CN108506069B - 一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车尾气处理装置，公开了一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其包括催化转化器(1)、第一消音器(2)和第二消音器(3)，催化转化器(1)包括壳体(11)和设置于壳体(11)内的催化剂载体(12)，壳体(11)内设有循环冷却管(13)，循环冷却管(13)呈螺旋状缠绕固定在壳体(11)的内壁上且循环冷却管(13)两端伸出壳体(11)外部；壳体(11)内还设有发热丝(14)和用于检测壳体(11)内部温度的温度传感器(15)，发热丝(14)和温度传感器(15)均与控制单元连接。本发明通过循环冷却管和发热丝以及温度传感器的配合实时控制其内温度，确保催化转化器内温度保持在所需范围内，极大的提高催化剂的催化效率。

Description

一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置
技术领域
本发明涉及一种汽车尾气处理装置，尤其涉及一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置。
背景技术
随着生活质量的提升，汽车已经成为人们必备的代步工具，其虽然给我们生活带来了方便，但是其所排放的尾气给大气造成了较大污染。汽车尾气中含有一氧化碳、氧化氮以及对人体产生不良影响的其他一些固体颗粒。
随着环境保护要求的日益苛刻，越来越多的汽车安装了废气催化转化器以及氧传感器装置，其安装在发动机排气管中，通过氧化还原反应，将发动机排放的三种废气有害物CO、HC和NOx转化为无害的水、二氧化碳和氮气，故又称之为三元催化转化器。但是三元催化转化器的工作要求比较严格，特别是对其温度要求较为严格，既不能过高又不能过低，如果使用不当，会造成催化器早期失效甚至损坏。
具体表现为常温下三元催化转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的能力，通常催化转化器的起燃温度在250-350℃，正常工作温度一般在350-700℃。但是催化转化器工作时会产生大量的热量，热量越高，氧化的温度也愈高，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。
发明内容
本发明针对现有技术中汽车尾气处理装置存在的问题，提供了一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，包括通过管道依次连接的催化转化器、第一消音器和第二消音器，催化转化器包括壳体和设置于壳体内的催化剂载体，壳体内设有循环冷却管，循环冷却管呈螺旋状缠绕固定在壳体的内壁上且循环冷却管两端伸出壳体外部；还包括控制单元以及与控制单元连接且用于对循环冷却管供水的水泵，壳体内还设有发热丝和用于检测壳体内部温度的温度传感器，发热丝和温度传感器均与控制单元连接。通过循环冷却管和发热丝以及温度传感器的配合实时控制其内温度，确保催化转化器内温度保持在所需范围内，极大的提高催化剂的催化效率。
作为优选，催化转化器的进气管道上连接有颗粒处理器，颗粒处理器包括带有封闭内腔体的筒状本体；筒状本体内部的上端部设有环形隔板，环形隔板的外壁固定在筒状本体的内壁上；环形隔板中部固定有上端开口的隔热管，隔热管上端部的外侧壁固定在环形隔板的内壁上，隔热管将所述的封闭内腔体分割成由隔热管内部形成的内腔室和由筒状本体内壁与隔热管外壁共同构造成的外腔室，环形隔板的板面上均匀排布有多个与外腔室连通的蒸汽通孔，外腔室内设有冷却水管，冷却水管呈螺旋状缠绕固定在筒状本体的内侧壁上；筒状本体的上端面上设有出气口，筒状本体的侧壁的下端部上设有进气口，进气口处设有与内腔室连通的进气管，隔热管的上端部的内壁上固定有多根支撑杆，支撑杆上固定有连通内腔室与出气口的分流管。颗粒处理器能够实现对尾气中颗粒的三层处理，从而使得进入催化转化器内的尾气中夹杂的颗粒物非常少，实现了对汽车尾气的整体预处理，保证后续催化转化器内尾气处理的更高效进行，使得最终排放出的汽车尾气的净化程度大大提高，减小汽车尾气对人体危害，使得大气环境得到有效保护。
作为优选，隔热管的下端开口处设有过滤网且隔热管内壁上固定有加热圈，加热圈设置于分流管的下方且与控制单元电性连接。
作为优选，颗粒处理器的出气口处设置有管道，管道端部固定有法兰盘，颗粒处理器通过法兰盘与催化转化器连接。
作为优选，内腔室内且位于加热圈下方设有能够自转的涡轮叶轮，内腔室内壁上固定有支撑架，涡轮叶轮安装在支撑架上。在涡轮叶轮的作用下流出的气体形成涡流，即漩涡形气流，对气体进行分流，使得流经分流管进入催化转化器内的气体所夹杂颗粒减小。
作为优选，支撑架与过滤网之间形成容置腔，容置腔内填充有直径大于过滤网网孔直径的活性炭颗粒。通过设置在内腔室底部的活性炭颗粒对尾气进行吸附，有效减小流出尾气中有害物质含量。
作为优选，筒状本体包括上端板、环形侧壁以及下端盖，上端板与环形侧壁一体成型，下端盖活动连接在环形侧壁下端部上。
作为优选，下端盖内壁上固定有轴线与下端盖轴线相同的固定圆环板，固定圆环板的上表面上设有筒状圆环，筒状圆环的内外侧壁上均设有纵向截面呈三角形的弹性限位件，下端盖的侧壁上还设有能够上下移动的且与固定圆环板上下平行设置的活动圆环板，活动圆环板的板面上设有圆环通槽，筒状圆环能够插入圆环通槽内且通过弹性限位件限位，筒状圆环底部固定有织物网，织物网的开口边缘部被夹于固定圆环板与活动圆环板之间。
作为优选，下端盖的侧壁上设有纵向布置的长条状滑槽，活动圆环板的外侧壁上设有沿长条状滑槽上下滑动的滑块。滑槽与滑块的配合一方面能够起到对下筒体的导向作用，保证其移动过程的稳定性，另一方面滑块处于伸出下筒体外侧面，从而可以便于通过滑块对活动圆环板的位置进行控制。
作为优选，支撑架上固定有与控制单元连接的驱动电机，涡轮叶轮连接在驱动电机的驱动轴上。通过控制单元实现对涡轮叶轮的自动化控制，降低能耗，保证不同车型不同需求。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是图1中颗粒处理器的结构示意图。
图3是图2的A-A面剖视图。
图4本发明实施例2中颗粒处理器的结构示意图。
图5是图4中固定圆环板的结构示意图。
图6是图4中活动圆环板的结构示意图。
图7是本发明实施例3中颗粒处理器的结构示意图。
图8是图7张B部分的局部放大图。
图9是图7的A-A面剖视图。
图10是本发明实施例4中催化转化器的结构示意图。
附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—催化转化器、2—第一消音器、3—第二消音器、4—颗粒处理器、11—壳体、12—催化剂载体、13—循环冷却管、14—发热丝、15—温度传感器、41—筒状本体、42—织物网、43—织物网固定机构、44—环形隔板、45—隔热管、46—涡轮叶轮、47—容置腔、48—圆台状筒体、411—上筒体、412—下筒体、413—出气口、414—进气管、415—上端板、416—环形侧壁、417—下端盖、431—固定圆环板、432—筒状圆环、433—弹性限位件、434—活动圆环板、435—圆环通槽、436—滑块、441—蒸汽通孔、451—内腔室、452—外腔室、453—冷却水管、454—支撑杆、455—分流管、456—过滤网、457—加热圈、461—支撑架、462—驱动电机、471—直角座。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，如图1-3所示，包括通过管道依次连接的催化转化器1、第一消音器2和第二消音器3，催化转化器1的进气管414道上连接有颗粒处理器4，颗粒处理器4的出气口413处设置有管道，管道端部固定有法兰盘，颗粒处理器4通过法兰盘与催化转化器1连接。
颗粒处理器4包括带有封闭内腔体的筒状本体41；筒状本体41内部的上端部设有环形隔板44，环形隔板44的外壁固定在筒状本体41的内壁上；环形隔板44中部固定有上端开口的隔热管45，隔热管45上端部的外侧壁固定在环形隔板44的内壁上，隔热管45将所述的封闭内腔体分割成由隔热管45内部形成的内腔室451和由筒状本体41内壁与隔热管45外壁共同构造成的外腔室452，环形隔板44的板面上均匀排布有多个与外腔室452连通的蒸汽通孔441，本实施例中蒸汽通孔441排布两圈，每圈均为18个，外腔室452内设有冷却水管453，冷却水管453呈螺旋状缠绕固定在筒状本体41的内侧壁上，冷却水管453与汽车的水箱连通，从而构成循环水管；
筒状本体41的上端面上设有出气口413，筒状本体41的侧壁的下端部上设有进气口，进气口处设有与内腔室451连通的进气管414，隔热管45的上端部的内壁上固定有多根支撑杆454，支撑杆454上固定有连通内腔室451与出气口413的分流管455。
本实施例中隔热管45的下端开口处设有过滤网456且隔热管45内壁上固定有加热圈457且加热圈457设置于分流管455的下方。另外，内腔室451内且位于加热圈457下方设有能够自转的涡轮叶轮46，内腔室451内壁上固定有支撑架461，涡轮叶轮46安装在支撑架461上。且支撑架461与过滤网456之间形成容置腔47，容置腔47内填充有直径大于过滤网456网孔直径的活性炭颗粒，还包括与加热圈457电性连接的控制单元，支撑架461上固定有与控制单元连接的驱动电机462，涡轮叶轮46连接在驱动电机462的驱动轴上。
汽车产生的尾气自筒状本体41的进气口进入内腔室451内，此时外腔室452内的冷却水管453内并不通有冷却水，气体自下而上经内腔室451底部的过滤网456进入内腔室451，气体经过过滤网456过滤，使得大部分直径较大的颗粒被阻挡在外腔室452内，继而实现对汽车尾气的第一层处理。
然后进入内腔室451内的气体首先与内腔室451底部的活性炭颗粒接触，对尾气进行吸附，从而实现对汽车尾气的第二层处理，并且由于在筒状本体41内的气体是先自上而下流，因此减缓气体流速，使得进入容置腔47内的气体流速较慢，有效加强活性炭颗粒对气体进行吸附的充分性。
接着气体在内腔室451内上升至涡轮叶轮46处，在涡轮叶轮46作用下被送出，在送出之前，气体经加热圈457，被加热圈457加热，在被加热过程中，一部分颗粒在加热状态下被分解，实现对尾气的第三层处理。并且气体在被加热过程中气体中夹杂的水分被汽化形成水蒸汽，在涡轮叶轮46的作用下流出的气体形成涡流，即漩涡形气流，该气流分别流向内腔室451顶部的中间分流管455和相邻支撑杆454之间间隙，流经分流管455内的气体大部分属于涡流气体的中心气体，该部分气体所夹杂颗粒较少，流出颗粒处理器4到达催化转化器1进行再次处理；而另一部分处于涡流气体的边缘气体则自下而上经过环形隔板44上的蒸汽通孔441再次进入外腔室452，此时外腔室452内的冷却水管453处于通水状态，在冷却水作用下气体被冷却，部分气体形成冷凝水，该部分冷凝水被外腔室452内的颗粒吸收，使得颗粒吸水胀大，然后沉积在外腔室452，相较于细小微粒，吸水胀大后的颗粒更便于清除。
通过本实施例中的颗粒处理器4能够实现对尾气中颗粒的三层处理，从而使得进入催化转化器1内的尾气中夹杂的颗粒物非常少，实现了对汽车尾气的整体预处理，保证后续催化转化器1内尾气处理的更高效进行，使得最终排放出的汽车尾气的净化程度大大提高，减小汽车尾气对人体危害，使得大气环境得到有效保护。
实施例2
如图4-图6所示，同实施例1，所不同的是本实施例中筒状本体41包括上端板、环形侧壁以及下端盖，上端板与环形侧壁一体成型，下端盖活动连接在环形侧壁下端部上。
其中，下端盖内壁上固定有轴线与下端盖轴线相同的固定圆环板431，固定圆环板431的上表面上设有筒状圆环432，筒状圆环432的内外侧壁上均设有纵向截面呈三角形的弹性限位件433，下端盖的侧壁上还设有能够上下移动的且与固定圆环板431上下平行设置的活动圆环板434，活动圆环板434的板面上设有圆环通槽435，筒状圆环432能够插入圆环通槽435内且通过弹性限位件433限位，筒状圆环432底部固定有织物网42，织物网42的开口边缘部被夹于固定圆环板431与活动圆环板434之间。端盖的侧壁上设有纵向布置的长条状滑槽，活动圆环板434的外侧壁上设有沿长条状滑槽上下滑动的滑块436。
为了便于颗粒处理器4中颗粒的清理，将筒状本体41设计成分体式，使其下部通过下端盖的形式组成，本实施例中下端盖采用螺纹连接在筒体侧壁上，也可以采用其他形式连接下端盖，当汽车在使用一段时间后，在外腔室452内会沉积一部分颗粒，此时需要对该部分颗粒进行清理，只需将下端盖取下即可对外腔室452进行清理。
本实施例中在下端盖内设置织物网42，沉积的颗粒会附着在织物网42上，只需取下织物网42即可完成大部分外腔室452清理工作，简单方便。而本实施例中的织物网42的固定方式也较为简单，从而使其安装、拆卸均非常方便，安装时只需将织物网42的外边缘挂套在固定圆环板431的筒状圆环432上，然后移动活动圆环板434，使得筒状圆环432卡入活动圆环板434上的圆环通槽435内，并且在弹性限位件433的作用下能够使得活动圆环板434与固定圆环板431之间能够夹紧，保证织物网42被稳定夹紧于两者之间，当需要拆卸织物网42时，只需要将活动圆环板434向上推，在外力作用下弹性限位件433变形，使得活动圆环板434与固定圆环板431相互脱离，此时即可取下织物网42。
实施例3
如图7-图9所示，同实施例1，所不同的是本实施例中筒状本体41包括下端开口的上筒体411和上端开口的下筒体412，下筒体412上部插入上筒体411内且两者螺纹连接；下筒体412底部固定有织物网42和织物网固定机构43，织物网固定机构43包括固定在下筒体412内壁上的轴线与下端盖轴线相同的固定圆环板431，固定圆环板431的上表面上设有筒状圆环432，筒状圆环432的内外侧壁上均设有纵向截面呈三角形的弹性限位件433，下端盖的侧壁上还设有能够上下移动的且与固定圆环板431上下平行设置的活动圆环板434，活动圆环板434的板面上设有圆环通槽435，筒状圆环432能够插入圆环通槽435内且通过弹性限位件433限位，织物网42的开口边缘部被夹于固定圆环板431与活动圆环板434之间；
上筒体411内部的上端部设有环形隔板44，环形隔板44的外壁固定在上筒体411的内壁上；环形隔板44中部固定有上端开口的隔热管45，隔热管45上端部的外侧壁固定在环形隔板44的内壁上，隔热管45将所述的封闭内腔体分割成由隔热管45内部形成的内腔室451和由下筒体412内壁与隔热管45外壁共同构造成的外腔室452，环形隔板44的板面上均匀排布有多个与外腔室452连通的蒸汽通孔441，外腔室452内设有冷却水管453，冷却水管453呈螺旋状缠绕固定在下筒体412的内侧壁上；
上筒体411的上端面上设有出气口413，上筒体411的侧壁的下端部上设有进气口，进气口处设有与内腔室451连通的进气管414，隔热管45的上端部的内壁上固定有多根支撑杆454，支撑杆454上固定有连通内腔室451与出气口413的分流管455。
同样本实施例中为了便于颗粒处理器4中颗粒的清理，将筒状本体41设计成分体式，使其由上筒体411和下筒体412共同组成，当汽车在使用一段时间后，在外腔室452内会沉积一部分颗粒，此时需要对该部分颗粒进行清理，只需将下筒体412取下即可对外腔室452进行清理。
本实施例中在下筒体412内设置织物网42，沉积的颗粒会附着在织物网42上，只需取下织物网42即可完成大部分外腔室452清理工作，简单方便。且本实施例中的织物网42的固定方式与实施例2中的相同，较为简单，安装、拆卸均非常方便，安装时只需将织物网42的外边缘挂套在固定圆环板431的筒状圆环432上，然后移动活动圆环板434，使得筒状圆环432卡入活动圆环板434上的圆环通槽435内，并且在弹性限位件433的作用下能够使得活动圆环板434与固定圆环板431之间能够夹紧，保证织物网42被稳定夹紧于两者之间，当需要拆卸织物网42时，只需要将活动圆环板434向上推，在外力作用下弹性限位件433变形，使得活动圆环板434与固定圆环板431相互脱离，此时即可取下织物网42。
另外，本实施例中下筒体412的侧壁上设有纵向布置的长条状滑槽，活动圆环板434的外侧壁上设有沿长条状滑槽上下滑动的滑块436。下筒体412的上端部的内表面上设有环形凹肩，环形凹肩处设有直径自下而上逐渐增大的圆台状筒体48，圆台状筒体48的底部伸入下筒体412内且圆台状筒体48的外侧壁上设有固定于环形凹肩内的直角座471。圆台状筒体48的设计能够使得进入自上而下进入外腔室452内的气体能够在一定程度上被压缩，配合外腔室452内的冷却水管453，使得更多的气体液化形成冷凝水，保证颗粒能够有足够的水分吸收，更大程度的实现外腔室452内气体胀大、沉积，进一步有效去除气体中的颗粒物。
实施例4
如图10所示，同实施例1或2或3，所不同的是本实施例中催化转化器1包括壳体11和设置于壳体11内的催化剂载体12，壳体11内设有循环冷却管13，循环冷却管13呈螺旋状缠绕固定在壳体11的内壁上且循环冷却管13两端伸出壳体11外部；还包括控制单元以及与控制单元连接且用于对循环冷却管13供水的水泵，壳体11内还设有发热丝14和用于检测壳体11内部温度的温度传感器15，发热丝14和温度传感器15均与控制单元连接。
催化转化器1内对于温度控制要求较为严格，本实施例中通过循环冷却管13和发热丝14以及温度传感器15的配合实时控制其内温度，确保催化转化器1内温度保持在所需范围内，极大的提高催化剂的催化效率。具体工作时，温度传感器15实时检测催化转化器1内的温度并将检测到的温度信号发送给控制单元，控制单元根据接受到的温度信号与其内预设的温度值进行比较，如接收到的温度低于预设的所需温度时，则控制发热丝14发热提高温度，如接收到的温度高于预设的所需温度时，则控制水泵对循环冷却管13供水进行水冷，降低催化转化器1内温度，通过该种方式，能够有效控制催化转化器1内温度，保证催化剂的高效工作，并且降低对催化转化器1本身的损伤。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (9)

1.一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，包括通过管道依次连接的催化转化器(1)、第一消音器(2)和第二消音器(3)，催化转化器(1)包括壳体(11)和设置于壳体(11)内的催化剂载体(12)，其特征在于：壳体(11)内设有循环冷却管(13)，循环冷却管(13)呈螺旋状缠绕固定在壳体(11)的内壁上且循环冷却管(13)两端伸出壳体(11)外部；还包括控制单元以及与控制单元连接且用于对循环冷却管(13)供水的水泵，壳体(11)内还设有发热丝(14)和用于检测壳体(11)内部温度的温度传感器(15)，发热丝(14)和温度传感器(15)均与控制单元连接；催化转化器(1)的进气管(414)道上连接有颗粒处理器(4)，颗粒处理器(4)包括带有封闭内腔体的筒状本体(41)；筒状本体(41)内部的上端部设有环形隔板(44)，环形隔板(44)的外壁固定在筒状本体(41)的内壁上；环形隔板(44)中部固定有上端开口的隔热管(45)，隔热管(45)上端部的外侧壁固定在环形隔板(44)的内壁上，隔热管(45)将所述的封闭内腔体分割成由隔热管(45)内部形成的内腔室(451)和由筒状本体(41)内壁与隔热管(45)外壁共同构造成的外腔室(452)，环形隔板(44)的板面上均匀排布有多个与外腔室(452)连通的蒸汽通孔(441)，外腔室(452)内设有冷却水管(453)，冷却水管(453)呈螺旋状缠绕固定在筒状本体(41)的内侧壁上；筒状本体(41)的上端面上设有出气口(413)，筒状本体(41)的侧壁的下端部上设有进气口，进气口处设有与内腔室(451)连通的进气管(414)，隔热管(45)的上端部的内壁上固定有多根支撑杆(454)，支撑杆(454)上固定有连通内腔室(451)与出气口(413)的分流管(455)。
2.根据权利要求1所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：隔热管(45)的下端开口处设有过滤网(456)且隔热管(45)内壁上固定有加热圈(457)，加热圈(457)设置于分流管(455)的下方且与控制单元电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：颗粒处理器(4)的出气口(413)处设置有管道，管道端部固定有法兰盘，颗粒处理器(4)通过法兰盘与催化转化器(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：内腔室(451)内且位于加热圈(457)下方设有能够自转的涡轮叶轮(46)，内腔室(451)内壁上固定有支撑架(461)，涡轮叶轮(46)安装在支撑架(461)上。
5.根据权利要求1所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：支撑架(461)与过滤网(456)之间形成容置腔(47)，容置腔(47)内填充有直径大于过滤网(456)网孔直径的活性炭颗粒。
6.根据权利要求1所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：筒状本体(41)包括上端板(415)、环形侧壁(416)以及下端盖(417)，上端板(415)与环形侧壁(416)一体成型，下端盖(417)活动连接在环形侧壁(416)下端部上。
7.根据权利要求6所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：下端盖(417)内壁上固定有轴线与下端盖(417)轴线相同的固定圆环板(431)，固定圆环板(431)的上表面上设有筒状圆环(432)，筒状圆环(432)的内外侧壁上均设有纵向截面呈三角形的弹性限位件(433)，下端盖(417)的侧壁上还设有能够上下移动的且与固定圆环板(431)上下平行设置的活动圆环板(434)，活动圆环板(434)的板面上设有圆环通槽(435)，筒状圆环(432)能够插入圆环通槽(435)内且通过弹性限位件(433)限位，筒状圆环(432)底部固定有织物网(42)，织物网(42)的开口边缘部被夹于固定圆环板(431)与活动圆环板(434)之间。
8.根据权利要求7所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：下端盖(417)的侧壁上设有纵向布置的长条状滑槽，活动圆环板(434)的外侧壁上设有沿长条状滑槽上下滑动的滑块(436)。
9.根据权利要求4所述的一种带有温度控制系统的汽车尾气处理装置，其特征在于：支撑架(461)上固定有与控制单元连接的驱动电机(462)，涡轮叶轮(46)连接在驱动电机(462)的驱动轴上。
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