颗粒物捕捉器、排气系统以及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆排气系统领域，更具体地，本发明涉及一种用于车辆排气系统中去除颗粒物的颗粒物捕捉器，以及设有该类颗粒物捕捉器的排气系统和车辆。


背景技术：

2.当下，全球环境问题日益严峻，全世界的汽车保有量还在不断攀升。汽车尾气被认为是温室效应气体—二氧化碳的排放来源之一，同时，尾气中的未充分燃烧而产生的颗粒物也是环境污染的一大来源。另一方面，随着国际社会对空气质量的愈加重视，针对汽车尾气排放的法规也在不断收严，对于颗粒物的排放限制要求越来越高。国五到国六排放法规，对颗粒物的要求提高了一个数量级。从控制源头的角度出发，发动机提升燃烧效率，降低颗粒物产生，并利用涂敷贵金属的催化器和颗粒捕捉器对尾气中的颗粒物进行后处理是一种常用的控制手段。随着颗粒物越来越细给排放后处理增加了难度和提出了更高的要求。
3.为了能够更加有效地改善汽车的颗粒物排放问题，提高环境的空气质量，同时不对成本和重量造成较大的影响，有必要设计一种简单易行的颗粒捕捉器来解决“最后一毫克”的颗粒物排放问题。
4.鉴于此，本发明专利提供了一种搭载在排气尾管上的螺旋式颗粒捕捉器，通过离心力分离尾气中的颗粒物并过滤，达到净化尾气的目的。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决或至少缓解现有技术中所存在的问题。
6.根据一方面，提供了一种用于车辆尾气系统的颗粒物捕捉器，用于连接至汽车排气系统，包括：螺旋式内管，所述螺旋式内管限定配置成使通过的气体形成气旋的流体路径，所述螺旋式内管的管壁上分布有多个小孔；连接至所述螺旋式内管的沿轴向的两端的入口管和出口管；围绕所述螺旋式内管、所述入口管和所述出口管的外壳；以及填充在所述螺旋式内管和所述外壳之间的空间的过滤层。
7.可选地，在所述的颗粒物捕捉器的实施例中，所述螺旋式内管的管壁包括螺旋式肋以形成气旋。
8.可选地，在所述的颗粒物捕捉器的实施例中，所述螺旋式内管由沿轴向的焊缝焊接的两个螺旋管半部组成，所述两个螺旋管半部通过冲压制成。
9.可选地，在所述的颗粒物捕捉器的实施例中，所述入口管和出口管通过焊接连接至所述螺旋式内管的沿轴向的两端。
10.可选地，在所述的颗粒物捕捉器的实施例中，所述过滤层为多孔材料，其中，所述过滤层为玻璃纤维或无纺布。
11.可选地，在所述的颗粒物捕捉器的实施例中，所述外壳包括围绕所述螺旋式内管
的中部圆柱形本体以及通过旋压工艺形成的圆锥形两端。
12.可选地，在所述的颗粒物捕捉器的实施例中，所述螺旋式内管、所述外壳和所述入口管和出口管均由不锈钢材料制成。
13.可选地，在所述的颗粒物捕捉器的实施例中，所述螺旋式内管的管壁厚度在0.8mm-2mm的范围内，所述螺旋式内管的管壁上的所述小孔的孔径在2mm-10mm的范围内，所述入口管和所述出口管的管径在40mm-60mm的范围内，所述入口管和所述出口管的壁厚在1mm-2mm的范围内，所述外壳的壁厚在1mm以上。
14.另一方面，提供了一种排气系统，所述排气系统集成有根据各个实施例所述的颗粒物捕捉器，所述颗粒物捕捉器通过焊接或者卡箍螺接来与汽车排气系统连接。
15.另一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括根据各个实施例所述的排气系统。
16.根据本发明的实施例的装置能够有效解决颗粒物排放的问题。
附图说明
17.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围组成限制。此外，图中类似的数字用以表示类似的部件，其中：图1示出了根据本发明的实施例的螺旋式内管、入口管和出口管的组件的立体图；以及图2示出了根据本发明的实施例的颗粒物捕捉器截面图。
具体实施方式
18.参考图1和图2来介绍根据本发明的实施例的用于车辆尾气系统的颗粒物捕捉器。其基本由图1所示的螺旋式内管3、入口管1和出口管2的组件以及过滤层4和外壳5组成。螺旋式内管限定配置成使通过的气体形成气旋的流体路径，例如，在一些实施例中，螺旋式内管的管壁上形成螺旋式肋34，并借助于螺旋式肋来形成气旋。螺旋式内管的管壁上分布有多个小孔35，小孔35可遍布整个螺旋式内管的管壁或者分布在螺旋式内管的管壁的一部分处。入口管1和出口管2分别限定入口和出口，入口管1和出口管2连接至螺旋式内管3的沿轴向的两端处，使得入口和出口分别与螺旋式内管3的用于形成气旋的流体路径连通。外壳5围绕螺旋式内管3、入口管1和出口管2布置。在一些实施例中，外壳5可包括圆柱形的中部部分51和锥形的两端52,53。在轴向方向上，圆柱形的中部部分51对应于螺旋式内管3，而锥形的两端52,53分别大致对应于入口管1和出口管2。过滤层4或也可称为吸附层填充在螺旋式内管3和外壳5之间的空间。在使用时，发动机尾气在通过根据本发明的实施例的颗粒物捕捉器时形成气旋，借助于离心力将颗粒物甩出，并通过多个小孔35进入过滤层4，由此去除尾气中的颗粒物。
19.在一些实施例中，螺旋式内管3可由沿轴向的焊缝33焊接的两个螺旋管半部31,32组成，两个螺旋管半部31,32可通过冲压制成，由此形成焊接凸缘，螺旋式肋34和多个小孔35。在备选实施例中，螺旋式内管3也可通过其他方式形成。尽管在所示的实施例中，螺旋式内管3构造成具有螺旋式肋34，以形成气旋，但本领域技术人员可构思出其他形状或具有其他螺旋构造的螺旋式内管3，以起到等同的作用，这些改型应包括在本发明的范围内。入口
管1和出口管2也可通过焊接连接至所述螺旋式内管的沿轴向的两端。在一些实施例中，入口管1和出口管2可夹持在两个螺旋管半部31,32支架，并焊接成一体，以形成图1所示的组件。
20.在一些实施例中，过滤层4可为多孔材料，例如，所述过滤层玻璃纤维或无纺布。在备选实施例中，过滤层4可采用其他适合的材料。在一些实施例中，外壳5包括围绕螺旋式内管的中部圆柱形本体51以及通过旋压工艺形成的圆锥形两端52,53。在一些实施例中，螺旋式内管3、外壳5和入口管1和出口管2均可由不锈钢材料制成。因此，根据本发明的颗粒物捕捉器加工简单且成本低。
21.在一些实施例中，螺旋式内管3的管壁厚度可在0.8mm-2mm的范围内。在一些实施例中，螺旋式内管的管壁上的小孔35的孔径可在2mm-10mm的范围内。在一些实施例中，入口管1和出口管2的管径可在40mm-60mm的范围内。在一些实施例中，入口管1和出口管2的壁厚可在1mm-2mm的范围内。在一些实施例中，外壳5的壁厚可在1mm以上。
22.根据本发明的实施例的颗粒物捕捉器制造方便，其中在制成图1所示的组件后，将过滤层4包裹在组件上，随后整体塞入初始形成为圆柱形的外壳中，再通过旋压工艺将外壳两端缩口，形成两端的锥形端部，整体封装。
23.另一方面，提供了一种排气系统，所述排气系统集成有根据各个实施例所述的颗粒物捕捉器，所述颗粒物捕捉器通过焊接或者卡箍螺接来与汽车排气系统连接。
24.本根据本发明的实施例的装置中，汽车发动机燃烧排出的尾气经过排气系统传递到根据实施例的颗粒物捕捉器时，在螺旋式内管内产生螺旋气流，螺旋气流带动气流中的颗粒物运动，使得颗粒物产生一个径向的离心力，在离心力的作用下，颗粒物被甩到外侧并通过螺旋式内管上的小孔排出，由螺旋结构外部的过滤层吸附，达到对尾气中颗粒物捕捉的目的，由此起到净化汽车尾气的作用。
25.以上所描述的具体实施例仅为了更清楚地描述本发明的原理，其中清楚地示出或描述了各个部件而使本发明的原理更容易理解。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可容易地对本发明进行各种修改或变化。故应当理解的是，这些修改或者变化均应包含在本发明的专利保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于车辆尾气系统的颗粒物捕捉器，用于连接至汽车排气系统，其特征在于，包括：螺旋式内管，所述螺旋式内管限定配置成使通过的气体形成气旋的流体路径，所述螺旋式内管的管壁上分布有多个小孔；连接至所述螺旋式内管的沿轴向的两端的入口管和出口管；围绕所述螺旋式内管、所述入口管和所述出口管的外壳；以及填充在所述螺旋式内管和所述外壳之间的空间的过滤层。2.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于，所述螺旋式内管的管壁包括螺旋式肋以形成气旋。3.根据权利要求2所述的颗粒物捕捉器，其特征在于，所述螺旋式内管由沿轴向的焊缝焊接的两个螺旋管半部组成，所述两个螺旋管半部通过冲压制成。4.根据权利要求3所述的颗粒物捕捉器，其特征在于，所述入口管和出口管通过焊接连接至所述螺旋式内管的沿轴向的两端。5.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于，所述过滤层为多孔材料，其中，所述过滤层为玻璃纤维或无纺布。6.根据权利要求1所述的颗粒物捕捉器，其特征在于，所述外壳包括围绕所述螺旋式内管的中部圆柱形本体以及通过旋压工艺形成的圆锥形两端。7.根据权利要求1-6中任一项所述的颗粒物捕捉器，其特征在于，所述螺旋式内管、所述外壳和所述入口管和出口管均由不锈钢材料制成。8.根据权利要求1-6中任一项所述的颗粒物捕捉器，其特征在于，所述螺旋式内管的管壁厚度在0.8mm-2mm的范围内，所述螺旋式内管的管壁上的所述小孔的孔径在2mm-10mm的范围内，所述入口管和所述出口管的管径在40mm-60mm的范围内，所述入口管和所述出口管的壁厚在1mm-2mm的范围内，所述外壳的壁厚在1mm以上。9.一种排气系统，其特征在于，所述排气系统集成有如权利要求1-8中任一项所述的颗粒物捕捉器，所述颗粒物捕捉器通过焊接或者卡箍螺接来与汽车排气系统连接。10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求9所述的排气系统。

技术总结
本发明提供了一种颗粒物捕捉器、排气系统以及车辆。颗粒物捕捉器包括：螺旋式内管，所述螺旋式内管限定配置成使通过的气体形成气旋的流体路径，所述螺旋式内管的管壁上分布有多个小孔；连接至所述螺旋式内管的沿轴向的两端的入口管和出口管；围绕所述螺旋式内管、所述入口管和所述出口管的外壳；以及填充在所述螺旋式内管和所述外壳之间的空间的过滤层。根据本发明的实施例的装置能够有效解决颗粒物排放的问题。放的问题。放的问题。


技术研发人员：陆楠 沈建东
受保护的技术使用者：泛亚汽车技术中心有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2023/5/25