CN111550301B - 汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，它是将添蓝喷嘴设置在SCR催化消声器外部的进气管上，同时在消声器内设置改变气体流向的导流装置，通过改变气体流向，使尾气与车用高纯尿素溶液充分混合后进行催化还原处理，从而缩短发动机排气管路的长度，节约空间降低成本，另外，在催化消声器的进气腔、催化腔外设置保温层，对尾气起到保温作用，有利于催化还原反应的进行，在催化消声器的排气腔外设置供冷却水流动的冷却流道，冷却流道内的冷却水与汽车供暖系统，利用尾气中的余热为汽车供暖系统提供热源，从而达到节约能源，减少排放的目的。

Description

汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器
技术领域：
本发明属于汽车尾气排放消声设备技术领域，具体涉及一种汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器。
背景技术：
随着汽车工业的发展及民众购买能力的增强，我国汽车的生产量和保有量的逐渐增加，汽车尾气带来的污染越来越严重，随着人们环保意识的提高，汽车尾气污染成为我国首要控制的污染问题。
随着环保要求的提高，汽车发动机排放标准逐步升级，国四、国五以上排放标准的发动机大都开始采用SCR排气后处理系统。该系统需要添蓝，添蓝是指用于SCR排气后处理系统的国四以上排放标准柴油发动机的专用还原剂，俗称车用高纯尿素溶液，使用添蓝可有效降低柴油机发动机废气中氮氧化合物有毒物质，通过选择性催化还原作用，把氮氧化合物NOx转变成氮气和水，使柴油发动机满足国家排放标准的要求。
目前，市场上的柴油发动机所采用的SCR排气后处理系统需要额外增加添蓝喷射装置，该装置通过增加器将车用高纯尿素溶液输送到添蓝喷嘴，然后进入排气系统，对柴油发动机尾气进行催化还原处理，现有的柴油发动机大多将添蓝喷嘴布置在发动机增加器后的排气管上，添蓝与尾气通过一定长度的排气管路混合后再进入SCR催化消声器内，为保证添蓝与尾气的充分混合，排气管路需要有足够的长度，这就导致现有的柴油发动机的汽车排气管路较长，占用空间较大，成本较高。
另外，调查研究表明，汽车燃料燃烧所释放的能量只有三分之一左右被有效利用，其余能量都被散失或排放到大气中，造成了能源极大浪费，也带来了不良环境影响。因此将这些汽车尾气中的废热有效利用是实现汽车节能，降低汽车能源消耗的一个有效途径。
发明内容：
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本发明提供了一种汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，它是将添蓝喷嘴设置在SCR催化消声器外部的进气管上，同时在消声器内设置改变气体流向的导流装置，通过改变气体流向，使尾气与车用高纯尿素溶液充分混合后进行催化还原处理，从而缩短发动机排气管路的长度，节约空间降低成本，另外，在催化消声器的进气腔、催化腔外设置保温层，对尾气起到保温作用，有利于催化还原反应的进行，在催化消声器的排气腔外设置供冷却水流动的冷却流道，冷却流道内的冷却水与汽车供暖系统，利用尾气中的余热为汽车供暖系统提供热源，从而达到节约能源，减少排放的目的。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其中：包括内筒体、外筒体、进气管、导流装置、第一隔板、第二隔板、第三隔板、前端盖、后端盖、中间管及出气管，所述的外筒体两端分别设置前端盖及后端盖，前端盖、后端盖及外筒体围城两端封闭的筒状结构，所述的外筒体内设置有内筒体，所述的内筒体内设置有第一隔板、第二隔板及第三隔板，第一隔板、第二隔板、第三隔板将内筒体内腔分割成进气混合腔、催化腔、共振腔及排气腔，所述的进气混合腔上设置有进气管，所述的进气管连通进气混合腔与汽车柴油发动机排气口，所述的进气管的位于外筒体外的部分设置有添蓝喷嘴，所述的第一隔板上设置有连通进气混合腔与催化腔的第一连接透孔，所述的催化腔内设置有中间管，所述的中间管一端与第一隔板的中部固定连接，第一隔板将中间管的一端管口封闭，中间管的管壁上设置有密集布置的透气孔，中间管的另一端管口连通共振腔，所述的中间管与内筒体之间的催化腔内设置有催化剂载体，所述的第三隔板上设置有连通共振腔与排气腔的第二连接透孔，所述的排气腔内设置有出气管，出气管的一端位于排气腔内，其另一端穿过后端盖布置在排气腔外，出气管的位于排气腔内的一端与第三隔板固定连接，第三隔板将出气管的位于排气腔内的一端的管口封闭，所述的出气管的位于排气腔内的管壁上设置有密集布置的透气孔，透气孔连通排气腔与出气管内腔，所述的进气混合腔内设置有导流装置，所述的导流装置包括导流管及混合桶，所述的导流管的两端均为喇叭口，导流管的一端的喇叭口与进气管的位于进气混合腔内的一端通过支架连接，进气管的外壁与导流管的喇叭口的内壁之间形成返流通道，所述的混合桶为水平放置的一端开口另一端封闭的桶状结构，其开口的一端与进气管对应，其封闭的一端与第一隔板固定连接，所述的导流管从混合桶的开口插装在混合桶内，所述的导流管的另一端的喇叭口与混合桶的内底面对应，所述的导流管的外壁与混合桶的内壁之间形成混合通道，所述的混合桶的外壁与内筒体之间形成出气通道，所述的出气通道通过第一连接透孔连通催化腔。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的混合桶的底板为弧形板，其向混合桶的内腔凸起，所述的混合桶的内侧壁上设置有多个圆弧形凸起。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的导流管的与混合桶的内底面对应的一端的喇叭口的侧壁上设置有密集分布的透气孔。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的排气腔对应的内筒体与外筒体之间形成冷却空腔，所述的冷却空腔内设置有螺旋布置的冷却导流板，冷却导流板在冷却空腔内形成冷却流道，所述的外筒体上设置有与冷却流道连通的冷却进水口及冷却出水口，冷却进水口与汽车柴油发动机的冷却水的水泵连通，冷却出水口与汽车供暖系统连通。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的中间管的位于共振腔内的一端设置有导流罩，所述的导流罩的截面形状为弧形，其开口向下，所述的第三隔板上的第二连接透孔的设置高度高于导流罩的设置高度。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的排气腔内的出气管的外壁上包裹有消声棉层。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的进气混合腔、催化腔及共振腔对应的内筒体与外筒体之间的空腔内设置外保温层。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的前端盖包括由外至内依次设置的外端盖、保温层及内隔板。
本发明的技术方案还可以是这样实现的：所述的催化剂载体通过衬垫与内筒体内壁固定连接。
本发明的有益效果为：
1、本发明是将添蓝喷嘴设置在SCR催化消声器外部的进气管上，同时在消声器内设置改变气体流向的导流装置，通过改变气体流向，使尾气与车用高纯尿素溶液充分混合后进行催化还原处理，从而缩短发动机排气管路的长度，节约空间降低成本，另外，在催化消声器的进气腔、催化腔外设置保温层，对尾气起到保温作用，有利于催化还原反应的进行，在催化消声器的排气腔外设置供冷却水流动的冷却流道，冷却流道内的冷却水与汽车供暖系统，利用尾气中的余热为汽车供暖系统提供热源，从而达到节约能源，减少排放的目的。
2、本发明的导流管及混合桶组成导流装置，尾气与添蓝一起进入进气管，并沿进气管喷射进入导流管，在进气管与导流管连接处的返流通道形成负压，沿导流管流动的尾气从导流管的与混合桶对应的喇叭口喷出，与混合桶的内底面的弧形凸起碰撞反射，之后再沿导流管的喇叭口与混合桶的内底面之间的空隙反向流动，流动过程中与喇叭口上的透气孔流出的尾气相遇混合后沿混合通道向混合桶的开口流动，在流动过程中，尾气与混合桶内壁上的圆弧形凸起相遇后反射，混合桶的内侧壁上设置有多个圆弧形凸起，利用漫反射原理，尾气遇到圆弧形凸起后流动方向变得无序，与沿混合通道流动的尾气混合，混合气体流经进气管与导流管连接处时，在负压作用下，部分混合气体沿返流通道再次进入导流管内，与导流管内的尾气混合，另外一部分混合气体进入出气通道流出进气混合腔，沿导流管流动添蓝与尾气的混合气体在沿导流管流动过程中混合，从返流通道进入导流管内的气体与导流管内的气体混合，经混合桶内底面反射的气体与经喇叭口上的透气孔流出的气体混合，沿混合通道流动的气体与经混合桶内壁上的弧形凸起漫反射的气体混合，经过气体多次混合，使尾气与添蓝更加充分均匀的混合。
3、本发明的混合桶的底板向混合桶的内腔凸起，混合桶的内侧壁上设置有多个圆弧形凸起，圆弧形凸起及混合桶底板的凸起，对排气噪声形成漫反射，利用漫反射增强低频噪音的衰减，能够有效的消除低频噪声。
4、本发明的中间管的位于共振腔内的一端设置有开口向下的导流罩，在导流罩的作用下，沿中间管进入共振腔内的尾气向下流动，先进入共振腔的下部，第二连接透孔的设置高度高于导流罩的设置高度，则进入共振腔下部的尾气再向上流动，从第二连接透孔进入排气腔，经消音棉消音后从出气管上的透气孔进入出气管内，沿出气管流出，经导流罩导流改向，增大了尾气再共振腔内的存留时间。
5、本发明的外保温层的设置及前端盖的保温层的设置，能够对内筒体内流动的尾气起到保温作用，有利于催化还原反应的进行，使催化单元前端温度不至降低过快，为尾气中污染物发生催化还原反应提供足够的温度。
6、本发明的排气腔对应的内筒体与外筒体之间设置螺旋布置的冷却导流板，冷却导流板在冷却空腔内形成冷却流道，在冷却流道内流动的冷却水吸收尾气中的热量，之后进入汽车供暖系统散热，利用尾气中的热量为汽车的车厢供暖，实现尾气余热的回收再利用。
7、本发明结构简单，使用方便，安全可靠，制作简单，适合批量化生产的要求，使添蓝与尾气混合用的排气管路缩短，方便整车布置，间接降低了整车成本。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，包括内筒体2、外筒体1、进气管3、导流装置、第一隔板4、第二隔板5、第三隔板6、前端盖7、后端盖8、中间管9及出气管10，所述的外筒体1两端分别设置前端盖7及后端盖8，前端盖7、后端盖8及外筒体1围城两端封闭的筒状结构，所述的前端盖7包括由外至内依次设置的外端盖71、保温层72及内隔板73。所述的外筒体1内设置有内筒体2，所述的内筒体2内设置有第一隔板4、第二隔板5及第三隔板6，第一隔板4、第二隔板5、第三隔板6将内筒体2内腔分割成进气混合腔12、催化腔13、共振腔14及排气腔15，所述的进气混合腔12、催化腔13及共振腔14对应的内筒体2与外筒体1之间的空腔内设置外保温层30。所述的进气混合腔12上设置有进气管3，所述的进气管3连通进气混合腔12与汽车柴油发动机排气口，所述的进气管3的位于外筒体1外的部分设置有添蓝喷嘴11，所述的第一隔板4上设置有连通进气混合腔12与催化腔13的第一连接透孔16，所述的催化腔13内设置有中间管9，所述的中间管9一端与第一隔板4的中部固定连接，第一隔板4将中间管9的一端管口封闭，中间管9的管壁上设置有密集布置的透气孔，中间管9的另一端管口连通共振腔14，所述的中间管9的位于共振腔14内的一端设置有导流罩28，所述的导流罩28的截面形状为弧形，其开口向下，所述的中间管9与内筒体2之间的催化腔13内设置有催化剂载体17，所述的催化剂载体17通过衬垫与内筒体2内壁固定连接。所述的第三隔板6上设置有连通共振腔14与排气腔15的第二连接透孔18，所述的第二连接透孔18的设置高度高于导流罩28的设置高度。所述的排气腔15内设置有出气管10，出气管10的一端位于排气腔15内，其另一端穿过后端盖8布置在排气腔15外，出气管10的位于排气腔15内的一端与第三隔板6固定连接，第三隔板6将出气管10的位于排气腔15内的一端的管口封闭，所述的出气管10的位于排气腔15内的管壁上设置有密集布置的透气孔，透气孔连通排气腔15与出气管10内腔，所述的排气腔15内的出气管10的外壁上包裹有消声棉层29。所述的排气腔15对应的内筒体2与外筒体1之间形成冷却空腔，所述的冷却空腔内设置有螺旋布置的冷却导流板25，冷却导流板25在冷却空腔内形成冷却流道，所述的外筒体1上设置有与冷却流道连通的冷却进水口26及冷却出水口27，冷却进水口26与汽车柴油发动机的冷却水的水泵连通，冷却出水口27与汽车供暖系统连通。
所述的进气混合腔12内设置有导流装置，所述的导流装置包括导流管19及混合桶20，所述的导流管19的两端均为喇叭口，导流管19的一端的喇叭口与进气管3的位于进气混合腔12内的一端通过支架连接，进气管3的外壁与导流管19的喇叭口的内壁之间形成返流通道21，所述的混合桶20为水平放置的一端开口另一端封闭的桶状结构，其开口的一端与进气管3对应，其封闭的一端与第一隔板4固定连接，所述的导流管19从混合桶20的开口插装在混合桶20内，所述的导流管19的另一端的喇叭口与混合桶20的内底面对应，所述的混合桶20的底板为弧形板，其向混合桶20的内腔凸起，所述的混合桶20的内侧壁上设置有多个圆弧形凸起24。所述的导流管19的与混合桶20的内底面对应的一端的喇叭口的侧壁上设置有密集分布的透气孔。所述的导流管19的外壁与混合桶20的内壁之间形成混合通道22，所述的混合桶20的外壁与内筒体2之间形成出气通道23，所述的出气通道23通过第一连接透孔16连通催化腔13。
使用时，将本发明的进气管3与汽车柴油机发动机排气管连接，出气管10与排气尾管连接。使用时，汽车发动机产生的废气进入进气管3，添蓝喷嘴11连通添蓝泵，添蓝从添蓝喷嘴11进入进气管3，添蓝与尾气一起沿进气管3喷射进入导流管19，之后，从导流管19的与混合桶20的内底面对应的一端喷射出，与喷射桶的内底面碰撞后改变流向，从导流管19与混合桶20的内底面之间的间隙流入混合通道22，之后沿混合通道22从混合桶20的底板向混合桶20的开口流动，之后，再沿混合桶20的外壁与内筒体2内壁之间的出气通道23流动，经第一连接透孔16进入催化腔13，在进气混合腔12内混合均匀的添蓝与尾气再催化载体上的催化剂的作用下进行催化还原反应，催化还原反应产生的气体从中间管9的管壁上设置的透气孔进入中间管9内，之后沿中间管9进入共振腔14，在导流罩28的作用下，催化还原反应后的气体先向下流动，之后再向上流动，经第三隔板6上的第二连接透孔18进入排气腔15，经消音棉消音后，从出气管10的管壁上的透气孔进入出气管10内，然后从出气管10进入排气尾管，最后从排气尾管排出。
从进气管3喷射进入导流管19的尾气与添蓝的混合气，在流经返流通道21时，在返流通道21处形成负压，在负压作用下，沿混合通道22流出的气体沿返流通道21进入导流管19内，在导流管19内与尾气及添蓝一起流动，混合均匀。从导流管19的靠近混合桶20内底面的一端的喇叭口喷射出，喷射出的气体与混合桶20的弧形板的弧形凸起碰撞后漫反射，沿导流管19与混合桶20的内底面之间的空隙反向流动，导流管19的靠近混合桶20内底面的一端的喇叭口的侧壁上设置有透气孔，沿导流管19流动的气体从喇叭口的透气孔流出，从喇叭口的透气孔流出的气体与混合桶20的内底面反射的气体混合，混合后的气体沿混合通道22流动，在流动过程中，混合气体与混合桶20内壁上的圆弧形凸起24相遇后漫反射，利用漫反射原理，经圆弧形凸起24反射后的混合气体与沿混合通道22流动的气体混合，混合气体边流动边混合，经过气体多次混合，使尾气与添蓝更加充分均匀的混合，充分混合均匀的气体从第一连接透孔16进入催化腔13，在催化腔13内的催化剂载体17上的催化剂的作用下进行催化还原反应。
本发明的排气腔15对应的内筒体2与外筒体1之间设置螺旋布置的冷却导流板25，冷却导流板25在冷却空腔内形成冷却流道，在冷却流道内流动的冷却水吸收尾气中的热量，之后进入汽车供暖系统散热，利用尾气中的热量为汽车的车厢供暖，实现尾气余热的回收再利用。
要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其特征在于：包括内筒体（2）、外筒体（1）、进气管（3）、导流装置、第一隔板（4）、第二隔板（5）、第三隔板（6）、前端盖（7）、后端盖（8）、中间管（9）及出气管（10），所述的外筒体（1）两端分别设置前端盖（7）及后端盖（8），前端盖（7）、后端盖（8）及外筒体（1）围城两端封闭的筒状结构，所述的外筒体（1）内设置有内筒体（2），所述的内筒体（2）内设置有第一隔板（4）、第二隔板（5）及第三隔板（6），第一隔板（4）、第二隔板（5）、第三隔板（6）将内筒体（2）内腔分割成进气混合腔（12）、催化腔（13）、共振腔（14）及排气腔（15），所述的进气混合腔（12）上设置有进气管（3），所述的进气管（3）连通进气混合腔（12）与汽车柴油发动机排气口，所述的进气管（3）的位于外筒体（1）外的部分设置有添蓝喷嘴（11），所述的第一隔板（4）上设置有连通进气混合腔（12）与催化腔（13）的第一连接透孔（16），所述的催化腔（13）内设置有中间管（9），所述的中间管（9）一端与第一隔板（4）的中部固定连接，第一隔板（4）将中间管（9）的一端管口封闭，中间管（9）的管壁上设置有密集布置的透气孔，中间管（9）的另一端管口连通共振腔（14），所述的中间管（9）与内筒体（2）之间的催化腔（13）内设置有催化剂载体（17），所述的第三隔板（6）上设置有连通共振腔（14）与排气腔（15）的第二连接透孔（18），所述的排气腔（15）内设置有出气管（10），出气管（10）的一端位于排气腔（15）内，其另一端穿过后端盖（8）布置在排气腔（15）外，出气管（10）的位于排气腔（15）内的一端与第三隔板（6）固定连接，第三隔板（6）将出气管（10）的位于排气腔（15）内的一端的管口封闭，所述的出气管（10）的位于排气腔（15）内的管壁上设置有密集布置的透气孔，透气孔连通排气腔（15）与出气管（10）内腔，所述的进气混合腔（12）内设置有导流装置，所述的导流装置包括导流管（19）及混合桶（20），所述的导流管（19）的两端均为喇叭口，导流管（19）的一端的喇叭口与进气管（3）的位于进气混合腔（12）内的一端通过支架连接，进气管（3）的外壁与导流管（19）的喇叭口的内壁之间形成返流通道（21），所述的混合桶（20）为水平放置的一端开口另一端封闭的桶状结构，其开口的一端与进气管（3）对应，其封闭的一端与第一隔板（4）固定连接，所述的导流管（19）从混合桶（20）的开口插装在混合桶（20）内，所述的导流管（19）的另一端的喇叭口与混合桶（20）的内底面对应，所述的导流管（19）的外壁与混合桶（20）的内壁之间形成混合通道（22），所述的混合桶（20）的外壁与内筒体（2）之间形成出气通道（23），所述的出气通道（23）通过第一连接透孔（16）连通催化腔（13），所述的混合桶（20）的底板为弧形板，其向混合桶（20）的内腔凸起，所述的混合桶（20）的内侧壁上设置有多个圆弧形凸起（24），所述的导流管（19）的与混合桶（20）的内底面对应的一端的喇叭口的侧壁上设置有密集分布的透气孔。
2.根据权利要求1所述的汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其特征在于：所述的排气腔（15）对应的内筒体（2）与外筒体（1）之间形成冷却空腔，所述的冷却空腔内设置有螺旋布置的冷却导流板（25），冷却导流板（25）在冷却空腔内形成冷却流道，所述的外筒体（1）上设置有与冷却流道连通的冷却进水口（26）及冷却出水口（27），冷却进水口（26）与汽车柴油发动机的冷却水的水泵连通，冷却出水口（27）与汽车供暖系统连通。
3.根据权利要求1所述的汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其特征在于：所述的中间管（9）的位于共振腔（14）内的一端设置有导流罩（28），所述的导流罩（28）的截面形状为弧形，其开口向下，所述的第三隔板（6）上的第二连接透孔（18）的设置高度高于导流罩（28）的设置高度。
4.根据权利要求1所述的汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其特征在于：所述的排气腔（15）内的出气管（10）的外壁上包裹有消声棉层（29）。
5.根据权利要求1所述的汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其特征在于：所述的进气混合腔（12）、催化腔（13）及共振腔（14）对应的内筒体（2）与外筒体（1）之间的空腔内设置外保温层（30）。
6.根据权利要求1所述的汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其特征在于：所述的前端盖（7）包括由外至内依次设置的外端盖（71）、保温层（72）及内隔板（73）。
7.根据权利要求1所述的汽车柴油发动机喷嘴式催化消声器，其特征在于：所述的催化剂载体（17）通过衬垫与内筒体（2）内壁固定连接。
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