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無源二次空氣消音器的制作方法

文檔序號:5250633閱讀:133來源:國知局
專利名稱:無源二次空氣消音器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用在例如草沖修整機(jī)、草沖拖拉機(jī)、其他通用器械以及 運(yùn)動車輛中的小型內(nèi)燃機(jī)。具體而言,本發(fā)明涉及一種用于這類內(nèi)燃機(jī)的無源二次空氣消音器。
技術(shù)背景用在草呼修整機(jī)、草碎拖拉機(jī)、其他小型通用器械上或者運(yùn)動車輛 中的小型內(nèi)燃機(jī)通常包括進(jìn)氣系統(tǒng),該系統(tǒng)包括連接到S1擎上的化油 器,用于將液體燃料和空氣混合形成燃料/空氣混合物,該燃料/空氣混 合物被送入引擎中用于燃燒。在一些小型空冷引擎中,提供相對濃的燃 燒混合物,以確保充足的性能,同時(shí)防止引擎過熱。燃料/空氣混合物 的燃燒產(chǎn)生的廢氣通過連接有消音器的排氣口排出引擎。減少內(nèi)燃機(jī)的廢氣的一種方法是使用催化轉(zhuǎn)化器來處理引擎的廢 氣。對于小型內(nèi)燃機(jī)而言,通常期望將催化轉(zhuǎn)化器和消音器組合成一個(gè) 緊湊的單元。在這樣的消音器中,通常必須將輔助空氣或二次空氣從大 氣引入到催化轉(zhuǎn)化器上游的排氣流中,以為催化轉(zhuǎn)化器中殘余的烴的轉(zhuǎn) 化提供氧氣。需要一種能提高催化轉(zhuǎn)化器效率的廉價(jià)的二次空氣消音器。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了 一種用于小型內(nèi)燃機(jī)的無源二次空氣消音器。所述二次空氣消音器包括文丘里(venturi)裝置和催化轉(zhuǎn)化器。所述文丘里 裝置可以是與消音器外殼或殼體一起沖壓的金屬片插件,其形成二次空 氣或者輔助空氣進(jìn)氣裝置。所述文丘里裝置也可以由用于將消音器的入 口腔室與出口腔室分隔開的隔板來形成。所述二次空氣進(jìn)氣裝置向位于 催化轉(zhuǎn)化器上游的從引擎排出的排氣流提供輔助空氣或者二次空氣,以 提高催化轉(zhuǎn)化器的效率。在一種示例性實(shí)施方式中,所述文丘里裝置在 基本上垂直于排氣流流動方向的平面上具有半圓形橫截面或者圓形橫 截面。在其一種形式中,本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī),包括連接到所述內(nèi) 燃機(jī)上的消音器,所述消音器包括外殼,所述外殼具有入口、出口和至 少一個(gè)輔助空氣入口 ,所述外殼包括與所述入口流體連通的第 一腔室和 與所述出口流體連通的第二腔室;與所述消音器相聯(lián)的輔助空氣進(jìn)氣裝 置,其置于所述外殼內(nèi)并位于所述第一腔室和所述第二腔室之間,所述 輔助空氣進(jìn)氣裝置包括與所述第 一腔室流體連通的入口部分、與所述第 二腔室流體連通的出口部分以及位于所述入口部分和出口部分之間的 節(jié)流部分,所述節(jié)流部分布置成靠近所述外殼內(nèi)的所述至少一個(gè)輔助空 氣入口;以及置于所述消音器外殼內(nèi)并位于所述輔助空氣進(jìn)氣裝置下游 的催化轉(zhuǎn)化器,由此在排氣經(jīng)過所述催化轉(zhuǎn)化器之前,通過所述至少一 個(gè)輔助空氣入口向穿過所述輔助空氣進(jìn)氣裝置的所述排氣中引入輔助 空氣。在其另一種形式中,本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī),包括連接到所述 內(nèi)燃機(jī)上的消音器,所述消音器包括外殼,所述外殼具有入口、出口和 至少一個(gè)輔助空氣入口 ,所述外殼包括與所述入口流體連通的第 一腔室 和與所述出口流體連通的第二腔室;和與所述消音器相聯(lián)的輔助空氣進(jìn) 氣裝置,其置于所述外殼內(nèi)并位于所述第一腔室和所述第二腔室之間, 所述輔助空氣進(jìn)氣裝置包括與所述第一腔室流體連通的入口部分、與所 述第二腔室流體連通的出口部分以及位于所述入口部分和出口部分之間的節(jié)流部分,所述節(jié)流部分布置成靠近所述外殼內(nèi)的所述至少 一個(gè)輔 助空氣入口 ,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置限定大致半圓形的橫截面。在其另一方面中,本發(fā)明提供了一種內(nèi)燃機(jī),包括連接到所述內(nèi) 燃機(jī)上的消音器,所述消音器包括外殼,所述外殼具有入口、出口和至 少一個(gè)輔助空氣入口 ,所述外殼包括與所述入口流體連通的第 一腔室和 與所述出口流體連通的第二腔室;和與所述消音器相聯(lián)的輔助空氣進(jìn)氣 裝置,其置于所述外殼內(nèi)并位于所述第一腔室和所述第二腔室之間,所 述輔助空氣進(jìn)氣裝置包括與所述第一腔室流體連通的入口部分、與所述 第二腔室流體連通的出口部分、以及位于所述入口部分和出口部分之間 的節(jié)流部分,所述節(jié)流部分布置成靠近所述外殼內(nèi)的所述至少一個(gè)輔助 空氣入口,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置限定有大致圓形的橫截面。有利地,所述二次空氣進(jìn)氣裝置使得不需要為消音器供應(yīng)外部泵, 以用于給排氣流供應(yīng)輔助空氣或者二次空氣,并且通過在現(xiàn)有消音器上 設(shè)置廉價(jià)的金屬沖壓零件,使得與制造消音器相關(guān)成本的最小化。


通過參考結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作出的以下說明能更容易地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)、以及實(shí)施方式,也能更好地理解本發(fā)明,其中圖1是根據(jù)本發(fā)明具有消音器的小型單缸內(nèi)燃機(jī)的透視圖;圖2是圖1中消音器的分解透視圖;圖3是圖1中的消音器從面朝引擎一側(cè)耳又的側(cè)視圖;圖4A-4D依次是圖1中消音器的二次空氣或輔助空氣進(jìn)氣裝置的俯一見圖、透^L圖、正—見圖和側(cè)-f見圖;圖5是所述消音器的一個(gè)替換實(shí)施例的分解透視圖;圖6是所述消音器的另一個(gè)替換實(shí)施例的分解透^L圖;圖7是圖6中消音器的一部分的另一個(gè)分解透視圖。圖中的附圖標(biāo)記和零件彼此對應(yīng)。在這里展示的幾個(gè)實(shí)施例只是示例性的,無論以任何方式這些示例都不能被解釋為對本發(fā)明范圍的限制。
具體實(shí)施方式
參考圖1,通過貫穿螺栓(未示出)將消音器30連接到小型內(nèi)燃機(jī) 20上,所述螺栓通過孔31 (圖2和3所示)插入穿過消音器30并插入 到引擎氣缸的排氣口 (未示出)的排氣口凸緣。這里示出的引擎20是 一種垂直曲軸引擎。但是,本發(fā)明中的消音器同樣可以用于水平曲軸引 擎,以及在不同類型工具上常用的單缸、雙缸或多缸型引擎,這些工具 包括草碎修理機(jī)、草畔和花園拖拉機(jī)、伊雪車、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)等等。參考圖1和圖2,消音器30包括外殼,外殼包括第一殼體34和第 二殼體36,它們通過焊接、巻邊、通過緊固件或者以其他合適的方式而 彼此相連。消音器30的第一殼體34鄰接且面朝引擎20,消音器30的 第二殼體36背對引擎20面朝外部大氣方向。第一殼體34和第二殼體 36限定了消音器30的內(nèi)部腔室42。消音器30包括連接到引擎20的排 氣口 (圖中不可見)上的排氣入口 38。入口 38和引擎20的排氣口之間 的連接用墊片(未示出)密封。消音器30也可以包括脊40,其確保消 音器30適當(dāng)?shù)嘏c引擎20間隔開。如圖2所示,消音器30的內(nèi)部腔室42可以被分隔成若干個(gè)彼此流 體連通的腔室。例如,內(nèi)部腔室42可以包括第一腔室44、第二腔室46、 第三腔室48以及第四腔室50。雖然圖中示出的是分成了四個(gè)腔室,但 是內(nèi)部腔室42可以在消音器30內(nèi)限定更多或更少個(gè)隔開的腔室。隔板 52分隔第一腔室44和第二腔室46,并且在隔板52可以包含多個(gè)孔53 以使排氣在第一腔室44和第二腔室46之間流體連通,這樣在不將排氣 流動抑制到使引擎性能降低的程度的情況下,使得隔板52能夠起到至 少部分地阻擋來自引擎排氣口的排氣流動的作用,以使消音器30的二 次空氣進(jìn)氣裝置上游的排氣壓力下降,如下所述??商鎿Q地,使二次空 氣進(jìn)氣裝置上游的排氣壓力下降也可以通過絲網(wǎng)(未示出)來實(shí)現(xiàn),絲 網(wǎng)能捕獲排氣流中混入的油,從而能延長催化劑的壽命,或者所述的壓 力下降可以通過還原催化劑來實(shí)現(xiàn),如下文所述。隔板54分隔第二腔室46和第三腔室48,并且包括具有基本上半球 狀的切口部分55。隔板56分隔第三腔室48和第四腔室50,并且可以 包括多個(gè)孔57以使第三腔室48和第四腔室50之間流體連通。第三腔 室48和/或第四腔室50可以包括催化劑70,用于起催化轉(zhuǎn)化器的作用, 如下文所述。第二殼體36可以包括以多個(gè)孔58的形式存在的出口 ,以 使第四腔室50和外部大氣流體連通。內(nèi)部腔室42可以包括二次空氣或者輔助空氣進(jìn)氣裝置60,該裝置 使第二腔室46和第三腔室48流體連通。可以通過與隔板54的切口部 分55的過盈配合使裝置60與第一殼體34保持接觸或與第一殼體34配 合。如圖4A-4D詳細(xì)示出,裝置60可以形成為文丘里裝置,并可以具 有基本上半圓形的橫截面,如圖4C所示。參見圖2和圖3,第一殼體 34可以包括以靠近或者鄰近裝置60形成于其中的多個(gè)孔62的形式的空 氣入口 ,以便給穿過消音器30的內(nèi)部腔室42的排氣流供給二次空氣或 者輔助空氣,如下文所述。在圖4A-4D所示的實(shí)施例中,第一殼體34 可以包括通風(fēng)窗65,其限定孔67以便于使二次空氣沿流體運(yùn)動穿過裝 置60的方向流入裝置60,如下所述。裝置60可以包括入口端64、出口端66和它們之間的收縮部分68。 在一個(gè)示例性實(shí)施例中,入口端64、出口端66和收縮部分68都是基本 上半圓形的橫截面。入口端64可以具有比出口端66的半圓形橫截面大 的半圓形橫截面,而收縮部分68具有比所述入口端64和出口端66的 半圓形橫截面小的半圓形橫截面。在一個(gè)示例性實(shí)施例中,孑L 62靠近 裝置60的收縮部分68定位。在一個(gè)實(shí)施例中,裝置60包括沖壓和/或 成型的板狀金屬插件,其中裝置60在收縮部分68處的基本半圓形橫截 面的尺寸和形狀與隔板54上的切口部分55基本匹配。所述裝置60的 半圓形橫截面是沿著基本上垂直于排氣穿過裝置60的流動方向的平面 取的。再參考圖2,氣態(tài)流體穿過消音器30的流動用箭頭A、 B、 C和D 來表示。未經(jīng)處理的排氣用箭頭A表示,其離開引擎20 (圖1)并穿過 消音器30的排氣入口 38進(jìn)入第一腔室44。然后所述未經(jīng)處理的排氣通過隔板52上的孔53進(jìn)入第二腔室46,如前所述,這降低了來自引擎排 氣口的排氣壓力,這樣就可以在二次空氣進(jìn)氣裝置60內(nèi)產(chǎn)生比大氣壓 低的氣壓以將二次空氣引入排氣流。孔53有利于空氣分層流入二次空 氣進(jìn)氣裝置60。第一腔室44可以選擇性地包括在二次空氣進(jìn)氣裝置60 的上游處包括還原催化劑,以還原二次空氣進(jìn)氣裝置60上游缺氧的濃 排氣中的N0x。所述還原催化劑例如可以是涂層絲網(wǎng)、油收集器、還原 催化劑和/或三元催化劑的形式。還原催化劑所產(chǎn)生的氧副產(chǎn)品也有利 于位于二次空氣進(jìn)氣裝置60下游的三元或氧化催化劑的才喿作。排氣流接著進(jìn)入二次空氣進(jìn)氣裝置60的入口端64。在這些未經(jīng)處 理的排氣穿過裝置60的過程中,當(dāng)排氣經(jīng)過收縮部分68的時(shí)候發(fā)生文 丘里效應(yīng),從而將收縮部分68內(nèi)的流體壓力降低到大氣壓以下。壓力 的下降迫使二次空氣或輔助空氣(用箭頭B表示)通過第一殼體34上 的孔62被引入排氣流,這樣未經(jīng)處理的排氣和二次空氣在擴(kuò)散段或者 出口端66發(fā)生混合。未經(jīng)處理的排氣和二次空氣的上述混合在位于裝 置60下游的第三腔室48中繼續(xù)進(jìn)行。所述排氣/二次空氣的混合物(用箭頭C表示)然后通過隔板56上 的孔57從第三腔室48進(jìn)入第四腔室50。第三腔室48和/或第四腔室 5 0可以包括催化劑7 0 ,例如單片催化劑床或催化轉(zhuǎn)化器,其被用于處 理排氣以減少或消除排氣中的烴類、 一氧化碳類和/或氮氧化物類排放 物。催化劑70可以是絲網(wǎng)或者涂覆有金屬催化劑(例如柏、銠和/或鈀) 的單片陶瓷或金屬材料,所述陶瓷材料可以是具有多個(gè)穿過結(jié)構(gòu)的通道 的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。催化劑70例如可以是還原催化劑、氧化催化劑和/或三 元催化劑的形式。將二次空氣引入催化劑上游的排氣中能為催化劑提供 處理排氣所需的氧。然后,處理過的排氣(用箭頭D表示)通過第二殼 體36上的孔58排出消音器30進(jìn)入外部大氣。所述二次空氣進(jìn)氣裝置6 0和孔62的尺寸可以被調(diào)整為使足量的空 氣吸入到排氣流中,例如用于在二次空氣中的氧氣與排氣中任何未燃燒 或部分燃燒的烴之間建立稀的比率或理論配比。對于該理論配比,催化 劑70可以是能去除N0x、烴和一氧化碳的三元催化劑,或者對于所述稀的比率,催化劑70可以是能去除烴和一氧化碳的氧化催化劑。所以, 本消音器可以根據(jù)需要配置不同類型的催化劑。例如,消音器可以只在 二次空氣進(jìn)氣裝置60的下游配置三元催化劑,或者也可以在二次空氣 進(jìn)氣裝置60的上游配置還原催化劑,同時(shí)在二次空氣進(jìn)氣裝置60的下 游配置氧化催化劑。參考圖5,在可替換的實(shí)施例中,消音器130包括外殼,外殼包括 第一殼體134和第二殼體136,它們經(jīng)由焊接、巻邊、通過緊固件或者 以其他合適的方式來彼此相連。消音器130的第一殼體134鄰近且面朝 引擎20,消音器130的第二殼體136背對引擎20面朝外部大氣。第一 殼體134和第二殼體136限定了消音器130的內(nèi)部腔室142。消音器130 包括連接到引擎20的排氣口 (圖中不可見)上的排氣入口 138。入口 138和引擎20的排氣口之間的連接用墊片(未示出)來密封。消音器 130也可以包括與引擎20接觸的脊,以在安裝時(shí)確保消音器130適當(dāng)?shù)?與引擎20隔開。如圖5所示,消音器130的內(nèi)部腔室142可以被分隔成若干個(gè)彼此 流體連通的腔室。例如,內(nèi)部腔室142可以包括第一腔室144和第二腔 室146。雖然圖中示出的是分成了兩個(gè)腔室,但是內(nèi)部腔室142可以在 消音器130內(nèi)限定更多或更少個(gè)隔開的腔室。隔板152、 154分隔第一 腔室144和第二腔室146,并設(shè)置文丘里裝置160以允許排氣在第一腔 室144和第二腔室146之間流體連通。隔板152包括成型和/或沖壓的部分155,其具有基本上半圓形的橫 截面。隔板154包括成型和/或沖壓的部分150,其具有基本上半圓形的 橫截面。部分155、 150可以限定二次或輔助空氣進(jìn)氣裝置160,所述進(jìn) 氣裝置160使第一腔室144和第二腔室146流體連通。裝置160可以形 成為文丘里裝置并且可以具有基本上圓形或環(huán)形的橫截面。第一殼體 134可以包括以靠近或鄰近裝置160形成于其中的孔162的形式的至少 一個(gè)空氣入口 ,以能夠?yàn)榇┻^消音器130的內(nèi)部腔室142的排氣流動提 供二次或者輔助空氣,如下文所述。裝置160可以包括入口端164、出口端166和它們之間的收縮部分168。在一個(gè)示例性實(shí)施例中,入口端164、出口端166和收縮部分168 都形成基本上圓或環(huán)形的橫截面。入口端164可以具有比出口端166的 圓形或環(huán)形橫截面大的圓形或環(huán)形橫截面,而收縮部分168具有比所述 入口端164和出口端166的圓形或環(huán)形4黃截面小的圓形或環(huán)形-橫截面。 在一個(gè)示例性實(shí)施例中,孑L 162靠近裝置160的收縮部分168定位。所 述裝置160的圓形或環(huán)形橫截面是沿著基本上垂直于排氣穿過裝置160 的流動方向的平面來取的。通過在連接到裝置160的入口端164上的腔 室148內(nèi)或者在腔室144內(nèi)設(shè)置絲網(wǎng)169,可以使二次空氣進(jìn)氣裝置上 游的排氣壓力下降,絲網(wǎng)169捕獲混入排氣中的任何油,以此延長催化 劑(一個(gè)或多個(gè))的壽命??商鎿Q地,壓力下降可以通過還原催化劑來 實(shí)現(xiàn),如下文所述。腔室142可以包括用于起催化轉(zhuǎn)化器作用的催化劑170,如下文所 述。在一個(gè)實(shí)施例中,催化劑170可以位于裝置160中靠近出口端166。 第二殼體136可以包括以多個(gè)孔158的形式存在的使第二腔室146和外 部大氣流體連通的出口。仍然參考圖5,氣態(tài)流體穿過消音器130的流動用箭頭A、 B、 C和 D來表示。未經(jīng)處理的排氣(用箭頭A表示)離開引擎20 (圖1)再穿 過消音器130的排氣入口 138進(jìn)入第一腔室144。然后,所述未經(jīng)處理 的排氣進(jìn)入腔室148,如前所述,這降低了來自引擎排氣口的排氣壓力, 這樣就可以在二次空氣進(jìn)氣裝置160內(nèi)產(chǎn)生低于大氣壓的氣壓,以將二 次空氣引入排氣流。腔室148可以包括位于二次空氣進(jìn)氣裝置160上游 的還原催化劑,用于減少二次空氣進(jìn)氣裝置160上游缺氧的濃排氣中的 NOx。所述還原催化劑例如可以是絲網(wǎng)169上的涂層的形式。還原催化 劑所產(chǎn)生的氧副產(chǎn)品也有利于位于二次空氣進(jìn)氣裝置160下游的三元 或氧化催化劑的操作。此外,可以在隔板152的與隔板152的包含沖壓 部分155的部分垂直的部分中設(shè)置多個(gè)孔。所述孔有利于在排氣進(jìn)入二 次空氣進(jìn)氣裝置160之前降低排氣壓力,類似于圖2中所描述的隔板52 上的孔53。排氣接著進(jìn)入二次空氣進(jìn)氣裝置160的入口端164。在這些未經(jīng)處理的排氣穿過裝置160的過程中,當(dāng)排氣經(jīng)過收縮部分168的時(shí)候發(fā)生 文丘里效應(yīng),從而將收縮部分168內(nèi)的流體壓力降低到大氣壓以下。壓 力的下降迫使二次空氣或輔助空氣(用箭頭B表示)通過第一殼體134 上的孔162引入到排氣流中,這樣未經(jīng)處理的排氣和二次空氣在擴(kuò)散段 或者出口端166處發(fā)生混合。二次空氣和未經(jīng)處理的排氣的上述混合在 位于裝置160下游的第二腔室146中繼續(xù)進(jìn)行。所述排氣/二次空氣的混合物(用箭頭C表示)然后進(jìn)入第二腔室 146,該腔室可以包括催化劑170,例如單片催化劑床或催化轉(zhuǎn)化器,其 被用于處理排氣以減少排氣中的烴、 一氧化碳和/或氮氧化物類排放物。 催化劑170可以是絲網(wǎng)或者涂覆有金屬催化劑(例如鉑、銠和/或鈀) 的單片陶瓷材料的形式,所述陶瓷材料可以是具有穿過其結(jié)構(gòu)的多個(gè)通 道的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。將二次空氣引入催化劑上游的排氣中能為催化劑處理 所述排氣提供需要的氧氣。處理過的排氣(用箭頭D表示)通過第二殼 體136上的孔158排出消音器130進(jìn)入外部大氣。所述二次空氣進(jìn)氣裝置160和孔162的尺寸可以被調(diào)整為能夠向排 氣流引入足量的空氣,例如用于在二次空氣中的氧氣與排氣中的任何其 他未燃燒或部分燃燒的烴之間建立稀的比率或理論配比。對于所述理論 配比,催化劑170可以是一種能去除N0x、烴類和一氧化碳的三元催化 劑,或者對于所述稀的比率,催化劑170可以是能去除烴類和一氧化碳 的氧化催化劑。所以,本消音器可以根據(jù)需要配置不同類型的催化劑。 例如,消音器可以只在二次空氣進(jìn)氣裝置160的下游配置三元催化劑, 或者也可以在二次空氣進(jìn)氣裝置160的上游配置還原催化劑,同時(shí)在二 次空氣進(jìn)氣裝置160的下游配置氧化催化劑。雖然圖5中示出了裝置160的出口端166和催化劑170之間呈90° 夾角,但是催化劑170可以放置在第二腔室146中的任何位置。參考圖6和圖7,在一個(gè)可替換的實(shí)施例中,消音器230包括外殼, 外殼包括第一殼體234和第二殼體236,它們經(jīng)由焊接、巻邊、通過緊 固件或者以其他合適的方式彼此相連。消音器230的第一殼體234鄰近 且面朝引擎20 (圖1),消音器230的第二殼體236背對引擎20面朝外部大氣方向。第一殼體234和第二殼體236限定了消音器230的內(nèi)部 腔室242。消音器230包括連接到引擎20的排氣口 (圖中不可見)上的 排氣入口 238。入口 238和引擎20的排氣口之間的連接用墊片(未示出) 來密封。消音器230也可以包括脊240,其確保消音器230適當(dāng)?shù)嘏c引 擎20隔開。如圖6所示,消音器230的內(nèi)部腔室242可以被分隔成若干個(gè)彼此 流體連通的腔室。例如,內(nèi)部腔室242可以包括第一腔室244、第二腔 室246和第三腔室248。雖然圖中示出的是分成了三個(gè)腔室,但是內(nèi)部 腔室242可以在消音器230內(nèi)限定更多或更少個(gè)隔開的腔室。隔板252 分隔第一腔室244和第二腔室246,并且可以包括多個(gè)孔253以允許排 氣在第一腔室244和第二腔室246之間流體連通,使得在不將排氣流動 抑制到使引擎性能降低的程度的情況下,隔板252起到至少能部分地阻 擋來自引擎排氣口的排氣流動的作用,以4吏消音器230的二次空氣進(jìn)氣 裝置上游的排氣壓力下降,如下所述??商鎿Q地,使二次空氣進(jìn)氣裝置 上游的排氣壓力下降也可以通過設(shè)置在腔室250內(nèi)的絲網(wǎng)269 (圖7) 來實(shí)現(xiàn),絲網(wǎng)能捕獲排氣流中混入的任何油,從而能延長催化劑(一個(gè) 或多個(gè))的壽命,或者所述的壓力下降可以通過還原催化劑來實(shí)現(xiàn),如 下文所述。隔板252可以形成"L,,形輪廓,其中隔板部分252a分隔第一腔室 244和第二腔室246,隔板部分252b形成二次空氣進(jìn)氣裝置260的一部 分。隔板部分252b可以包括形成腔室250和二次空氣進(jìn)氣裝置260的 至少一半的成型部分。隔板254分隔第一腔室244和第三腔室248,同時(shí)也分隔第二腔室 246和第三腔室248。隔板254也可以形成"L,,形輪廓,其中隔板部分 254a分隔第一腔室244和第三腔室248,隔板部分254b形成二次空氣 進(jìn)氣裝置260的一部分。隔板部分254b可以包括成型部分,該成型部 分形成腔室250和二次空氣進(jìn)氣裝置260的與隔板部分252b的所述成 型部分互補(bǔ)的一半。第三腔室248可以包括起催化轉(zhuǎn)化器作用的催化劑 270,如下文所述。第二殼體236可以包括以多個(gè)孔258的形式存在的出口,用于使第三腔室248和外部大氣流體連通。內(nèi)部腔室242可以包括二次空氣或者輔助空氣進(jìn)氣裝置260,該裝 置使第二腔室246和第三腔室248流體連通。裝置260可以形成為文丘 里裝置并且可以具有基本上圓形或環(huán)形的橫截面。第二殼體236可以包 括以靠近或鄰近裝置260形成于其中的至少一個(gè)孔262的形式的空氣入 口 ,以便給穿過消音器230的內(nèi)部腔室242流動的排氣提供二次空氣或 者輔助空氣,如下文所述。參考圖6和圖7,裝置260可以包括入口端264、出口端266和它 們之間的收縮部分268。在一個(gè)示例性實(shí)施例中,入口端264、出口端 266和收縮部分268都形成基本上圓形或環(huán)形的橫截面。入口端264可 以具有比出口端266的圓形或環(huán)形橫截面大的圓形或環(huán)形橫截面,而收 縮部分268具有比所述入口端264和出口端266的圓形或環(huán)形一黃截面都 小的圓形或環(huán)形橫截面。在一個(gè)示例性實(shí)施例中,孔262靠近裝置260 的收縮部分268定位。所述裝置260的圓形或環(huán)形橫截面是沿著基本上 垂直于排氣穿過裝置260的流動方向的平面來取的。入口端264可以形 成腔室250的一部分。參考圖6,氣態(tài)流體穿過消音器230的流動用箭頭A、 B、 C和D來 表示。未經(jīng)處理的排氣(用箭頭A表示)離開引擎20 (圖1)再穿過消 音器230的排氣入口 238進(jìn)入第一腔室244。然后所述未經(jīng)處理的排氣 經(jīng)過隔板252上的孔253進(jìn)入第二腔室246,如前所述,這降低了來自 引擎排氣口的排氣壓力,使得可以在二次空氣進(jìn)氣裝置260內(nèi)產(chǎn)生低于 大氣壓的氣壓,以將二次空氣引入排氣流。第一腔室244和/或腔室250 可以選擇性地包括位于二次空氣進(jìn)氣裝置260上游的還原催化劑,如裝 置269 (圖7),用于還原二次空氣進(jìn)氣裝置260上游缺氧的濃排氣中 的NOx。所述還原催化劑例如可以是涂層絲網(wǎng)的形式。還原催化劑所產(chǎn) 生的氧副產(chǎn)品也有利于位于二次空氣進(jìn)氣裝置260下游的三元或氧化 催化劑的操作。排氣穿過腔室250的孔249進(jìn)入二次空氣進(jìn)氣裝置260的入口端 264。在這些未經(jīng)處理的排氣穿過裝置260的過程中,當(dāng)排氣經(jīng)過收縮部分268時(shí)發(fā)生文丘里效應(yīng),從而將收縮部分268內(nèi)的流體壓力降低到 大氣壓以下。壓力的下降迫使二次空氣或輔助空氣(用箭頭B表示)通 過孔262引入到排氣流中,使得未經(jīng)處理的排氣和二次空氣在擴(kuò)散段或 者出口端266發(fā)生混合。二次空氣和未經(jīng)處理的排氣的上述混合在位于 裝置260下游的第三腔室248中繼續(xù)進(jìn)行。所述排氣/二次空氣的混合物(用箭頭C表示)然后進(jìn)入第三腔室 248,該腔室可以包括催化劑270,例如單片催化劑床或者催化轉(zhuǎn)化器, 其被用于處理排氣以減少排氣中的烴類、 一氧化碳和/或氮氧化物類排 放物。催化劑270可以是絲網(wǎng)或者涂覆有金屬催化劑(例如鉑、銠和/ 或鈀)的單片陶瓷材料的形式,所述陶瓷材料具有延伸穿過其結(jié)構(gòu)的多 個(gè)通道的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。將二次空氣引入催化劑270上游的排氣中能為催 化劑270提供處理所述排氣所需的氧氣。然后,處理過的排氣(用箭頭 D表示)通過第二殼體236上的孔258排出消音器230進(jìn)入外部大氣。所述二次空氣進(jìn)氣裝置260和孔262的尺寸可以被調(diào)整為能夠?qū)⒆?量空氣引入排氣流中,以例如在二次空氣中的氧氣與排氣中任何其他未 燃燒或部分燃燒的烴類之間建立稀的比率或化學(xué)計(jì)量比。對于所述化學(xué) 計(jì)量比,催化劑270可以是一種能去除N0x、烴和一氧化碳的三元催化 劑,或者對于所述稀的比率,催化劑270可以是一種能去除烴和一氧化 碳的氧化催化劑。所以,本消音器可以根據(jù)需要配置不同類型的催化劑。 例如,消音器可以只在二次空氣進(jìn)氣裝置260的下游配置三元催化劑, 或者也可以在二次空氣進(jìn)氣裝置260的上游配置還原催化劑,同時(shí)在二 次空氣進(jìn)氣裝置260的下游配置氧化催化劑。盡管本發(fā)明以示例性設(shè)計(jì)的形式進(jìn)行說明,但是本發(fā)明可以在公開 內(nèi)容的范圍內(nèi)和精神下進(jìn)行進(jìn)一步的修改。因此,本申請應(yīng)當(dāng)覆蓋根據(jù) 一般的原理得出的各種變型、用法或適用范圍。另外,在本申請所公開 內(nèi)容的基礎(chǔ)上結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中的公知或常規(guī)手段所得出的發(fā)明也屬于 本申請覆蓋的范圍,并落入所附的權(quán)利要求范圍中。權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī),包括連接到所述內(nèi)燃機(jī)上的消音器,所述消音器包括外殼,所述外殼具有入口、出口和至少一個(gè)輔助空氣入口,所述外殼包括與所述入口流體連通的第一腔室和與所述出口流體連通的第二腔室;與所述消音器相聯(lián)的輔助空氣進(jìn)氣裝置,其置于所述外殼內(nèi)并位于所述第一腔室和所述第二腔室之間,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置包括與所述第一腔室流體連通的入口部分、與所述第二腔室流體連通的出口部分以及位于所述入口部分和出口部分之間的節(jié)流部分,所述節(jié)流部分布置成靠近所述外殼內(nèi)的所述至少一個(gè)輔助空氣入口;以及置于所述消音器外殼內(nèi)并位于所述輔助空氣進(jìn)氣裝置下游的催化轉(zhuǎn)化器,由此在排氣經(jīng)過所述催化轉(zhuǎn)化器之前,通過所述至少一個(gè)輔助空氣入口向穿過所述輔助空氣進(jìn)氣裝置的所述排氣中引入輔助空氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置 限定有大致半圓形的橫截面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置 還包括與所述外殼相匹配的大致半圓柱形狀的金屬片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述消音器還包括至少 一個(gè)定位并支撐所述金屬片的內(nèi)隔板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置 限定有大致圓形的橫截面。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置還包括其中具有大致半圓柱狀第 一成型部分的第 一金屬片和其中具有 大致半圓柱狀第二成型部分的第二金屬片,所述大致半圓柱狀第一成型 部分和所述大致半圓柱狀第二成型部分互補(bǔ),使得所述輔助空氣進(jìn)氣裝 置限定有所述大致圓形的橫截面。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述消音器還包括與所 述第一金屬片相聯(lián)的第一隔板以及與所述第二金屬片相聯(lián)的第二隔板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述消音器還包括位于 所述輔助空氣進(jìn)氣裝置上游的壓力下降機(jī)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述節(jié)流部分的橫截面 尺寸小于所述入口部分和所述出口部分的橫截面尺寸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述外殼包括至少一 個(gè)通風(fēng)窗。
11. 一種內(nèi)燃機(jī),包括連接到所述內(nèi)燃機(jī)上的消音器,所述消音器包括外殼,所述外殼具 有入口、出口和至少一個(gè)輔助空氣入口,所述外殼包括與所述入口流體連通的第一腔室和與所述出口流體連通的第二腔室;和與所述消音器相聯(lián)的輔助空氣進(jìn)氣裝置,其置于所述外殼內(nèi)并位于 所述第一腔室和所述第二腔室之間,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置包括與所述 第一腔室流體連通的入口部分、與所述第二腔室流體連通的出口部分以 及位于所述入口部分和出口部分之間的節(jié)流部分,所述節(jié)流部分布置成 靠近所述外殼內(nèi)的所述至少一個(gè)輔助空氣入口 ,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置 限定大致半圓形的橫截面。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī),還包括催化轉(zhuǎn)化器,其置于 所述消音器外殼內(nèi)并位于所述輔助空氣進(jìn)氣裝置的下游,由此在排氣經(jīng) 過所述催化轉(zhuǎn)化器之前,通過所述至少一個(gè)輔助空氣入口向穿過所述輔 助空氣進(jìn)氣裝置的所述排氣中f 1入輔助空氣。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述輔助空氣進(jìn)氣裝 置還包括與所述外殼相匹配的大致半圓柱形狀的金屬片。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述消音器還包括至 少一個(gè)定位并支撐所述金屬片的內(nèi)隔板。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述消音器還包括位 于所述輔助空氣進(jìn)氣裝置上游的壓力下降機(jī)構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述節(jié)流部分的橫截 面尺寸小于所述入口部分和和所述出口部分的橫截面尺寸。
17. —種內(nèi)燃機(jī),包括連接到所述內(nèi)燃機(jī)上的消音器,所述消音器包括外殼,所述外殼具 有入口、出口和至少一個(gè)輔助空氣入口,所述外殼包括與所述入口流體連通的第一腔室和與所述出口流體連通的第二腔室;和與所述消音器相聯(lián)的輔助空氣進(jìn)氣裝置,其置于所述外殼內(nèi)并位于 所述第一腔室和所述第二腔室之間,所述輔助空氣進(jìn)氣裝置包括與所述 第一腔室流體連通的入口部分、與所述第二腔室流體連通的出口部分、 以及位于所述入口部分和出口部分之間的節(jié)流部分,所述節(jié)流部分布置 成靠近所述外殼內(nèi)的所述至少一個(gè)輔助空氣入口 ,所述輔助空氣進(jìn)氣裝 置限定有大致圓形的橫截面。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī),還包括催化轉(zhuǎn)化器,其置于 所述消音器外殼內(nèi)并位于所述輔助空氣進(jìn)氣裝置的下游,由此在排氣經(jīng) 過所述催化轉(zhuǎn)化器之前,通過所述至少一個(gè)輔助空氣入口向穿過所述輔助空氣進(jìn)氣裝置的排氣中引入輔助空氣。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述輔助空氣進(jìn)氣裝 置還包括其中具有大致半圓柱狀第 一成型部分的第 一金屬片和其中具 有大致半圓柱狀第二成型部分的第二金屬片,所述大致半圓柱狀第一成 型部分和所述大致半圓柱狀第二成型部分互補(bǔ),使得所述輔助空氣進(jìn)氣 裝置限定有所述大致圓形的橫截面。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述消音器還包括與 所述第一金屬片相聯(lián)的第一隔板以及與所述第二金屬片相聯(lián)的第二隔 板。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述消音器還包括位 于所述輔助空氣進(jìn)氣裝置上游的壓力下降機(jī)構(gòu)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃機(jī),其中,所述節(jié)流部分的橫截 面尺寸小于所述入口部分和所述出口部分的沖黃截面尺寸。
全文摘要
一種用于小型內(nèi)燃機(jī)的無源二次空氣消音器。所述二次空氣消音器包括文丘里裝置和催化轉(zhuǎn)化器。所述文丘里裝置可以是與消音器殼體或外殼一起沖壓的金屬片插件,其形成二次空氣或者輔助空氣進(jìn)氣裝置。所述文丘里裝置也可以由用于將消音器的入口腔室與出口腔室分隔開的隔板形成。所述二次空氣進(jìn)氣裝置給位于催化轉(zhuǎn)化器上游的從引擎排出的排氣流提供輔助空氣或者二次空氣,以提高催化轉(zhuǎn)化器的效率。在一個(gè)示例性實(shí)施例中,所述文丘里裝置在大致垂直于排氣流流動方向的平面上具有半圓形橫截面或者圓形橫截面。
文檔編號F01N13/08GK101324198SQ20071015266
公開日2008年12月17日 申請日期2007年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月29日
發(fā)明者R·J·多納休, T·M·桑德斯 申請人:特庫姆塞制品公司
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