一种用于发动机的多功能排气装置及发动机的制作方法

本发明属于柴油发动机尾气处理技术，尤其是涉及一种用于柴油发动机的兼具消音和净化功能的排气装置及发动机。

背景技术：

小型发动机的排气消音器大多通过内部设置不同形状、不同大小的管段及共振腔进行消音。随着排放法规的日趋严格，改善柴油机排气中的污染物已成为当务之急。目前，小型发动机解决排气污染物的问题是通过发动机的排气净化用催化器安装在发动机的排气管或排气消音器中。为满足发动机排气净化的要求，在保证排气净化用催化器使用量的基础上势必造成发动机及排气消音器排气管的结构大型化、复杂化。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于发动机的多功能排气装置，其具有结构简单、紧凑，运行平稳可靠和兼具消音和净化功能的特点，以解决现有技术中在原有的发动机排气管及排气消音器加装催化器后存在的结构大型化和复杂化的问题。

本发明的另一目的在于提供一种发动机，其具有结构紧凑、运行平稳可靠和符合发动机排气净化要求的特点，以解决现有技术中发动机存在的上述问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于发动机的多功能排气装置，其包括壳体，所述壳体内为工作腔，其中，所述壳体的中部固定有净化催化器，所述净化催化器将所述工作腔分割为第一工作腔和第二工作腔且其自身作为中间工作腔，所述第一工作腔内设置有排气管，所述第二工作腔内设置有出气管，所述净化催化器沿轴线方向密布有平行分布的气孔，相邻两个气孔之间的分隔壁上涂覆有催化剂涂层，所述第一工作腔的气体流通面积大于排气管的气体流通面积，所述净化催化器内的气流流通面积小于第一工作腔和第二工作腔，所述第二工作腔的气体流通面积大于出气管的气体流通面积，所述排气管、第一工作腔、净化催化器、第二工作腔和出气管形成扩张型消音结构。

特别地，所述排气管和出气管伸入所述壳体的一端上开设有若干个通气孔，有利于降低排气噪音及提高气体的流通性能。

特别地，所述壳体的外部安装有保护罩，所述保护罩与所述壳体之间设置有隔热消音棉。

特别地，所述排气管的一端竖直贯穿所述第一工作腔设置，其对应所述净化催化器的管壁上均开设有通气孔。

特别地，所述出气管的一端竖直插入壳体设置，且该端位于所述第二工作腔竖直方向的中部，且所述出气管上插入壳体部分的管壁上均开设有通气孔。

特别地，所述气孔的一端为开口，另一端则设置成封堵面，所述封堵面与开口呈间隔布置，所述相邻两个气孔之间的分隔壁上分布有呈蜂窝状的微孔，分隔壁上涂覆有催化剂涂层。

特别地，所述净化催化器包括蜂窝状的载体，所述载体的周围包裹配合载体形状的隔热棉，所述隔热棉的外部封装保护板。

特别地，所述壳体由上壳体和下壳体组成，所述上壳体和下壳体的内壁上均对应设置有两个止推台阶，所述两个止推台阶的间距配合所述净化催化器设置，所述净化催化器设置于上壳体和下壳体的两个止推台阶之间，所述上壳体和下壳体焊接固定连接将净化催化器固定于所述壳体内。

一种发动机，其包括气缸盖、燃油箱、空气滤清器部件和排气装置，所述气缸盖的周边连接端面上紧密连接着燃油箱，空气滤清器部件和排气装置，所述空气滤清器部件布置在发动机的前端，所述燃油箱和排气装置分别布置在气缸盖的两侧，其中，所述排气装置为上述用于发动机的多功能排气装置。

本发明的有益效果为，与现有技术相比所述用于发动机的多功能排气装置通过在发动机的排气消音器内部安装排气净化用催化器，利用排气净化用催化器本身的结构特点及安装位置来替代传统的消音器内部的不同形状、不同大小的管段及共振腔，并通过重新组合形成一种扩张式消音器，使发动机消音器的结构保持原来的大小形状，保证了发动机原有的简单、美观、紧凑，同时通过排气消音器内部的排气净化用催化器的作用大大降低了发动机排气污染物及颗粒状物质，重新组合形成的扩张式消音器使发动机噪音得到了有效的降低，使发动机运转更平稳、可靠。

附图说明

图1是本发明具体实施方式1提供的用于发动机的多功能排气装置的结构示意图；

图2是图1中A-A向的剖面图；

图3是本发明具体实施方式1提供的用于发动机的多功能排气装置的装配图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1至图3所示，本实施例中，一种用于发动机的多功能排气装置包括壳体1、净化催化器2、排气管3和出气管4，所述壳体1内为工作腔，所述壳体1的内壁上间隔设置有两个止推台阶5，所述两个止推台阶5的间距配合净化催化器2设置，所述净化催化器2通过两个止推台阶5定位于所述壳体1内。所述净化催化器2将所述工作腔分割为第一工作腔6和第二工作腔7且其自身作为中间工作腔，所述排气管3插入所述第一工作腔6设置，所述出气管4插入所述第二工作腔7设置。所述第一工作腔6的气体流通面积大于排气管3的气体流通面积，所述净化催化器2内的气流流通面积小于第一工作腔6和第二工作腔7，所述第二工作腔7的气体流通面积大于出气管4的气体流通面积，所述排气管3、第一工作腔6、净化催化器2、第二工作腔7和出气管4形成扩张型消音结构。

所述排气管3和出气管4的具体设置形式为：所述排气管3的一端竖直贯穿所述第一工作腔6设置，其对应所述净化催化器2的管壁上均开设有通气孔8。所述出气管4的一端竖直插入壳体1设置，且该端位于所述第二工作腔7竖直方向的中部，且所述出气管4上插入壳体1部分的管壁上均开设有通气孔8。通气孔8的设置用于当尾气进入排气管3或出气管4时，在声波的作用下，孔径中的空气柱产生振动，管道壁面的摩擦阻尼产生声阻，使得部分声能变成热能而被耗散掉，进而使排气噪音得到降低。

所述净化催化器2包括蜂窝状的载体9，所述载体9的周围包裹配合载体形状的消音隔热棉10，所述消音隔热棉10的外部封装保护板11，使载体9在保护板11与消音隔热棉10的包围下形成一个独立的稳固体。所述消音隔热棉10的设置，能有效抑制了净化催化器2的温度的下降，提高温度有利于提高净化催化器2的排气净化能力，即提高了黑烟颗粒的氧化燃烧能力，又提高了黑烟颗粒的净化率。

所述载体9采用堇青石制作成蜂窝陶瓷，在沿轴线方向密布有尺寸较小的平行分布的气孔，所述气孔的一端为开口，另一端则设置成封堵面，所述封堵面与开口呈间隔布置，所述相邻两个气孔之间的分隔壁上分布有呈蜂窝状的微孔，分隔壁上涂覆有催化剂涂层。当发动机的排气通过净化催化器2时，排气中的主要成分CO、HC、NOx通过分隔壁上催化剂涂层的氧化还原化学反应，CO在高温下氧化成无色无毒的CO₂，HC化合物在高温下分解成H₂O和CO₂，NOx还原成N₂和O₂，同时排气中的碳烟颗粒在经过分隔壁上的微孔时被有效的过滤。当排气温度达到375℃时，黑烟颗粒会逐步燃烧而氧化，当温度达到500℃时，催化剂和黑烟颗粒产生反应，从而被完全燃烧，使发动机排气中的黑烟颗粒达到很好的净化效果。

所述壳体1的外部安装有保护罩12，所述保护罩12与所述壳体1之间设置有隔热消音棉10。以降低噪音，而且在隔热消音棉10的作用下，有效抑制了排气装置的内部温度下降，提高内部温度有利于提高净化催化器2的排气净化能力，即提高了黑烟颗粒的氧化燃烧能力，又提高了黑烟颗粒的净化率，同时消音器表面温度也得到了很好的控制。

所述壳体1由上壳体13和下壳体14组成，所述上壳体13和下壳体14的内壁上均对应设置有两个止推台阶5，且所述上壳体13和下壳体14通过焊接固定连接。同时两个止推台阶5能够提高上壳体13和下壳体14的强度。

一种发动机，其包括气缸盖15、燃油箱16、空气滤清器部件17和排气装置18，所述气缸盖15的周边连接端面上紧密连接着燃油箱16，空气滤清器部件17和排气装置18，所述空气滤清器部件17布置在发动机的前端，所述燃油箱16和排气装置18分别布置在气缸盖15的两侧，所述排气装置18为上述用于发动机的多功能排气装置。

工作时，所述发动机的进气通过空气滤清器部件17被引入发动机的气缸盖15与发动机内的燃油混合进行燃烧，燃烧后的废气通过气缸盖15的排气口被引入排气管3，通过排气管3上分布的通气孔8被导入第一工作腔6，所述第一工作腔6的气体流通面积大于排气管3的气体流通面积，接着进入第一工作腔6的气体在排气压力的作用下，很快通过净化催化器2一端的开口进入净化催化器2内(即中间工作腔)，并通过分隔壁上设置的蜂窝状的微孔进入另一孔被导入第二工作腔7，通过第二工作腔7的气体很快通过出气管4上分布的通气孔8进入出气管4后被排入大气中。

上述用于发动机的多功能排气装置不仅结构简单、紧凑，而且能满足发动机排气污染物法规要求的发动机的排气消音器结构，并且该排气消音器结构能够满足原发动机的外形安装结构，保证原发动机结构的紧凑性，同时又能起到净化排气，有效降低发动机噪音的作用。

以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。