[发明专利]内燃机的排气装置

说明书

本发明涉及一种内燃机用的排气装置。

为了减少环境污染，着眼于最佳废气成分的内燃机日渐增多。此外，为了废气处理，排气装置要装入一些机构，例如，微粒过滤器和催化器等，对于在稳定环境条件下工作的内燃机，特别是当转数恒定时，上述措施可得到满意的结果。然而，若有工作人员停留在废气出口附近，则会产生特别大的危害，用内燃机驱动的叉车，这就是这种情况的典型例子。当然还有象施工机械及类似设备也如此。在这种情况下，特别是，当车辆缓慢行驶或停住时，在司机周围环境中，出现很高的废气浓度，这就意味着，除去有损害健康以外还严重干扰司机工作(热的废气，柴油机废气中的碳黑)。在前述工作条件下，内燃机所用的功率常常只占额定功率的四分之一，而此时排出的废气具有特别不利的成分。除此之外，由于内燃机转速低，从排气装置中排出废气的速度也低，从而助长了在废气出口附近，因而也造成在司机附近的高废气浓度。

US-1,483,354公开了一种发动机清音器，其排气道中装有一个改变气流流通截面及速度的活门，并且该活门的升度不受发动机转速的影响，只受排气量及弹簧力的影响，且可根据废气量自动调节。但其主要目的是通过在排气管中形成微小的反压或局部真空来消除爆声，而没有致力于使有害废气成分的浓度在废气出口附近降低。

为此，象LINDE-H20D型及其他型叉车，将废气出口装在行驶方向的右方并且向上，这是到目前为止最适当的位置。即使用该措施，测量表明在司机头部高度处，有害废气浓度也比周围环境的平均值高的多，无论是在封闭室内或在室外操作都是如此。对其他工作机械(如施工机械)及不移动的内燃机，只要在内燃机转速需变化的工作条件下或在附近有操作人员停留时，都存在同样的问题。

本发明是以下述任务为依据的，即提供一种内燃机的排气装置，借助于这种装置，可使有害废气的浓度，在排气口附近降低。根据本发明，这个任务解决方法如下：在排气装置中安装一个机构，使之能影响废气流出口速度提高，并与内燃机转速无关。本发明的基本思路是在各种可能的转速下和各种负荷下，使废气具有尽可能高的出口速度，以便使废气尽可能远离排气装置出口而分散开并消失。

按照本发明提出的一种内燃机用排气装置，所述排气装置包括：第一部，即排气管部，和第二部，即调节部，第一部具有进口端和出口端，第二部具有与所述第一部的所述出口端流通连接的进口端以及尾端，在所述尾端设置一个能够形成具有可调节的喷嘴形状的、用于排放废气的排气口的机构，其特征是，所述排气口的截面为椭圆形，在所述尾端还设有用于调节所述机构的装置，其改变喷嘴形状可调节的排气口的模截面积，因而，所述调节装置使废气流以高的出口速度由喷嘴形状可调节的排气口排出，而与内燃机的转数无关。

到目前为止，内燃机只有在额定转速(全负荷)时，才能达到高的出口流速，而根据本发明则在各种运转条件下都能达到，因此有害废气的浓度在排气装置出口附近以及操作人员附近可降低。

本发明的进一步考虑指出，排气装置出口的截面应根据排气量能自动调节，当排气量增加时，出口截面可调大，当排气量减小时，出口截面可调小。通过改变排气装置出口截面会影响排气速度。通常在设计出口截面时，是当内燃机在高负荷时(最高转速，高废气温度)能最充分利用允许的废气反压，因而度气达到高的排出速度。当内燃机在低转速时，按照现有技术(保持不变出口截面)，废气反压急剧下降，因而出口速度也急剧下降。而按照本发明，则可防止这种情况，当排气量下降时，出口截面自动地被调小，废气反压可继续保持正常，因而废气出口速度也能保持在高水平，这样可以做到出口速度仅仅略为降低。

根据本发明的方案，在排气装置内安装一个机构，能影响废气流提高出口速度，使出口速度不受内燃机转速影响。为此，在排气装置末端，装有一个可确定出口截面的机构，该机构在向最小截面方向运动时，是靠外加的关闭力或外加的关闭转矩，而向最大截面方向运动时，则是靠与排气量有关的开启力或开启转矩动作。

根据本发明的一个有利的设计，该机构包括一个偏心安装的活门，用一个与废气流相垂直的轴可动安装上，该活门同时也是排气装置尾端废气通道的外壁，活门排气装置尾端和其他通道壁共同构成了一个截面逐渐减小的喷嘴形通道。这样的机构机械构造非常简单，可能以很少的制造价格而进行功能可靠的工作。