CN112610306A - 汽油机颗粒过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽油机颗粒过滤器及排气系统，包括安装筒，所述安装筒内形成有多个沿所述安装筒长度方向延伸的过滤通道，每一所述过滤通道具有相对设置的开口端和封堵端，多个所述过滤通道包括侧向连通的至少两个第一过滤通道，两个所述第一过滤通道的两个所述开口端分设于所述安装筒的两端，气流自一所述第一过滤通道的开口端导入，自另一所述第一过滤通道的开口端导出，以进行尾气的过滤排放，从而达到降低排放的功能，至少一所述第一过滤通道上，所述第一过滤通道的开口端的截面面积大于其封堵端的截面面积，当尾气气流从所述安装筒的一侧流过时，由于位于该侧面的多个所述封堵端的截面面积较小，从而减小气流受到阻力形成的背压。

Description

汽油机颗粒过滤器

技术领域

本发明涉及颗粒过滤器技术领域，特别涉及汽油机颗粒过滤器。

背景技术

汽油机颗粒过滤器(GPF)是一种能够机外降低轻型汽油车PN排放的尾 气处理装置。在国六阶段，GPF被广泛应用于轻型汽油车以满足国六轻型汽 油车排放法规对PN排放限值的要求，尤其是PN排放较高的缸内直喷型汽油 车，GPF是一端采用堵头堵死，一端流通的蜂窝状壁流式结构，当PM随着 尾气流经GPF时，大部分的PM被GPF壁面过滤留在GPF内部，从而达到 降低PN排放的功能。

但排气系统增加GPF后，系统的背压会有一定的增加，背压增加会降低 发动机的动力性和经济性。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种汽油机颗粒过滤器，旨在通过结构改进降 低排气系统安装颗粒过滤器后的背压。

为实现上述目的，本发明提出一种汽油机颗粒过滤器，包括安装筒，所 述安装筒内形成有多个沿所述安装筒长度方向延伸的过滤通道，每一所述过 滤通道具有相对设置的开口端和封堵端，多个所述过滤通道包括侧向连通的 至少两个第一过滤通道，两个所述第一过滤通道的两个所述开口端分设于所 述安装筒的两端，气流自一所述第一过滤通道的开口端导入，自另一所述第 一过滤通道的开口端导出；

其中，至少一所述第一过滤通道上，所述第一过滤通道的开口端的截面 面积大于其封堵端的截面面积。

可选地，所述安装筒内形成有通气通道，所述通气通道内设有多个导流 隔板，多个所述导流隔板沿所述安装筒长度方向延伸，多个所述导流隔板以 将所述通气通道分隔形成多个所述第一过滤通道；

其中，多个所述第一过滤通道包括第一进气过滤通道和位于所述第一进 气过滤通道周侧的四个第一出气过滤通道，气流自所述第一进气过滤通道的 开口端导入，自四个所述第一出气过滤通道的开口端导出，所述第一进气过 滤通道和四个所述第一出气过滤通道的侧向均连通。

可选地，每一所述导流隔板的侧表面设有多个透气孔。

可选地，沿所述导流隔板的厚度方向，多个所述透气孔均由所述第一进 气过滤通道朝向对应的所述第一出气过滤通道倾斜设置。

可选地，多个所述导流隔板朝向所述第一进气过滤通道的侧表面涂覆有 催化剂。

可选地，其中一所述第一过滤通道形成有沿所述安装筒的长度方向依次 设置的第一腔段和第二腔段，所述第一腔段的截面朝向所述第二腔段方向呈 逐渐减小设置；

该所述第一过滤通道的开口端位于所述第一腔段的侧端，且用于供气流 进入。

可选地，所述第一过滤通道还形成有连通所述第二腔段的第三腔段，所 述第三腔段的截面沿远离所述开口端的方向呈逐渐减小设置；

所述第三腔段远离所述第一腔段的侧端形成所述封堵端。

可选地，每一所述第一过滤通道的截面自所述开口端朝向所述封堵端呈 逐渐减小设置。

本发明还提出一种排气系统，包括汽油机颗粒过滤器，所述汽油机颗粒 过滤器包括安装筒，所述安装筒内形成有多个沿所述安装筒长度方向延伸的 过滤通道，每一所述过滤通道具有相对设置的开口端和封堵端，多个所述过 滤通道包括侧向连通的至少两个第一过滤通道，两个所述第一过滤通道的两 个所述开口端分设于所述安装筒的两端，气流自一所述第一过滤通道的开口 端导入，自另一所述第一过滤通道的开口端导出；

其中，至少一所述第一过滤通道上，所述第一过滤通道的开口端的截面 面积大于其封堵端的截面面积。

可选地，所述排气系统具有排气通道，所述排气通道沿长度方向具有相 对设置的进气口和排气口；

所述汽油机颗粒过滤器位于所述排气通道内，且两个所述第一过滤通道 的两个所述开口端用以分别连通所述进气口和所述排气口。

本发明的技术方案中，每一所述过滤通道具有相对设置的开口端和封堵 端，所述开口端用于供气流进入，所述封堵端阻挡气流，使得所述过滤通道 沿其延伸方向呈不连通设置，至少两个相邻的所述第一过滤通道的侧向连通， 且对应的所述开口端呈相对设置，在排气系统中，尾气经过其中一所述过滤 通道的开口端进入，进行颗粒排放物过滤，过滤后的尾气进入到相连通的另 一所述过滤通道中，并由该所述过滤通道的开口端排出，以进行尾气的过滤 排放，从而达到降低PN排放的功能，所述第一过滤通道的开口端的截面面积大于其封堵端的截面面积，当尾气气流从所述安装筒的一侧流过时，由于位 于该侧面的一个或者多个所述封堵端的截面面积较小，从而增加气流的通过 率，减小气流受到阻力形成的背压，保证发动机的动力性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的 附图。

图1为本发明提供的汽油机颗粒过滤器一实施例的俯视示意图；

图2为图1中俯视示意图；

图3为图1中过滤单元的立体示意图；

图4为图1中的俯视示意图仰视示意图；

图5为图2中沿A-A的剖视示意图。

图6为本发明提供的汽油机颗粒过滤器另一实施例的立体示意图；

图7为图6中汽油机颗粒过滤器的俯视示意图；

图8为图6中沿B-B的剖面示意图；

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	汽油机颗粒过滤器	114	第三腔段
1	安装筒	115	第一进气过滤通道
				11	第一过滤通道	116	第一出气过滤通道
11a	开口端	12	导流隔板
				11b	封堵端	121	透气孔
112	第一腔段	13	分隔板
				113	第二腔段

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步 说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用 于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该 特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第 一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对 重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第 二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之 间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为 基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案 的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

汽油机颗粒过滤器(GPF)是一种能够机外降低轻型汽油车PN排放的尾 气处理装置。在国六阶段，GPF被广泛应用于轻型汽油车以满足国六轻型汽 油车排放法规对PN排放限值的要求，尤其是PN排放较高的缸内直喷型汽油 车，GPF是一端采用堵头堵死，一端流通的蜂窝状壁流式结构，当PM随着 尾气流经GPF时，大部分的PM被GPF壁面过滤留在GPF内部，从而达到 降低PN排放的功能。但排气系统增加GPF后，系统的背压会有一定的增加， 背压增加会降低发动机的动力性和经济性。因此，GPF的背压越低，对发动 机越有利。

鉴于此，本发明提供一种汽油机颗粒过滤器，利用对封堵端截面面积的 设置减小背压。图1至图8为本发明提供的汽油机颗粒过滤器的实施例。

请参照图1至图2，汽油机颗粒过滤器100包括安装筒1，所述安装筒1 内形成有多个沿所述安装筒1长度方向延伸的过滤通道，每一所述过滤通道 具有相对设置的开口端11a和封堵端11b，多个所述过滤通道包括侧向连通的 两个第一过滤通道11，两个所述第一过滤通道11的两个所述开口端11a分设 于所述安装筒1的两端，气流自一所述第一过滤通道11的开口端11a导入， 自另一所述第一过滤通道11的开口端11a导出；其中，至少一所述第一过滤 通道11上，所述第一过滤通道11的开口端11a的截面面积大于其封堵端11b 的截面面积。

本发明的技术方案中，每一所述过滤通道具有相对设置的开口端11a和封 堵端11b，所述开口端11a用于供气流进入，所述封堵端11b阻挡气流，使得 所述过滤通道沿其延伸方向呈不连通设置，相邻的两个所述第一过滤通道11 的侧向连通，且对应的所述开口端11a呈相对设置，在排气系统中，尾气经过 其中一所述过滤通道的开口端11a进入，进行颗粒排放物过滤，过滤后的尾气 进入到相连通的另一所述过滤通道中，并由该所述过滤通道的开口端11a排 出，以进行尾气的过滤排放，从而达到降低PN排放的功能，所述第一过滤通道11的开口端11a的截面面积大于其封堵端11b的截面面积，当尾气气流从 所述安装筒1的一侧流过时，由于位于该侧面的一个或者多个所述封堵端11b 的截面面积较小，从而增加气流的通过率，减小气流受到阻力形成的背压， 保证发动机的动力性能。

在本发明的一实施例中，请参照图3至图4，所述安装筒1内形成有通气 通道，所述通气通道内设有多个导流隔板12，多个所述导流隔板12沿所述安 装筒1长度方向延伸，多个所述导流隔板12以将所述通气通道分隔形成多个 所述第一过滤通道11；其中，多个所述第一过滤通道11包括第一进气过滤通 道115和位于所述第一进气过滤通道115周侧的四个第一出气过滤通道116， 气流自所述第一进气过滤通道115的开口端导入，自四个所述第一出气过滤 通道116的开口端导出，所述第一进气过滤通道115和四个所述第一出气过 滤通道116的侧向均连通。通过设置多个所述导流隔板12，形成间隔设置且 侧向连通的多个所述第一过滤通道11，其中，所述第一进气过滤通道115与 四个所述第一出气过滤通道116配合形成一个过滤单元，气流由所述第一进 气过滤通道115进去，通过多个所述导流隔板12分别朝向四个方向进去四个 所述第一出气过滤通道116流出，从而实现尾气的过滤。

具体的，所述第一进气过滤通道115进气端截面呈方形开口，封堵端由 周侧的四个所述第一出气过滤通道116拼接形成锥形端封堵。削弱所述封堵 端11b端面对气流的阻力，同时又不会减少气流的流动效率，相比于现有的 堵头安装的方式，可以大幅减少所述封堵端11b对气流的阻挡情况。

进一步，每一所述导流隔板12的侧表面设有多个透气孔121，多个所述 透气孔121内设有过滤芯。通过多个所述透气孔121将相邻的两个所述第一 过滤通道11连通，结构简单，便于布置，多个所述透气孔121内设置的过滤 芯体对尾气进行进一步的过滤。

需要说明的是，还可以仅在所述导流隔板12的侧表面设有均匀分布且直 径较小的透气孔121，以形成过滤筛网结构，通过调整所述透气孔121的直径， 形成不同通过率的筛网结构，过滤不满足目数要求颗粒状杂质。

更进一步的，沿所述导流隔板12的厚度方向，多个所述透气孔121均由 所述第一进气过滤通道115朝向对应的所述第一出气过滤通道116倾斜设置。 倾斜设置的所述透气孔121更利于尾气气流自进入方向沿着倾斜的方向顺势 由所述透气孔121过滤流出，减小气流的阻力。

本发明中，所述安装筒1内设有沿所述安装筒1长度方向延伸的多个分 隔板13，多个所述分隔板13交错设置，以形成间隔设置的多个通气通道；所 述导流隔板12位于沿所述安装筒1径向间隔设置的两个所述分隔板13之间。 如此设置结构简单，多个所述分隔板13之间固定连接，保证过滤的稳定性。

不仅如此，多个所述导流隔板12朝向所述第一进气过滤通道115的侧表 面涂覆有催化剂。进入所述第一进气过滤通道115内的尾气气流与催化剂接 触，发生催化反应，进一步的消除尾气中的部分有害物质，经过催化过滤后 再进去四个所述第一出气过滤通道116内，进行尾气的排放，提高尾气过滤 效果，更加环保。

基于上述实施例，请参照图5，多个所述过滤通道包括多个所述第一过滤 通道11，多个所述第一过滤通道11包括第一进气过滤通道115和位于所述第 一进气过滤通道115周侧的四个第一出气过滤通道116，其中，所述第一进气 过滤通道115形成有沿所述安装筒1的长度方向依次设置的第一腔段112和 第二腔段113，所述第一腔段112的截面朝向所述第二腔段113方向呈逐渐减 小设置；该所述第一过滤通道11的开口端11a位于所述第一腔段112的侧端， 且用于供气流进入。如此设置，所述第一腔段112呈截面渐变设置，便于气 流的导入以及压缩尾气的空间体积，使得尾气过滤导入相邻的所述第一过滤 通道11内，提升过滤的效率。

进一步的，所述第一过滤通道11还形成有连通所述第二腔段113的第三 腔段114，所述第三腔段114的截面沿远离所述开口端11a的方向呈逐渐减小 设置；所述第三腔段114远离所述第一腔段112的侧端形成所述封堵端11b。 如此设置，将所述第一进气过滤通道115分割成三段，所述第一腔段112便 于带过滤的尾气气流进入，所述第二腔段113起到过渡压缩作用，所述第三 腔段114呈锥形设置，防止尾气在所述第三腔段114内堆积，同时，可以进 一步的将位于所述第三腔段114末端的封堵端11b设置为尖角设置，削弱所 述封堵端11b端面对气流的阻力，降低背压造成的影响。

基于上述实施例，由于四个所述出气过滤通道围绕所述第一进气过滤通 道115的周向间隔分布，当所述第一进气过滤通道115内形成多个截面变化 的腔段，相应的，处于一个过滤单元内的四个所述第一出气过滤通道116对 应的形成三个腔段，且三个腔段的分布于所述第一进气过滤通道115相反， 使得所述第一进气过滤通道115和相邻的其他所述第进气过滤通道之间只有 一个分隔板13的壁厚，尾气气流进入时收到的阻力最小，气流进去后，空间 逐渐压缩，进入周侧的所述第一出气过滤通道116，空间逐渐增大，最后排出 到空气中，便于气流的导入和导出，从而增加气流的通过率，减小气流受到 阻力形成的背压，保证发动机的动力性能。

进一步的，在所述第一腔段112，多个导流隔板12分别呈相向倾斜设置； 在所述第二腔段113，多个导流隔板12分别呈平行设置；在所述第三腔段114， 多个导流隔板12分别呈相向倾斜、且呈锥角封口设置。

在本发明的另一实施例中，多个所述过滤通道包括侧向连通的两个第一 过滤通道11，请参照图6至8，其中一所述第一过滤通道11形成有沿所述安 装筒1的长度方向依次设置的第一腔段112和第二腔段113，所述第一腔段112 的截面朝向所述第二腔段113方向呈逐渐减小设置；该所述第一过滤通道11 的开口端11a位于所述第一腔段112的侧端，且用于供气流进入。如此设置， 所述第一腔段112呈截面渐变设置，便于气流的导入以及压缩尾气的空间体 积，使得尾气过滤导入相邻的所述第一过滤通道11内，提升过滤的效率。

具体的，两个所述第一过滤通道11设置相同，且沿所述安装筒1的长度 方向相对设置，对应维设形成该所述第一过滤腔段11的导流板与沿径向对应 的分隔板13，在所述第一腔段112，分别呈相向倾斜设置，在所述第二腔段 113，分别呈平行设置，在所述第三腔段114，分别呈相向倾斜、且呈锥角封 口设置。

在本发明的其他实施例中，每一所述第一过滤通道11的截面自所述开口 端11a朝向所述封堵端11b呈逐渐减小设置。设置所述第一过滤通道11整体 呈锥形设置，所述封堵端11b为锥形的尖点，削弱所述封堵端11b端面对气 流的阻力，相比于现有的堵头安装的方式，可以大幅减少所述封堵端11b对 气流的阻挡情况。

需要说明的是，在上述几种实施例中，当所述过滤通道的一个过滤单元 呈一个所述第一进气过滤通道115和位于其周侧的四个所述第一出气过滤通 道116组合而成，且所述第一进气过滤通道115和位于其周侧的四个第一出 气过滤通道116均分隔成三个腔段设置，此时的效果最好。

本发明还提供一种排气系统，包括上述的汽油机颗粒过滤器100，所述排 气系统包括上述的汽油机颗粒过滤器100的全部技术特征，因此，也具有上 述全部技术特征带来的技术效果，此处不再一一赘述。

具体的，所述排气系统具有排气通道，所述排气通道沿长度方向具有相 对设置的进气口和排气口；所述汽油机颗粒过滤器100位于所述排气通道内， 且两个所述第一过滤通道11的两个所述开口端11a用以分别连通所述进气口 和所述排气口。发动机工作产生的汽车尾气由所述排气通道的进气口进入， 经过所述汽油机颗粒过滤器100进行PM的过滤，再通过所述排气口排出到 排气尾管以进入大气中，便于控制PN排放量的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构 变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范 围内。

Claims (10)

1.一种汽油机颗粒过滤器，其特征在于，包括安装筒，所述安装筒内形成有多个沿所述安装筒长度方向延伸的过滤通道，每一所述过滤通道具有相对设置的开口端和封堵端，多个所述过滤通道包括侧向连通的至少两个第一过滤通道，两个所述第一过滤通道的两个所述开口端分设于所述安装筒的两端，气流自一所述第一过滤通道的开口端导入，自另一所述第一过滤通道的开口端导出；

其中，至少一所述第一过滤通道上，所述第一过滤通道的开口端的截面面积大于其封堵端的截面面积。

2.如权利要求1所述的汽油机颗粒过滤器，其特征在于，所述安装筒内形成有通气通道，所述通气通道内设有多个导流隔板，多个所述导流隔板沿所述安装筒长度方向延伸，多个所述导流隔板以将所述通气通道分隔形成多个所述第一过滤通道；

其中，多个所述第一过滤通道包括第一进气过滤通道和位于所述第一进气过滤通道周侧的四个第一出气过滤通道，气流自所述第一进气过滤通道的开口端导入，自四个所述第一出气过滤通道的开口端导出，所述第一进气过滤通道和四个所述第一出气过滤通道的侧向均连通。

3.如权利要求2所述的汽油机颗粒过滤器，其特征在于，每一所述导流隔板的侧表面设有多个透气孔。

4.如权利要求3所述的汽油机颗粒过滤器，其特征在于，沿所述导流隔板的厚度方向，多个所述透气孔均由所述第一进气过滤通道朝向对应的所述第一出气过滤通道倾斜设置。

5.如权利要求2所述的汽油机颗粒过滤器，其特征在于，多个所述导流隔板朝向所述第一进气过滤通道的侧表面涂覆有催化剂。

6.如权利要求1所述的汽油机颗粒过滤器，其特征在于，其中一所述第一过滤通道形成有沿所述安装筒的长度方向依次设置的第一腔段和第二腔段，所述第一腔段的截面朝向所述第二腔段方向呈逐渐减小设置；

该所述第一过滤通道的开口端位于所述第一腔段的侧端，且用于供气流进入。

7.如权利要求6所述的汽油机颗粒过滤器，其特征在于，所述第一过滤通道还形成有连通所述第二腔段的第三腔段，所述第三腔段的截面沿远离所述开口端的方向呈逐渐减小设置；

所述第三腔段远离所述第一腔段的侧端形成所述封堵端。

8.如权利要求1所述的汽油机颗粒过滤器，其特征在于，每一所述第一过滤通道的截面自所述开口端朝向所述封堵端呈逐渐减小设置。

9.一种排气系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的汽油机颗粒过滤器。

10.如权利要求9所述的排气系统，其特征在于，所述排气系统具有排气通道，所述排气通道沿长度方向具有相对设置的进气口和排气口；

所述汽油机颗粒过滤器位于所述排气通道内，且两个所述第一过滤通道的两个所述开口端用以分别连通所述进气口和所述排气口。

Images