CN1272528C - 柴油机排气净化系统及消声净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于消除和净化柴油机尾气的系统及方法，属F01N3/24领域。带有进气口和排气口的消声冷却器体呈筒状结构，消声导流器位于消声冷却器体内，其进气口与消声冷却器的进气口相通，消声冷却器体的内壁与消声导流器的外壁间所构成的气道为气体冷却通道。带有进气口和安装口的排气净化器体呈空筒结构，排净器位于排气净化器体内，其排净器的排气管与排气净化器体的安装口呈密封连接，排气净化器体内设有导流过滤贮存室，多个滤网位于导流过滤贮存室内，导流过滤贮存室的外壁与排净器外壁间构成的通道为气体排气净化通道。优点：柴油机消声冷却器技术方案的设计，从根本上达到了消除柴油机尾气噪声和冷却柴油机尾气温度的目的；柴油机排气净化器技术方案的设计，从根本上解决了当今柴油机尾气中含有的大量固体微粒技术难题，并且造价低。
Description
技术领域：本发明涉及一种用于消除和净化柴油机尾气的系统及方法，属F01N 3/24领域。
背景技术：授权公告号CN2352681Y、名称“柴油机排气净化器”。该器的技术方案是：包括筒形壳体和气道，壳体的横截面为长圆形，其内靠近顶部固定着一根排气管，靠近底部固定着一根进气管，排气管的出口和进气管的进口分别设在壳体的两端；所说的进气管由一个与外部连接的管身有密布的孔眼的薄壁管，一个中空的圆砂管，其上方的一个半圆砂管和一个包在两砂管之外的大小两半圆形金属壳体组成，在相邻的圆砂管，半圆砂管和金属壳体之间留有间隙，并且在大小两半圆形金属壳体的顶部和底部，以及下部小半圆根部与上部大半圆的结合处沿轴向设有多个孔；所说的壳体在进排气管之间的侧壁上，分上下两层连接有两个两侧带有护板的拱形隔板，其中下层隔板在靠近进气管出口的一端与壳体壁封闭连接，而上层隔板在下层隔板的出口一端与壳体壁封闭连接，此外在每个隔板及护板的内侧装入金属网丝，并且隔板与壳体之间还分散留有孔道；所说的壳体内在进气管中心高度以下位置灌有由润滑油和沸石粉混合而成的添加剂。其不足之处：一是结构设计复杂，制造成本高；二是没有解决消声的问题；三是采用添加剂来净化尾气，不仅需要定期更换添加剂，成本高，而且此种添加剂的净化效果不理想；四是从根本上没有解决利用物理结构和物理方法根除噪声、净化柴油机尾气的难题。
柴油机尾气中含有的大量固体微粒是当今柴油机汽车行业所面临的难题之一，至今未有良好的解决办法。2002年，法国标致公司投资6500万美元所开发的尾气固体微粒消除方案，仍然采用的是计算机及传感器控测后，通过相应的机构触发开关，通过添加昂贵的添加剂来实现对固体微粒的燃烧、净化。
发明内容：
本发明的目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种能够完全在流体动态的结构下，采用结构控制方法的作用下，大幅度地降低柴油机尾气噪声和有效地净化柴油机尾气中固体微粒。
为了实现本发明的设计目的：技术方案设计上，本发明由柴油机消声冷却器和柴油机排气净化器两部分构成。1、柴油机消声冷却器，消声冷却器体设计成带有进气口和排气口的筒状结构。目的：一是与消声导流器协同作用，达到消声的目的；二是与消声导流器体一同构成冷却气道，达到气流冷却的目的。消声导流器设计锥形空筒结构，筒壁上布满小孔，其进气口的四周与消声冷却器体的进气口的四周呈密封连接。锥形空筒结构的进口与消声冷却器体进气口四周呈密封连接的目的在于：保证柴油机排气口排出的尾完合进入消声导流器中。筒壁上布满小孔的目的在于：进入消声导流器中的尾气在通过其器体上的小孔时，能够有效的消声和有效地一次分散降温。消声冷却器体内壁与消声导流器外壁间所构成的气道为气体冷却通道，设计目的在于：由消声导流器小孔射出的尾气在经过消声和一次分散降温后，在其气体冷却通道的作用下，将气体整流、二次降温后，由消声冷却器体的排气口排出。2、柴油机排气净化器，排气净化器体设计成带有进气口和安装口的空筒结构。目的：一是为了在筒壁内的四周设置与筒壁同心圆且与筒壁一同构成的导流过滤贮存室，以实现柴油机尾气固体微粒的过滤贮存；二是与位于其内的排净器构成气体排气净化通道，以达到柴油机尾气的循环净化排气。排净器的排气管与排气净化器体的安装口呈密封连接的目的在于：一是保证柴油机排出的尾气中的固体微粒能够顺利在地通过导流过滤贮存室时，过滤、贮存，二是为了保证柴油机排出的尾气中的固体微粒在没有经过滤、净化前，无法排入大气。导流过滤贮存室设置多个滤网的目的在于：柴油机排出尾气中的固体微粒在通过滤网时，其尾气中的固体微粒在滤网的作用下，能够有效地将微粒沾附在滤网上，从而达到柴油机发云动机尾气中固体微粒的过滤净化。排净器前端呈锥形且直对排气净化器体的进气口、尾端穿过排气净化器体中的安装口直通大气。排气净化器体内的排净器筒壁上布满微孔的目的在于：一是保证柴油机排出的尾气在过滤净化后能够顺利地通过其排净器筒壁上的微孔进入其排气管道后排入大气。导流过滤贮存室的外壁与排净器的外壁间构成的通道为气体排气净化通道，目的在于：一是保证柴油机排出尾气中的固体微粒能够顺利地进入导流过滤贮存室进行过滤、贮存；二是由于气体排气净化通道通过的柴油机的尾气气流压力远远大于导流过滤贮存室的压力，因此尾气中的微粒在通过此通道时无法粘附在排净器的微孔筒壁上，保证了排净器筒壁上的微孔的畅通性。导流过滤贮存室的前端呈密封结构的目的在于：保证过滤净化后的尾气与进入的尾气的流向不发生逆向；导流过滤贮存室尾部呈开放式结构的目的在于：保证尾气能够顺利进入导流过滤贮存室内；导流过滤贮存室前端的内壁开有导流孔的目的在于：保证过滤净化后的尾气能够按事先设定的导流孔的流向排出；导流孔上设有流向向下的导流板的目的在于：强制过滤净化后的尾气与排气净化器体进口进入的尾气同向流动。实践中，由于过滤净化后的尾气的比重远远小于未经过过滤净化的柴油机排出的尾气。因此，经过过滤净化后的尾气能够最大范围内的通过排净器体上的微孔进入其排气管道中排入大气。其技术方案：
①柴油机消声冷却器，带有进气口(1)和排气口(5)的消声冷却器体(2)呈筒状结构，消声导流器(3)位于消声冷却器体(2)内，其进气口与消声冷却器的进气口(1)相通，消声冷却器体(2)的内壁与消声导流器(3)的外壁间所构成的气道为气体冷却通道(4)，消声冷却器体(2)的内壁置有吸音层(14)。
②柴油机排气净化器，带有进口和安装口的排气净化器体(6)呈空筒结构，排净器(11)位于排气净化器体(6)内，其排净器(11)的排气管与排气净化器体(6)的安装口呈密封连接，排气净化器体(6)内设有导流过滤贮存室(9)，多个滤网(10)位于导流过滤贮存室(9)内，导流过滤贮存室(9)的外壁与排净器(11)的外壁间构成的通道为气体排气净化通道(12)。
③柴油机排气净化系统，消声冷却器的进气口与柴油机的排气口连接，消声冷却器的排气口与排气净化器的进气口连通。
④柴油机消声冷却器的消声冷却方法，由柴油机排气口排出的尾气经柴油机消声冷却器进气口进入消声导流器，尾气在通过消声导流器壁上的小孔时将其噪声消除后，进入由消声冷却器体内壁与消声导流器外壁间所构成的气体冷却通道进行冷却，冷却后的尾气由柴油机消声冷却器的排气口进入柴油机排气净化器的进气口。
⑤柴油机排气净化器的排气净化方法，由柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器排气口排出的尾气经排气净化器体的进气口进入排气净化器体内，尾气在通过由导流过滤贮存室外壁与排净器外壁间构成的气体排气净化通道时，尾气中一微量微粒随着气体通过排净器中的微孔进入排净器内后由其排气管排入大气，尾气中的绝大部分微粒随着尾气进入气体排气净化通道的底部后进入导流过滤贮存室内，尾气中的微粒在通过导流过滤贮存室时，其微粒附着在导流过滤贮存室中的滤网上，净化后的尾气则通过导流过滤贮存室前端内壁上的导流孔和导流板的作用再次与进入气体排气净化通道中的柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器的排气口排出的尾气一同重复上述过程，如此循环，直至柴油机停止工作。
⑥柴油机排气净化系统的消声净化方法，由柴油机排气口排出的尾气经柴油机消声冷却器进气口进入消声导流器，尾气在通过消声导流器壁上的小孔时将其噪声消除后，进入由消声冷却器体内壁与消声导流器外壁间所构成的气体冷却通道进行冷却，冷却后的尾气由柴油机消声冷却器的排气口进入柴油机排气净化器的排气净化器体内，尾气在通过由导流过滤贮存室外壁与排净器外壁间构成的气体排气净化通道时，尾气中一微量微粒随着气体通过排净器中的微孔进入排净器内后由其排气管排入大气，尾气中的绝大部分微粒随着尾气进入气体排气净化通道的底部后进入导流过滤贮存室内，尾气中的微粒在通过导流过滤贮存室时，其微粒附着在导流过滤贮存室中的滤网上，净化后的尾气则通过导流过滤贮存室前端内壁上的导流孔和导流板的作用再次与进入气体排气净化通道中的柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器的排气口排出的尾气一同重复上述过程，如此循环，直至柴油机停止工作。
本发明与背景技术相比，一是柴油机消声冷却器技术方案的设计，从根本上达到了消除柴油机尾气噪声和冷却柴油机尾气温度的目的；二是柴油机排气净化器技术方案的设计，从根本上解决了当今柴油机尾气中含有的大量固体微粒技术难题；三是本发明不仅具有上述优点，而技术方案设计新颖、独特、造价低；四是经国家指定南京汽车质量监督检验监定试验所检测，其其全负荷烟度与原机相比下降17％～40％，排气可见污染物与原机相比，下降落4％～55％；特别是PM(微粒)与原机相比下降了25％，与标准限值要求(GB17691-2001)相比，其PM(微粒)下降了76.633％。
附图说明：
图1是柴油机消声冷却器的结构示意图。
图2是柴油机排气净化器的结构示意图。
图3本发明的结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：参照附图1。柴油机消声冷却器，带有进气口1和排气口5的消声冷却器体2呈筒状结构，消声导流器3位于消声冷却器体2内，其进气口与消声冷却器的进气口1相通，消声冷却器体2的内壁与消声导流器3的外壁间所构成的气道为气体冷却通道4。消声导流器3呈锥形空筒结构，其筒壁上布满小孔，消声导流器3的进气口的四周与消声冷却器体2的进气口1四周呈密封连接，消声冷却器体2的内壁置有吸音层14，消声冷却器体2内置有风冷管13，风冷管13进口和出口均通大气。其消声冷却器的消声冷却方法，由柴油机排气口排出的尾气经柴油机消声冷却器进气口进入消声导流器，尾气在通过消声导流器壁上的小孔时将其噪声消除后，进入由消声冷却器体内壁与消声导流器外壁间所构成的气体冷却通道进行冷却，冷却后的尾气由柴油机消声冷却器的排气口进入柴油机排气净化器的进气口。
实施例2：参照附图2。柴油机排气净化器，带有进气口和安装口的排气净化器体6呈空筒结构，排净器11位于排气净化器体6内，其排净器11的排气管与排气净化器体6的安装口呈密封连接，排气净化器体6内设有导流过滤贮存室9，多个滤网10位于导流过滤贮存室9内，导流过滤贮存室9的外壁与排净器11的外壁间构成的通道为气体排气净化通道12。排净器11前端呈锥形且直对排气净化器体6的进气口、尾端穿过排气净化器体6中的安装口直通大气，位于排气净化器体6内的排净器11的筒壁上布满了微孔。导流过滤贮存室9由与排气净化器体6内壁同心圆的筒壁间形成的空间构成，其导流过滤贮存室9的前端呈密封结构、尾部呈开放式结构、前端的内壁开有导流孔7，导流孔7上设有流向向下的导流板8。其排气净化器的排气净化方法，由柴油机排气口排出的气体或由柴油机消声冷却器排气口排出的尾气经排气净化器体的进气口进入排气净化器体内，尾气在通过由导流过滤贮存室外壁与排净器外壁间构成的气体排气净化通道时，尾气中一微量微粒随着尾气通过排净器中的微孔进入排净器内后由其排气管排入大气，尾气中的绝大部分微粒随着尾气进入气体排气净化通道的底部后进入导流过滤贮存室内。原因是：气体排气净化通道中的气流的流速高、压力大，而导流过滤贮存室内的气压小，因此尾气中的微粒在通过导流过滤贮存室时，其微粒附着在导流过滤贮存室中的滤网上，净化后的尾气则通过导流过滤贮存室前端内壁上的导流孔和导流板的作用再次与进入气体排气净化通道中的柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器的排气口排出的尾气一同重复上述过程，如此循环，直至柴油机停止工作。导流孔设计，保证导流过滤贮存室内的压力小于气体排气净化通道中的压力。由于气体排气净化通道的气流的流速高、压力大，所以柴油机排出尾气中的固体微粒无法粘附在排净器的壁孔上，保证了其壁孔的畅通。
实施例3：参照附图3。柴油机排气净化系统，消声冷却器的进气口与柴油机的排气口连接，消声冷却器的排气口与排气净化器的进气口连通。其排气净化系统的消声净化方法，由柴油机排气口排出的尾气经柴油机消声冷却器进气口进入消声导流器，尾气在通过消声导流器壁上的小孔时将其噪声消除后，进入由消声冷却器体内壁与消声导流器外壁间所构成的气体冷却通道进行冷却，冷却后的尾气由柴油机消声冷却器的排气口进入柴油机排气净化器的排气净化器体内，尾气在通过由导流过滤贮存室外壁与排净器外壁间构成的气体排气净化通道时，尾气中一微量微粒随着尾气通过排净器中的微孔进入排净器内后由其排气管排入大气，尾气中的绝大部分微粒随着尾气进入气体排气净化通道的底部后进入导流过滤贮存室内，尾气中的微粒在通过导流过滤贮存室时，其微粒附着在导流过滤贮存室中的滤网上，净化后的尾气则通过导流过滤贮存室前端内壁上的导流孔和导流板的作用再次与进入气体排气净化通道中的柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器的排气口排出的尾气一同重复上述过程，如此循环，直至柴油机停止工作。
Claims (4)
1、一种柴油机排气净化器，带有进气口和安装口的排气净化器体(6)呈空筒结构，排净器(11)位于排气净化器体(6)内，排净器(11)的排气管与排气净化器体(6)的安装口呈密封连接，排气净化器体(6)内设有导流过滤贮存室(9)，多个滤网(10)位于导流过滤贮存室(9)内，导流过滤贮存室(9)的外壁与排净器(11)的外壁间构成的通道为气体排气净化通道(12)，其特征是：导流过滤贮存室(9)由与排气净化器体(6)内壁同心圆的筒壁间形成的空间构成，其导流过滤贮存室(9)的前端呈密封结构、尾部呈开放式结构、前端的内壁开有导流孔(7)，导流孔(7)上设有流向向下的导流板(8)。
2、根据权利要求1所述的柴油机排气净化器，其特征是：排净器(11)前端呈锥形且直对排气净化器体(6)的进气口、尾端穿过排气净化器体(6)中的安装口直通大气，位于排气净化器体(6)内的排净器(11)的筒壁上布满了微孔。
3、一种如权利要求1所述的柴油机排气净化器的排气净化方法，其特征是：由柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器排气口排出的尾气经排气净化器体的进气口进入排气净化器体内，尾气在通过由导流过滤贮存室外壁与排净器外壁间构成的气体排气净化通道时，尾气中一微量微粒随着气体通过排净器中的微孔进入排净器内后由其排气管排入大气，尾气中的绝大部分微粒随着尾气进入气体排气净化通道的底部后进入导流过滤贮存室内，尾气中的微粒在通过导流过滤贮存室时，其微粒附着在导流过滤贮存室中的滤网上，净化后的尾气则通过导流过滤贮存室前端内壁上的导流孔和导流板的作用再次与进入气体排气净化通道中的柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器的排气口排出的尾气一同重复上述过程，如此循环，直至柴油机停止工作。
4、一种如权利要求1所述的柴油机排气净化器的排气净化方法，其特征是：由柴油机排气口排出的尾气经柴油机消声冷却器进气口进入消声导流器，尾气在通过消声导流器壁上的小孔时将其噪声消除后，进入由消声冷却器体内壁与消声导流器外壁间所构成的气体冷却通道进行冷却，冷却后的尾气由柴油机消声冷却器的排气口进入柴油机排气净化器的排气净化器体内，尾气在通过由导流过滤贮存室外壁与排净器外壁间构成的气体排气净化通道时，尾气中一微量微粒随着尾气通过排净器中的微孔进入排净器内后由其排气管排入大气，尾气中的绝大部分微粒随着尾气进入气体排气净化通道的底部后进入导流过滤贮存室内，尾气中的微粒在通过导流过滤贮存室时，其微粒附着在导流过滤贮存室中的滤网上，净化后的尾气则通过导流过滤贮存室前端内壁上的导流孔和导流板的作用再次与进入气体排气净化通道中的柴油机排气口排出的尾气或由柴油机消声冷却器的排气口排出的尾气一同重复上述过程，如此循环，直至柴油机停止工作。
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