CN103397934A - 内燃机废气回用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内燃机废气回用装置，包括动力涡轮，其通过动力涡轮进气接管与内燃机排气管固定连接；减速齿轮组，其与动力涡轮的输出齿轮啮合，减速齿轮组包括至少一对相互啮合的齿轮，减速齿轮组的动力输出部件与内燃机的曲轴或飞轮共轴连接。本发明的废气回用装置使废气进入二次循环，废气能量得到有效的利用，提高了内燃机的功率。

Description

内燃机废气回用装置
技术领域
本发明涉及内燃机领域，特别涉及一种内燃机废气回用装置。
背景技术
内燃机是一种将燃料化学能转化为机械能的机器，广泛用于交通运输、农业、工业等领域。然而内燃机在消耗大量的燃料资源的同时排出大量的废气，目前内燃机上用于动力输出的能量只占燃油燃烧总热量的35%～45%（柴油机）或20%～30%（汽油机），内燃机排到外界的能量主要包括循环冷却水带走的热量和废气带走的热量，其中废气带走的热量占30%～40%（柴油机）或40%～45%（汽油机），废气从排气总管或增压器出口排出时，温度为500℃～700℃，压力为0.4ＭＰa～0.5ＭＰa。目前内燃机废气主要是从排气管出口或增压器涡轮出口中直接排放到大气中，造成了能量的浪费，同时给环境带来不良的影响。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，通过内燃机废气回用装置回收利用内燃机中的废气能量，实现发动机的节能减排。
为实现上述发明目的，本发明提供了一种内燃机废气回用装置，包括动力涡轮，其通过动力涡轮进气接管与内燃机排气管固定连接；
减速齿轮组，其与动力涡轮的输出齿轮啮合，减速齿轮组包括至少一对相互啮合的齿轮，减速齿轮组的动力输出部件与内燃机的曲轴或飞轮共轴连接。
上述技术方案中，还包括增压器，增压器设置在内燃机排气管与动力涡轮进气接管之间，排气管通过增压器进气接管固定连接在增压器的涡轮机进气口上，增压器涡轮机出气口与动力涡轮进气接管固定连接。
上述技术方案中，还包括液力耦合器，液力耦合器设置在动力涡轮与减速齿轮组之间，液力耦合器的输入齿轮与动力涡轮的输出齿轮啮合，液力耦合器的动力输出端与减速齿轮组共轴连接。
上述技术方案中，还包括超越离合器，超越离合器设置在减速齿轮组动力输出部件与曲轴之间，减速齿轮组动力输出部件转动连接在超越离合器的动力输入部件上，超越离合器的输出端与内燃机的曲轴或飞轮共轴连接。
上述技术方案中，液力耦合器的输入齿轮套装在液力耦合器输入端的外圈上。
上述技术方案中，减速齿轮组动力输出部件与超越离合器的动力输入部件之间通过齿轮、链轮或齿形同步带传动。
上述技术方案中，超越离合器动力输入部件套装在超越离合器输入端的外圈上。
上述技术方案中，还包括第一保护罩，第一保护罩盖设在液力耦合器和减速齿轮组的外部，且第一保护罩与动力涡轮的外壳固定连接。
上述技术方案中，还包括第二保护罩，第二保护罩盖设在超越离合器的外部，且第二保护罩与第一保护罩固定连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）废气进入二次循环，使废气能量得到有效的利用，提高了内燃机的功率。
2）废气的循环利用减少了废气中有害气体的排放，在降低噪音的同时减小了空气污染。
附图说明
图1是本发明内燃机废气回用装置结构原理图；
图2是本发明的一个实施例的传动系主视图；
图3是本发明的一个实施例的传动系轴测图；
图4是本发明的一个实施例齿轮室和保护罩的整机轴测图Ⅰ；
图5是本发明齿轮室和保护罩的整机轴测图Ⅱ；
图6是本发明的一个实施例输入齿轮和液力耦合器一体的部件结构图；
结合附图在其上标记以下附图标记：
1-排气管，2-增压器进气接管，3-增压器，4-动力涡轮进气接管，5-动力涡轮，6-动力涡轮输出齿轮，7-液力耦合器输入齿轮，8-液力耦合器，9-减速齿轮组，10-减速齿轮组动力输出部件，11-超越离合器动力输入部件，12-超越离合器的输入端，13-超越离合器，14-超越离合器的输出端，15-曲轴，16-飞轮，30-内燃机，41-第一保护罩，42-第二保护罩。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
内燃机废气回用装置包括动力涡轮、液力耦合器、减速齿轮组、超越离合器、第一保护罩和第二保护罩。
增压内燃机具有增压器，在排气管的出口与内燃机增压器涡轮机的进气口之间设置有增压器进气接管，因此动力涡轮进气接管设置在增压器涡轮机的出气口和动力涡轮之间；非增压内燃机上没有安装增压器，因此动力涡轮进气接管设置在排气管的出口和动力涡轮之间。液力耦合器的输入齿轮与动力涡轮输出齿轮啮合，液力耦合器的输出齿轮与减速齿轮组啮合传动，减速齿轮组的输出端与超越离合器的动力输入部件转动连接，超越离合器的输出端与曲轴或飞轮共轴连接。第一保护罩盖设在液力耦合器及减速齿轮组的外侧，第一保护罩与动力涡轮的外壳固定连接。第二保护罩盖设在超越离合器的外侧，第二保护罩与第一保护罩固定连接。
如图2、3所示，在一台现有的增压内燃机30上，增压器进气接管2固定连接在排气管1的出口与增压器3的涡轮机进气口之间，动力涡轮进气接管4固定连接在增压器3的涡轮机出气口和动力涡轮5的进气口之间，且动力涡轮进气接管4上设有便于安装的波纹管。动力涡轮5的输出齿轮6与液力耦合器8的输入齿轮7啮合，且液力耦合器8的输入齿轮7套装在液力耦合器8输入端的外圈上，形成一体，如图6所示。液力耦合器结构简单，占用空间小，并可以减缓冲击、隔离高转速带来的扭矩振动，保护动力涡轮，延长动力涡轮的寿命。液力耦合器8的输出端与由两对齿轮构成的减速齿轮组9连接，液力耦合器8的输出端与第一对齿轮的输入齿轮啮合。减速齿轮组9起到进一步减小转速、增加转矩的作用。减速齿轮组9的动力输出部件10与超越离合器动力输入部件11采用齿轮啮合，超越离合器动力输入部件11套装在超越离合器输入端12的外圈上，形成一体。超越离合器13的输出端14与飞轮16固定连接。超越离合器动力输入部件11的转向与飞轮16的转向相同。超越离合器可以避免减速齿轮组输出部件的转速比飞轮的转速低的情况下废气回用装置对曲轴的转矩产生负面影响。
如图4、5所示，第一保护罩41盖设在液力耦合器8及减速齿轮组9的外侧，第一保护罩41的外形尺寸与液力耦合器8及减速齿轮组9的外边缘适配，第一保护罩41与动力涡轮5固定连接。第二保护罩42盖设在超越离合器13的外侧，第二保护罩的外形尺寸与超越离合器13的外边缘适配，第二保护罩与第一保护罩固定连接。
如图1所示，增压器进气接管2使排气管1与增压器3的进气口连通，使废气能量进入发动机系统，进行再次循环使用。废气经过增压器3后，从增压器涡轮机出气口流出，经动力涡轮进气接管4流入动力涡轮5。动力涡轮5被高能量的废气驱动，动力涡轮5的中心轴持续转动，并通过动力涡轮输出齿轮6将动力传递给与其啮合传动的液力耦合器输入齿轮7。因动力涡轮输出齿轮6的齿数比液力耦合器输入齿轮7的齿数少，它们的啮合传动在降低转速的同时增加了转矩。液力耦合器8的输出端与减速齿轮组9的输入齿轮啮合，减速齿轮的逐级传递进一步降低了转速，并获得了逐级增大的转矩。减速齿轮组9的动力输出部件10借助超越离合器动力输入部件11将动力传递给与其共轴连接的超越离合器输入端12，超越离合器13的输出端14与曲轴15或飞轮16共轴连接。
当超越离合器13的输入端12的转速比曲轴15或飞轮16的转速高时，超越离合器动力输入部件11和超越离合器13输出轴同步转动，将转矩传递给曲轴，给曲轴增加力矩，也即是增加内燃机的功率。相反，当超越离合器13的输入端12的转速比曲轴15或飞轮16的转速低时，超越离合器13的输入端12和输出端14完全脱离，动力传动中断，输入端12和输出端14不会相互干涉和传递，避免曲轴15或飞轮16受废气回用装置的影响而消耗内燃机的功率。
可选地，如果采用非增压内燃机，由于非增压内燃机上不设置增压器，因此，排气管1直接连接动力涡轮进气接管4。
可选地，可根据内燃机输出功率的大小确定减速齿轮组9中减速齿轮的对数。
可选地，减速齿轮组动力输出部件10与超越离合器动力输入部件11之间也可以采用链条传动或齿形同步带传动。当选用链条传动时，减速齿轮组动力输出部件10和超越离合器动力输入部件11都是链轮，并且两个链轮之间架接有链条；当选用齿形同步带传动时，减速齿轮组动力输出部件10和超越离合器动力输入部件11都是齿形带轮，并且两齿形带轮之间架接有齿形同步带。不同传动方式为不同的内燃机结构提供灵活的选择。
可选地，可以不安装超越离合器13，减速齿轮组动力输出部件10直接与飞轮或曲轴共轴连接。
本发明的内燃机废气回用装置同时适用于增压内燃机和非增压内燃机；本发明在不需修改内燃机原结构的基础上加设废气回用装置，且结构紧凑，占用空间小，改装工序简单易行。
以上公开的仅为本发明的一个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种内燃机废气回用装置，其特征在于，包括：
动力涡轮，其通过动力涡轮进气接管与内燃机排气管固定连接；
减速齿轮组，其与所述动力涡轮的输出齿轮啮合，所述减速齿轮组包括至少一对相互啮合的齿轮，所述减速齿轮组的动力输出部件与内燃机的曲轴或飞轮共轴连接。
2.根据权利要求1所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，还包括增压器，所述增压器设置在所述内燃机排气管与所述动力涡轮进气接管之间，所述排气管通过增压器进气接管固定连接在增压器的涡轮机进气口上，所述增压器涡轮机出气口与所述动力涡轮进气接管固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，还包括液力耦合器，所述液力耦合器设置在所述动力涡轮与所述减速齿轮组之间，所述液力耦合器的输入齿轮与所述动力涡轮的输出齿轮啮合，所述液力耦合器的动力输出端与所述减速齿轮组共轴连接。
4.根据权利要求3所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，还包括超越离合器，所述超越离合器设置在所述减速齿轮组动力输出部件与所述曲轴之间，所述减速齿轮组动力输出部件转动连接在所述超越离合器的动力输入部件上，所述超越离合器的输出端与内燃机的所述曲轴或飞轮共轴连接。
5.根据权利要求3所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，所述液力耦合器的输入齿轮套装在所述液力耦合器输入端的外圈上。
6.根据权利要求4所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，所述减速齿轮组动力输出部件与所述超越离合器的动力输入部件之间通过齿轮、链轮或齿形同步带传动。
7.根据权利要求4所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，所述超越离合器动力输入部件套装在超越离合器输入端的外圈上。
8.根据权利要求3所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，还包括第一保护罩，所述第一保护罩盖设在所述液力耦合器和所述减速齿轮组的外部，且第一保护罩与所述动力涡轮的外壳固定连接。
9.根据权利要求8所述的内燃机废气回用装置，其特征在于，还包括第二保护罩，所述第二保护罩盖设在所述超越离合器的外部，且第二保护罩与所述第一保护罩固定连接。
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