CN220646057U - 一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及汽油机尾气净化技术领域,公开了一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,包括进气管、补气机构、催化消声机构、出气管、颗粒物捕集机构,通过补气机构、催化消声机构、颗粒物捕集机构联合工作,补气机构将高压空气导入与汽油机排放废气混合后,先后通过前膨胀腔、催化转化器腔和后膨胀腔,使混合废气在催化消声机构中经过初次净化,然后从出气管进入到颗粒物捕集器中经过二次净化,再从排气尾管排到大气中,同时高效净化汽油机排气中CO、HC、NOx和颗粒物四种污染物,具有多种净化效果,且将膨胀腔与催化转化器耦合使用,具有消声降噪的功能,装置结构紧凑,高度集成化。

Description

一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置
技术领域
本实用新型涉及汽油机尾气净化技术领域,特别是涉及一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置。
背景技术
非道路移动机械用小型点燃式发动机,简称小型通用汽油机,是指净功率不大于19kW的非道路移动机械用的小型点燃式发动机,因其结构紧凑、价格低廉,被广泛用于小型发电机组、园林植保机械等动力源。
近年来,小型通用汽油机销售量迅速增加,据《中国内燃机工业年鉴》统计,2018年我国小型通用汽油机销售量共3112.9万台,占当年内燃机销售总额的38.21%,超过车用内燃机销售总额。其中,小型汽油发电机占有较大比重,且主要是销往北美、欧洲等海外市场,对环保性能要求十分严格。
随着道路车辆的排放得到了较好的控制,原本处于次要位置的非道路移动污染源逐渐变为大气污染的主要污染源,其中小型通用汽油机的尾气污染问题也日益凸显。小型通用汽油机考虑到经济性,目前大多是化油器式,供给的混合气较浓,要想应用三元催化转化器同时高效净化CO、HC和NOx三种气态污染物,通常需要进行二次空气补气。
现有技术公开了一种汽车消音排气装置,包括排气歧管,所述排气歧管的数目与发动机的气缸的数目一致,所述汽车消音排气装置还包括前排气管、催化反应器、排气温度传感器、副***、后排气管、主***、排气尾管、过渡曲管,所述排气歧管的进气口与所述发动机的出气口对应连接,该现有技术存在对于混合气较浓的小型通用汽油机的有害气体净化效果较差,且不能同时净化排气颗粒物的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是:提供一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,以解决现有技术存在的对于混合气较浓的小型通用汽油机的有害气体净化效果较差,且不能同时净化排气颗粒物的问题。
为了实现上述目的,本实用新型提供了一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,包括进气管、补气机构、催化消声机构、出气管、颗粒物捕集机构,所述催化消声机构包括前膨胀腔、后膨胀腔、催化转化器腔和催化转化器,所述进气管的一端与发动机排气管连通,所述进气管的另一端与所述前膨胀腔连通,所述催化转化器腔位于所述前膨胀腔和后膨胀腔之间,所述催化转化器位于所述催化转化器腔内,所述前膨胀腔和后膨胀腔通过所述催化转化器连通,所述补气机构的出气口与所述进气管连通,所述出气管一端与所述后膨胀腔连通,所述出气管另一端与所述颗粒物捕集机构的入口连通,所述补气机构用于将高压空气喷入进气管中,喷入的高压空气在进气管中和发动机排气管排出的气体混合。
优选的,所述补气机构包括补气管和微型空气泵,所述微型空气泵的出气口通过所述补气管与所述进气管连通。
优选的,所述微型空气泵由发动机提供动力驱动。
优选的,所述补气管的出气口与所述进气管顺排气气流方向呈45°。
优选的,所述颗粒物捕集机构包括颗粒物捕集器和排气尾管,所述颗粒物捕集器的入口与所述出气管连通,所述颗粒物捕集器的出口与所述排气尾管连通。
优选的,所述颗粒物捕集机构还包括法兰,所述颗粒物捕集器的入口通过法兰环与所述出气管可拆卸连接。
优选的,所述前膨胀腔包括第一膨胀腔和第二膨胀腔,所述后膨胀腔为第三膨胀腔,所述第一膨胀腔靠近所述进气管,所述第二膨胀腔靠近所述催化转化器腔。
优选的,所述催化消声机构还包括穿孔板,所述穿孔板上设有多个通气平孔,所述第一膨胀腔和第二膨胀腔通过所述穿孔板分隔开。
优选的,所述催化转化器为三元催化转化器。
优选的,所述催化消声机构还包括隔板,所述第二膨胀腔与所述催化转化器腔之间设有隔板,所述催化转化器腔与所述第三膨胀腔之间设有隔板。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:
通过补气机构、催化消声机构、颗粒物捕集机构联合工作,同时高效净化排气中CO、HC、NOx和颗粒物四种污染物,有多种净化效果,并且将膨胀腔耦合催化转化器使用,具有消声降噪的功能,装置结构紧凑,高度集成化。
附图说明
图1是本实用新型实施例的小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置的结构示意图;
图2是本实用新型实施例的催化消声机构的结构示意图;
图3是本实用新型实施例的穿孔板的结构示意图。
图中,1、发动机;2、发动机排气管;3、进气管;4、补气管;5、微型空气泵;6、催化消声机构;7、出气管;8、法兰环;9、颗粒物捕集器;10、排气尾管;11、第一膨胀腔;12、穿孔板;13、第二膨胀腔;14、隔板;15、催化转化器腔;16、催化转化器;17、后膨胀腔;18、前膨胀腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型,但不用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
此外,在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例一
如图1所示,本实用新型优选实施例的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,包括进气管3、补气机构、催化消声机构6、出气管7、颗粒物捕集机构,催化消声机构6包括前膨胀腔18、后膨胀腔17、催化转化器腔15和催化转化器16,进气管3的一端与发动机排气管2连通,进气管3的另一端与前膨胀腔18连通,催化转化器腔15位于前膨胀腔18和后膨胀腔17之间,催化转化器16位于催化转化器腔15内,前膨胀腔18和后膨胀腔17通过催化转化器16连通,补气机构的出气口与进气管3连通,出气管7一端与后膨胀腔17连通,出气管7另一端与颗粒物捕集机构的入口连通,补气机构用于将高压空气喷入进气管3中,喷入的高压空气在进气管3中和发动机排气管2排出的气体混合,通过补气机构、催化消声机构6、颗粒物捕集机构联合工作,同时高效净化排气中CO、HC、NOx和颗粒物四种污染物,有多种净化效果,并且将膨胀腔与催化转化器16耦合使用,具有消声降噪的功能,装置结构紧凑,高度集成化。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于,补气机构包括补气管4和微型空气泵5,微型空气泵5的出气口通过补气管4与进气管3连通,以便于进行二次补气。
微型空气泵5由发动机1提供动力驱动。
补气管4的出气口与进气管3顺排气气流方向呈45°,使喷入进气管3的高压空气和排气管2排出的废气混合更快、更均匀,并防止高压空气倒流进发动机1气缸内。
催化消声机构6安装在颗粒捕集器9的上游,接近发动机1排气门,颗粒捕集器9位于排气尾管10的出口处。补气机构的出口端安装在催化消声机构6的进气管3的管壁上,与排气流动方向成锐角,微型空气5泵提供的空气量经补气管4,顺着排气流动方向喷入排气管3中。
颗粒物捕集机构包括颗粒物捕集器9和排气尾管10,颗粒物捕集器9的入口与出气管7连通,颗粒物捕集器9的出口与排气尾管10连通,以便于对混合废气中的颗粒物进行捕集净化。
颗粒物捕集机构还包括法兰8,颗粒物捕集器9的入口通过法兰环8与出气管7可拆卸连接,以便于拆卸进行再生处理、维护与更新。
本实施例的其他结构与实施例一相同,此处不再赘述。
实施例三
本实施例与实施例二的区别在于,如图2所示,前膨胀腔18包括第一膨胀腔11和第二膨胀腔13,后膨胀腔17为第三膨胀腔,第一膨胀腔11靠近进气管3,第二膨胀腔13靠近催化转化器腔15,以便于通过第一膨胀腔11、第二膨胀腔13、第三膨胀腔的扩张腔声学结构进行消声。
如图3所示,催化消声机构6还包括穿孔板12,穿孔板12上设有多个通气平孔,第一膨胀腔11和第二膨胀腔13通过穿孔板12分隔开,穿孔板12上密集的小孔可以消耗气体能量,有消声的效果。
穿孔板12上分布有数量多、孔径小的小孔,可对高速通过的废气起到节流作用,气流突然被压缩分成许多细流,又突然进入膨胀腔内得以膨胀,突变使得声能被大大衰减。
考虑到制造工艺和防止孔被积炭堵塞,穿孔板12上的小孔孔径选取6mm。
催化转化器16为三元催化转化器。
催化消声机构6还包括隔板14,第二膨胀腔13与催化转化器腔15之间设有隔板14,催化转化器腔15与第三膨胀腔之间设有隔板14,以便于将催化转化器腔15与第二膨胀腔13和第三膨胀腔分隔开。
进气管3位于第一膨胀腔11内部的后端管壁上设有多个出气孔。
本实施例的其他结构与实施例二相同,此处不再赘述。
实施例四
本实施例采用市面上常见的一款化油器式188F汽油发电机组,该发电机组动力源是一化油器式汽油机,未匹配排气后处理***。
补气机构布置在催化消声机构6入口的前方,微型空气泵5产生的高压空气通过补气管4喷射在催化消声机构6的进气管3中。
具体地,补气管4与进气管3连接,补气管4的后段与进气管3顺排气流动方向成45°斜角,使喷入进气管3的高压空气和发动机1的排气管2排出的废气混合更快、更均匀,并防止高压空气倒流进发动机1气缸内。
可选地,微型空气泵5由该小型通用汽油发电机驱动。
催化消声机构6由进气管3、第一膨胀腔11、穿孔板12、第二膨胀腔13、隔板14、催化转化器腔15、催化转化器16、第三膨胀腔和出气管7组成。
进气管3后段伸入第一膨胀腔11中;第一膨胀腔11与第二膨胀腔13中间有穿孔板12分隔;第二膨胀腔13与催化转化器腔15中间有隔板14分隔;催化转化器腔15与第三膨胀腔中间有隔板14分隔;三元催化转化器16位于催化转化器腔15中。
具体地,进气管3后段管壁上设置有多个出气孔,穿孔板12设置有多个通气平孔。
颗粒物捕集器9的入口通过法兰连接的方式与催化消声机构6的出气管7连接。
具体地,颗粒物捕集器9位于通用汽油机后处理净化设备的最末端,可以拆卸。
本实施例中,微型空气泵5的出口压力应大于0.04Mpa,出气量大于40L/min。
本实施例中,催化消声机构6的基本参数如表1所示。
表1三元催化转化器基本参数
本实施例中,颗粒物捕集器9的基本参数如表2所示。
表2颗粒物捕集器结构参数
三元催化转化器对混合废气起到催化净化CO、HC、NOx的作用;颗粒物捕集器9对混合废气中的颗粒物进行捕集净化;利用进气管3、穿孔板12的多孔结构和第一膨胀腔、第二膨胀腔、第三膨胀腔的扩张腔声学结构进行消声,具备降噪功能,利用腔与管的适当组合达到消声的作用,它的消声原理主要有两点,其一是利用管道的截面突变引起声阻抗发生变化,使沿管道传播的声波朝声源方向反射回去;其二是通过改变膨胀腔和内接管的长度,利用几个界面的反射,使前进的声波与管子不同界面上的反射声波之间的相位差相差180度,从而发生干涉而相互抵消,结构简单,不使用岩棉、棉花、海绵等吸声材料,因而不受高温和腐蚀性气体的影响,适用于小型通用汽油机的高温排气消声。
本实用新型的工作过程为:
当发动机1启动后,小型汽油发电机开始工作,发动机1排放的废气从发动机排气管2中排出,此时,小型汽油发电机提供电源给微型空气泵5,微型空气泵5启动并产生高压空气从补气管4中喷射到发动机排气管2下游的进气管3中,高压空气与发动机2排出的废气混合后,从进气管3后端的出气孔中扩散到第一膨胀腔11中;然后通过穿孔板12,进入到第二膨胀腔13中;再经过三元催化转化器,进入到第三膨胀腔中,混合废气在催化消声机构6中经过初次净化,从出气管7进入到颗粒物捕集器9中;最后二次净化后的废气从排气尾管10中排到大气中。
综上,本实用新型实施例提供一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其通过补气机构、催化消声机构6、颗粒物捕集机构联合工作,同时高效净化排气中CO、HC、NOx和颗粒物四种污染物,有多种净化效果,并且将膨胀腔耦合催化转化器使用,具有消声降噪的功能,装置结构紧凑,高度集成化。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,包括进气管(3)、补气机构、催化消声机构(6)、出气管(7)、颗粒物捕集机构,所述催化消声机构(6)包括前膨胀腔(18)、后膨胀腔(17)、催化转化器腔(15)和催化转化器(16),所述进气管(3)的一端与发动机排气管(2)连通,所述进气管(3)的另一端与所述前膨胀腔(18)连通,所述催化转化器腔(15)位于所述前膨胀腔(18)和后膨胀腔(17)之间,所述催化转化器(16)位于所述催化转化器腔(15)内,所述前膨胀腔(18)和后膨胀腔(17)通过所述催化转化器(16)连通,所述补气机构的出气口与所述进气管(3)连通,所述出气管(7)一端与所述后膨胀腔(17)连通,所述出气管(7)另一端与所述颗粒物捕集机构的入口连通,所述补气机构用于将高压空气喷入进气管(3)中,喷入的高压空气在进气管(3)中和发动机排气管(2)排出的气体混合。
2.根据权利要求1所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述补气机构包括补气管(4)和微型空气泵(5),所述微型空气泵(5)的出气口通过所述补气管(4)与所述进气管(3)连通。
3.根据权利要求2所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述微型空气泵(5)由发动机(1)提供动力驱动。
4.根据权利要求3所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述补气管(4)的出气口与所述进气管(3)顺排气气流方向呈45°。
5.根据权利要求1所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述颗粒物捕集机构包括颗粒物捕集器(9)和排气尾管(10),所述颗粒物捕集器(9)的入口与所述出气管(7)连通,所述颗粒物捕集器(9)的出口与所述排气尾管(10)连通。
6.根据权利要求5所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述颗粒物捕集机构还包括法兰环(8),所述颗粒物捕集器(9)的入口通过法兰环(8)与所述出气管(7)可拆卸连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述前膨胀腔(18)包括第一膨胀腔(11)和第二膨胀腔(13),所述后膨胀腔(17)为第三膨胀腔,所述第一膨胀腔(11)靠近所述进气管(3),所述第二膨胀腔(13)靠近所述催化转化器腔(15)。
8.根据权利要求7所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述催化消声机构(6)还包括穿孔板(12),所述穿孔板(12)上设有多个通气平孔,所述第一膨胀腔(11)和第二膨胀腔(13)通过所述穿孔板(12)分隔开。
9.根据权利要求8所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述催化转化器(16)为三元催化转化器。
10.根据权利要求8所述的一种小型通用汽油机排气后处理净化与消音装置,其特征在于,所述催化消声机构(6)还包括隔板(14),所述第二膨胀腔(13)与所述催化转化器腔(15)之间设有隔板(14),所述催化转化器腔(15)与所述第三膨胀腔之间设有隔板(14)。
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