用于內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣組件與具有該進(jìn)氣組件的內(nèi)燃機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種內(nèi)燃機(jī)，其包括多個(gè)氣缸和一個(gè)進(jìn)氣組件，其中該進(jìn)氣組件用于供應(yīng)進(jìn)氣或進(jìn)氣與燃料的混合物給多個(gè)氣缸。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)一般來(lái)講可以包括進(jìn)氣歧管，用于將流動(dòng)的氣態(tài)流體，例如進(jìn)氣或進(jìn)氣與燃料的混合物引導(dǎo)到內(nèi)燃機(jī)的氣缸。進(jìn)氣或進(jìn)氣與燃料的混合物可以通過(guò)與各個(gè)氣缸相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣端口被供應(yīng)至該氣缸內(nèi)形成的燃燒室。入口閥可以設(shè)置在每個(gè)進(jìn)氣端口內(nèi)并可被致動(dòng)以在該氣缸的燃燒周期內(nèi)的預(yù)定正時(shí)打開和關(guān)閉。
[0003]為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，可以使用不同的入口閥門正時(shí)。例如，入口閥可以用阿特金森閥門正時(shí)來(lái)致動(dòng)。根據(jù)該正時(shí)，該進(jìn)氣閥打開的時(shí)間比通常要長(zhǎng)，以允許進(jìn)氣或進(jìn)氣與燃料的混合物從該燃燒室回流至該進(jìn)氣端口，從而減小有效壓縮比。
[0004]本發(fā)明旨在至少部分地改善或克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種用于具有多個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣組件包括被配置成向所述多個(gè)氣缸供應(yīng)氣態(tài)流體的進(jìn)氣歧管，和收集室。該收集室流體地連接到該進(jìn)氣歧管并適于流體連接到所述多個(gè)氣缸中的一個(gè)的進(jìn)氣端口。該收集室被配置為限制該氣態(tài)流體從該進(jìn)氣端口回流入該進(jìn)氣歧管中。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種內(nèi)燃機(jī)包括多個(gè)氣缸和一個(gè)進(jìn)氣歧管，該進(jìn)氣歧管被配置成向所述多個(gè)氣缸供應(yīng)氣態(tài)流體。該內(nèi)燃機(jī)還包括收集室，該收集室流體地連接到進(jìn)氣歧管以及所述多個(gè)氣缸中的一個(gè)的進(jìn)氣端口上。該收集室被配置為限制氣態(tài)流體從該進(jìn)氣端口回流入該進(jìn)氣歧管中。
[0007]本發(fā)明的其它特征和方面將在下面的說(shuō)明書和附圖中顯而易見。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種示例性內(nèi)燃機(jī)的示意圖；
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，流體地連接到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的進(jìn)氣歧管的示意性剖視圖；
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，流體地連接到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的進(jìn)氣歧管的示意性剖視圖；
[0011]圖4是根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)示例性實(shí)施例，流體地連接到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的進(jìn)氣歧管的示意性剖視圖；
[0012]圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，流體地連接到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的進(jìn)氣歧管的示意性剖視圖；
[0013]圖6是根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)示例性實(shí)施例，流體地連接到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的進(jìn)氣歧管的示意性剖視圖；
[0014]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的進(jìn)氣歧管外殼的局部透視剖面圖；以及
[0015]圖8是圖7中該進(jìn)氣歧管外殼的另一個(gè)局部透視剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面是本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述。本文所描述的示例性實(shí)施例旨在講述本發(fā)明的原理，使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠在多種不同的環(huán)境中以及許多不同的應(yīng)用中實(shí)施并使用本發(fā)明。因此，示例性實(shí)施例并不意在，也不應(yīng)被視為，對(duì)保護(hù)范圍的限制性說(shuō)明。相反，該保護(hù)的范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書來(lái)限定。
[0017]本發(fā)明可部分基于以下認(rèn)識(shí):以入口閥的阿特金森閥門正時(shí)操作內(nèi)燃機(jī)可能不足以使該內(nèi)燃機(jī)的效率最大化。使用該內(nèi)燃機(jī)入口閥的阿特金森閥門正時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致充入的進(jìn)氣或充入的進(jìn)氣與燃料的混合物回流進(jìn)入各個(gè)氣缸的進(jìn)氣端口并進(jìn)入該進(jìn)氣歧管。在本文中，術(shù)語(yǔ)“氣態(tài)流體”可以同時(shí)用來(lái)指進(jìn)氣和進(jìn)氣與燃料的混合物。由于排出的空氣或空氣和燃料的混合物的溫度因壓縮而升高，吸入該進(jìn)氣歧管的空氣或混合物的溫度也會(huì)升高。當(dāng)該進(jìn)氣歧管向多個(gè)氣缸供應(yīng)空氣或燃料和空氣的混合物時(shí)，溫度沿著進(jìn)氣歧管內(nèi)的流動(dòng)方向升高。因此，供應(yīng)到設(shè)置在該流動(dòng)方向下游的氣缸的空氣或燃料和空氣的混合物的溫度升高，而濃度減小。這導(dǎo)致下游氣缸的性能降低。
[0018]此外，空氣或混合物的溫度升高導(dǎo)致氣缸的爆震率降低。為了避免過(guò)度爆震，必須降低氣缸的壓縮比，從而進(jìn)一步降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
[0019]因此，本申請(qǐng)可以部分基于以下認(rèn)識(shí):避免空氣或空氣和燃料的混合物回流到該進(jìn)氣歧管可以防止該進(jìn)氣歧管中的溫度升高。因而，下游氣缸的性能可以得到改進(jìn)。這可能會(huì)使得該燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能得到改進(jìn)。
[0020]本發(fā)明還可以部分地基于以下認(rèn)識(shí):在進(jìn)氣歧管與所述多個(gè)氣缸之間設(shè)置至少一個(gè)單獨(dú)的收集室可能會(huì)導(dǎo)致來(lái)自氣缸的回流被限定在相應(yīng)的收集室中，并且因此，不會(huì)進(jìn)入該進(jìn)氣歧管。所述至少一個(gè)收集室可通過(guò)入口流體地連接到該歧管，并通過(guò)出口流體地連接到相應(yīng)氣缸的進(jìn)氣端口。該入口和出口的尺寸和布置都可以適當(dāng)設(shè)置以防止或至少限制排出的燃料和空氣的混合物進(jìn)入該歧管。
[0021]本發(fā)明還可以部分地基于以下認(rèn)識(shí):單獨(dú)的收集室的體積是各氣缸進(jìn)氣體積的至少10%，例如，介于各氣缸進(jìn)氣體積的10%和500%之間，20%和500%之間，30%和500%之間，40%和500%之間，50%和500%之間，100%和500%之間，或200%和500%之間，可以保證排出的燃料和空氣的混合物不進(jìn)入該進(jìn)氣歧管。此外，該收集室可以具有橫截面，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連接該收集室與該進(jìn)氣歧管的入口的橫截面。因此，可以實(shí)現(xiàn)該進(jìn)氣歧管的體積與該收集室的體積之間的重要分離。
[0022]本發(fā)明還可以部分地基于以下認(rèn)識(shí):在至少一個(gè)收集室中設(shè)置導(dǎo)流器可能會(huì)導(dǎo)致充入的空氣或空氣和燃料的混合物從該氣缸排出之后被迫占據(jù)基本上全部的收集室體積。因此，一部分排出的空氣或混合物進(jìn)入該進(jìn)氣歧管的可能性可以減小。
[0023]現(xiàn)在參見附圖，內(nèi)燃機(jī)10的一個(gè)示例性實(shí)施例示于圖1。內(nèi)燃機(jī)10可以包括未示出的特征，例如燃料系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、外圍設(shè)備、傳動(dòng)系部件等。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)10是一種氣體燃料內(nèi)燃機(jī)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10可以是利用燃料和空氣的混合物進(jìn)行燃燒的任何類型的發(fā)動(dòng)機(jī)(渦輪、氣體、柴油、天然氣、丙烷、雙燃料等)。此外，在一些類型的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料和空氣的混合物可以經(jīng)由進(jìn)氣歧管供給到該燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中。在其它類型的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，只有進(jìn)氣可經(jīng)由該進(jìn)氣歧管被供給到該燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，而燃料可以在燃燒之前被單獨(dú)噴入每個(gè)氣缸內(nèi)。
[0024]氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10可以是任何尺寸，具有任何數(shù)量的氣缸與任何配置(“V”形、“直列”等等)。氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10可以用于給任何機(jī)器或其他設(shè)備提供動(dòng)力，包括機(jī)車應(yīng)用、公路卡車或車輛、越野機(jī)、推土設(shè)備、發(fā)電機(jī)、航空航天應(yīng)用、海洋應(yīng)用、泵、固定設(shè)備如發(fā)電廠，或其它發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。
[0025]仍然參見圖1，氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20，該發(fā)動(dòng)機(jī)缸體包括氣缸組26A-26D、至少一個(gè)燃料箱(未示出)、與氣缸26A-26D相關(guān)聯(lián)的渦輪增壓器40以及進(jìn)氣組件 100。
[0026]發(fā)動(dòng)機(jī)缸體20包括曲柄箱(未示出)，曲柄軸6 (見圖2-圖6)被支撐在該曲炳箱內(nèi)。曲柄軸6連接到活塞18 (參見圖2-圖6)，這些活塞18可以在氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10運(yùn)行過(guò)程中在氣缸26A-26D中的每一個(gè)中運(yùn)動(dòng)。
[0027]進(jìn)氣組件100包括進(jìn)氣歧管22、多個(gè)收集室25A-25D以及多個(gè)進(jìn)氣端口 24A-24D。
[0028]進(jìn)氣歧管22限定了燃料和空氣的混合物在進(jìn)氣歧管22內(nèi)的流動(dòng)方向(如圖1中的箭頭所示)，并通過(guò)氣缸26A-26D的進(jìn)氣端口 24A-24D中相應(yīng)的一個(gè)進(jìn)氣端口流體地連接到氣缸26A-26D中的每一個(gè)。進(jìn)氣端口 24A-24D被配置成從進(jìn)氣歧管22接收燃料和空氣的混合物。通常，進(jìn)氣端口 24A-24D可以至少部分地在氣缸26A-26D的各自的氣缸蓋或共同的氣缸蓋(未示出)中形成。氣缸26A-26D中的每一個(gè)設(shè)置有至少一個(gè)進(jìn)氣閥35(見圖2-圖6)，其適于打開或關(guān)閉進(jìn)氣端口 24A-24D中一個(gè)進(jìn)氣端口和氣缸26A-26D的相應(yīng)燃燒室16之間的流體連接。
[0029]收集室25A-2?被設(shè)置在進(jìn)氣端口 24A-24D的上游。所述多個(gè)收集室25A-25D中的每一個(gè)與相鄰的收集室25A-25D隔開并流體連接到進(jìn)氣歧管22和氣缸26A-26D的進(jìn)氣端口 24A-24D中的一個(gè)進(jìn)氣端口上，以接收來(lái)自進(jìn)氣歧管22的燃料和空氣的混合物，并將其供應(yīng)給進(jìn)氣端口 24A-24D中相應(yīng)的一個(gè)進(jìn)氣端口。
[0030]排氣歧管28連接到氣缸26A-26D中的每一個(gè)。氣缸26A-26D中的每一個(gè)設(shè)置有至少一個(gè)排氣閥36 (見圖2-圖6)，其被配置成打開和關(guān)閉該相應(yīng)氣缸的燃燒室和排氣歧管28之間的流體連接。
[0031]通常，當(dāng)氣體燃料內(nèi)燃機(jī)1