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一種凈化消聲器具體實施方式-排氣消音器-江蘇譽美

排氣消音器

一種凈化消聲器具體實施方式

時間:2018-06-21 10:33:07 查看:439
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1中,1表示廢氣進氣管、2表示熱空氣進氣管、3表示熱空氣出 口、4表示凈化消聲器外殼、5表示燃燒室外殼、6表示燃燒室內膽、7 表示水平管、8表示后收縮管、9表示后拉瓦爾管喉部、10表示后擴張管、 11表示空氣進口、12表示渦輪、13表示二元催化劑層、14表示微孔板、 15表示消聲管、16表示凈化消聲器外殼的端面、17表示環狀喉部截面微 調絲扣、18表示前收縮管、19表示前拉瓦爾管喉部、20表示前擴張管、 21表示凈化消聲器外殼4和燃燒室外殼5之間的夾層、22表示燃燒室、23表示排出口、24表示空氣預熱層。

圖2中,25表示由所述后收縮管8、后拉瓦爾管喉部9和后擴張管 10組成后拉瓦爾管; 26表示由所述前收縮管18、前拉瓦爾管喉部19和 前擴張管20組成前拉瓦爾管; 27表示由前拉瓦管26、水平管7和后拉 瓦爾管25組成引射腔。

在圖1和圖2中,熱空氣進氣管2套裝在廢氣進氣管1內,熱空氣 進氣管2的熱空氣出口3的一段縮口呈現一個角度,與前拉瓦爾管喉部 19形成一環形出口喉道;其喉道截面可根據發動機排量參數、通過調整 環狀喉部截面微調絲扣17伸縮喉部位置進行無級調整;廢氣經廢氣進氣 管1由熱空氣進氣管2與前拉瓦爾管喉部19形成的環狀出口喉道以脈沖 方式沖出;在前擴張管20與熱空氣進氣管2之間形成一個環形擴張截面, 臨界狀態下的廢氣沿逐漸擴大的流線截面迅速膨脹減壓進入超聲速狀 態,由此在引射腔27內產生強烈負壓區。

外界空氣經空氣進口 11、由燃燒室外殼5和燃燒室內膽6形成的空 氣預熱層24和熱空氣進氣管2被吸入引射腔27,并且與廢氣產生混合; 由于兩種氣體的初速相差極大,必然形成其分子層面的強烈砝撞,并產 生很大的動能,同時也利用了熱氣體自身的自振(一種物理現象),使得 兩種氣體得以充分混合。超聲速混合氣經水平管7進入后收縮管8,沿逐 漸縮小的流線截面連續減速、增壓、增溫進入亞聲速狀態.經后拉瓦爾 管喉部9進入擴張管10沿逐漸擴大的流線截面繼續減速、增壓、增溫后 噴向裝于燃燒室22的底部的渦輪12,經渦輪12的氣流導向葉片(未圖 示)產生沿燃燒室內膽6旋轉的氣流,使氣體混合更均勻。

由于外界空氣經過空氣預熱層24,自身溫度已達幾百度,在幾種能 量的同時作用下就營造了一個很好的起燃環境,使燃燒溫度進一步提高。

混合氣體在燃燒室內膽6中得到充分的反應時間,然后由設置在燃 燒室22與廢氣進氣管1 一倒的凈化消聲器外殼4的端面16之間、用來 排出經燃燒的混合氣體的排出口 23,從燃燒室22排出后轉向,沿凈化消 聲器外殼4和燃燒室外殼5之間的夾層21 (燃燒室內膽6本身也是消聲 器的組成部分),例如,經二元催化劑層13、以及由消聲管15和微孔板
14組成的消聲室、在凈化并消聲后的狀態下排入大氣外界大氣可取自未圖示的空氣濾清器(也可另加空氣過濾裝置),由 軟管引至空氣進口 11。為了保證燃燒室22的殼體受熱均衡,還可在空氣 預熱層24內安裝未圖示的氣道;空氣經過氣道均勻流過空氣預熱層24、 進入熱空氣進氣管2,從而被引入引射腔27內與廢氣反應。

工作時燃燒室22內的溫度將高達800X: ~ 1200X:(NOx氣體的凍結 溫度為1250X:以上,因此不會產生新的NOx氣體)?諝忸A熱層的另一個作用是冷卻燃燒室22的殼體,使其不會在高溫 環境下變形損壞。為了減少發動機背壓,使發動機汽缸掃氣順暢,提高發動機輸出功 率,發動機排氣口處也可以采用擴張管與主排氣管以并聯方式連接,從 而可以利用擴張管的引射作用,提高掃氣效率,控制發動機背壓。另外 也可以將主排氣管截面減小,這樣可以減少排氣管貯氣容量、提高脈沖 壓力、提高噴流速度、增加氣體動能,并且可以巧妙利用汽缸內自循環 的廢氣增加燃氣熱容量,有效控制NO氣體的產生,建立良好凈化基礎。

以上舉例說明了本發明的實施方式,但本發明的內燃機廢氣凈化消 聲器并不限于這些實施例,在本發明的宗旨上可以進行各種變形。例如, 在實施例中說明了將燃燒室部分與消聲室部分組合在一起的情況,但是, 也可以單獨由燃燒室部分構成本發明的廢氣凈化消聲器;由于燃燒室本 身就是一種反射式消聲室,所以其本身也具有消聲的功能。

如上所述,本發明利用汽車發動機排出的脈動、高壓氣體經熱空氣 出氣管和擴張管組成的環狀喉管通道,經拉瓦爾管擴張管增速,以超聲 速噴出,在引射腔內產生強烈的負壓將空氣吸入。此時廢氣和空氣的流 速差極大,兩種氣體分子在分子層面產生強烈砝撞并充分混合,在第二 段拉瓦爾管連續減速、增壓、增溫后,混合氣體在高溫(570K以上)的 作用下產生強烈的自振動能,而且溫度越高動能越大(這是一種氣體物 理現象),在上述二種物理作用下,廢氣中的未燃盡氣體CO、CHX在空 氣中氧氣的助燃下開始再燃燒(由于空氣引入前已經過預熱,此時的溫 度已有530K~750K,極為有利于建立燃燒環境),高溫氣流流經渦輪的 氣流導向葉片后產生旋轉,進一步確保了燃燒的均勻性和穩定性,這里 渦輪還有另外一個作用,既它有一定的熱容量,當排放氣體溫度變化時, 能確保燃燒的連續,經燃燒室的減速、增壓、增溫、燃燒,充分保證了 反應時間和效果。

內燃機廢氣中的NOx不是燃燒未盡的中間物質,它是發動機在富 氧、高溫及有足夠維持時間的狀態下由空氣中的n2、02反應產生的物質, 它的排放形式主要是NO,遇到補進的空氣后變成N02(現有裝置NO只 有在排入大氣后與空氣反應變成N02),1\02溶于水,由于CHX物質與 空氣反應燃燒后變成水和co2。這樣在燃燒室消聲室及排氣管中就給 no2溶于水創造了有利條件,反應后的氣體經燃燒室與廢氣進氣管一側 的凈化消聲器外殼的端面之間的排出口排出,經二元催化劑層、經敷有 微孔板的消聲室,將XO、HCX的殘余部分徹底凈化后排到大氣。該裝 置的另一個特點是,空氣的進氣量隨廢氣的排氣量自動調節,能在幾乎 所有工況條件下做到最佳氣體混合比例。

本發明的直接效果是,它能有效提高對CO、HCX、NOx有害氣的 凈化率,壽命長、結構簡單、補氣自控(調諧)準確,氣體能量利用率 高,無外設無外加動力、成本低。

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