專利名稱：通用小型汽油機(jī)尾氣凈化方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尾氣凈化方法，特別是通用小型汽油機(jī)尾氣凈化方法；本發(fā)明還涉及為實(shí)施該方法而設(shè)計的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置。
背景技術(shù)：
通用小型汽油機(jī)簡稱通用機(jī)，是指非道路用、不超過19KW的小型汽油機(jī)，常用于發(fā)電機(jī)、水泵、割草機(jī)、鏈鋸、切割機(jī)等。在2004年全世界生產(chǎn)通用機(jī)約4000萬臺，其中國產(chǎn)約800萬臺。
隨著通用小型汽油機(jī)的廣泛使用，其所排放的尾氣已成為大氣污染的主要來源之一。美國和歐盟研究結(jié)果表明隨著道路車輛排放控制的成效日益顯著，原本居次要位置且較少受到關(guān)注的非道路發(fā)動機(jī)的排放已變?yōu)橹饕廴驹础Ｃ绹鳨PA公布，2000年道路車輛與非道路動力機(jī)械總排放量中●CO約37％來自非道路發(fā)動機(jī)(其中62％來自通用小型汽油機(jī))；●HC約50％來自非道路發(fā)動機(jī)(其中40％來自通用小型汽油機(jī))；●NOX約41％來自非道路發(fā)動機(jī)；●顆粒物約66％來自非道路發(fā)動機(jī)(其中11％來自通用小型汽油機(jī))。
通用機(jī)尾氣對環(huán)境的污染已經(jīng)引起各國的高度重視，并制定了嚴(yán)格的排放限值，目前世界上通用機(jī)排放污染物限值執(zhí)行的有美國EPA II階段標(biāo)準(zhǔn)，美國加州標(biāo)準(zhǔn)，歐洲II階段標(biāo)準(zhǔn)等，但在我國通用小型汽油機(jī)產(chǎn)量激增的同時，至今沒有排放法規(guī)和成熟的技術(shù)對其加以控制，不僅不利于我國產(chǎn)品質(zhì)量的提高和大氣質(zhì)量改善，而且嚴(yán)重制約我國產(chǎn)品的出口。
對通用機(jī)尾氣排放的限制，迫使研究人員對其進(jìn)行了大量新技術(shù)的開發(fā)及技術(shù)改進(jìn)。目前通用小型汽油機(jī)的尾氣凈化技術(shù)主要是在消聲器內(nèi)加裝催化劑，并與化油器調(diào)整以及發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)相結(jié)合。雖然這樣可以減少汽油機(jī)有害氣體的排放，但由于目前通用小型汽油機(jī)的原始尾氣排放差，尤其是尾氣中氧氣量不足，使催化效果受到限制，很多汽油機(jī)在加裝催化劑后排放仍不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值；若采取其他機(jī)內(nèi)凈化措施使汽油機(jī)尾氣達(dá)標(biāo)，既會大幅度提高凈化系統(tǒng)成本，又容易影響發(fā)動機(jī)的各項性能，使其出現(xiàn)功率下降、性能劣化、油耗增加等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將公開能大量減少有害氣體排放，且不會影響發(fā)動機(jī)性能的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化方法；本發(fā)明還將公開為實(shí)現(xiàn)該方法所使用的尾氣凈化裝置。
本發(fā)明通用小型汽油機(jī)尾氣凈化方法，是采用二次進(jìn)氣方法，讓外界的空氣進(jìn)入消聲器或排氣管內(nèi)部，例如利用僅能將外界空氣導(dǎo)入消聲器或排氣管中而尾氣無法逆流回大氣的二次進(jìn)氣裝置，如單向閥，這樣可增加排氣管或消聲器內(nèi)部的氧氣含量，使其與尾氣中的CO、HC等主要有害氣體發(fā)生熱氧化反應(yīng)，減少了尾氣中的CO、HC等有害氣體的含量；消聲器內(nèi)還可以加裝催化劑，催化劑置于單向閥之后，使得經(jīng)過熱反應(yīng)后的尾氣還能與催化劑進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，使尾氣得到進(jìn)一步的凈化，排出的尾氣中的有害氣體量大幅度減少；此外由于尾氣中的CO、HC等有害氣體先與氧氣發(fā)生熱氧化反應(yīng)，進(jìn)行催化氧化反應(yīng)時有害氣體含量已經(jīng)減少，因此催化劑的負(fù)荷得到降低，可以減少催化劑的用量，延長催化劑的使用壽命。
用于本發(fā)明所述方法的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，包括其上設(shè)有廢氣進(jìn)氣口及廢氣出氣口的消聲器和/或排氣管，排氣管或消聲器上還設(shè)有僅能讓空氣進(jìn)入其內(nèi)的單向閥，外界空氣可通過單向閥進(jìn)入排氣管或消聲器內(nèi)部，增加其內(nèi)部的氧氣含量，與經(jīng)發(fā)動機(jī)排氣口進(jìn)入其內(nèi)的含CO、HC等有害氣體的尾氣發(fā)生熱反應(yīng)或催化氧化反應(yīng)，從而起到對尾氣的凈化作用。單向閥最好設(shè)于靠近發(fā)動機(jī)廢氣排氣口處，以充分利用排氣的高溫進(jìn)行反應(yīng)。由于該閥門為只能讓空氣進(jìn)入排氣管或消聲器內(nèi)的單向閥，因此內(nèi)部的尾氣不能通過單向閥排出；為了進(jìn)一步提高對尾氣的凈化效率，還可在消聲器內(nèi)加裝催化劑，并且將催化劑設(shè)于單向閥之后，使全部氣體經(jīng)過此催化劑得到進(jìn)一步的凈化，尾氣中的CO、HC等有害氣體能更充分氧化為CO2、H2O，進(jìn)一步保證了對尾氣的凈化效率。
所述單向閥可以為任意結(jié)構(gòu)的單向閥，例如可為如下結(jié)構(gòu)該單向閥包括其上設(shè)有進(jìn)氣孔的本體，本體內(nèi)側(cè)設(shè)有可將進(jìn)氣孔覆蓋的簧片，簧片一端與本體固連使簧片外側(cè)緊貼進(jìn)氣孔，從而形成一個可控制氣體單向流通的閥門；其中本體可用耐高溫的不銹鋼片制成，簧片可采用金屬薄片制成，還可在本體上設(shè)置多個進(jìn)氣孔，使得空氣能更迅速的進(jìn)入排氣管或消聲器內(nèi)。為使被推開簧片的自由端能夠快速、準(zhǔn)確的回位貼緊本體，將本體上的進(jìn)氣孔覆蓋，避免排氣管或消聲器中的廢氣通過進(jìn)氣孔逆流至空氣中，還可在簧片內(nèi)側(cè)設(shè)置擋板，擋板固定端與簧片及本體疊合固連，其自由端向遠(yuǎn)離簧片的方向張開，而為使空氣進(jìn)入排氣管或消聲器內(nèi)更順暢，擋板的自由端最好呈弧狀向遠(yuǎn)離簧片的方向張開。為了在排氣管或消聲器內(nèi)的氣壓大于外界氣壓時，氣體能使簧片迅速回位緊貼本體，將本體上的進(jìn)氣孔覆蓋，還可在擋板上設(shè)置增壓孔，當(dāng)排氣管或消聲器內(nèi)部氣體壓力大于外部壓力，這時內(nèi)部氣體可通過增壓孔推抵簧片自由端使其回位緊貼本體上的進(jìn)氣孔，這樣內(nèi)部的廢氣就無法通過進(jìn)氣孔排出。
當(dāng)排氣管或消聲器內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)時，外界的空氣將簧片自由端推開，空氣通過進(jìn)氣孔進(jìn)入排氣管或消聲器內(nèi)部，從而增加了其內(nèi)部的氧氣含量，通過熱反應(yīng)或催化氧化反應(yīng)使尾氣中CO、HC、NO等有害氣體得到有效凈化，使得排出的尾氣中有害氣體大幅度減少。當(dāng)外界空氣進(jìn)入排氣管或消聲器內(nèi)后，其內(nèi)部處于正壓狀態(tài)時，內(nèi)部的氣體則會推抵被推開的簧片自由端，使簧片回位緊貼本體，將其上的進(jìn)氣孔覆蓋，致使廢氣不能直接通過進(jìn)氣孔逆流至空氣中。
在現(xiàn)有的通用小型汽油機(jī)的排氣管或消聲器中安裝了單向閥后，按美國EPA通用小型汽油機(jī)第二階段排放要求進(jìn)行測試，有明顯的降低尾氣有害物質(zhì)排放的效果，若再在上述的通用小型汽油機(jī)排氣管或消聲器內(nèi)加裝催化劑則效果更佳。經(jīng)50小時和125小時耐久實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明運(yùn)行正常，通用小型汽油機(jī)排放滿足美國EPA通用小型汽油機(jī)第二階段排放限值。具體測試結(jié)果見表1和表2。
表1 1E36F二沖程通用小型汽油機(jī)排放測試結(jié)果(EPA工況)
表2 1P60FV四沖程通用小型汽油機(jī)排放測試結(jié)果(EPA工況)
本發(fā)明通用小型汽油機(jī)尾氣凈化方法，采用了二次進(jìn)氣的方法，通過采用本發(fā)明所述的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，讓外界的空氣可以進(jìn)入消聲器或排氣管內(nèi)，增加了廢氣中的氧氣含量，從而提高對尾氣的凈化效率，也避免了因采用其他尾氣控制方法引起的生產(chǎn)成本升高、發(fā)動機(jī)性能下降及生產(chǎn)能力下降等問題，同時可以延長催化劑的使用壽命。


圖1為本通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置的單向閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置的單向閥的左視圖；圖5為本通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置的單向閥的右視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明采用二次進(jìn)氣的方法是利用僅能將外界空氣導(dǎo)入消聲器1或?qū)⑾暺?的廢氣進(jìn)氣口2和汽油機(jī)廢氣排氣口連接的排氣管4中，而消聲器1或排氣管4中的尾氣無法逆流回大氣中的單向閥5，讓外界的空氣可以進(jìn)入消聲器1或排氣管4內(nèi)，從而增加了其內(nèi)尾氣的氧氣含量，進(jìn)入的空氣與尾氣中的CO、HC等有害氣體發(fā)生熱反應(yīng)，從而減少了尾氣中的CO、HC等有害氣體的含量，由于消聲器1中還安裝催化劑6，因此經(jīng)過熱反應(yīng)的尾氣還能與催化劑6進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，使尾氣得到進(jìn)一步的凈化，使得排出的尾氣的有害氣體量大幅度減少。
本發(fā)明通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置可如圖1所示，包括其上設(shè)有廢氣進(jìn)氣口2及廢氣出氣口3的消聲器1，廢氣進(jìn)氣口2直接與汽油機(jī)廢氣排氣口連接，消聲器1上設(shè)有僅能讓空氣進(jìn)入其內(nèi)的單向閥5，在單向閥5之后還設(shè)有催化劑6，所述單向閥5設(shè)于靠近廢氣進(jìn)氣口2處；本發(fā)明通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置也可如圖2所示，包括其上設(shè)有廢氣進(jìn)氣口2及廢氣出氣口3的消聲器1，廢氣進(jìn)氣口2與汽油機(jī)廢氣排氣口通過排氣管4連接，在排氣管4上設(shè)有僅能讓空氣進(jìn)入其內(nèi)的單向閥5，消聲器1內(nèi)還設(shè)有催化劑6，其中所述單向閥5的結(jié)構(gòu)可如圖3、4、5所示包括本體7，本體7上開有進(jìn)氣孔8，本體7內(nèi)側(cè)設(shè)有可將進(jìn)氣孔8覆蓋的簧片9，簧片9下端與本體7固連，使簧片9外側(cè)能夠緊貼進(jìn)氣孔8，從而形成一個可控制氣體單向流通的閥門，簧片9內(nèi)側(cè)設(shè)有擋板10，擋板10的固定端和簧片9固定端與本體7下端疊合固連，擋板10的自由端呈弧狀向遠(yuǎn)離簧片9的方向張開，擋板10上還設(shè)有增壓孔11，增壓孔11與本體7上的進(jìn)氣孔8相對。當(dāng)排氣管4或消聲器1內(nèi)部處于負(fù)壓時，外界的空氣就會把簧片9一端推開，經(jīng)本體7上的進(jìn)氣孔8導(dǎo)入，排氣管4或消聲器1內(nèi)部的氧氣含量增加，并與進(jìn)入排氣管4或消聲器1內(nèi)的廢氣中的CO、HC、NO進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體再經(jīng)過催化劑6的凈化，最后從廢氣出氣口3排出消聲器。當(dāng)外界空氣進(jìn)入排氣管4或消聲器1后，排氣管4或消聲器1內(nèi)處于正壓，內(nèi)部的氣體推抵被推開的簧片9自由端，使簧片9緊貼本體7上的進(jìn)氣孔8，將進(jìn)氣孔8封閉，致使廢氣不能直接通過進(jìn)氣孔8逆流至空氣中。
權(quán)利要求
1.通用小型汽油機(jī)尾氣凈化方法，其特征是采用二次進(jìn)氣的方法讓外界的空氣可以進(jìn)入消聲器或排氣管內(nèi)，從而增加了消聲器或排氣管內(nèi)部廢氣中的氧氣含量，通過熱反應(yīng)或催化氧化反應(yīng)使尾氣中有害氣體得到有效凈化，使得排出的尾氣中有害氣體大幅度減少。
2.通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，包括其上設(shè)有廢氣進(jìn)氣口(2)及廢氣出氣口(3)的消聲器(1)和/或排氣管(4)，其特征在于排氣管(4)或消聲器(1)上還設(shè)有僅能讓空氣進(jìn)入其內(nèi)的單向閥(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，其特征在于消聲器(1)內(nèi)還設(shè)有催化劑(6)，催化劑(6)設(shè)于單向閥(5)之后。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，其特征在于單向閥(5)設(shè)于靠近廢氣進(jìn)氣口(2)處。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，其特征在于所述單向閥(5)包括其上設(shè)有進(jìn)氣孔(8)的本體(7)，本體(7)內(nèi)側(cè)設(shè)有可將進(jìn)氣孔(8)覆蓋的簧片(9)，簧片(9)一端與本體(7)固連使簧片(9)外側(cè)緊貼進(jìn)氣孔(8)，從而形成一個可控制氣體單向流通的閥門。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，其特征在于簧片(9)內(nèi)側(cè)設(shè)有擋板(10)，擋板(10)固定端與簧片(9)的固定端疊合固連，擋板(10)的自由端向遠(yuǎn)離簧片(9)的方向張開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，其特征在于擋板(10)的自由端呈弧狀向遠(yuǎn)離簧片(9)的方向張開。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的通用小型汽油機(jī)尾氣凈化裝置，其特征在于擋板(10)上設(shè)有增壓孔(11)。
全文摘要
本發(fā)明通用小型汽油機(jī)尾氣凈化方法及裝置，本方法是采用二次進(jìn)氣方法，讓外界的空氣可以進(jìn)入消聲器或排氣管內(nèi)，從而增加了消聲器或排氣管內(nèi)部廢氣中的氧氣含量，通過熱反應(yīng)或催化氧化反應(yīng)使尾氣中有害氣體得到有效凈化，減少尾氣中有害氣體。本發(fā)明所述的裝置包括其上設(shè)有廢氣進(jìn)氣口及廢氣出氣口的消聲器和/或排氣管、安裝在排氣管或消聲器上的、僅能讓空氣進(jìn)入其內(nèi)的單向閥，還可包括安裝在消聲器內(nèi)的催化劑。本產(chǎn)品利用排氣壓力脈動通過單向閥吸入外界空氣，增加消聲器或排氣管中氧氣含量，提高尾氣凈化效率。
文檔編號F01N3/30GK1785486SQ20051002201
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者鄧水平, 李世國, 李祖根, 李超平 申請人:桂林利凱特環(huán)保實(shí)業(yè)股份有限公司