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一种净化消声器具体实施方式-排气消音器-江苏誉美

排气消音器

一种净化消声器具体实施方式

时间:2018-06-21 10:33:07 查看:50
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1中,1表示废气进气管、2表示热空气进气管、3表示热空气出 口、4表示净化消声器外壳、5表示燃烧室外壳、6表示燃烧室内胆、7 表示水平管、8表示后收缩管、9表示后拉瓦尔管喉部、10表示后扩张管、 11表示空气进口、12表示涡轮、13表示二元催化剂层、14表示微孔板、 15表示消声管、16表示净化消声器外壳的端面、17表示环状喉部截面微 调丝扣、18表示前收缩管、19表示前拉瓦尔管喉部、20表示前扩张管、 21表示净化消声器外壳4和燃烧室外壳5之间的夹层、22表示燃烧室、23表示排出口、24表示空气预热层。

图2中,25表示由所述后收缩管8、后拉瓦尔管喉部9和后扩张管 10组成后拉瓦尔管; 26表示由所述前收缩管18、前拉瓦尔管喉部19和 前扩张管20组成前拉瓦尔管; 27表示由前拉瓦管26、水平管7和后拉 瓦尔管25组成引射腔。

在图1和图2中,热空气进气管2套装在废气进气管1内,热空气 进气管2的热空气出口3的一段缩口呈现一个角度,与前拉瓦尔管喉部 19形成一环形出口喉道;其喉道截面可根据发动机排量参数、通过调整 环状喉部截面微调丝扣17伸缩喉部位置进行无级调整;废气经废气进气 管1由热空气进气管2与前拉瓦尔管喉部19形成的环状出口喉道以脉冲 方式冲出;在前扩张管20与热空气进气管2之间形成一个环形扩张截面, 临界状态下的废气沿逐渐扩大的流线截面迅速膨胀减压进入超声速状 态,由此在引射腔27内产生强烈负压区。

外界空气经空气进口 11、由燃烧室外壳5和燃烧室内胆6形成的空 气预热层24和热空气进气管2被吸入引射腔27,并且与废气产生混合; 由于两种气体的初速相差极大,必然形成其分子层面的强烈砝撞,并产 生很大的动能,同时也利用了热气体自身的自振(一种物理现象),使得 两种气体得以充分混合。超声速混合气经水平管7进入后收缩管8,沿逐 渐缩小的流线截面连续减速、增压、增温进入亚声速状态.经后拉瓦尔 管喉部9进入扩张管10沿逐渐扩大的流线截面继续减速、增压、增温后 喷向装于燃烧室22的底部的涡轮12,经涡轮12的气流导向叶片(未图 示)产生沿燃烧室内胆6旋转的气流,使气体混合更均匀。

由于外界空气经过空气预热层24,自身温度已达几百度,在几种能 量的同时作用下就营造了一个很好的起燃环境,使燃烧温度进一步提高。

混合气体在燃烧室内胆6中得到充分的反应时间,然后由设置在燃 烧室22与废气进气管1 一倒的净化消声器外壳4的端面16之间、用来 排出经燃烧的混合气体的排出口 23,从燃烧室22排出后转向,沿净化消 声器外壳4和燃烧室外壳5之间的夹层21 (燃烧室内胆6本身也是消声 器的组成部分),例如,经二元催化剂层13、以及由消声管15和微孔板
14组成的消声室、在净化并消声后的状态下排入大气外界大气可取自未图示的空气滤清器(也可另加空气过滤装置),由 软管引至空气进口 11。为了保证燃烧室22的壳体受热均衡,还可在空气 预热层24内安装未图示的气道;空气经过气道均匀流过空气预热层24、 进入热空气进气管2,从而被引入引射腔27内与废气反应。

工作时燃烧室22内的温度将高达800X: ~ 1200X:(NOx气体的冻结 温度为1250X:以上,因此不会产生新的NOx气体)。空气预热层的另一个作用是冷却燃烧室22的壳体,使其不会在高温 环境下变形损坏。为了减少发动机背压,使发动机汽缸扫气顺畅,提高发动机输出功 率,发动机排气口处也可以采用扩张管与主排气管以并联方式连接,从 而可以利用扩张管的引射作用,提高扫气效率,控制发动机背压。另外 也可以将主排气管截面减小,这样可以减少排气管贮气容量、提高脉冲 压力、提高喷流速度、增加气体动能,并且可以巧妙利用汽缸内自循环 的废气增加燃气热容量,有效控制NO气体的产生,建立良好净化基础。

以上举例说明了本发明的实施方式,但本发明的内燃机废气净化消 声器并不限于这些实施例,在本发明的宗旨上可以进行各种变形。例如, 在实施例中说明了将燃烧室部分与消声室部分组合在一起的情况,但是, 也可以单独由燃烧室部分构成本发明的废气净化消声器;由于燃烧室本 身就是一种反射式消声室,所以其本身也具有消声的功能。

如上所述,本发明利用汽车发动机排出的脉动、高压气体经热空气 出气管和扩张管组成的环状喉管通道,经拉瓦尔管扩张管增速,以超声 速喷出,在引射腔内产生强烈的负压将空气吸入。此时废气和空气的流 速差极大,两种气体分子在分子层面产生强烈砝撞并充分混合,在第二 段拉瓦尔管连续减速、增压、增温后,混合气体在高温(570K以上)的 作用下产生强烈的自振动能,而且温度越高动能越大(这是一种气体物 理现象),在上述二种物理作用下,废气中的未燃尽气体CO、CHX在空 气中氧气的助燃下开始再燃烧(由于空气引入前已经过预热,此时的温 度已有530K~750K,极为有利于建立燃烧环境),高温气流流经涡轮的 气流导向叶片后产生旋转,进一步确保了燃烧的均匀性和稳定性,这里 涡轮还有另外一个作用,既它有一定的热容量,当排放气体温度变化时, 能确保燃烧的连续,经燃烧室的减速、增压、增温、燃烧,充分保证了 反应时间和效果。

内燃机废气中的NOx不是燃烧未尽的中间物质,它是发动机在富 氧、高温及有足够维持时间的状态下由空气中的n2、02反应产生的物质, 它的排放形式主要是NO,遇到补进的空气后变成N02(现有装置NO只 有在排入大气后与空气反应变成N02),1\02溶于水,由于CHX物质与 空气反应燃烧后变成水和co2。这样在燃烧室消声室及排气管中就给 no2溶于水创造了有利条件,反应后的气体经燃烧室与废气进气管一侧 的净化消声器外壳的端面之间的排出口排出,经二元催化剂层、经敷有 微孔板的消声室,将XO、HCX的残余部分彻底净化后排到大气。该装 置的另一个特点是,空气的进气量随废气的排气量自动调节,能在几乎 所有工况条件下做到最佳气体混合比例。

本发明的直接效果是,它能有效提高对CO、HCX、NOx有害气的 净化率,寿命长、结构简单、补气自控(调谐)准确,气体能量利用率 高,无外设无外加动力、成本低。

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