CN203081547U - 一种内燃机废气余热高效回收利用的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种内燃机废气余热高效回收利用的装置，属于机械制造技术领域，其主要技术特点是在连接管一端通过管路换向装置设有热交换水箱，热交换水箱内设有热量交换层，热交换水箱的另一端与水箱排气管相连接，在热交换水箱的水腔上设有进水管和出水管。本实用新型结构简单，设计合理，使用安全，方便，节约能源，热效率高，热量交换面积可达一平方米以上，可将内燃机产生废气的余热能合理、充分的加以利用，在正常行驶过程中只需壹分钟就可将1升水烧开，在以内燃机为动力的所有的机动车、轮船、工程机械上的工作人员可以随时随地的采用尾气余热烧开水、沏茶、煮咖啡、做饭等活动，实现车、船上人们出行的家庭化。

Description

一种内燃机废气余热高效回收利用的装置

一、技术领域

本实用新型涉及一种热交换装置，具体地说是一种内燃机废气余热高效回收利用的装置，属于机械装置制造技术领域。

二、背景技术

内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧，将其释放出的热能直接转换为动力的一种装置，同时排出带有大量热能的废气。随着内燃机效率的不断提高，催化技术和蜗轮增压技术的应用更是显著提高了排出废气的温度可达750℃以上，以后随着内燃机性能的进一步提高，排出废气的温度还要提高。现有内燃机尾气都是通过排气支管直接排放到空气中，其所含的热能亦随之浪费流失，本实用新型是基于内燃机所产生的热能将废气通过本自动集热装置充分方便的加以利用，使人们的出行更加舒适、便捷。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有汽车、轮船、工程机械在行驶运行过程中燃烧的然料所排出的高温废气没有被充分利用而白白的浪费掉，有些装置结构设计不合理，距离发动机较远，汽车废气热利用率低，从而提供一种新的技术方案。

为达到上述目的，本实用新型可通过以下技术方案来实现：

一种内燃机废气余热高效回收利用的装置，它是由连接管和排气管构成，在连接管与排气管之间设有管路换向装置，在管路换向装置的另一端口通过水箱气体连接管和水箱排气管设有热交换水箱，在热交换水箱内设有热量交换层；在热交换水箱上设有进水管和出水管；或在排气管的外围直接包裹设有热交换水箱；所述的热交换水箱的外壳为双层结构。

在连接管一端设有连接件，另一端设有管路换向装置，管路换向装置中的一个出口与排气管相连接，另一个出口通过水箱气体连接管与热交换水箱内的水箱排气管相连接，水箱排气管与排气管通过法兰螺丝相固定连接。

管路换向装置是在管路换向阀体内可转动镶嵌设有阀芯，所述的管路换向阀体是在四方体中设有一圆轴孔，水平方向设有水平通孔相贯通，一端与连接管相连接，另一端与排气管相连接；垂直方向设有不贯通的垂直孔并与水平通孔相贯通；阀芯是在圆柱体上设有腰形槽，阀芯转动镶嵌在管路换向阀体内，在热交换水箱内设有的热量交换层是片状结构，热交换水箱的外壳为双层真空结构。

本实用新型与现有技术相比所具有的优点是：结构简单，设计合理，使用安全，取热点距离发动机最近，热交换率高，节约能源，提高带热废气的综合利用，热量交换面积可达一平方米以上，可将内燃机产生废气的余热能合理、充分的加以利用，在正常行驶只需1分钟就可将1.5升水烧开，可利用内燃机尾气排放的热能，为广大外出旅行的司乘人员提供热源，在不影响内燃机性能的前提下可为所有以内燃机为动力的机动车、轮船、工程机械上的司乘作业人员利用废气余热做饭、烧水、取暖、洗漱，方便乘客出行，让人们的出行更加舒适、快捷、愉悦，喝开水、沏茶、煮咖啡、做饭等活动与人们在家里一样成为现实，实现车、船上人们出行的家庭化。

四、附图说明

附图1是本实用新型一种实施例结构示意图；

附图2是本实用新型附图1的A-A向剖视结构示意图；

附图3是本实用新型附图1的立体结构示意图；

附图4是本实用新型附图1中管路换向阀体6的立体结构示意图；

附图5是本实用新型附图1中阀芯3的立体结构示意图。

五、具体实施方式

现在结合附图以具体实施为例对本实用新型做进一步详细说明：

一种内燃机废气余热高效回收利用的装置，它是在连接管2一端设有连接件4，连接件4可直接固定在发动机的排气位置处，另一端设有三通管路换向装置，三通管路换向装置一个出口与排气管7相连接，直接将高温燃气排放掉，另一出口通过水箱气体连接管1与热交换水箱8中的气体腔相管连接，用于加热食用品或取暖，热交换水箱8的另一出口与水箱排气管9相连接，将高温燃气提取热量后排出，水箱排气管9与排气管7用卡扣固定在一起再进入汽车车尾烟筒排出，在进入汽车车尾烟筒之前水箱排气管9和排气管7相互独立进行排放。管路换向装置是在管路换向阀体6内可转动镶嵌有阀芯3，管路换向阀体6是在四方体中加工一圆轴孔11，垂直方向设有不相贯通的垂直孔13，水平方向设有水平通孔12，水平通孔12一端与连接管2相连接，另一端与排气管7相连接；不贯通的垂直孔13与水平通孔12相贯通，另一端通过水箱气体连接管1与热交换水箱8申水的气体腔体相连接。阀芯3是在圆柱体上加工有腰形槽14，它转动镶嵌在管路换向阀体6的圆轴孔11中，并通过端盖5相固定，在热交换水箱8内设有热量交换层10，使热交换水箱8分为两个腔体，通过控制阀芯3进行旋转可使高温燃烧气体通过水箱对水进行加热或取暖，或者直接将高温燃烧气体通过排气管7和汽车车尾烟筒排出。所述的热量交换层10的截面是片形结构可最大限度进行热交换，在热交换水箱8内设有热量交换层10，并把水箱分为两个腔体，一个是高温气体腔，一个是贮水腔或加热腔，两个腔体相互密封。在热交换水箱8的贮水腔上设有进水管和出水管，并可与车内的采暖装置相连接用于取暖。在热交换水箱8上设有加热腔体可用于加热和蒸煮食品。

当阀芯3在管路换向阀体6内转动到腰形槽14槽口向下时垂直孔13被堵塞，高温废气通过水平通孔12和腰形槽14再经过排气管7正常排放到大气中，当阀芯3在管路换向阀体6内转动到腰形槽14槽口向左时水平通孔12的右端出口被堵塞，高温废气通过左端的水平通孔12和腰形槽14再经过垂直孔13进入热交换水箱8中的气体腔里进行热交换。连接管2通过连接件4与内燃机固定连接，不需要对食品进行加热或采暖时，内燃机工作时所产生的高温尾气经过连接管2，通过阀芯3中的腰形槽14从管路换向阀体6两端设有的水平通孔12再通过排气管7正常排放到大气中。当需要进行加热时，冷水经进水管路注入热交换水箱8中的水腔里，水满后停止注水，也可自动控制容量并停止注水。也可以由控制系统控制阀芯3转动，使内燃机高温尾气进入热交换水箱8中的气体腔，通过热量交换层10使热交换水箱8注入的水开始加热直至设定的水温后，控制系统控制阀芯3回转，进入热交换水箱8的高温尾气流量越来越少直至关闭，内燃机的尾气排放回归正常排放。

内燃机工作时，用于动力输出的功率一般只占燃油燃烧总热量的30％～40％，以废热形式排出机外的能量占燃油燃烧总热量的58％～70％；排气余热的特点是温度高，排气阀门处温度大约为400℃～500℃，尾气带走的热量燃油燃烧总热量的25％～45％，本实用新型是可根据需要能自动回收利用内燃机废气排放热能的装置。其方法是将内燃机所排放的尾气经过管路换向装置由控制装置转换为利用废气余热由供水系统控制供水，再通过各子控制系统实现烧水、蒸煮食物、洗漱、采暖等功能。

根据内燃机的排气结构形式、功率大小，使用场合及用途的不尽相同，具体应用到实际情况下采用不同的设计方案。

普通小轿车利用4缸发动机废气排放的热量，在排气支管位置增加一套自动加热装置进行冷水加热，在正常行驶途中不超过壹分钟，水温可达到99℃，当然水温也可以自行设定，排气加热装置也可以根据需要实行分路控制，此装置在寒冷的冬夜里，前不着村后不着店的路上堵车，在着急赶路的长途行驶途中司乘人员的沏茶、泡方便面、喝水、蒸煮食物等在不停车的情况下可轻易实现。在不影响车辆性能使用的状态下，应用此装置不但方便出行，而且大大降低了出行成本，实现节能、方便、高效。

大型车辆、轮船、内燃机械做功的工程机械发动机功率大，排放废气的热量大，排气管路多，摆放空间富余等特点，在四缸发动机加热功能的基础上，可根据功能的需要对加热装置实行分路控制，储存热能。可增加高压蒸箱，在短时间内完成多人吃饭的功能，也可以加热随车携带的方便食品，洗澡、采暖功能，让大型车辆具有豪华“房车”的部分功能，让大型车辆上的司乘人员能够便捷的吃上现蒸米饭，喝上香喷喷的热汤，洗上温度可控的热水澡，睡上温暖如春的床铺，真切感受到此发明带给他们的便捷和温馨，如同在家里一般，使常年在外辛苦劳作的长途车辆司乘人员路途上不再忍饥挨饿、风餐露宿，使枯燥无味的长途驾驶变成沿途欣赏美景的美好旅行。

实验证明：在实用新型热交换器内，这种排列方式的优点是用于热交换的受热有效面积大，与水进行热交换的效率高，冷车几分钟可使1.5升～2升冷水加热至100℃；如在行驶途中，一分钟内就可加热至100℃。该取热方式在所有发动机废气余热利用中最实用、节能、经济、高效。

Claims (3)

1.一种内燃机废气余热高效回收利用的装置，它是由连接管(2)和排气管(7)构成，其特征是：在连接管(2)与排气管(7)之间设有管路换向装置，在管路换向装置的另一端口通过水箱气体连接管(1)和水箱排气管(9)设有热交换水箱(8)，在热交换水箱(8)内设有热量交换层(10)；在热交换水箱(8)上设有进水管和出水管；或在排气管(7)的外围直接包裹设有热交换水箱(8)；所述的热交换水箱(8)的外壳为双层结构。

2.根据权利要求1所述的一种内燃机废气余热高效回收利用的装置，其特征是：在连接管(2)一端设有连接件(4)，另一端设有管路换向装置，管路换向装置中的一个出口与排气管(7)相连接，另一个出口通过水箱气体连接管(1)与热交换水箱(8)内的水箱排气管(9)相连接，水箱排气管(9)与排气管(7)通过法兰螺丝相固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种内燃机废气余热高效回收利用的装置，其特征是：管路换向装置是在管路换向阀体(6)内可转动镶嵌设有阀芯(3)，所述的管路换向阀体(6)是在四方体中设有一圆轴孔(11)，水平方向设有水平通孔(12)相贯通，一端与连接管(2)相连接，另一端与排气管(7)相连接；垂直方向设有不贯通的垂直孔(13)并与水平通孔(12)相贯通；阀芯(3)是在圆柱体上设有腰形槽(14)，阀芯(3)转动镶嵌在管路换向阀体(6)内，在热交换水箱(8)内设有的热量交换层(10)是片状结构，热交换水箱(8)的外壳为双层真空结构。

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