CN1936288B - 环保的机动车尾气净化消声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保的机动车尾气净化消声器，其包括相互连通的排气管和消声筒，在排气管内设置有装填着催化剂的催化转化器，该机动车尾气净化消声器还包括用于补气的补气装置。本发明采用了气泵或单向阀作为补气装置，能够使催化剂对应着一最佳的补气范围，在这个范围里，催化剂能起到最佳效果，从而在催化转化器中能够充分的氧化燃烧机动车发动机排气中没有燃烧完全的有害物质，实现了较佳的环保效果。

Description

环保的机动车尾气净化消声器

技术领域

本发明涉及发动机尾气的净化和消声技术，更具体地讲，本发明涉及一种环保的机动车尾气净化消声器。

背景技术

目前国内汽车、摩托车数量与日俱增，发动机排出的尾气和噪声严重污染了环境和影响了市民宁静的生活。为了解决这种问题，现有技术一般采用了尾气净化消声装置，它包括相互连通的排气管和消声筒，在排气管内设有装填着催化剂的催化转化器，因此当机动车的发动机排放的尾气经过排气管内的催化转化器时，会再次燃烧从而将尾气中的HC、NOx、CO催化转化成CO₂、H₂O和N₂，然后通过消声筒消除噪声后才排放到大气中。

中国专利86103205公开了一种里面装有消声净化剂的圆筒形金属外壳，该外壳可安装在机动车的排气管上，可使机动车在功率、油耗和排气阻力基本不变的情况下，噪音降低9分贝，尾气中有害成分的转化率得以提高，但这种技术一来使用不方便，二来尾气仍不能令人满意。

中国专利97112254.7公开了一种机动车尾气净化装置，其主要结构是在筒状金属外壳内装有气体过滤罩，在过滤罩的前面装有阻燃网，在阻燃网的前面装有与机动车发动机排气管联接的接口。在过滤罩的后面装有过滤网，并固定在外壳上。这种装置可使机动车尾气的净化效率有一定提高，但也不能令人满意。

中国专利00118208.0公开了一种机动车尾气过滤的环保装置，其由进气管、排气管、壳体和抽风器等组成，壳体内装有水，使有害气体通过水过滤后排出。这种装置可以直接安装在机动车排气管的尾部或消声器的前面，也可以与三元催化器组合在一起，延长催化器的使用寿命，提高催化效果和排气质量。但这种装置的主要缺点是需要另外连接其它装置，导致使用不便，从而导致其基本没有实用性。

中国专利00239517.7公开了一种包括一消音净化筒及一储水箱和水位控制器的装置，消音净化筒的两端分别有一进气管与排气管，进气管在消音净化筒内设有上下两支进气分流管，排气管的排气口设于消音净化筒内上方，用管道将储水箱与消音净化筒连通，用水位控制器控制消音净化筒内的水位大约处于中位线位置。使用时可将消音净化筒的进气管连接到机动车的排气管上，从而使排出的废气得到净化处理。但这种装置的结构过于复杂，基本上不可能被市场所接受。

中国专利200420070834.1公开了一种具有隔热效果的机动车排气管，该排气管的管体分为内管和外管，在外管内侧涂有反热辐射的反射涂层，内管和外管之间的空隙为真空。当排气管排出燃烧后的高温尾气时，尾气会将热量传导给排气管的内管，由于内管和外管之间为真空，它们之间不会有空气对流的热传导，而且外管内侧涂有反热辐射的反射涂层，可有效反射内管散射到外管内侧的辐射热，从而使排气管达到很好的隔热效果。但这种排气管不能改进尾气的净化效率。

中国专利200420003375.5公开了一种在机动车尾气排气管上联接的排气导管，该排气导管的另一端由箍套与净化器导管联接固定在一起，净化器导管一部分设置在净化器外，另一部分设置在净化器内，净化器为矩形或管状形或椭圆形的空腔体，空腔体内灌装尾气净化介质；其所选用的净化介质可溶解尾气中的金属元素，尾气在介质净化后通过自身的压力、再经活性炭过滤条过滤后排出，从而可减少了对人类和自然环境的危害。同样，这种技术仍然是需要另外连接其它的装置，不方便，不实用。

实际上，尾气净化效率的提高除了与所使用的催化剂有关之外，还与排气管的结构有关。例如，由于尾气在催化反应过程中缺少足够量的氧气参与而降低了废气中各有害成分的转化率。尽管在现有技术中，特别是在一些高级轿车或高级机动车中，可以通过化油器或者电喷嘴进行对补氧，但这种技术涉及的不仅仅是排气管，还涉及引擎等结构，不适合于对现有机动车的改造，也不适合于一些简单的机动车如摩托车，而且这种技术的补气量仍嫌不足，仍存在催化效果不佳的问题。

由上可见，完全有必要提供一种结构简单、不需另外连接其它装置的净化消声装置，该装置可以提供充分的补充氧气，而且适合于包括摩托车在内的各种机动车。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的主要目的是提供一种环保的机动车尾气净化消声器，该机动车尾气净化消声器可以充分地氧化燃烧发动机排气中的各种有害物质。

为了实现上述目的，本发明提供了一种环保的机动车尾气净化消声器，该机动车尾气净化消声器包括相互连通的排气管和消声筒，在排气管内设置有装填着催化剂的第一催化转化器；该机动车尾气净化消声器还进一步包括用于补气的第一补气装置，该第一补气装置在第一催化转化器之前或之后的位置处而与排气管相连通，优选地，第一补气装置与位于第一催化转化器之前的排气管相连通，即与位于更接近发动机气缸处的排气管相连通。本发明的机动车尾气净化消声器不仅具有净化功能，还具有降低噪音的功能：除消声筒之外，第一催化转化器也可以起到降低噪音的作用。

本发明的补气装置一端连接排气管，另一端则直接与外部的大气相通，从而可充分保证补入的氧气量，也大大简化了补气装置的结构。这种补气装置可以是气泵如空气泵，一般来说，这种气泵带有自身的动力装置如电池等；或者这种补气装置可以是不带任何动力装置的单向阀，这种单向阀可以利用发动机汽缸往复运动所产生的尾气压力变化而不断地进行开、合运动，其中，当该单向阀打开时，从外部吸入空气。

优选地，在本发明的机动车尾气净化消声器中，其排气管内还设置有装填着催化剂的第二催化转化器，其中，第一催化转化器位于接近机动车发动机的气缸处，而第二催化转化器则位于消声筒与第一催化转化器之间。

一般来说，可在第一催化转化器内装填耐高温的催化剂，而在第二催化转化器内装填低温催化剂。第一催化转化器内和/或第二催化转化器内所装填的催化剂可以为三元催化剂(或称三效催化剂)，即该催化剂对CO、HC、Nox均具有良好的催化活性和寿命。

当本发明的机动车尾气净化消声器中还包括第二催化转化器时，第一补气装置既可以在第一催化转化器之前与排气管相连通，也可以在第一催化转化器与第二催化转化器之间的位置处与排气管相连通。

更优选地，本发明的机动车尾气净化消声器还包括用于补气的第二补气装置，其中，第一补气装置在第一催化转化器之前的位置处与排气管相连通，第二补气装置在第一催化转化器与第二催化转化器之间的位置处与排气管相连通。第二补气装置也可以气泵或单向阀。

第一补气装置和第二补气装置可以分别拥有各自独立的气泵或单向阀，或者第一补气装置和第二补气装置具有相同的气泵或单向阀，但具有各自独立的气路。

更优选地，在本发明的机动车尾气净化消声器中，设置有第二催化转化器的排气管处，其管道的内径大于排气管其它部分管道的内径；而且第一催化转化器和/或第二催化转化器优选具有蜂窝状的孔道结构，以便于装填三元催化剂，更好地发挥其催化作用，降低阻力和噪音。消声器的外壳可以为双层结构。

与现有技术相比，本发明的机动车尾气净化消声器使排气管和消声筒仍保持一体结构，而不需要另外连接其它装置，结构相对简单，便于安装，既可用于新的机动车生产，也可用于旧机动车的改造，而且可用于摩托车等低端机动车中。由于本发明中采用了气泵或单向阀作为补气(或称补氧)装置，能够使催化剂对应着一最佳的补气范围，在这个范围里，催化剂能起到最佳效果，从而在催化转化器中能够充分的氧化燃烧机动车如摩托车等发动机排气中没有燃烧完的汽油等物质，实现了较佳的环保效果；而且，催化剂分两级安放，前级催化剂主要用于起燃，前级未净化的部分由后级催化剂进一步净化，使排放的尾气完全达到了国家标准。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明，但这些实施方式并非是对本发明的限制；任何在这些实施方式上的改进或改变，仍属于本发明的精神和其保护范围。

附图说明

图1是第一补气装置和第二补气装置具有共同气泵或单向阀、但气路连接不同的结构示意图。

图2是第一补气装置和第二补气装置具有各自的气泵或单向阀的结构示意图。

图3是只有第一补气装置的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，本实施例的一种环保机动车尾气净化消声器，它包括相互连通的排气管1和消声筒2，排气管1与机动车发动机的气缸5相连通，在排气管1内靠近机动车发动机的气缸5处设有装填着高温催化剂的催化转化器3，在消声筒2与催化转化器3之间的排气管内还设有装填着低温催化剂的催化转化器6，排气管1与用于补气的补气装置4(可以为气泵或单向阀)在催化转化器3之前的位置处通过弯头补氧管7相连通，在催化转化器3与催化转化器6之间的排气管与用于补气的氧气泵4通过弯头补氧管8相连通。催化转化器6是由排气管1中内径较大的一段管道形成，催化转化器3和6都具有蜂窝孔道结构。此外，本发明的环保机动车尾气净化消声器的外壳为双层结构。其中，补气装置4包括第一补气装置和第二补气装置，这两个补气装置具有共同的气泵或单向阀，但具有不同的气路连接。

影响净化效果因素除了催化剂本身的优劣之外，补气量的多少也起很大作。大量实验表明，任一种车型对某一催化剂都对应着一个最佳的补气范围，只有在这个范围里，催化剂才能起到最佳效果。如WY-125摩托车补气量在4.0％～4.5％之间时，则达到它的最佳补气范围。过量空气系数值(实际空燃比与理论空燃比的比值)是一个直接反映催化剂能否起到最佳效果的参数。实验数据表明过量定气系数在1.00±0.05时，催化剂达到最佳效果。本发明采用了通过设置氧气泵来补气，能够有效的控制补气范围以达到最佳的效果。

发动机的排气管结构空间有限，如果集中一处安装催化剂，将增加排气管的阻力，使发动机的功率下降。因此，提出了“分级净化，逐级推动”的思想，即将催化剂分两级安放，前级催化剂主要用于起燃，前级未净化的部分由后级催化剂进一步净化。一级结构：从理论上分析，催化剂位置靠近发动机，可以获得最高的排气温度，催化转化器起燃快。实验证明冷起动怠速条件下短时就可起燃，HC、CO、NOx转化率很高。因此，采用第一级装置可充分的氧化燃烧机动车发动机排气中没有燃烧完的汽油等物质。二级结构：在一级结构充分的燃烧了汽油的前提下，利用摩托车发动机排气中的温度，完全可以达到二级催化剂的起燃温度，从而将排气中的HC、NOx、CO充分的催化转化成CO₂、H₂O和N₂，完全达到欧II标准。因此本发明采用了前后分置的催化转化器以实现上述的二级结构。

由于排气温度的提高，要求消声器的材质能耐高温腐蚀。由于催化转化器载体的蜂窝孔道结构，其本身也是一种消声结构，可降低高频噪声。而摩托车消声器以抗性结构为主，在中低频消声效果好。此外要合理调整净化消声器的装配生产工艺，以避免酸洗、电镀等环节对催化剂的损坏，确保催化转化器的质量。可采用催化转化器的组合装配或双层消声器外壳等办法，应对电镀问题。在焊装催化转化器时，还要注意消声器结构的密封，防止排气的泄漏，保证催化效果。

参阅图2，该图所示的结构与工作原理与图1所示的结构与工作原理基本相同，只是第一补气装置和第二补气装置具有各自的气泵或单向阀。

参阅图3，该图所示的结构与工作原理与图1所示的结构与工作原理基本相同，只是该结构只有第一补气装置，而且第一补气装置与位于第一催化转化器之前的排气管相连通。

Claims (8)

1.一种环保的机动车尾气净化消声器，其包括相互连通的排气管和消声筒，在所述的排气管内设置有装填着催化剂的第一催化转化器，其特征在于，

该机动车尾气净化消声器还包括用于补气的第一补气装置，该第一补气装置在所述第一催化转化器之前或之后的位置处与所述的排气管相连通；在所述的排气管内还设置有装填着催化剂的第二催化转化器，其中，所述的第一催化转化器位于接近机动车发动机的气缸处，而所述的第二催化转化器则位于所述的消声筒与所述的第一催化转化器之间；

该机动车尾气净化消声器还包括用于补气的第二补气装置，其中，所述的第一补气装置在所述第一催化转化器之前的位置处与所述的排气管相连通，所述的第二补气装置在所述的第一催化转化器与所述的第二催化转化器之间的位置处与所述的排气管相连通。

2.如权利要求1所述的机动车尾气净化消声器，其特征在于，所述的第一催化转化器装填的催化剂为高温催化剂，第二催化转化器内装填的催化剂为低温催化剂。

3.如权利要求1所述的机动车尾气净化消声器，其特征在于，所述的第一补气装置在所述的第一催化转化器与所述的第二催化转化器之间的位置处与所述的排气管相连通。

4.如权利要求1所述的机动车尾气净化消声器，其特征在于，所述的第一补气装置和/或所述的第二补气装置是气泵或单向阀。

5.如权利要求4所述的机动车尾气净化消声器，其特征在于，所述的第一补气装置和所述的第二补气装置不仅各自具有分别独立的气路连接，也各自具有分别独立的气泵或单向阀。

6.如权利要求4所述的机动车尾气净化消声器，其特征在于，所述的第一补气装置和所述的第二补气装置各自具有分别独立的气路连接，但具有共同的气泵或单向阀。

7.如权利要求1所述的机动车尾气净化消声器，其特征在于，在所述的排气管中，设置有所述第二催化转化器的排气管的管道内径大于该排气管其它部分的管道内径。

8.如权利要求1所述的机动车尾气净化消声器，其特征在于，所述的第一催化转化器和/或所述的第二催化转化器具有蜂窝状的孔道结构，以用于装填三元催化剂。

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