CN2318405Y - 内燃机尾气处理装置 - Google Patents

Abstract

一种内燃机排放尾气处理装置,在现有内燃机结构基础上加装一尾气净化支路,该支路由第二空气滤清器、经导气管依次与该滤清器相连的截断控制阀、单向控制簧片室组成。截断控制阀与进气管连通,单向控制簧片室中装有只能沿附加的滤清空气流动方向开启的单向簧片;该支路接入内燃机排气管的上游端,高温尾气在该处二次燃烧。排气管的另一端与置于消声器内的触媒氧化反应器相连。使用本系统可使内燃机排放废气中的CO及碳氢化合物含量和浓度分别被降低到1.5%(体积)和560ppm以下。

Description

内燃机尾气处理装置

本实用新型涉及机动车排放的尾气处理技术，特别涉及诸如摩托车用的四冲程汽油机排放的尾气处理装置。

汽车、摩托车作为现代化交通工具越来越得到广泛的使用，特别是摩托车，更以其灵活、启动加速快等特点，被广泛用于城乡交通，尤其成为城市的理想代步工具。众所周知，摩托车，特别是民用摩托车多为单缸四冲程汽油机引擎，其工作过程中的燃油燃烧有赖清洁空气的适当配合。而实际使用过程中，特别是起步加速阶段或怠速阶段，常因燃油、空气不能协调配合，致其燃油不能充分燃烧，排放的尾气中常含有大量一氧化碳及其它对人有害的碳氢化合物，造成对周围环境的污染。

为此，人们越来越致力于研制针对机动车，特别是摩托车发动机排放之尾气的净化装置，并已多有报道。如欧洲专利申请EP702,134报道的《发动机废气净化装置》利用发动机排气中所含的NO_x使废气中的CO和碳氢化合物被转换成对人体无害的CO₂和水蒸气，但对排放严重的工况而言，这种装置往往不能正常工作，影响净化效率。并且为保证该装置的协调动作，还需使用计算机化的控制单元，致使整个装置结构复杂。

七十年代以来出现的采用触媒净化装置净化内燃机尾气越来越成为这一技术领域的重要方式。比如中国实用新型专利CN96234642.X报道了一种《车用排气催化净化装置》，它可用于降低摩托车、汽车发动机排气中的CO及碳氢化合物含量。该装置是在发动机排气管内安置多级催化净化器，各催化净化器内装有陶瓷或金属制作的蜂窝状柱体催化剂，并在排气管的管壁上，各级催化净化器前布置有二次补气孔，使发动机排出的尾气通过催化剂时得以被充分地补氧，从而被有效地净化。但利用催化剂参与净化内燃机排放的尾气，常因尾气中所含油雾覆盖催化剂表面，最终会使催化剂失效，而影响净化效果。

本实用新型的一目的在于提出一种高效率地减少内燃机排放尾气中一氧化碳及碳氢化合物含量的尾气处理装置。

本实用新型是以如下方式上述目的的。所述内燃机排放尾气处理装置是在现有内燃机汽缸及与之关联的进气、排气等结构的基础上加装一个附加尾气净化支路。所述附加尾气净化支路由第二空气滤清器、经导气管依次与该滤清器相连的截断控制阀、单向控制簧片室组成。该附加尾气净化支路接入内燃机排气管的上游端，即靠近内燃机排气孔的位置。

上述截断控制阀还经一负压管与内燃机的进气管相连。所述单向控制簧片室中装有单向簧片，簧片只能沿所述附加的滤清空气流动方向开启，以阻止内燃机汽缸内的废气倒流。单向控制簧片室的另一端即与内燃机的排气管初始端相连。排气管的另一端与被置于消声器内的触媒氧化反应器相连，触媒氧化反应器的开口通向消声器的内部空间。

具有上述结构尾气处理装置确保内燃机工作过程中排放的尾气在排气管初始端与经过滤的清洁空气重新混合，利用高温尾气自身所含的热能，使尾气、空气混合物在排气管内二次燃烧，从而使尾气中所含的一部分碳氢化合物及一氧化碳被氧化，生成二氧化碳和水蒸气。尾气中所剩的少量一氧化碳及碳氢化合物在消声器内排气管的末端又进入触媒氧化反应器，进一步实现氧化反应，最后被排放到大气中。经此处理的废气中所残存的有害物质被大大减少。

对比测试的结果表明，使用相同品牌、相同排气量卧式单缸四冲程内燃机的摩托车采用本实用新型尾气处理系统后，排放到大气中的尾气所含CO的体积百分比平均低于1.5％(最低含量可低于1.1％)，而未使用本实用新型尾气处理系统的对比测试值平均为4％；尾气中碳氢化合物的浓度含量平均低于560ppm，而未使用本实用新型尾气处理系统的对比值平均为1200ppm。

以下结合附图，通过对具体实施例的详细描述，进一步说明本实用新型的尾气处理系统，其中：

图1是说明本实用新型尾气处理系统总体布置的结构示意图；

图2是说明本实用新型尾气处理系统中所用截断控制阀内部结构的剖面示意图；

图3是表示本实用新型尾气处理系统中所用单向控制簧片室结构的示意图。

图1示意地表示出本实用新型的尾气处理装置是在现有内燃机燃气供给、燃烧及排放结构的基础上加装一个附加尾气净化支路。所述附加尾气净化支路包括第二空气滤清器2，它通过导气管3与截断控制阀4相连。截断控制阀4控制来自导气管3的辅助供气(空气)以脉动方式被送入与汽缸1相连的排气管6中。截断控制阀4与排气管6间串接有单向控制簧片室5。该单向控制簧片室5被安装在排气管6靠近汽缸1的排气孔处，即尾气进入入排气管6的入口附近，其中簧片51(见图3)的开启方向只容许前述辅助供气(空气)流入排气管6，并阻止主排气管6中的尾气倒流。图1中参考标号11表示的是化油器。

对照图2可知，上述截断控制阀4实际为一个三向连通阀，其内部沿轴向为一贯通的通道41，通道周围有一与之隔开布置的腔室45，腔室45经管路与前述单向控制簧片室5相通；通道41与腔室45间可有通路46相通。所述通道41的上下两段41a和41b分别与负压管8和导气管3密接，其中上段41a的直径大于下段41b的直径。通道41的中央部位有阶梯状凹槽42，所述凹槽的直径大于通道41上段41a的直径，槽内用以容纳密封垫43，将通道41的上下两段41a和41b隔开。凹槽42的轴向深度大于密封垫43的厚度，使得密封垫43可在槽内沿轴向移动。在密封垫43的朝向负压管8的一侧，并在通道41的上段41a内布置有小弹簧44。当密封垫43两侧压力平衡(即相等或接近)时，小弹簧44抵住密封垫43，使得密封垫43同时封闭通道41的下段41b和与通路46。

当汽缸1经历吸气冲程时，与进气管7相通的负压管8内形成“真空”状态，破坏了密封垫43上下两侧的压力平衡，以致密封垫43被迫向着压力小的一侧，即通道41的上段41a方向移动，密封垫43封闭通道41的上段41a。与此同时，通路46被打开，使通道41的下段41b与腔室45连通，于是，经空气滤清器2过滤的新鲜空气经由导气管3进入截断控制阀4，经通道41的下段41b、通路46及腔室45进入所述单向控制簧片室5。此时由于与汽缸1相连的排气管6中尚无废气被排入，所述单向控制簧片室5内的簧片两侧压力不相等，新鲜空气得以进入排气管6。

当汽缸1经历排气冲程，有废气被排入排气管6时，所述单向控制簧片室5内的簧片51受到该废气的压力而关断前述新鲜空气的通路，同时，由于废气在进入排气管6处已有前面所说的补充的新鲜空气，致使处于近300℃高温的废气在排气管内二次燃烧，使其中所含的大部分CO及碳氢化合物被氧化，生成CO₂及水蒸气。

上述夹带着剩余的少量有害成分的尾气经排气管6继续流向设在消声器9内的触媒氧化器10。该触媒氧化器内装有催化剂，催化剂可选用铂、铑或钯等金属材料，也可选用稀土金属的氧化物。在该触媒氧化器内，使废气中尚残存的少量有害成分再次受到氧化。

经此多级处理的内燃机排放尾气中的有害物质含量可远远低于容许的排放标准，实现对周围环境的有效保护，以此实现整个发动机，乃至使用该发动机的车辆成为“绿色发动机”、“绿色摩托车”等。

Claims (7)

1，一种内燃机排放尾气处理装置，是在内燃机汽缸及与之关联的进气、排气结构基础上加装一个附加尾气净化支路，其特征在于，所述附加尾气净化支路由第二空气滤清器、经导气管依次与该滤清器相连的截断控制阀、单向控制簧片室组成，截断控制阀与进气管连通；单向控制簧片室中装有单向簧片，簧片只能沿附加的滤清空气流动的方向开启；并且所述附加尾气净化支路接入内燃机排气管的上游端；该排气管的另一端与置于消声器内的触媒氧化反应器相连。

2，一种如权利要求1所述的内燃机排放尾气处理装置，其特征在于，所述截断控制阀(4)以脉动方式控制导气管(3)的辅助空气进入排气管(6)中。

3，一种如权利要求1或2所述的内燃机排放尾气处理装置，其特征在于，所述截断控制阀(4)的内部沿其轴向为一贯通的通道(41)，通道周围有一腔室(45)，腔室(45)经管路与前述单向控制簧片室(5)相通，通道(41)与腔室(45)间有通路(46)相通。

4，一种如权利要求3所述的内燃机排放尾气处理装置，其特征在于，所述通道(41)的上下两段(41a,41b)分别与负压管(8)和导气管(3)密接，上段(41a)的直径大于下段(41b)的直径；通道(41)的中央部位有阶梯状凹槽(42)，所述凹槽的直径大于通道(41)上段(41a)的直径，槽内容纳密封垫(43)，将通道(41)的上下两段(41a,41b)隔开；凹槽(42)的轴向深度大于密封垫(43)的厚度，密封垫(43)可在槽内沿轴向移动。

5，一种如权利要求4所述的内燃机排放尾气处理装置，其特征在于，在密封垫(43)的朝向负压管(8)的一侧，并在所述通道(41)的上段(41a)内布置有小弹簧(44)。

6，一种如权利要求1或2所述的内燃机排放尾气处理装置，其特征在于，所述触媒氧化器(10)内装的催化剂为铂、铑或钯等金属材料。

7，一种如权利要求1或2所述的四冲程内燃机废气处理系统，其特征在于，所述触媒氧化器(10)内装的催化剂为稀土金属的氧化物。

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