专利名称：柴油发动机排气红外线净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及柴油发动机废气自动循环再生的装置，尤其涉及柴油发动机排气红外线净化装置。
背景技术：
迄今为止，国际上目前应用最多的柴油机排气后处理技术是采用堇青石为主要原料的微粒捕集过滤器，这种微粒排集过滤器的壁面是多孔陶瓷，相邻的两个通道中，一个通道的出口侧被堵位，而另一通道的进口侧被堵住。这就迫使排气由入口开的的通道进入，穿过多孔陶瓷壁面进入相邻的出口开通道，而微粒就被过滤在通道壁口上。这种微粒捕集过滤器对碳烟的过滤效率较高。但微粒捕集过滤器只能把微粒从柴油机的排气中过滤出来沉积在孔道壁内，它自身并不能清除微粒，随着孔道内积聚的微粒不断增加，如不及时清除，就不可避免地造成排气背压增加，影响柴油机的换气充量，功率下急剧下降，燃油消耗增大，燃烧恶化，排放污染更为严重。
因此，必须及时清除微粒捕集器中的微粒，以使能继续工作，除去微粒捕集器中积存的微粒称为再生。世界各国现有采用的微粒捕集再生方法主要有如下两种1、如日本专利JP特许号9-280035公开的发明名称为内燃机排气净化装置所公开的利用排气热量净化废气的方法及装置，其结构如图1所示。包括壳体11和在壳体内设置的中空的石英球12以及在进气端设置的石英纤维、缓冲蓄热器构成。该专利技术虽有一定的净化效果，但由于其采用直径小于3mm以内、壁厚仅0.3mm的中空石英球技术方案，因为薄壁而导致红外线发射能量低、弱、热容量小装置筒内加热温度受排气温度的变化而波动很大，由于是中空状且又薄壁，当气泡受高温热膨胀和排气强脉动波的冲击而破壁碎裂，导至由强度脆弱的中空石英球体密集填充的整体蜂窝状结构遭到破坏无法克服中空球单体脆弱结构的根本性缺陷。
2、采用断续加热再生的方法，即微粒捕集器每工作一段时间后，采用电加热、微波加热或者燃烧器加热，消除微粒的方法。如图2所示是采用电加热再生的办法，其结构是，由蜂窝状陶瓷滤芯21以及在该蜂窝状陶瓷滤芯的蜂窝孔的末端设置的电热丝22构成。众所周知，微粒氧化的要素是高温、富氧和氧化时间。例如在氧浓度为5％以上，排气温度＞650℃以上时，微粒的氧化也需经历2min/分钟，而柴油机的排气温度特性一般在小于500℃，而车用柴油机大多在中小负荷条件下正常运行其排温一般仅在400℃以下，排气流速也很高，因而在现实条件下不采取技术创新难以烧掉微粒，如提高发动机排气温度往往又会造成燃油经济性和排放污染进一步的恶化。
而在实际使用加热再生方式时，需要一整套复杂的控制系统，同时还需要消耗额外的能量，如电能或多种燃料，使得操作复杂成本很高。为解决以上的问题，本申请人曾在申请号为200520045446.2、发明名称为“柴油发动机排气再生过滤净化消声装置”的专利申请中提出了一个新的技术方案，该技术方案的主要特征如图3所示，包括顺序连通的蜂窝状加热净化器31、陶瓷壁流式过滤器32、以及混合氧化消声器33。其中所述的蜂窝状加热净化器31包括外壳311和在外壳内设置的形成蜂窝状的石英球或石英棒或石英球和石英棒的组合体312，所述的石英球为实芯球。该实用新型专利利用红外线材料石英其及蜂窝状结构，吸收废气热量产生高能量红外线对废气流加热升温，使微粒着火燃烧和氧化，自动及时清除捕集过滤器中沉积的微粒。虽然可有效净化废气中的有害的排放污染物，但是该净化废气的效果还可以进一步改进提高。
发明内容
本实用新型是为了克服现有技术中存在的缺陷和不足，而提供的一种柴油发动机排气红外线净化装置，该柴油发动机排气红外线净化装置吸收压燃式内燃机排出废气的热量，使红外线材料发射高能量的红外线和热量，使附着的微粒高温燃烧，从而使其快速氧化，有效净化废气中的有害的排放污染物。
为解决上述任务，柴油发动机排气红外线净化装置，由一蜂窝状加热净化器构成，该蜂窝状加热净化器包括由进气管端盖、排气管端盖以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体构成的壳体，筒体的两侧由外向内分别顺序设有过滤网和多孔板，中间形成腔体，腔体内密集填充有红外线球体；其特点是，还包括设在进气端侧多孔板后方的缓冲网，以及设在筒体内的捕集过滤网。
上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，所述的缓冲网为直径小于多孔板直径的金属网，其紧贴在进气端侧多孔板的后方。
上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，还包括一紧贴在进气端侧的多孔板后的辅助隔离网，所述的缓冲网紧贴在该辅助隔离网的后方。
上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，所述的捕集过滤网呈半球形，至少设有一层在筒体内，将筒体内分隔成至少两个空腔，所述的红外线球体分别填充在各空腔内。
上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，所述的捕集过滤网呈带底的筒形，固设在缓冲网外。
上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，所述的捕集过滤网的口部设有一翻边，所述的翻边固定在缓冲网的边缘之外；所述的捕集过滤网内填充有红外线球体。
上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，还包括与蜂窝状加热净化器连接的一陶瓷壁流式过滤器，该陶瓷壁流式过滤器包括由进气管端盖、排气管端盖以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体构成的壳体，以及设在壳体内的蜂窝状陶瓷滤芯；陶瓷壁流式过滤器蜂窝状加热净化器所述的陶瓷壁流式过滤器进气管端盖壳体与蜂窝状加热净化器的排气管端盖之间连通，形成由蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体；所述的蜂窝状加热净化器的进气管为该组合体的进气管，所述的陶瓷壁流式过滤器的排气管为该组合体的排气管。
上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，所述的红外线球体为直径在2mm～5mm之间的实芯球体，上述柴油发动机排气红外线净化装置，其中，所述的红外线球体的原料选择石英或三氧化二铝，或是以该两种材料为主要成分的混合物；或是由45～70％的二氧化锰、5～25％的氧化铁、和5～15％的氧化铜混合组成的实芯球体。
由于本实用新型采用了以上的技术方案，在蜂窝状加热净化器内前端增加了缓冲网，以及在蜂窝状加热净化器腔内增加了至少一层球面捕集过滤网或带底的筒形捕集过滤网，因此，在使用中，可利用压燃式内燃机排出废气的热量，使由实芯球形的红外线材料密集填充构成的立体蜂窝状结构快速发热升温到650℃～800℃的着火温度，使附着在红外线球体表面和球面捕集过滤网表面的微粒高温燃烧，从而达到快速热氧化、使微粒得以净化的目的。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
图1是现有技术内燃机排气净化装置的结构示意图。
图2是现有技术微粒捕集过滤器结构示意图。
图3是申请号为200520045446.2、发明名称为“柴油发动机排气再生过滤净化消声装置”的整体结构示意图。
图4是本发明本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置实施例之一的结构示意图。
图5是图4的A-A剖视图。
图6是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置实施例之二的结构示意图。
图7是图6的A-A剖视图。
图8是上述实施例中的捕集过滤网的侧视图。
图9是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置实施例之三的结构示意图。
图1O是图9实施例中的捕集过滤网的侧视图。
图11是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置实施例之四的结构示意图。
图12是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置应用在柴油发动机中进行净化实施例之一的结构示意图。
图13是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置应用在柴油发动机中进行净化的实施例之二的结构示意图。
图14是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置应用在柴油发动机中进行净化的实施例之三的结构示意图。
图15是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置应用在柴油发动机中进行净化的实施例之四的结构示意图。
图16是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置应用在柴油发动机中进行净化的实施例之五的结构示意图。
图17是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置应用在柴油发动机中进行净化的实施例之六的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图4。本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置，由一蜂窝状加热净化器3构成，该蜂窝状加热净化器包括由进气管端盖31、排气管端盖32以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体33构成的壳体，筒体的两侧由外向内分别顺序设有过滤网34和多孔板35，中间形成腔体，腔体内(两多孔板之间)密集填充有红外线球体36；在进气端侧多孔板后方的缓冲网37，以及间隔设在筒体内的两层捕集过滤网38。该结构对微粒的捕集是轴流方向捕集。
请参阅图5。本实用新型所述的缓冲网37的直径小于多孔板的直径，且紧贴在进气端侧多孔板的后方。
请参阅图6、图7，这是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置中实施例之二的结构示意图，本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置，由一蜂窝状加热净化器4构成，该蜂窝状加热净化器包括由进气管端盖41、排气管端盖42以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体43构成的壳体，筒体的两侧由外向内分别顺序设有过滤网44和多孔板45，中间形成腔体，腔体内(两多孔板之间)密集填充有红外线球体46；在进气端侧多孔板后方的缓冲网47，以及间隔设在筒体内的两层捕集过滤网48。其中图7是图6的A-A剖视图。为防止红外线球体堵住多孔板的孔而影响气流的流动，本实用新型在进气端侧的多孔板后还设置一辅助隔离网49，所述的缓冲网紧贴在该辅助隔离网47的后方。
请参阅图8。上述实施例中，本实用新型所述的捕集过滤网38呈半球形，其设在筒体腔内可以是一层，也可以是两层。本实施例是两层分别间隔设在筒体腔内，将筒体内腔分隔成至少三个空腔，所述的红外线球体分别密集填充在各空腔内。
请参阅图9，这是本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置的另一实施例。本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置，由一蜂窝状加热净化器5构成，该蜂窝状加热净化器包括由进气管端盖51、排气管端盖52以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体53构成的壳体，筒体的两侧由外向内分别顺序设有过滤网54和多孔板55，多孔板后还设置一辅助隔离网59。中间形成腔体，腔体内密集填充有红外线球体56；在进气端侧多孔板后方的缓冲网57，以及固设在缓冲网外的捕集过滤网58。该结构对微粒的捕集是轴流方向和径流方向的同时捕集。
请参阅图10。该捕集过滤网58呈带底的筒形，其口部设有一翻边581，所述的翻边固定在缓冲网的边缘之外；所述的捕集过滤网内填充有红外线球体。
请参阅图11。本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置的再一实施例是还包括与蜂窝状加热净化器6连接的一陶瓷壁流式过滤器7，形成由蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体8。该陶瓷壁流式过滤器包括由进气管端盖71、排气管端盖72以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体73构成的壳体，设在壳体内的蜂窝状陶瓷滤芯74。该陶瓷壁流式过滤器进气管端盖壳体与蜂窝状加热净化器的排气管端盖之间连通。所述的蜂窝状加热净化器的进气管为该组合体的进气管81，所述的陶瓷壁流式过滤器的排气管82为该组合体的排气管。
当然如图9的实施例后级也可连接一陶瓷壁流式过滤器，组成由蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体。其结构与图9描述的类似，故不再赘述。
本实用新型净化装置的输出端后接一壁流式陶瓷过滤器后，前级净化后的高温气流流入该壁流腔内，与过滤器中暂存捕集的微粒迅速燃烧，从而恢复过滤捕集的功能和作用，达到自动热再生净化的目的。其微粒净化率达95％以上。
上述实施例中过滤网和缓冲网可采用100目～400目的金属丝网。捕集过滤网可采用500目～1400目的金属丝网。多孔板的各孔的直径略小于红外线实芯球体的直径。但在采用了辅助隔离网的情况下，该多孔板的各孔的直径可以大于红外线实芯球体的直径，但其后方与红外线实芯球体之间接触的辅助隔离网的网孔要小于红外线实芯球体的直径。
在本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置的上述实施例中，所述的红外线球体为采用红外线材料构成的直径为2mm～5mm之间的实芯球体。其材料可以是石英，也可以是三氧化二铝，以及以该两种材料为主要成分的混合物。当然，还可包括是由MnO 60％、FeO 20％、CuO 10％、和CO 10％混合组成的由黑色红外线材料和黑色物质混合制备的实芯球体。本实用新型优先采用石英球体。
本实用新型装置可取代原机车消声器，既可达到废气净化的目的，又能达到很好的消声作用。
本实用新型装置的工作原理1、排气流压力通过本实用新型装置时形成静态高压，使得筒体内的红外线球体的温度上升，快速发热升温到650℃～800℃的着火温度，使附着在红外线球体表面和球面捕集过滤网表面的微粒高温燃烧，从而达到快速热氧化，使得净化再生。
2、当发动机处于怠速时，本实用新型装置处于过滤捕集微粒的工作状态。
本实用新型应用柴油发动机排气红外线净化装置进行净化的方法是，所述的蜂窝状加热净化器的输入端连接发动机的排气口；所述的蜂窝状加热净化器的输出端连接发动机的排气歧管。
下面以几个较佳实施例进一步详细说明本实用新型净化方法的特征和优点。
请参阅图12。这是本实用新型一种应用柴油发动机排气红外线净化装置进行净化的方法的实施例之一。该实施例中，所述的一个单缸发动机的排气口101连接一个蜂窝状加热净化器3，该蜂窝状加热净化器的排气管连接发动机排气歧管102。
请参阅图13。这是本实用新型一种应用柴油发动机排气红外线净化装置进行净化的方法的实施例之二。该实施例中，所述的一个单缸发动机的排气口201分成两路分别各连接一个蜂窝状加热净化器3-1、3-2，该两个蜂窝状加热净化器的排气管并联后连接发动机排气歧管202。
请参阅图14。这是本实用新型一种应用柴油发动机排气红外线净化装置进行净化的方法的实施例之三。该实施例中，6个汽缸的排气口301-1～301-6并联后302连接一蜂窝状加热净化器3，该蜂窝状加热净化器排气管连接发动机排气歧管303。
请参阅图15。这是本实用新型一种应用柴油发动机排气红外线净化装置进行净化的方法的实施例之四。该实施例中，6个汽缸的排气口401-1～401-6并联后402连接一由蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体8，该蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体8的排气管连接发动机排气歧管403。
请参阅图16。这是本实用新型一种应用柴油发动机排气红外线净化装置进行净化的方法的实施例之五。该实施例中，3个汽缸的排气口501-1～501-3分别连接一蜂窝状加热净化器3-1～3-3，各蜂窝状加热净化器排气管出气管并联后502再连接一蜂窝状加热净化器3-4，该蜂窝状加热净化器的排气口连接发动机排气歧管503。
请参阅图17。这是本实用新型一种应用柴油发动机排气红外线净化装置进行净化的方法的实施例之六。该实施例中，4个汽缸的排气口601-1～601-4分别连接一蜂窝状加热净化器3-1～3-4，各蜂窝状加热净化器排气管出气管并联后602再连接一由蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体8，该由蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体8的排气口连接发动机排气歧管603。
上述实施例中所提到的蜂窝状加热净化器包括图4、图6、图9所示的实施例，为清楚说明，故仅以图4的实施例蜂窝状加热净化器为例进行说明。
当发动机处于怠速或低转速时，本实用新型装置处于过滤捕集微粒的工作状态。而当发动机正常运行中，排温上升，本实用新型迅速吸收废气热量，进入自动再生状态。本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置原理是排气流压力通过本实用新型的装置时形成静态高压，经过由球形红外线材料组成的蜂窝状结构以及设在该蜂窝状结构之间的捕集过滤器，使得本结构筒体腔内的温度上升。红外线球形材料吸热后发射出高能红外线，使筒体内温度迅速上升到600℃～850℃甚至以上，使得球体表面附着的微粒和捕集过滤网上暂留的微粒迅速燃烧净化，达到自动再生的目的。
本实用新型柴油发动机排气红外线净化装置结构简单、使用方便、长效净化效果好，使用寿命长，不需要维护，也不会引起高背压，不会产生饱和。根据柴油机的排量和排放值经匹配设计后其净化指标可满足现行的国家规定的新排放标准和将来更严格的欧四排放标准及其限值要求。
权利要求1.柴油发动机排气红外线净化装置，由一蜂窝状加热净化器构成，该蜂窝状加热净化器包括由进气管端盖、排气管端盖以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体构成的壳体，筒体的两侧由外向内分别顺序设有过滤网和多孔板，中间形成腔体，腔体内密集填充有红外线球体；其特征在于，还包括设在进气端侧多孔板后方的缓冲网，以及设在筒体内的捕集过滤网。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机排气红外线净化装置，其特征在于，所述的缓冲网为直径小于多孔板直径的金属网，其紧贴在进气端侧多孔板的后方。
3.根据权利要求2所述的柴油发动机排气红外线净化装置，其特征在于，还包括一紧贴在进气端侧的多孔板后的辅助隔离网，所述的缓冲网紧贴在该辅助隔离网的后方。
4.根据权利要求1所述的柴油发动机排气红外线净化装置，其特征在于，所述的捕集过滤网呈半球形，至少设有一层在筒体内，将筒体内分隔成至少两个空腔，所述的红外线球体分别填充在各空腔内。
5.根据权利要求1所述的柴油发动机排气红外线净化装置，其特征在于，所述的捕集过滤网呈带底的筒形，固设在缓冲网外。
6.根据权利要求5所述的柴油发动机排气红外线净化装置，其特征在于，所述的捕集过滤网的口部设有一翻边，所述的翻边固定在缓冲网的边缘之外；所述的捕集过滤网内填充有红外线球体。
7.根据权利要求1所述的柴油发动机排气红外线净化装置，其特征在于，还包括与蜂窝状加热净化器连接的一陶瓷壁流式过滤器，该陶瓷壁流式过滤器包括由进气管端盖、排气管端盖以及连接在所述进气管端盖、排气管端盖之间的环形筒体构成的壳体，以及设在壳体内的蜂窝状陶瓷滤芯；陶瓷壁流式过滤器蜂窝状加热净化器所述的陶瓷壁流式过滤器进气管端盖壳体与蜂窝状加热净化器的排气管端盖之间连通，形成由蜂窝状加热净化器和陶瓷壁流式过滤器构成的组合体；所述的蜂窝状加热净化器的进气管为该组合体的进气管，所述的陶瓷壁流式过滤器的排气管为该组合体的排气管。
8.根据权利要求1所述的柴油发动机排气红外线净化装置，其特征在于，所述的红外线球体为直径在2mm～5mm之间的实芯球体。
专利摘要本实用新型公开了一种柴油发动机排气红外线净化装置，装置包括含筒体的壳体，筒体的两侧由外向内分别设有过滤网和多孔板，两侧多孔板之间填充有红外线球体；其特点是，进气端侧多孔板后方设有缓冲网，筒体内设有至少一层捕集过滤网。在蜂窝状加热净化器的输入端连接发动机的排气口；在蜂窝状加热净化器的输出端连接发动机的排气歧管。使用中，利用压燃式内燃机排出废气的热量，使由实芯球形的红外线材料密集填充构成的立体蜂窝状结构快速发热升温到650℃～800℃的着火温度，使附着在红外线球体表面和球面捕集过滤网表面的微粒高温燃烧，而达到快速热氧化、使微粒得以净化的目的。可有效净化废气中的有害的排放污染物。
文档编号F01N3/023GK2893172SQ200620040320
公开日2007年4月25日 申请日期2006年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者吴雄良, 常江 申请人:吴雄良, 常江