TWM524389U - 車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置 - Google Patents

Description

車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置

本創作涉及一種能更有效將車輛柴油引擎之排氣管所排出的廢氣完全淨化並清除過濾裝置的積碳，以維護柴油引擎排放廢氣順暢的裝置。

柴油引擎車輛因其是以壓縮點火方式引燃柴油或替代性燃料後經於氣缸內之燃燒反應將燃料之化學能依序轉換為熱能及動力輸出，因此在燃燒過程也產生各種氣、液、固態污染物，最主要為粒狀物(PM)、黑煙(smoke)、氮氧化物(NO_x)等。另外也排放一氧化碳(CO)、硫氧化物(SO_x)、二氧化碳(CO₂)、及碳氫化合物(HC)等氣狀污染物，造成破壞臭氧層、引致酸雨、提升溫室效應等全球性生態環境破壞問題，也造成人體健康的危害，因此為大眾所關切。比如氮氧化物經形成硝酸則產生酸雨，亦會破壞臭氧層、與陽光作用產生光化煙霧；粒狀污染物或黑煙中若含多環芳香烴(PAHs，polycyclic aromatic hydrocarbons)或金屬化合物則可能造成肺部、氣管、呼吸道等病變。根據全國地區空氣污染源排放資料庫TED 4.2版之推估資料顯示占全國3%機動車輛數之柴油車排放來自於所有移動污染源之46% PM與51% NO_x，尤其全國客貨運業者幾乎皆使用柴油車為運輸工具，因此如何由防制技術或管制策略著手削減柴油車排氣污染，以改善空 氣品質，實為現今之重要課題。

中華民國第103205046號則是提供一種用來改善前述問題的「排煙淨化處理裝置」，其結構係在一排氣管的進氣端至出氣端的方向依序設有一燃燒單元與一過濾單元，且該燃燒單元設有可以分散進入的廢氣並且導引氣體形成氣旋的鑽石形罩體；廢氣通過燃燒單元時，經由鑽石形罩體將廢氣強制形成氣旋的同時，將適量空氣與霧化的燃料噴入該鑽石形罩體內混合，再立即配合電熱棒予以加熱點火而將形成氣旋擾流的廢氣完全燃燒，燃燒後的廢氣氣流則通過過濾單元進行過濾後再排出；該過濾單元的排氣端可以設置一防焰單元，用以阻擋噴出的火焰，同時使火焰得以回溯對廢氣進行二次燃燒而清除積存在過濾單元的積碳，以維護柴油引擎排放廢氣的順暢。

本案創作人所提出的台灣第104215542號申請案則在於解決習知在排氣管內安裝有過濾單元的習知柴油引擎車輛，其藉由昇高引擎工作溫度來燃燒過濾單元濾蕊表面積碳的裝置，會因為車輛行駛環境與條件，以及駕駛人習慣的差異而無法提高引擎轉速，以致於無法提昇引擎工作溫度，致使濾蕊表面的積碳無法順利被燃燒，仍然會造成積碳，影響排氣順暢與柴油引擎工作表現的問題。

前述台灣第104215542號申請案的特徵係在一排氣管的進氣端至出氣端的方向依序設有一燃燒單元與一過濾單元，且該燃燒單元設有可以使廢氣停留較長時間的錐形罩；廢氣通過燃燒單元時，經由錐形罩將廢氣集中並配合止擋板使廢氣停留較長時間的同時，將適量空氣與霧化的燃料噴入該錐形罩內混合，再立即配合點火裝置予以點火而將廢氣完全燃 燒，燃燒後的廢氣氣流則通過過濾單元進行過濾後再排出；該過濾單元的排氣端可以設置一防焰單元，用以阻擋噴出的火焰，同時使火焰得以回溯對廢氣進行二次燃燒而清除積存在過濾單元的積碳，以維護柴油引擎排放廢氣的順暢。

本創作的主要目的，係在台灣第104215542號申請案的基礎上提供另一種車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置，其同樣在於解決習知在排氣管內安裝有過濾單元的習知柴油引擎車輛，其藉由昇高引擎工作溫度來燃燒過濾單元濾蕊表面積碳的裝置，會因為車輛行駛環境與條件，以及駕駛人習慣的差異而無法提高引擎轉速，以致於無法提昇引擎工作溫度，致使濾蕊表面的積碳無法順利被燃燒，仍然會造成積碳，影響排氣順暢與柴油引擎工作表現的問題。

本創作的主要特徵，係在一排氣管的進氣端至出氣端的方向依序設有複數分流管、一燃燒單元與一過濾單元，且該燃燒單元設有可以使廢氣停留較長時間的鑽石形罩體；廢氣係先通過各分流管被分散後再進入鑽石形罩體內以集中廢氣，同時將適量空氣與霧化的燃料噴入該鑽石形罩體內混合，再立即配合點火裝置予以點火而將廢氣完全燃燒，燃燒後的廢氣氣流則經由設於鑽石形罩體側壁面的通孔與小徑端排出鑽石形罩體，通過鑽石形罩體的廢氣則經由一氣流導引元件引導後集中通過過濾單元進行過濾後再排出；該過濾單元的排氣端可以設置一防焰單元，用以阻擋噴出的火焰，同時使火焰得以回溯對廢氣進行二次燃燒而清除積存在過濾單元的積碳，以維護柴油引擎排放廢氣的順暢。

本創作對於所述燃燒單元的技術手段，係設置有複數分流管、一燃燒單元與一過濾單元，其中，該等分流管連接排氣管的進氣端；燃燒單元連接該等分流管，該燃燒單元具有一內腔，內腔中設置一鑽石形罩體，該鑽石形罩體的軸向相對兩端為相互連通的一大徑端與一小徑端，該大徑端連接一圓筒罩並朝向該進氣端，該小徑端朝向該出氣端，該鑽石形罩體的壁面設有複數個貫通內、外側的通孔，該圓筒罩內設有一燃油霧化噴嘴與一點火裝置，鑽石形罩體的小徑端外的內腔設有對應其軸向的氣流導引元件，該氣流導引元件與該小徑端之間具有一空間；過濾單元的一端連接於該燃燒單元並軸向對應該氣流導引元件，該過濾單元具有至少一濾蕊。

為了使進入鑽石形罩體內之廢氣獲得干擾而得以停留在鑽石形罩體內較長時間，本創作較佳地在鑽石形罩體之朝向氣流導引元件之傾斜的壁面設置複數通孔，而小徑端朝向氣流導引元件，而大徑端朝向進氣端。

較佳者，本創作係將鑽石形罩體的通孔設為圓形孔並且沿著該鑽石形罩體之圓周等角度地分佈。

較佳者，本創作用來引導集中排出鑽石形罩體之廢氣氣流的氣流導引元件具有複數個沿著其圓周排列分佈的葉片，且該等葉片傾斜一角度。

較佳者，本創作可以在排氣端側壁連接一緊急旁通閥，藉以在排氣管內部或濾芯阻塞時，可以開啟該緊急旁通閥讓廢氣排出。

1‧‧‧排氣管

11‧‧‧進氣端

12‧‧‧分流管

2‧‧‧燃燒單元

20‧‧‧內腔

3‧‧‧鑽石形罩體

3A‧‧‧大徑端

3B‧‧‧小徑端

31‧‧‧通孔

30‧‧‧圓筒罩

32‧‧‧氣流導引元件

321‧‧‧葉片

4‧‧‧過濾單元

41‧‧‧濾蕊

5‧‧‧出氣端

50‧‧‧防焰單元

51‧‧‧網片

52‧‧‧擋板

6‧‧‧噴油器組

61‧‧‧燃油霧化噴嘴

62‧‧‧點火裝置

7‧‧‧緊急旁通閥

第一圖為顯示本創作車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置之前視平面剖視示意圖；第二圖為沿第一圖之A-A方向的側視剖面圖；以及第三圖為沿第一圖之B-B方向的側視剖面圖。

以下配合圖式及元件符號對本創作的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

如第一圖至第三圖所示，本創作提供的車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置，其較佳實施例包含有依序設置的複數分流管12、一燃燒單元2與一過濾單元4；其中，分流管12至少有二個並且共同連通至一用來連接至柴油引擎排氣管1的進氣端11，進氣端11的側壁則連接一緊急旁通閥7；換言之，從排氣管1的進氣端11至出氣端5的方向依序設置複數分流管12、燃燒單元2與過濾單元4。

本創作之燃燒單元2具有一內腔20，該內腔20中設置一鑽石形罩體3，該鑽石形罩體3具有一小徑端3B與相對的一大徑端3A，其中，大徑端3A連接有一圓筒罩30並且軸向地朝向進氣端11，且圓筒罩30的外徑與大徑端3A的內徑之間保留一適當的空間，鑽石形罩體3的最大外徑則密封於內腔20的內徑，其密封方式可以銲接方式來完成。鑽石形罩體3的周圍側壁分佈有複數通孔31；較佳地，該等通孔31係設於鑽石形罩體3之朝向氣流導引元件32之傾斜的壁面，且該等通孔31為圓形孔並且沿著鑽石形罩體3之圓周等角度地分佈。

圓筒罩30內則設置一噴油嘴組6，該噴油嘴組6包括有一燃油霧化噴嘴61與一點火裝置62，該點火裝置62可以是一種電熱棒，並且電性連接一控制器，用以控制其點火的時間；燃油霧化噴嘴61係以管路連接一幫浦燃料箱(圖中未顯示)，並在管路設置燃油控制閥，利用燃油控制閥控制燃油經由燃油霧化噴嘴61噴入圓筒罩30內的霧化噴出量。

所述氣流導引元件32係設置在燃燒單元2之內腔20並且位於鑽石形罩體3之小徑端後面，該氣流導引單元32為盤狀體，在該盤狀體上形成複數個沿著圓周排列分佈的葉片321，且該等葉片321傾斜一角度(如第三圖所示)。

所述過濾單元4的一端係連接於燃燒單元2的後方，並且位於該氣流導引元件32的後方，該過濾單元4具有至少一濾蕊41。

在本創作的較佳實施例，還進一步在過濾單元4的排氣端設置一防焰單元50；該防焰單元50包含有一網片51，該網片51的中央設有一擋板52；擋板52後方連接一出氣端5。

本創作的排煙淨化處理改良裝置，在平常工作狀態下時，燃燒單元2不作動，柴油引擎所排放的廢氣係由入氣端11通過各個分流管12被分散後從鑽石形罩體3之大徑端3A進入鑽石形罩體3內集中，進而通過各個通孔31與小徑端3B排出鑽石形罩體3；由於廢氣在鑽石形罩體3內時受到內部形狀與小徑端3B的小直徑限制及干擾而得以延長廢氣在鑽石形罩體3內的時間；排出鑽石形罩體3後的廢氣再通過氣流導引元件32的葉片321引導氣流集中，然後再使集中的氣流通過過濾單元4的濾蕊41予以過濾後，經網片51及出氣端5排出。

當使用一段時間後，濾蕊41會因積碳阻塞造成排氣不順，此時經由操作可控制系統命令幫浦燃料箱內的加壓泵(圖中未顯示)作動將燃油經由管路輸送到燃油控制閥，再控制燃油控制閥的啟動時間而將燃油輸出至燃油霧化噴嘴61噴出霧化成細小分子的油氣；於此同時，壓縮空氣源將高壓空氣輸送至空氣閥，由空氣閥控制輸出的空氣量，以混合前述霧化的油氣，然後由控制器控制點火裝置62通電加熱，將霧化的油氣點火，將鑽石形罩體3內形成擾流的廢氣完全燃燒，燃燒後的廢氣氣流則經由鑽石形罩體3的各個通孔31與小徑端3B排出，由於廢氣在鑽石形罩體3內時受到鑽石形罩體3的內部形狀與小徑端3B限制與干擾而延長了停留在鑽石形罩體3內的時間，因而得以使廢氣獲得更充分的燃燒；經過燃燒且通過鑽石形罩體3後的廢氣再經過氣流導引元件32的葉片321引導而集中氣流後，再使集中的廢氣氣流通過通過濾蕊41，利用高溫廢氣將附著於濾蕊41的積碳燃燒清除；當積碳被清除到一定程度後，濾蕊41又恢復至通暢不阻塞的狀態，可順利地排出廢氣。

甚至，在排氣管內部或未能完全清除積碳導致濾芯41阻塞時，可以開啟緊急旁通閥7讓廢氣排出。

再者，本創作還藉由前述的防焰單元可以避免通過濾蕊41的高溫廢氣將火焰噴出出氣端5；當火焰從濾蕊41噴出時，火焰會受到擋板52阻擋，從而使火焰回溯至濾蕊41以對廢氣及積碳進行二次燃燒，充分燃燒後的廢氣則通過網片51與出氣端5排出。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖具以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有 關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。

1‧‧‧排氣管

11‧‧‧進氣端

12‧‧‧分流管

2‧‧‧燃燒單元

20‧‧‧內腔

3‧‧‧鑽石形罩體

3A‧‧‧大徑端

3B‧‧‧小徑端

31‧‧‧通孔

30‧‧‧圓筒罩

32‧‧‧氣流導引元件

321‧‧‧葉片

4‧‧‧過濾單元

41‧‧‧濾蕊

5‧‧‧出氣端

50‧‧‧防焰單元

51‧‧‧網片

52‧‧‧擋板

6‧‧‧噴油器組

61‧‧‧燃油霧化噴嘴

62‧‧‧點火裝置

7‧‧‧緊急旁通閥

Claims (5)

1. 一種車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置，係在一排氣管的進氣端至出氣端的方向依序設有：複數分流管，連接該排氣管的進氣端；一燃燒單元，連接該等分流管，該燃燒單元具有一內腔，該內腔中設置一鑽石形罩體，該鑽石形罩體的軸向相對兩端為相互連通的一大徑端與一小徑端，該大徑端連接一圓筒罩並朝向該進氣端，該小徑端朝向該出氣端，該鑽石形罩體的壁面設有複數個貫通內、外側的通孔，該圓筒罩內設有一燃油霧化噴嘴與一點火裝置，該鑽石形罩體的小徑端外的內腔設有對應其軸向的氣流導引元件，該氣流導引元件與該小徑端之間具有一空間；以及一過濾單元，其一端連接於該燃燒單元並軸向對應該氣流導引元件，該過濾單元具有至少一濾蕊。
2. 依據申請專利範圍第1項所述的車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置，其中，該通孔係設於該鑽石形罩體之朝向該氣流導引元件之傾斜的壁面。
3. 依據申請專利範圍第2項所述的車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置，其中，該等通孔為圓形孔並且沿著該鑽石形罩體之圓周等角度地分佈。
4. 依據申請專利範圍第1項所述的車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置，其中，該氣流導引元件具有複數個沿著其圓周排列分佈的葉片，且該等葉片傾斜一角度。
5. 依據申請專利範圍第1項所述的車輛排放黑煙及廢氣淨化處理裝置，其中，該進氣端的側壁連接有一緊急旁通閥。