一种车辆用的消音净化装置的制作方法

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1.本实用新型涉及一种车辆用的消音净化装置。

背景技术：

2.随着对环境保护要求越来越高，目前各国对车辆尾气排放的控制更加严格。车辆尾气中一般含有一氧化碳co、碳氢化合物hc、氮氧化合物nox等有害气体和大量粉尘颗粒，若直接排至大气必然造成大量污染。
3.为此，通常车辆尾气的消音装置内，安装一级或多级的催化器。该催化器可以促使尾气中的有害成分(co、hc、nox等)进行氧化-还原反应，最终转化为二氧化碳、氮气、氧气等无害物质。此时，经过催化器转化后的车辆尾气中的氧气含量会大幅提升。但催化器长时间在高温、高浓度有害气体的环境下工作，加上自身的老化，会导致转化效率降低，使尾气净化效果打折扣。
4.为及时判断催化器的故障情况，在现有技术中，设置前氧传感器来检测未经转化的车辆尾气中的氧气浓度，设置后氧传感器来检测经过转化后的车辆尾气中的氧气浓度。车辆的控制单元ecu会对比前氧传感器和后氧传感器的氧气含量数据，如果两个传感器的数据差值较小甚至基本一样，那就说明催化器转化效率较低，可以判断催化器出现故障，否则即为正常工作。
5.但在现有技术中，后氧传感器往往直接固定在催化器的出气端，从而使后氧传感器也位于车辆尾气的消音装置内部，这样就会破坏原有的消音的结构，增加了结构复杂性和空间尺寸。
6.因此，在现有技术中，对于检测车辆尾气中特定气体成分的含量变化、进而判断催化器故障情况，并简化装置结构、减小空间尺寸成为课题。

技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于，提供一种车辆用的消音净化装置，该装置包含能够检测车辆尾气中特定气体成分的含量变化、并进而判断尾气催化器故障情况的气体检测组件。为了实现上述目的，本实用新型的一个方案为，一种车辆用的消音净化装置，包含消音组件、气体检测组件和催化器，所述气体检测组件用于检测经过所述催化器转化的车辆尾气中的待测气体的含量，所述催化器设置在车辆尾气流经的所述消音组件的多个内部腔室中的某个内部腔室，所述消音组件具有包围所述多个内部腔室的壳体以及供车辆尾气进出的进气口和排气口；
8.所述车辆用的消音净化装置的特征在于：所述气体检测组件包含与所述催化器的下游侧连通的第一尾气引管，所述第一尾气引管用于将经过所述催化器转化的至少一部分的车辆尾气引导至第一传感器，所述第一传感器用于检测所述待测气体的含量；所述第一传感器设置于所述消音组件的所述壳体的外部。
9.根据前述的技术方案，能够及时检测转化后的车辆尾气的待测气体的含量，同时
将第一传感器设置在消音组件的外部，不会破坏原有的消音结构，简化了设计，也便于对第一传感器进行安装以及发生故障后的维修和更换。
10.在一个优选的方式中，沿所述尾气流、于所述催化器的上游侧设置第二传感器，用于检测未经所述催化器转化的车辆尾气中的所述待测气体的含量。
11.根据前述的技术方案，通过比较第一传感器、第二传感器获取的待测气体含量的差值，可以判断车辆尾气在经过催化器转化前和转化后的差异，进而判断催化器是否发生故障。
12.在一个优选的方式中，所述消音组件的所述多个内部腔室为相互连通的多级串联的多个消音腔；经过所述催化器转化的车辆尾气从所述多个消音腔中的位于所述尾气流的上游侧的消音腔逐级流入下游侧的消音腔，并最终从所述排气口排至所述消音组件的外部。
13.根据前述的技术方案，能够使车辆尾气经过多级的消音处理，达到更好的消音降噪效果。
14.在一个优选的方式中，经过所述第一传感器检测的至少一部分的车辆尾气流向多个消音腔中的某个消音腔，与该消音腔内的车辆尾气汇合后最终从所述排气口排出。
15.根据前述的技术方案，通过尾气引管使转化后的车辆尾气更顺畅地被引导至第一传感器以便进行检测。
16.在一个优选的方式中，传感器安装座，用于安装所述第一传感器，所述传感器安装座固定于所述消音组件的所述壳体。
17.根据前述的技术方案，能够更方便地对第一传感器进行安装固定和拆卸维修。
18.在一个优选的方式中，所述气体检测组件还包含第二尾气引管，所述第二尾气引管将经过所述第一传感器检测后的至少一部分的车辆尾气引导至所述多级消音腔的某个消音腔内。
19.根据前述的技术方案，能够将部分转化后的车辆尾气引导至第一传感器进行检测，并将检测后的该部分尾气即使排入消音腔内，最终排至大气中，形成了流畅的检测通路和排气通路。
20.在一个优选的方式中，所述待测气体为氧气。
21.根据前述的技术方案，氧气含量的检测技术比较成熟，氧气传感器也性能可靠、成本较低，更利于整个装置的稳定性和低成本。
22.根据前述的技术方案，能够提供一种检测车辆尾气中特定气体成分的含量变化、并进而判断尾气催化器故障情况的气体检测组件，并且能够简化结构，降低成本。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型，下面将对本实用新型的说明书附图进行描述和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅说明了本实用新型的一些示例性实施方案的某些方面，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
24.图1是例示的车辆尾气的消音净化装置的总体示意图。
25.附图文字说明：
26.100消音净化装置
27.1消音组件
28.111壳体
29.112前盖
30.113后盖
31.114进气管路
32.115排气管路
33.121第一隔板
34.122第二隔板
35.123第三隔板
36.131第一消音腔
37.132第二消音腔
38.133第三消音腔
39.141第一消音管
40.142第二消音管
41.143第三消音管
42.2净化器
43.3气体检测组件
44.31第一传感器
45.32传感器安装座
46.33第一尾气引管
47.34第二尾气引管
48.35第二传感器
49.4尾气流
50.5车体结构
具体实施方式
51.以下参照附图详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另有说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值等应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
52.本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其它要素的可能。
53.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用词典中定义的术语应当被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本文有明确地这样定义。
54.对于本部分中未详细描述的部件、部件的具体型号等参数、部件之间的相互关系以及控制电路，可被认为是相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
55.(总体结构)
56.首先，参照图1说明车辆尾气的消音净化装置100的总体结构。图1是车辆尾气的消音净化装置的总体示意图。
57.作为一种实施方式，如图1所示，消音净化装置100包含消音组件1、净化器2、气体检测组件3，消音净化装置100固定安装于车辆的车体结构5，并通过进气管路114与车辆发动机相连，进气管路114将车辆发动机产生的尾气引入消音净化装置100。
58.在一个实施例中，消音组件1包含壳体111、前盖112、后盖113，其中，壳体111为大致筒状、两端开口的结构，壳体111的两端分别与前盖112、后盖113匹配连接，壳体111、前盖112、后盖113共同构成相对封闭的内部腔室13。此时，进气管路114穿过前盖113连通至内部腔室13，排气管路115穿过后盖113连通至内部腔室13，用于将内部腔室13中的车辆尾气排出。
59.为了便于说明，本文将从后盖113朝向前盖112的方向称为前，从前盖112朝向后盖113的方向称为后，下文的前方、后方、前端、后端均与此同。
60.优选地，消音组件1的内部腔室13被分隔为相互连通的多级串联的多个消音腔。作为一例，如图1所示，在内部腔室13中设置有消音单元12，消音单元12包含从前向后依次设置的第一隔板121、第二隔板122、第三隔板123。第一隔板121、第二隔板122、第三隔板123的外周缘均与筒状的侧壁124连接。
61.由此，消音单元12将内部腔室13分割为第一消音腔131、第二消音腔132、第三消音腔133。作为一种实施例，进气管路114穿过第一隔板121与第一消音腔131连通。
62.其中，在不同的消音腔之间，连通有多个消音管。如图1所示，作为一种实施例，在第一消音腔131和第二消音腔132之间，设有大致u形、两端开口均位于第一消音腔131内的第一消音管141，以及大致直筒形、两端开口分别位于第一消音腔131和第二消音腔132内的第二消音管142。在第二消音腔132、第三消音腔133之间，设有大致直筒形、两端开口分别位于第二消音腔132和第三消音腔133内的第三消音管143。第一消音管141、第二消音管142穿过第二隔板122设置，第三消音管143穿过第三隔板123设置。
63.消音组件1采取上述多级串联的消音腔、消音管的设置，可以使车辆尾气在进入消音腔、消音管后，进行多次的反射、碰撞、干涉以及膨胀、冷却，进而降低车辆尾气的压力，减轻气体振动，耗散尾气能量，达到消声降噪的目的。
64.由于车辆尾气刚刚从发动机排出，通常具有较高的温度和压力，且含有大量的有害气体、化学物质和粉尘颗粒，消音组件1的各个部件的材质优选为耐高温、耐腐蚀且具有一定结构强度的材料，例如不锈钢。同时，为了达到更好的消声效果，还可以在车辆尾气流经的腔室和管路内设置吸音材料。
65.此外，消音组件1可以设置的消音腔、消音管的数量和结构，都不局限于上述的技术方案，具体情况根据实际需求而定，由于不是本实用新型的重点，这里不过多赘述定。
66.(催化器)
67.接下来，对催化器2进行具体说明。
68.催化器2主要用于对车辆尾气中的有害气体进行催化反应。实际应用中，催化器2通常是三元催化器。作为一例，催化器2具有不锈钢薄板制成的大致筒形的外壳，内部设置载体部件。该载体部件通常是多孔的球形、多棱体、网状隔板等样式，材质具有耐高温耐腐蚀特点，例如氧化铝、陶瓷材料等。
69.上述载体部件的表面覆盖着一层作为催化剂的铂、铑、钯等贵重金属。当高温的车辆尾气流经催化器2时，所述催化剂将增强车辆尾气中一氧化碳co、碳氢化合物hc、氮氧化合物nox三种气体的活性，使其进行一定的氧化-还原反应，从而把hc、co变成水和二氧化碳,把nox分解成氮气和氧气，以此来净化车辆尾气，减少对大气的污染。
70.如图1所示，作为一种实施方式，催化器2设置于消音组件1的第一消音腔131内，具有靠近前盖112的进气端和靠近后盖113的出气端。催化器2的进气端与进气管路114连通，用于接收从发动机排出的车辆尾气。催化器2的出气端与第一消音管141的入口连通，用于将车辆尾气经第一消音管141的出口排至第一消音腔131。
71.将催化器2设置于消音腔内的方式，在净化车辆尾气的同时，还能使整个消音净化装置100的结构更加紧凑，尺寸更加小型化，从而节省成本和安装空间。
72.(尾气流)
73.接下来，对车辆尾气行进的尾气流进行具体说明。如图1所示，尾气流4用带有多个箭头的曲线表示。
74.具体而言，车辆尾气从发动机排出后，经进气管路114进入净化器2的内部，与净化器2内的催化剂进行接触并反应。待反应完成后，经过催化器2转化后的车辆尾气，从催化器2的出气端排至第一消音管141，经过u形弯曲的管路从第一消音管141的出口排出，进入第一消音腔131。
75.此时，转化后的车辆尾气在第一消音腔131内进行反射、碰撞、干涉和膨胀、冷却，经过初步的消声降噪，然后从第二消音管142进入第二消音腔132内。在第二消音腔132内进一步地消声降噪后，经第三消音管143进入第三消音腔133内。在第三消音腔133内进一步地消声降噪后，转化后的车辆尾气经过与后盖113连通的排气管路115，排至消音净化装置100的外部。
76.上述技术方案，能够使车辆尾气在较小的空间、较短的时间内，先后经过净化和多级的消音降噪，较大程度上减少了对外界的噪声干扰和有害气体污染。
77.(气体检测组件)
78.接下来，对气体检测组件3进行具体说明。
79.作为一种实施方式，气体检测组件3主要包括第一传感器31、传感器安装座32、第一尾气引管33、第二尾气引管34和第二传感器35。
80.作为一例，气体检测组件3用于检测车辆尾气中的氧气含量，第一传感器31、第二传感器35将尾气中的氧气浓度信息转化为电信号，发送给车辆的控制单元ecu(图中未示出)。可以理解，气体检测组件3也可以采用其他传感器来检测多种气体成分的含量，为简单起见，本文仅以氧气含量检测为例进行说明。
81.通常情况下，在车辆发动机的尾气流4中设置一个位于催化器2的上游侧的氧气传感器，如图1所示的第二传感器35。虽然不直接测量进入发动机的空气或燃料的多少，但当第二传感器35采集的氧气浓度信息与其他信息结合使用时，可以间接确定发动机的空燃
比。第二传感器35将有关氧气浓度的信息发送到控制单元ecu，控制单元ecu会根据实时传感器数据来改变发动机的燃油喷射器的输出，以补偿过量的空气或过量的燃油。
82.作为一例，第二传感器35以图1所示的穿过进气管路114的管壁的方式设置，用于检测氧气含量的一端伸入进气管路114的内腔，当然，也可以从进气管路114的主管路上引出一条旁路与第二传感器35连通。从发动机排出的车辆尾气流经第二传感器35后，进入催化器2。
83.实际使用中，催化器2长期在高温度、高浓度混合气体的环境下运行，加之发动机使用含铅的燃料或被硅酮、硅酸盐污染的燃料，以及自身器件的正常老化，都容易导致催化器2发生故障和失效。若不能及时检测出催化器2的故障，将使车辆尾气得不到有效的净化，大量有害气体会被排至大气中。
84.为快速便捷地检测催化器2的故障，作为一种实施方式，气体检测组件3包含第一传感器31。第一传感器31设置于催化器2的沿尾气流4的下游侧，用于对经过催化器2转化后的车辆尾气进行氧气含量检测，并将氧气浓度信息发送至控制单元ecu。
85.正常情况下，车辆尾气经过催化器2的转化，由于氮氧化合物nox被分解成氮气和氧气，车辆尾气中的氧气含量相比于转化反应之前会大幅增加。因此，控制单元ecu通过分析第一传感器31和第二传感器35分别获得的氧气浓度信息，计算车辆尾气在转化前与转化后的氧气浓度的差值。若差值较小，则说明催化器2的转化效果不明显，可以判断催化器2出现故障。若差值较大，则说明催化器2正常工作。该差值大小的判断，需要根据相关计算和实际实验来确定。
86.优选地，第一传感器31设置于消音组件1的外部，例如在壳体111的外壁固定焊接一个传感器安装座32，第一传感器31通过螺纹连接等方式固定于传感器安装座32。其中，传感器安装座32以穿透壳体111的壳壁的方式设置，从而使第一传感器31通过传感器安装座32与消音组件1的内部腔室13连通。
87.与传统技术中将氧气传感器直接固定在催化器的出气端、从而位于消音筒的内部相比，第一传感器31位于消音组件1的外部，这样不会破坏原有的消音结构，简化了内部设计、缩小了空间尺寸，同时也方便了传感器的安装以及发生故障后的维修和更换。
88.作为一种实施例，气体检测组件3还包含第一尾气引管33、第二尾气引管34。作为一例，第一尾气引管33的一端与第一消音管141连通，另一端与传感器安装座32连通。第二尾气引管34的一端与传感器安装座32连通，另一端如图1所示的与第二消音腔132连通。
89.由此，经过催化器2转化后的车辆尾气进入第一消音管141后，部分尾气会通过第一消音管141进入第一消音腔131，经过消声降噪后再通过第二消音管142进入第二消音腔132。但还有一部分进入第一消音管141的尾气，会被第一尾气引管33引导至传感器安装座32，与第一传感器31接触并进行氧气含量的检测，经过检测后的尾气再通过第二尾气引管34排至第二消音腔132，与已经进入第二消音腔132的尾气混合后，通过第三消音管143进入第三消音腔133，并最终从排气管路115排出。
90.但在此种方式下，从第一消音腔131进入第二消音腔132的的尾气，已经在第一消音腔131内进行了反射、碰撞、干涉和膨胀、冷却，亦即经过了第一级的消声降噪，具有较低的压力和噪声。而从第二尾气引管34排出的是从催化器2的下游侧直接引导至第一传感器31的尾气，尚未经过消声降噪处理，直接排至第二消音腔132与已经经过消声降噪的尾气进
行混合，会降低整体的消声降噪效果。
91.为了避免这个问题，优选地，第二尾气引管34的远离第一传感器31的一端与第一消音腔131直接连通，此时经过第一传感器31检测的尾气经第二尾气引管34直接排至第一消音腔131内，与经过催化器2转化后进入第一消音腔131的尾气混合并同步地进行消声降噪处理。
92.实际上，第一尾气引管33也可以直接与催化器2的出气端固定连接，只要能把部分转化后的车辆尾气引导至第一传感器31进行检测即可，这里不过多赘述。
93.应当理解，以上所述的具体实施例仅用于解释本实用新型，本实用新型的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以变更、置换、结合，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：

1.一种车辆用的消音净化装置，包含消音组件、气体检测组件和催化器，所述气体检测组件用于检测经过所述催化器转化的车辆尾气中的待测气体的含量，所述催化器设置在车辆尾气流经的所述消音组件的多个内部腔室中的某个内部腔室，所述消音组件具有包围所述多个内部腔室的壳体以及供车辆尾气进出的进气口和排气口；所述车辆用的消音净化装置的特征在于：所述气体检测组件包含与所述催化器的下游侧连通的第一尾气引管，所述第一尾气引管用于将经过所述催化器转化的至少一部分的车辆尾气引导至第一传感器，所述第一传感器用于检测所述待测气体的含量；所述第一传感器设置于所述消音组件的所述壳体的外部。2.根据权利要求1所述的车辆用的消音净化装置，其特征在于：沿所述尾气流、于所述催化器的上游侧设置第二传感器，用于检测未经所述催化器转化的车辆尾气中的所述待测气体的含量。3.根据权利要求1所述的车辆用的消音净化装置，其特征在于：所述消音组件的所述多个内部腔室为相互连通的多级串联的多个消音腔；经过所述催化器转化的车辆尾气从所述多个消音腔中的位于所述尾气流的上游侧的消音腔逐级流入下游侧的消音腔，并最终从所述排气口排至所述消音组件的外部。4.根据权利要求3所述的车辆用的消音净化装置，其特征在于：经过所述第一传感器检测的至少一部分的车辆尾气流向多个消音腔中的某个消音腔，与该消音腔内的车辆尾气汇合后最终从所述排气口排出。5.根据权利要求4所述的车辆用的消音净化装置，其特征在于，包含：传感器安装座，用于安装所述第一传感器，所述传感器安装座固定于所述消音组件的所述壳体。6.根据权利要求5所述的车辆用的消音净化装置，其特征在于：所述气体检测组件还包含第二尾气引管，所述第二尾气引管将经过所述第一传感器检测后的至少一部分的车辆尾气引导至所述多级消音腔的某个消音腔内。7.根据权利要求1所述的车辆用的消音净化装置，其特征在于：所述待测气体为氧气。

技术总结

一种车辆用的消音净化装置，包含消音组件、气体检测组件和催化器，气体检测组件用于检测经过催化器转化的车辆尾气中的待测气体的含量，催化器设置在车辆尾气流经的消音组件的多个内部腔室中的某个内部腔室，消音组件具有包围多个内部腔室的壳体以及供车辆尾气进出的进气口和排气口；车辆用的消音净化装置的特征在于：气体检测组件包含与催化器的下游侧连通的第一尾气引管，第一尾气引管用于将经过催化器转化的至少一部分的车辆尾气引导至第一传感器，第一传感器用于检测待测气体的含量；第一传感器设置于消音组件的壳体的外部。将传感器设置在消音组件的外部，不会破坏原有的消音结构，也便于对传感器进行安装以及发生故障后的维修和更换。故障后的维修和更换。故障后的维修和更换。