CN103195619A - 管路交叉式能量回收装置 - Google Patents

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谢井红
孟祥慧
程钧
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Abstract

一种机械设计技术领域的管路交叉式能量回收装置，包括：进气管、发动机、排气管、压气机、涡轮、连接管、容积腔、移动体和弹簧，移动体安装容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，两个贯穿管均贯穿移动体的上下两壁面，弹簧的两端分别与移动体的左壁面、容积腔左壁面相连接。当发动机处于低速工况时，移动体在容积腔内向左移动，第二连接管与第五连接管相连通，排气余热对进气进行加热，发动机冷启动性能较好；当发动机处于高速工况时，移动体在容积腔内向右移动，第二连接管与第五连接管相隔断。本发明设计合理，结构简单，适用于带有涡轮增压器的发动机进气加热系统。

Description

管路交叉式能量回收装置
技术领域
本发明涉及的是一种机械设计技术领域的进排气系统，特别是一种带有涡轮增压器的管路交叉式能量回收装置。
背景技术
发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，随着环境保护问题的重要性日趋增加，降低发动机有害排放物这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向。随着世界石油制品的消耗量逐年上升，国际油价居高不下，发动机的经济性日渐突出。所以开展发动机有害排放物控制方法的研究，是从事发动机设计者的首要任务。通过对发动机的进气系统进行加热，不但可以提高发动机在恶劣条件下的冷启动性能，还能减少发动机在冷启动过程中的排气污染。
经过对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号200610062955.5，专利名称：一种发动机进气加热装置，该专利技术提供了一种发动机进气加热装置，能较好地改善发动机的冷启动工况；但是其进气加热是通过专门的电加热来实现的，从而使加热系统变的比较复杂。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种管路交叉式能量回收装置，使其进气加热可以自我调节，较好地兼顾发动机的各个转速工况，而且结构简单，不需要专门的控制机构。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：压气机进气管、压气机、发动机进气管、发动机、发动机排气管、涡轮、涡轮排气管、连接轴、容积腔、容积腔上壁面、容积腔下壁面、容积腔左壁面、容积腔右壁面、容积腔前壁面、容积腔后壁面、移动体、弹簧、换热器、第一连接管、第二连接管、第三连接管、第四连接管、第五连接管、第六连接管、第一贯穿管、第二贯穿管和第七连接管，压气机的进出气口分别与压气机进气管的出气口、发动机进气管的进气口相连接，发动机的进出气口分别与发动机进气管的出气口、发动机排气管的进气口相连接，涡轮的进出气口分别与发动机排气管的出气口、涡轮排气管的进气口相连接，压气机通过连接轴与涡轮相连接，容积腔的横截面为长方形，容积腔上壁面、容积腔下壁面、容积腔左壁面、容积腔右壁面、容积腔前壁面、容积腔后壁面固结为一体，换热器安装在压气机进气管上，第一连接管的两端分别与发动机进气管、容积腔上壁面相连通，第二连接管的两端分别与涡轮排气管、第三连接管的一端相连通，第三连接管的另一端与容积腔上壁面相连通，第四连接管的两端分别与容积腔下壁面、第五连接管的一端相连通，第五连接管的另一端与换热器的进气口相连通，换热器的出气口与第六连接管的一端相连通，涡轮排气管的出气口与容积腔上壁面相连通，第七连接管的进气口与容积腔下壁面相连通，移动体安装容积腔内并与容积腔的内壁面密封接触，第一贯穿管与第二贯穿管均贯穿移动体的上下两壁面，弹簧的两端分别与移动体的左壁面、容积腔左壁面相连接。
进一步地，在本发明中所述第三连接管、第四连接管、第一贯穿管、涡轮排气管、第七连接管均为直圆管且内径相同，第三连接管的轴线与第四连接管的轴线重合，涡轮排气管的轴线与第七连接管的轴线重合，第三连接管的轴线、第一贯穿管的轴线、第七连接管的轴线、第二贯穿管的轴线均在同一平面上，第一贯穿管的内径小于第二贯穿管的内径。
在本发明的工作过程中，移动体可以在容积腔内左右移动。当发动机处于低速工况时，发动机进气管内压力较低，移动体左方的容积腔内压力也较低，在弹簧的拉伸作用下移动体向左移动，第三连接管通过第一贯穿管与第四连接管相连通，涡轮排气管与第七连接管相隔断，涡轮排气管内的排气进入到换热器后再通过第六连接管流出，从而实现对压气机进气管内的进气进行加热，改善发动机的冷启动性能；当发动机处于高速工况时，发动机进气管内压力较高，移动体左方的容积腔内压力也较高，移动体向右移动并拉伸弹簧，从而使第三连接管与第四连接管相隔断，涡轮排气管通过第二贯穿管与第七连接管相连通，发动机的排气从第七排气管流出，压气机入口处进气温度较低，发动机进气量较大，整机性能较优。在高速工况时，移动体有可能过多向右移动，当第二贯穿管的内径大于第一贯穿管的内径时，可以防止涡轮排气背压较高。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明设计合理，结构简单，适用于带有涡轮增压器的进气加热系统，既能兼顾发动机的各个转速工况，又能使进气加热系统不需要专门的控制机构。
附图说明
图1为本发明管路交叉式能量回收装置的结构示意图；
图2为图1中A-A剖面的结构示意图；
其中：1、压气机进气管，2、压气机，3、发动机进气管，4、发动机，5、发动机排气管，6、涡轮，7、涡轮排气管，8、连接轴，9、容积腔，10、容积腔上壁面，11、容积腔下壁面，12、容积腔左壁面，13、容积腔右壁面，14、容积腔前壁面，15、容积腔后壁面，16、移动体，17、弹簧，18、换热器，19、第一连接管，20、第二连接管，21、第三连接管，22、第四连接管，23、第五连接管，24、第六连接管，25、第一贯穿管，26、第二贯穿管，27、第七连接管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1和图2所示，本发明包括：压气机进气管1、压气机2、发动机进气管3、发动机4、发动机排气管5、涡轮6、涡轮排气管7、连接轴8、容积腔9、容积腔上壁面10、容积腔下壁面11、容积腔左壁面12、容积腔右壁面13、容积腔前壁面14、容积腔后壁面15、移动体16、弹簧17、换热器18、第一连接管19、第二连接管20、第三连接管21、第四连接管22、第五连接管23、第六连接管24、第一贯穿管25、第二贯穿管26和第七连接管27，压气机2的进出气口分别与压气机进气管1的出气口、发动机进气管3的进气口相连接，发动机4的进出气口分别与发动机进气管3的出气口、发动机排气管5的进气口相连接，涡轮6的进出气口分别与发动机排气管5的出气口、涡轮排气管7的进气口相连接，压气机2通过连接轴8与涡轮6相连接，容积腔9的横截面为长方形，容积腔上壁面10、容积腔下壁面11、容积腔左壁面12、容积腔右壁面13、容积腔前壁面14、容积腔后壁面15固结为一体，换热器18安装在压气机进气管1上，第一连接管19的两端分别与发动机进气管3、容积腔上壁面10相连通，第二连接管20的两端分别与涡轮排气管7、第三连接管21的一端相连通，第三连接管21的另一端与容积腔上壁面10相连通，第四连接管22的两端分别与容积腔下壁面11、第五连接管23的一端相连通，第五连接管23的另一端与换热器18的进气口相连通，换热器18的出气口与第六连接管24的一端相连通，涡轮排气管7的出气口与容积腔上壁面10相连通，第七连接管27的进气口与容积腔下壁面11相连通，移动体16安装容积腔9内并与容积腔9的内壁面密封接触，第一贯穿管25与第二贯穿管26均贯穿移动体16的上下两壁面，弹簧17的两端分别与移动体16的左壁面、容积腔左壁面12相连接，第三连接管21、第四连接管22、第一贯穿管25、涡轮排气管7、第七连接管27均为直圆管且内径相同，第三连接管21的轴线与第四连接管22的轴线重合，涡轮排气管7的轴线与第七连接管27的轴线重合，第三连接管21的轴线、第一贯穿管25的轴线、第七连接管27的轴线、第二贯穿管26的轴线均在同一平面上，第一贯穿管25的内径小于第二贯穿管26的内径。
在本发明中，当发动机4处于低速工况时，发动机进气管3内压力较低，移动体16左方的容积腔9内压力也较低，在弹簧17的拉伸作用下移动体16向左移动，第三连接管21通过贯穿管25与第四连接管22相连通，涡轮排气管7与第七连接管27相隔断，涡轮排气管7内的排气进入到换热器18后再通过第六连接管24流出，从而实现对压气机进气管1内的进气进行加热，改善发动机4的冷启动性能；当发动机4处于高速工况时，发动机进气管3内压力较高，移动体16左方的容积腔9内压力也较高，移动体16向右移动并拉伸弹簧17，从而使第三连接管21与第四连接管22相隔断，涡轮排气管7通过第二贯穿管26与第七连接管27相连通，发动机4的排气从第七连接管27流出，压气机2入口处进气温度较低，发动机4进气量较大，整机性能较优。在高速工况时，移动体16有可能过多向右移动，当第二贯穿管26的内径大于第一贯穿管25的内径时，可以防止涡轮排气背压较高。

Claims (2)

1.一种管路交叉式能量回收装置，包括压气机进气管（1）、压气机（2）、发动机进气管（3）、发动机（4）、发动机排气管（5）、涡轮（6）、涡轮排气管（7）和连接轴（8），压气机（2）的进出气口分别与压气机进气管（1）的出气口、发动机进气管（3）的进气口相连接，发动机（4）的进出气口分别与发动机进气管（3）的出气口、发动机排气管（5）的进气口相连接，涡轮（6）的进出气口分别与发动机排气管（5）的出气口、涡轮排气管（7）的进气口相连接，压气机（2）通过连接轴（8）与涡轮（6）相连接，其特征在于,还包括容积腔（9）、容积腔上壁面（10）、容积腔下壁面（11）、容积腔左壁面（12）、容积腔右壁面（13）、容积腔前壁面（14）、容积腔后壁面（15）、移动体（16）、弹簧（17）、换热器（18）、第一连接管（19）、第二连接管（20）、第三连接管（21）、第四连接管（22）、第五连接管（23）、第六连接管（24）、第一贯穿管（25）、第二贯穿管（26）和第七连接管（27），容积腔（9）的横截面为长方形，容积腔上壁面（10）、容积腔下壁面（11）、容积腔左壁面（12）、容积腔右壁面（13）、容积腔前壁面（14）、容积腔后壁面（15）固结为一体，换热器（18）安装在压气机进气管（1）上，第一连接管（19）的两端分别与发动机进气管（3）、容积腔上壁面（10）相连通，第二连接管（20）的两端分别与涡轮排气管（7）、第三连接管（21）的一端相连通，第三连接管（21）的另一端与容积腔上壁面（10）相连通，第四连接管（22）的两端分别与容积腔下壁面（11）、第五连接管（23）的一端相连通，第五连接管（23）的另一端与换热器（18）的进气口相连通，换热器（18）的出气口与第六连接管（24）的一端相连通，涡轮排气管（7）的出气口与容积腔上壁面（10）相连通，第七连接管（27）的进气口与容积腔下壁面（11）相连通，移动体（16）安装容积腔（9）内并与容积腔（9）的内壁面密封接触，第一贯穿管（25）与第二贯穿管（26）均贯穿移动体（16）的上下两壁面，弹簧（17）的两端分别与移动体（16）的左壁面、容积腔左壁面（12）相连接。
2.根据权利要求1所述的管路交叉式能量回收装置，其特征是,所述第三连接管（21）、第四连接管（22）、第一贯穿管（25）、涡轮排气管（7）、第七连接管（27）均为直圆管且内径相同，第三连接管（21）的轴线与第四连接管（22）的轴线重合，涡轮排气管（7）的轴线与第七连接管（27）的轴线重合，第三连接管（21）的轴线、第一贯穿管（25）的轴线、第七连接管（27）的轴线、第二贯穿管（26）的轴线均在同一平面上，第一贯穿管（25）的内径小于第二贯穿管（26）的内径。
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