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)，其包括多個氣缸和一個進(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氣缸。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)一般來講可以包括進(jìn)氣歧管，用于將流動的氣態(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與各個氣缸相關(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)置在每個進(jìn)氣端口內(nèi)并可被致動以在該氣缸的燃燒周期內(nèi)的預(yù)定正時打開和關(guān)閉。
[0003]為了提高發(fā)動機(jī)的效率，可以使用不同的入口閥門正時。例如，入口閥可以用阿特金森閥門正時來致動。根據(jù)該正時，該進(jìn)氣閥打開的時間比通常要長，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)的一個或多個方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種用于具有多個氣缸的內(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氣缸中的一個的進(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)明的另一個方面，一種內(nèi)燃機(jī)包括多個氣缸和一個進(jìn)氣歧管，該進(jìn)氣歧管被配置成向所述多個氣缸供應(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氣缸中的一個的進(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明書和附圖中顯而易見。
【附圖說明】
[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，對保護(hù)范圍的限制性說明。相反，該保護(hù)的范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書來限定。
[0017]本發(fā)明可部分基于以下認(rèn)識:以入口閥的阿特金森閥門正時操作內(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可能會導(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“氣態(tài)流體”可以同時用來指進(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升高。當(dāng)該進(jìn)氣歧管向多個氣缸供應(yīng)空氣或燃料和空氣的混合物時，溫度沿著進(jìn)氣歧管內(nèi)的流動方向升高。因此，供應(yīng)到設(shè)置在該流動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)動機(jī)的性能。
[0019]因此，本申請可以部分基于以下認(rèn)識: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)。這可能會使得該燃燒發(fā)動機(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:在進(jìn)氣歧管與所述多個氣缸之間設(shè)置至少一個單獨(dú)的收集室可能會導(dǎo)致來自氣缸的回流被限定在相應(yīng)的收集室中，并且因此，不會進(jìn)入該進(jìn)氣歧管。所述至少一個收集室可通過入口流體地連接到該歧管，并通過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: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:在至少一個收集室中設(shè)置導(dǎo)流器可能會導(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)動機(jī)中。在其它類型的燃燒發(fā)動機(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)動機(jī)，而燃料可以在燃燒之前被單獨(dú)噴入每個氣缸內(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)動機(jī)驅(qū)動的應(yīng)用。
[0025]仍然參見圖1，氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10包括發(fā)動機(jī)缸體20，該發(fā)動機(jī)缸體包括氣缸組26A-26D、至少一個燃料箱(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)行過程中在氣缸26A-26D中的每一個中運(yùn)動。
[0027]進(jìn)氣組件100包括進(jìn)氣歧管22、多個收集室25A-25D以及多個進(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)的流動方向(如圖1中的箭頭所示)，并通過氣缸26A-26D的進(jìn)氣端口 24A-24D中相應(yīng)的一個進(jìn)氣端口流體地連接到氣缸26A-26D中的每一個。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中的每一個設(shè)置有至少一個進(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。所述多個收集室25A-25D中的每一個與相鄰的收集室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中的一個進(jìn)氣端口上，以接收來自進(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)的一個進(jìn)氣端口。
[0030]排氣歧管28連接到氣缸26A-26D中的每一個。氣缸26A-26D中的每一個設(shè)置有至少一個排氣閥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