CN1323227C - 柴油机尾气前处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种柴油机尾气前处理装置，属于内燃机燃烧和尾气处理领域。这种柴油机尾气前处理装置，把排气过滤元件设置在向上开启的排气阀下方的气缸盖中，其空隙构成燃烧室的一部分。排气过滤元件无论是用多孔陶瓷、耐热不锈钢丝，还是用金属粉末烧结的多孔材料制作，都能有效滤除排气中的大部分碳粒。由于排气过滤元件还具有蓄热功能，新鲜空气和混合气在压缩冲程进入过滤元件时，被过滤出来的碳粒就会再次参与燃烧，提高了燃料的利用率和使过滤元件得到再生。由于过滤元件具有足够的流通面积，在发动机的压缩比基本不变的情况下，既保证了发动机的性能良好，又大幅度降低了碳烟、NOx、CO和HC的排放。
Description
技术领域
一种柴油机尾气前处理装置，属于内燃机燃烧和尾气处理领域。
背景技术
柴油机的碳烟排放是构成环境污染的主要部分之一。由于传统柴油机混合气为质调节，这样使柴油机在高工况下极易产生碳烟的排放。目前，柴油机常采用的微粒过滤器，这种尾气后处理装置存在着一些缺点：每隔一段时间就要对微粒过滤器进行一次电加热，使吸附在微粒过滤器上面的碳粒进行燃烧，要消耗一部分能量；燃烧后产物直接排出，不做任何有用功；不加其它的催化剂或装置的话，只能过滤碳烟，不能降低CO、HC和NOx的排放；体积较大，成本较高。为了解决上述柴油机尾气后处理的各种缺点，采取一种有效的尾气处理装置是十分必要的。
发明内容
针对上述现有技术所存在的不足，本发明的目的是：提供一种柴油机尾气前处理装置，这种装置把排气过滤元件设置在排气阀下方的气缸盖中，并利用排气过滤元件的过滤、蓄热和贮气的功能，让过滤出来的碳粒具有充分的条件参与燃烧，从而降低柴油机的碳烟、NOx、CO和HC的排放。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柴油机尾气前处理装置，它有一个过滤排气中碳粒的过滤元件。在气缸盖内、只能向上开启的排气阀的下方设有一个上述的过滤元件。上述的过滤元件可以是用多孔陶瓷或金属粉沫烧结的多孔材料制作的过滤器，在过滤器的上部和下部各设有一个用耐热不锈钢制作的多孔防护层，并用中孔盖板把过滤器和多孔防护层紧固在气缸盖内。上述的过滤元件还可以是用耐热不锈钢丝压制的金属丝过滤器，并用中孔盖板把金属丝过滤器紧固在气缸盖内。
上述技术方案的指导思想是：无论过滤元件是用多孔陶瓷、金属粉沫烧结的多孔材料，还是用耐热不锈钢丝制作，都是为了有效过滤排气中的碳粒。过滤元件要设置在排气阀前的气缸盖中，是为了利用过滤元件的蓄热功能，让新鲜空气在压缩冲程进入过滤元件中，使被过滤的碳粒有条件再次参与燃烧。不仅提高了燃料的利用率，而且使过滤元件得到再生。碳粒在过滤元件内的燃烧，会使燃烧温度和燃烧速度降低。燃烧温度降低使燃烧产物中的NOx排放降低；燃烧速度降低会减小压升率，在一定程度上改善了发动机的工作粗暴性。而对于汽油机或气体燃料发动机，以低成本进行排气处理，也是具有重要意义的。
本发明的有益效果是：这种柴油机尾气前处理装置，把排气过滤元件设置在只能向上开启的排气阀下方的气缸盖中，排气过滤元件无论是用多孔陶瓷、金属粉沫烧结的多孔材料还是用耐热不锈钢丝制作，都能滤除尾排气中的大部分碳粒。由于排气过滤元件还具有蓄热功能，新鲜空气在压缩冲程进入过滤元件时，被过滤出来的碳粒就会再次参与燃烧，加上过滤元件具有足够的流通面积，在发动机的压缩比基本不变的情况下，既保证了发动机的性能良好，又大幅度降低了碳烟、NOx、CO和HC的排放。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是一种柴油机尾气前处理装置的结构图。
图2是图1的A-A剖视表示分体式过滤器。
图3是图1的A-A剖视表示整体式过滤器。
图4是另一种柴油机尾气前处理装置的结构图。
图中：1、气缸盖，2、进气阀，3、喷油器，4、排气阀，5、多孔防护层，6、过滤器，7、中心盖板，8、活塞，9、气缸套，10、金属丝过滤器。
具体实施方式
在图1、2、3所示的实施例中，由气缸盖1、活塞8和气缸套9组成发动机的主燃烧室，在气缸盖1上装有2个进气阀2、2个排气阀4和一个喷油器3，排气阀4只能向上开启。在排气阀4的下方设有过滤器6，图2表示分体式过滤器6。图3表示整体式过滤器6。在过滤器6的上、下部都放有多孔防护层5，并用中孔盖板7把过滤器6和多孔防护层5固定在气缸盖1内。上述的过滤器6可以用蜂窝陶瓷、泡沫陶瓷或金属粉沫烧结的多孔材料制作；多孔防护层5可以用耐热不锈钢的板材或网制作，一般可以采用多层一起使用，以提高对滤芯碎裂的防护可靠性。
图4所示的实施例中，由气缸盖1、活塞8和气缸套9组成发动机的主燃烧室，在气缸盖1上装有2个进气阀2、2个排气阀4和一个喷油器3，排气阀4只能向上开启。在排气阀4的下方设有金属丝过滤器10，并用中孔盖板7把金属丝过滤器10固定在气缸盖1内。金属丝过滤器10可以用耐热不锈钢丝压制。
Claims (3)
1.一种柴油机尾气前处理装置，它有一个过滤排气中碳粒的过滤元件，其特征是：在气缸盖(1)内、只能向上开启的排气阀(4)的下方设有所述过滤元件。
2.据权利要求1所述的柴油机尾气前处理装置，其特征是：上述的过滤元件是用多孔陶瓷或金属粉沫烧结的多孔材料制作的过滤器(6)，在过滤器(6)的上部和下部各设有一个用耐热不锈钢制作的多孔防护层(5)，并用中孔盖板(7)把过滤器(6)和多孔防护层(5)紧固在气缸盖(1)内。
3.据权利要求1所述的柴油机尾气前处理装置，其特征是：上述的过滤元件是全用耐热不锈钢丝压制的金属丝过滤器(10)，并用中孔盖板(7)把金属丝过滤器(10)紧固在气缸盖(1)内。
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