排气净化与消声复合装置的制作方法

本发明涉及发动机排气净化和消声的装置，具体涉及一种既能有效降低柴油机排气噪声、又能用于排气中颗粒物排放控制的装置，属于发动机排气后处理相关的技术领域。

背景技术：

柴油机由于其优越的动力性和经济性，被广泛用于商用汽车、工程机械、船舶等的动力装置。排气噪声是柴油机最主要的噪声源，柴油机的压缩比高、最大爆发压力大，排气噪声污染一般较汽油机更为严重，是城市噪声污染的重要来源；同时柴油机排出的颗粒物非常小，平均为0.1～0.2μm，是构成城市雾霾污染物排放的重要来源。因此，如何有效控制柴油机颗粒物的排放浓度，降低柴油机排气噪声，满足日益严格的城市排放法规要求，是当前柴油机需要迫切解决的技术问题。

目前国家对柴油机污染物排放以及噪声的限制日趋严格，导致现有柴油机排气后处理系统安装的排气消声器降噪效果难以满足更严格的国标噪声限制，并且颗粒物排放经常超标。为了在不增加排气压力损失的前提下，获得内燃机从低频到高频范围的良好消声效果，需要对排气消声器的内部结构及参数进行优化设计，以获得更高的排气消声效果并提升消声器性能及降噪水平；同时，为控制柴油机排气污染和降低排气噪声，需要在排气系统中安装净化器和消声器。为了节省排气后处理系统空间，可以将柴油机颗粒物的排放物控制装置与排气噪声控制装置有机组合，设计成一体式结构，实现柴油机尾气净化和排气噪声控制的双重功能。因此，设计开发结构紧凑、性能良好、运行稳定的排气净化消声器具有重要的意义。

技术实现要素：

本发明是提供一种能通过对柴油机排气后处理系统的内部结构和参数进行优化，实现既能降低柴油机排气噪声、又能有效控制颗粒物排放的新型柴油机排气净化消声器。

根据本发明提供的一种排气净化与消声复合装置，用于并未示出的内燃机排气系统中，安装在废气流过包括排气系统和环境之间的开口的排气系统对应的尾管(未示出)之前。优选地，复合装置是装配状态下水平排列设置，包括排气进口管、排气出口管、过滤器壳体、滤芯进口通道、滤芯出口通道、多孔隔板、右支撑隔板、左侧腔体、中间腔体、右侧腔体。复合装置左侧连接有横截面为圆形的排气进口管，排气进口管依次穿过消声器左侧壁板、多孔隔板，并连接到右支撑隔板上；复合装置右侧连接有横截面为圆形的排气出口管，排气出口管穿过消声器右侧壁板，与消声器右侧腔体相通；复合装置内部连接有作为微粒捕集器的过滤器壳体，过滤器壳体的横截面为圆形，过滤器壳体内布置有滤芯，滤芯由若干正方形气流通道组成。通道之间由一定壁厚的过滤材料组成，本实施例过滤材料采用多孔陶瓷；每相邻的两个气流通道，分别是滤芯进口通道、滤芯出口通道，进口通道在右侧被进口通道堵头堵住，出口通道在左侧被出口通道堵头堵住。

复合装置内部有多孔隔板、右支撑隔板；消声器上侧壁板、消声器下侧壁板、消声器前侧壁板和消声器后侧壁板共同组成了截面为矩形的消声器筒壁。多孔隔板、右支撑隔板分别固定在矩形的消声器筒壁上。

消声器左侧壁板、多孔隔板和消声器筒壁之间形成的密闭空间为左侧腔体；多孔隔板、右支撑隔板和消声器筒壁之间形成的密闭空间为中间腔体；右支撑隔板、消声器右侧壁板和消声器筒壁之间形成的密闭空间为右侧腔体。

排气进口管分别在中间腔体中的管段部分的管壁上开有进口管中段小孔、在左侧腔体中的管段部分的管壁上开有进口管左段小孔，本实施例的进口管中段小孔和进口管左段小孔均为均匀分布，孔径为8mm。

应用本发明的技术方案，柴油机的排气高速流入排气进口管后，由于排气进口管被右支撑隔板封堵，部分排气通过所述排气进口管的进口管左段小孔流入左侧腔体，部分排气通过进口管中段小孔流入中间腔体，流入中间腔体的排气可穿过多孔隔板上小孔流入左侧腔体；排气在左侧腔体和中间腔体内来回反射流动、能量衰减，实现消声降噪的目的。汇集的排气然后从位于左侧腔体的过滤器进口，分别流入间隔排列的各滤芯进口通道，排气从滤芯进口通道进入以后，由于进口通道在右侧被进口通道堵头堵住，出口通道在左侧被出口通道堵头堵住，使得排气只能穿过通道之间的多孔陶瓷壁面，从相邻的另一个通道也就是滤芯出口通道流出，在此过程中，排气中的颗粒物(碳烟)被沉积在作为过滤材料的所述进口通道的多孔陶瓷壁面上，实现排气中颗粒物的捕集功能。实现降噪和净化双重功能后，排气从过滤器出口向右流动，通过排气出口管再经尾管排向大气。

附图说明

图1示出了本发明实施例提供的排气净化与消声复合装置的结构示意图。

图2为示出了图1中的a-a位置剖切后得到的排气净化与消声复合装置的横截面示意图。

图中各标号表示：

1复合装置2排气进口管3滤芯进口通道4出口通道堵头

5左侧腔体6多孔陶瓷7中间腔体8过滤器壳体9进口通道堵头

10右侧腔体11滤芯出口通道12排气出口管13消声器右侧壁板

14右支撑隔板15进口管中段小孔16消声器下侧壁板17多孔隔板

18进口管左段小孔19消声器上侧壁板20消声器前侧壁板21消声器后侧壁板

22过滤器进口23过滤器出口24消声器左侧壁板25捕集器管板

具体实施方式

根据图1和图2所示，复合装置1用于并未示出的内燃机排气系统中，安装在废气流过包括排气系统和环境之间的开口的排气系统对应的尾管(未示出)之前。优选地，复合装置是装配状态下水平排列设置，包括排气进口管2、排气出口管12、过滤器壳体8、滤芯进口通道3、滤芯出口通道11、多孔隔板17、右支撑隔板14、左侧腔体5、中间腔体7、右侧腔体10。复合装置左侧连接有横截面为圆形的排气进口管2，排气进口管依次穿过消声器左侧壁板24、多孔隔板17，并连接到右支撑隔板14上，所述排气进口管的右端出口被右支撑隔板14封堵；所述复合装置右侧连接有横截面为圆形的排气出口管12，所述排气出口管穿过消声器右侧壁板13，与消声器右侧腔体10相通。复合装置内部连接有作为微粒捕集器的过滤器壳体8，过滤器壳体8的横截面为圆形，过滤器壳体固定连接到多孔隔板17和右支撑隔板14上；过滤器壳体8内布置有滤芯，滤芯的两端分别安装在捕集器管板25上，所述滤芯由若干正方形气流通道组成。通道之间由一定壁厚的过滤材料组成，本实施例过滤材料采用多孔陶瓷6；所述每相邻的两个气流通道，分别是滤芯进口通道3和滤芯出口通道11，进口通道在右侧被进口通道堵头9堵住，出口通道在左侧被出口通道堵头4堵住。

所述复合装置内部有多孔隔板17、右支撑隔板14；消声器上侧壁板19、消声器下侧壁板16、消声器前侧壁板20和消声器后侧壁板21共同组成了截面为矩形的消声器筒壁。所述多孔隔板17、右支撑隔板14分别固定在矩形的消声器筒壁上。

消声器左侧壁板24、多孔隔板17和消声器筒壁之间形成的密闭空间为左侧腔体5；多孔隔板17、右支撑隔板14和消声器筒壁之间形成的密闭空间为中间腔体7；右支撑隔板14、消声器右侧壁板13和消声器筒壁之间形成的密闭空间为右侧腔体10。

排气进口管2分别在中间腔体7中的管段部分的管壁上开有进口管中段小孔15、在左侧腔体5中的管段部分的管壁上开有进口管左段小孔18，本实施例的进口管中段小孔15和进口管左段小孔18均为均匀分布，孔径为8mm。

柴油机的排气高速流入排气进口管2后，分别从所述排气进口管的进口管左段小孔18流入左侧腔体5、从进口管中段小孔15流入中间腔体7；在左侧腔体汇集的排气然后从位于左侧腔体的过滤器进口22，分别流入间隔排列的各滤芯进口通道3，由于有进口通道堵头9和出口通道堵头4，排气只能穿过通道之间的多孔陶瓷壁面，从相邻的滤芯出口通道11流出，经过滤器出口23向右流动，通过排气出口管12再经尾管排向大气。

本实施例提供的一种排气净化与消声复合装置，具有如下效果：

1.本发明利用排气进口管具有的阻流式穿孔管消声结构和左侧腔体与中间腔体的两个膨胀腔，能有效消除低、中频噪声。

2.本发明布置的排气微粒捕集为表面型微粒捕集器，通过吸附、沉积、撞击等机理，能有效捕集柴油机排气中微小颗粒物，并大幅降低柴油机排气中碳烟的排放浓度，且对于进一步降低排气噪声也具有一定效果。

3.本发明实现了柴油机排气净化与消声的一体化结构设计，能优化和节省排气后处理系统空间结构，具有结构紧凑、性能良好、运行稳定等优点。