CN109736982B - 一种发动机及灰尘收集装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机及灰尘收集装置，其中灰尘收集装置包括回流管、文丘里管、过滤筒和套筒。气体和灰尘的混合物中粒径较大的灰尘会由于惯性首先且大量通过文丘里管进入过滤筒，进入过滤筒的内腔的气体和灰尘的混合物中的绝大部分灰尘被过滤筒挡在过滤筒内，小部分灰尘则随着气体通过过滤筒的过滤孔进入过滤筒与套筒之间的空间，灰尘在套筒内不断地与过滤筒的外壁与套筒的内壁发生碰撞实现分离，分离出的灰尘在重力作用下落在封堵件上。由于造成发动机磨损的灰尘主要为大粒径灰尘，本方案提供的灰尘收集装置能够有效收集气体与灰尘混合物中的大粒径灰尘，从而减少通过进气歧管进入发动机的灰尘的量，减缓发动机的磨损，延长发动机的使用寿命。

Description

一种发动机及灰尘收集装置

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种发动机及灰尘收集装置。

背景技术

工地的施工需要用到挖掘机、推土机、平地机、压路机和运输车等车辆设备，这些车辆设备在使用过程中会产生大量灰尘，且灰尘会弥漫在设备周围的气体中。

发动机上设置有空气滤清器，能够对气体中的灰尘进行初步阻挡，但是由于实际工作环境的恶劣程度不同，会发生空气滤清器的清理不及时的情况，导致灰尘进入发动机燃烧系统，或者，因为抱箍失效或者橡胶管损伤等造成进气管与发动机的连接处存在缝隙，灰尘将由缝隙进入发动机。灰尘中的大粒径灰尘被吸入发动机气缸后，会给发动机带来以下三个方面的磨损：第一，加剧进气门与气门座密封面的磨损，造成发动机启动困难，功率下降，第二，加剧进气门和导管磨损，造成气门杆在导管中刮伤或卡死，影响气缸的正常工作，第三，加剧气缸套与活塞密封环之间磨损，造成机油消耗量增加，气缸内积炭增加，燃烧不充分。

因此，如何减少进入车辆设备的发动机的灰尘，以延长发动机的使用寿命，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种灰尘收集装置，以减少进入车辆设备的发动机的灰尘，延长发动机的使用寿命。本发明还提供了一种发动机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种灰尘收集装置，适用于进气歧管设置在侧面的发动机，包括：

回流管；

文丘里管，所述文丘里管的第一端能够与所述进气歧管连通，所述文丘里管的喉口设置有与所述回流管的第一端连接的第一安装孔，所述第一安装孔的直径大于所述喉口的直径；

过滤筒，所述过滤筒的上端为封闭端，所述过滤筒的下端为开放端，所述过滤筒的筒壁的上端设置有与所述文丘里管的第二端连接的第二安装孔；和

套筒，所述套筒套设在所述过滤筒外，所述套筒的上端与所述封闭端连接，所述套筒的下端设置有封堵件，所述套筒的下端设置有与所述回流管的第二端连接的第三安装孔。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述文丘里管的第二端通过第一管路与所述过滤筒连接，所述第一管路的出气方向与所述过滤筒的轴线不相交。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述第一管路包括：

与所述文丘里管连通的第一圆弧段，所述第一圆弧段的第一端的直径大于所述第一圆弧段的第二端的直径，所述第一圆弧段的第一端与所述文丘里管连接，所述第一圆弧段自所述文丘里管向所述过滤筒的外圆周平滑过渡；和

与所述过滤筒连通的第二圆弧段，所述第二圆弧段沿所述过滤筒的外壁平滑过渡，所述第二圆弧段的出气口为倾斜出气口，所述出气口自所述第二圆弧段的第一端延伸至所述第二圆弧段的第二端，所述第二圆弧段的第一端与所述第一圆弧段的第二端连接。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述第一管路与所述文丘里管的连接处设置有法兰，所述法兰与所述套筒连接。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述封堵件为端盖，所述端盖的内腔与所述过滤筒的开放端连通，所述端盖的内壁与所述过滤筒的开放端过盈配合。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述端盖与所述套筒法兰连接。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述过滤筒的上端通过盖板封闭，所述盖板与所述过滤筒一体成型；

所述盖板与所述套筒法兰连接。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述回流管的第一端与所述第一安装孔法兰连接；

所述回流管的第二端与所述第三安装孔法兰连接。

优选的，在上述灰尘收集装置中，所述回流管包括：

与所述第一安装孔法兰连接的第二管路；

与所述第二管路连通的波纹管路；

与所述波纹管路连通的第三管路；和

与所述第三管路连通的渐扩管路，所述渐扩管路与所述第三安装孔法兰连接。

本方案还提供了一种发动机，所述发动机为进气歧管设置在侧面的发动机，包括：

发动机本体，所述发动机本体上设置有进气歧管；和

灰尘收集装置，所述灰尘收集装置设置在进气歧管的远离进气口的一侧，所述灰尘收集装置为上述任意一个方案中记载的所述灰尘收集装置。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的灰尘收集装置，适用于进气歧管设置在侧面的发动机，包括回流管、文丘里管、过滤筒和套筒。气体和灰尘的混合物通过文丘里管进入过滤筒的内腔，具体的，气体和灰尘的混合物中粒径较大的灰尘会由于惯性首先且大量通过文丘里管进入过滤筒的内腔（此时实现了对气体和灰尘的混合物中大粒径灰尘的第一步收集，而通过进气歧管进入发动机的气体中大粒径灰尘显著减少），进入过滤筒的内腔的气体和灰尘的混合物中的绝大部分灰尘被过滤筒挡在过滤筒内，并在重力的作用下落在封堵件上（实现对气体和大粒径灰尘的分离），小部分灰尘则随着气体通过过滤筒的过滤孔进入过滤筒与套筒之间的空间，灰尘在套筒内不断地与过滤筒的外壁与套筒的内壁发生碰撞实现分离，分离出的灰尘在重力作用下落在封堵件上（实现对气体和大粒径灰尘的进一步分离），过滤后的气体则通过回流管进入文丘里管的喉口。

由于造成发动机磨损的灰尘主要为大粒径灰尘，本方案提供的灰尘收集装置能够有效收集气体与灰尘混合物中的大粒径灰尘，从而减少通过进气歧管进入发动机的灰尘的量，减缓发动机的磨损，延长发动机的使用寿命。本发明还提供了一种发动机，包括发动机本体和灰尘收集装置，由于灰尘收集装置具有上述技术效果，具有该灰尘收集装置的发动机也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的发动机与灰尘收集装置连接的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的灰尘收集装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的灰尘收集装置的主视图；

图4为本发明实施例提供的灰尘收集装置的俯视图；

图5为本发明实施例提供的灰尘收集装置的剖视图；

图6为本发明实施例提供的文丘里管与过滤筒配合的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的文丘里管的结构示意图。

其中：

1、回流管，2、文丘里管，3、过滤筒，4、套筒，5、第一管路，6、封堵件，7、进气歧管。

具体实施方式

本发明公开了一种灰尘收集装置，以减少进入车辆设备的发动机的灰尘，延长发动机的使用寿命。本发明还公开了一种发动机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种灰尘收集装置，适用于进气歧管设置在侧面的发动机，且不需要改变原气体管路布置形式。

本方案提供的灰尘收集装置适用于工程机械领域且工况复杂的发动机。

发动机为直列式发动机时，发动机上设置一个灰尘收集装置，发动机为V型发动机时，发动机上设置两个灰尘收集装置，灰尘收集装置设置在进气歧管的进气端的相对侧。如图1所示，图1中虚线框内的部分代表本方案提供的灰尘收集装置，灰尘收集装置与发动机（图1中仅给出了发动机的部分结构）的进气歧管7连通。

本方案提供的灰尘收集装置包括回流管1、文丘里管2、过滤筒3和套筒4。

其中，回流管1用于使套筒4内的气体回流至文丘里管2，再通过文丘里管2进入进气歧管，此处需要说明的是，文丘里管2的气体不会一直进入进气歧管，只有在灰尘收集装置的压力大于进气歧管的压力时才会进入进气歧管。

文丘里管2应用文丘里效应，文丘里管2的喉口处的压力是整个灰尘收集装置中压力最低的，且过滤筒3上的过滤孔的面积总和大于文丘里管2的第二端的面积，保证气体能够在灰尘收集装置中循环。

文丘里管2的第一端能够与进气歧管连通，文丘里管2的喉口设置有与回流管1的第一端连接的第一安装孔，文丘里管2的第二端与过滤筒3连通。具体的，第一安装孔的直径大于喉口的直径，使得在喉口处形成低压区，保证气体在灰尘收集装置中有效循环。本方案利用文丘里结构形成循环气流，不需要增加额外的驱动源和驱动装置。

过滤筒3的上端为封闭端，封闭端的作用是避免气体（本文中的所有气体均指空气和发动机产生的废气的混合物，后文不再描述）和灰尘的混合物由过滤筒3的上端排出过滤筒3，过滤筒3的下端为开放端，开放端的作用是保证经过过滤筒3过滤分离出的灰尘能够通过开放端落至封堵件6，而封堵件6与封闭端配合使得气体和灰尘的混合物只能通过过滤筒3的过滤孔进入套筒4之间，以保证对气体的过滤效果。过滤筒3的筒壁的上端设置有与文丘里管2的第二端连接的第二安装孔，文丘里管2的气体能够通过第二安装孔进入过滤筒3。

套筒4套设在过滤筒3外，能够对经过滤筒3过滤后的气体进行收集，套筒4的上端与封闭端连接（实现套筒4与过滤筒3的连接），套筒4的下端设置有封堵件6（套筒4的下端也为开放端，且套筒4的开放端与过滤筒3的开放端连通，套筒4的开放端和过滤筒3的开放端均通过封堵件6进行封堵）。套筒4的下端设置有与回流管1的第二端连接的第三安装孔，套筒4内的气体通过第三安装孔进入回流管1。

本方案中气体的流动方向为文丘里管2→过滤筒3→套筒4→回流管1→文丘里管2的喉口，在文丘里管2的气压小于进气歧管的气压时，气体重复上述循环流动，在文丘里管2的气压大于进气歧管的气压时，进入文丘里管2的喉口的气体进入进气歧管，不能重复上述循环流动。

随着灰尘粒径的增大，其惯性效应也相应增大，因此，在实际应用中，进入灰尘收集装置的灰尘多为粒径较大的灰尘。粒径大的灰尘被收集进入灰尘收集装置后，也就不会进入发动机内，从而减缓了对发动机的磨损，延长了发动机的使用寿命。

灰尘收集装置对灰尘的收集过程：

气体和灰尘的混合物通过文丘里管2进入过滤筒3的内腔，具体的，气体和灰尘的混合物中粒径较大的灰尘会由于惯性首先且大量通过文丘里管2进入过滤筒3的内腔（此时实现了对气体和灰尘的混合物中大粒径灰尘的第一步收集，而通过进气歧管进入发动机的气体中大粒径灰尘显著减少），进入过滤筒3的内腔的气体和灰尘的混合物中的绝大部分灰尘被过滤筒3挡在过滤筒3内，并在重力的作用下落在封堵件6上（实现对气体和大粒径灰尘的分离），小部分灰尘则随着气体通过过滤筒3的过滤孔进入过滤筒3与套筒4之间的空间，灰尘在套筒4内不断地与过滤筒3的外壁与套筒4的内壁发生碰撞实现分离，分离出的灰尘在重力作用下落在封堵件6上（实现对气体和大粒径灰尘的进一步分离），过滤后的气体则通过回流管1进入文丘里管2的喉口。

由于造成发动机磨损的灰尘主要为大粒径灰尘，本方案提供的灰尘收集装置能够有效收集气体与灰尘混合物中的大粒径灰尘，从而减少通过进气歧管进入发动机的灰尘的量，减缓发动机的磨损，延长发动机的使用寿命。通过灰尘收集装置的气体能够通过回流管再次回流至喉口，回流至喉口的气体根据进气歧管的压力变化选择流向，具体为，进气歧管的压力大于灰尘收集装置的压力，回流至喉口的气体再次通过文丘里管2进入灰尘收集装置做循环流动，进气歧管的压力小于灰尘收集装置的压力，回流至喉口的气体进入进气歧管，与通过进气歧管供入的气体混合后，共同供入发动机。

在进气歧管压力始终大于灰尘收集装置的情况下，进气歧管会不断的向灰尘收集装置供气，直至灰尘收集装置的压力等于进气歧管的压力，此时进气歧管与灰尘收集装置之间达到压力平衡（达到压力平衡后不能再对灰尘进行收集），直至在某一工况下进气歧管的压力小于灰尘收集装置的压力，灰尘收集装置的气体通过喉口进入进气歧管，与通过进气歧管供入的气体混合后，共同供入发动机。

本方案提供的灰尘收集装置在维护时，每隔固定时间将封堵件6打开，对封堵件6上的灰尘进行清理，维护方式简便。

在本方案的一个具体实施例中，文丘里管2的第二端通过第一管路5与过滤筒3连接，第一管路5的出气方向与过滤筒3的轴线不相交。

第一管路5对气体和灰尘的混合物起到了导向作用，且经过第一管路5导向后的气体的流动方向不与过滤筒3的轴线相交。

气体与灰尘的混合物进入过滤筒3后，由于气体的流动方向不与过滤筒3的轴线相交，加上气体与灰尘的混合物本身具有一定的速度且该速度具有一个沿过滤筒3切线方向的分速度，使得气体与灰尘的混合物进入过滤筒3后，会在过滤筒3形成旋流，利用旋流加快了气体与灰尘的分离。

优选的，第一管路5的出气方向沿过滤筒3的切线方向，此时气体与灰尘的混合物的速度全部沿过滤筒3的切线方向，过滤筒3对气体与灰尘的分离效果最强。

本方案提供的灰尘收集装置适用于工程机械的扬尘较多的环境，且工程机械的工况复杂多变，发动机频繁在高转速与低转速之间切换，部分负荷与全负荷之间切换，在上述工况条件下本方案提供的灰尘收集装置才能有效工作，起到延缓发动机磨损的作用。

另外，由于工程机械工况复杂多变，进气管内压力波动剧烈（大概1s波动一次），灰尘收集装置内的气体间断性流动。具体的，高于平均压力的压力波（压力波由发动机的气缸活动造成，压力波为进气歧管的压力波）进入到灰尘收集装置，灰尘收集装置内的压力小于进气歧管的压力，气体会在灰尘收集装置内会做循环流动；低于平均压力的压力波（压力波由发动机的气缸活动造成，压力波为进气歧管的压力波）进入到灰尘收集装置，灰尘收集装置内的压力大于的进气歧管的压力，气体会被抽吸进入进气歧管内，并不会产生循环流动。

在本方案的一个具体实施例中，第一管路5包括第一圆弧段和第二圆弧段。

第一圆弧段与文丘里管2连通，第一圆弧段的第一端的直径大于第一圆弧段的第二端的直径，第一圆弧段的第一端与文丘里管2连接，第一圆弧段自文丘里管2向过滤筒3的外圆周平滑过渡；

第二圆弧段与过滤筒3连通，第二圆弧段沿过滤筒3的外壁平滑过渡，第二圆弧段的出气口为倾斜出气口，出气口自第二圆弧段的第一端延伸至第二圆弧段的第二端，第二圆弧段的第一端与第一圆弧段的第二端连接。

该方案中，第一管路5呈牛角形。如图7所示，文丘里管2的轴线与过滤筒3的轴线相交，第一管路5将沿垂直于过滤筒3的方向供入的气体与灰尘的混合物引至沿过滤筒3的切线方向。

第一管路5还可以为其他形状的第一管路5，以实现对气体和灰尘的混合物的导向即可，由本领域技术人员根据实际需要进行设计，在此不做具体限定。

优选的，第一管路5与文丘里管2的连接处设置与法兰，法兰与套筒4连接，即文丘里管2与套筒4法兰连接，实现了文丘里管2在套筒4上的固定。法兰连接的方式简单方便，且维修方便。此处需要说明的是，法兰与套筒4的连接处设置有密封结构。

在本方案的一个具体实施例中，封堵件6为端盖，端盖的内腔与过滤筒3的开放端连通同时与套筒4的开放端也连通，通过端盖实现对过滤筒3的开放端和套筒4的开放端的封堵。优选的，端盖的内腔上端设置有倒角结构。

端盖的内壁与过滤筒3的开放端过盈配合，使得位于套筒4与过滤筒3之间的灰尘能够落至端盖上，如图5所示，灰尘落在端盖的位于套筒4与过滤筒3之间的部分。

优选的，端盖的上端设置有法兰盘，端盖的法兰盘与套筒4法兰连接。在拆卸端盖对灰尘收集装置进行清理时，只需要将实现法兰连接的螺栓拆卸下来即可实现对灰尘收集装置的清理，维修简单方便。

在本方案的一个具体实施例中，过滤筒3的上端通过盖板封闭，盖板与过滤筒3一体成型。一体成型的连接方式降低了过滤筒3与盖板的加工和连接难度。

优选的，盖板与套筒4法兰连接，盖板与套筒4的连接处也设置有密封结构。

回流管1的第一端与第一安装孔法兰连接；

回流管1的第二端与第三安装孔法兰连接。

在本方案的一个具体实施例中，回流管1包括：

与第一安装孔法兰连接的第二管路；

与第二管路连通的波纹管路；

与波纹管路连通的第三管路；和

与第三管路连通的渐扩管路，渐扩管路与第三安装孔法兰连接。

如图2、图3和图5所示，第二管路为U型弯管，第二管路的一个管口与第一安装孔法兰连接（此处也设置有密封结构），第二管路的另一个管口与波纹管路连接，此处需要说明的是，该处仅仅是列举了一种第二管路的结构形式，第二管路的结构形式不限于上述结构形式，具体结构形式根据实际工况进行选择；

波纹管路起到补偿管线变形和减震的作用；

第三管路为L型弯管，L型弯管的一个管口与波纹管路连通，L型弯管的另一个管口与渐扩管路连通，此处需要说明的是，该处仅仅是列举了一种第三管路的结构形式，第三管路的结构形式不限于上述结构形式，具体结构形式根据实际工况进行选择；

渐扩管路与第三安装孔法兰连接（此处也设置有密封结构），渐扩管路的直径较大的一端与套筒4连接。

此处需要说明的是，本方案提到的密封结构可以为密封圈或者其他适用于本方案的密封结构。密封圈可以为橡胶密封，也可以为石墨密封，还可以为其他材质的适用于本方案的密封圈。

本方案还提供了一种发动机，发动机为进气歧管设置在侧面的发动机。本方案提供的发动机包括发动机本体和灰尘收集装置。

其中，发动机本体上设置有进气歧管；

灰尘收集装置设置在进气歧管的远离进气口的一侧，灰尘收集装置为上述任意一个方案中记载的灰尘收集装置。由于灰尘收集装置具有上述技术效果，具有该灰尘收集装置的发动机也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

发动机为直列式发动机时，仅在发动机上设置一个灰尘收集装置，发动机为V型发动机时，在发动机上设置两个灰尘收集装置。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种灰尘收集装置，适用于进气歧管设置在侧面的发动机，其特征在于，包括：

回流管（1）；

文丘里管（2），所述文丘里管（2）的第一端能够与所述进气歧管连通，所述文丘里管（2）的喉口设置有与所述回流管（1）的第一端连接的第一安装孔，所述第一安装孔的直径大于所述喉口的直径；

过滤筒（3），所述过滤筒（3）的上端为封闭端，所述过滤筒（3）的下端为开放端，所述过滤筒（3）的筒壁的上端设置有与所述文丘里管（2）的第二端连接的第二安装孔；

套筒（4），所述套筒（4）套设在所述过滤筒（3）外，所述套筒（4）的上端与所述封闭端连接，所述套筒（4）的下端设置有封堵件（6），所述套筒（4）的下端设置有与所述回流管（1）的第二端连接的第三安装孔；

所述文丘里管（2）的第二端通过第一管路（5）与所述过滤筒（3）连接，所述第一管路（5）的出气方向与所述过滤筒（3）的轴线不相交，

所述第一管路（5）包括：

与所述文丘里管（2）连通的第一圆弧段，所述第一圆弧段的第一端的直径大于所述第一圆弧段的第二端的直径，所述第一圆弧段的第一端与所述文丘里管（2）连接，所述第一圆弧段自所述文丘里管（2）向所述过滤筒（3）的外圆周平滑过渡；和

与所述过滤筒（3）连通的第二圆弧段，所述第二圆弧段沿所述过滤筒（3）的外壁平滑过渡，所述第二圆弧段的出气口为倾斜出气口，所述出气口自所述第二圆弧段的第一端延伸至所述第二圆弧段的第二端，所述第二圆弧段的第一端与所述第一圆弧段的第二端连接。

2.根据权利要求1所述的灰尘收集装置，其特征在于，所述第一管路（5）与所述文丘里管（2）的连接处设置有法兰，所述法兰与所述套筒（4）连接。

3.根据权利要求1所述的灰尘收集装置，其特征在于，所述封堵件（6）为端盖，所述端盖的内腔与所述过滤筒（3）的开放端连通，所述端盖的内壁与所述过滤筒（3）的开放端过盈配合。

4.根据权利要求3所述的灰尘收集装置，其特征在于，所述端盖与所述套筒（4）法兰连接。

5.根据权利要求1所述的灰尘收集装置，其特征在于，所述过滤筒（3）的上端通过盖板封闭，所述盖板与所述过滤筒（3）一体成型；

所述盖板与所述套筒（4）法兰连接。

6.根据权利要求1所述的灰尘收集装置，其特征在于，所述回流管（1）的第一端与所述第一安装孔法兰连接；

所述回流管（1）的第二端与所述第三安装孔法兰连接。

7.根据权利要求1所述的灰尘收集装置，其特征在于，所述回流管（1）包括：

与所述第一安装孔法兰连接的第二管路；

与所述第二管路连通的波纹管路；

与所述波纹管路连通的第三管路；和

与所述第三管路连通的渐扩管路，所述渐扩管路与所述第三安装孔法兰连接。

8.一种发动机，所述发动机为进气歧管设置在侧面的发动机，其特征在于，包括：

发动机本体，所述发动机本体上设置有进气歧管；和

灰尘收集装置，所述灰尘收集装置设置在进气歧管的远离进气口的一侧，所述灰尘收集装置为权利要求1-7中任意一项所述的灰尘收集装置。