CN115163292A - 一种柴油机补气装置及柴油机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机补气装置，包括气瓶、压气机；所述压气机安装在所述气瓶的一端，其动力输入端与所述柴油机的曲轴扭矩连接；所述气瓶包括双层外壁，用于将所述气瓶内部分为水冷腔和气体腔；所述气体腔与所述压气机的输气端连通，且设有补气管；所述水冷腔设有连通柴油机冷却管路的进水管和出水管。本发明还公开一种柴油机，包括上述补气装置。本发明能够将补气系统集成到柴油机上，使得整个动力装置结构紧凑，并能够利用柴油机的水冷系统冷却空气，还能够帮助柴油机的进气系统降温和冷却系统散热。

Description

一种柴油机补气装置及柴油机
技术领域
本发明属于发动机技术领域，具体是一种柴油机补气装置及柴油机。
背景技术
由于随着海拔增加，空气含氧量逐渐下降，高海拔地区空气比较稀薄，为了使得柴油机能适应地形剧烈变化，特别在高原区域，柴油机在加速工况下，由于增压器为旋转机械，瞬间反应滞后，一方面导致动力提升达不到负荷要求，另一方面由于进气量满足不了燃烧要求，造成燃烧不充分和效率降低，排气性能恶化，大量黑烟和颗粒排入大气中，污染大气环境和增加燃油消耗。传统方式采用气瓶为柴油机补气，且补气动力由外部动力提供，导致整体装置体积庞大和结构复杂，占用空间大，难以满足对动力装置紧凑型和高密度功率的要求。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明提供一种柴油机补气装置，目的在于，在空间有限的前提下，尽可能的将补气系统集成到柴油机上，从而降低附属装置的种类和数量，降低占用空间，以满足补气功能的同时，使得动力装置紧凑。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种柴油机补气装置，包括气瓶、用于为所述气瓶充气的压气机；所述压气机安装在所述气瓶的一端，其动力输入端与所述柴油机的曲轴扭矩连接，用于从所述曲轴上获取压气的动力；
所述气瓶包括双层外壁，用于将所述气瓶内部分为水冷腔和气体腔；所述气体腔与所述压气机的输气端连通，且其腔体侧壁上设有用于向所述柴油的进气管路补气的补气管；所述水冷腔设有进水管和出水管，用于接入所述柴油机的冷却水管路。
作为进一步优化，所述气体腔包裹在所述水冷腔外部。
作为进一步优化，所述水冷腔包裹在所述气体腔外部。
作为进一步优化，还包括传动机构，所述传动机构连接在所述压气机的动力输入端和所述曲轴之间。
作为进一步优化，所述传动机构为皮带传动机构，包括主动带轮、被动带轮，以及包裹在所述主动带轮和被动带轮外侧的皮带；所述主动带轮安装在所述曲轴的一端；所述被动带轮安装在所述压气机的动力输入端。
本发明还提供一种柴油机，包括上述的柴油机补气装置。
进一步地，所述气瓶横卧布置，且固定连接在所述柴油机的侧面，其连接有所述压气机的一端位于所述曲轴的动力输出端一侧，用于所述压气机从所述曲轴上获取压气的动力。
进一步地，所述进水管与所述柴油机的水泵的出水口连接；所述出水管的末端与所述柴油机的空气冷却器连接，用于经过所述气瓶的冷却水通过所述空气冷却器的冷却后再进入柴油机内部。
进一步地，所述补气管的末端连通在所述柴油机的增压器的出气口上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)相对于传统的补气装置，本发明紧凑型特性：本发明动力直接来自曲轴，通过传动皮带传递动力，不需要设计复杂的传动机构，方便在已有机型改造，气瓶安装到柴油机进气系统，柴油机布置更加紧凑。
(2)相对于传统的补气装置，本发明一体化特性：本发明采用曲轴的动力通过压气机将空气压缩到气瓶的气体腔，使用柴油机的水泵将冷却水去冷却压缩后的空气，有助于降低空气温度和增加气体有效体积，冷却水最终进入空气冷却器；气瓶同时嵌入柴油机的进气系统和冷却系统，集成为一体。
(3)气瓶能够辅助柴油机的进气系统和冷却系统散热。
总之，本发明能够将补气系统集成到柴油机上，使得整个动力装置结构紧凑，并能够利用柴油机的水冷系统冷却空气，还能够帮助柴油机的进气系统降温和冷却系统散热。
附图说明
图1为本发明的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的气瓶结构示意图；
图3为本发明的实施例2的气瓶结构示意图。
图中：1、曲轴；2、皮带传动机构；3、水泵；4、压气机；5、进水管；6、气瓶；61、水冷腔；62、气体腔；7、进排气系统；8、出水管；9、补气管、10、空气冷却器；11、增压器。
具体实施方式
下面结合本发明的附图，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优选实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：请参阅图1-2；
本发明提供如下技术方案：一种带有补气装置的柴油机；
其中，所述的柴油机补气装置，包括气瓶6、用于为所述气瓶6充气的压气机4；所述压气机4安装在所述气瓶6的一端，其动力输入端与所述柴油机的曲轴1扭矩连接，用于从所述曲轴1上获取压气的动力；故而，不需再配备动力源。
由于压缩后的气体升温较快，并且常常能够轻松突破100℃，于是，补气的冷却也借用柴油机自身的水冷系统，从而不需再配备补气的冷却系统。于是，所述气瓶6包括双层外壁，用于将所述气瓶6内部分为水冷腔61和气体腔62；所述气体腔62与所述压气机4的输气端连通，且其腔体侧壁上设有用于向所述柴油的进气管路补气的补气管9；所述水冷腔61设有进水管5和出水管8，用于连通所述柴油机的冷却水管路。
其中，本实施例的所述气瓶6为外水内气结构，即所述水冷腔61包裹在所述气体腔62外部。故而，所述气瓶6为外水内气结构；对于一些中高海拔地区，增压器11启动后，被压缩的空气已经能够满足柴油机的进气需要；所以补气系统受到柴油机控制系统的控制，只有在点火启动或高负载时，才会向柴油机补气的情况，压气机4也处于间歇性的工作状态。此时，所述水冷腔61位于外侧，方便通过所述气瓶6外壁散热，辅助水冷管路降温；而在压气机4工作后，被压缩后的高温气体，仍然可以通过所述水冷腔61散热，适应性较好。
为了把曲轴1的动力传递给压气机4，还包括传动机构，所述传动机构的两端分别用于与所述压气机4的动力输入端和所述曲轴1连接。以使得将所述曲轴1的扭转动力通过所传动机构传递给所述压气机4。故而，所述压气机4的动力输入端是通过连接传动机构与所述曲轴1扭矩连接的。显然，此时传动机构传递的是扭转动力，可以通过齿轮传动，也可以通过链传动或皮带传动。其中，皮带传动结构简单、成本低，还能够降低冲击载荷，为优选方案。于是，所述传动机构为皮带传动机构2，包括主动带轮、被动带轮，以及包裹在所述主动带轮和被动带轮外侧的皮带；所述主动带轮用于安装在所述曲轴1的一端；所述被动带轮用于安装在所述压气机4的动力输入端。
于是，一种带有补气装置的柴油机，利用上述的补气装置，为了将上述的补气装置安装到柴油机上，所述气瓶6横卧布置，且固定连接在所述柴油机的侧面，其连接有所述压气机4的一端位于所述曲轴1的动力输出端一侧，用于所述压气机4从所述曲轴1上获取压气的动力。故而，缩短了传动路线，使得传动机构紧凑，并将气瓶6与柴油机连接成一整体，结构紧凑，储运方便。
其中，为了将所述气瓶6接入水冷管路，所述进水管5与所述柴油机的水泵3的出水口连接；所述出水管8的末端与所述柴油机的空气冷却器10连接，用于经过所述气瓶6的冷却水通过所述空气冷却器10的冷却后再进入柴油机内部。显然，所述空气冷却器10为水冷式的空气冷却器。故而，此时气瓶6的冷却水管路嵌入至水泵3与空气冷却器10之间，以便于气瓶6的冷却水经过空气冷却器10冷却后在进入柴油机内部，以提高冷却效率。从而减少了管路长度，使得水冷管路的结构也比较紧凑，节省空间。
对于补气管路，所述补气管9的末端连通在所述柴油机的增压器11的出气口上。通常增压器11本身的温度较高，常常能够轻松突破600℃，经过增压器11被压缩后的空气，受到压缩和热传导两方面的作用，温度高。而此时的补气管9输出的空气温度较低，一方面可以降低经过增压器11后的空气温度，另一方面所要补充至柴油机中的空气还可经过空气冷却器10，再次冷却，提高冷却效率。
使用时，柴油机的曲轴1的动力通过皮带传动机构2传输到压气机4，压气机4将空气加压后排进气瓶6的气体腔62，最终压缩后空气通过补气管9进入增压器11后，完成补气。而冷却水经过柴油机的水泵3，所述的气瓶6为双层壁结构，外侧为水冷腔61，冷却水通过气瓶6的水冷腔61冷却压缩后的空气，最终通过出水管8进入柴油机的空气冷却器10，完成压缩空气冷却。
本实施例的优点在于：
(1)相对于传统的补气装置，本实施例紧凑型特性：本实施例动力直接来自曲轴11，通过传动皮带2传递动力，不需要设计复杂的传动机构，方便在已有机型改造，气瓶6安装到柴油机进排气系统7，柴油机布置更加紧凑。
(2)相对于传统的补气装置，本发明一体化特性：本发明采用曲轴1的动力通过压气机4将空气压缩到气瓶6的气体腔62，使用柴油机的水泵2将冷却水冷却压缩后的空气，有助于降低空气温度和增加气体有效体积，冷却水最终进入空气冷却器10，气瓶6同时嵌入柴油机的进气系统和冷却系统，集成为一体。
(3)气瓶6能够辅助柴油机的进气系统降温和冷却系统散热。
总之，本实施例能够将补气系统集成到柴油机上，使得整个动力装置结构紧凑，并能够利用柴油机的水冷系统冷却补气，还能够帮助柴油机的进气系统降温和冷却系统散热。
实施例2：请参考图3；
本实施例与实施例1的不同之处在于，所述气瓶6为外气内水的结构，即所述气体腔62包裹在所述水冷腔61外部。故而，所述气体腔62不仅可以通过水冷腔61散热，还可通过与外界空气接触的所述气瓶6外壁散热，双重散热效果好；适用于较高海拔地区，空气稀薄，需要长时间进行补气，压气机4长时间工作的情况。
本发明未详述部分为现有技术；对于本领域的普通技术人员而言，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种柴油机补气装置，包括气瓶(6)、用于为所述气瓶(6)充气的压气机(4)；其特征在于：
所述压气机(4)安装在所述气瓶(6)的一端，其动力输入端与柴油机的曲轴扭矩连接，用于从所述曲轴上获取压气的动力；
所述气瓶(6)包括双层外壁，用于将所述气瓶(6)内部分为水冷腔(61)和气体腔(62)；所述气体腔(62)与所述压气机(4)的输气端连通，且其腔体侧壁上设有用于向所述柴油的进气管路补气的补气管(9)；所述水冷腔(61)设有进水管(5)和出水管(8)，用于接入所述柴油机的冷却水管路。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机补气装置，其特征在于：所述气体腔(62)包裹在所述水冷腔(61)外部。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机补气装置，其特征在于：所述水冷腔(61)包裹在所述气体腔(62)外部。
4.根据权利要求3所述的一种柴油机补气装置，其特征在于：还包括传动机构，所述传动机构连接在所述压气机(4)的动力输入端和所述曲轴之间。
5.根据权利要求4所述的一种柴油机补气装置，其特征在于：所述传动机构为皮带传动机构(2)，包括主动带轮、被动带轮，以及包裹在所述主动带轮和被动带轮外侧的皮带；所述主动带轮安装在所述曲轴的一端；所述被动带轮安装在所述压气机(4)的动力输入端。
6.一种柴油机，其特征在于：包括如权利要求1-5中任意一项所述的柴油机补气装置。
7.根据权利要求6所述的一种柴油机，其特征在于：所述气瓶(6)横卧布置，且固定连接在所述柴油机的侧面，其连接有所述压气机(4)的一端位于所述曲轴的动力输出端一侧，用于所述压气机(4)从所述曲轴上获取压气的动力。
8.根据权利要求7所述的一种柴油机，其特征在于：所述进水管(5)与所述柴油机的水泵(3)的出水口连接；
所述出水管(8)的末端与所述柴油机的空气冷却器(10)连接，用于经过所述气瓶(6)的冷却水通过所述空气冷却器(10)的冷却后再进入柴油机内部。
9.根据权利要求8所述的一种柴油机，其特征在于：所述补气管(9)的末端连通在所述柴油机的增压器(11)的出气口上。
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