颗粒捕集装置及车辆的制作方法

[0001]
本实用新型涉及汽车技术领域，特别涉及一种颗粒捕集装置及车辆。


背景技术：

[0002]
随着汽车技术的不断发展，车辆的环保性要求也越来越高。而提高车辆的环保性能主要在于处理发动机排气中的污染物。排气中的污染物除主要包括固态及气态污染物，而固态污染物以细小的颗粒物的形式存在，对环境的危害性相对较高，因此收集排气中的固态污染物对提高车辆的环保性要求显得尤为重要。
[0003]
目前，汽车多采用在排气管上增加颗粒物捕集器的方法对排气中的颗粒物进行收集，主要通过过滤载体对排气中的颗粒物进行拦截。过滤载体的入口端和出口端均包括多个孔道，颗粒物在经过孔道时，经过扩散、拦截、重力和惯性等方式被捕集，进而降低排气中颗粒物浓度。
[0004]
然而，在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：随着车辆行驶里程及发动机运行时间的增加，被捕集的灰分颗粒物会沉积在过滤载体的孔道中，使得孔道的有效长度缩短，导致颗粒捕集装置两端的压差升高，进而影响发动机的动力性能和燃油经济性。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种颗粒捕集装置及车辆，以解决现有技术中被捕集的灰分颗粒物会沉积造成的过滤载体的孔道堵塞的问题。
[0006]
为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：
[0007]
本实用新型公开了一种颗粒捕集装置，所述颗粒捕集装置和发动机的排气管连接，所述颗粒捕集装置包括过滤管道和旁通管道；
[0008]
所述过滤管道包括进气端、排气端和收集管，所述进气端和所述排气管连通，所述进气端设置有第一阀门，所述排气端设置有第二阀门，所述收集管位于所述进气端和所述排气端之间；
[0009]
所述旁通管道包括第一管道和第二管道，所述第一管道的进气口通过所述第一阀门和所述进气端连通，所述第一管道的排气口连接在所述第二阀门和所述收集管的之间；
[0010]
所述第二管道的进气口连接在所述第一阀门和所述收集管之间，所述第二管道的排气口通过所述第二阀门和所述排气端连通。
[0011]
可选的，所述第一阀门和所述第二阀门均为三通球阀。
[0012]
可选的，所述三通球阀为电动三通球阀或者手动三通球阀。
[0013]
可选的，所述过滤管道包括第一储灰部和第二储灰部；
[0014]
所述第一储灰部设置在所述收集管靠近所述进气端的端部，所述第二储灰部设置在所述收集管靠近所述排气端的端部。
[0015]
可选的，所述第一储灰部和所述第二储灰部均为凹槽结构，且所述凹槽结构的底
面低于所述收集管的底面。
[0016]
可选的，所述颗粒捕集装置还包括压差传感器；
[0017]
所述压差传感器连接在所述收集管的两端，用于监测所述收集管两端之间的压差。
[0018]
可选的，所述收集管内填充有滤芯，所述滤芯包括过滤孔，所述过滤孔沿所述收集管的长度方向贯穿设置。
[0019]
可选的，所述滤芯为堇青石滤芯、氮化硅滤芯或碳化硅滤芯中的至少一种。
[0020]
可选的，所述旁通管道和所述过滤管道的连接位置为弧形弯管，所述孤形弯管弯向远离所述收集管的一侧。
[0021]
本实用新型实施例还提供了一种车辆，该车辆包括上述任一实施例所述的颗粒捕集装置。
[0022]
从上述实施例可以看出，在本实用新型实施例中，由于旁通管道包括第一管道和第二管道，第一管道的进气口通过第一阀门和进气端导通，第一管道的排气口连接在第二阀门和收集管的之间；第二管道的进气口连接在第一阀门和收集管之间，第二管道的排气口通过第二阀门和排气端导通，因此，当收集管未发生堵塞时，可以控制第一阀门进入第一管道的进气口关闭，控制第一阀门进入收集管的通道打开，同时控制第二阀门关闭第二管道的排气口进入排气端的通道，控制第二阀门打开收集管进入排气端的通道，使得排气直接从进气端流到排气端，使排气以较短路径进行排气。当收集管发生堵塞时，可以控制第一阀门进入第一管道的进气口打开，控制第一阀门进入收集管的通道关闭，同时控制第二阀门打开第二管道的排气口进入排气端的通道，控制第二阀门关闭收集管进入排气端的通道，使得排气从第一管道的进气口流入，从第一管道的排气口进入收集管，之后经过第二管道进入排气端。这样，当颗粒物长期因为正向气流积聚在收集管靠近排气口的一端的情况下，排气反向流动时，可以将颗粒物从收集管远离排气口的一端吹出，进而解决收集管堵塞所导致的发动机的动力性能和燃油经济性降低的问题。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1是本实用新型实施例的颗粒捕集装置的结构示意图；
[0025]
图2是本实用新型实施例的颗粒捕集装置中的排气的正向流动示意图；
[0026]
图3是本实用新型实施例的颗粒捕集装置中的排气的反向流动示意图。
具体实施方式
[0027]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0028]
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
[0029]
下面将结合附图对本实用新型实施例的颗粒捕集装置进行详细说明。
[0030]
本实用新型实施例提供的颗粒捕集装置主要用于采集排气中的颗粒物，颗粒捕集装置和发动机的排气管连接。随着车辆行驶里程及发动机运行时间的增加，被捕集的颗粒物会沉积在过滤载体的孔道中，使得孔道的有效长度缩短，导致颗粒捕集装置两端的压差升高，进而影响发动机的动力性能和燃油经济性，基于此，本申请主要用于解决被捕集的颗粒物会沉积造成的过滤载体的孔道堵塞的问题，具体方案如下：
[0031]
图1是本实用新型实施例的一种颗粒捕集装置的结构示意图，颗粒捕集装置和发动机的排气管连接，颗粒捕集装置包括过滤管道1和旁通管道2；过滤管道1包括进气端11、排气端12和收集管13，进气端11和排气管连通，进气端11设置有第一阀门3，排气端12设置有第二阀门4，收集管13位于进气端11和排气端12之间；旁通管道2包括第一管道21和第二管道22，第一管道21的进气口通过第一阀门3和进气端12连通，第一管道21的排气口连接在第二阀门4和收集管13的之间；第二管道22的进气口连接在第一阀门3和收集管13之间，第二管道22的排气口通过第二阀门4和排气端连通。
[0032]
其中，过滤管道1和旁通管道2均为圆筒形管道，且该圆筒形管道均为不锈钢管道的一种，在保证过滤管道1和旁通管道2强度的同时，可以防止过滤管道1和旁通管道2发生锈蚀。
[0033]
过滤管道1包括进气端11、排气端12和收集管13，进气端11和排气管连通，以使车辆的尾气可以进入到进气端11。进气管、排气端12和收集管13组成一个直管，收集管13位于进气端11和排气端12的流通通道中。具体的，进气端11的管口直径、排气端12的管口直径均小于等于过滤端的管口直径，以使收集管13具有较大的过滤面积。此外，收集管13的两端均为缩口结构，一方面使得气体在进入收集管13可以在缩口结构的引导下流入，同时，在气体流出收集管13的时候也可以在缩口结构的引导下流出，另一方面方便收集管13的两端与进气端11和排气端12连接。需要说明的是，进气端11与排气管在和收集管13连接时，均可以通过卡箍或者二通等连件进行连接，以保证过滤管道1整体的密闭性。还需要说明的是，如图2所示，收集管13中可以设置有滤芯133，滤芯133可以包括多个导通的孔道，通过滤芯133可以对排气中的颗粒物进行拦截，使颗粒物在经过孔道时，经过扩散、拦截、重力和惯性等方式被捕集，进而降低排气中颗粒物浓度。
[0034]
进一步的，本实用新型实施例中的颗粒物的主要是指灰分，即五氧化二磷、氧化钙等机油和燃油燃烧后生成的无机盐成分，以及三氧化二铁、氧化镍和二氧化锆等排气系统脱落的金属氧化物等无法燃烧的物质，进而通过对上述污染物进行捕集，进而降低排气对大气的污染程度，满足国六的法规要求。
[0035]
进气端11设置有第一阀门3，排气端12设置有第二阀门4，第一阀门3和第二阀门4均可以为球阀、电磁阀等可以控制气体流动方向的阀门中一种，进而使得通过第一阀门3可以控制气体的流动方向。
[0036]
旁通管道2包括第一管道21和第二管道22，具体的，第一管道21的进气口通过第一
阀门3和进气端12连通，进而通过第一阀门3可以控制排气进入第一管道21的进气口或者进入收集管13。第一管道21的排气口可以通过三通等连接件连接在第二阀门4和收集管13的之间。第二管道22的进气口也可以通过三通等连接件连接在第一阀门3和收集管13之间，第二管道22的排气口通过第二阀门4和排气端连通，进而通过第二阀门4可以控制排气从收集管13进入排气端12或者从第二管道22的排气口进入排气端12。当收集管13的滤芯133未堵塞时，如图2所示，图中的箭头方向表示气流的流动方向，可以控制第一阀门3进入第一管道21的进气口关闭，控制第一阀门3进入收集管13的通道打开，同时控制第二阀门4关闭第二管道22的排气口进入排气端12的通道，控制第二阀门4打开收集管13进入排气端12的通道，使得排气直接从进气端11流到排气端12。
[0037]
当收集管13的滤芯133发生堵塞时，如图3所示，图中的箭头方向表示气流的流动方向，可以控制第一阀门3进入第一管道21的进气口打开，控制第一阀门3进入收集管13的通道关闭，同时控制第二阀门4打开第二管道22的排气口进入排气端12的通道，关闭收集管13进入排气端12的通道，使得排气从第一管道21的进气口流入，从第一管道21的排气口进入收集管13，之后经过第二管道22进入排气端12。这样，当颗粒物长期因为正向气流积聚在收集管13靠近排气口的一端的情况下，排气反向流动时，可以将颗粒物从收集管13靠近排气口的一端从远离排气口的一端吹出，进而解决收集管13堵塞的问题。需要说明的是，在本实用新型实施例中，排气正向流动指的是如图2所示的排气从进气端11流到排气端12的方向，排气反向流动是指如图3所示的排气从第一管道21的进气口流入，从第一管道21的排气口进入收集管13，经过第二管道22进入排气端12的方向。从上述实施例可以看出，在本实用新型实施例中，由于旁通管道2包括第一管道21和第二管道22，第一管道21的进气口通过第一阀门3和进气端12连通，第一管道21的排气口连接在第二阀门4和收集管13的之间；第二管道22的进气口连接在第一阀门3和收集管13之间，第二管道22的排气口通过第二阀门4和排气端连通，因此，当收集管13未发生堵塞时，可以控制第一阀门3进入第一管道21的进气口关闭，控制第一阀门3进入收集管13的通道打开，同时控制第二阀门4关闭第二管道22的排气口进入排气端12的通道，控制第二阀门4打开收集管13进入排气端12的通道，使得排气直接从进气端11流到排气端12，使排气以较短路径进行排气。当收集管13发生堵塞时，可以控制第一阀门3进入第一管道21的进气口打开，控制第一阀门3进入收集管13的通道关闭，同时控制第二阀门4打开第二管道22的排气口进入排气端12的通道，控制第二阀门4关闭收集管13进入排气端12的通道，使得排气从第一管道21的进气口流入，从第一管道21的排气口进入收集管13，之后经过第二管道22进入排气端12。这样，当颗粒物长期因为正向气流积聚在收集管13靠近排气口的一端的情况下，排气反向流动时，可以将颗粒物从收集管13远离排气口的一端吹出，进而解决收集管13堵塞所导致的发动机的动力性能和燃油经济性降低的问题。
[0038]
可选的，第一阀门3和第二阀门4均为三通球阀。
[0039]
具体的，该三通球阀可以为t型或者l型三通球阀中的任一种，可以通过三通球阀控制排气的流动方向，进而可以通过控制排气流动方向切换排气的正向流动和反向流动。此外，需要说明的是，一方面由于三通球阀的气体阻力相对较小，因此可以降低排气的排气阻力，进而降低发动机的能耗。另一方面由于三通球阀的结构简单、体积小、质量轻，在保证第一阀门3和第二阀门4轻量化的同时可以降低颗粒捕集装置的生产和安装成本。除此之
外，由于三通球阀操作方便，开闭迅速，从全开到全关只要旋转90
°
，便于远距离的控制，且三通球阀紧密可靠、密封性好，进而可以避免排气发生泄露，保证排气在经过处理后才能排出，使得颗粒捕集装置的环保性能更高。此外，还需要说明的是，该三通球阀的调整角度只有90
°
，使得排气只能沿着图2和图3所示的方向流动，避免因第一阀门3关闭进气端11和第二阀门4关闭排气端12所导致的排气堵塞问题的发生。
[0040]
可选的，三通球阀为电动三通球阀或者手动三通球阀。
[0041]
具体的，在三通球阀为电动球阀的情况下，可以给三通球阀进行通电，以使三通球阀可以自动控制阀门的启闭，进而通过阀门的启闭控制自动控制阀门的启闭，使得三通球阀可以实现远程控制。在三通球阀为手动三通球阀的情况下，在线路发生故障的情况下，也可以手动控制三通球阀，同样可以实现对排气方向的调整。
[0042]
可选的，如图2和图3所示，过滤管道1包括第一储灰部131和第二储灰部132，第一储灰部131设置在收集管13靠近进气端11的端部，第二储灰部132设置在收集管13靠近排气端12的端部。
[0043]
具体的，第一储灰部131和第二储灰部132均和收集管13导通，且第一储灰部131和第二储灰位部设置在收集管13的两端，第一储灰部131可以设置在收集管13靠近进气端11的口部，第二储灰部132可以设置在收集管13靠近排气端12的口部。这样，排气在反向流动时，排气中的颗粒物从收集管13中吹出时，可以在第一储灰部131中沉积，排气在正向流动时，排气中的颗粒物从收集管13中吹出时，可以在第二储灰部132中沉积，给颗粒物形成一定的存储空间，使得颗粒捕集装置可以收集更多的颗粒物，进而延长颗粒捕集装置的使用寿命。
[0044]
可选的，第一储灰部131和第二储灰部132均为凹槽结构，且凹槽结构的底面低于收集管13的底面。
[0045]
具体的，凹槽结构的深度依据收集管13的安装空间确定，在安装空间允许的情况下，可以最大限度的增大第一储灰部131和第二储灰部132的容积，以使第一储灰部131和第二储灰部132的容积最大。此外，凹槽结构的底面低于收集管13的底面，以使颗粒物在吹出收集管13时，可以依靠自身重力的作用，掉落到第一储灰部131或者第二储灰部132中进行存储，且设置第一储灰部131和第二储灰部132不会对气流的流动造成阻碍。此外，需要说明的是，第一储灰部131和第二储灰部132处均可以设置阀门，当第一储灰部和/或第二储灰部132中存储的颗粒物较多时，可以控制阀门打开，使得第一储灰部131的颗粒物和第二灰部中132的颗粒物得到清除，进一步的延长颗粒捕集装置的使用寿命。
[0046]
可选的，颗粒捕集装置还包括压差传感器5；压差传感器5连接在收集管13的两端，用于监测收集管13两端之间的压差。
[0047]
具体的，压差传感器5包括膜片、连接线路和监测电子单元，连接线路连接在收集管13的两端，被测压力直接作用于传感器的膜片上，使膜片产生与压力成正比的微位移，使传感器的电阻值发生变化，监测电子单元通过监测电阻值的变化，并转换输出一个相对应的压力的标准测量信号，进而可以监测收集管13两端的压差。实时采集收集管13两端的压差以及排气流量，当一定排气流量范围内的压差明显高于正常状态的压差数值时，表示收集管13发生堵塞，因此可以通过上述实施例的方式改变排气的流向，进而疏通收集管13。
[0048]
需要说明的是，当第一阀门3进入收集管13的通道关闭，第一阀门3进入第一管道
21的进气口的通道打开，同时第二阀门4打开第二管道22的排气口进入排气端12的通道，控制第二阀门4关闭开收集管13进入排气端12的通道，在这种情况下，排气可以不经过收集管13的捕集直接排放到大气中，进而对大气造成污染。基于此，当由于第一阀门3和第二阀门4由于人为原因或者故障使排气以上述路径进行排气时，压差传感器5可以实时采集收集管13两端的压差以及排气流量，正常状态下，随排气流量变大，收集管两端的压差呈线性对应关系，也会逐渐升高，若压差低于标定限值，将点发出报警信息，如故障灯闪烁等。之后，可以对车辆动力性能进行限制。当第一阀门3和第二阀门4的位置恢复正确后，停止报警，动力恢复正常情况。由此可见，压差传感器5也可以通过监测收集管13两端之间的压差监排气的流动方向，且可以避免由于第一阀门3和第二阀门4由于人为原因或者故障使排气未经捕集直接排到大气的状况发生，使得整个颗粒捕集装置安全可控。
[0049]
可选的，收集管13内填充有滤芯133，滤芯133包括多个过滤孔，过滤孔沿收集管的长度方向贯穿设置。
[0050]
具体的，由于收集管13内填充有滤芯133，滤芯133包括多个贯穿于收集管13两端的过滤孔，因此，通过滤芯133可以对排气中的颗粒物进行拦截，使颗粒物在经过孔道时，经过扩散、拦截、重力和惯性等方式被捕集，进而降低排气中颗粒物浓度。
[0051]
可选的，滤芯133为堇青石滤芯、氮化硅滤芯或碳化硅滤芯中的至少一种。
[0052]
具体的，一方面由于堇青石、氮化硅、碳化硅等材料理化性质温度，因此使得滤芯133不易与排气中的颗粒物发生反应，进而延长滤芯133的使用寿命；另一方面，由于堇青石、氮化硅、碳化硅等材料的硬度较高，因此可以承受排气中的颗粒物的冲击，进而保证滤芯133结构的完整性。
[0053]
可选的，所述旁通管道和所述过滤管道的连接位置为弧形弯管，所述孤形弯管弯向远离所述收集管的一侧。
[0054]
具体的，第一管道21与进气端11的连接位置、第一管道21与排气端12的连接位置、第二管道与进气端12的连接位置，第二管道21与排气端12的连接位置均为弧形弯管，且孤形弯管弯向远离所述收集管的一侧。这样，一方面使得气流在流动的过程中具有一定的缓冲空间，另一方面可以避免因直角管导致的弯角处发生磨损的问题，进而延长颗粒捕集装置的使用寿命。
[0055]
本实用新型实施例还公开了一种车辆，该车辆包括上述任一实施例所述的颗粒捕集装置，且该车辆的有益效果和上述颗粒捕集装置一致，本申请对此不再赘述。
[0056]
从上述实施例可以看出，在本实用新型实施例中，由于旁通管道2包括第一管道21和第二管道22，第一管道21的进气口通过第一阀门3和进气端12连通，第一管道21的排气口连接在第二阀门4和收集管13的之间；第二管道22的进气口连接在第一阀门3和收集管13之间，第二管道22的排气口通过第二阀门4和排气端12连通，因此，当收集管13未发生堵塞时，可以控制第一阀门3进入第一管道21的进气口关闭，控制第一阀门3进入收集管13的通道打开，同时控制第二阀门4关闭第二管道22的排气口进入排气端12的通道，控制第二阀门4打开收集管13进入排气端12的通道，使得排气直接从进气端11流到排气端12，使排气以较短路径进行排气。当收集管13发生堵塞时，可以控制第一阀门3进入第一管道21的进气口打开，控制第一阀门3进入收集管13的通道关闭，同时控制第二阀门4打开第二管道22的排气口进入排气端12的通道，控制第二阀门4关闭收集管13进入排气端12的通道，使得排气从第
一管道21的进气口流入，从第一管道21的排气口进入收集管13，之后经过第二管道22进入排气端12。这样，当颗粒物长期因为正向气流积聚在收集管13靠近排气口的一端的情况下，排气反向流动时，可以将颗粒物从收集管13远离排气口的一端吹出，进而解决收集管13堵塞所导致的发动机的动力性能和燃油经济性降低的问题。
[0057]
除此之外，过滤管道1包括第一储灰部131和第二储灰部132，第一储灰部131和第二储灰部132位于收集管13的两端。这样，排气在反向流动时，排气中的颗粒物从收集管13中吹出时，可以在第一储灰部131中沉积，排气在正向流动时，排气中的颗粒物从收集管13中吹出时，可以在第二储灰部132中沉积，给颗粒物形成一定的存储空间，使得颗粒捕集装置可以收集更多的颗粒物，进而延长颗粒捕集装置的使用寿命。
[0058]
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0059]
尽管已描述了本实用新型实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。
[0060]
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
[0061]
以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。