专利名称：机车引擎的二次空气管制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机车引擎的二次空气管制系统，特别是涉及于引擎进气端与废气排放端之间的一条二次空气供应管道上串接一前、后置控制阀，用以管制二次空气通往废气排放端时机的技术。
背景技术：
传统机车引擎为了降低排放废气中的有害气体，是通过排气管内设置触媒转化器(Catalytic Converter)，利用触媒中含有的铂(Pt)、钯(Pd)及铑(Rh)等贵金属成分，将有害的一氧化碳(CO)及碳氢化合物(HC)氧化成无害的二氧化碳(CO2)及水(H2O)；并将有害的氮氧化物(NOx)还原成无害的氮(N2)及氧(O2)。
且知，为了利于上述触媒与废气中的有害物质进行氧化及还原反应，传统已见有在排气管内导入二次空气的技术(如图1所示)，包括在前、后段触媒转化器51及52之前的引擎排气管50上设置一条二次空气供应管道44，并于供应管道44上串接单一只常开型控制阀420，阀上具有一负压管424连接至化油器41与引擎进气歧管10之间；据以将外界新鲜空气(即二次空气)导入排气管50内，增加废气中的含氧量，促进触媒氧化一氧化碳及碳氢化合物的效率，且当骑乘者于机车行驶中因减速而瞬间放松油门(回油)时，该控制阀420能接受化油器41与引擎进气歧管10间产生的间歇性负压的驱动而瞬间关阀，进而间歇性的阻断二次空气导入排气管50内，可防止排气管50发生后燃现象。
但是，上述作法并不利于触媒还原废气中的氮氧化物(NOx)，因为当引擎运转至中、高转速时，引擎所排放的废气中易生成大量的氮氧化物，此时上述单只控制阀420仅能在引擎回油瞬间短暂且间歇性的关阀，其难以持续性的保持关阀状态，以便阻断二次空气进入排气管内，造成触媒无法有效的还原氮氧化物的现象，以至于排放至外界大气中，是造成酸雨及破坏臭氧层的主因，影响自然环境甚巨，亟待加以改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种机车引擎的二次空气管制系统，特别是在上述传统已于二次空气供应管道上配置有一利于触媒进行氧化反应的控制阀的前提下，再于该二次空气供应管道上串接另一利于触媒进行还原反应的控制阀，使废气中有害的氮氧化物得以被触媒有效的还原成无害的氮及氧，进而提升空气品质。
为实现上述目的，本发明采取技术方案一种机车引擎的二次空气管制系统，它包含有一条二次空气供应管道，连接于引擎的空气进气端与废气排放端之间；该空气进气端由一次空气滤清器连接化油器至引擎进气歧管而成；该废气排放端位于引擎排气歧管连接至消音室内的废气流道位置；至少一触媒转化器，设于废气排放端内；一常开型前置控制阀，串接在二次空气供应管道上，并设置有一负压管连接于化油器与引擎进气歧管之间，感应引擎瞬间回油的负压时关阀，以阻断二次空气进入废气排放端，并感应引擎未回油时常态开阀，以导引二次空气进入废气排放端；以及一常闭型后置控制阀，串接在二次空气供应管道上，并设置有一负压管连接于化油器与引擎进气歧管之间，感应引擎负压大于一负压定值时开阀，以导引二次空气进入废气排放端，并感应引擎负压小于该负压定值时关阀，以阻断二次空气进入废气排放端。
上述的机车引擎的二次空气管制系统中，所述二次空气供应管道的入口端，可以连接至一次空气滤清器上供应已过滤后的新鲜空气的位置；所述二次空气供应管道的入口端，也可以连接至一次空气滤清器与化油器之间的位置；所述二次空气供应管道的入口端，更可以连接至化油器内针阀前端的空气进气位置。
上述的机车引擎的二次空气管制系统中，所述二次空气供应管道的出口端，可以连接至引擎排气歧管内；所述二次空气供应管道的出口端，也可以连接于引擎排气歧管至触媒转化器的间的排气管内。
上述的机车引擎的二次空气管制系统中，所述触媒转化器包含有一设于废气排放端的消音室内的前段触媒转化器，及另一设于前段触媒转化器后方的后段触媒转化器，且该二次空气供应管道的出口端，连接至该前段与后段触媒转化器之间。
上述的机车引擎的二次空气管制系统中，其特征在于所述化油器可替换成喷设供油引擎所配接的节气阀。
上述的机车引擎的二次空气管制系统中，所述后置控制阀内附挂有二次空气滤清器，作为独自的空气进气端使用。
上述的机车引擎的二次空气管制系统中，所述常闭型后置控制阀可替换成一常开型后置控制阀，串接在二次空气供应管道上，具有一负压管连接于一次空气滤清器与化油器之间，感应引擎负压小于一负压定值时开阀，以导引二次空气进入废气排放端，并感应引擎负压大于该负压定值时关阀，以阻断二次空气进入废气排放端。
本发明由于采取以上设计，其具有以下优点1、本发明中，当后置控制阀为一常闭型控制阀时，其能感应化油器与引擎进气歧管之间的引擎负压，此一负压在引擎启动后至中低转速其间较大，且在引擎中高转速时变小，因此需依实车量测取得该一负压位置于引擎最易生成氮氧化物时的一负压定值，以便选用最大动摩擦压力必须邻近或等于该负压定值的阀内弹簧，在引擎负压大于该负压定值时能带动阀盘开阀，以导引二次空气进入废气排放端，维持触媒氧化一氧化碳及碳氢化合物的效率，并在引擎负压小于该负压定值时带动阀盘复归关阀，以阻断二次空气进入废气排放端据以提升触媒还原氮氧化物的效率。
2、本发明中，当后置控制阀为一常开型控制阀时，其能感应空气滤清器与化油器之间的引擎负压，此一负压在引擎启动后至中低转速其间较小，且在引擎中高转速时变大，因此需依实车量测取得该一负压位置于引擎最易生成氮氧化物时的另一负压定值，以便选用最大动摩擦压力必须邻近或等于该一负压定值的阀内弹簧，在引擎负压小于该负压定值时能带动阀盘开阀，以导引二次空气进入废气排放端，维持触媒氧化一氧化碳及碳氢化合物的效率，并在引擎负压大于该负压定值时带动阀盘复归关阀，以阻断二次空气进入废气排放端，据以提升触媒还原氮氧化物的效率。
3、本发明中，该常开型前置控制阀与后置控制阀为一常闭型控制阀时所感应引擎负压的位置相同，但其间差异处在于常开型前置控制阀内的弹簧，是在引擎瞬间回油而增大引擎负压时才会被驱动，以瞬间阻断二次空气进入废气排放端。因此二次空气供应管道于后置控制阀开阀导引二次空气进入废气排放端期间，并不会受到前置控制阀瞬间关阀的影响，反而有助于避免排气管发生后燃现象。
图1为传统机车引擎中二次空气管制系统的配置示意图。
图2为本发明第一款实施例的二次空气管制系统的配置示意图。
图3为本发明一局剖示意图，说明将二次空气导入引擎排气歧管与前段触媒转化器之间的排气管内。
图4为本发明另一局剖示意图，说明将二次空气导入消音室内的前、后段触媒转化器之间的排气管内。
图5为图2中常闭型后置控制阀的剖示图。
图6为本发明第二款实施例的二次空气管制系统的配置示意图。
图7为图6中常开型后置控制阀的剖示图。
图8为图2中内段进气流道内所产生的引擎负压的曲线图。
图9为图6中外段进气流道内所产生的引擎负压的曲线图。
图10为本发明第三款实施例所使用的常闭型后置控制阀的剖示图。
图11为本发明第三款实施例的二次空气管制系统的配置示意图。
具体实施例方式
首观如图2所示，为本发明的第一款实施例的配置示意图，包括在一引擎1的空气进气端4与废气排放端3之间设有二次空气供应管道44，供应管道44上串接有一邻近于废气排放端3的常开型前置控制阀42及另一邻近于撷取空气的入口端44a的常闭型后置控制阀43；且该供应管道44上还可串接一逆止阀49，以避免供应至废气排放端3的二次空气经由供应管道44逆流至空气进气端4。
该空气进气端4(如图2所示)是为导入外界新鲜空气与燃油相混合成燃气以供应引擎使用的一次空气进气端，包含由一只一次空气滤清器40连接一外段进气流道B至化油器41上，再由化油器41连接另一内段进气流道A至引擎进气歧管10所串连而成。然而在图2实施例中，是列举将二次空气供应管道44的入口端44a连接至上述一次空气滤清器40上供应已过滤后新鲜空气的位置；除此之外，亦可将二次空气供应管道44的入口端44a连接至一次空气滤清器40与化油器41之间，或连接至化油器41内的针阀前端的空气进气位置，皆可撷取已过滤后的新鲜空气作为二次空气使用。
上述一次空气的进气端4(如图2所示)在引擎1运转时会产生负压吸力，且因化油器41内具有针阀控制油气供应量的关系(如同喷设供油引擎所配接的节气阀)，当引擎1刚启动或转速较低时，化油器41内的针阀开启量较小，致使内段进气流道A内产生较高的引擎负压a1(如图8所示)；同时，该外段进气流道B内仅产生较低的引擎负压b1(如图9所示)，且当引擎逐渐升高至中、高转速时，化油器41内针阀开启量逐渐增加，致使内段进气流道A内的引擎负压a2(如图8所示)随着引擎转速(针阀开启量)的增加而逐渐降低；在此同时，该外段进气流道B内所产生的引擎负压b2(如图9所示)会随着引擎转速(针阀开启量)的增加而逐渐增高，这是配置化油器41(如图2所示)的引擎1或电子喷设供油引擎的节气阀在实际运转下会产生的必然特性；因此该化油器41亦可替换成喷设供油引擎所配接的节气阀，均可实践本发明。
该废气排放端3，指引擎排气歧管11连接至消音室5内的废气流道位置(如图2所示)，且该废气排放端3至少设置一触媒转化器，可设于排气管50内或/及其消音室5内；然而，在本实施例中于废气排放端3的消音室5内实施设置一前段触媒转化器51，并于前段触媒转化器51后方增设另一后段触媒转化器52。
上述废气排放端3用来连接二次空气供应管道44的位置是可选择变换的；例如有下列三种可选择实施的方式(a)以引擎排气歧管11作为废气排放端3a(如图2所示)，而将二次空气供应管道44的出口端44b连接至引擎排气歧管11内，以便将二次空气导入废气中混合；(b)以引擎排气歧管11至前段(或单一)触媒转化器51之间的排气管50位置作为废气排放端3b(如图3所示)，而将二次空气供应管道44的出口端44b连接至此一废气排放端3b，以导入二次空气与废气相混合；或(c)以消音室5内前段触媒转化器51与后段触媒转化器52之间的位置作为废气排放端3c(如图4所示)，而将二次空气供应管道44的出口端44b连接至此一废气排放端3c，以导入二次空气与废气相混合。
该常开型的前置控制阀42(如图2所示)上具有一负压管424，其连接至化油器41与引擎进气歧管10之间，用以接受化油器41与引擎进气歧管10间产生的引擎负压的驱动而瞬间关闭二次空气供应管道。
该常闭型的后置控制阀43(如图5所示)具有一负压室430及排气室438；该负压室430内具有一负压管434，可连接至上述化油器41与引擎进气歧管10之间，或其内段进气流道A内(配合图2所示)，以接受内段进气流道A内的引擎负压控制其阀盘431的开阀时机；且该排气室438内具有一导气管433，且排气室438底端通过一阀盘431间隔形成另一进气管432，使导气管433与进气管432分别串接在二次空气供应管道44上；且该负压室430与排气室438之间设有一膜片436，膜片436上连接一阀杆437以串组一弹簧435，用以推抵排气室438与进气管432间所设置的阀盘431；据以根据引擎负压的高低，以控制阀盘431于开启时能导引二次空气进入废气排放端3，并于关闭阀盘431时能阻断二次空气进入废气排放端3。
此外，该常闭型后置控制阀43内的负压管434撷取引擎负压的位置，亦包含化油器41内的针阀排气端或引擎进气歧管10内，以接受化油器41与引擎进气歧管10间的引擎负压控制其阀盘431的开阀时机。
本发明的第二款实施例如图6、图7所示，取用一只常开型后置控制阀46来取代上述常闭型的后置控制阀43，此一后置控制阀46的负压管464连接至一次空气滤清器40与化油器41间的外段进气流道B内，以接受外段进气流道B内的引擎负压控制其阀盘461的关阀时机；其余内容均与上述第一款实施例相同。
再者，为决定上述常开型前置控制阀42与常闭型后置控制阀43(或常开型后置控制阀46)的开阀及关阀时机，本发明以多部排气量介于50至200C.C.(排气量)的机车引擎，进行实车量测后发现，当引擎转速增加到一50Kph的转速值时，会开始生成大量氮氧化物，此时量测内段进气流道A的引擎负压可达200至600mmHg之间，且外段进气流道B的引擎负压可达60至120mmHg之间；举以125C.C.排气量的机车引擎进行实车量测，当引擎转速增加到一50Kph的转速值时开始生成大量氮氧化物，此时量测内段进气流道A的引擎负压可达320mmHg，外段进气流道B的引擎负压可达82mmHg(如图8、9所示)；由此可供各款排气量的机车引擎设定取得一最易生成大量氮氧化物的引擎负压，以作为管制第一款实施例中(如图2所示)常闭型后置控制阀43的负压定值a，或者作为第二款实施例中(如图6所示)管制常开型后置控制阀46的负压定值b。
依据上述，当以常闭型作为后置控制阀43时，阀内所用的弹簧435的最大动摩擦压力必须邻近或等于上述的负压定值a，以便在引擎负压大于该负压定值a，时能带动阀盘431开阀，并在引擎负压小于该负压定值a时带动阀盘431复归关阀。
此外，当以常开型作为后置控制阀46时，阀内所用的弹簧465的最大动摩擦压力必须邻近或等于上述的负压定值b，以便在在引擎负压小于该负压定值b时，能带动阀盘461开阀，并在引擎负压大于该负压定值时带动阀盘复归关阀。
上述当常闭或常开型后置控制阀43或46开阀时，即能导引二次空气进入废气排放端3，以维持触媒氧化一氧化碳及碳氢化合物的效率；且当常闭或常开型后置控制阀43或46关阀时，即能阻断二次空气进入废气排放端3，据以提升触媒还原氮氧化物的效率。
再者，该常开型前置控制阀42与常闭型后置控制阀43所能感应引擎负压的位置连接于相同处，但其间差异处在于常开型前置控制阀42内使用的弹簧是在引擎瞬间回油而增大引擎负压时才会被驱动，故能瞬间阻断二次空气进入废气排放端，且当引擎回油现象恢复时，并能瞬间复归开阀状态。因此二次空气供应管道44于后置控制阀开阀导引二次空气进入废气排放端期间，并不会受到前置控制阀瞬间关阀的影响，反而有助于避免排气管发生后燃现象。
除上述以外，本发明装置的第三款实施例，为上述第一或第二款实施例中的常开或常闭型后置控制阀43或46内附挂有二次空气滤清器，作为独自的空气进气端使用；以常闭型后置控制阀43为例(如图10所示)，在该进气室439与进气管432间增设一空气滤蕊45，并使进气管432直接连通至外界吸取新鲜的二次空气进入空气滤蕊45内过滤(如图11所示)，随后再供应至二次空气供应管道44内，而不与一次空器滤清器40相连，其余内容均与上述实施例相同，亦属本发明的应用领域。
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
1.一种机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于，它包含有一条二次空气供应管道，连接于引擎的空气进气端与废气排放端之间；该空气进气端由一次空气滤清器连接化油器至引擎进气歧管而成；该废气排放端位于引擎排气歧管连接至消音室内的废气流道位置；至少一触媒转化器，设于废气排放端内；一常开型前置控制阀，串接在二次空气供应管道上，并设置有一负压管连接于化油器与引擎进气歧管之间，感应引擎瞬间回油的负压时关阀，以阻断二次空气进入废气排放端，并感应引擎未回油时常态开阀，以导引二次空气进入废气排放端；以及一常闭型后置控制阀，串接在二次空气供应管道上，并设置有一负压管连接于化油器与引擎进气歧管之间，感应引擎负压大于一负压定值时开阀，以导引二次空气进入废气排放端，并感应引擎负压小于该负压定值时关阀，以阻断二次空气进入废气排放端。
2.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述二次空气供应管道的入口端，连接至一次空气滤清器上供应已过滤后的新鲜空气的位置。
3.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述二次空气供应管道的入口端，连接至一次空气滤清器与化油器之间的位置。
4.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述二次空气供应管道的入口端，连接至化油器内针阀前端的空气进气位置。
5.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述二次空气供应管道的出口端连接至引擎排气歧管内。
6.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述二次空气供应管道的出口端连接于引擎排气歧管至触媒转化器的间的排气管内。
7.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述触媒转化器包含有一设于废气排放端的消音室内的前段触媒转化器，及另一设于前段触媒转化器后方的后段触媒转化器，且该二次空气供应管道的出口端，连接至该前段与后段触媒转化器之间。
8.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述化油器可替换成喷设供油引擎所配接的节气阀。
9.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述后置控制阀内附挂有二次空气滤清器，作为独自的空气进气端使用。
10.根据权利要求1所述的机车引擎的二次空气管制系统，其特征在于所述常闭型后置控制阀可替换成一常开型后置控制阀，串接在二次空气供应管道上，具有一负压管连接于一次空气滤清器与化油器之间，感应引擎负压小于一负压定值时开阀，以导引二次空气进入废气排放端，并感应引擎负压大于该负压定值时关阀，以阻断二次空气进入废气排放端。
全文摘要
本发明公开了一种机车引擎的二次空气管制系统，包含于引擎的空气进气端与废气排放端之间组设一条二次空气供应管道，并于该管道上串接以负压驱动的一前置控制阀及另一后置控制阀；该前、后置控制阀能于引擎易生成一氧化碳及碳氢化合物时开阀，导引二次空气通往废气排放端，以促进触媒氧化废气的反应效率；该前置控制阀能够在引擎瞬间回油产生较大负压时关阀，阻断二次空气通往废气排放端，以避免排气端发生后燃现象；同时该后置控制阀能在引擎易生成氮氧化物时关阀，阻断二次空气进入废气排放端，以提升触媒还原氮氧化物的效率。
文档编号F01N3/30GK1963164SQ20051011592
公开日2007年5月16日 申请日期2005年11月11日 优先权日2005年11月11日
发明者吴家武 申请人:上海钊辉科技有限公司