CN110145386A - 一种用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，包括进气管、电离部件、磁极部件和颗粒物收集部件，进气管具有两端开口设置的第一腔室，电离部件设置于第一腔室内，磁极部件和颗粒物收集部件围成两端开口设置的第二腔室，第一腔室和第二腔室相连通构成汽车尾气的排放通道，汽车尾气依次通过第一腔室和第二腔室，电离部件产生高压电场能够使位于第一腔室内的颗粒物形成带电颗粒物，磁极部件产生磁场能够使位于第二腔室内的带电颗粒物旋转吸附于颗粒物收集部件。该装置能够保持排气压力、保证发动机动力性。

Description

一种用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置

技术领域

本发明涉及汽车尾气净化技术领域，具体涉及一种用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置。

背景技术

汽车发动机排放出的颗粒物有三个来源，其一是不可燃物质，其二是可燃的但未进行燃烧的物质，其三是燃烧生成物。颗粒物不仅本身对人的呼吸系统有害，而且颗粒物的孔隙中往往吸附着二氧化硫及有致癌作用的多环芳香烃等物质。

2016年12月23日《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》正式发布，国六标准分两个阶段实施，其中国六a阶段的实施时间为2020年7月1日，b阶段的实施时间为2023年7月1日。国六阶段汽车尾气污染物的排放限值进一步加严，增加了对尾气中颗粒物数量(PN)的测量要求。

目前，一种常用的解决方式是采用颗粒捕集器，其是在排气系统中增加传统颗粒捕集器，但会产生如下问题：

安装颗粒搜集器后，整个排气系统的排气受阻，导致油耗高于不带颗粒捕集器的汽车；同时长期的积碳累积，会导致压降增加，会影响动力性，经济性。

另外，一种常用的电离除尘设备，其运用的是电极产生高压电场使空气电离，使带负电的自由电子与颗粒物接触使其成为带负电颗粒物，进而带负电颗粒物将向阳电极移动以附着在阳极上实现电离除尘。但这类设备只能应用于静态的颗粒物，对于发动机排气产生的高压高速的颗粒物并没有充分的时间和空间使颗粒物带电并且移动附着于阳极上。

现有中，还存在一些尾气电离吸附设备，其运用长度较长的电离区，即电晕线和阳极长度较长以使颗粒物吸附于电极上，但电极上吸附颗粒物时会减小排气横截面积，造成排气堵塞，造成排气背压升高，影响发动机动力性和经济性。

因此，如何提供一种能够保持排气压力、保证发动机动力性的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种能够保持排气压力、保证发动机动力性的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置。

本发明提供一种用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，包括进气管、电离部件、磁极部件和颗粒物收集部件，所述进气管具有两端开口设置的第一腔室，所述电离部件设置于所述第一腔室内，所述磁极部件和所述颗粒物收集部件围成两端开口设置的第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室相连通构成所述汽车尾气的排放通道，所述汽车尾气依次通过所述第一腔室和所述第二腔室，所述电离部件产生高压电场能够使位于所述第一腔室内的颗粒物形成带电颗粒物，所述磁极部件产生磁场能够使位于所述第二腔室内的所述带电颗粒物旋转吸附于所述颗粒物收集部件。

作为优选，所述第二腔室的横截面的面积不小于所述第一腔室的横截面的面积，所述第二腔室和所述第一腔室的横截面均垂直于所述尾气运动的方向。

作为优选，所述电离部件包括若干平行设置的高压电离管，若干所述高压电离管排列呈蜂窝状结构，包括若干所述高压电离管的所述电离部件的横截面呈圆形。

作为优选，每个所述高压电离管的阴极接通高压直流电源，相应的所述高压电离管的阳极接地设置。

作为优选，所述磁极部件包括两块形状尺寸均相同且平行设置的磁极板，所述颗粒物收集部件包括两块形状尺寸均相同且平行设置的吸附收集板，所述两块磁极板和所述两块吸附收集板构成一长方体，所述长方体的内腔室为所述第二腔室。

作为优选，所述长方体的横截面呈正方形。

作为优选，所述圆形的直径与所述正方形的边长相同。

作为优选，所述进气管靠近所述汽车的一开口端为进气口，所述进气口连接所述汽车的发动机排气管的出口，所述进气口直径与所述发动机排气管的直径相同。

作为优选，所述装置还包括出气管，所述出气管连接于所述第二腔室远离所述汽车的一开口端。

作为优选，所述颗粒物收集部件的长度大于所述带电颗粒物于所述第二腔室内的旋转半径小于，所述长度为沿所述尾气运动方向的长度。

本发明所提供的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，具有如下技术效果：

汽车尾气经过电离部件的第一腔室时，气体被电离，产生正离子和带负电自由电子，自由电子吸附在颗粒物上，可使颗粒物获得电荷，由于气体在排气管及第一腔室内有速度，所以带电的颗粒物继续运动进入第二腔室；此时，磁极部件产生磁场能够使位于第二腔室内的带电颗粒物旋转吸附于颗粒物收集部件，完成对颗粒物的捕集，第一腔室和第二腔室中没有设置过多的过滤部件，可保证尾气的高速运动。

该装置不同于现有的颗粒捕集器，不需要采用滤芯阻挡排气运动的形式过滤颗粒物，所以不会引起排气压力下降，保证了发动机动力性和提高了燃油经济性。

同时，本发明的颗粒物吸附于颗粒物收集部件上，颗粒物收集部件可清洗或替换，与吸附于电极阳极板上相比，再生更加简易高效。进一步的，本发明的颗粒物经过旋转吸附收集于第二腔室侧面的颗粒物收集部件上，与吸附收集于电极上相比，不会造成气体运动截面积减小，不会造成排气堵塞。

作为优选，第二腔室的横截面的面积不小于所述第一腔室的横截面的面积，可保证排气压力不受影响。

作为优选，若干电离管构成蜂窝状结构，可对经过第一腔室的尾气进行充分电离。

作为优选，电离部件的横截面呈圆形，磁极部件和吸附收集板横截面呈正方形，均为规则的形状，便于制作。

作为优选，圆形的直径等于正方形的边长，便于该装置的加工制作。

作为优选，带电颗粒物于第二腔室内的旋转半径小于颗粒物收集部件的长度，长度为沿尾气运动方向的长度，能够保证颗粒物被颗粒物收集部件收集。

附图说明

图1为本发明的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置的一种具体实施方式的内部结构图(图2中箭头方向为汽车尾气的运动方向)；

图3为图2的部分截面图。

图1-3的附图标记如下：

1进气管，11，高压电离管，2磁极部件，21磁极板，3颗粒物收集部件，31吸附收集板，4第一腔室，5第二腔室，6出气管。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1-3所示，图1为本发明的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置的一种具体实施方式的结构示意图；图2为本发明的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置的一种具体实施方式的内部结构图；图3为图2的部分截面图。

本发明提供的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，结合图1-3，其包括进气管1、电离部件、磁极部件2和颗粒物收集部件3，所述进气管1具有两端开口设置的第一腔室4，所述电离部件设置于第一腔室4内，磁极部件2和颗粒物收集部件3围成两端开口设置的第二腔室5，第一腔室4和第二腔室5相连通构成所述汽车尾气的排放通道，汽车尾气依次通过第一腔室4和第二腔室5，电离部件产生高压电场能够使位于所述第一腔室4内的颗粒物形成带电颗粒物，磁极部件2产生磁场能够使位于所述第二腔室5内的所述带电颗粒物旋转吸附于所述颗粒物收集部件3。

汽车尾气经过包含电离部件的第一腔室4时，气体被电离，产生正离子和带负电自由电子，自由电子吸附在颗粒物上，可使颗粒物获得电荷，由于气体在排气管及第一腔室4内有速度，所以带电的颗粒物继续运动进入第二腔室5；此时，磁极部件2产生磁场能够使位于第二腔室5内的带电颗粒物旋转吸附于颗粒物收集部件，完成对颗粒物的捕集。第一腔室4和第二腔室5中没有设置过多的过滤部件，可保证尾气的高速运动。

该装置不同于现有的颗粒捕集器，不需要采用滤芯阻挡排气运动的形式过滤颗粒物，所以不会引起排气压力下降，保证了发动机动力性和提高了燃油经济性。

同时，本发明的颗粒物吸附于颗粒物收集部件上，颗粒物收集部件可清洗或替换，与吸附于电极阳极板上相比，再生更加简易高效。进一步的，本发明的颗粒物经过旋转吸附收集于第二腔室5侧面的颗粒物收集部件3上，与吸附收集于电极上相比，不会造成气体运动截面积减小，不会造成排气堵塞。

该装置能减小尾气的压降、降低背压，以保证发动机动力性，提高燃油经济性。

该发明中，第二腔室5的排气横截面积不小于第一腔室4的排气横截面积。

第二腔室5的排气横截面积不小于第一腔室4的排气横截面积，可保证排气压力不受影响。

进一步的，如图1-3所示，电离部件1包括若干平行设置(平行于第一腔室4的轴向设置的)的若干高压电离管11，若干高压电离管11排列呈蜂窝状结构，包括若干高压电离管11的电离部件的横截面呈圆形。

其中，每个高压电离管11的阴极接通高压直流电源，相应的高压电离管11的阳极接地设置；当尾气从高压电场通过时，阴极发生电晕放电、尾气被电离，产生正离子和带负电自由电子，自由电子吸附在颗粒物上，使颗粒物获得电荷形成带电颗粒物。

若干高压电离管11构成蜂窝状结构，可对经过第一腔室4的尾气进行充分电离。

进一步的，如图1-3所述，磁极部件2包括两块形状尺寸均相同且平行设置的磁极板21，颗粒物收集部件包括两块形状尺寸均相同且平行设置的吸附收集板31，两块磁极板21和两块吸附收集板31构成一长方体，长方体的内腔室为第二腔室5。

电离部件的横截面呈中空的圆形，磁极板21和吸附收集板31围成的中空的长方体的横截面呈正方形，均为规则的形状，便于制作。

如图1-3所示，该具体实施方式中，圆形的直径与正方形的边长相同。

圆形的直径等于正方形的边长，便于该装置的加工制作。

进一步的，进气管1靠近汽车的一开口端为进气口，进气口连接所述汽车的发动机排气管的出口，进气口直径与发动机排气管的直径相同。

如图1-3所示，该具体实施方式中，装置还包括出气管6，所述出气管连接于所述第二腔室5远离所述汽车的一开口端。

该发明中，颗粒物收集部件3的长度大于带电颗粒物于第二腔室5内的旋转半径，长度为沿所述尾气运动方向的长度。

带电颗粒物于第二腔室内5的旋转半径小于颗粒物收集部件3的长度，长度为沿尾气运动方向的长度，能够保证颗粒物被颗粒物收集部件3收集。

进一步的，根据带电颗粒物子在磁场中的如下运动方程：

R＝mv/qB (1)

B＝mv/qR (2)

上述公式中，R为带电粒子旋转运动的半径，m为单个带电颗粒物的质量，v为带电颗粒物的运动速度，q为带电颗粒物所具有的电荷数，B为磁场强度。

由此，可通过上述公式计算，得出旋转半径R，进而来确定颗粒物收集部件3的长度。

以上实施方式仅为本发明的示例性实施方式，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，包括进气管、电离部件、磁极部件和颗粒物收集部件，所述进气管具有两端开口设置的第一腔室，所述电离部件设置于所述第一腔室内，所述磁极部件和所述颗粒物收集部件围成两端开口设置的第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室相连通构成所述汽车尾气的排放通道，所述汽车尾气依次通过所述第一腔室和所述第二腔室，所述电离部件产生高压电场能够使位于所述第一腔室内的颗粒物形成带电颗粒物，所述磁极部件产生磁场能够使位于所述第二腔室内的所述带电颗粒物旋转吸附于所述颗粒物收集部件。

2.根据权利要求1所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述第二腔室的横截面的面积不小于所述第一腔室的横截面的面积，所述第二腔室和所述第一腔室的横截面均垂直于所述尾气运动的方向。

3.根据权利要求2所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述电离部件包括若干平行设置的高压电离管，若干所述高压电离管排列呈蜂窝状结构，包括若干所述高压电离管的所述电离部件的横截面呈圆形。

4.根据权利要求3所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，每个所述高压电离管的阴极接通高压直流电源，相应的所述高压电离管的阳极接地设置。

5.根据权利要求3所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述磁极部件包括两块形状尺寸均相同且平行设置的磁极板，所述颗粒物收集部件包括两块形状尺寸均相同且平行设置的吸附收集板，所述两块磁极板和所述两块吸附收集板构成一长方体，所述长方体的内腔室为所述第二腔室。

6.根据权利要求5所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述长方体的横截面呈正方形。

7.根据权利要求6所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述圆形的直径与所述正方形的边长相同。

8.根据权利要求1所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述进气管靠近所述汽车的一开口端为进气口，所述进气口连接所述汽车的发动机排气管的出口，所述进气口直径与所述发动机排气管的直径相同。

9.根据权利要求1所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述装置还包括出气管，所述出气管连接于所述第二腔室远离所述汽车的一开口端。

10.根据权利要求1所述的用于捕集汽车尾气中颗粒物的装置，其特征在于，所述颗粒物收集部件的长度大于所述带电颗粒物于所述第二腔室内的旋转半径小于，所述长度为沿所述尾气运动方向的长度。