CN106150624A - 一种车辆尾气净化装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆尾气净化装置，属于机动车尾气排放减排领域。包括净化喷射器、净化室以及为净化室提供净化物质的净化罐，净化罐与净化喷射器的吸附腔连通；净化喷射器输入端与发动机排气管相连，净化喷射器输出端与净化室的进气通道相连，净化室内部通过隔板分隔为多个净化腔室，净化腔室之间通过内腔通道连通，尾气由进气通道进入净化室，尾气在各净化腔室内循环流动完成净化后由出气通道排出。本发明一种车辆尾气净化装置具有尾气有害物质零排放、进一步提升发动机动力、提高燃烧效率和燃油经济性、成本低等优点。

Description

一种车辆尾气净化装置
技术领域
本发明属于机动车尾气排放减排领域，具体涉及一种车辆尾气净化装置。
背景技术
三元催化器是一个形如“蜂窝煤状”的过滤装置，安装在机动车发动机排气歧管之后，常温下三元催化器不具备催化能力，其催化剂必须加热到一定温度才具有氧化或还原能力，通常三元催化器的反应温度在300～400℃，正常工作温度一般在400～800℃。当温度超过850～1000℃时，其内涂层的催化剂很可能会脱落，载体碎裂。
催化剂对硫、铅、磷、锌等元素非常敏感，硫和铅来自于汽油，而磷和锌则来自于润滑油，这四种物质及它们在机动车发动机中燃烧后形成的氧化物颗粒易被吸附在催化剂的表面，使催化剂无法与废气接触，从而失去了催化作用，即所谓的“中毒”现象。
当汽车长期工作于低温状态时，三元催化器无法启动，发动机排气管排出的炭烟会附着在催化剂的表面，造成无法与CO和HC化合物接触，长期下来，便使载体的孔隙堵塞，影响其转化效能。再者尾气排放不畅，发动机的动力就难以发挥，这也是很多车高速跑不起来的原因。
现有的尾气净化装置尾气直接进入液态还原剂中，尾气与还原剂的接触时间短，反应不充分，净化效果差，排出的尾气中仍然含有大量的CO和NO2，而且尾气会把所有的还原剂污染，还原剂的使用寿命非常短，需要定期更换还原剂才能保证净化效果，造成使用成本非常高，而且更换还原剂不方便。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种尾气有害物质零排放、进一步提升发动机动力、提高燃烧效率和燃油经济性的一种车辆尾气净化装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该一种车辆尾气净化装置，其特征在于：包括净化喷射器、净化室以及为净化室提供净化物质的净化罐，净化罐与净化喷射器的吸附腔连通；净化喷射器输入端与发动机排气管相连，净化喷射器输出端与净化室的进气通道相连，净化室内部通过隔板分隔为多个净化腔室，净化腔室之间通过内腔通道连通，尾气由进气通道进入净化室，尾气在各净化腔室内循环流动完成净化后由出气通道排出。尾气进入净化室后，由于隔板的阻挡作用会在净化腔室内形成背压，增加压力能够使尾气中的有害物质与净化物质的还原反应效率提高，提高净化效率，而且尾气在净化腔室内与净化物质的混合相对在管道内更加均匀，循环流经各净化腔室能够延长尾气与净化物质的接触时间，提高净化效率；利用净化喷射器能够使液态的净化物质雾化进入净化室，使尾气与净化物质充分混合，提高净化效率，而且不会污染净化罐内的净化物质。
优选的，所述净化室内部竖向设有第一多孔隔板和第二多孔隔板，第一多孔隔板和第二多孔隔板将净化室内腔分成第一净化腔室、第二净化腔室和第三净化腔室，三个净化腔室之间通过第一内腔通道和第二内腔通道相连通，进气通道与出气通道分别连通不同的净化腔室。
优选的，所述第一内腔通道进口在第一净化腔室内，出口在第三净化腔室内，第二内腔通道进口在第三净化腔室内，出口在第二净化腔室内，进气通道连通第一净化腔室与第一内腔通道交错设置，出气通道连通第二净化腔室。第一内腔通道与进气通道交错设置，防止尾气进入第一净化腔室后直接从第一内腔通道排出，便于形成排气背压。
优选的，所述隔板上开设有多个孔径为0.1～5mm的调压孔，隔板的穿孔率为2％～12％。通过小孔径的调压孔能够起到消音降噪的作用，同时尾气不会从调压孔排出，便于形成排气背压，调压孔能够调节个净化腔室内的压力。
优选的，所述净化喷射器采用文丘里管，文丘里管的主输入端与发动机排气管连通，文丘里管的主输出端与净化室连通，文丘里管的吸附腔通过吸附腔输入端与净化罐相连，吸附腔输出端与主输出端连通；吸附腔输入端上设有单向阀。利用文丘里管可以增加吸附腔处的真空度，便于将液态净化物质雾化，单向阀防止尾气污染净化罐内的净化物质，同时防止尾气从净化罐泄露。
优选的，所述主输入端设有调节吸附腔输入端截面积的可调位螺钉。通过可调位螺钉可以改变吸附腔的截面积，从而改变吸附腔内的真空度，从而可以最优控制不同种类车型的净化罐中净化物质输出量。
优选的，所述净化罐内腔通过净化罐内腔隔板分隔为还原剂腔和供氧空气腔，还原剂腔内存储有尾气还原剂。尾气还原剂可以采用NHx基还原剂，具体选择尿素溶液，还原尾气中氮氧化合物，供氧空气腔为净化室提供氧气，使尾气进入净化室后迅速燃烧，在净化腔室内形成背压，使净化室内的压力进一步提高。
优选的，所述还原剂腔上端设有加液孔，还原剂腔中装有液位传感器，液位传感器与行车电脑连接。液位传感器检测还原剂腔内尾气还原剂的液位，尾气还原剂不足时通过行车电脑报警。
优选的，所述供氧空气腔内设有富氧膜片，供氧空气腔两端均设有空气过滤装置。通过富氧膜片能够提高氧气含量，尾气在净化室内充分燃烧，进一步提高净化效率，空气过滤装置防止杂质进入文丘里管和净化室，工作安全可靠，空气过滤装置可以采用过滤海绵。
与现有技术相比，一种车辆尾气净化装置所具有的有益效果是：
1、实现尾气有害物质零排放，由于隔板的阻挡作用会在净化腔室内形成背压，增加压力能够使尾气中的有害物质与净化物质的还原反应效率提高，提高净化效率，而且尾气在净化腔室内与净化物质的混合相对在管道内更加均匀，循环流经各净化腔室能够延长尾气与净化物质的接触时间，使尾气中的有害物质与净化物质充分反应，达到有害物质的零排放，同时减少积碳，进一步提升发动机动力、提高燃烧效率和燃油经济性。
2、利用净化喷射器能够使液态的净化物质雾化进入净化室，使尾气与净化物质充分混合，提高净化效率，而且不会污染净化罐内的净化物质。
3、成本低，本发明在净化室中只设置隔板，而不需要设置过滤装置，结构简单，成本低，使用寿命长。
4、噪音小，在隔板上开设小孔径的调压孔能够起到消音降噪的作用，同时尾气不会从调压孔排出，便于形成排气背压，调压孔能够调节个净化腔室内的压力。
附图说明
图1为一种车辆尾气净化装置实施例1中净化喷射器的结构示意图。
图2为一种车辆尾气净化装置实施例1中净化室的结构示意图。
图3为一种车辆尾气净化装置实施例1中净化罐的结构示意图。
图4为一种车辆尾气净化装置的原理方框图。
图5为一种车辆尾气净化装置实施例2的结构示意图。
图6为一种车辆尾气净化装置实施例3的结构示意图。
图7为一种车辆尾气净化装置实施例4的结构示意图。
图8为一种车辆尾气净化装置实施例5的结构示意图。
其中：1、主输入端 2、吸附腔 3、吸附腔输入端 4、吸附腔输出端 5、喷嘴 6、可调位螺钉 7、主输出端 8、文丘里管 9、第三净化腔室 10、进气通道 11、出气通道 12、第一多孔隔板 13、第二多孔隔板 14、第二内腔通道 15、第一净化腔室 16、第一内腔通道 17、第二净化腔室 18、加液孔 19、单向阀 20、过滤海绵 21、最高液位线 22、富氧膜片 23、还原剂腔 24、供氧空气腔 25、液位传感器 26、净化罐内腔隔板 27、净化罐 28、固定螺栓 29、第四净化腔室 30、第三内腔通道 31、第三多孔隔板。
具体实施方式
图1～4是本发明一种车辆尾气净化装置的最佳实施例，下面结合附图1～8对本发明做进一步说明。
实施例1
参照图1～4，一种车辆尾气净化装置，包括净化喷射器、净化室以及为净化室提供净化物质的净化罐27，发动机排气管按照尾气排出的方向可以分为三段，净化喷射器与净化室作为第二段安装在排气管中部，净化喷射器的输出端与发动机排气管第一段相连，输出端与净化室相连，净化室输出端与发动机排气管第三段相连，净化罐27与净化喷射器的吸附腔2相连，为净化室提供尾气还原剂和空气，尾气有净化喷射器喷入净化室，尾气还原剂和空气由于净化喷射器在吸附腔2处形成的真空，被吸入净化室，尾气在净化室内与空气中的氧气燃烧，并被尾气还原剂还原，净化后的尾气由净化室排出进入发动机排气管第三段，并经过发动机排气管消音器消除噪音后排入空气。
参照图1，本发明中的净化喷射器采用文丘里管8，包括主输入端1、主输出端7、喷嘴5和吸附腔2，文丘里管8的主输入端1与发动机排气管第一段连通，文丘里管8的主输出端7与净化室连通，吸附腔2通过吸附腔输入端3与净化罐27相连，吸附腔2通过吸附腔输出端4与主输出端7连通，喷嘴5将发动机排气管第一段内的尾气喷入主输出端7，并最终进入净化室。
主输入端1设有调节吸附腔输入端3截面积的可调位螺钉6，可调位螺钉6一端与排气管连接，另一端连接主输入端1，排气管固定，调节可调位螺钉6可以轴向移动主输入端1，文丘里管8的收缩段随之轴向移动，从而改变吸附腔2的截面积，改变吸附腔2内的真空度，从而可以最优控制不同种类车型的净化罐27中净化物质输出量，可调位螺钉6的步进位移在0.1～6mm之间。
参照图2，净化室内腔由第一多孔隔板12和第二多孔隔板13分隔为第一净化腔室15、第二净化腔室17和第三净化腔室9，第一净化腔室15内连通有进气通道10，第二净化腔室17内连通有出气通道11，其中进气通道10与主输出端7相连，出气通道11与发动机排气管第三段相连，第一净化腔室15与第三净化腔室9通过第一内腔通道16连通，第三净化腔室9与第二净化腔室17通过第二内腔通道14连通，其中进气通道10位于第一净化腔室15上部，第一内腔通道16设在净化室底部，位于出气通道11的下方，第一内腔通道16的进口在第一净化腔室15内，出口在第三净化腔室9内，高温尾气由进气通道10进入第一净化腔室15燃烧后形成排气背压，便于净化室内的热量聚集和缓解排气脉冲，促进尾气的二次燃烧和还原反应的有效进行，达到更佳的净化减排效果。
当尾气通过第一内腔通道16时，大部分的NO2在第一内腔通道16内被NHx基还原剂还原掉，第二内腔通道14设在出气通道11的上方，其进口在第三净化腔室9内，出口在第二净化腔室17内，出气通道11连通第二净化腔室17，当尾气到达第三净化腔室9时，由于第二轮高速脉动尾气的冲击，剩余的NO2在第二内腔通道14和第二净化腔室17内被还原掉，最终产物CO2、水蒸气和N2经由出气通道11进入到发动机排气管消声器后排出。
第一多孔隔板12和第二多孔隔板13上开设有多个孔径为0.1～5mm的调压孔，第一多孔隔板12和第二多孔隔板13的穿孔率为2％～12％，能够有效抵消尾气的脉冲，具有消音降噪的效果，而且调压孔能够调节净化室内各个净化腔室的压力，使各个净化腔室的压力达到合理的预定值，避免压力过大，具有工作安全可靠的优点。
参照图3，净化罐27通过固定螺栓28固定在吸附腔输入端3的入口处，净化罐27内腔通过净化罐内腔隔板26分隔为还原剂腔23和供氧空气腔24，还原剂腔23上端设有加液孔18，还原剂腔23内存储有尾气还原剂，尾气还原剂为NHx基还原剂，具体可以选择尿素溶液，还原剂腔23上部设有判断加装NHx基还原剂数量的最高液位线21，下部设有液位传感器25，液位传感器25与行车电脑连接，当还原剂腔23内液态NHx基还原剂低于最低液位时，机动车仪表盘发动机故障灯亮，还原剂腔23通过单向阀19与吸附腔输入端3连通，单向阀19与吸附腔输入端3连通的管道孔径为1～10mm，采用较小的孔径，便于尾气还原剂雾化，使尾气还原剂与尾气充分混合；供氧空气腔24内设有多个富氧膜片22，供氧空气腔24两端均设有空气过滤装置，空气过滤装置可以采用过滤海绵20，还可以采用其他过滤装置，经过过滤海绵20过滤的空气进入供氧空气腔24内，经过多个富氧膜片22过滤后形成含氧量达到30％以上的富氧空气，还原剂腔23和供氧空气腔24均与文丘里管8的吸附腔2连通。
参照图4，发动机排气管第一段设有第一氧传感器，发动机排气管第三段设有第二氧传感器，第一氧传感器与第二氧传感器连接行车电脑，行车电脑通过获取第一氧传感器的数字信号来实时调整发动机，使其始终处于最佳空燃比工作状态下；行车电脑通过第二氧传感器的数字信号来判断本发明一种车辆尾气净化装置是否处于最佳工作状态下。
工作过程与工作原理：高速脉动的机动车尾气进入到净化喷射器后，由于文丘里效应，通过文丘里管8过来的尾气在高温下混入了从净化罐27吸入的富氧和NHx基还原剂，NHx基还原剂高速下呈雾状，进入第一净化腔室15，由于第二多孔隔板13的限制，高温尾气迅速在第一净化腔室15内与富氧空气混合进行二次燃烧产生大量的热并产生适度的背压，这有利于CO和HC化合物的再次氧化，也为NO2(高温和富氧状态下大部分的氮氧化物以二氧化氮的形式存在)的还原创造了条件，当尾气通过第一内腔通道16时，大部分的NO2在第一内腔通道16内被还原掉；当尾气到达第三净化腔室9时，由于第二轮高速脉动尾气的冲击，剩余的NO2在第二内腔通道14和第二净化腔室17内被还原掉，所有最终产物CO2、水蒸气和N2经由出气通道11进入到发动机排气管消声器后排出。与此同时，行车电脑则通过获取第一氧传感器的数字信号来实时调整发动机，使其始终处于最佳空燃比工作状态下；行车电脑通过第二氧传感器的数字信号来判断本发明一种车辆尾气净化装置是否处于最佳工作状态下。
实施例2
参照图5，净化室由第一多孔隔板12和第二多孔隔板13分隔为第一净化腔室15、第二净化腔室17和第三净化腔室9，进气通道10的出口位于第二净化腔室17内，出气通道11的入口位于第一净化腔室15内，第一净化腔室15与第三净化腔室9通过第二内腔通道14连通，第三净化腔室9与第二净化腔室17通过第一内腔通道16连通，高温尾气由进气通道10进入第二净化腔室17内与富氧空气混合燃烧形成背压，然后尾气中大部分的NO2在第一内腔通道16以及第三净化腔室9内被还原剂还原，由于第二轮高速脉动尾气的冲击，剩余的NO2在第二内腔通道14和第一净化腔室15内被还原掉，所有最终产物CO2、水蒸气和N2经由出气通道11进入到发动机排气管消声器后排出。其他结构同实施例1。
实施例3
参照图6，本发明还可以将净化室由第一多孔隔板12、第二多孔隔板13和第三多孔隔板31分隔为第一净化腔室15、第二净化腔室17、第三净化腔室9和第四净化腔室29，进气通道10的出口位于第二净化腔室17内，出气通道11的入口位于第三净化腔室9内，第二净化腔室17与第四净化腔室29通过第一内腔通道16连通，第四净化腔室29与第一净化腔室15通过第二内腔通道14连通，第一净化腔室15与第三净化腔室9通过第三内腔通道30连通，高温尾气由进气通道10进入第二净化腔室17内与富氧空气混合燃烧形成背压，然后尾气中大部分的NO2在第一内腔通道16以及第四净化腔室29内被尾气还原剂还原，由于第二轮高速脉动尾气的冲击，一部分NO2在第二内腔通道14和第一净化腔室15内被还原掉，剩余的少量氮氧化合物和碳氢化合物在第三内腔通道30和第三净化腔室9内被还原，所有最终产物CO2、水蒸气和N2经由出气通道11进入到发动机排气管消声器后排出，实现机动车尾气有害物质的零排放，尾气经过四个净化腔室后排出，被充分还原。其他结构同实施例1。
本发明中的净化室还可以通过其他数量的隔板分隔为其他数量的净化腔室。
实施例4
参照图7，净化罐27包括还原剂腔23和供氧空气腔24，还原剂腔23与供氧空气腔24分开设置，文丘里管8的吸附腔2可以设置两个或两个以上的吸附腔输入端3，分别连接盛装尾气还原剂的还原剂腔23和产生富氧的供氧空气腔24。防止由于密封造成还原剂腔23内的尾气还原剂进入供氧空气腔24内。其他结构同实施例1。
实施例5
参照图8，供氧空气腔24进气口设有空气过滤装置，通过空气过滤装置过滤后的空气直接吸附进入净化室，为尾气燃烧提供氧气，进一步降低成本。其他结构同实施例1。
本发明中的净化罐27可以只提供尾气还原剂，尾气喷射进入净化室后形成背压，增加压力的情况下能够提高尾气中有害物质与尾气还原剂的还原反应效率，提高净化效率。本发明中的净化物质还可以是臭氧。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种车辆尾气净化装置，其特征在于：包括净化喷射器、净化室以及为净化室提供净化物质的净化罐(27)，净化罐(27)与净化喷射器的吸附腔(2)连通；净化喷射器输入端与发动机排气管相连，净化喷射器输出端与净化室的进气通道(10)相连，净化室内部通过隔板分隔为多个净化腔室，净化腔室之间通过内腔通道连通，尾气由进气通道(10)进入净化室，尾气在各净化腔室内循环流动完成净化后由出气通道(11)排出。
2.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述净化室内部竖向设有第一多孔隔板(12)和第二多孔隔板(13)，第一多孔隔板(12)和第二多孔隔板(13)将净化室内腔分成第一净化腔室(15)、第二净化腔室(17)和第三净化腔室(9)，三个净化腔室之间通过第一内腔通道(16)和第二内腔通道(14)相连通，进气通道(10)与出气通道(11)分别连通不同的净化腔室。
3.根据权利要求2所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述第一内腔通道(16)进口在第一净化腔室(15)内，出口在第三净化腔室(9)内，第二内腔通道(14)进口在第三净化腔室(9)内，出口在第二净化腔室(17)内，进气通道(10)连通第一净化腔室(15)与第一内腔通道(16)交错设置，出气通道(11)连通第二净化腔室(17)。
4.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述隔板上开设有多个孔径为0.1～5mm的调压孔，隔板的穿孔率为2％～12％。
5.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述净化喷射器采用文丘里管(8)，文丘里管(8)的主输入端(1)与发动机排气管连通，文丘里管(8)的主输出端(7)与净化室连通，文丘里管(8)的吸附腔(2)通过吸附腔输入端(3)与净化罐(27)相连，吸附腔输出端(4)与主输出端(7)连通；吸附腔输入端(3)上设有单向阀(19)。
6.根据权利要求5所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述主输入端(1)设有调节吸附腔输入端(3)截面积的可调位螺钉(6)。
7.根据权利要求1或5所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述净化罐(27)内腔通过净化罐内腔隔板(26)分隔为还原剂腔(23)和供氧空气腔(24)，还原剂腔(23)内存储有尾气还原剂。
8.根据权利要求7所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述还原剂腔(23)上端设有加液孔(18)，还原剂腔(23)中装有液位传感器(25)，液位传感器(25)与行车电脑连接。
9.根据权利要求7所述的一种车辆尾气净化装置，其特征在于：所述供氧空气腔(24)内设有富氧膜片(22)，供氧空气腔(24)两端均设有空气过滤装置。
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