專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，更具體地，涉及一種能減小尾氣排放的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)在工作過程中，由于燃燒作用，會(huì)排放出大量廢氣，增加了空氣污染。一般的處理方法是，在內(nèi)燃機(jī)的消聲器中的尾氣排放管道中設(shè)置催化器，通過催化器進(jìn)行尾氣處理，降低廢氣中的⑶、NOx, HC等有害成分。廢氣環(huán)境(空燃比)是決定催化器轉(zhuǎn)化效率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，空燃比是指油氣混合氣中所含空氣和燃油的比例，一般發(fā)動(dòng)機(jī)工作環(huán)境中最佳空燃比為14.7 UPLambda =1。如圖1所示，通過典型的摩托車用氧化還原型催化器空燃比特性數(shù)據(jù)分析，可以看出，Lambda在0. 9 1. 0之間時(shí)催化器處于高轉(zhuǎn)化效率區(qū)間。內(nèi)燃機(jī)尾氣排放過程中，由于廢氣流速較高，與催化器表面的接觸時(shí)間受到限制，單級(jí)催化器的轉(zhuǎn)化效果并不理想，若增加催化器的尺寸，催化器反應(yīng)的放熱過程過于劇烈，催化器載體的耐受程度難以支撐，就會(huì)導(dǎo)致催化器損毀；同時(shí)廢氣與催化器的反應(yīng)過程中，氧氣含量急劇下降，隨著氧氣含量的降低，催化器的后半段反應(yīng)過程就會(huì)偏離催化器的高轉(zhuǎn)化效率區(qū)間，造成轉(zhuǎn)化效率降低。為解決此問題，現(xiàn)有使用兩級(jí)或多級(jí)催化器的技術(shù)方案，通過第二級(jí)催化器前設(shè)置補(bǔ)氣通道進(jìn)行二次空氣導(dǎo)入添加氧氣，通過與第一級(jí)催化器后廢氣環(huán)境的優(yōu)化，可使廢氣環(huán)境恢復(fù)至催化器高轉(zhuǎn)化效率的Lambda區(qū)間，提高廢氣轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)新鮮空氣的導(dǎo)入，降低了廢氣溫度，有利于降低第二級(jí)催化器的熱負(fù)荷。從圖2中可以看到現(xiàn)有技術(shù)中補(bǔ)氣通道伸入尾氣排放管道的示意圖?，F(xiàn)有技術(shù)中的二次補(bǔ)氣方式對(duì)內(nèi)燃機(jī)在中、高負(fù)荷動(dòng)態(tài)條件下進(jìn)行補(bǔ)氣比較困難，原因是內(nèi)燃機(jī)中、 高負(fù)荷動(dòng)態(tài)條件下排氣背壓急劇升高，無法形成間歇性負(fù)壓打開補(bǔ)氣通道后端的單向簧片閥，新鮮空氣不能進(jìn)入消聲器內(nèi)。中、高負(fù)荷動(dòng)態(tài)工況階段，也是內(nèi)燃機(jī)高尾氣排放階段， 此時(shí)排氣管道的空燃比處于偏濃階段，第一級(jí)催化器的轉(zhuǎn)化效率不理想，二次補(bǔ)氣如果不能將廢氣環(huán)境改善至第二級(jí)催化器的高轉(zhuǎn)化效率區(qū)間，第二級(jí)催化器的轉(zhuǎn)化效率同樣會(huì)很低，不能達(dá)到大幅降低廢氣中有害物質(zhì)的目的。目前的機(jī)車供油系統(tǒng)的控制技術(shù)，能夠?qū)⒋蟛糠止r的Lambda控制在0. 9 1. 0 之間，但是加速階段工況的Lambda低于0. 9，原因是車輛在起步和加速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)需要提供較大的輸出動(dòng)力，滿足加速性能的需求。
公開日為2005年9月觀日，公開號(hào)為CN1673496A的中國發(fā)明專利中公開了一種 “在機(jī)車排氣管內(nèi)提高觸媒凈化氮氧化物效率的方法”。該專利是利用二次補(bǔ)氣裝置向排氣管道內(nèi)補(bǔ)氣，以此提高催化器的轉(zhuǎn)化效率，但機(jī)車內(nèi)燃機(jī)在中、高負(fù)荷動(dòng)態(tài)條件下排氣背壓急劇升高，會(huì)造成補(bǔ)氣困難，無法在全工況條件下提高催化器轉(zhuǎn)化效率。具體地，在該專利中提到了將二次空氣控制閥裝設(shè)于引擎或化油器的負(fù)壓端，接受間歇性的負(fù)壓吸力而運(yùn)作的方式，以及采用電動(dòng)泵強(qiáng)制唧氣的方式來進(jìn)行補(bǔ)氣，但這兩種方案都是通過強(qiáng)行向高排氣背壓的尾氣排放管中補(bǔ)氣的方式，沒有從根本上解決尤其是在內(nèi)燃機(jī)中、高負(fù)荷條件下， 尾氣排放管道中排氣背壓高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在內(nèi)燃機(jī)的中、高負(fù)荷狀態(tài)也能進(jìn)行二次補(bǔ)氣從而使催化器轉(zhuǎn)化效率較高的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，包括消音室，內(nèi)部具有消音腔；尾氣排放管道，延伸到消音室的消音腔中；第一催化器和第二催化器，在消音腔中的尾氣排放管道中沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置；以及補(bǔ)氣通道，設(shè)置在第一催化器和第二催化器之間，補(bǔ)氣通道的前端伸入尾氣排放管道中，其中，補(bǔ)氣通道的出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動(dòng)的下游方向。進(jìn)一步地，還包括閥控裝置，設(shè)置在補(bǔ)氣通道的后端，用于控制補(bǔ)氣通道由后端向前端單向打開或關(guān)閉。進(jìn)一步地，補(bǔ)氣通道的位于尾氣排放管道中的部分具有沿尾氣流動(dòng)方向延伸的彎折段。進(jìn)一步地，補(bǔ)氣通道的位于尾氣排放管道外的部分還具有沿尾氣流動(dòng)方向延伸并位于消音室的消音腔中的第二彎折段。進(jìn)一步地，補(bǔ)氣通道的具有朝向尾氣流動(dòng)方向彎折形成的彎折段，彎折段傾斜伸入尾氣排放管道中。進(jìn)一步地，彎折段的出口端面垂直于尾氣排放管道的延伸方向。進(jìn)一步地，補(bǔ)氣通道的彎折段伸入尾氣排放管道的圓弧段中，并且該彎折段的中軸線與尾氣排放管道的中軸線相切。進(jìn)一步地，補(bǔ)氣通道至少伸入到靠近尾氣排放通道中央的位置。進(jìn)一步地，閥控裝置為單向簧片閥。本發(fā)明具有以下技術(shù)效果由于繞流原理，氣流沿補(bǔ)氣通道表面流動(dòng)，在到達(dá)其頂點(diǎn)(90度)附近就離開了壁面，分離后的流體在補(bǔ)氣通道下游形成例如一對(duì)固定不動(dòng)的對(duì)稱漩渦(附著渦)，從而在下游形成一個(gè)低壓區(qū)，這樣，由于補(bǔ)氣通道出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動(dòng)的下游方向，也就是朝向此低壓區(qū)，使得能夠容易地補(bǔ)入空氣，改善廢氣環(huán)境，提高催化器的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而減小尾氣排放。


說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1示出了典型的摩托車用氧化還原型催化器空燃比特性數(shù)據(jù)分析；圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中補(bǔ)氣通道伸入尾氣排放管道的示意圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器中補(bǔ)氣通道伸入尾氣排放管道的示意圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器中補(bǔ)氣通道伸入尾氣排放管道的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本發(fā)明。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器包括消音室6、 尾氣排放管道1、第一催化器2、第二催化器7和補(bǔ)氣通道3。其中，消音室6的內(nèi)部具有消音腔，尾氣排放管道1延伸到消音室6的消音腔中，從圖中可以看出，在本實(shí)施例中，尾氣排放管道1在消音腔中具有一段圓弧段。第一催化器2和第二催化器7在消音室6的消音腔中的尾氣排放管道1中沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置，而補(bǔ)氣通道3的前端伸入第一催化器 2和第二催化器7之間的尾氣排放管道1中，以實(shí)現(xiàn)在第二催化器7之前能進(jìn)行二次空氣導(dǎo)入，添加氧氣，優(yōu)化第一催化器2之后的廢氣環(huán)境，降低廢氣溫度。圖5更清晰地示出了補(bǔ)氣通道3伸入尾氣排放管道1的示意圖。結(jié)合圖3和圖5可以看出，補(bǔ)氣通道3的出口是朝向尾氣排放管道1中尾氣流動(dòng)的下游方向的。由于繞流原理，氣流沿補(bǔ)氣通道表面流動(dòng)，在到達(dá)其頂點(diǎn)(90度)附近就離開了壁面，在下游形成一個(gè)低壓區(qū)，這樣，由于補(bǔ)氣通道 3的出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動(dòng)的下游方向，也就是朝向此低壓區(qū)，使得能夠容易地補(bǔ)入空氣，改善廢氣環(huán)境，提高催化器的轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而減小尾氣排放。內(nèi)燃機(jī)在中、高負(fù)荷動(dòng)態(tài)條件下，消聲器內(nèi)廢氣呈現(xiàn)高排氣背壓、高排氣流速的特點(diǎn)，而補(bǔ)氣通道3的此種結(jié)構(gòu)利用上述低壓區(qū)，克服了這個(gè)缺陷，使得即使在內(nèi)燃機(jī)中、高負(fù)荷動(dòng)態(tài)條件下，消聲器內(nèi)廢氣呈現(xiàn)高排氣背壓、高排氣流速時(shí)也能實(shí)現(xiàn)理想的催化器廢氣工作條件。這樣，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器中的催化器在全工況條件下都處于高轉(zhuǎn)化效率的空燃比空間。此外，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器僅僅采用簡單地改變補(bǔ)氣通道結(jié)構(gòu)和布置的方式，即可解決高排氣背壓和高排氣流速時(shí)的二次補(bǔ)氣問題，使得在內(nèi)燃機(jī)的中、高負(fù)荷狀態(tài)也能進(jìn)行二次補(bǔ)氣。相對(duì)于專利CN1673496A的強(qiáng)行向尾氣排放管中補(bǔ)氣的方式，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)起來更簡單，并且從根本上針對(duì)尾氣排放管中排氣背壓高的問題原因，通過改變補(bǔ)氣通道在尾氣排放管中的結(jié)構(gòu)和布置，直接地將其避免?？梢岳斫?，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案避免了現(xiàn)有技術(shù)中的慣用的強(qiáng)行補(bǔ)氣方式。優(yōu)選地，該內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器還包括閥控裝置4，該閥控裝置4設(shè)置在補(bǔ)氣通道3的后端，用于控制補(bǔ)氣通道3由后端向前端單向打開或關(guān)閉。更優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，該閥控裝置4為單向簧片閥。即使在內(nèi)燃機(jī)車中、高負(fù)荷動(dòng)態(tài)條件下，消聲器內(nèi)廢氣呈現(xiàn)高排氣背壓、高排氣流速時(shí)，該單向簧片閥也能依靠上述的低壓區(qū)而打開，從而實(shí)現(xiàn)通過補(bǔ)氣通道3補(bǔ)入空氣。另外，如圖3和圖5所示，作為一種優(yōu)選方式，補(bǔ)氣通道3的位于尾氣排放管道1 中的部分具有沿尾氣流動(dòng)方向延伸的彎折段。可以理解，該沿尾氣流動(dòng)方向延伸的彎折段的出口朝向尾氣排放管道1中尾氣流動(dòng)的下游方向，并且該管道形狀簡單易制作。更優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，從圖5中可以看出，補(bǔ)氣通道3的位于尾氣排放管道1外的部分還具有沿尾氣流動(dòng)方向延伸并位于消音室的消音腔中的第二彎折段，此第二彎折段的存在使得該補(bǔ)氣通道3在消聲器中的布置位置更加靈活，可以根據(jù)需要隨意布置其伸入尾氣排放管道
51的伸入位置點(diǎn)。另外，將補(bǔ)氣通道3設(shè)置為具有此第二彎折段的形狀，還節(jié)省了補(bǔ)氣通道 3在消聲器中所占用的空間。更優(yōu)選地，補(bǔ)氣通道3至少伸入到靠近所述尾氣排放通道1中央的位置，更大地利用繞流效應(yīng)。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器與根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器具有相同的構(gòu)成。不同點(diǎn)在于，與第一實(shí)施例中的補(bǔ)氣通道3的布置方式不同，在本實(shí)施例中，補(bǔ)氣通道3具有朝向尾氣流動(dòng)方向彎折形成的彎折段，彎折段傾斜伸入尾氣排放管道1中，從圖4和圖6可以清楚地看出補(bǔ)氣通道3的形狀及其與尾氣排放管道1的位置關(guān)系。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，補(bǔ)氣通道3的彎折段的出口端面垂直于尾氣排放管道的延伸方向，以使得補(bǔ)氣的效率達(dá)到最優(yōu)。與圖6所示不同的一點(diǎn)是，作為一種實(shí)施方式，圖4中進(jìn)一步示出了補(bǔ)氣通道3的彎折段伸入尾氣排放管道1的圓弧段中，并且該彎折段的中軸線與尾氣排放管道1的中軸線相切。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，包括消音室(6)，內(nèi)部具有消音腔；尾氣排放管道(1)，延伸到所述消音室(6)的消音腔中；第一催化器( 和第二催化器(7)，在所述消音腔中的所述尾氣排放管道(1)中沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置；以及補(bǔ)氣通道(3)，設(shè)置在所述第一催化器( 和第二催化器(7)之間，所述補(bǔ)氣通道(3) 的前端伸入所述尾氣排放管道(1)中，其特征在于所述補(bǔ)氣通道(3)的出口朝向所述尾氣排放管道(1)中尾氣流動(dòng)的下游方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，還包括閥控裝置 G)，設(shè)置在所述補(bǔ)氣通道(3)的后端，用于控制所述補(bǔ)氣通道(3)由后端向前端單向打開或關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補(bǔ)氣通道(3)的位于所述尾氣排放管道(1)中的部分具有沿尾氣流動(dòng)方向延伸的彎折段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補(bǔ)氣通道(3)的位于所述尾氣排放管道(1)外的部分還具有沿尾氣流動(dòng)方向延伸并位于所述消音室的消音腔中的第二彎折段。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補(bǔ)氣通道(3) 的具有朝向尾氣流動(dòng)方向彎折形成的彎折段，所述彎折段傾斜伸入所述尾氣排放管道(1) 中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述彎折段的出口端面垂直于所述尾氣排放管道的延伸方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補(bǔ)氣通道(3)的彎折段伸入所述尾氣排放管道(1)的圓弧段中，并且該彎折段的中軸線與所述尾氣排放管道(1)的中軸線相切。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補(bǔ)氣通道C3)至少伸入到靠近所述尾氣排放通道(1)中央的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任意一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述閥控裝置為單向簧片閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述閥控裝置為單向簧片閥。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī)的尾氣凈化消聲器，包括消音室，內(nèi)部具有消音腔；尾氣排放管道，延伸到消音室的消音腔中；第一催化器和第二催化器，在消音腔中的尾氣排放管道中沿氣體流動(dòng)方向依次設(shè)置；以及補(bǔ)氣通道，設(shè)置在第一催化器和第二催化器之間，補(bǔ)氣通道的前端伸入尾氣排放管道中，其中，補(bǔ)氣通道的出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動(dòng)的下游方向。即使在摩托車中、高負(fù)荷動(dòng)態(tài)條件下，消聲器內(nèi)廢氣呈現(xiàn)高排氣背壓、高排氣流速時(shí)，也能實(shí)現(xiàn)二次補(bǔ)氣，提高催化器的轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)F01N3/28GK102465731SQ20101053474
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者林漫群, 閻希成 申請(qǐng)人:常州光陽摩托車有限公司