一种双层管式热回收器的制作方法

本实用新型为一种双层管式热回收器，其特征是双层管式热回收器由内管、外管、进水管、出水管和排水管组成，热回收器连接在发动机排气管中，发动机排气直接从内管中通过，发动机冷却液从进水管进入到内管和外管之间的空腔，从出水管流出，被加热的冷却液给驾驶室和发动机加热，提高舒适性、减少有害物质排放，当发动机水温足够高时，热回收阀将进水管和出水管关闭，排水管打开，发动机排气的热量使热回收器内的冷却液汽化，排水管在热回收器的最低部位，蒸汽在热回收器空腔上部聚集，蒸汽产生的压力将冷却液从排水管推入膨胀水壶，热回收器内部无冷却液后失去热回收功能，避免发动机排气的热量过度回收使发动机过热。

背景技术：

发动机燃油燃烧产生的热量大约有30％随排气损失掉了，这部分热量回收一直以来都未得到汽车厂的重视，虽然热量回收原理非常简单，只需要一个简单的热交换器就可以将发动机排气的热量回收，但回收的热量作用非常有限，无非就是用来加热驾驶室，提高舒适性，对于主机厂来说增加数百元的成本只能用来驾驶室加热，还不如用使用电加热空调划算，回收这么一点热量增加一套热回收系统得不偿失，所以还是因为成本高作用小的原因被舍弃，随着环保法规越来越严，尤其是混合动力发动机逐渐普及，各个汽车厂逐渐对发动机排气热量回收开始重视，回收的热量不光可以加热驾驶室，还可以加热发动机，让发动机用最短的时间达到最佳工作状态，可以减少有害物质排放，所以能否找到一种即安全可靠又成本低廉的热回收器是此项技术能否普及的关键。

实用新型目的及优点

本实用新型为一种双层管式热回收器，其特征是双层管式热回收器由内管、外管、进水管、出水管和排水管组成，结构非常简单没有活动的部件，热回收器连接在发动机排气管中，内管直接与发动机排气管相连，发动机的排气从内管中通过，发动机冷却液经进水管进入内管和外管之间的空腔，被加热后经出水管流出，由热回收阀控制热回收器的进水、出水和排水，当发动机水温足够高时，热回收阀将进水管和出水管关闭，排水管打开，热回收器被关闭，此时热回收器内还有一定计量的冷却液，如果不被排出会产生严重问题，解决方案是，发动机排气的热量逐渐使热回收器内呆滞的冷却液沸腾并汽化，排水管在热回收器的最低部位，蒸汽在热回收器空腔上部聚集产生压力将空腔内的冷却液从排水管排出，冷却液被挤压进发动机的膨胀水壶内，直至空腔内的冷却液全部排出，热回收器内的冷却液全部排出后，没有冷却液带走热量，失去热回收功能，避免热量被过度回收造成发动机过热，热回收器的结构简单成本低，回收的热量使发动机和驾驶室升温快，提高车内舒适度，减少发动机有害物质排放。

技术实现要素：

本实用新型的一种双层管式热回收器(见图1)，目的是优化热回收器结构，使之结构简单、成本降低，其特征是双层管式热回收器由内管(1)、外管(2)、进水管(3)、出水管(4)和排水管(5) 组成，内管(1)和外管(2)组成封闭的空腔(7)，进水管(3)、出水管(4)和排水管(5)焊接在外管(2) 上并与空腔(7)相通，发动机冷却液经进水管(3)进入空腔(7)，从出水管(4)流出，进水管(3)和出水管(4)位置高于排水管(5)，排水管(5)在最低位置，进水管(3)和出水管(4)的安装位置在排气方向上不分前后，如果热回收器所处的部位需要安装吊钩(12)，吊钩(12)可以焊接在外管(2) 上(见图2)，热回收器连接在发动机排气管中(见图5)，发动机排气从内管(1)中通过，加热热回收器中的冷却液，经过加热后的冷却液流经空调暖风水箱和发动机，给驾驶室和发动机加热，提高驾驶室舒适性，发动机用更短时间达到最优状态，减少发动机有害物质排放，当发动机上的水温传感器监测到水温足够高时，发动机ECU发出指令将热回收阀I关闭、热回收阀II打开，热回收器的进水管(3)和出水管(4)关闭，排水管(5)打开，滞留在热交换器空腔(7)中的冷却液继续被发动机排气的热量加热，冷却液汽化，蒸汽在热回收器空腔(7)上部聚集产生压力将冷却液从排水管(5)推入到动机的膨胀水壶内，最后蒸汽也会随排水管(5)进入膨胀水壶内，被冷却成液体而回收，多余的未被回收的蒸汽从水壶盖上的气孔排出，热回收器内冷却液排净后，失去热回收功能，避免热量被过度回收造成发动机过热。

根据具体需求，内管(1)被换热片(6)替代，此种结构可以叫做换热片式热回收器(见图3)，多个换热片(6)层叠在一起，发动机排气从换热片(6)内密封的通道中流过，换热片(6)外部与外管(2)形成封闭的空腔(7)，冷却液从进水管(3)进入空腔(7)，再经出水管(4)流出，热回收器关闭后，空腔(7)内的冷却液从排水管(5)排入膨胀水壶，让热回收器失去热回收功能避免发动机过热，换热片式热回收器结构复杂，成本高，但回收效率高，尺寸相同的情况下，回收热量更多，冷却液升温更快。

双层管式热回收器的外管(2)的第二种结构(见图6)，内管(1)和外管(2)都是弯管，弯管造型有利于布置在空间较小的区域内，且对排气管可以全包裹，起到保温的作用，在发动机启动初期能够使催化器用更短时间达到起燃点，减少有害物质排放。

双层管式热回收器的外管(2)的第三种结构(见图7)，有时由于结构的限制，内管(1)和外管(2)均为弯管，内管(1)和外管(2)套装工艺无法实现，将外管(2)分成多段拼接后焊接，在内管(1)和多段拼接的外管(2)中间形成封闭的空腔(7)，多段拼接的外管(2)能解决组装工艺问题。

双层管式热回收器的外管(2)的第四种结构(见图8)，外管(2)由上半壳(10)和下半壳(11) 构成，不管内管(1)是弯管还是直管，外管(2)都可以由上半壳(10)和下半壳(11)拼接后焊接而成，半壳形状可以为圆形，也可以为方形，在上半壳(10)和下半壳(11)及内管(1)之间形成封闭的空腔(7)。

附图说明

图1是双层管式热回收器的结构原理图，由内管(1)、外管(2)、进水管(3)、出水管(4)和排水管(5)组成，内管(1)和外管(2)组成封闭的空腔(7)，进水管(3)、出水管(4)和排水管(5)焊接在外管(2)上并与空腔(7)相通。

图2是双层管式热回收器的剖视图，排水管(5)在最低位置，进水管(3)和出水管(4)位置高于排水管(5)，吊钩(11)也可以焊接在外管上。

图3是换热片式热回收器的剖视图，热回收器内部结构的另外一种设计，内管(1)被换热片(6)替代。

图4是双层管式热回收器的水管结构图，进水管(3)出水管(4)和排水管(5)可以为弯管，焊接在外管(2)上。

图5是双层管式热回收器在发动机排气管上的布局图，热回收器布置在二级催化器之前，或者热回收器布置在二级催化器之后，在二级催化器前布置，有给排气管保温的功能。

图6是双层管式热回收器的内外管(2)的第二种结构，内管(1)和外管(2)都是弯管。

图7是双层管式热回收器的外管(2)的第三种结构，外管(1)和内管(2)均为弯管，内管(1) 和外管(2)套装工艺无法实现，所以将外管(2)分成多段拼接后焊接，可以解决工艺问题。

图8是双层管式热回收器的外管(2)的第四种结构，不管内管(1)是弯管还是直管，外管(2) 都可以由上半壳(10)和下半壳(11)拼接后焊接而成，半壳形状可以为圆形，也可以为方形。

图9是热回收系统图，模式一，在发动机冷启动阶段，热回收阀I关闭、热回收阀II打开，暖水阀关闭、节温器阀关闭，发动机出水管的热水直接由进水管流回发动机，热回收器内无水，给排气管保温。

图10是热回收系统图，模式二，在发动机启动初期，热回收阀I打开、热回收阀II关闭，暖水阀打开，节温器阀关闭，发动机出水管的热水经热回收器、空调暖风水箱再流回发动机，热回收器回收发动机排气的热量给空调暖风和发动机加热。

图11是热回收系统图，模式三，在发动机水温达到一定温度后，热回收阀I关闭、热回收阀II打开，热回收器关闭，暖水阀打开、节温器阀打开，发动机出水管的热水经空调暖风水箱、散热器后再流回发动机，适用于冬天暖风开状态。热回收器关闭后，热回收器内的冷却液从排水管流回发动机膨胀水壶。

图12是热回收系统图，模式四，在发动机水温达到一定温度后，热回收阀I关闭、热回收阀II打开，热回收器关闭，暖水阀关闭，节温器阀打开，空调暖风关闭，发动机出水管的热水经散热器后直接流回发动机，适用于夏天暖风关闭状态，热回收器关闭后，热回收器内的冷却液从排水管流回发动机膨胀水壶。

图13是热回收系统图，将热回收阀II取消，排水管直接联通膨胀水壶，通过发动机膨胀水壶的水壶盖子上的压力阀控制，保证热回收系统工作时，排水管保持一定的压力，冷却液不会从排水管排入发动机膨胀水壶中

图14图15和图16是热回收器针对与售后改装市场的，在热回收器上配置了法兰、卡箍等连接件。

具体实施方式

热回收系统具体控制模式(见图9)，模式一，在发动机冷启动阶段，热回收阀I关闭、热回收阀II打开，暖水阀关闭、节温器阀关闭，发动机出水管的热水直接由进水管流回发动机，热回收器内无水，给排气管保温。

热回收系统具体控制模式(见图10)，模式二，在发动机启动初期，热回收阀I打开、热回收阀II关闭，暖水阀打开，节温器阀关闭，发动机出水管的热水经热回收器、空调暖风水箱再流回发动机，热回收器回收发动机排气的热量给空调暖风和发动机加热。

热回收系统具体控制模式(见图11)，模式三，在发动机水温达到一定温度后，热回收阀I关闭、热回收阀II打开，热回收器关闭，暖水阀打开、节温器阀打开，发动机出水管的热水经空调暖风水箱、散热器后再流回发动机，适用于冬天暖风开状态。热回收器关闭后，热回收器内的冷却液从排水管流回发动机膨胀水壶。

热回收系统具体控制模式(见图12)，模式四，在发动机水温达到一定温度后，热回收阀I关闭、热回收阀II打开，热回收器关闭，暖水阀关闭，节温器阀打开，空调暖风关闭，发动机出水管的热水经散热器后直接流回发动机，适用于夏天暖风关闭状态。热回收器关闭后，热回收器内的冷却液从排水管流回发动机膨胀水壶。

热回收系统具体控制模式(见图13)，将热回收阀II取消，通过发动机膨胀水壶的水壶盖子上的压力阀控制，保证热回收系统工作时，排水管保持一定的压力，冷却液不会从排水管排入发动机膨胀水壶中。

热回收阀I和热回收阀II为一个联动机构，阀芯由同一个执行机构驱动，执行机构有电机驱动、电磁阀驱动、真空泵驱动、钢丝驱动及石蜡阀驱动等，所有的电机驱动、电磁阀驱动、真空泵驱动、钢丝驱动都需要发动机ECU发出指令控制，石蜡阀驱动的热回收阀靠水温使石蜡融化体积增大驱动热回收阀的阀芯运动，无需要ECU发出指令。

针对于售后改装零件(见图14、图15和图16)，在热回收器上配置了法兰、卡箍等连接件，在排气管空间合适的部位，将排气管切断，选择与排气管管径相同的热回收器，将热回收器连接在排气管的管路中，用法兰螺栓及卡箍固定好即可，然后将水管连接好，售后市场热回收器改装非常方便；针对售后市场改装，选择石蜡阀驱动的热回收阀会比较方便，不需要ECU标定以及更改电路，直接将石蜡阀连接在水路中即可。