專利名稱:筒形觸媒消聲器的制造方法
【專利摘要】提供一種筒形觸媒消聲器，該筒形觸媒消聲器內(nèi)裝廢氣催化器(觸媒)、適宜單缸小功率發(fā)動機(jī)在小空間結(jié)構(gòu)條件下配置。該筒形觸媒消聲器基本構(gòu)造為3腔室D類型結(jié)構(gòu)，但有所區(qū)別，一是管觸媒分件替代了D類型消聲器結(jié)構(gòu)中的第一級諧振管；二是在消聲器的排氣管口部位旁附一排氣匝管；三是在對應(yīng)管觸媒分件安裝部位的消聲器殼體板上，外設(shè)焊裝上、下兩道殼復(fù)板。所示方案的關(guān)鍵詞是：管觸媒分件、排氣匝管和殼復(fù)板，通過三者的功能發(fā)揮，約束、控制、弱化經(jīng)觸媒催化二次燃燒凈化廢氣所增加的熱量與噪聲排放，達(dá)到消聲器高降噪、低耗能、輻射散熱減少、結(jié)構(gòu)尺寸小的目的。
【專利說明】筒形觸媒消聲器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的廢氣排放裝置，提供一個內(nèi)裝廢氣催化器(觸媒)的發(fā)動機(jī)環(huán)保型消聲器解決方案。使用特點是比較適用于在單缸小功率發(fā)動機(jī)上配置，特別是配置在發(fā)動機(jī)動力裝置類型之一的單缸小功率變頻發(fā)電機(jī)組上愈顯其結(jié)構(gòu)相對較小的靈活性布置優(yōu)勢。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，發(fā)動機(jī)排放的廢氣是有毒有害的氣體，大多數(shù)國家和地區(qū)對發(fā)動機(jī)的廢氣排放提出了嚴(yán)格要求，并制定相應(yīng)法規(guī)性的和具體的環(huán)保指標(biāo)限值執(zhí)行及實施指導(dǎo)。在實施的過程中，人們采取了許多的技術(shù)措施不斷完善燃料燃燒的完全性，以控制和減少發(fā)動機(jī)廢氣中本身含有的有毒、有害成份。另一方面，也通過對發(fā)動機(jī)排放的廢氣進(jìn)行再處理控制和減少其中的有毒、有害物質(zhì)排放到大氣中，技術(shù)措施是采用廢氣過濾凈化和用廢氣催化劑催化燃燒凈化，或兩者兼有的凈化廢氣措施。其中，在環(huán)保限值的嚴(yán)格制約和環(huán)保性能要求不斷的提升下，用催化劑催化燃燒的方式凈化廢氣成為普遍采用和強(qiáng)化的有效措施之一。特別是在受結(jié)構(gòu)空間和成本制約的小功率發(fā)動機(jī)上，尤其是小功率單缸發(fā)動機(jī)，催化燃燒凈化廢氣更是主要的技術(shù)措施。
[0003]當(dāng)發(fā)動機(jī)采用催化燃燒的方式凈化廢氣時，在催化劑的催化作用下，二次燃燒后廢氣再次膨脹，高溫、高壓的氣體不僅影響發(fā)動機(jī)散熱排放，也影響消聲器隔熱和降噪效果，因此，發(fā)動機(jī)的消聲器需要適應(yīng)這種變化，并降低催化燃燒的副作用。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是:提供一個適宜小空間結(jié)構(gòu)條件下配置的、高降噪性能、低耗能、環(huán)保型的單缸小功率發(fā)動機(jī)消聲器解決方案。本實用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題:
[0005]一種筒形觸媒消聲器，該筒形觸媒消聲器適宜在單缸小功率發(fā)動機(jī)上配裝并使用觸媒體催化二次燃燒廢氣，其特點在于，所述筒形觸媒消聲器包括:消聲器筒體、腔室隔板、密封筒體端口的上下端蓋、進(jìn)或出口管、筒體上的防燙護(hù)網(wǎng)，及設(shè)在筒體腔室內(nèi)部的一個管觸媒分件、在排氣管口部位旁附的一個排氣匝管、在消聲器殼體板上對應(yīng)管觸媒分件安裝部位焊裝的兩道殼復(fù)板。
[0006]本實用新型所提供的消聲器解決方案，按消聲器的基本結(jié)構(gòu)類型劃分是從屬于國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JB/T 5141)中的D類型，消聲器腔數(shù)3個，但有所區(qū)別和發(fā)展，主要差別之處體現(xiàn)于如下具體的結(jié)構(gòu)特征上:
[0007]結(jié)構(gòu)特征一，由腔室分隔板分隔出的分腔室排列順序是第一、第三、第二，第一腔室是進(jìn)氣腔室，第二腔室是中間腔室，第三腔室是排氣腔室。在消聲器腔體內(nèi)，觸媒體是焊插在一截鋼管上組成一個管觸媒分件，被焊裝在消聲器腔室的中段，其中，管觸媒分件的觸媒部份是焊在第一和第三腔室之間的腔室分隔板上，管觸媒分件的管體部位是焊在第二和第三腔室之間的腔室分隔板上，與D類型結(jié)構(gòu)的消聲器結(jié)構(gòu)比較，這一結(jié)構(gòu)的基本特征是:管觸媒分件替代了 D類型消聲器結(jié)構(gòu)中的第一級諧振管，管觸媒分件的進(jìn)氣端是觸媒部份，出氣端是管體部份，仍保留了高速氣流通過時管件的諧振功能。
[0008]結(jié)構(gòu)特征二，在消聲器的排氣管口部位旁附一排氣匝管，排氣匝管的進(jìn)氣口是開在腔殼板上的若干氣孔，且僅與第三腔室連通。
[0009]結(jié)構(gòu)特征三，在第一和第三腔室部位，即，對應(yīng)管觸媒分件安裝部位的消聲器殼體板上，外設(shè)焊裝上、下兩道殼復(fù)板。
[0010]在發(fā)動機(jī)的高溫、高壓廢氣從排氣口排出，經(jīng)消聲器進(jìn)口管進(jìn)入第一腔室(進(jìn)氣腔室)，過管觸媒分件入第二腔室(中間腔室)，穿過第二、第三腔室分隔板上的氣流諧振管入第三腔室(排氣腔室)，最后從插在第三腔室部位的主排氣管和旁附的匝管排出的這一個氣體流程中，廢氣流與管觸媒分件觸媒體上所附著的貴金屬催化劑大面積接觸，廢氣中未完全燃燒的、含有毒、有害氣體成份的物質(zhì)在催化作用下發(fā)生二次燃燒的裂解反應(yīng)，廢氣被燃燒凈化，此時，廢氣的總流量會增加，溫度升高，氣壓也瞬間加大。由于本方案的觸媒體是裝在消聲器殼體腔的中段，不是按常規(guī)設(shè)在消聲器進(jìn)氣管口或排氣管口，設(shè)置部位不會因過于靠后而影響催化反應(yīng)的效能，也不會因過于靠前使周邊構(gòu)件承受更多的高溫影響，而外設(shè)在第一和第三腔室部位消聲器殼體上的上、下兩道殼復(fù)板也有2個作用:一是阻隔和減少催化反應(yīng)下產(chǎn)生的局部高溫對周邊不利的輻射散熱，并減小腔殼板的局部熱疲勞；二是阻隔、減少和弱化催化反應(yīng)后，因氣體流量增大，腔殼板上次生的激振噪聲波向外部的散發(fā)量增加。特別要表述的是本方案中消聲器腔殼體采用的是殼復(fù)板，而不是簡單采用殼板加厚的原因:一是腔殼板與殼復(fù)板之間因結(jié)構(gòu)上的層疊會形成薄的空氣夾層，由于空氣的散熱系數(shù)小，是很好的隔熱層，而板加厚沒有空氣夾層的隔熱功能；二是腔殼板與附在其上的殼復(fù)板是兩個不同的振動體，當(dāng)腔殼板上次生的激振噪聲波到達(dá)殼復(fù)板發(fā)生聲波反射，并次生二次激振噪聲波時，聲波在殼復(fù)板上的諧振反應(yīng)，將很大一部份聲能轉(zhuǎn)化為諧振的機(jī)械能，從而減小向外擴(kuò)散的噪聲波能量，而板加厚則少一道薄板諧振的能量轉(zhuǎn)換。
[0011]在催化作用下，二次燃燒裂解的廢氣流通過管觸媒分件的管體部份時，管體的諧振和阻波，廢氣流降噪，在機(jī)理上與D型消聲器的第一級諧振管的作用機(jī)理是相同的，而且廢氣流通過各諧振管后在各分腔室的膨脹減壓和混響降噪，也與D型消聲器的降噪機(jī)理相同。但一個新的問題是，催化裂解、二次燃燒后的廢氣，其氣體流量已大為增加，且氣阻力也增大，此時消聲器如要達(dá)到未加裝觸媒體前的消聲效果，并減少發(fā)動機(jī)的功率損耗，消聲器各腔室的體積需要有一個比較大的擴(kuò)張，否則，消聲器的降噪效能低或發(fā)動機(jī)的功率損耗大，隨之而來的是總體結(jié)構(gòu)尺寸變大，消聲器將不適合在受限制的小空間結(jié)構(gòu)條件下布置，且經(jīng)濟(jì)成本增加。
[0012]為解決于此，本實用新型提供的方案是:在消聲器的主排氣管上旁附一排氣匝管，匝管進(jìn)氣小孔與第三腔室(排氣腔室)連通。當(dāng)發(fā)動機(jī)沖程性脈沖排放的高速、高壓、高溫的廢氣流從主排氣管排出時，一方面，匝管的分流分壓作用，會緩解主排氣管內(nèi)氣體的流量、流速和壓力，減少主排氣管口處因氣流脈沖聚變引起的氣流沖擊噪聲；第二方面，由于匝管進(jìn)氣是小孔進(jìn)氣，在高速、高壓氣流的作用下，匝管會因氣流脈沖產(chǎn)生機(jī)械性的諧振，并帶動、補(bǔ)充和疊加主排氣管的機(jī)械性振動，加速廢氣流在排出主排氣管口前將流體動能轉(zhuǎn)化為構(gòu)件的振動動能消散，從而在排氣口處降低、平滑發(fā)動機(jī)沖程性排氣的氣流脈沖波，減少氣流排放的沖擊噪聲；第三方面，因匝管是小孔進(jìn)氣，從匝管排放的噪聲波與從主排氣管排放的噪聲波，在很大程度上是不同聲頻和波長的聲波，疊附鄰靠的排放管口又使氣流及聲波間相互沖撞，形成一定程度的聲波混響降噪效應(yīng)；第四方面，又由于排放匝管的降噪效能存在，可以將消聲器腔室內(nèi)的各諧振管口徑適度增加，管道阻力減小，發(fā)動機(jī)排放廢氣的功率損耗也相應(yīng)減少，反過來，消聲器內(nèi)管道阻力的減少又遲緩氣流對消聲器殼板的沖擊，有利于氣流在消聲器腔室內(nèi)的膨脹降壓和混響降噪，又在一定程度上降低噪聲波次生能力。
[0013]綜上所述，本實用新型提供的單缸小功率發(fā)動機(jī)消聲器解決方案，是觸媒催化環(huán)保型的，可在一定程度上克服觸媒催化環(huán)保型消聲器在高降噪性能、低耗能和隔熱控制等方面存在的不足，且比較適合于在小結(jié)構(gòu)空間的布置條件下使用。實用新型所示方案的關(guān)鍵詞是:管觸媒分件、排氣匝管和殼復(fù)板?，F(xiàn)通過以下實施示例，進(jìn)一步展示本實用新型方案在可行性、實用性、新穎性等方面所體現(xiàn)的優(yōu)點，以更加明了本實用新型的結(jié)構(gòu)方案和目的。

【附圖說明】

[0014]圖1為本實用新型實施例的觸媒消聲器的軸側(cè)外觀視圖。
[0015]圖2為本實用新型實施例的觸媒消聲器的主要構(gòu)件分解視圖。
[0016]圖3為本實用新型實施例的觸媒消聲器的原理與結(jié)構(gòu)視圖。
[0017]圖4是圖3沿A-A剖開的橫斷面俯視圖。
[0018]圖5為本實用新型實施例的觸媒消聲器的正面的示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面舉個較佳實施例，并結(jié)合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。
[0020]如圖1、圖2所示，總成件顯示的是一個筒體形的消聲器，殼體上罩有防燙護(hù)網(wǎng)，進(jìn)氣法蘭管插在筒體底部位置，主排氣管插在筒體中部，排氣匝管附在主排氣管上，也插入筒體。主要構(gòu)件包括:
[0021]件I，筒體上的防燙護(hù)網(wǎng)；
[0022]件2，筒體頂部的防燙護(hù)網(wǎng)；
[0023]件3，帶隔熱吸音材料的筒體上端封板
[0024]件4，筒體的腔室上隔板，用于分隔第二和第三腔室，隔板上設(shè)有大小不一的兩孔，大孔是為穿過管觸媒分件的管體部份所設(shè)，小孔是為穿過一根中間諧振管所設(shè)；
[0025]件5，二級諧振管；
[0026]件6，管觸媒分件的管體；
[0027]件7，管觸媒分件的觸媒體(貴金屬催化器)，插焊在管觸媒分件的管體件6上；
[0028]件8，筒體的腔室下隔板，用于分隔第一和第三腔室，隔板上設(shè)有一孔，用于插入管觸媒分件的觸媒體；
[0029]件9，消聲器管筒體，下部設(shè)有進(jìn)氣法蘭管插入孔，中部設(shè)有主排氣管插入孔，其旁設(shè)有排氣匝管進(jìn)氣小孔3個；
[0030]件10與件11，筒體上的上、下兩道殼復(fù)板；
[0031]件12，排氣匝管殼板；
[0032]件13，主排氣管；
[0033]件14，帶隔熱吸音材料的筒體下端封板；
[0034]件15，消聲器的進(jìn)氣法蘭管；
[0035]如圖3所示，下端封板件14、筒體件9和下隔板件8隔出筒體的第一腔室20，即，進(jìn)氣腔室；上端封板件3、筒體件9和上隔板件4隔出筒體的第二腔室30，S卩，中間腔室；在筒體的中段又設(shè)第三腔室40，即，排氣腔室，夾在第一和第二腔室的中間，由上隔板件4、下隔板件8和筒體件9隔出；由管體件6和觸媒體件7組成管觸媒分件，從進(jìn)氣腔室跨排氣腔室穿入中間腔室；又如圖5所示，主排氣管件13設(shè)在筒體中部，旁附匝管，匝管的管腔由排氣匝管殼板件12焊在主排氣管件13和筒體件9上構(gòu)成。
[0036]如圖3所示，高溫、高壓廢氣從發(fā)動機(jī)的排氣口排出，經(jīng)消聲器進(jìn)口管件15，進(jìn)入第一腔室(進(jìn)氣腔室)，過管體件6和觸媒體件7組成的管觸媒分件入第二腔室(中間腔室)，穿過第二、第三腔室分隔板件4上的氣流諧振管(二級諧振管)件5，入第三腔室(排氣腔室)，最后從插在第三腔室部位的主排氣管和旁附的匝管排出。如前所述，高溫、高壓的廢氣流在這一個流程中，氣體先經(jīng)觸媒催化完成廢氣的二次燃燒凈化，然后經(jīng)各腔室的膨脹降壓、混響降噪及各諧振管的阻波與諧振降噪處理后向外排放。由于管觸媒分件是設(shè)在腔室中部，在不影響催化反應(yīng)效能的同時，催化二次燃燒的高溫對周邊構(gòu)件的影響減少，加上兩道殼復(fù)板阻隔熱量的傳遞與輻射，因此，觸媒催化二次燃燒附增的溫度主要是隨氣體帶出，而不使消聲器周邊空間過于高溫到不可控制；同時，殼復(fù)板和排氣匝管形成的多類型降噪效應(yīng)約束和化解了廢氣流催化反應(yīng)后噪聲排放的增強(qiáng)能力，及排氣匝管的存在又使消聲器腔室內(nèi)的諧振管口徑適度放大，管道節(jié)流改善，發(fā)動機(jī)的功率發(fā)揮得以保障。
[0037]在本實施例中，所示的使用本實用新型方案的消聲器是安裝在一臺小結(jié)構(gòu)空間布置、加大功率并提速、用小功率單缸二沖程發(fā)動機(jī)成套的變頻汽油發(fā)電機(jī)組上。經(jīng)歐洲權(quán)威機(jī)構(gòu)對發(fā)電機(jī)組測試檢測和發(fā)證，機(jī)組及發(fā)動機(jī)的排放不僅達(dá)到并超過歐II排放標(biāo)準(zhǔn)，而且工作噪聲亦滿足并超過GS認(rèn)證要求的噪聲排放限值。
[0038]本說明書公開的以上實施例僅是一個提供實施方式和方法的舉例，用于補(bǔ)充性闡述和展示本實用新型的結(jié)構(gòu)特征和特點，及方案實施的可操作性及具體效果。但實施方案的一個實例，它僅是本實用新型實施方案的一個示例，與本實用新型特征相符的其它實施方式也是本實用新型具體的應(yīng)用方法，與此相關(guān)，在本實用新型所附的權(quán)利要求書中特別強(qiáng)調(diào)了本實用新型的結(jié)構(gòu)特征范圍和主張。
【權(quán)利要求】
1.一種筒形觸媒消聲器，該筒形觸媒消聲器適宜在單缸小功率發(fā)動機(jī)上配裝并使用觸媒體催化二次燃燒廢氣，其特征在于，所述筒形觸媒消聲器包括:消聲器筒體、腔室隔板、密封筒體端口的上下端蓋、進(jìn)或出口管、筒體上的防燙護(hù)網(wǎng)，及設(shè)在筒體腔室內(nèi)部的一個管觸媒分件、在排氣管口部位旁附的一個排氣匝管、在消聲器殼體板上對應(yīng)管觸媒分件安裝部位焊裝的兩道殼復(fù)板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形觸媒消聲器，其特征在于，除D型消聲器上固有3個腔室的結(jié)構(gòu)特征外，其第一結(jié)構(gòu)特征是包括:該管觸媒分件焊裝在消聲器腔室中段，觸媒體焊插在一截鋼管上組成管觸媒分件，觸媒體和鋼管又分別焊在兩個腔室隔板上，管觸媒分件是從進(jìn)氣腔室跨排氣腔室穿入中間腔室。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形觸媒消聲器，其特征在于，其第二結(jié)構(gòu)特征是包括:在消聲器的主排氣管口部位旁附一排氣匝管，排氣匝管的進(jìn)氣口是開在腔殼板上的若干小氣孔，且進(jìn)氣小孔僅與排氣腔室連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的筒形觸媒消聲器，其特征在于，其第三結(jié)構(gòu)特征是:在對應(yīng)管觸媒分件安裝部位的消聲器殼體板上焊裝兩道殼復(fù)板。
【文檔編號】F01N3-28GK204299658SQ201420658846
【發(fā)明者】顧愛新 [申請人]上海獅虎能源科技股份有限公司