[实用新型]内燃机废气涡轮能量回收装置

说明书

本实用新型涉及一种用以提高内燃机功率和有效热效率，节约燃油的内燃机废气能量回收装置。

内燃机作为移动式或固定动力，已经得到广泛使用。但是，它在成为工业、农业、交通运输业不可缺省的动力机的同时，也消耗着巨大的石油资源。内燃机比油耗的降低，意味着对能源的巨大节约。

众所周知，内燃机排气余热中含有相当的能量，在非增压高速内燃机中，废气带走的热量，汽油机占35％-40％，柴油机占25％-40％。

现有技术中的废气涡轮增压内燃机，能对内燃机的废气能量进行回收，但是，由于使用用途和构造上的原因，即增压型内燃机由于机械负荷和热负荷同时增加，需对发动机主要部件进行强化，而使发动机复杂化，造价增加，小型内燃机可靠性也有所下降。因而，大部分小型内燃机(100KW以下)没有采用这一装置，尤其是车用汽油机，由于种种原因，主要是汽油机增压除引起机械负荷、热负荷和NOx排放增高之外，还有爆震点的工作转速下降、扭矩特性和动态性能变差等问题，因此采用得更少。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，提供一种非增压型四冲程内燃机废气能量回收装置，通过对废气能量的回收利用，从而提高内燃机的功率和经济性，减少有害气体排放。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现。

本实用新型的结构特征是，在内燃机每缸之气缸盖内，分别开设有两只不相通的排气道——排气道Ⅰ和排气道Ⅱ，同时设置开启在自由排气阶段、以便废气从排气道Ⅰ通过的排气阀Ⅰ，设置开启在强制排气阶段、以便废气从排气道Ⅱ通过的排气阀Ⅱ，各缸排气道Ⅰ接入第一排气管，第一排气管与排气总管之间，设置废气涡轮，涡轮轴与减速器连接，减速器低速级与内燃机曲轴前端皮带轮通过皮带连接或直接连接，所述排气道Ⅱ直接与总排气管相通。

本实用新型是在发动机中设置具有不同排气时间的两套排气机构，把自由排气阶段的废气通过先开的排气阀Ⅰ经排气道Ⅰ，通过第一排气管送入涡轮作功；把强制排气阶段的废气通过后开的排气阀Ⅱ经排气道Ⅱ直接送入总排气管排出。从涡轮排出的废气也从总排管排出。涡轮通过减速器将动力回传给曲轴，从而实现废气能量的回收利用。

分析表明，利用本实用新型可回收总热量的3％-8％，可以使内燃机增加10％-20％左右的功率。一般说来，由于汽油机废气能量比柴油机大，使用效果更加明显。功率的加大，比油耗也相对下降，下降幅度可达10％-20％左右，发动机功率增大后，又可尽量使发动机工作在比较经济的区域，从而更加省油，使发动机在工作总过程中的油耗还可下降若干点，发动机比质量也有所下降。比油耗下降，有害气体排放相对减少，噪音降低，对环境污染也随之减轻。

与已有技术相比，本实用新型不增加发动机的机械负荷和热负荷。并且，由于废气分别通过两个排气道排出，使排气阀的热负荷有所降低，因而，不必对发动机主要受力件进行加强。这使得利用本装置对已有发动机进行改进更为简便。

本实用新型的明显优势还在于结构简单，体积小，易于实施，完全可做到工业化生产。其工作可靠，维修保养方便，对主机不产生有害影响，适用于任何地区。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型另一工作状态结构示意图。

图3为本实用新型应用在内燃机上主视结构示意图。

图4为本实用新型应用在内燃机上左视结构示意图。

图5为本实用新型应用在内燃机上俯视结构示意图。

图6为本实用新型排气阀驱动机构结构示意图。

图7为本实用新型排气阀驱动机构另一实施例结构示意图。

以下通过实施例，结合附图，对本实用新型作进一步描述。

实施例1：

参见图1、图2，在内燃机每缸之气缸盖1内，分别开设两只不相通的排气道——排气道(Ⅰ)2和排气道(Ⅱ)3，同时设置排气阀(Ⅰ)4，排气阀(Ⅰ)4在自由排气阶段开启，以便于自由排气阶段的废气从排气道(Ⅰ)通过(图1所示)。设置排气阀(Ⅱ)5，排气阀(Ⅱ)5在强制排气阶段开启，以便于强制排气阶段的废气从排气道(Ⅱ)通过(图2所示)。图中的进气道11和进气管22均采用已有技术。