B内设置有第一浮子6；该第一浮子6通过第一连杆5分别与第一进气阀3和第二进气阀4连接；第一浮子6用于检测储水室B内的水的水位，当水位低于第一水位M的时候，第一连杆5将第一进气阀3打开同时将第二进气阀4关闭，尾气(如图中实线箭头所示)通过第一尾气进气门1进入水分冷却室A并在水分冷却室A中被冷却，尾气中的水蒸气冷却凝结后的水(如图中虚线箭头所示)进入储水室B；当储水室B内的水的水位达到第一水位M的时候，第一连杆5将第一进气阀3关闭同时将第二进气阀4打开，尾气改道通过第二尾气进气门2进入储水室B并从储水室B中的水中穿过，尾气中的有害颗粒物和污染物被水净化，处理后的尾气通过排气口10排出。

所述的储水室B内设置有第二浮子7，储水室B的底部设置有排污阀8，第二浮子7通过第二连杆9与排污阀8连接，第二浮子7用于检测储水室B内的水是否达到第二水位N，当储水室B内的水达到第二水位N的时候，第二连杆9将排污阀8打开，污水和尾气中的颗粒物以及污染物被从储水室B中排出。

如图1所示，所述的水分冷却室A与储水室B之间由倾斜隔板21隔开，倾斜隔板21沿着从第一尾气进气门1到排气口10的方向向下倾斜设置，竖直隔板22连接在倾斜隔板21的末端，竖直隔板22的最底端23插入到第一水位M下面。

在水分冷却室A中凝结的水被倾斜隔板21引导进入储水室B；由于竖直隔板22的最底端23插入到第一水位M下面，进入储水室B的尾气只能穿过储水室B中的水后才能从排气口10排出。

图2示出了本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的第二实施例的结构，如图2所示，水分冷却室A中平行设置有多个竖直的冷却片11，相邻的两个冷却片11之间设置有竖直的阻挡片12。冷却片11和阻挡片12使得进入水分冷却室A的尾气的速度降低，从而加大了尾气在水分冷却室A中停留的时间，使得尾气被充分冷却，尾气中的水蒸气被充分地冷却凝结。尾气的流动方向如图2中的实线箭头所示，凝结后的水的流动方向如图2中的虚线箭头所示。

所述的冷却片11一端设置在水分冷却室A的内部，另一端设置在水分冷却室A的外部，将水分冷却室A内的尾气的热量导出到水分冷却室A的外部，并传递给周围的空气。

所述的储水室B中平行设置有多个竖直的多孔片16，多孔片16用于降低水中的尾气的通过速度，使得尾气中的大量的颗粒物和水充分融合在一起，并沉淀到底部，当水位达到一定高度(第二水位N)时，第二浮子7使容器底部的排污阀8开启，将颗粒与水的粘稠混合物排放到地面或者容器19中，从而避免将颗粒物直接排放到大气，减轻了对城市的空气污染，容器19中的颗粒物和水的混合物干结成块后是以碳烟为主体的固体物质，可以再次回收利用，用于制作活性炭、燃料碳等。

所述的水分冷却室A与储水室B之间设置有气道13，该气道13包括倾斜气道24和竖直气道25，倾斜气道24沿着从第一尾气进气门1到排气口10的方向向下倾斜设置，竖直气道25连接在倾斜气道24的末端，竖直气道25在第一水位M所在的位置形成有尾气入口部，并且竖直气道25与储水室B的底部之间形成水孔15，该水孔15用于供在水分冷却室A中形成的冷凝水进入储水室B。

在水分冷却室A中凝结的水被倾斜气道24引导进入储水室B；由于竖直气道25在第一水位M所在的位置形成有尾气入口部，进入储水室B的尾气只能穿过储水室B中的水后才能进入竖直气道25。

倾斜气道24上设置有单向阀17，该单向阀17用于供进入倾斜气道24的尾气进入水分冷却室A。作为优选的实施方式，单向阀17设置在倾斜气道24上靠近第一尾气进气门1的一端端部，这样通过单向阀17进入水分冷却室A的尾气能够最大限度地被水分冷却室A中几乎所有的冷却片冷却，从而换热更充分，析出更多的冷凝水。

所述的阻挡片12与倾斜气道24之间形成冷凝水孔14，该冷凝水孔14用于供冷凝水沿着倾斜气道24的壁面流动并最终被引导流入储水室B。

所述的第一尾气进气门1与第二尾气进气门2之间由进气门分隔板26分隔开，该进气门分隔板26上设置有压力单向阀18，该压力单向阀18用于在储水室B中的水结冰并且第一尾气进气门1关闭的时候，使储水室B中的尾气通过该压力单向阀18进入水分冷却室A。

压力单向阀18的设置提高了净化装置的安全性。如果没有压力单向阀18，当储水室B中的水结冰并且第一尾气进气门1关闭的时候，在发动机启动的情况下，尾气的排放通道会被堵住，容易造成发动机的损坏。设置了压力单向阀18以后，可以通过压力单向阀18的开启，使得尾气通过压力单向阀18进入水分冷却室A并最终从排气口10排出，有效地保护了发动机。

但是如果压力单向阀18发生故障，仍然存在损坏发动机的风险。为了降低这种风险，本发明提出了第三种实施方式的免维护机动车尾气颗粒物净化装置。如图3所示，第三种实施方式的免维护机动车尾气颗粒物净化装置包括互相隔离的安全气道32和主气道33，第一尾气进气门1与第二尾气进气门2均设置在主气道33中，第一尾气进气门1通过冷却气道34与水分冷却室A连通，第二尾气进气门2通过过滤通道35与储水室B连通，安全气道32与水分冷却室A连通；储水室B内部设置有测冰推面38，安全气道32的入口处设置有堵头36，堵头36通过测冰连杆37和弹簧39与测冰推面38连接。当储水室B中的水没结冰时，从发动机直接排除的尾气有压力，会推动堵头36、测冰连杆37、弹簧39和测冰推面38向前移动，从而使堵头36关闭安全气道，设备正常使用。而当储水室B中的水结冰时，测冰推面38受阻，测冰连杆37和堵头36无法向前移动，堵头36不能堵住安全气道，从而尾气从安全气道经过，不会造成尾气被堵的情况。

本发明的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的净化方法包括以下步骤：

第一浮子6检测储水室B内的水的水位，当水位低于第一水位M的时候，第一连杆5将第一进气阀3打开同时将第二进气阀4关闭，尾气通过第一尾气进气门1进入水分冷却室A并在水分冷却室A中被冷却，尾气中的水蒸气冷却凝结后的水进入储水室B；

当储水室B内的水的水位达到第一水位M的时候，第一连杆5将第一进气阀3关闭同时将第二进气阀4打开，尾气改道通过第二尾气进气门2进入储水室B并从储水室B中的水中穿过，尾气中的有害颗粒物和污染物被水净化；

第二浮子7检测储水室B内的水是否达到第二水位N，当储水室B内的水达到第二水位N的时候，第二连杆9将排污阀8打开，污水和尾气中的颗粒物以及污染物被从储水室B中排出；

处理后的尾气通过排气口10排出。

以上显示和描述了本发明的主要特征及本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，该免维护机动车尾气颗粒物净化装置利用发动机燃料燃烧化合后产生的水分冷却后作为尾气中颗粒物的过滤液体，包括水分冷却室和储水室，水分冷却室一端与第一尾气进气门连通；第一尾气进气门上设置有打开或关闭该第一尾气进气门的第一进气阀；水分冷却室的另一端分别与排气口和储水室连通；水分冷却室位于储水室的上方；储水室的一端与第二尾气进气门连通；第二尾气进气门上设置有打开或关闭该第二尾气进气门的第二进气阀；储水室的另一端分别与排气口和水分冷却室连通；储水室内设置有第一浮子(本专利的所有浮子也可以是水位、水压等检测器或其它检测水量多少的装置)；该第一浮子通过第一连杆分别与第一进气阀和第二进气阀连接；第一浮子用于检测储水室内的水的水位，当水位低于第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀打开同时将第二进气阀关闭，尾气通过第一尾气进气门进入水分冷却室并在水分冷却室中被冷却，尾气中的水蒸气冷却凝结后的水进入储水室；当储水室内的水的水位达到第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀关闭同时将第二进气阀打开，尾气改道通过第二尾气进气门进入储水室并从储水室中的水中穿过，尾气中的有害颗粒物和污染物被水净化，处理后的尾气通过排气口排出。

2.根据权利要求1所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，所述的储水室内设置有第二浮子，储水室的底部设置有排污阀，第二浮子通过第二连杆与排污阀连接，第二浮子用于检测储水室内的水是否达到第二水位，当储水室内的水达到第二水位的时候，第二连杆将排污阀打开，污水和尾气中的颗粒物以及污染物被从储水室中排出。

3.根据权利要求2所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，所述的水分冷却室与储水室之间由倾斜隔板隔开，倾斜隔板沿着从第一尾气进气门到排气口的方向向下倾斜设置，竖直隔板连接在倾斜隔板的末端，竖直隔板的最底端插入到第一水位的下面。

4.根据权利要求2所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，所述的水分冷却室中平行设置有多个竖直的冷却片(本专利的冷却片也可以是多层、多孔导热材料或其它可以对水汽进行冷却的装置，可以是片状的、或连续的，也可以是整体的。)，相邻的两个冷却片之间设置有竖直的阻挡片；所述的冷却片一端设置在水分冷却室的内部，另一端设置在水分冷却室的外部；所述的储水室中平行设置有多个竖直的多孔片，多孔片用于降低水中的尾气的通过速度。

5.根据权利要求4所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，所述的水分冷却室与储水室之间设置有气道，该气道包括倾斜气道和竖直气道，倾斜气道沿着从第一尾气进气门到排气口的方向向下倾斜设置，竖直气道连接在倾斜气道的末端，竖直气道在第一水位所在的位置形成有尾气入口部，并且竖直气道与储水室的底部之间形成水孔，该水孔用于供在水分冷却室中形成的冷凝水进入储水室。

6.根据权利要求5所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，倾斜气道上设置有单向阀，该单向阀用于供进入倾斜气道的尾气进入水分冷却室。

7.根据权利要求6所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，所述的阻挡片与倾斜气道之间形成冷凝水孔，该冷凝水孔用于供冷凝水沿着倾斜气道的壁面流动并最终被引导流入储水室。

8.根据权利要求7所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，所述的第一尾气进气门与第二尾气进气门之间由进气门分隔板分隔开，该进气门分隔板上设置有压力单向阀，该压力单向阀用于在储水室中的水结冰并且第一尾气进气门关闭的时候，使储水室中的尾气通过该压力单向阀进入水分冷却室。

9.根据权利要求8所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置，其特征在于，所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置还包括互相隔离的安全气道和主气道，第一尾气进气门与第二尾气进气门均设置在主气道中，第一尾气进气门通过冷却气道与水分冷却室连通，第二尾气进气门通过过滤通道与储水室连通，安全气道与水分冷却室连通；储水室内部设置有测冰推面，安全气道的入口处设置有堵头，堵头通过测冰连杆和弹簧与测冰推面连接。

10.根据权利要求9所述的免维护机动车尾气颗粒物净化装置的净化方法，其特征在于，该净化方法包括以下步骤：

第一浮子检测储水室内的水的水位，当水位低于第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀打开同时将第二进气阀关闭，尾气通过第一尾气进气门进入水分冷却室并在水分冷却室中被冷却，尾气中的水蒸气冷却凝结后的水进入储水室；

当储水室内的水的水位达到第一水位的时候，第一连杆将第一进气阀关闭同时将第二进气阀打开，尾气改道通过第二尾气进气门进入储水室并从储水室中的水中穿过，尾气中的有害颗粒物和污染物被水净化；

第二浮子检测储水室内的水是否达到第二水位，当储水室内的水达到第二水位的时候，第二连杆将排污阀打开，污水和尾气中的颗粒物以及污染物被从储水室中排出到地面或容器里，容器中的颗粒物和水的混合物干结成块后是以碳烟为主体的固体物质，可以再次回收利用，用于制作活性炭、燃料碳等；

处理后的尾气通过排气口排出。