一种基于超声波发生装置的发动机尾气利用装置的制作方法

本发明涉及一种基于超声波发生装置的发动机尾气利用装置，特别涉及管道内部结构的设计，以及内部涂层的采用；球形腔体与渐缩型结构管道的结合；利用尾气流速产生超声波促进燃油雾化的过程。

背景技术：

当今社会发动机应用广泛，提高发动机的效率和减少有害物质的排放已迫在眉睫，利用发动机尾气可以达到节能的目的，促进燃油雾化和充分燃烧可达到减少排放的目的。仅以汽车所用发动机进行计算，以全球10亿辆汽车，每辆汽车发动机平均效率为30％且每年耗油1.8t计算，发动机效率每提高1％，可节约燃油六千万吨。

如今发动机应用广泛，全球发动机保有量已超过十亿台，虽说正在大力发展新能源，但是传统能源仍是当前社会的主要能源，所以节能减排依然是刻不容缓的。而发动机排放尾气时会产生高速射流。目前，针对于尾气，我们主要发展的的尾气后处理技术及涡轮增压器，所以本文认为，利用尾气高速射流产生超声波，不仅利用了尾气高速射流产生超声波，而且利用超声波促进发动机内燃油的雾化和充分燃烧，提高发动机的效率和减少污染物的排放。

目前，对于发动机尾气，最多的是尾气后处理技术和涡轮增压器，后处理用于处理尾气达到排放标准，以及将尾气再次通入进气口以降低燃烧室的氧气含量，涡轮增压器用于对发动机入口空气。而本文注重于利用尾气高速射流产生超声波，进而通过特殊管道将超声波传入燃烧室，促进柴油雾化和充分燃烧，提高发动机效率，目前基本没有此类应用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于超声波发生装置的发动机尾气利用装置，利用发动机排放尾气时产生的高速射流，撞击超声波发生装置产生超声波，并通过管道实现超声波的反射传播，将超声波通过进气口传入燃烧室，实现对燃油的雾化，促进充分燃烧，减少排放。本装置结构简单，并且不影响使用尾气后处理技术及涡轮增压器的使用，且达到节能减排的效果。

本发明针对如今发动机使用较多，且尾气没有充分利用的现状，提出了一种基于超声波发生装置的发动机尾气利用装置。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于超声波发生装置的发动机尾气利用装置，包括尾气入口管道、超声波发生装置、球形腔体以及超声波传播管道；所述超声波传播管道为一端高一端低的U型管；低的一端为超声波出口；

所述尾气入口管道和超声波传播管道高的一端垂直连接，在管道连接处内嵌有球形腔体，且球形腔体与管道内壁贴合，所述球形腔体两端开有小孔且小孔位于尾气入口管道的中心线上；与球形腔体底部小孔接触的外管道上开有相应的小孔；

所述超声波发生装置置于球形腔体底部小孔与外管道小孔内，且穿过外管道，通过焊接固定；

所述尾气入口管道与超声波传播管道采用焊接连接。

所述的超声波发生装置内部置有簧片作为振子，采用螺钉与超声波发生装置外壁连接；

所述的超声波发生装置外壁采用管道结构，用于将尾气从装置排出；

所述的超声波发生装置下端开有排气孔，用于排放进入到球形腔体中的尾气，安装时排气孔置于球形腔体内部。

所述尾气入口管道入口处的管道直径大于发动机的排气口直径，尾气入口管道内部为渐缩型管道结构，渐缩型管道出口处直径等于发动机的排气口直径的0.8-1.2倍。一方面通过增大管口直径减小排气阻力；另一方面，通过渐缩型管道引导尾气进入超声波发生装置。

所述球形腔体与尾气入口管道接触的部分对应的腔体内壁涂有与不锈钢材料声阻抗差异较大的二氧化硅涂层，所述的二氧化硅涂层及腔体材料都可以耐受尾气的高温；所述的球形腔体内壁部分二氧化硅涂层用于引导超声波进入超声波传播轨道。

所述超声波传播管道内壁涂有二氧化硅涂层，使超声波在管道内进行反射传播，最后通过进气口传入燃烧室。促进燃油雾化和充分燃烧。

本发明利用球形腔体结构隔开尾气入口管道和增强超声波强度；一方面，能够增强超声波发生装置产生的超声波；另一方面，可以阻挡尾气进入超声波传播管道；并且在球形腔体内部分镀有与腔体材料声阻抗差异较大的涂层，能够使超声波传入超声波传播管道。

设计时，本装置尾气入口管道采用法兰与发动机排气口相接，超声波传播管道出口采用多通阀与发动机进气口螺纹相接。当发动机排放尾气时，尾气流速最高可达180-200m/s，尾气首先通过本装置尾气入口管道引导进入超声波发生装置，继而通过尾气高速射流冲击超声波发生装置内簧片，产生高频振动，从而产生超声波；产生的超声波在球形腔体内增强，并由于腔体内的涂层可使超声波通过反射传播进入超声波传播管道，并且球形腔体可以阻挡尾气进入超声波传播管道；最后，通过超声波传播管道将超声波通过进气口传播进入到燃烧室内，促进燃油雾化和充分燃烧。装置内尾气通过超声波发生装置排出。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述系统结构简单，且不影响发动机尾气后处理技术及涡轮增压器的使用；

(2)利用发动机排放尾气的高速射流产生超声波，充分回收利用发动机尾气产生的动能，达到节能的目的；

(3)采用渐缩型管道结构，不仅可以引导尾气进入共振腔，而且可以提高尾气流速，且合理设置入口处管道直径可降低管道阻力系数；

(4)本发明采用的超声波发生装置采用管状结构，可排放装置内的尾气，减小装置内尾气排放阻力；

(5)本发明所述的用于传播超声波的管道带有二氧化硅涂层，可以促进超声波的反射传播，减小能量损失；

(6)本发明利用超声波进行燃油雾化，促进燃油充分燃烧，提高发动机效率和减少有害物质排放。

附图说明

图1为本发明发动机尾气利用装置与发动机的连接示意图；

图2为发动机尾气利用装置结构示意图；

图3为超声波发生装置结构示意图。

附图标记说明如下：

1-发动机；2-尾气利用装置；3-进气口；4-排气口，5-尾气入口管道；6-球形腔体；7-超声波发生装置；8-超声波传播管道；9-二氧化硅涂层；10-超声波出口，11-超声波发生装置尾气入口；12-簧片；13-螺钉；14-排气孔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明一种基于超声波发生装置的发动机尾气利用装置与发动机连接示意图如附图1所示，装置入口与发动机排气口相接，装置出口与发动机进气口相接。图1中，Ⅰ-超声波传播途径；Ⅱ-尾气传播途径。

如附图2所示，本发明的尾气利用装置结构包括：尾气入口管道5、球形腔体6、超声波发生装置7和超声波传播管道8。

所述超声波传播管道8为一端高一端低的U型管；低的一端为超声波出口；

所述尾气入口管道5和超声波传播管道8高的一端垂直连接，在管道连接处内嵌有球形腔体6，且球形腔体6与管道内壁贴合，所述球形腔体6两端开有小孔且小孔位于尾气入口管道5的中心线上；与球形腔体6底部小孔接触的外管道上开有相应的小孔；

所述超声波发生装置7置于球形腔体底部小孔与外管道小孔内，且穿过外管道，通过焊接固定；

所述尾气入口管道5与超声波传播管道5采用焊接连接。

所述的超声波发生装置7内部置有簧片12作为振子，采用螺钉13与超声波发生装置7外壁连接；

所述的超声波发生装置7外壁采用管道结构，用于将尾气从装置排出；

所述的超声波发生装置7下端开有排气孔14，用于排放进入到球形腔体中的尾气，安装时排气孔14置于球形腔体6内部。

所述尾气入口管道5入口处的管道直径大于发动机1的排气口4直径，尾气入口管道5内部为渐缩型管道结构，渐缩型管道出口处直径等于发动机的排气口4直径的0.8-1.2倍。

所述球形腔体6与尾气入口管道5接触的部分对应的腔体内壁涂有二氧化硅涂层。

所述超声波传播管道8内壁涂有二氧化硅涂层。

当发动机排放尾气时，尾气首先通过本装置尾气入口管道5引导进入超声波发生装置7，继而通过尾气高速射流冲击超声波发生装置内簧片12，产生高频振动，从而产生超声波；产生的超声波在球形腔体6内增强，并由于腔体内的涂层可使超声波通过反射传播进入超声波传播管道8，并且球形腔体6可以阻挡尾气进入超声波传播管道8；最后，通过超声波传播管道8将超声波通过进气口传播进入到燃烧室内，促进燃油雾化和充分燃烧。装置内尾气通过超声波发生装置7排出。

如附图3所示，超声波发生装置7内置有由螺钉固定的簧片12，簧片12中心线微微偏离入口管道中心线。当尾气高速射流通过超声波发生装置7时，撞击内部簧片12，使簧片12产生高频振动，从而产生超声波。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。