CN203248228U - 汽车尾气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车尾气净化装置，包括空调水收集箱、蓄水泵、碱液储液箱、喷淋泵和尾气净化器，所述尾气净化器呈弯管状，内置一个雾化喷头和蜂窝状活性炭隔层，雾化喷头设置在所述尾气净化器的尾气进气端，空调水收集箱收集汽车空调的排水，然后通过蓄水泵送入碱液储液箱，喷淋泵再将碱液储液箱中的碱液引入尾气净化器并由雾化喷头喷出。本实用新型，采用雾化喷头与活性炭的吸附组合，可完全使汽车尾气中的有毒有害气体得到去除，并且，制造成本低，能去除汽车尾气中烟尘颗粒、改变汽车尾气的酸性属性、降低尾气管的噪音强度、降温增湿、减少灰霾天气的形成。

Description

汽车尾气净化装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽车，具体涉及汽车尾气净化装置。 

背景技术

现代社会的今天，汽车已经成为人们出行不可缺少的一种重要交通工具，但是，汽车方便人们出行的同时，也对我们环境和对人身体造成伤害，伤害的主要来源是尾气污染。 

汽车尾气污染主要是指柴油、汽油等机动车燃料因含有添加剂和杂质，在不完全燃烧时，所排出的一些有害物质对环境及人体的污染和破坏。据研究表明，汽车尾气排放物成分非常复杂，有一百种以上，其主要污染物包括：一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物(NOx)和碳氢化合物(HC)，此外还有铅尘和烟尘等污染物。具体而言，汽车排放污染物的主要来源是： 

(1)PM固体悬浮颗粒：汽车排放到大气的微粒绝大多数是直径1um以下的固态和液态物质，以气溶胶、烟雾、尘埃等状态存在于大气中。汽油机和柴油机所排放的微粒是不同的，汽油机主要是：铅化物、硫酸盐以及一些低分子物质，只有技术状况变坏，烧机油时，才有大量烟气排出；柴油机微粒的排放要比汽油机高30-60倍，成分也较为复杂，它是一种类似石墨形式的含碳物质(碳烟)并凝聚和吸附了相当数量的高分子可溶有机物和二氧化硫等，有些有机物包括未然的燃油、润滑油及其不同程度的氧化和裂解产物。 

碳烟：是柴油在高温(2000-2200℃)局部缺氧的条件下，经过热裂解、脱氢，再聚合、环构化和进一步脱氢形成具有多环结构的不溶性碳烟晶核，然后不断的聚集、长大成为大的颗粒。即由于柴油机是压燃式燃烧，所以， 排放的尾气中会有许多的碳烟颗粒产生。 

固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度时，便可能会激发形成恶性肿瘤。此外，悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎和眼结膜炎，甚至还可能造成角膜损伤。 

(2)一氧化碳(CO)：矿物燃料燃烧后的一种副产物，通常是因空气不足或其他原因造成不完全燃烧时所产生的一种无色、无味气体。一般汽油机排放的一氧化碳比柴油机高。 

一氧化碳与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。一氧化碳经呼吸道进入血液循环，与血红蛋白亲合后生成碳氧血红蛋白，从而削弱血液向各组织输送氧的功能，危害中枢神经系统，造成人的感觉、反应、理解、记忆力等机能障碍，重者危害血液循环系统，导致生命危险。所以，即使是微量吸入一氧化碳，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。 

(3)氮氧化物(NOx)：主要是NO和NO₂的混合物，是空气中的N₂和O₂在发动机燃烧室高温高压下反应的产物，压缩比越高，燃烧室的温度越高，生成量越大。 

氮氧化物主要是指一氧化氮、二氧化氮，它们都是对人体有害的气体，特别是对呼吸系统有危害。在二氧化氮浓度为9.4毫克/立方米的空气中暴露10分钟，即可造成人的呼吸系统功能失调。 

(4)硫氧化合物(SOx)：汽油和柴油中的硫在发动机燃烧室中氧化生成的产物。 

硫氧化合物具有强烈的刺激气味，达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。 

(5)碳氢化合物(HC)：来自汽车燃油的不完全燃烧。 

当氮氧化物和碳氢化合物在太阳紫外线的作用下，会产生一种具有刺激性的浅蓝色烟雾，其中包含有臭氧、醛类、硝酸脂类等多种复杂化合物。这种光化学烟雾对人体最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛红肿和喉炎。 

(6)铅(Pb)：铅化物是发动机燃用含铅汽油时，抗暴剂四乙基铅的燃烧产物，其微粒直径小于0.2um。排放到大气中的铅化物除燃烧直接排放出的小颗粒外，多数附着于排气管道及消声器而逐渐长的颗粒，大部分散落在地面上。人体中铅含量超标可引发心血管系统疾病，并影响肝、肾等重要器官的功能及神经系统。由于铅尘比重大，通常积聚在1米左右高度的空气中，因此对儿童的威胁最大。 

众所周知，汽车尾气污染会对环境造成极大的危害，主要体现在： 

(1)城市气温急速升高。CO₂、SO₂这些气体被称为温室气体，一旦进入空气中，一方面可产生温室效应，促进气温升高；另一方面破坏地球的保护层(臭氧层)，让阳光直接照射地球表面，加速气温升高。 

(2)地球气候不正常。NOx生成的硝酸与氧化硫生成的硫酸等一起将形成酸雨，造成土壤酸化，进而影响生态平衡。 

(3)城市灰霾天气形成。形成灰霾天气的大气气溶胶主要来源于自然排放和人类活动的排放。我国机动车使用的油品质量低，排放水平不高，机动车已经成为大中城市的重要污染源，直接导致城市灰霾天气增加，汽车尾气污染型城市增多。汽车尾气是灰霾形成的重要因素，因此在车辆繁忙的交通要道，灰霾情况会显得尤其严重，能见度比其他地方更低。 

由此可见，减少汽车尾气污染对于改善环境，提高人们生活质量具有重要的意义。为此，很多的汽车都配备了三元催化器，三元催化器主要由壳体、减振层、载体和涂层构成。壳体的作用是保证催化器的反应温度以及减小对外的热辐射，所以，许多催化转换器的壳体做成双层结构；减震层一般有膨胀垫片和钢丝网两种，它的作用是减振、缓解热应力、固定载 体、保温和密封；目前90％的载体由陶瓷制成；在涂层表面散布着作为催化剂的活性材料的贵金属，一般为铂(Pt)、铑(Rh)和钯(Pb)。 

现在的三元催化器多种多样，根据其工作原理不同，催化剂可分为氧化型、还原型、三效催化剂和稀燃催化剂。目前最常用的催化剂主要是氧化型催化剂和三效型催化剂。在氧化型催化剂中，CO和HC与氧气进行氧化反应，生成无害的二氧化碳和水，但是对氮氧化合物无效；而在三效催化剂中，CO、HC和氮氧化合物互为还原剂，生成无害的二氧化碳、水及氮气。最常用的氧化催化剂和三效催化剂的工作原理如下： 

氧化型催化器OC(Oxidat ion Catalyst) 

2CO+O₂→2CO₂              (1-1) 

4HC+5O₂→4CO₂+2H₂O        (1-2) 

三效催化器TCW(Three Way Catalyst) 

2CO+2NO→2CO₂+N₂          (2-3) 

4HC+10NO→4CO+2H₂O+5N₂    (2-4) 

由式1-1和1-2可以看出，在氧化型催化器中，主要是对一氧化碳和碳氢化合物进行氧化，生成无害的二氧化碳和水，但是，它对氮氧化物无效；而在式2-3和2-4中可以得到，在三效催化器中，一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物彼此为氧化剂和还原剂，生成无害的二氧化碳、水和氮气，剩余的碳氢化合物和一氧化碳则进行氧化型催化器的反应。 

三元催化器可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。当高温的汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂将增强CO、HC和NOx三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下氧化成水(H₂O)和二氧化碳；NOx还原成氮气和氧气。三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。但 是，三元催化器存在以下缺点： 

1)制作成本高。三元催化器使用铬铝钇不锈钢金属波纹板材质制成，其中的催化剂图层为为铂(Pt)、钯(Pd)、铑、(Rn)等稀有金属制成，价格非常昂贵，且难回收。 

2)易堵塞。当使用含铅汽油时，含铅油燃烧后，铅颗粒随废气排经三元催化器时，会覆盖在催化剂表面和尾气中的碳烟在排放时，会吸附在催化剂表面，长期的积累会使载体的空隙堵塞，从而影响转化效率。 

3)易机械损伤。三元催化器在汽车运行过程中发生热冲击、磨损、物理性破碎等情况，以致其不能正常工作。 

4)没有除尘功能。汽车尾气排放中含有微细的烟尘颗粒，主要有(1)燃料液相燃烧不完全产生的碳烟颗粒；(2)润滑油燃烧产生的积炭颗粒；(3)燃料中硫生成的SO₂、SO₃和添加剂的钙生成的CaSO₄颗粒；(4)含铅颗粒，汽车用的汽油中，通常加有四乙(基)铅或四甲(基)铅做抗爆剂，这些铅的70％随尾气排入大气。 

5)没有改变尾气的酸性属性。尾气排放中的二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫等属于酸性气体，排到大气中达到一定的浓度时导致“酸雨”的产生，造成土壤的酸化，水土流失等恶劣环境问题的产生。 

6)没有尾气降温增湿的功能。汽油燃烧后所产生的高温尾气排经三元催化器时，没有对尾气进行降温而直接排到大气中，造成城市气温升高，有助于“城市热岛”、温室效应的形成。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是汽车尾气净化装置成本高、易堵塞、没有除尘功能、改变尾气的酸性属性等的问题。 

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种汽车尾气净化装置，包括空调水收集箱、蓄水泵、碱液储液箱、喷淋泵和尾 气净化器，所述尾气净化器呈弯管状，内置一个雾化喷头和蜂窝状活性炭隔层，雾化喷头设置在所述尾气净化器的尾气进气端，空调水收集箱收集汽车空调的排水，然后通过蓄水泵送入碱液储液箱，喷淋泵再将碱液储液箱中的碱液引入尾气净化器并由雾化喷头喷出。 

在上述方案中，还包括水位控制装置，所述水位控制装置包括： 

第一检测器，检测所述空调水收集箱的水位； 

第二检测器，检测所述碱液储液箱的水位； 

第一开关，根据所述空调水收集箱的水位高低打开或关闭所述蓄水泵； 

第二开关，根据所述碱液储液箱的水位高低打开或关闭所述喷淋泵。 

在上述方案中，所述蜂窝状活性炭隔层的材质可以为以下的任一种： 

木质活性炭或矿物质原料活性炭； 

沸石分子筛； 

硅胶； 

活性氧化铝； 

吸附树脂； 

膨润土； 

陶瓷滤芯； 

复合材料吸附剂。 

本实用新型，采用雾化喷头与活性炭的吸附组合，可完全使汽车尾气中的有毒有害气体得到去除，并且，制造成本低，能去除汽车尾气中烟尘颗粒、改变汽车尾气的酸性属性、降低尾气管的噪音强度、降温增湿、减少灰霾天气的形成。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为本实用新型在汽车上的布置示意图； 

图3为本实用新型中尾气净化器的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作出详细的说明。 

如图1、图2所示，本实用新型提供的汽车尾气净化装置主要由空调水收集箱1、蓄水泵2、碱液储液箱3、喷淋泵4和尾气净化器5构成。 

如图3所示，尾气净化器5是一个不锈钢材质的焊接弯头，内置一个雾化喷头51和蜂窝状活性炭隔层52，其中雾化喷头51设置在尾气进气端。空调水收集箱1收集汽车空调的排水，然后通过蓄水泵2送入储液箱3，喷淋泵4再将储液箱3中的碱液引入尾气净化器5，最后由雾化喷头51喷出。 

本实用新型提供的汽车尾气净化装置主要通过雾化喷头喷出的碱液与尾气中的CO₂、NOx、SO₂等酸性气体反应，生成弱酸强碱性碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐等盐溶液，而不与碱液反应的CO、碳粒、碳氢化合物等烟尘颗粒则被活性炭层吸附，当上述盐溶液经活性炭层排出时，可冲洗掉覆盖在活性炭层上的颗粒物，颗粒物随干净的尾气排出管外，落到公路地面上。 

本实用新型中还设有水位控制装置，当空调水收集箱的水位到达高液位警戒线时，第一开关(高位液位开关)动作，控制蓄水泵把空调水收集箱的水抽到碱液储液箱中，当储液箱的水位到达低液位警戒线时，第二开关(低位液位开关)动作控制喷淋泵停止运转，同时低液位报警器发出警报声，警示碱液储液箱的碱液已用完，需立即配加碱液。 

汽车尾气净化器中尾气中的CO₂、NOx、SO₂等酸性气体与碱液的作用如下： 

Na₂CO₃+CO₂+H₂O＝＝2NaHCO₃        (4-1) 

CO₂+2NaOH＝＝Na₂CO₃+H₂O          (4-2) 

2NO₂+2NaOH＝＝NaNO₂+NaNO₃+H₂O    (4-3) 

NO₂+NO+2NaOH＝＝2NaNO₂+H₂O    (4-4) 

SO₂+NaOH＝＝NaHSO₃            (4-5) 

SO₂+2NaOH＝＝Na₂SO₃+H₂O       (4-6) 

由上式可看出，二氧化碳与氢氧化钠反应生成无害的碳酸钠，氮氧化物与氢氧化钠反应生成硝酸钠和亚硝酸钠，二氧化硫与氢氧化钠反应生成无害的亚硫酸钠。 

本实用新型中，蜂窝状活性炭隔层可以选择如下种类： 

(1)活性炭，木质活性炭(如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等)，矿物质原料活性炭(各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭)，其它原料制成的活性炭(如废橡胶、废塑料等制成的活性炭)； 

(2)沸石分子筛； 

(3)硅胶； 

(4)活性氧化铝； 

(5)吸附树脂； 

(6)膨润土； 

(7)陶瓷滤芯 

(8)复合材料吸附剂等。 

同现有技术相比，本实用新型的优点如下： 

(1)、制造成本低，可回收利用。主要结构所用材料是不锈钢，不锈钢廉价易得，废品可回收再利用。 

(2)、可完全净化汽车尾气。采用雾化喷头与活性炭的吸附组合，可完全使汽车尾气中的有毒有害气体得到去除。 

(3)、降温增湿，有利于缓解城市的温室效应，热岛效应。通过向汽车尾气中喷入碱液，气体与碱液的小液滴充分接触，在碱液吸收尾气中的有害气体的同时，尾气所带的热量也释放到碱液中。随着碱液不断的洒落在地面上，使地面变湿，改变局部地面的气温，使局部地面的气温下降。 若是使用本发明的车辆足够多，甚至还可以带来局部的降水，从而缓解热岛效应，净化城市的空气。 

(4)、能去除汽车尾气中烟尘颗粒，减少灰霾天气的形成。雾化喷头可使尾气中的碳烟颗粒吸收水分后膨胀，形成更大的吸附面，吸附其它微尘颗粒，从而使尾气的烟尘颗粒得到去除。灰霾天气的形成，其中的因素是道路上被汽车扬起的尘土。排出的碱液，使路面变得湿润，道路上的尘土吸收了水分，使自身的重量增大，这样就不被扬起。 

(5)、改变汽车尾气的酸性属性，中和自然水体。碱液吸收了汽车尾气中的CO₂、SO₂等酸性气体，去除其酸性性质。在城市，降雨一般程酸性降水，而本方案中，碱液排放到大自然中，则可起到中和自然水体的作用，有利于改善江河水体的PH值和绿色植物的生长。 

(6)、降低尾气管的噪音强度。本方案中，蜂窝状活性炭隔层采用独特的气流动力学设计，有降噪功能，特别是对大型的燃柴油的机动车有很好的降噪功能。 

(7)、结构简单，维护方便，且使用寿命长，防水、抗震、无堵塞。 

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.汽车尾气净化装置，其特征在于，包括空调水收集箱、蓄水泵、碱液储液箱、喷淋泵和尾气净化器，所述尾气净化器呈弯管状，内置一个雾化喷头和蜂窝状活性炭隔层，雾化喷头设置在所述尾气净化器的尾气进气端，空调水收集箱收集汽车空调的排水，然后通过蓄水泵送入碱液储液箱，喷淋泵再将碱液储液箱中的碱液引入尾气净化器并由雾化喷头喷出。

2.如权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于，还包括水位控制装置，所述水位控制装置包括：

第一检测器，检测所述空调水收集箱的水位；

第二检测器，检测所述碱液储液箱的水位；

第一开关，根据所述空调水收集箱的水位高低打开或关闭所述蓄水泵；

第二开关，根据所述碱液储液箱的水位高低打开或关闭所述喷淋泵。

3.如权利要求1所述的汽车尾气净化装置，其特征在于，所述蜂窝状活性炭隔层的材质可以为以下的任一种：

木质活性炭或矿物质原料活性炭；

沸石分子筛；

硅胶；

活性氧化铝；

吸附树脂；

膨润土；

陶瓷滤芯；

复合材料吸附剂。

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