一种汽车尾气颗粒排放物主动过滤系统的制作方法

本发明提供一种汽车尾气颗粒排放物主动过滤系统，它具体涉及一种针对汽车尾气中颗粒排放物的主动过滤系统，属于汽车尾气净化的技术领域。

背景技术：

随着经济社会的发展，汽车行业迅猛发展，汽车在运行中产生的尾气，是城市大气污染的重要来源。汽车尾气中的颗粒物(PM)是构成城市雾霾的最重要的污染源之一。汽车尾气中的颗粒物的成分复杂，具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。汽车尾气颗粒物随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病，当悬浮颗粒积累到临界浓度时，会激发形成恶性肿瘤。此外，汽车尾气中的颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎和眼结膜炎，甚至造成角膜损伤。大气中的颗粒物污染越来越受到人们的重视，PM2.5已经作为天气预报的常规项出现。汽车尾气中的颗粒物排放是城市大气颗粒物污染的重要源头。为应对大气污染，尤其是大气中颗粒物污染，目前人们的普遍手段是：出行佩戴PM2.5口罩，居家安装室内空气净化器。这些方法作为被动防护的手段，无法从根源上解决大气颗粒污染对健康的危害问题。

技术实现要素：

1.发明目的

本发明的目的在于提供一种汽车尾气颗粒排放物主动过滤系统，它是一种能够自动更换滤纸，并能就系统运行状态与驾驶员进行信息交互的汽车尾气颗粒物排放主动控制系统，通过使用不同过滤能力的滤纸，实现对汽车尾气颗粒物排放等级的控制。

2.技术方案

本发明可通过本技术方案实现。

本发明一种汽车尾气颗粒排放物主动过滤系统，它是由:尾气流通系统A、滤纸供应系统B、滤纸回收系统C、密封系统D、锁紧系统E、控制系统F及滤纸套装备用系统G构成；它们之间的连接与安装关系如下：

所述滤纸供应系统B与尾气流通系统A的连接位置为焊接(滚子(9)与滚子(10)分别焊接在前气室(2)两侧的金属凸台上)，滤纸供应系统B中部件滚子(9)与滚子(10)的滚子外径与尾气流通系统A中部件前气室(2)的前端面相切，滚子(9)与滚子(10)的长度等于前气室(2)前端面的高度，以保证滤纸平整的铺展在前气室(2)的前端面上。滤纸供应系统B中部件滤纸供应托盘(7)的上端面与前气室(2)的下端面在同一个平面内，且滤纸供应系统B中部件滤纸套装中的滤纸(5)的宽度等于前气室(2)前端面的高度，以保证滤纸能够完整的覆盖在前气室(2)的前端面上。

所述滤纸回收系统C安装位置需满足：滤纸回收系统C中部件滤纸回收托盘(13)的上端面与尾气流通系统A中部件前气室(2)的下端面在同一平面上，以保证滤纸能够平整的完全覆盖在前气室(2)的前端面上。

所述滤纸供应系统B与滤纸回收系统C的配合关系满足：滤纸供应系统B中部件滤纸固定杆(6)的截面形状与滤纸回收系统C中部件滤纸回收托盘(13)上的安装孔形状应一致，使滤纸固定杆(6)能够方便的安装在滤纸回收托盘(13)上。

所述密封系统D与尾气流通系统A的连接部分采用焊接与胶粘的方式连接；即合页(16)与合页(17)焊接在前气室(2)的下端面上,密封圈(15)与伸缩密封筒(21)以粘结剂粘合；具体位置见图1与图2所示。

所述锁紧系统E与尾气流通系统A的连接部分采用焊接的方式(锁紧系统E中部件电磁铁(3)焊接在前气室(2)的上端筒壁上，锁紧系统E中部件锁紧卡扣(20)焊接在尾气流通系统A中部件后气室(22)的前端面上)。当电磁铁(3)不工作时，锁紧系统E中部件锁紧顶杆(18)产生的压力F₀应满足如下条件：a.保证前气室(2)、滤纸(5)、密封材料(14)及密封圈(15)紧密连接，尾气不会泄露到外部。b.滤纸回收系统中部件电机(11)对滤纸(5)的拉力大于F₀挤压产生的摩擦力。

所述锁紧系统E与密封系统D的连接关系为焊接(锁紧系统E中部件锁紧卡扣(19)焊接在密封系统部件密封圈(15)的前端面上)，锁紧卡扣(19)与锁紧卡扣(20)在本发明正常工作位置时需同轴心。

所述滤纸套装备用系统G，其安装位置独立于其他系统，其中的部件备用系统感应开关所在的电路需与控制系统F中部件主控电脑(24)相连接，以提供滤纸套装备用系统G中部件备用滤纸套装有无的信号。

所述控制系统F与尾气流通系统A的连接关系为焊接(控制系统F中部件滤纸位置感应传感器(26)焊接在前气室(2)的侧面)和胶粘(控制系统F中部件气压传感器(25)以粘结剂粘合在前气室(2)侧壁的安装孔内)，气压传感器(25)的气压感应端需完全伸入前气室(2)的空腔内，滤纸位置感应传感器(26)的感应端不允许越过前气室(2)的前端面而妨碍滤纸的移动。其中控制系统部件主控电脑(24)安装在汽车驾驶舱内，以便与驾驶员进行信息交互，方便操作控制。

本发明中各系统具体结构及安装配合关系见图1、图2。

为详细说明本发明的构成，组成本发明的各系统的具体构成及零部件的相互位置及连接关系如下所述。

所述尾气流通系统A，由进气管(1)、前气室(2)、伸缩密封筒(21)、后气室(22)和排气管(23)构成。它们的相互关系为：进气管(1)焊接在前气室(2)的后端面几何中心处，伸缩密封筒(21)以粘结剂粘合在后气室(22)的前端面上，前气室(2)的前端面与后气室(22)的前端面安装时应对齐。后气室(22)另一端的几何中心位置焊接排气管(23)。

该进气管(1)的形状构造是圆柱形，材料为钢。

该前气室(2)的形状构造是长方形，材料为钢。其特征是：在前端面开口,两侧桶壁靠近前端面处各延伸出两个金属台，作用是为滚子(9)与滚子(10)提供安装位置；上端筒壁有金属台，为电磁铁(3)提供安装位置；一侧筒壁留有圆孔，以供气压传感器(25)安装；该侧筒壁的外侧留有金属凸台，为滤纸位置感应传感器(26)提供安装位置。

该伸缩套筒(21)的形状构造为长方形的硫化橡胶筒。

该后气室(22)的形状构造为长方形，材料为钢，其特征是：在前端面中间上部伸出一块长方体金属板，为锁紧卡扣(20)提供安装位置。

该排气管(23)的形状构造为圆柱形，材料为钢。

所述滤纸供应系统B，由滤纸套装、滤纸供应托盘(7)、扭转弹簧(8)、滚子(9)和滚子(10)构成。它们的相互关系为：滤纸套装通过其部件滤纸固定杆(4)安装在滤纸供应托盘(7)的安装孔内；扭转弹簧(8)安装在滤纸供应托盘(7)下端的转轴上。具体结构及安装关系见图3。

该滤纸套装，由滤纸固定杆(4)、滤纸(5)和滤纸固定杆(6)构成。它们的相互关系为：滤纸(5)的两端分别粘结在滤纸固定杆(4)与滤纸固定杆(6)上，滤纸(5)缠绕在滤纸固定杆(4)上。

该滤纸固定杆(4)的形状构造为：中心部分为圆柱体，圆柱对称位置为半圆形的凸台，其截面形状与滤纸供应托盘(7)上的安装孔相同。具体截面形状见图8。

该滤纸(5)的形状构造为：长方形的纤维编织物，其孔洞大小视过滤需求而定；新的滤纸卷前端为空白区，条纹包含剩余滤纸数量信息，条纹间隔由前气室(2)的宽度确定，条纹信息通过滤纸位置感应传感器(26)读取并传递到主控电脑(24)。

该滤纸固定杆(6)的形状构造为：中心部分为圆柱体，圆柱对称位置为半圆形的凸台，其截面形状与滤纸回收托盘(13)上的安装孔相同。具体截面形状见图8。

该滤纸供应托盘(7)，其形状构造为：上部为带安装孔的钢制托盘，下端为钢制转轴。

该扭转弹簧(8)的形状构造为：钢制扭转弹簧，其安装孔直径与滤纸供应托盘(7)下部转轴直径相等。

该滚子(9)与滚子(10)的形状构造为：钢制滚子，滚筒的长度等于滤纸(5)的宽度。

所述滤纸回收系统C，由电机(11)、传动皮带(12)和滤纸回收托盘(13)构成。它们的相互关系为：电机(11)与滤纸回收托盘(13)通过传动皮带(12)连接。具体结构及安装关系见图4。

该电机(11)选用宝骏牌型号为75BF006的产品，其需满足的条件：产生的最大拉力需能够克服仅在锁紧顶杆(18)作用下，密封材料(14)与前气室(2)与滤纸相对运动产生的摩擦力。

该传动皮带(12)选用上海五同同步带有限公司生产的PH458型多楔带，与电机(11)配套使用。

该滤纸回收托盘(13)的形状构造为：上部为带安装孔的钢制圆盘，下部为钢制传动轮，中间为钢制转轴。

所述密封系统D，由密封材料(14)、密封圈(15)、合页(16)和合页(17)构成。它们的相互关系为：密封材料(14)以粘结剂粘合在密封圈(15)的前端面上；合页(16)与合页(17)焊接在密封圈(15)的下端面，位置见图2。

该密封材料(14)的形状构造为：长方形的硫化橡胶圈，厚度为5～10mm。

该密封圈(15)的形状构造为：长方形的金属圈，厚度为10mm。其特征为前端面的上端中间位置向上延伸一块长方体金属板，作用是承受电磁铁(3)吸力以压紧密封材料(14)及为锁紧卡扣(19)提供安装位置；

该合页(16)与合页(17)的形状构造为：钢制金属合页。具体形状见图10。

所述锁紧系统E，由电磁铁(3)、锁紧顶杆(18)、锁紧卡扣(19)和锁紧卡扣(20)构成。它们的相互关系为：电磁铁(3)安装在前气室(2)上部正中位置其轴心与锁紧顶杆(18)、锁紧卡扣(19)及锁紧卡扣(20)的轴心在一条直线上。

该电磁铁(3)的形状构造为：可以选择乐清市正永机电有限公司生产的型号为ZYE1-P30/22的产品，其产生的力大小能满足车辆在剧烈颠簸路况下行驶而尾气不从连接处泄露。

该锁紧顶杆(18)由滑块(31)、套筒(32)、弹簧(33)和预紧力旋钮(34)构成。它们的相互关系为：滑块(31)安装在套筒(32)一端的滑道内；预紧力旋钮(34)通过螺纹配合从另一端旋入套筒内；弹簧(33)安装在套筒空腔内，位于滑块(31)与预紧力旋钮(34)之间。该滑块(31)的形状构造为：前端为直径与套筒(32)外径相等的金属柱，中间滑动杆直径与套筒(32)内滑道直径相等，后端为直径与套筒(32)空腔直径相等的圆柱体。该套筒(32)的形状构造为：外部形状为圆柱形，内部前端分别为空腔、滑道、带螺纹的空腔。该弹簧(33)的形状构造为：外径等于套筒(32)空腔直径的金属弹簧。该预紧力旋钮(34)的形状构造为：外表面带外螺纹的圆柱体，其螺纹与套筒(32)空腔中的内螺纹相配合。具体结构及安装关系见图6。

该锁紧卡扣(19)和锁紧卡扣(20)的形状构造为：中间以合页连接的，中间空腔直径等于锁紧顶杆(18)外径的两片金属块，另一端以旋钮锁定。具体形状见图9。

所述控制系统F，由主控电脑(24)、气压传感器(25)和滤纸位置感应传感器(26)构成。它们的相互关系为：气压传感器(25)与滤纸位置传感器(26)通过信号线与主控电脑(24)连接。

该气压传感器(25)选用：选用Intersema公司生产的MS5803-02BA气压传感器。

该滤纸位置感应传感器(26)选用：选用三星公司生产的23060043-SAM摄像头。

该主控电脑(24)的结构是：芯片选用华为公司生产的Kirin 950型芯片，显示屏选择友达光电股份有限公司生产的型号为H497EAN01.0的液晶显示屏。主控电脑(24)的主要功能包括：1.主界面默认显示信息为：当前滤纸使用程度，当前滤纸卷剩余滤纸数目，剩余滤纸可行驶里程数。所述当前滤纸使用程度，由前气室气压值经过计算确定；所述当前滤纸剩余数目，由滤纸位置感应传感器读取滤纸上条纹信息确定；所述剩余滤纸可行驶里程数，由本发明自安装起汽车所消耗燃油量、行驶里程数及滤纸使用数这三个参数计算而得。2.语言按钮，下级选项包括世界各主要国家语言。3.音量按钮，下级为可调的音量条。4.系统信息按钮，下级显示包括：前气室气压、当前滤纸卷的滤纸使用个数及剩余个数、汽车自使用本发明后的消耗的总油量和行驶里程数以及使用滤纸数目，备用滤纸卷数目。所述前气室气压由气压传感器测得；所述汽车自使用本发明后消耗的总油量，汽车油量及行驶里程数由主控电脑自汽车仪表盘读取并累计；所述备用滤纸套装数目，由备用滤纸套装感应开关确定。5.更换滤纸按钮，点击可手动控制系统更换当前滤纸。6.警告信息按钮，包括信息：当前滤纸卷剩余滤纸数目达到警戒值、无备用滤纸卷、前气室气压持续超过某警戒值。7.换备用件按钮，点击后系统将允许驾驶员手动更换滤纸卷备用件。8.车型选择按钮，下级为车型及排量选择按钮。9.排名按钮，可以显示本车在同类车型同排量的汽车中尾气颗粒物排放的排名。

所述滤纸套装备用系统G，由备用滤纸套装和备用系统感应开关构成。它们的相互关系为：备用滤纸套装安装在指定位置，备用滤纸套装的滤纸固定杆(4)挤压备用系统感应开关，使备用系统感应开关处于断开状态。

该备用滤纸套装形状构造与前述滤纸套装具有相同的形状构造，此处不赘述。

该备用系统感应开关由弹簧(27)、滑块(28)、导电触点(29)和导电触点(30)构成。该弹簧(27)的形状构造为：金属螺旋弹簧。该滑块(28)的形状构造为：两端为凸台中间为滑块的塑料结构。

该导电触点(29)和导电触点(30)的形状特征为：该导电触点(29)和导电触点(30)为金属触点，与导线连接。当备用滤纸套装存在时，滤纸固定杆(4)顶住滑块(28)，当滤纸备用套装被取下，在弹簧(27)作用下，导电触点(29)与导电触点(30)接触，电路导电向主控电脑发送信号，警告信息中将提示无备用滤纸套装。

备用系统感应开关的具体结构见图5。

3.优点：

本发明“一种汽车尾气颗粒排放物主动控制系统”，其优点如下：

1)本发明直接安装于大气颗粒污染的重要来源——汽车上，对大气颗粒污染物从源头上进行控制。

2)本发明可以通过选择不同过滤能力的滤纸，达到对汽车尾气颗粒排放物的各种标准的控制，控制标准易于实施。

3)本发明通过主控电脑的控制，可以在汽车正常行驶的情况下自动进行滤纸更换，不影响汽车的正常行驶。

4)本发明安装于汽车后备箱地板之下，对现有汽车整体结构布局影响不大，系统易于安装，便于普及应用。

5)本发明依靠主控电脑与驾驶员进行实时信息交互，使用及维护方便。

总之，本发明能够从根源上控制汽车尾气颗粒物的排放，有效减少大气污染。对现有汽车结构布局影响小，易于安装，使用及维护。

附图说明

为了能够更清晰表达本发明的技术方案，下面将系统整体及部分子系统以附图形式进行介绍。

图1--系统整体图俯视角度斜视图。

图2--系统整体图仰视角度斜视图。

图3--滤纸供应系统。

图4--滤纸回收系统。

图5--备用系统感应开关。

图6--锁紧顶杆。

图7--主控电脑面板。

图8--滤纸固定杆截面形状。

图9--锁紧卡扣。

图10—合页。

图中序号说明如下：进气管(1)、前气室(2)、电磁铁(3)、滤纸固定杆(4)、滤纸卷(5)、滤纸固定杆(6)、滤纸供应托盘(7)、扭转弹簧(8)、滚子(9)、滚子(10)、电机(11)、传动皮带(12)、滤纸回收托盘(13)、密封材料(14)、密封圈(15)、合页(16)、合页(17)、锁紧顶杆(18)、锁紧卡扣(19)、锁紧卡扣(20)、伸缩密封筒(21)、后气室(22)、排气管(23)、主控电脑(24)、气压传感器(25)、滤纸位置感应传感器(26)、弹簧(27)、滑块(28)、导电触点(29)、导电触点(30)、滑块(31)、套筒(32)、弹簧(33)和预紧力旋钮(34)。

具体实施方式

当汽车运行时，电磁铁3通电产生吸力，与锁紧顶杆18共同作用，将前气室2、滤纸5、密封材料14及密封圈15压紧。汽车尾气从进气管1进入前气室2，经过滤纸5过滤，通过密封伸缩筒21后进入后气室22，从排气管23流出。当滤纸使用一段时间后，滤纸上的孔洞被颗粒物堵塞使滤纸通气能力下降，将导致前气室2气压升高。当前气室2内的气压传感器25监测到前气室内气压升高到某一水平P₀时，将信号传递到主控电脑24，主控电脑判定当前滤纸已不能使用需更换新滤纸。之后，电磁铁3断电(此时前气室、滤纸、密封材料及密封圈仅受锁紧顶杆内弹簧的预压力F₀作用。F₀大小同时满足两个条件：a.保证前气室2、滤纸5、密封材料14及密封圈15紧密连接，尾气不会泄露到外部。b.滤纸回收系统的电机11对滤纸的拉力大于F₀挤压产生的摩擦力)，滤纸回收系统C中电机11运行，拖动旧滤纸向滤纸回收系统运动及新滤纸向工作位置移动，当滤纸位置传感器26感应到滤纸5上的信息条纹时，将信号传递给主控电脑24，主控电脑判定旧滤纸回收及新滤纸安装完毕，滤纸回收电机11停止运行，电磁铁3通电，滤纸回收与安装动作完成。

当最后一片滤纸使用完毕，主控电脑24将通知驾驶员停车更换备用滤纸卷。驾驶员点击主控电脑24的更换滤纸卷按钮后，主控电脑24控制电磁铁3及电机11断电。驾驶员停车熄灭发动机后，旧滤纸卷拆卸通过以下4步完成：

a.驾驶员手动解开锁紧扣19与锁紧卡扣20，拆下锁紧顶杆18。

b.将密封圈15向后气室22方向拉动，密封圈15绕合页16与合页17转动，蒙在前气室2上的滤纸完全暴露出来。

c.依次取下滤纸供应托盘7上的滤纸固定杆4及滤纸回收托盘13上使用过的滤纸卷。

d.将使用后的滤纸卷放入回收位置。

滤纸卷安装通过以下4步完成：

a.将新的滤纸套装从备用位置取下，将滤纸固定杆4插入滤纸供应托盘7上的插孔内。

b.手动拉动滤纸固定杆6，使滤纸5穿过密封材料14与前气室2之间的空隙，并将滤纸固定杆6插入滤纸回收托盘13的插孔，此时由于滤纸供应托盘7下的扭转弹簧8的作用，滤纸5处于拉伸状态，且由于滚子9与滚子10的限位作用，滤纸5能够平整的铺在前气室2暴露出的空腔上

c.合上密封圈15，安装锁紧顶杆18后将锁紧卡扣19和锁紧卡扣20锁紧。

d.点击主控电脑面板上的安装完成按钮，主控电脑24控制电机11通电运动，拉动新滤纸卷的滤纸5越过前端空白区域，由滤纸位置感应传感器26感应到第一条位置条纹后，并将信息反馈给主控电脑，主控电脑更新面板信息，并控制电机11断电，电磁铁3通电。

本汽车尾气颗粒物排放主动控制系统的主体部分(除主控电脑24外)，安装在汽车后备箱地板之下，并与汽车尾气排放管路串联。汽车后备箱地板设计成可掀开的结构，可掀开下的地板下安装该系统的主体部分，便于该系统的使用维护。