柴油引擎黑烟净化器的制作方法

本实用新型是关于触媒转化器，特别是指使用于柴油引擎以减少排气黑烟的净化器。

背景技术：

今日的柴油引擎广泛使用于各种车辆、船舶与动力机械中，能为各式机械提供强劲的动力来源，然而，柴油在柴油引擎中燃烧时会产生多种难以避免的污染物，并随引擎排气排出，若不能适当加以处理，将会对环境造成严重危害。

目前对于引擎排气，大多使用触媒装置进行处理，以减少排气中的污染物，例如中国台湾TW I583863号专利即提供了引擎排气的自动净化装置，其中，在现有的触媒装置或净化装置中，为了提高排气与触媒接触的时间，排气信道会在触媒装置处扩大管径，使排气的流速降低，然而，触媒装置大多是使用直通式滤心，于低流速环境下容易使排气发生层流，造成排气中有局部气体被分层隔离，不会直接与触媒接触，而有部分气体未经接触触媒处理即被排出，使整体排气的污染物浓度难以进一步降低，成为排气处理的技术瓶颈。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的其中一项目的在于减少或避免引擎排气在触媒装置中发生层流现象的机会，以期待降低引擎排气的污染物浓度。

为了达成上述及其它目的，本实用新型提供一种柴油引擎黑烟净化器，包括一腔体、多个阻滞板与多个触媒颗粒。腔体具有一进气口、一排气口与一内部腔室，该进气口与该排气口经由该内部腔室相连通，该内部腔室具有一由该进气口延伸至该排气口的轴向路径。该些阻滞板固定于该腔体且位于该内部腔室中，该些阻滞板沿该轴向路径分布，沿该轴向路径观察，该些阻滞板完整遮蔽其后的该内部腔室。该些触媒颗粒填充于该内部腔室且至少填充位于其中二阻滞板之间。

为了达成上述及其它目的，本实用新型还提供一种柴油引擎黑烟净化器，包括一腔体、一阻滞板与多个触媒颗粒。腔体具有一进气口、一排气口与一内部腔室，该进气口与该排气口经由该内部腔室相连通，该内部腔室具有一由该进气口延伸至该排气口的轴向路径。该阻滞板固定于该腔体且位于该内部腔室中，沿该轴向路径观察，该阻滞板局部遮蔽其后的该内部腔室。该些触媒颗粒填充于该内部腔室且至少填充包围该阻滞板，沿该轴向路径观察，该阻滞板与该些触媒颗粒共同遮蔽其后的该内部腔室。

为了达成上述及其它目的，本实用新型还提供一种柴油引擎黑烟净化器，包括一腔体、多个阻滞板与多个触媒颗粒。腔体具有一进气口、一排气口与一内部腔室，该进气口与该排气口经由该内部腔室相连通，该内部腔室具有一由该进气口延伸至该排气口的轴向路径。该些阻滞板固定于该腔体且位于该内部腔室中，该些阻滞板沿该轴向路径分布。该些触媒颗粒填充于该内部腔室且至少填充位于其中二阻滞板之间，沿该轴向路径观察，该些阻滞板与该些触媒颗粒共同遮蔽其后的该内部腔室。

基于上述设计，本实用新型的柴油引擎黑烟净化器可利用内部的阻滞板阻挡气流，使气流在内部腔室中转向、推挤或彼此碰撞，对气流产生扰动，进而提高气流中污染物与触媒颗粒接触的机会，减少或避免气流发生层流现象而将污染物直接带出，降低排气的污染物浓度，提高柴油引擎黑烟净化器的处理能力。

关于本实用新型涉的具体实施方式及其它的优点与功效，将配合图式说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型第一实施例柴油引擎黑烟净化器的侧面示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为本实用新型另一实施例腔体的侧面示意图；

图4为本实用新型第二实施例柴油引擎黑烟净化器的侧面示意图；

图5为图4的B-B剖面图；

图6为本实用新型第三实施例的剖面图；

图7为本实用新型第四实施例柴油引擎黑烟净化器的侧面示意图。

符号说明

X：轴向路径 10：腔体

11：进气口 12：排气口

13：内部腔室

21、22、23、24、25、26、27、28、29：阻滞板

30：触媒颗粒 40：前处理层

50：后处理层 60：加热器

70：压差计 80：氧气传感器

91、92：温度计

具体实施方式

本实施例提供一种柴油引擎黑烟净化器，可供连接于柴油引擎使用，将柴油引擎的排气导入，可净化柴油引擎排气中的黑烟等污染物。请参考图1与图2，本实施例的柴油引擎黑烟净化器包括一腔体10、多个阻滞板21、22、23、多个触媒颗粒30、前处理层40、后处理层50、加热器60、压差计70、氧气传感器80及温度计91、92。

该腔体10具有一进气口11、一排气口12与一内部腔室13，进气口11与排气口12经由内部腔室13相连通，使气体可由进气口11进入，流经内部腔室13后，再由排气口12排出。内部腔室13具有一由进气口11延伸至排气口12的轴向路径x，在本实施例中，腔体10为均匀薄壁外壳，且腔体10与内部腔室13均大致呈圆柱形，因此轴向路径x恰呈一直线且位于腔体10及内部腔室13的中央轴在线。请参考图3，在本实用新型另一可能的实施例中，当内部腔室13延伸呈弯曲状时，轴向路径x亦随内部腔室13弯曲。请参考图1与图2，为使由进气口11进入的气体能较长时间留滞于腔体中，提高触媒的反应时间，内部腔室13与腔体10可于进气口11的下游处扩大管径，并于排气口12的上游处再缩小管径，使气体于内部腔室13中流动时因截面积增加而流速降低。

该些阻滞板21、22、23固定于腔体10且位于内部腔室13中，阻滞板沿轴向路径x排列分布，如图2所示，沿轴向路径x观察，该些阻滞板21、22完整遮蔽其后的该内部腔室13，所述遮蔽其后的内部腔室13，是指沿轴向路径x观察，阻滞板21的外型轮廓及其后方相邻阻滞板22的外型轮廓能一同遮蔽内部腔室13的全部面域，而不能直接看见其后方的内部腔室13与排气口12，在本实施例中，相邻的阻滞板21、22不仅共同遮蔽其后的内部腔室13，且阻滞板21、22在沿轴向路径x观察时有局部面域重叠；请参考图1，另外两相邻的阻滞板22、23同样沿轴向路径x完整遮蔽其后的内部腔室13，且沿轴向路径x观察有局部面域彼此重叠，其中，阻滞板21、22、23可使用实心无孔洞的板体，例如金属板，然而于阻滞板21、22、23使用网板或其它多孔洞板体，例如金属冲孔板或蜂巢状多孔洞板，亦属可行。在本实施例中，各个阻滞板21、22、23彼此平行，且大致垂直于轴向路径x，于生产时较易于将阻滞板21、22、23固定于腔体10，在本实用新型其它可能的实施例中，各个阻滞板也可以前倾或后倾设置，使阻滞板倾斜于轴向路径x但不平行于轴向路径x，可藉此将气体的流动路径改变为其它形式。

该些触媒颗粒30填充于该内部腔室13，且填充于其中的阻滞板21、22、23之间，较佳者，触媒颗粒30包围该些阻滞板21、22、23而同时填充于阻滞板21的上游侧以及阻滞板23的下游侧。该些触媒颗粒30是于金属氧化物颗粒基材例如二氧化钛、氧化铝或氧化锆，或陶瓷颗粒基材表面披覆触媒材料而得，较佳者，金属氧化物颗粒基材与陶瓷颗粒基材亦可采用多孔性颗粒，具体的颗粒形状因金属氧化物或陶瓷颗粒的制程差异而有球形、橄榄形、胶囊形、立方体、长方体或其它多面体等多种形状的可能性。触媒材料可以是铂金、钯金、铑金等贵金属或其它非贵金属触媒，在不考虑成本的例外情形下，触媒颗粒也可以不使用基材而直接以触媒材料制成。受触媒颗粒30包围的该些阻滞板21、22、23亦可在部分或全部的阻滞板表面披覆触媒材料，可以通过提高触媒材料的表面积而进一步提高柴油引擎黑烟净化器的排气处理能力。

该前处理层40为通孔性基材表面披覆触媒材料而得，此通孔性基材为直通式触媒载体，具体而言可能是金属网、蜂巢状金属或蜂巢状陶瓷，而可供气体流通，该前处理层40设置于触媒颗粒30与阻滞板21的上游侧，位于触媒颗粒30与进气口11之间，气体由进气口11进入后，可经由前处理层40流动至触媒颗粒30。

该后处理层50为通孔性基材表面披覆触媒而得，此通孔性基材可能是相较于前处理层40的通孔性基材具有更细孔目或更高密度的金属网、蜂巢状金属或蜂巢状陶瓷，或者可能是过滤型蜂巢陶瓷，使该后处理层50同样可供气体流通，然而较细的孔目或较高的密度将使空气流经后处理层50的阻力大于空气流经前处理层40的阻力。该后处理层50设置于触媒颗粒30与阻滞板23的下游侧，位于触媒颗粒30与排气口12之间，气体流经触媒颗粒30与阻滞板21、22、23后，可经由后处理层50流动至排气口12。

该加热器60设置于阻滞板21的上游侧且被触媒颗粒30所包围，加热器60可以是电阻式电热器或其它电热器，该加热器60与较接近上游侧的部分触媒颗粒热接触，可受控制加热而提高周围较接近上游侧的空气或触媒颗粒30的温度，在本实用新型另一可能的实施例中，加热器也可改设置于前处理层40中较靠近触媒颗粒30处，或延伸于前处理层40与触媒颗粒30之间而同时被前处理层40与触媒颗粒30所包围，同样能加热而提高空气或部分触媒颗粒的温度。

该压差计70连接于前处理层40的上游以及后处理层50的下游，藉以侦测前处理层40的上游与后处理层50的下游之间的气体压力差，当压差计70的读数高于一预定数值时，显示触媒颗粒30与阻滞板21周围受到引擎排气黑烟的污染物所阻塞，例如微粒状碳颗粒或碳氢化合物，可控制加热器60加热，使触媒颗粒30之间的污染物受高温作用氧化而转变为气体后排出。

氧气传感器80连接于前处理层40的上游，藉以侦测由进气口11进入的气体的含氧量，于含氧量过低时可由外界引入空气，避免柴油引擎黑烟净化器内部含氧量不足而不能适当地将污染物氧化。

温度计91、92分别连接于前处理层40的上游以及后处理层50的下游，藉以侦测进气口11与排气口12的温度，掌握柴油引擎黑烟净化器的工作情形。当进气口11温度较低时，也可控制加热器60加热，以提高气体的温度，维持触媒反应的效率。

利用上述实施例，柴油引擎黑烟净化器可安装于引擎出口排气管中或尾端消音器中，可接收引擎排气并以触媒转化的方式净化引擎排气中的黑烟。其中，当引擎排气由进气口11进入后，气体流经前处理层40，前处理层40的触媒能氧化引擎排气中的碳氢化合物、一氧化碳、还原氮氧化物，并使气体温度提高。随后，气体将向下游移动而通过触媒颗粒30，触媒颗粒30表面的触媒可进一步氧化气体中的黑烟等污染物，其中，于气体通过触媒颗粒30时，将会受到阻滞板21、22、23的阻碍，使气体流动的路径不能与轴向路径x相符，而会遭遇数次弯折，以绕过阻滞板21、22、23所阻挡的路径，气流中的黑烟等污染物能进一步地与触媒颗粒30接触，利用触媒颗粒30将污染物氧化。随后，气体流经后处理层50，后处理层50可利用较细的孔目或过滤型的蜂巢孔，再次以触媒对排气进行处理，降低污染物泄漏的机率。

综合以上内容，本实施例在柴油引擎黑烟净化器中设置多个阻滞板，可利用阻滞板阻挡气体在内部腔室中的流动路径，使气体的流动路径发生弯折、扰动，使气体的流动受到干扰，可避免或减少气流发生层流并直接向外排出的现象，通过干扰气流使其弯折与扰动，气流中的黑烟等污染物能充分地与触媒颗粒接触，提高整体柴油引擎黑烟净化器对污染物的处理能力。

此外，由于阻滞板阻挡气体在内部腔室中的流动路径，使气体的流动路径发生弯折，将使气体的流动路径增长，提高气体与触媒颗粒接触的机会与时间，使污染物有更多的机会与时间接触触媒颗粒，可提高整体柴油引擎黑烟净化器对污染物的处理能力。

请参考图4与图5为本实用新型第二实施例，其中柴油引擎黑烟净化器的结构与图1及图2所示的第一实施例大致相同，其相同的组件以相同符号予以标示，然而阻滞板24、25、26中，沿轴向路径x观察，如图5所示，两相邻的阻滞板24、25的外型轮廓恰能一同遮蔽内部腔室13的全部面域，而在轴向路径x上没有彼此重叠。在此实施例中，气体于腔室13内的流动路径同样受到阻滞板24、25、26的阻挡而发生弯折，同样可提供较佳的污染物的处理能力。

请参考图6为本实用新型第三实施例，柴油引擎黑烟净化器的结构与图4及图5所示的第二实施例大致相同，其相同的组件以相同符号予以标示，然而为便于说明，省略其中的触媒颗粒未予以绘示。第三实施例中，沿轴向路径观察，阻滞板27、28的外型轮廓并未遮蔽内部腔室13的全部面域，而仅遮蔽其后内部腔室的部分面域，可能可以由阻滞板27、28未遮蔽的区域看见后方的排气口12，其中未遮蔽其内部腔室的区域可以填充触媒颗粒，沿轴向路径观察，阻滞板27、28与触媒颗粒将共同遮蔽其后的内部腔室。在此实施例中，腔室内虽然有局部区域可供气体沿轴向路径由进气口流动至排气口，但阻滞板仍然阻挡了部分区域的气流，如此将引导腔室内被阻挡与未被阻挡的气流彼此推挤、碰撞，同样可以对气流产生扰动，减少气流发生层流而直接向外排出的现象，而能提供较佳的污染物的处理能力。

在上述第一至第三实施例中，柴油引擎黑烟净化器均包括多个阻滞板，然而，请参考图7，当柴油引擎黑烟净化器仅包括一个阻滞板29时，该单一阻滞板不能沿轴向路径完整遮蔽其后的腔室，但该阻滞板可与触媒颗粒共同遮蔽其后的腔室，同样可以利用阻滞板阻挡局部区域的气流，使被阻挡的气流与未被阻挡的气流发生推挤、碰撞，同样可以减少气流发生层流而直接向外排出的现象，而能提供较佳的污染物的处理能力。

综合以上实施例，本实用新型柴油引擎黑烟净化器能利用阻滞板阻挡腔体内部的气流，使气流发生扰动，避免气流发生层流直接向外排出的现象，减少或避免污染物未经处理而排出，降低气体中的污染物浓度，能提升对黑烟等污染物的处理能力。

其次，本实用新型中的阻滞板在适当排列分布的情形下，可延长气流在腔体内的流动路径，进而提高气流中污染物与触媒颗粒接触的机会，减少或避免污染物未经处理而排出，进一步提高污染物的处理能力。

虽然本实用新型已通过上述的实施例公开如上，然其并非用以限定本实用新型，本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的专利保护范围须视本申请的权利要求所界定者为准。