CN112267960B - 一种船用柴油机的进气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船用柴油机的进气系统，包括气缸盖、设于气缸盖内部的活塞连杆机构、设于气缸盖内的进气道和出气道、设于进气道处的进气门、设于出气道处的出气门、连接在气缸盖上的进气管和出气管，所述进气管和进气道连接，所述出气管和出气道连接，所述进气管和出气管之间连接有旁通取气管，且旁通取气管上设有电控阀门，所述旁通取气管内设有能源回收机构，所述进气管内壁上设有压力传感器，且进气管上连接有氧气提取装置。该船用柴油机的进气系统，柴油机利用纯氧与废气混合作为柴油机的进气进行燃烧工作，可以通过旁通取气管内的能源回收机构对废气中进行能源回收，并将回收的能源用于发电，节能环保的同时也能够确保柴油机内的工作稳定性。

Description

一种船用柴油机的进气系统
技术领域
本发明属于柴油机领域，具体涉及一种船用柴油机的进气系统。
背景技术
众所周知，柴油机工作时，进气通常是直接取至大气中的空气，对于增压中冷机型，则需要先经过增压器的增压，再经过中冷器的冷却后进入进气管，最后进入气缸。
柴油机在工作过程中，因为气缸内的温度和压力较高，容易产生大量氮氧化合物NOx，因为相关排放法规对氮氧化合物NOx有严格要求，所以出现了采用EGR废气再循环或SCR选择性催化还原等方式来控制氮氧化合物NOx的排放。其中采用SCR选择性催化还原方案的成本非常高，增加了用户的使用成本，使用一定时间后将出现催化剂减少和失效问题而导致对废气后处理的能力降低；而应用EGR废气再循环方案仅局限在中小功率柴油机的使用。
目前有的柴油机中采用了废气回收后混合氧气用于进气使用，可以有效的减少直接通入空气时产生的有害废气，但是其中的废气在再次利用时并没有相应的废气能源回收机构，无法将废气中储存的能源如热能进行回收利用，导致能源的损耗较大，且稳定性较差。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种船用柴油机的进气系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种船用柴油机的进气系统，包括气缸盖、设于气缸盖内部的活塞连杆机构、设于气缸盖内的进气道和出气道、设于进气道处的进气门、设于出气道处的出气门、连接在气缸盖上的进气管和出气管，所述进气管和进气道连接，所述出气管和出气道连接，所述进气管和出气管之间连接有旁通取气管，且旁通取气管上设有电控阀门，所述旁通取气管内设有能源回收机构，所述进气管内壁上设有压力传感器，且进气管上连接有氧气提取装置，所述旁通取气管的外壁上连接有发电机；
所述能源回收机构包括设于旁通取气管内的内旋冷却管、固定连接在旁通取气管内壁上的进液槽密封环和出液槽密封环、连接在进液槽密封环上的进液管、连接在出液槽密封环上的出液管、设于内旋冷却管内的进液槽和出液槽、设于内旋冷却管内的螺旋通管、连接在内旋冷却管一端的第一支架、连接在第一支架上的扇叶、连接在内旋冷却管另一端的第二支架以及连接在第二支架上的驱动齿轮，所述驱动齿轮和发电机的输入轴连接，所述进液槽的内壁上连接有若干个动力叶片，所述螺旋通管的一端和进液槽固定连接，螺旋通管的另一端和出液槽固定连接。
作为本发明的进一步优化方案，所述进液槽密封环位于进液槽内，所述出液槽密封环位于出液槽内，所述进液管倾斜连接在进液槽密封环上，进液管和进液槽连通。
作为本发明的进一步优化方案，若干个所述动力叶片均匀分布在进液槽的内壁上，动力叶片倾斜连接在进液槽的内壁上，动力叶片的倾斜角度和进液管的倾斜角度相同。
作为本发明的进一步优化方案，所述进液槽密封环以及出液槽密封环均与内旋冷却管活动连接，进液槽密封环以及出液槽密封环与内旋冷却管之间均设有液体密封件。
作为本发明的进一步优化方案，所述螺旋通管与内旋冷却管的内壁之间设有间隙。
作为本发明的进一步优化方案，所述内旋冷却管的外壁上连接有限位环，所述旁通取气管的内壁上设有与限位环相配合的限位槽。
作为本发明的进一步优化方案，所述驱动齿轮和发电机的输入轴之间通过连接件连接，连接件贯穿旁通取气管，连接件与旁通取气管的交接处设有气密件。
本发明的有益效果在于：
1)本发明在采用废气和氧气提取装置输送的氧气进行进气使用时，废气从旁通取气管通过时，带动扇叶转动，扇叶转动时带动内旋冷却管进行相同方向的转动，以此同时，进液管开始向进液槽内进行输送冷却液，因进液管时倾斜设置的，因此冷却液在进入到进液槽中时会直接冲击在动力叶片上，动力叶片在冲击力的作用下进行移动，移动的同时带动与其固定连接的内旋冷却管进行同向旋转，叶片转动方向和动力叶片转动方向相同，而内旋冷却管旋转后会带动其上连接的驱动齿轮转动，驱动齿轮转动后带动发电机的输入轴转动，发电机开始发电以供装置中的用电器件使用，起到了能源回收利用的效果，增加了废气能源回收利用率；
2)本发明中的冷却液在进入进液槽中后带动动力叶片移动，同时也会流入螺旋通管中，当高温的废气与螺旋通管接触时会被冷却液快速的吸收其中的热量，冷却液温度升高后从出液槽以及出液管排出，具有温度的冷却液可用于其他利用，可以对其中的热能进行再次利用，同时也可以保证废气的温度控制在安全的范围内，可以确保装置在工作时的稳定性；
3)本发明结构简单，稳定性高，设计合理，便于实现。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中能源回收机构的结构示意图；
图3是本发明内旋冷却管和进液槽密封环的相配合视图。
图中：1、气缸盖；101、活塞连杆机构；102、进气道；103、出气道；104、进气门；105、出气门；2、进气管；3、出气管；4、旁通取气管；5、电控阀门；6、压力传感器；7、能源回收机构；701、内旋冷却管；702、进液槽；703、动力叶片；704、螺旋通管；705、出液槽；706、扇叶；707、第一支架；708、限位环；709、进液槽密封环；710、进液管；711、出液槽密封环；712、出液管；713、第二支架；714、驱动齿轮；8、发电机；9、氧气提取装备。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
如图1-3所示，一种船用柴油机的进气系统，包括气缸盖1、设于气缸盖1内部的活塞连杆机构101、设于气缸盖1内的进气道102和出气道103、设于进气道102处的进气门104、设于出气道103处的出气门105、连接在气缸盖1上的进气管2和出气管3，进气管2和进气道102连接，出气管3和出气道103连接，进气管2和出气管3之间连接有旁通取气管4，且旁通取气管4上设有电控阀门5，旁通取气管4内设有能源回收机构7，进气管2内壁上设有压力传感器6，且进气管2上连接有氧气提取装置9，旁通取气管4的外壁上连接有发电机8，电控阀门5的开关状态根据压力传感器6感测进气管2内部的气压进行改变；
能源回收机构7包括设于旁通取气管4内的内旋冷却管701、固定连接在旁通取气管4内壁上的进液槽密封环709和出液槽密封环711、连接在进液槽密封环709上的进液管710、连接在出液槽密封环711上的出液管712、设于内旋冷却管701内的进液槽702和出液槽705、设于内旋冷却管701内的螺旋通管704、连接在内旋冷却管701一端的第一支架707、连接在第一支架707上的扇叶706、连接在内旋冷却管701另一端的第二支架713以及连接在第二支架713上的驱动齿轮714，驱动齿轮714和发电机8的输入轴连接，进液槽702的内壁上连接有若干个动力叶片703，螺旋通管704的一端和进液槽702固定连接，螺旋通管704的另一端和出液槽705固定连接；
氧气提取装置9的喷氧口通过管路延伸至进气管2的出气端处，该氧气提取装置9设有调节氧气供给量的调节开关，调节开关通过驱动构件与柴油机的供油泵的油门手柄连接，由油门手柄带动驱动构件以控制调节开关的开启程度，从而控制氧气提取装置9往进气管2内供给不同量的氧气，氧气提取装置9为碳分子筛-氧气分离提取装置，调节开关采用旋钮，驱动构件包括螺旋弹簧以及拉线；螺旋弹簧用于将旋钮限位于初始位置；拉线的一端固定缠绕于旋钮上，另一端与油门手柄固定连接；初始状态，旋钮和油门手柄的初始位置相同，当拉紧油门手柄时，拉线同步带动旋钮往开启方向旋转，当放松油门手柄时，螺旋弹簧带动旋钮往关闭方向复位，相应的通过拉线拉动旋钮加大氧气产生量或减少氧气产生量，使得供氧量与柴油机的供油量同比例进行增加或减少，以满足在不同工况和负荷下，对氧气浓度的要求；
如图2和图3所示，进液槽密封环709位于进液槽702内，出液槽密封环711位于出液槽705内，进液管710倾斜连接在进液槽密封环709上，进液管710和进液槽702连通；若干个动力叶片703均匀分布在进液槽702的内壁上，动力叶片703倾斜连接在进液槽702的内壁上，动力叶片703的倾斜角度和进液管710的倾斜角度相同；
当进液管710中通入冷却液时，冷却液进入进液槽702内，在进入时会对动力叶片703施加一定的冲击力，使得动力叶片703发生转动位移，并带动内旋冷却管701进行同向转动；
进液槽密封环709以及出液槽密封环711均与内旋冷却管701活动连接，进液槽密封环709以及出液槽密封环711与内旋冷却管701之间均设有液体密封件，可以防止冷却液溢出或泄露，安全性较高；
螺旋通管704与内旋冷却管701的内壁之间设有间隙，废气在经过内旋冷却管701时，会与螺旋通管704充分的接触，可以使得废气中的热能被充满冷却液的螺旋通管704进行充分快速的吸收，控制废气的温度在一定的范围内，可以使得废气在使用时更加的稳定安全；
内旋冷却管701的外壁上连接有限位环708，旁通取气管4的内壁上设有与限位环708相配合的限位槽，内旋冷却管701可以在旁通取气管4内进行转动，并通过限位环708和限位槽的配合可以使得内旋冷却管701在转动时不会相对于旁通取气管4发生相对位移；
驱动齿轮714和发电机8的输入轴之间通过连接件连接，连接件贯穿旁通取气管4，连接件与旁通取气管4的交接处设有气密件，驱动齿轮714和发电机8的输入轴之间可以采用传递轴进行动能传输，可根据实际需求进行适应性的设计，确保气密性即可；
在采用废气和氧气提取装置9输送的氧气进行进气使用时，废气从旁通取气管4通过时，带动扇叶706转动，扇叶706转动时带动内旋冷却管701进行相同方向的转动，以此同时，进液管710开始向进液槽702内进行输送冷却液，因进液管710时倾斜设置的，因此冷却液在进入到进液槽702中时会直接冲击在动力叶片703上，动力叶片703在冲击力的作用下进行移动，移动的同时带动与其固定连接的内旋冷却管701进行同向旋转，叶片转动方向和动力叶片703转动方向相同，而内旋冷却管701旋转后会带动其上连接的驱动齿轮714转动，驱动齿轮714转动后带动发电机8的输入轴转动，发电机8开始发电以供装置中的用电器件使用，起到了能源回收利用的效果，增加了废气能源回收利用率；冷却液在进入进液槽702中后带动动力叶片703移动，同时也会流入螺旋通管704中，当高温的废气与螺旋通管704接触时会被冷却液快速的吸收其中的热量，冷却液温度升高后从出液槽705以及出液管712排出，具有温度的冷却液可用于其他利用，可以对其中的热能进行再次利用，同时也可以保证废气的温度控制在安全的范围内，可以确保装置在工作时的稳定性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种船用柴油机的进气系统，包括气缸盖(1)、设于气缸盖(1)内部的活塞连杆机构(101)、设于气缸盖(1)内的进气道(102)和出气道(103)、设于进气道(102)处的进气门(104)、设于出气道(103)处的出气门(105)、连接在气缸盖(1)上的进气管(2)和出气管(3)，所述进气管(2)和进气道(102)连接，所述出气管(3)和出气道(103)连接，其特征在于：所述进气管(2)和出气管(3)之间连接有旁通取气管(4)，且旁通取气管(4)上设有电控阀门(5)，所述旁通取气管(4)内设有能源回收机构(7)，所述进气管(2)内壁上设有压力传感器(6)，且进气管(2)上连接有氧气提取装置(9)，所述旁通取气管(4)的外壁上连接有发电机(8)；
所述能源回收机构(7)包括设于旁通取气管(4)内的内旋冷却管(701)、固定连接在旁通取气管(4)内壁上的进液槽密封环(709)和出液槽密封环(711)、连接在进液槽密封环(709)上的进液管(710)、连接在出液槽密封环(711)上的出液管(712)、设于内旋冷却管(701)内的进液槽(702)和出液槽(705)、设于内旋冷却管(701)内的螺旋通管(704)、连接在内旋冷却管(701)一端的第一支架(707)、连接在第一支架(707)上的扇叶(706)、连接在内旋冷却管(701)另一端的第二支架(713)以及连接在第二支架(713)上的驱动齿轮(714)，所述驱动齿轮(714)和发电机(8)的输入轴连接，所述进液槽(702)的内壁上连接有若干个动力叶片(703)，所述螺旋通管(704)的一端和进液槽(702)固定连接，螺旋通管(704)的另一端和出液槽(705)固定连接；
所述进液槽密封环(709)位于进液槽(702)内，所述出液槽密封环(711)位于出液槽(705)内，所述进液管(710)倾斜连接在进液槽密封环(709)上，进液管(710)和进液槽(702)连通；
若干个所述动力叶片(703)均匀分布在进液槽(702)的内壁上，动力叶片(703)倾斜连接在进液槽(702)的内壁上，动力叶片(703)的倾斜角度和进液管(710)的倾斜角度相同。
2.根据权利要求1所述的一种船用柴油机的进气系统，其特征在于：所述进液槽密封环(709)以及出液槽密封环(711)均与内旋冷却管(701)活动连接，进液槽密封环(709)以及出液槽密封环(711)与内旋冷却管(701)之间均设有液体密封件。
3.根据权利要求1所述的一种船用柴油机的进气系统，其特征在于：所述螺旋通管(704)与内旋冷却管(701)的内壁之间设有间隙。
4.根据权利要求1所述的一种船用柴油机的进气系统，其特征在于：所述内旋冷却管(701)的外壁上连接有限位环(708)，所述旁通取气管(4)的内壁上设有与限位环(708)相配合的限位槽。
5.根据权利要求1所述的一种船用柴油机的进气系统，其特征在于：所述驱动齿轮(714)和发电机(8)的输入轴之间通过连接件连接，连接件贯穿旁通取气管(4)，连接件与旁通取气管(4)的交接处设有气密件。
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