工程机械车辆排气系统热量利用装置及其控制系统的制作方法

本发明属于工程机械车辆技术领域，具体涉及一种工程机械车辆排气系统热量利用装置及其控制系统。

背景技术：

工程机械车辆动力系统全部使用柴油发动机。柴油发动机全部安装在车辆尾部（例如挖掘机、装载机和平地机等）。柴油机普遍使用废气涡轮增加装置，且整个排气系统结构紧凑。工程机械车辆在在低温和寒冷条件下工作，由于气候原因将会导致柴油的流动性降低，柴油黏度增大，增加燃油系统供油阻力，导致高压泵油系统的精密偶件磨损，影响喷油器雾化；在极端严寒温度下，柴油会凝固，燃油系统不能供油，柴油机不能工作，工程机械车辆不能使用，无法完成施工作业。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种工程机械车辆排气系统热量利用装置及其控制系统，对工程机械柴油机排气系统的主要热量产生区域排气歧管的废气涡轮增压器处和排气净化装置与消声器处的热量加以回收利用。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种工程机械车辆排气系统热量利用装置，在油箱的下方设有润滑油散热器以及冷却液散热器，所述的润滑油散热器上设有储油器，润滑油散热器的进油管和回油管均与废气涡轮增压器的主轴相连，所述的进油管上设有进油阀门，所述的回油管上设有回油阀门，在进油管上还设有油泵和润滑油温度传感器，油泵由电动机Ⅰ驱动，所述的润滑油温度传感器用于控制润滑油散热器下方风扇Ⅰ的转速；所述的冷却液散热器的进水管和回水管均与冷却液交换器相连，所述的冷却液交换器套装在排气管上，冷却液交换器与排气管间使用若干支架连接使得冷却液交换器与排气管间留有间隙，所述的进水管上设有水泵、冷却液温度传感器和节温器，所述的水泵由电动机Ⅱ驱动，所述的冷却液温度传感器用于控制冷却液散热器下方的风扇Ⅱ的转速，当进水管内的冷却液达到特定值时，节温器打开储液器进行降温。

进一步地，还包含有导风罩，所述的导风罩将油箱、润滑油散热器和冷却液散热器包含在其内部，导风罩与油箱、润滑油散热器和冷却液散热器间的间隙形成热气通道。

进一步地，所述的冷却液交换器使用四根支架固定在排气管上。

进一步地，所述的冷却液交换器与排气管间的间隙为10mm～20mm。

进一步地，所述的排气管上设有尾气净化装置。

进一步地，所述的排气管上设有消声器。

一种工程机械车辆排气系统热量利用装置的控制系统，蓄电池的正极通过保险丝Ⅰ与电源开关的一端和主控继电器常开触点的一端相连，电源开关的另一端与主控继电器线圈触点一端相连，主控继电器线圈触点的另一端与蓄电池的负极相连，主控继电器常开触点的另一端与保险丝Ⅱ、保险丝Ⅲ、保险丝Ⅳ、保险丝Ⅴ的一端相连，保险丝Ⅱ的另一端与电动机Ⅰ的一端相连，电动机Ⅰ的另一端与蓄电池负极相连，保险丝Ⅲ的另一端与电动机Ⅱ的一端相连，电动机Ⅱ的另一端与蓄电池负极相连，润滑系统控制继电器线圈触点的一端、润滑系统控制继电器常开触点的一端、润滑系统风扇低温控制开关的一端、润滑系统风扇高温控制开关的一端与保险丝Ⅳ的另一端相连，润滑系统控制继电器线圈触点的另一端与蓄电池负极相连，润滑系统风扇低温控制开关的另一端与电阻Ⅰ的一端相连，润滑系统控制继电器常开触点的另一端、润滑系统风扇高温控制开关的另一端、电阻Ⅰ的另一端与润滑油散热器风扇电机的一端相连，润滑油散热器风扇电机的另一端与蓄电池负极相连，冷却液风扇控制继电器线圈触点的一端、冷却液风扇控制继电器常开触点的一端、冷却液风扇低温控制开关的一端、冷却液风扇高温控制开关的一端与保险丝Ⅴ的另一端相连，冷却液风扇控制继电器线圈触点的另一端与蓄电池负极相连，冷却液风扇低温控制开关的另一端与电阻Ⅱ的一端相连，冷却液风扇控制继电器常开触点的另一端、冷却液风扇高温控制开关的另一端、电阻Ⅱ的另一端与冷却液散热器风扇电机的一端相连，冷却液散热器风扇电机的另一端与蓄电池负极相连。

本发明的有益效果是：在油箱下安装涡轮增压器润滑油散热器和排气系统冷却液散热器，利用高速电动风扇对两个散热器进行空气冷却，冷却后产生热风，在油箱周围安装空气导流装置，散热器产生热风通过油箱底部和四周，通过热空气对柴油箱进行加热，完成热量转换，提高了柴油流动性，避免柴油凝固。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明油箱加热示意图；

图3为本发明冷却液交换器与排气管配合示意图；

图4为本发明控制系统图；

图中，1、主轴，2、废气涡轮增压器，3、柴油机，4、柴油机润滑系统进油阀门，5、进油阀门，6、进油管，7、尾气净化装置，8、油泵，9、电动机Ⅰ，10、冷却液交换器，11、排气管，12、回水管，13、进水管，14、消声器，15、水泵，16、电动机Ⅱ，17、冷却液温度传感器，18、节温器，19、储液器，20、润滑油散热器，21、风扇Ⅱ，22、风扇Ⅰ，23、冷却液散热器，24、油箱，25、导风罩，26、储油器，27、润滑油温度传感器，28、回油管，29、回油阀门，30、柴油机润滑系统回油阀门，31、蓄电池，32、润滑油散热器风扇电机，33、冷却液散热器风扇电机，34、保险丝Ⅰ，35、电源开关，36、主控继电器，37、保险丝Ⅱ，38、保险丝Ⅲ，39、保险丝Ⅳ，40、润滑系统控制继电器，41、润滑系统风扇低温控制开关，42、润滑系统风扇高温控制开关，43、电阻Ⅰ，44、冷却液风扇控制继电器，45、冷却液风扇低温控制开关，46、冷却液风扇高温控制开关，47、电阻Ⅱ，48、保险丝Ⅴ。

具体实施方式

下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，一种工程机械车辆排气系统热量利用装置，在油箱24的下方设有润滑油散热器20以及冷却液散热器23，所述的润滑油散热器20上设有储油器26，润滑油散热器20的进油管6和回油管28均与废气涡轮增压器2的主轴1相连，所述的进油管6上设有进油阀门5，所述的回油管28上设有回油阀门28，在进油管6上还设有油泵8和润滑油温度传感器27，油泵8由电动机Ⅰ9驱动，所述的润滑油温度传感器27用于控制润滑油散热器20下方风扇Ⅰ22的转速；所述的冷却液散热器23的进水管13和回水管12均与冷却液交换器10相连，所述的冷却液交换器10套装在排气管11上，冷却液交换器10与排气管11间使用若干支架连接使得冷却液交换器10与排气管11间留有间隙，所述的进水管13上设有水泵15、冷却液温度传感器17和节温器18，所述的水泵15由电动机Ⅱ16驱动，所述的冷却液温度传感器17用于控制冷却液散热器23下方的风扇Ⅱ21的转速，当进水管13内的冷却液达到特定值时，节温器18打开储液器19进行降温。

还包含有导风罩25，所述的导风罩25将油箱24、润滑油散热器20和冷却液散热器23包含在其内部，导风罩25与油箱24、润滑油散热器20和冷却液散热器23间的间隙形成热气通道，使油箱24四周均匀加热。

所述的冷却液交换器10使用四根支架固定在排气管11上，保证冷却液交换器10能牢靠的固定在排气管11上。

所述的冷却液交换器10与排气管11间的间隙为10mm～20mm，在保护冷却液交换器10的同时又能使冷却液交换器10内的冷却液得到足够的热能。

进一步地，所述的排气管11上设有尾气净化装置7对尾气进行处理。

进一步地，所述的排气管11上设有消声器14以消除噪声影响。

如图4所示，一种工程机械车辆排气系统热量利用装置的控制系统，蓄电池31的正极通过保险丝Ⅰ34与电源开关35的一端和主控继电器36常开触点的一端相连，电源开关35的另一端与主控继电器36线圈触点一端相连，主控继电器36线圈触点的另一端与蓄电池31的负极相连，主控继电器36常开触点的另一端与保险丝Ⅱ37、保险丝Ⅲ38、保险丝Ⅳ39、保险丝Ⅴ48的一端相连，保险丝Ⅱ37的另一端与电动机Ⅰ9的一端相连，电动机Ⅰ9的另一端与蓄电池31负极相连，保险丝Ⅲ38的另一端与电动机Ⅱ16的一端相连，电动机Ⅱ16的另一端与蓄电池31负极相连，润滑系统控制继电器40线圈触点的一端、润滑系统控制继电器40常开触点的一端、润滑系统风扇低温控制开关41的一端、润滑系统风扇高温控制开关42的一端与保险丝Ⅳ39的另一端相连，润滑系统控制继电器40线圈触点的另一端与蓄电池31负极相连，润滑系统风扇低温控制开关41的另一端与电阻Ⅰ43的一端相连，润滑系统控制继电器40常开触点的另一端、润滑系统风扇高温控制开关42的另一端、电阻Ⅰ43的另一端与润滑油散热器风扇电机32的一端相连，润滑油散热器风扇电机32的另一端与蓄电池31负极相连，冷却液风扇控制继电器44线圈触点的一端、冷却液风扇控制继电器44常开触点的一端、冷却液风扇低温控制开关45的一端、冷却液风扇高温控制开关46的一端与保险丝Ⅴ48的另一端相连，冷却液风扇控制继电器44线圈触点的另一端与蓄电池31负极相连，冷却液风扇低温控制开关45的另一端与电阻Ⅱ47的一端相连，冷却液风扇控制继电器44常开触点的另一端、冷却液风扇高温控制开关46的另一端、电阻Ⅱ47的另一端与冷却液散热器风扇电机33的一端相连，冷却液散热器风扇电机33的另一端与蓄电池31负极相连。

工程机械车辆普遍使用24V直流电源，当工程机械车辆柴油机3起动时，接通电源开关35，润滑系统电机9带动油泵8工作，润换油循环，冷却系统电机16带动水泵15旋转工作，冷却系统循环。润滑油温度传感器27和冷却液温度传感器17实时监控液体温度，各温度传感器独立控制各系统散热器风扇，当温度分别达到40℃时，接通润滑系统风扇低温控制开关41和冷却液风扇低温控制开关45，风扇Ⅱ21和风扇Ⅰ22开始工作，向散热器吹风，经过散热器的冷空气被加热成热空气吹向油箱24底部，通过导风罩在流向油箱24四周，油箱24被均匀加热。当油温和冷却也温度达到90℃时，接通润滑系统风扇高温控制开关42和冷却液风扇高温控制开关46，散热器风扇风扇Ⅱ21和风扇Ⅰ22高转速旋转，能产生更大气流吹向散热器，经散热器能产生更大热空气吹向油箱，油箱内的柴油温度能进一步提高，保证柴油正常流动。两个独立冷却风扇，由各自温度传感器控制，能有效保整个系统的可靠有效工作。

一、本发明设计原理

工程机械柴油机排气系统装置主要热量产生区域在排气歧管的废气涡轮增压器处和尾气净化装置与消声器处。

1、工程机械车辆柴油机普遍采用废气涡轮增压器，废气涡轮增压器的主轴需要润滑，增压器主轴的润滑是依靠柴油机润滑系统来完成的。通过优化设计，废气涡轮增压器的主轴润滑采用一套独立的润滑装置，增压器产生的热量通过润滑油带走，送至润滑油散热器将热量传递给油箱，对油箱进行加热。

2、在工程机械柴油机排气系统中，由于柴油机排气量大，排气系统紧凑，整个排气管短而粗。通过优化设计，对尾气进化装置与消声器之间排气管的热量加以回收，通过冷却液散热器将排气热量传递给油箱，对柴油进行加热。

二、本发明工作流程

废气涡轮增压器热量转换装置：在低温或严寒条件下使用这套系统对油箱进行加热。通过关闭柴油机润滑系统进油阀门4和柴油机润滑系统回油阀门30将柴油机3的润滑系统与废气涡轮增压器2的主轴1断开，打开进油阀门5和回油阀门29，进油管6上安装油泵8和驱动油泵的电动机9来提供润滑油的循环。润滑油温度传感器27来检测润滑油温度，进而控制润滑油散热器20下面的风扇Ⅰ22的转速来调节散热量，风扇Ⅰ22产生的高速气流吹向润滑油散热器20片间的间隙，将润滑油散热器20内高温润滑油的热量带走，同时空气被加热，热空气吹向油箱24底部，使油箱24底部均匀加热，按照导风罩25的导向作用，热空气继续吹向油箱24四周，油箱24四周也均匀被加热。

排气管热量转换装置：冷却液交换器10套装在排气管11上不予排气管11接触，进水管13上安装驱动冷却液循环的水泵15，水泵由电机带动16；进水管16上安装一个节温器18，用来控制冷却液的循环温度，当温度超过90℃时，节温器18自动打开让储液器19里面的冷却液流入循环系统来降低冷却液温度；进水管上安装冷却液温度传感器17，用来检测冷却液温度，控制冷却液散热器23下面的风扇Ⅱ21转速，适时改变散热强度，风扇Ⅱ21产生的高速气流吹向冷却液散热器23片间的间隙，将冷却液散热器23内高温冷却液的热量带走，同时空气被加热，热空气吹向油箱24底部，使油箱24底部均匀加热，按照导风罩25的导向作用，热空气继续吹向油箱24四周，油箱24四周也均匀被加热。