专利名称：降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，特别是将引擎废气回收并供应至进擎进气端，通过废气中含有大量二氧化碳足以降低引擎运转温度的特性，促使机车引擎排放废气时不易生成氮氧化物的技术。
背景技术：
传统的机车引擎，为了克服排放废气中氮氧化物(NOx)含量的作法，是在机车引擎的排气管内设置触媒转化器，利用触媒中含有铑金(Rh)成份的贵金属，将废气中有害的氮氧化物(NOx)还原成无害的氮(N2)及氧(O2)。
传统的触媒转化器内的贵金属不单只有披覆铑金(Rh)，也同时披覆有铂(Pt)及钯(Pd)，此二种贵金属能够将废气中有害的一氧化碳(CO)及碳氢化合物(HC)氧化成无害的二氧化碳(CO2)及水(H2O)，且在进行氧化反应时会生成高温，得以促进行氧化反应效率。但是，铂(Pt)及钯(Pd)进行氧化反应时，会连带升高废气温度的现象并不利于铑金(Rh)还原氮氧化物(NOx)的效率，换言之，通过触媒转化器的废气温度愈高，铑(Rh)还原氮氧化物(NOx)的效率就愈低，此为既知的问题，特别是市面所见排气管的废气排放管道内经常串接一只以上含有铂(Pt)、钯(Pd)及铑(Rh)的触媒转化器，这种作法仅能提升净化废气中一氧化碳(CO)及碳氢化合物(HC)的含量，相对的，对于净化氮氧化物(NOx)含量而言，其效果显著不彰，以至于排放至大气中的氮氧化物(NOx)含量只增不减，造成酸雨及破坏臭氧层的生态浩劫，严重影响自然环境。
再者，包含一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)及氧化氮(N2O)等有害的氮氧化物(NOx)，皆是在火星塞点火引爆油气瞬间的高温环镜下产生的，特别是生成氮(N2)与氧(O2)结合成氮氧化物(NOx)的有利环境。假若火星塞点火引爆油气瞬间的引擎温度，能够在符合引擎运转效率下适度的被降低，将可抵减火星塞引燃油气时氮(N2)与氧(O2)的结合效率，但截至目前为止，传统的机车引擎上，并无此一降低引擎运转温度的技术，是以，机车引擎运转时生成较高含量有害的氮氧化物(NOx)的问题仍是一项待以克服的技术障碍。
发明创造内容本发明的目的是提供一种结构简单，成本低廉，而且能够降低引擎运转温度，有效避免火星塞点火引燃油气时生成有害的氮氧化物(NOx)的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置。
为实现上述目的，本发明采取技术方案一种降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，它包括有在机车引擎的排气端与具有负压的引擎进气端之间设置出一废气循环管道，并在所述废气循环管道上至少设置一止回阀，使排气端含有大量二氧化碳的废气，能够通过止回阀单向导引至引擎的进气端，通过二氧化碳降低引擎运转温度，进而降低引擎排放废气中氮氧化物含量。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，一排气端，其为在所述引擎排气管前段部开设的用以连接废气循环管道的一岐管，所述引擎排气管前段部是位于引擎排气口至组设触媒转化器之间的排气管道上。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，一排气端，其为在所述引擎汽缸室的排气道上设置的用以连接废气循环管道的分岐管道。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，一进气端，其位在机车化油器与所述引擎进气岐管之间的进气管道上，用以衔接废气循环管道。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，一进气端，其位在机车化油器与所述引擎进气岐管之间的流量调节器上，用以衔接废气循环管道。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，一进气端，其位在机车电子喷射供油系统的截流阀与引擎进气岐管之间的进气管道上，用以衔接废气循环管道。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，一进气端，其位在机车电子喷射供油系统的截流阀与引擎进气岐管之间所衔接的流量调节器上，用以衔接废气循环管道。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，所述止回阀，其设在邻近排气端的废气循环管道上，控制排气端的废气单一方向通往进气端。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，在所述止回阀与进气端之间的废气循环管道上设有一负压控制阀，控制废气循环管道的废气通路。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，所述负压控制阀上具有一负压管，连接至机车化油器的截流阀进气端，撷取负压动能。
上述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置中，所述负压控制阀上具有一负压管，连接至机车电子喷射供油系统的截流阀进气端，撷取负压动能。
本发明由于采取以上设计，其具有以下优点1、本发明所提供的废气循环装置，能够随着引擎负压的作动速率，导引机车引擎排气端的部份废气进入引擎的进气端，并加入空气与燃油的混合油气中，再加混合形成既定空燃比(Air/Fuel)的所需油气，并供给进入引擎汽缸室内，通过废气中含有大量二氧化碳(CO2)的特性，提高既定空燃比(Air/Fuel)油气中二氧化碳(CO2)的含量，以便于降低引擎运转温度，避免火星塞点火引燃油气时生成有害的氮氧化物(NOx)。
2、本发明利用二氧化碳(CO2)降低引擎运转温度及避免生成氮氧化物(NOx)的环境下，可大大减少排气管内配置触媒转化器及其披覆高价铑金(Rh)的贵金属含量，进而降低生产成本。
3、本发明所提供的种废气循环装置，可适用于配置传统化油器的机车引擎，或是设有电子喷射供油的机车引擎进气系统上使用，并足以降低引擎排放废气中氮氧化物的含量。
图1为本发明的配置方块图，说明在机车引擎的排气端与进气端之间建构出一废气循环管道，并在废气循环管道上设置止回阀及负压控制阀。
图2为本发明一排气端的配置图，说明在引擎排气管的前段部设置一岐管作为排气端，并与废气循环管道相连接。
图3为本发明另一排气端的剖示图，说明以引擎汽缸室的排气道上的分岐管道作为排气端。
图4为本发明一进气端的配置方块图，说明在化油器(或电子喷射供油系统)与引擎进气岐管之间设置一流量调节器作为循环废气的进气端。
图5为本发明一流量调节器的配置剖示图，说明将一具有缩径形颈孔的流量调节器装设于进气端位置，并连接于进气管道与废气循环管道之间。
图6为本发明一止回阀的剖示图，说明阀内具有一可单向开阀的簧片及另一限制该阀片开阀量用的档板。
图7为本发明一截流阀与负压控制阀之间的配置剖示图，说明该负压控制阀内具有一负压管连接至截流阀的进气端撷取负压，以开启或关闭废气循环管道的通路。
具体实施例方式
如图1所示，揭示出将本发明废气循环装置架构于一设有传统化油器14的机车引擎上的配置图，用以说明本发明的主要构件及其间的配置关系，包括有一机车引擎1的排气端2(如图1所示)，在实施上是在引擎排气管20的前段部21设置一岐管23(如图2所示)，用以连接后述的废气循环管道4撷收部份废气。该前段部21位在引擎1的排气口10与组设触媒转化器11之间的排气管道22上。再者，该一排气端2在实施上也可以连接在引擎汽缸室12的排气道13上的分岐管道24(如图3所示)，藉以连接后述的废气循环管道4撷收部份废气。
一机车引擎的进气端3(如图1所示)，在配置有化油器14的机车引擎1环境上，该进气端3是位在化油器14与引擎进气岐管15之间的油气进气管道30上(如图1所示)，而且此进气端3的位置处，亦可装设一个流量调节器16(如图4所示)。流量调节器16在实施上可制成一个具有缩径形颈孔161的管体流道(如图5所示)，一端插接于进气管道30上，另一端与后述的废气循环管道4相连接，可通过设计颈孔161的尺寸大小来控制后述废气循环管道4中含有大量二氧化碳的废气导入进气管道30内部时的流量。
一废气循环管道4，为一软管衔接于上述机车引擎1的排气端2与进气端3之间(如图1所示)，且邻近于排气端2的废气循环管道4上设置有一止回阀5，同时于止回阀5与引擎进气端3之间的废气循环管道上4也可串组另一负压控制阀6。
上述的止回阀5，具有一位在阀口单侧接受气流引动开阀或复归关阀用的簧片51，以及限制该阀片开阀量及避免弹片51发生弹性疲乏用的档板52(如图6所示)，并使止回阀5的簧片51仅能在废气循环管道4内由引擎排气端2通往进气端3的单一方向产生开阀作用。换言之，通过该止回阀5的管制，引擎排气端2的废气仅能单一方向导引至进气端3，废气无法由引擎进气端3窜流至排气端2，因此具有防止油气泄漏的效能。
上述的负压控制阀6，具有二端管61及62分别连接于废气循环管道4上(如图7所示)，并且具有另一负压管63连接一负压软管60至化油器14的截流阀141的进气端，该二端管61及62位在阀体内形成有二阀口64及65，接受一软质阀片66的启闭控制，且阀片66上设有压簧67顶持。同时图7中也揭示一衔接在化油器14的排放端衔接有供应引擎油气用的进气管道30，及于进气管道30上所设置的废气进气端3。
上述之止回阀5与负压控制阀6，也可被一体化设置在同一个器体上，并组设在废气循环管道4上。
依据上述配置，当设有传统化油器14的机车引擎1启动运转时，化油器14会随着加油量的增减而控制截流阀141的开阀量(如图7所示)，以调配出适当的燃油与空气的混合比供给引擎，同时化油器14内(或电子喷射供油系统内，容后详述)的截流阀141的进气端也形成了负压，经由负压软管60撷取负压动能，并透过负压管63的传递而吸持阀片66开阀，使阀口64及65相通，开启进气端3至排气端2之间废气循环管道4的通路，此刻进气管道30内的负压，会导引部份废气通过废气循环管道4，并引动上述的止回阀5单向开阀，使循环用的废气能够被导引至引擎1的进气端3，进而导入进气管道30内，与油气充份混合成既定空燃比(Air/Fuel)的油气混合气，供给至引擎汽缸室内，通过废气中具有大量的二氧化碳(CO2)，来提高既定空燃比(Air/Fuel)油气中二氧化碳(CO2)的含量，赖以降低引擎的运转温度，避免火星塞点火引燃油气时生成有害的氮氧化物(NOx)，通过设有传统化油器14的机车引擎1，能够达到有效降低氮氧化物(NOx)的废气排放量的目的。
在本发明上述实施例中，自排气端2导入引擎1内的废气回收量，是依据引擎油气之进气管道30内的负压吸力的作动频率而增减，因此，废气回收量、引擎高低转速间的油气供应量(即耗油量)、引擎排气量之间成等比级数的关系，因此引擎转速愈高时，注入引擎汽缸室内的废气回收量也愈多，对引擎高转速时易产生高温的问题，也能够藉废气中的二氧化碳(CO2)来产生降温作用，促引擎点火时不易生成氮氧化物(NOx)，故能够降低废气中氮氧化物(NOx)的含量，提升废气排放品质。也因此利于减少排气管内配置还原型触媒中高价铑金(Rh)的批覆量，进而降低生产成本。
再者，上述废气循环管道4上也可不装设负压控制阀6，仅由进气管道30内的负压来吸取排气端2的回收循环用废气，如此一来，虽然没有了负压控制阀6来控制废气循环管道4的开启时机，但仍可仰赖止回阀5来防止油气泄漏至排气端2，故仍属本发明的应用领域。
除此之外，本发明废气循环装置也可架构于另一款使用电子喷射供油的机车引擎上，其配置形态与上述化油器引擎间的差异，仅在于将上述化油器14置换成电子喷射供油系统，其余相关电子喷射供油系统的截流阀、进气端、排气端、废气循环管道、止回阀、负压控制阀或(及)流量调节器等配置，皆与上述化油器引擎的配置模式相同，可通过进气管道30内的负压来吸取排气端的部份废气进入引擎汽缸室内，利用废气中的二氧化碳(CO2)来降低引擎运转温度，使电子喷射供油引擎也能降低氮氧化物(NOx)的废气排放量。
以上所述，仅为本发明的较佳可行实施例而已，故举凡依据本发明权利要求范围所做的等效变化，理应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于，它包括有在机车引擎的排气端与具有负压的引擎进气端之间设置出一废气循环管道，并在所述废气循环管道上至少设置一止回阀，使排气端含有大量二氧化碳的废气，能够通过止回阀单向导引至引擎的进气端，通过二氧化碳降低引擎运转温度，进而降低引擎排放废气中氮氧化物含量。
2.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于一排气端，其为在所述引擎排气管前段部开设的用以连接废气循环管道的一岐管。
3.根据权利要求2所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于所述引擎排气管前段部是位于引擎排气口至组设触媒转化器之间的排气管道上。
4.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于一排气端，其为在所述引擎汽缸室的排气道上设置的用以连接废气循环管道的分岐管道。
5.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于一进气端，其位在机车化油器与所述引擎进气岐管之间的进气管道上，用以衔接废气循环管道。
6.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于一进气端，其位在机车化油器与所述引擎进气岐管之间的流量调节器上，用以衔接废气循环管道。
7.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于一进气端，其位在机车电子喷射供油系统的截流阀与引擎进气岐管之间的进气管道上，用以衔接废气循环管道。
8.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于一进气端，其位在机车电子喷射供油系统的截流阀与引擎进气岐管之间所衔接的流量调节器上，用以衔接废气循环管道。
9.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于所述止回阀，其设在邻近排气端的废气循环管道上，控制排气端的废气单一方向通往进气端。
10.根据权利要求1所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于在所述止回阀与进气端之间的废气循环管道上设有一负压控制阀，控制废气循环管道的废气通路。
11.根据权利要求10所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于所述负压控制阀上具有一负压管，连接至机车化油器的截流阀进气端，撷取负压动能。
12.根据权利要求10所述的降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，其特征在于所述负压控制阀上具有一负压管，连接至机车电子喷射供油系统的截流阀进气端，撷取负压动能。
全文摘要
本发明公开了一种降低机车引擎排放氮氧化物的废气循环装置，主要是在机车引擎的排气端与具有负压的引擎进气端之间建构出一废气循环管道，并在邻近排气端的废气循环管道上设置一止回阀，且于止回阀与引擎进气端之间的废气循环管道上设置另一负压控制阀；据此，利用引擎负压作为动力源，将引擎排气端含有大量二氧化碳的废气，经由循环管道上的止回阀及负压控制阀而单向导引至引擎的进气端，藉以降低引擎的运转温度，进而达到降低引擎排放废气中氮氧化物含量的目的。
文档编号F02M25/07GK1715627SQ20041004979
公开日2006年1月4日 申请日期2004年6月29日 优先权日2004年6月29日
发明者张文信 申请人:厦门信源交通器材有限公司