CN115075911B - 一种自调节式柴油机排气装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于柴油机排气领域，提供了一种自调节式柴油机排气装置包括一颗粒捕捉器，所述颗粒捕捉器包括外壳及设于所述外壳内且用于拦截颗粒的若干过滤片；所述外壳的进口端设有一缩口段，该缩口段处安装有进气单向阀；若干过滤片是由等间隔排布的若干固定安装于所述外壳内的固定片及若干转动安装于所述外壳内的活动片；所述活动片及固定片上对应设有若干通孔，沿轴线对应的若干所述通孔形成一气流通道；若干活动片受到一驱动机构的驱动而进行角度改变，借此，本发明可以通过内部安装有若干过滤片的颗粒捕捉器实现对尾气中颗粒的捕捉，该装置不仅能够清洁方便，还能够降低尾气中有害气体的浓度，减轻催化转化器的负担。

Description

一种自调节式柴油机排气装置

技术领域

本发明涉及柴油机排气领域，尤其涉及一种自调节式柴油机排气装置。

背景技术

在发动机工作过程中，因燃料的不充分燃烧，会生成碳烟颗粒(PM)，一氧化碳、碳氢化合物(HCs)和氮氧化合物(NOx)等有害成分。为降低机动车有害成分的排放，在发动机的排气系统中都设置有净化催化剂(如汽油车使用三效催化剂，柴油车使用氧化催化剂、NOx存储还原催化剂、四效催化剂等)，用以将排气中有害成分CO、HCs、NOx和PM转化为无害成分。

现有的柴油机排气系统具有两个缺陷，一是现有的颗粒捕捉器（GPF）是利用其内部“曲折”的通道将废气中的颗粒进行过滤（捕捉），被过滤的颗粒会附着在颗粒捕捉器（GPF）内部，久而久之颗粒会在“曲折”的通道内部造成堵塞，影响排气效果（这些颗粒只有在550℃才会被燃烧，若发动机长时间低转速运转，颗粒捕捉器（GPF）则很难达到550℃的高温，颗粒捕捉器（GPF）内部的颗粒未被燃烧造成颗粒捕捉器（GPF）的堵塞，从而堵塞整个排气系统）。二是，现有的排气系统中催化转化器在使用时其内部容易温度过高（出现高温现象的主要原因是柴油机所排出的尾气中有害成分的浓度过高，使得催化转化器内所发生的化学反应过于剧烈），该高温现象不仅会降低催化转化器的使用寿命，在极端情况下会将催化转化器烧坏。

查找专利号为CN201921021890.9，名称为一种可过滤净化尾气的汽车排气管，其公开了通过振动板对颗粒进行吸附，然后通过气源驱动风扇进行转动，转动的风扇利用设于其端部的撞击件对振动板进行撞击，将颗粒振落，最后利用刮板将振落的颗粒进行刮除，虽然上述方案结构简单，但是在正常使用时发现振动板对颗粒的吸附效果有限，无法达到理想的颗粒去除效果。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种自调节式柴油机排气装置，其可以通过内部安装有若干过滤片的颗粒捕捉器实现对尾气中颗粒的捕捉，该装置不仅清洁方便，还能够降低尾气中有害气体的浓度，减轻催化转化器的负担。

为了实现上述目的，本发明提供一种自调节式柴油机排气装置包括与发动机排气歧管相连通的排气管路，所述排气管路前段设置有用于拦截发动机所排出废气中颗粒的颗粒捕捉器，所述排气管路的中段设置有用于对废气进行净化的催化转化器，所述排气管路的末段设置有用于对废气进行消音减震的消音器，所述颗粒捕捉器包括外壳及设于所述外壳内且用于拦截颗粒的若干过滤片；所述外壳的进口端设有一缩口段，该缩口段处安装有进气单向阀；若干过滤片是由等间隔排布的若干固定安装于所述外壳内的固定片及若干转动安装于所述外壳内的活动片组成；至少一片活动片置于相邻的固定片之间；所述活动片及固定片上对应设有若干通孔，所对应的若干所述通孔沿轴线方向形成一气流通道；若干活动片受到一驱动机构的驱动而进行角度改变，所述气流通道在活动片进行角度改变的影响下能够在直流通道与曲折通道两种状态下进行切换；处于曲折通道状态下，所述气流通道的侧壁会呈现凹凸结构；处于直流通道状态下，所述气流通道的内壁变为平整状态。

根据本发明的自调节式柴油机排气装置，相邻的所述固定片之间安装有一片活动片。

根据本发明的自调节式柴油机排气装置，所述进气单向阀包括阀体、安装于阀体阀口处的滤网、活动安装于所述阀体内的封堵块及连接封堵块与阀体的支撑弹簧。

根据本发明的自调节式柴油机排气装置，处于曲折通道状态下的所述气流通道，相邻两个通孔之间的重合面积的最小距离h为单个通孔直径H的1/3~2/3。

根据本发明的自调节式柴油机排气装置，所述驱动机构包括开设于所述外壳上且对应所述活动片位置的槽口、设于所述槽口一端的连接块、设于每个所述活动片外缘且置于槽口内的摆块、连接摆块及连接块的复位弹簧及拉动若干所述摆块沿远离连接块方向移动的拉板及驱动拉板进行移动的拉动组件；所述摆块上设有连接孔，所述复位弹簧一端固接于该连接孔，另一端固接于所述连接块。

根据本发明的自调节式柴油机排气装置，所述拉动组件包括设于所述外壳上的滑轨、滑动安装于滑轨内并沿槽口方向进行移动的驱动板、与驱动板进行配合的齿轮及驱动齿轮进行转动的驱动电机；所述驱动板通过连杆与拉板进行固接；所述驱动板的外壁上设有与齿轮啮合的齿结构。

本发明提供了一种自调节式柴油机排气装置包括与发动机排气歧管相连通的排气管路，所述排气管路前段设置有用于拦截发动机废气中颗粒的颗粒捕捉器，所述排气管路的中段设置有用于对发动机废气进行净化的催化转化器，所述排气管路的末段设置有用于对废气进行消音减震的消音器。发动机所产生的废气被排气管路依次输送至颗粒捕捉器（以实现对废气中颗粒的捕捉）、催化转化器（以实现对将废气中有害气体进行转化成无害气体）、消音器以实现（对排出时的消音处理），最后排出至空气中。所述颗粒捕捉器包括外壳及设于所述外壳内且用于拦截颗粒的若干过滤片；若干过滤片是由等间隔排布的若干固定安装于所述外壳内的固定片及若干转动安装于所述外壳内的活动片组成，所述活动片在进行转动时是绕着自身轴线转动预定角度；所述活动片及固定片上对应设有若干通孔，沿轴线对应的若干所述通孔形成一气流通道；若干活动片受到一驱动机构的驱动而进行角度改变，所述气流通道在活动片在角度改变的影响下能够在直流通道与曲折通道两种状态下进行切换，处于曲折通道状态下的气流通道，具备捕捉颗粒的效果。而处于直流通道状态下的气流通道，则方便清理装置内部。本发明可以通过内部安装有若干过滤片的颗粒捕捉器实现对尾气中颗粒的捕捉，该装置不仅能够清洁方便，还能够降低尾气中有害气体的浓度，减轻催化转化器的负担。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；图2是图1中颗粒捕捉器的结构示意图；图3是颗粒捕捉器的剖视图；图4是驱动机构的结构示意图；图5是处于曲折通道状态下的气流通道的工作原理图；图6是进气单向阀的内部结构图；图7是直流通道状态下的气流通道的工作原理图；图8是复位弹簧的安装图；在图中，1-发动机排气歧管，2-催化转化器，3-颗粒捕捉器，4-消音器，31-外壳，32-过滤片，33-固定片，34-活动片，41-连接块，42-摆块，43-槽口，44-拉板，45-复位弹簧，51-滑轨，52-驱动板，53-齿轮，54-驱动电机，311-缩口段，312-进气单向阀，321-阀体，322-滤网，323-封堵块，324-支撑弹簧，100-废气存储罐，200-阀门。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本发明提供了一种自调节式柴油机排气装置，该自调节式柴油机排气装置包括与发动机排气歧管1相连通的排气管路，所述排气管路前段设置有用于拦截废气中颗粒的颗粒捕捉器3，所述排气管路的中段设置有用于对废气进行净化的催化转化器2，所述排气管路的末段设置有用于对废气进行消音减震的消音器4。发动机所产生的废气被排气管路依次输送至颗粒捕捉器3（以实现对废气中颗粒的捕捉）、催化转化器2（以实现将废气中有害气体转化成无害气体）、消音器4（以实现对废气排出时的消音处理），最后排出至空气中。

参见图3，所述颗粒捕捉器3包括外壳31及设于所述外壳31内且用于拦截颗粒的若干过滤片32（该过滤片32的材质采用与现有颗粒捕捉器相同的陶瓷材质）；若干过滤片32是由等间隔排布的若干固定安装于所述外壳31内的固定片33及若干转动安装于所述外壳31内的活动片34组成，至少一片活动片34置于相邻的固定片33之间，所述活动片34及固定片33上对应设有若干通孔，所对应的若干所述通孔沿轴线方向形成一气流通道；若干活动片34受到一驱动机构的驱动而进行角度改变，所述活动片34在进行角度改变时是绕着自身轴线转动预定角度，所述气流通道在活动片34进行角度改变的影响下能够在直流通道与曲折通道两种状态下进行切换，处于曲折通道状态下的气流通道，具备捕捉颗粒的效果。而处于直流通道状态下的气流通道，则方便清理装置内部的颗粒。

参见图5，若干所述活动片34沿自身轴线进行预定角度的自转后，气流通道进入曲折通道状态，具体在本实例中，处于曲折通道状态下的所述气流通道，相邻的所述固定片之间安装有一片活动片（本申请仅将“相邻的所述固定片之间安装有一片活动片”作为原理讲解，并不限制这一种实施例，也就是说，相邻的固定片33之间可设置多片活动片34，也可实现文中所述的效果），通过上述结构会使得所述气流通道的侧壁形成若干凹凸的“沟壑”，当尾气通过气流通道内时，由于“沟壑”的存在，尾气会产生部分支流进入“沟壑”内部并环绕一圈后返回尾气总流，由于“沟壑”内的空间小，所以进入“沟壑”内的支流中的颗粒无法在气流回转过程中带出“沟壑”，所以颗粒会附着于“沟壑”的壁上并逐渐堆积。同时，正是由于支流的汇入，使得尾气总流在气流通道内变的愈加“不稳定”，这种不稳定状态会扩大支流进入“沟壑”的现象，进一步增加“沟壑”对尾气中颗粒的“吸附”效果。在本实例中，相邻两个通孔之间的重合面积的最小距离h为单个通孔直径H的1/3~2/3。通过该设置实现对处于曲折通道状态下的所述气流通道的最大投影面积进行限定，避免气流通道流通面积过小影响尾气在颗粒捕捉器3内的流通。

参见图7，而进入直流通道状态下的气流通道，活动片34反向转动，使得设于活动片34上的通孔与固定片33上的通孔对应重合，进一步使得气流通道内壁变为平整状态，同时在转动过程中，“沟壑”的侧壁在发生复位时（所述活动片34进行转动），活动片34会利用通孔的侧壁将附着于“沟壑”侧壁的颗粒刮入至通孔内，使得部分颗粒处于“游离态”，方便后序的清理。

参见图2，进一步的，所述颗粒捕捉器3的尾端安装有一分口器，分口器的两个分口处均安装有阀门200（该阀门可选用电动阀门），第一分口安装废气存储罐100，第二分口连接与催化转化器2连通的管道。当“沟壑”内的颗粒存储至预定量需要进行清理时（待清理状态的测定是通过安装于排气装置出口的传感器进行检测，当出现颗粒数值超出预定值时，表示颗粒捕捉器3的捕捉性能降低，沟壑”内部需要清理），所述颗粒捕捉器3进入清理状态（气流通道进入直流通道状态），关闭第二分口，打开第一分口，发动发动机（发动机发动预定时间即可，该预定时间为10s~20s），排出的尾气将通孔内的颗粒吹入至废气存储罐内。清理完毕后，关闭第一分口，开启第二分口，拆下废气存储罐清理或更换废气存储罐即可。

参见图4及图8，所述驱动机构包括开设于所述外壳31上且对应所述活动片34位置的槽口43、设于所述槽口43一端的连接块41、设于每个所述活动片34外缘且置于槽口43内的摆块42、连接摆块42及连接块41的复位弹簧45及拉动若干所述摆块42沿远离连接块41方向移动的拉板44及驱动拉板44进行移动的拉动组件；所述摆块42上设有连接孔，所述复位弹簧45一端固接于该连接孔，另一端固接于所述连接块41。所述拉动组件包括设于所述外壳31上的滑轨51、滑动安装于滑轨51内并沿槽口43方向进行移动的驱动板52、与驱动板52进行配合的齿轮53及驱动齿轮53进行转动的驱动电机54（所述齿轮53固接于驱动电机54的输出端）；所述驱动板52通过连杆与拉板44进行固接；所述驱动板52的外壁上设有与齿轮53啮合的齿结构；活动片34欲进行角度改变，气流通道进入直流通道状态时，所述驱动电机54进行工作并带动齿轮53正转，进而通过齿轮啮合驱动驱动板52下移（以图4所示为基准），下移的驱动板52通过连杆带动拉板44下移，下移的拉板44拉动摆块42在槽口43内移动（复位弹簧45被拉伸），实现对活动片34的驱动。气流通道进入曲折通道状态时，活动片34需要反转时，所述驱动电机54反向转动，驱动板52上移（拉板44上移），摆块42失去拉板44的拉动效果，摆块42在复位弹簧45的作用下进行复位。

参见图3，所述外壳31的进口端设有一缩口段311，该缩口段311处安装有进气单向阀312；参见图6，所述进气单向阀312包括阀体321、安装于阀体321阀口处的滤网322、活动安装于所述阀体321内的封堵块323及连接封堵块323与阀体321的支撑弹簧324；当废气流入至缩口段311时会发生局部流速增大的现象，该现象的产生会使得缩口段311处的气压降低并产生负压，该负压会通过进气单向阀312将外界空气吸入排气系统内，并与尾气进行混合，实现对尾气中有害气体浓度的降低。同时，所述曲折通道状态下的气流通道由于自身的特性还能够实现尾气与空气的混合。具体的，当进入“沟壑”内部的尾气支流与尾气总流进行汇合时，会发生气体间的碰撞，通过该碰撞现象实现尾气与空气的混合。

综上所述，本发明提供了一种自调节式柴油机排气装置包括与发动机排气歧管相连通的排气管路，所述排气管路前段设置有用于拦截发动机废气中颗粒的颗粒捕捉器，所述排气管路的中段设置有用于对发动机废气进行净化的催化转化器，所述排气管路的末段设置有用于对废气进行消音减震的消音器。发动机所产生的废气被排气管路依次输送至颗粒捕捉器（以实现对废气中颗粒的捕捉）、催化转化器（以实现对将废气中有害气体进行转化成无害气体）、消音器以实现（对排出时的消音处理），最后排出至空气中。所述颗粒捕捉器包括外壳及设于所述外壳内且用于拦截颗粒的若干过滤片；若干过滤片是由等间隔排布的若干固定安装于所述外壳内的固定片及若干转动安装于所述外壳内的活动片组成，所述活动片在进行转动时是绕着自身轴线转动预定角度；所述活动片及固定片上对应设有若干通孔，沿轴线对应的若干所述通孔形成一气流通道；若干活动片受到一驱动机构的驱动而进行角度改变，所述气流通道在活动片在角度改变的影响下能够在直流通道与曲折通道两种状态下进行切换，处于曲折通道状态下的气流通道，具备捕捉颗粒的效果。而处于直流通道状态下的气流通道，则方便清理装置内部。本发明可以通过内部安装有若干过滤片的颗粒捕捉器实现对尾气中颗粒的捕捉，该装置不仅能够清洁方便，还能够降低尾气中有害气体的浓度，减轻催化转化器的负担。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种自调节式柴油机排气装置，其特征在于，包括与发动机排气歧管相连通的排气管路，所述排气管路前段设置有用于拦截发动机所排出废气中颗粒的颗粒捕捉器，所述排气管路的中段设置有用于对废气进行净化的催化转化器，所述排气管路的末段设置有用于对废气进行消音减震的消音器，所述颗粒捕捉器包括外壳及设于所述外壳内且用于拦截颗粒的若干过滤片；

所述外壳的进口端设有一缩口段，该缩口段处安装有进气单向阀；

若干过滤片是由等间隔排布的若干固定安装于所述外壳内的固定片及若干转动安装于所述外壳内的活动片组成；至少一片活动片置于相邻的固定片之间；

所述活动片及固定片上对应设有若干通孔，所对应的若干所述通孔沿轴线方向形成一气流通道；若干活动片受到一驱动机构的驱动而进行角度改变，所述气流通道在活动片进行角度改变的影响下能够在直流通道与曲折通道两种状态下进行切换；

处于曲折通道状态下，所述气流通道的侧壁会呈现凹凸结构；

处于直流通道状态下，所述气流通道的内壁变为平整状态；

相邻的所述固定片之间安装有一片活动片；

所述进气单向阀包括阀体、安装于阀体阀口处的滤网、活动安装于所述阀体内的封堵块及连接封堵块与阀体的支撑弹簧。

2.根据权利要求1所述的自调节式柴油机排气装置，其特征在于，处于曲折通道状态下的所述气流通道，相邻两个通孔之间的重合面积的最小距离h为单个通孔直径H的1/3~2/3。

3.根据权利要求1所述的自调节式柴油机排气装置，其特征在于，所述驱动机构包括开设于所述外壳上且对应所述活动片位置的槽口、设于所述槽口一端的连接块、设于每个所述活动片外缘且置于槽口内的摆块、连接摆块及连接块的复位弹簧及拉动若干所述摆块沿远离连接块方向移动的拉板及驱动拉板进行移动的拉动组件；

所述摆块上设有连接孔，所述复位弹簧一端固接于该连接孔，另一端固接于所述连接块。

4.根据权利要求3所述的自调节式柴油机排气装置，其特征在于，所述拉动组件包括设于所述外壳上的滑轨、滑动安装于滑轨内并沿槽口方向进行移动的驱动板、与驱动板进行配合的齿轮及驱动齿轮进行转动的驱动电机；

所述驱动板通过连杆与拉板进行固接；

所述驱动板的外壁上设有与齿轮啮合的齿结构。

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