專利名稱：內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機，更具體地，涉及一種能減小尾氣排放的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器。
背景技術：
內(nèi)燃機在工作過程中，由于燃燒作用，會排放出大量廢氣，增加了空氣污染。一般的處理方法是，在內(nèi)燃機的消聲器中的尾氣排放管道中設置催化器，通過催化器進行尾氣處理，降低廢氣中的⑶、NOx, HC等有害成分。廢氣環(huán)境(空燃比)是決定催化器轉化效率的關鍵環(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)動機工作環(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之間時催化器處于高轉化效率區(qū)間。內(nèi)燃機尾氣排放過程中，由于廢氣流速較高，與催化器表面的接觸時間受到限制，單級催化器的轉化效果并不理想，若增加催化器的尺寸，催化器反應的放熱過程過于劇烈，催化器載體的耐受程度難以支撐，就會導致催化器損毀；同時廢氣與催化器的反應過程中，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過程就會偏離催化器的高轉化效率區(qū)間，造成轉化效率降低。為解決此問題，現(xiàn)有使用兩級或多級催化器的技術方案，通過第二級催化器前設置補氣通道進行二次空氣導入添加氧氣，通過與第一級催化器后廢氣環(huán)境的優(yōu)化，可使廢氣環(huán)境恢復至催化器高轉化效率的Lambda區(qū)間，提高廢氣轉化效率，同時新鮮空氣的導入，降低了廢氣溫度，有利于降低第二級催化器的熱負荷。從圖2中可以看到現(xiàn)有技術中補氣通道伸入尾氣排放管道的示意圖。現(xiàn)有技術中的二次補氣方式對內(nèi)燃機在中、高負荷動態(tài)條件下進行補氣比較困難，原因是內(nèi)燃機中、 高負荷動態(tài)條件下排氣背壓急劇升高，無法形成間歇性負壓打開補氣通道后端的單向簧片閥，新鮮空氣不能進入消聲器內(nèi)。中、高負荷動態(tài)工況階段，也是內(nèi)燃機高尾氣排放階段， 此時排氣管道的空燃比處于偏濃階段，第一級催化器的轉化效率不理想，二次補氣如果不能將廢氣環(huán)境改善至第二級催化器的高轉化效率區(qū)間，第二級催化器的轉化效率同樣會很低，不能達到大幅降低廢氣中有害物質(zhì)的目的。目前的機車供油系統(tǒng)的控制技術，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)動機需要提供較大的輸出動力，滿足加速性能的需求。
公開日為2005年9月觀日，公開號為CN1673496A的中國發(fā)明專利中公開了一種 “在機車排氣管內(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氣裝置向排氣管道內(nèi)補氣，以此提高催化器的轉化效率，但機車內(nèi)燃機在中、高負荷動態(tài)條件下排氣背壓急劇升高，會造成補氣困難，無法在全工況條件下提高催化器轉化效率。具體地，在該專利中提到了將二次空氣控制閥裝設于引擎或化油器的負壓端，接受間歇性的負壓吸力而運作的方式，以及采用電動泵強制唧氣的方式來進行補氣，但這兩種方案都是通過強行向高排氣背壓的尾氣排放管中補氣的方式，沒有從根本上解決尤其是在內(nèi)燃機中、高負荷條件下， 尾氣排放管道中排氣背壓高的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種在內(nèi)燃機的中、高負荷狀態(tài)也能進行二次補氣從而使催化器轉化效率較高的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，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方向依次設置；以及補氣通道，設置在第一催化器和第二催化器之間，補氣通道的前端伸入尾氣排放管道中，其中，補氣通道的出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動的下游方向。進一步地，還包括閥控裝置，設置在補氣通道的后端，用于控制補氣通道由后端向前端單向打開或關閉。進一步地，補氣通道的位于尾氣排放管道中的部分具有沿尾氣流動方向延伸的彎折段。進一步地，補氣通道的位于尾氣排放管道外的部分還具有沿尾氣流動方向延伸并位于消音室的消音腔中的第二彎折段。進一步地，補氣通道的具有朝向尾氣流動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。進一步地，補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。進一步地，補氣通道至少伸入到靠近尾氣排放通道中央的位置。進一步地，閥控裝置為單向簧片閥。本發(fā)明具有以下技術效果由于繞流原理，氣流沿補氣通道表面流動，在到達其頂點(90度)附近就離開了壁面，分離后的流體在補氣通道下游形成例如一對固定不動的對稱漩渦(附著渦)，從而在下游形成一個低壓區(qū)，這樣，由于補氣通道出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動的下游方向，也就是朝向此低壓區(qū)，使得能夠容易地補入空氣，改善廢氣環(huán)境，提高催化器的轉化效率，進而減小尾氣排放。


說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。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)有技術中補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)明的第一實施例的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器的結構示意圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器的結構示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器中補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)明的第二實施例的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器中補氣通道伸入尾氣排放管道的示意圖。
具體實施例方式下面將參考附圖并結合實施例，來詳細說明本發(fā)明。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的內(nèi)燃機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中沿氣體流動方向依次設置，而補氣通道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，以實現(xiàn)在第二催化器7之前能進行二次空氣導入，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更清晰地示出了補氣通道3伸入尾氣排放管道1的示意圖。結合圖3和圖5可以看出，補氣通道3的出口是朝向尾氣排放管道1中尾氣流動的下游方向的。由于繞流原理，氣流沿補氣通道表面流動，在到達其頂點(90度)附近就離開了壁面，在下游形成一個低壓區(qū)，這樣，由于補氣通道 3的出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動的下游方向，也就是朝向此低壓區(qū)，使得能夠容易地補入空氣，改善廢氣環(huán)境，提高催化器的轉化效率，進而減小尾氣排放。內(nèi)燃機在中、高負荷動態(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，而補氣通道3的此種結構利用上述低壓區(qū)，克服了這個缺陷，使得即使在內(nèi)燃機中、高負荷動態(tài)條件下，消聲器內(nèi)廢氣呈現(xiàn)高排氣背壓、高排氣流速時也能實現(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化效率的空燃比空間。此外，本發(fā)明的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器僅僅采用簡單地改變補氣通道結構和布置的方式，即可解決高排氣背壓和高排氣流速時的二次補氣問題，使得在內(nèi)燃機的中、高負荷狀態(tài)也能進行二次補氣。相對于專利CN1673496A的強行向尾氣排放管中補氣的方式，本發(fā)明實現(xiàn)起來更簡單，并且從根本上針對尾氣排放管中排氣背壓高的問題原因，通過改變補氣通道在尾氣排放管中的結構和布置，直接地將其避免。可以理解，本發(fā)明所采用的技術方案避免了現(xiàn)有技術中的慣用的強行補氣方式。優(yōu)選地，該內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器還包括閥控裝置4，該閥控裝置4設置在補氣通道3的后端，用于控制補氣通道3由后端向前端單向打開或關閉。更優(yōu)選地，在本實施例中，該閥控裝置4為單向簧片閥。即使在內(nèi)燃機車中、高負荷動態(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，該單向簧片閥也能依靠上述的低壓區(qū)而打開，從而實現(xiàn)通過補氣通道3補入空氣。另外，如圖3和圖5所示，作為一種優(yōu)選方式，補氣通道3的位于尾氣排放管道1 中的部分具有沿尾氣流動方向延伸的彎折段。可以理解，該沿尾氣流動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，在本實施例中，從圖5中可以看出，補氣通道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。另外，將補氣通道3設置為具有此第二彎折段的形狀，還節(jié)省了補氣通道 3在消聲器中所占用的空間。更優(yōu)選地，補氣通道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。如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器與根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器具有相同的構成。不同點在于，與第一實施例中的補氣通道3的布置方式不同，在本實施例中，補氣通道3具有朝向尾氣流動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可以清楚地看出補氣通道3的形狀及其與尾氣排放管道1的位置關系。優(yōu)選地，在本實施例中，補氣通道3的彎折段的出口端面垂直于尾氣排放管道的延伸方向，以使得補氣的效率達到最優(yōu)。與圖6所示不同的一點是，作為一種實施方式，圖4中進一步示出了補氣通道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)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，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、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，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)中沿氣體流動方向依次設置；以及補氣通道(3)，設置在所述第一催化器( 和第二催化器(7)之間，所述補氣通道(3) 的前端伸入所述尾氣排放管道(1)中，其特征在于所述補氣通道(3)的出口朝向所述尾氣排放管道(1)中尾氣流動的下游方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，其特征在于，還包括閥控裝置 G)，設置在所述補氣通道(3)的后端，用于控制所述補氣通道(3)由后端向前端單向打開或關閉。
3.根據(jù)權利要求2所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補氣通道(3)的位于所述尾氣排放管道(1)中的部分具有沿尾氣流動方向延伸的彎折段。
4.根據(jù)權利要求3所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補氣通道(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)權利要求2所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補氣通道(3) 的具有朝向尾氣流動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)權利要求5所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，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)權利要求5所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補氣通道(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)權利要求1-7中的任意一項所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述補氣通道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)權利要求1-7中的任意一項所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，其特征在于，所述閥控裝置為單向簧片閥。
10.根據(jù)權利要求8所述的內(nèi)燃機的尾氣凈化消聲器，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方向依次設置；以及補氣通道，設置在第一催化器和第二催化器之間，補氣通道的前端伸入尾氣排放管道中，其中，補氣通道的出口朝向尾氣排放管道中尾氣流動的下游方向。即使在摩托車中、高負荷動態(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，也能實現(xiàn)二次補氣，提高催化器的轉化效率。
文檔編號F01N3/28GK102465731SQ20101053474
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權日2010年11月5日
發(fā)明者林漫群, 閻希成 申請人:常州光陽摩托車有限公司