CN102900563B - 工程机械发动机尾气余热利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工程机械发动机尾气余热利用系统，针对现有工程机械发动机尾气余热没有充分利用而造成浪费的缺点，构造一种工程机械发动机尾气余热利用系统，包发动机尾气排放管路和冷却液预热装置，冷却液预热装置包括第一间壁式热交换器，发动机尾气排放管路与第一间壁式热交换器的供热流体入口连通，第一间壁式热交换器的受热流体出口与入口经连接管路与发动机的冷却液储装容腔连通并形成循环回路，连接管路上设置有驱动冷却液在连接管路中流动的水泵。上述发明通过第一间壁式热交换器利用发动机的高温尾气加热发动机冷却液，使得工程机械在寒冷地域作业时能够快速暖机。

Description

工程机械发动机尾气余热利用系统

技术领域

本发明涉及一种余热利用系统，尤其涉及一种工程机械发动机尾气余热利用系统。

技术背景

工程机械在低温环境下作业时，由于温度低，在机器开始作业前都需要启动发动机进行暖机，提高液压系统中液压油的温度以避免低温液压油因粘度太高而影响工程机械进行一些精细动作的质量，提高发动机的温度以提高发动机效率和降低能耗，另外驾驶室内温度低而影响驾驶员舒适性使得需要在驾驶室内加装额外的制热空调。而另一方，占发动机燃油能量约1/3的尾气余热直接排到大气，造成极大地浪费。

发明内容

本发明的目的在于针对现有工程机械发动机尾气余热没有充分利用而造成浪费的缺点，而提供一种工程机械发动机尾气余热利用系统。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种工程机械发动机尾气余热利用系统，包括发动机尾气排放管路和冷却液预热装置，冷却液预热装置包括第一间壁式热交换器，发动机尾气排放管路与第一间壁式热交换器的供热流体入口连通，第一间壁式热交换器的受热流体出口与入口经连接管路与发动机的冷却液储装容腔连通并形成循环回路，连接管路上设置有驱动冷却液在连接管路中流动的水泵。上述发明通过第一间壁式热交换器利用发动机的高温尾气加热发动机冷却液，使得工程机械在寒冷地域作业时能够快速暖机。

在上述发动机尾气余热利用系统中，还包括驾驶室，在驾驶室内设置有加热器，加热器串接在间壁式热交换器的受热流体入口与发动机冷却液储装容腔之间。通过这种结构，在寒冷地域作业时，机器暖机结束后正常作业时，可利用发动机的高温冷却液对驾驶室进行持续供热，提高驾驶室温度。

在上述发动机尾气余热利用系统中还包括控制装置，控制装置包括两位三通的尾气控制转换开关，尾气控制转换开关的入口与尾气排放管路连通，其第一出口与第一间壁式热交换器的供热流体入口连通，第二出口直通大气。另外控制装置还可以包括用于检测发动机冷却液温度的冷却液温度检测装置及控制器，当冷却液温度检测装置检测到的冷却液温度高于预设值时，控制器发出信号使所述尾气控制转换开关的第二出口与入口导通，当冷却液温度检测装置检测到的冷却液温度低于预设值时使所述尾气控制转换开关的第一出口与入口导通。通过比对检测到的温度，自动关闭冷却液预热装置的尾气余热的输入，避免机器暖机结束后发动机尾气余热加重对发动机的散热负荷。

在本发明的工程机械发动机尾气余热利用系统中还可以包括独立于发动机冷却液预热装置的驾驶室供暖装置，驾驶室供暖装置包括风机、第二间壁式热交换器，第二间壁式热交换器的供热流体入口与发动机尾气排放管路连通，第二间壁式热交换器的受热流体出口经管路与驾驶室连通，第二间壁式热交换器的受热流体入口与大气连通，风机设置在第二间壁式热交换器与驾驶室的连接管路上并驱动空气流经第二间壁式热交换器及连接管路进入驾驶室。在第二间壁式热交换器的受热流体入口处连接有空气过滤器。独立的驾驶室供暖装置可独立利用发动机尾气余热对驾驶室进行供暖，与发动机冷却液预热装置互不干扰。

在本发明的工程机械发动机尾气余热利用系统中还可以包括独立于发动机冷却液预热装置的液压油预热装置，液压油预热装置包括第三间壁式热交换器，第三间壁式热交换器的供热流体与发动机尾气排放管路连通，第三间壁式热交换器的受热流体入口与出口连接在工程机械液压系统的液压油油箱回路上。独立的液压油预热装置可独立利用发动机尾气余热在暖机时对液压油进行加热，缩短暖机时间，与其他发动机尾气余热利用装置互不干扰。

在上述发明中，还包括转换总开关，转换总开关具有一个流体入口，至少两个流体出口，流体入口与发动机尾气排放管路连接，其中一个流体出口与大气连通，其他流体出口与间壁式热交换器的供热流体入口连通。通过该结构可以对各个尾气余热利用装置单独进行控制，并可以在不需要对发动机尾气余热加以利用时，可单独关闭某个尾气余热利用装置或关闭所有尾气余热利用装置将尾气直接排放到大气中。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：利用发动机的尾气余热在机械设备在寒冷地域作业暖机时加热发动机冷却液、和/或加热液压油，缩短暖机时间，在机械设备正常工作时还可利用发动机尾气向驾驶室供暖，而无需额外的耗能制热设备对驾驶室供暖，从而降低机械设备的能耗。

附图说明

图1是工程机械发动机尾气余热利用系统第一实施例中技术方案结构原理图；

图2是工程机械发动机尾气余热利用系统第二实施例中技术方案结构原理图；

图3是工程机械发动机尾气余热利用系统第三实施例中技术方案结构原理图；

图4是工程机械发动机尾气余热利用系统第四实施例中技术方案结构原理图；

图中零部件名称及序号：

发动机10、尾气排放管11、尾气控制转换开关12、转换总开关13、第一间壁式热交换器20、受热流体入口21、受热流体出口22、水泵23、加热器24、第二间壁式热交换器30、空滤器31、风机32、驾驶室33，第三间壁式热交换器40、液压系统41。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

实施例1：

如图1所示，发动机10通过尾气排放管11排放高温尾气，在尾气排放管11的末端连接有两位三通阀的尾气控制转换开关12，尾气控制转换开关12的入口与尾气排放管连通，其中的一个出口直通大气，另一个出口与冷却液预热装置中的第一间壁式热交换器20的供热流体入口连通，第一间壁式热交换器的受热流体入口21通过管路与发动机的冷却液容腔连通，第一间壁式热交换器的受热流体出口22也通过连接管路与冷却液容腔连通已形成循环回路，并在连接管路上设置水泵23驱动冷却液在冷却液预热装置与发动机的冷却液储装容腔所构成的循环回路中循环流动。具有本实施例中发动机尾气余热利用系统的机械设备在寒冷地域作业前的暖机作业时，尾气控制转换开关12将尾气排放管与第一间壁式热交换器的供热流体入口连通，发动机尾气流经第一间壁式热交换器与流经第一间壁式热交换器的冷却液发生热交换后在排出到大气中。发动机冷却液在水泵的驱动下流经第一间壁式热交换器与发动机尾气发生热交换，使得发动机冷却液能够利用发动机尾气的余热而使其温度迅速地升高，从而缩短机械设备的暖机时间，降低能耗。

在本实施例中，尾气控制转换开关12可以是手动开关，在开始暖机时，由操作员将尾气控制转换开关12的状态为从尾气排放管至第一间壁式热交换器为导通状态，在暖机一定时间后（预计暖机结束），再由操作员操作使得尾气控制转换开关12的入口直接与直通大气的出口连通，或者关闭水泵使其停止运转；尾气控制转换开关12也可以是自动转换开关，此时控制装置需要有检测发动机冷却液温度的温度检测装置，当其检测到的温度高于预设值时，控制装置的控制器发出信号关闭尾气控制转换开关12的入口与第一间壁式热交换器之间的通路，使得发动机尾气直接排放于大气中。当其检测到的温度低于预设值时，尾气排放管至第一间壁式热交换器间为通路，从而可以利用发动机尾气余热加热发动机冷却液。

实施例2：

如图2所示，与实施例1相比，在本发明中，第一间壁式热交换器的受热流体入口与发动机冷却液的连接管路上串接了一个加热器24，该加热器设置在驾驶室中，这样机器在低温环境下作业时，暖机的时候可以利用发动机尾气余热加热发动机冷却液，提高暖机速度；当暖机结束后，可利用发动机高温冷却液为驾驶室供热，提高驾驶室内温度，使驾驶室无需安装额外的制热空调。

实施例3：

如图3所示，与实施例1相比，本实施例中还包括驾驶室供暖装置，驾驶室供暖装置包括第二间壁式热交换器30，第二间壁式热交换器30的供热流体入口与转换总开关13的流体出口连接，发动机尾气经转换总开关13、流经第二间壁式热交换器30与流经第二间壁式热交换器30的受热流体进行热交换后再排出大气。第二间壁式热交换器30的受热流体入口连接空滤器31，在风机32的驱动下，从驾驶室33外吸入新鲜空气流经第二间壁式热交换器，使温度升高后进入驾驶室，提高驾驶室的温度。在本实施例中，发动机冷却液预热装置与驾驶室供暖装置可单独运行，互不干扰。

实施例4：

如图4所示，与实施例3相比，本实施例中还包括液压油预热装置，液压油预热装置包括第三间壁式热交换器40，第三间壁式热交换器40的供热流体入口与转换总开关13的一个流体出口连接，发动机尾气经转换总开关13、流经第三间壁式热交换器40与流经第三间壁式热交换器40的液压油进行热交换后再排出大气。第三间壁式热交换器40串接在液压系统41中，在进行暖机操作时，可利用发动机尾气余热加热液压油，缩短暖机时间，当暖机结束后，可关闭发动机尾气排放管至第三间壁式热交换器的通路停止尾气余热利用。

Claims (3)

1.一种工程机械发动机尾气余热利用系统，包括发动机尾气排放管路，其特征在于还包括冷却液预热装置、驾驶室、驾驶室供暖装置、转换总开关，所述冷却液预热装置包括第一间壁式热交换器，所述第一间壁式热交换器的受热流体出口与入口经连接管路与发动机的冷却液储装容腔连通并形成循环回路，所述连接管路上设置有驱动冷却液在连接管路中流动的水泵，所述驾驶室供暖装置包括风机、第二间壁式热交换器，所述第二间壁式热交换器的受热流体出口经管路与驾驶室连通，所述第二间壁式热交换器的受热流体入口与大气连通，所述风机设置在第二间壁式热交换器与驾驶室的连接管路上并驱动空气流经第二间壁式热交换器及连接管路进入驾驶室；所述转换总开关具有一个流体入口，三个流体出口，所述流体入口与发动机尾气排放管路连接，其中一个流体出口与大气连通，其他两个流体出口分别于与第一间壁式热交换器和第二间壁式热交换器的供热流体入口连通。 

2.根据权利要求1所述的工程机械发动机尾气余热利用系统，其特征在于在所述驾驶室内设置有加热器，所述加热器串接在第一间壁式热交换器的受热流体入口与发动机冷却液储装容腔之间。 

3.根据权利要求1所述的工程机械发动机尾气余热利用系统，其特征在于在第二间壁式热交换器的受热流体入口处连接有空气过滤器。