CN113217139A - 车辆尾气颗粒物处理装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种车辆尾气颗粒物处理装置，该车辆尾气颗粒物处理装置包括：电源、管体和吸附装置。其中吸附装置安装在管体的安装空间中，不会阻碍尾气的排出，而且吸附装置中的内板与电源的负极相连，带有负电荷，能够吸引尾气中的颗粒物，使颗粒物附着在吸附网上，既降低了污染物的排放量，又不会升高排气系统的背压，提高了发动机的动力。

Description

车辆尾气颗粒物处理装置及车辆

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种车辆尾气颗粒物处理装置及车辆。

背景技术

随着汽车在人民生活中的不断普及，汽车在给人们带来便利高效生活的同时，其所排出的尾气污染物对大气环境及人们的身体健康已经构成严重的威胁，为此各个国家均制定了更加严格的排放法规。为了降低车辆污染物的排放，相关技术通过在车辆排气管上增加颗粒捕集器来降低污染物的排放。

在实现本申请的过程中，发明人发现相关技术中至少存在以下问题：

颗粒捕捉器结构复杂，车辆行驶过程中，安装在排气管上的颗粒捕捉器会阻碍尾气的排出，增加排气系统的背压，降低发动机的动力，增加油耗。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种车辆尾气颗粒物处理装置及车辆，可以吸附颗粒物且不增加排气系统的背压。

具体而言，包括以下的技术方案：

本申请实施例提供了一种车辆尾气颗粒物处理装置，所述车辆尾气颗粒物处理装置包括：电源、管体和吸附装置；

所述管体的中部管壁沿径向外突而在所述管体内部形成安装空间，所述吸附装置安装在所述安装空间中，所述吸附装置包括从中部管壁沿径向向内依次设置的外板、内板和吸附网，且所述外板、所述内板和所述吸附网彼此之间绝缘，所述外板和内板由导体材料制成；

所述外板与所述电源的正极电连接，所述内板与所述电源的负极电连接。

在一种可能的设计中，所述安装空间为两个，且关于所述管体的轴线对称，两个所述安装空间中对称地设置有两个所述吸附装置。

在一种可能的设计中，所述车辆尾气颗粒物处理装置还包括电阻和开关，所述电阻与所述外板和所述内板并联，所述开关为单刀双掷模拟开关，当车辆发动机启动时，所述开关使所述电源的负极与所述内板电连通，当车辆发动机关闭时，所述开关使所述内板与所述电阻电连通。

在一种可能的设计中，所述车辆尾气颗粒物处理装置还包括电子控制单元，其中所述电子控制单元与所述开关电连接并向所述开关输出高电平或低电平。

在一种可能的设计中，所述吸附装置还包括多个支架，所述支架的内侧设置有三个插槽，所述外板、内板和吸附网的两端插入到所述三个插槽中，所述吸附装置安装到所述安装空间中时，所述支架的外侧与所述安装空间的内壁相抵。

在一种可能的设计中，所述支架由耐高温的绝缘材料制成。

在一种可能的设计中，所述吸附网由多层耐高温滤网堆叠形成。

在一种可能的设计中，所述车辆尾气颗粒物处理装置还包括电压调节器，所述电压调节器与电源串联，以调节所述电源的输出电压。

在一种可能的设计中，所述管体的两端设置有法兰盘，所述法兰盘上设置有多个通孔。

一种车辆，所述车辆包括上述车辆尾气颗粒物处理装置。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置，适于安装在车辆的排气系统中。该车辆尾气颗粒物处理装置的吸附装置安装在管体的安装空间中，不会阻碍尾气的正常排出，而且吸附装置中的内板与电源的负极相连，带有负电荷，能够吸引尾气中的颗粒物，使颗粒物附着在吸附网上，既降低了尾气中污染物的排放量，又不会升高排气系统的背压，提高了发动机的动力。

本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置中，吸附网由多层耐高温滤网堆叠形成，增大了储存被吸附的颗粒物的空间，增加了颗粒物与空气的接触面积，便于吸附装置进行再生。

本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置中，电子控制单元能够控制开关的闭合，有需要时，能够手动关闭该车辆尾气颗粒物处理装置，以降低车辆的燃料消耗。

本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置中，电压调节器使本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置能够根据车辆的发动机转速同车型的排量调整吸附装置的吸附能力，易于被应用到不同的车型中。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置的示意图；

图2为本申请实施例提供的吸附装置的局部结构示意图；

图3为本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置的轴向视图；

图4为本申请实施例提供的支架的横截面视图；

图5为本申请实施例提供的开关的缩略图。

图中的附图标记分别表示为：

1-电源；

2-电压调节器；

3-电阻；

41-第一导线；

42-第二导线；

43-第三导线；

5-管体；

501-安装空间；

502-中部管壁；

503-第一侧壁；

504-第二侧壁；

505-第三侧壁；

506-第四侧壁；

6-吸附装置；

601-外板；

602-内板；

603-吸附网；

604-支架；

6041-插槽；

7-开关；

8-法兰盘；

801-通孔；

9-电子控制单元。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中所涉及的方位名词，如“上”、“下”、“侧”等，一般以图1中所示方位的相对关系为基准，且采用这些方位名词仅仅是为了更清楚地描述结构和结构之间的关系，并不是为了描述绝对的方位。在产品以不同姿态摆放时，方位可能发生变化，例如“上”、“下”可能互换。

除非另有定义，本申请实施例所用的所有技术术语均具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。下面对本申请实施例中出现的一些技术术语进行说明。

在本申请实施例中，所涉及的“颗粒物”一般指的是由车辆发动机产生的混合在尾气中的颗粒。

本申请实施例提供了一种车辆尾气颗粒物处理装置，如图1所示，该车辆尾气颗粒物处理装置包括：电源1、管体5和吸附装置6；

参见图2-3，其中管体5的中部管壁502沿径向外突而在管体5内部形成安装空间501，吸附装置6安装在安装空间501中，吸附装置6包括从中部管壁502沿径向向内依次设置的外板601、内板602和吸附网603，且外板601、内板602和吸附网603彼此之间绝缘，外板601和内板602由导体材料制成；

如图1所示，外板601与电源1的正极电连接，内板602与电源1的负极电连接。

本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置，适于安装在车辆的排气系统中。该车辆尾气颗粒物处理装置的吸附装置6安装在管体5的安装空间501中，不会阻碍尾气的正常排出，而且吸附装置6中的内板602与电源1的负极相连，带有负电荷，能够吸引尾气中的颗粒物，使颗粒物附着在吸附网603上，既降低了尾气中污染物的排放量，又不会升高排气系统的背压，提高了发动机的动力。

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置包括：电源1、管体5和吸附装置6。其中吸附装置6安装在管体5中，电源1用于为吸附装置6供电。

具体地，参见图1和图3，管体5的中部管壁沿径向外凸形成中部管壁502、第一侧壁503、第二侧壁504、第三侧壁505和第四侧壁506，第一侧壁503、第二侧壁504、第三侧壁505和第四侧壁506与中部管壁502的四个边缘环绕相连构成安装空间501，且中部管壁502的轴线与管体5的轴线重合，形成安装空间501的第一侧壁503和第二侧壁504所在平面垂直于管体5的长度方向，第三侧壁505和第四侧壁506所在平面平行于管体5的长度方向。通过安装空间501来容纳吸附装置6，避免了吸附装置6占用管体5内的圆柱空间阻塞尾气正常排出。

车辆尾气中的颗粒物主要来源于车辆发动机中的机油、燃油等有机物，主要由碳构成，质量较小，能够在电场中被吸引。电源1使吸附装置6带电并形成电场，即可吸附尾气中的颗粒物。如图1-2所示，吸附装置6包括外板601、内板602和吸附网603，外板601安装在靠近安装空间501的中部管壁502的一侧，吸附网603安装在远离形成安装空间501的中部管壁502的一侧，内板602安装在外板601与吸附网603之间，且外板601、内板602和吸附网603之间互相绝缘。为了能够吸附车辆尾气中含有的颗粒物，外板601和内板602均由导体材料制成，同时须使外板601和电源1的正极电连接，内板602和电源1的负极电连接，当颗粒物随尾气排出并经过本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置时，尾气中的颗粒物被带负电荷的内板602吸引，并附着在吸附网603上。

需要说明的是，车辆行驶产生的颗粒物会逐渐积累在吸附网603上，可以将本申请提供的车辆尾气颗粒物处理装置安装在接近车辆发动机的位置，在车辆高速行驶时，发动机排出的尾气温度较高，高温气体能够使吸附网603上的颗粒物迅速氧化燃烧，进而实现了对该车辆尾气颗粒物处理装置的再生。车辆的排气管的出口处还可设置颗粒物传感器，该颗粒物传感器与车辆的计算机电连接，用于检测尾气中的颗粒物含量。当车辆长时间处于较低速度运行时，积累的颗粒物逐渐增多，并使吸附网603饱和。颗粒物传感器能够检测尾气中的颗粒物含量，若尾气中的颗粒物含量超过预设标准，则车辆的计算机通过提示装置向驾驶员发出提示，驾驶员可通过高速行驶车辆对该车辆尾气颗粒物处理装置进行再生处理或拆卸吸附装置6对吸附网603进行手动清洁。

为了提高吸附网603的吸附效果，吸附网603可由多层耐高温滤网堆叠形成。吸附网603的多层结构能够容纳更多的颗粒物，即使车辆长时间以较低的速度行驶时，也不会影响该车辆尾气颗粒物处理装置的吸附效果。

在本申请的一些实施例中，如图3所示，安装空间501可以为两个，且两个安装空间501关于管体5的轴线对称，两个安装空间501中对称地设置有两个吸附装置6。安装空间501的第三侧壁505和第四侧壁506平行于管体5的轴线，且第三侧壁505和第四侧壁506所处平面在管体5的轴线处相交的形成的夹角为60°-90°，使安装空间501可容纳的内板602的面积不至于过小而影响吸附效果，也便于吸附装置6从管体5的内部安装到安装空间501中。相对应地，吸附装置6可包括两个部分，第一部分安装在一个安装空间501中，第二部分安装在另一个安装空间501中。

可以理解的是，为使外板601、内板602和吸附网603能被固定在安装空间501中，如图2和图4所示，本申请实施例提供的吸附装置6还可以包括多个支架604。支架604主体部分为圆弧形，弧度与中部管壁502相同，支架604的内侧设置有三个插槽6041，外板601、内板602和吸附网603的两端插入到三个插槽6041中，避免外板601、内板602和吸附网603之间发送直接接触。吸附装置6安装到安装空间501中时，支架604的外侧与安装空间501的内壁相抵。

需要说明的是，如图1-4所示，支架604的三个插槽6041的内表面为粗糙的平面，支架604可以发一定的弹性形变，外板601、内板602和吸附网603与插槽6041之间的通过过盈配合的方式连接，以使外板601、内板602和吸附网603牢固安装在支架604上。支架604的外侧表面也可以为粗糙平面，在吸附装置6位于安装空间501内时，支架604的外侧表面受外板601、内板602和吸附网603挤压而贴紧第一侧壁503和第二侧壁504，从而将吸附装置6牢固固定在安装空间501中。

在另一种可能的实现方式中，支架604可由硬质的耐高温绝缘材料制成，每个支架604的外侧可设置有多个内螺纹孔，第一侧壁503和第二侧壁504对应的位置也设置有多个等直径的孔，支架604安装到安装空间501中后，可通过螺栓将支架604与第一侧壁503和第二侧壁504固定连接，避免车辆行驶过程中的振动使吸附装置6脱落。在装配本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置时，可先将外板601、内板602和吸附网603安装到支架604的三个插槽6041中，再将吸附装置6送入管体5的中部并借助工具按压支架604使其到安装空间501中，使支架604的外侧与第一侧壁503和第二侧壁504相抵。之后调整吸附装置6的位置使支架604上的螺纹孔与第一侧壁503和第二侧壁504的孔对齐，并从管体5的外侧旋入螺栓，即可完成对车辆尾气颗粒物处理装置的装配。

可以理解的是，为了使外板601、内板602和吸附网603互相绝缘，同时支架604能够适应车辆排气管内的高温，支架604须由耐高温的绝缘材料制成，如多元陶瓷基复合材料。

在另一种可能的实现方式中，中部管壁502与第一侧壁503、第二侧壁504、第三侧壁505和第四侧壁506之间为可拆卸连接。具体可通过凹槽、合页等连接结构实现，便于从管体5的外部安装和拆卸吸附装置6。中部管壁502的材料可以为导体或绝缘体，中部管壁502的材料为导体时，因车架与地面之间存在电连接，管体5须与车辆的车架之间存在电连接，以避免管体5因外板601和内板602通电而发生静电感应。

在本申请的一些实施例中，如图1和图3所示，管体5的两端可设置有法兰盘8，法兰盘8上可设置有多个通孔801，例如通孔801的数量可以为八个，八个通孔801均匀分布在法兰盘8上，以使本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置能够与车辆的排气系统相连且易于拆卸。

在本申请的一些实施例中，参见图1，该车辆尾气颗粒物处理装置还可包括电阻3和开关7，其中电阻3与外板601和内板602并联，开关7为单刀双掷模拟开关，连接在内板602、电源1与电阻3之间，由电信号控制其开闭。在车辆发动机启动时，开关7使电源1的负极与内板602电连通，电源1的负电荷定向移动至内板602，吸附装置6开始吸附尾气中的颗粒物。当车辆发动机关闭时，开关7使内板602与电阻3电连通，外板601和内板602所带电荷经电阻3完全释放，吸附装置6停止吸附。

本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置还可以包括电子控制单元9，电子控制单元9与开关7电连接并控制开关7。

作为一种示例，如图1和图5所示，开关7可以采用恩智浦半导体公司生产的NX3L1G53GD型低电阻单刀双掷模拟开关，该开关7包括：针脚S、针脚Y1、针脚Y0、针脚Z和针脚

其中针脚S与电子控制单元9电连接，针脚Y1与第一导线41电连接，针脚Y0与第二导线42电连接，针脚Z与第三导线43电连接，针脚

电连接输出为低电平的信号。计算机收到发动起启动的信号并指示电子控制单元9向开关7输出电信号使第一导线41与第三导线43电连通；计算机收到发动起关闭的信号并指示电子控制单元9向开关7输出电信号使第二导线42与第三导线43电连通。第二导线42与第三导线43的电连通也可被配置为手动控制，当在驾驶过程中有特殊需要时，如车辆的燃料将要耗尽时，可以通过车辆的计算机手动指示电子控制单元9发出信号使第二导线42与第三导线43电连通，以关闭该车辆尾气颗粒物处理装置，降低车辆燃料消耗。

在本申请的一些实施例中，电源1可包括电压调节器2，电压调节器2与电源1串联，以调节电源1的输出电压。具体地，电压调节器2与车辆的计算机电连接，车辆计算机根据车辆的发动机转速使电压调节器2调整电源1的输出电压。例如，车辆的发动机以较高的转速运转时，电压调节器2使电源1的输出较高的电压，车辆的发动机以较低的转速运转时，电压调节器2使电源1输出较低的电压。而且，本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置可应用在不同排量的车型中。当该车辆尾气颗粒物处理装置应用在排量较大的车型中时，在安装车辆尾气颗粒物处理装置前，可通过电压调节器2将电源1的输出电压增大，进而增加内板602的带电量并增加其形成的电场强度，使接近到吸附装置6的颗粒物受到的吸引力增加，进而能够吸附大排量发动机所产生的更多的颗粒物。当该车辆尾气颗粒物处理装置应用在排量较小的车型中时，在安装车辆尾气颗粒物处理装置前，可通过电压调节器2将电源1的输出电压减小，进而减小内板602的带电量并减小其形成的电场强度，使接近到吸附装置6的颗粒物受到的吸引力减小，既能使吸附装置6的吸附量满足排放标准要求，也能够节约车辆的能源。

在另一种可能的实现方式中，外板601和电源1的正极可与车辆的车架电连接，进而与地面电连接，此时由导体材料制成的中部管壁502无须与车架连接，外板601的电势始终为0且不会发生静电感应。

另外，本申请实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述的车辆尾气颗粒物处理装置。安装有本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置的车辆在发动机启动后，车辆尾气颗粒物处理装置会自动开启，使内板602带负电，车辆尾气颗粒物处理装置开始吸附发动机尾气中的颗粒物。当车辆以高速行驶时，发动机输出功率增大，排气系统的温度升高(部分车辆排气管温度可达800-100摄氏度)，在高温环境下吸附网603上附着的颗粒物迅速氧化燃烧，完成对吸附装置6的再生。

综上，本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置，适于安装在车辆的排气系统中。该车辆尾气颗粒物处理装置的管体5上设置有安装空间501，并将吸附装置6设置在安装空间501中，吸附装置6不会占用管体5的排气通道而阻碍尾气的排出，降低了车辆排气系统的背压，有利于提高了发动机的动力。同时该车辆尾气颗粒物处理装置能够吸附尾气中的颗粒物，降低车辆尾气中污染物的排放，保护环境。吸附网603由多层耐高温滤网堆叠形成，增大了储存被吸附的颗粒物的空间，增加了颗粒物与空气的接触面积，便于吸附装置6进行再生。通过电子控制单元9和车辆的计算机能够在无需开启该车辆尾气颗粒物处理装置时手动将其关闭，以减小车辆燃料消耗。电压调节器2使本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置能够根据车辆发动机转速或不同车型的排放量调整吸附装置6的吸附能力，易于被应用到不同排放量的车型中。本申请实施例提供的车辆尾气颗粒物处理装置通过法兰盘8安装到车辆的排气系统中，在车辆故障时，易于将车辆尾气颗粒物处理装置拆卸以进行检修。

此外，本申请中外板601和内板602的材料可以为铜合金，并根据外板601和内板602的材料调节电源1的输出电压，该种材料具有良好的导电性和较高的熔点，适用于排气管中的高温环境。本申请中所涉及的电压调节器可以是一种可调电阻，能够通过调整电阻的阻值来调节内板602和外板601之间的电压。

在本申请中，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的本申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述车辆尾气颗粒物处理装置包括：电源(1)、管体(5)和吸附装置(6)；

所述管体(5)的中部管壁(502)沿径向外突而在所述管体(5)内部形成安装空间(501)，所述吸附装置(6)安装在所述安装空间(501)中，所述吸附装置(6)包括从中部管壁(502)沿径向向内依次设置的外板(601)、内板(602)和吸附网(603)，且所述外板(601)、所述内板(602)和所述吸附网(603)彼此之间绝缘，所述外板(601)和所述内板(602)由导体材料制成；

所述外板(601)与所述电源(1)的正极电连接，所述内板(602)与所述电源(1)的负极电连接。

2.根据权利要求1所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述安装空间(501)为两个，且关于所述管体(5)的轴线对称，两个所述安装空间(501)中对称地设置有两个所述吸附装置(6)。

3.根据权利要求1所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述车辆尾气颗粒物处理装置还包括电阻(3)和开关(7)，所述电阻(3)与所述外板(601)和所述内板(602)并联，所述开关(7)为单刀双掷模拟开关，所述开关(7)连接在所述内板(602)、所述电源(1)与所述电阻(3)之间，当车辆发动机启动时，所述开关(7)使所述电源(1)的负极与所述内板(602)电连通，当车辆发动机关闭时，所述开关(7)使所述内板(602)与所述电阻(3)电连通。

4.根据权利要求3所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述车辆尾气颗粒物处理装置还包括电子控制单元(9)，其中所述电子控制单元(9)与所述开关(7)电连接并控制所述开关(7)。

5.根据权利要求1所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述吸附装置(6)还包括多个支架(604)，所述支架(604)的内侧设置有三个插槽(6041)，所述外板(601)、内板(602)和吸附网(603)的两端插入到所述三个插槽(6041)中，所述吸附装置(6)安装到所述安装空间(501)中时，所述支架(604)的外侧与所述安装空间(501)的内壁相抵。

6.根据权利要求5所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述支架(604)由耐高温的绝缘材料制成。

7.根据权利要求1所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述吸附网(603)由多层耐高温滤网堆叠形成。

8.根据权利要求1所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述车辆尾气颗粒物处理装置还包括电压调节器(2)，所述电压调节器(2)与电源(1)串联，以调节所述电源(1)的输出电压。

9.根据权利要求1所述的车辆尾气颗粒物处理装置，其特征在于，所述管体(5)的两端设置有法兰盘(8)，所述法兰盘(8)上设置有多个通孔(801)。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1-9中任意一项所述的车辆尾气颗粒物处理装置。

Images