具有阻焰器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及阻焰器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型總體上涉及一種包括至少一個(gè)阻焰器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述阻焰器配置成熄滅源自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽缸的火焰以及使所述至少一個(gè)汽缸內(nèi)待燃燒的氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生渦流。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的回火可造成災(zāi)難性的事故。當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的火焰從燃燒室的上游移向燃料源(例如進(jìn)氣歧管)時(shí)發(fā)生回火，所述進(jìn)氣歧管將氣體燃料和空氣的混合物供給到燃燒室。在這種情況下，火焰內(nèi)燃燒的熱量以及火焰前峰引起的壓力增加有可能破壞混合燃料和空氣的混合區(qū)域內(nèi)的任何結(jié)構(gòu)。
[0003]通常使用的包括緊密接合、非對(duì)齊、多通路阻焰器元件的阻焰器(有時(shí)稱為回火防止器)以當(dāng)火焰逆回時(shí)將其熄滅。在這方面，還知道另外使用包括至少一個(gè)阻焰器元件的阻焰器以將渦流速度分量加到常規(guī)回火防止器，從而形成從例如US 6179608B1所知的整體渦流器回火防止器。其中，公開了在回火事故期間將燃?xì)鉁u輪機(jī)中火焰前峰熄滅，同時(shí)在正常運(yùn)行期間提供混合功能的渦流回火防止器。本實(shí)用新型進(jìn)一步公開了下游阻焰器元件用作混合器，而將上游阻焰器元件和下游阻焰器元件組合起來用作阻焰器。
[0004]例如，F(xiàn)R2914695A1公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的入口空氣進(jìn)氣裝置，所述入口空氣進(jìn)氣裝置包括彎曲分配器，從所述彎曲分配器延伸出多個(gè)每條通向發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的供給管道，其中一些管道包括在它們分支結(jié)構(gòu)處的凸塊，所述凸塊減小進(jìn)氣側(cè)上的管道截面。
[0005]本實(shí)用新型至少部分地涉及改進(jìn)或克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面的不足。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，一種具有阻焰器的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包括:進(jìn)氣歧管，其限定氣體燃料和空氣的混合物的流動(dòng)方向；至少一個(gè)第一汽缸，其通過第一位置處的第一分支通路流體連接到所述進(jìn)氣歧管；至少一個(gè)第二汽缸，其通過在第二位置處的第二分支通路流體連接到所述進(jìn)氣歧管，所述第二位置相對(duì)于所述進(jìn)氣歧管中的所述流動(dòng)方向位于所述第一位置的下游；第一阻焰器，其設(shè)置在所述第一分支通路處，并且配置成使通過其進(jìn)入所述至少一個(gè)第一汽缸的所述氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生第一渦流；以及第二阻焰器，其設(shè)置在所述第二分支通路處，并且配置成使通過所述第二阻焰器進(jìn)入所述至少一個(gè)第二汽缸的所述氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生第二渦流，所述第一渦流小于所述第二渦流。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，公開一種用于運(yùn)行內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括通過第一位置處的第一分支通路流體連接到進(jìn)氣歧管的至少一個(gè)第一汽缸以及通過第一位置下游的第二位置處的第二分支通路流體連接到進(jìn)氣歧管的至少一個(gè)第二汽缸。所述方法包括使氣體燃料和空氣的混合物在該第一位置處產(chǎn)生第一渦流，將包括第一渦流的氣體燃料和空氣的混合物供給到至少一個(gè)第一汽缸中，使氣體燃料和空氣的混合物在第二位置處產(chǎn)生第二渦流，并且將包括第二渦流的氣體燃料和空氣的混合物供給到至少一個(gè)第二汽缸中，其中第一渦流小于第二渦流。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，阻焰器包括限定具有縱向軸線的主通路的殼體，布置在殼體內(nèi)并且具有相對(duì)于縱向軸線以第一角度α設(shè)置的流道的第一阻焰器元件，以及與第一阻焰器元件串聯(lián)布置在殼體內(nèi)并且具有相對(duì)于縱向軸線以第二角度β設(shè)置的流道的第二阻焰器元件。殼體還包括配置成指示第一角度α的第一標(biāo)記，以及配置成關(guān)于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用阻焰器的指示安裝方向的第二標(biāo)記。
[0009]在一些示例性實(shí)施方式中，包括縱向軸線的第一阻焰器可包括具有相對(duì)于第一阻焰器的縱向軸線以第一角度α設(shè)置的流道的第一阻焰器元件，并且包括縱向軸線的第二阻焰器可包括具有相對(duì)于該第二阻焰器的縱向軸線以第一角度α設(shè)置的流道的第一阻焰器元件。在此類示例性實(shí)施方式中，第一阻焰器的第一阻焰器元件的流道的第一角度α可小于第二阻焰器的第一阻焰器元件的流道的第一角度α。
[0010]在一些示例性實(shí)施方式中，第一阻焰器還可包括布置在第一阻焰器的第一阻焰器元件上游的第二阻焰器元件，其中第一阻焰器的第二阻焰器元件可包括相對(duì)于第一阻焰器的縱向軸線以第二角度β布置的流道，并且其中第一阻焰器的第二阻焰器元件的流道的第二角度β可具有與第一阻焰器的第一阻焰器元件的流道的第一角度α相反的正負(fù)號(hào)。此外，第二阻焰器還可包括設(shè)置在第二阻焰器的第一阻焰器元件上游的第二阻焰器元件，其中第二阻焰器的第二阻焰器元件可包括相對(duì)于第二阻焰器的縱向軸線以第二角度β設(shè)置的流道，并且其中第二阻焰器的第二阻焰器元件的流道的第二角度β可具有與第二阻焰器的第一阻焰器元件的流道的第一角度α相反的正負(fù)號(hào)。
[0011]在一些示例性實(shí)施方式中，第一角度α與第二角度β可具有相同的絕對(duì)值。
[0012]在一些示例性實(shí)施方式中，第一角度α可具有大約在0° -40°的范圍內(nèi)的絕對(duì)值，優(yōu)選約10° -30°。在一些實(shí)施方式中，第一角度α的絕對(duì)值取決于使用第一阻焰器的應(yīng)用和環(huán)境，特別是進(jìn)氣閥產(chǎn)生的渦流。
[0013]在一些示例性實(shí)施方式中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括氣體混合器，所述氣體混合器配置成將氣體燃料和空氣相混合，并且將氣體燃料和空氣的混合物供給到第一位置下游的進(jìn)氣歧管中。
[0014]所述第一和第二分支通路配置成使供給到所述第一和第二阻焰器下游的所述汽缸的所述氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生第三渦流。
[0015]在一些示例性實(shí)施方式中，可通過阻焰器下游的分支通路的形狀和幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生第三渦流。在該示例性實(shí)施方式中，第一渦流和第二渦流可以具有與第三渦流相同的渦流方向。
[0016]在一些示例性實(shí)施方式中，第一阻焰器還可以配置成熄滅源自至少一個(gè)第一汽缸的火焰，并且第二阻焰器還可以配置成熄滅源自至少一個(gè)第二汽缸的火焰。
[0017]在一些示例性實(shí)施方式中，所述方法還可包括使氣體燃料和空氣的混合物在產(chǎn)生第一渦流和第二渦流之后產(chǎn)生第三渦流，其中第一渦流和第二渦流可包括與第三渦流相同的渦流方向。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)將渦流理解為流體流(例如燃燒混合物流)的徑向速度。還應(yīng)當(dāng)注意的是，燃燒混合物流可包括軸向速度和徑向速度，兩者形成具有渦流的流體流。正如本文所公開的，小渦流可包括很小的徑向速度，而大渦流可包括很大的徑向速度。因此，小渦流可包括小徑向速率，而大渦流可包括大徑向速率。
[0019]在一些示例性實(shí)施方式中，渦流還可能涉及到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的流體的旋轉(zhuǎn)，同樣的情況在流體流不包括軸向速度，例如在活塞的下止點(diǎn)和上止點(diǎn)處時(shí)也會(huì)發(fā)生。
[0020]從下面的說明書和附圖中將了解本實(shí)用新型的其他特征和方面。
【附圖說明】
[0021]圖1是示例性V型氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性俯視圖，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括每個(gè)汽缸的阻焰器；
[0022]圖2是阻焰器的側(cè)視剖切圖，所述阻焰器包括兩個(gè)具有空間設(shè)置的流道的格柵；以及
[0023]圖3是沿圖2的線A-A的阻焰器的部分剖切圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面是本實(shí)用新型的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)說明書。在此所描述的示例性實(shí)施方式意在教導(dǎo)本實(shí)用新型的原理，使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在許多不同的環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本實(shí)用新型以針對(duì)許多不同的應(yīng)用。因此，典型實(shí)施方式不意在限制，并且不應(yīng)看作是對(duì)權(quán)利保護(hù)的范圍的限制性描述。相反，本實(shí)用新型保護(hù)的范圍應(yīng)當(dāng)由所附權(quán)利要求書限定。
[0025]本實(shí)用新型可以部分地基于以下認(rèn)識(shí):為每個(gè)汽缸設(shè)置具有以不同角度傾斜的流道的阻焰器可使得供給到每個(gè)汽缸以燃燒的氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生不同的渦流。供給到燃燒室的氣體燃料和空氣的混合物包括不同的主渦流，這可能由于例如連接到燃燒室的分支通路的形狀和幾何結(jié)構(gòu)而形成的。因此，要求通過在進(jìn)氣歧管的不同位置處設(shè)置阻焰器以加大主渦流，使得阻焰器還使得氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生不同的渦流。因此，每個(gè)汽缸內(nèi)的氣體燃料和空氣的混合物可包括均勻渦流，并且由此可在汽缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)更好的燃燒效果。更好的燃燒效果可以定義為均相的燃燒混合物、燃燒混合物更高的動(dòng)能、汽缸內(nèi)均勻的溫度分布、減弱的爆燃傾向和加快的燃燒過程。
[0026]本實(shí)用新型還可部分地基于以下認(rèn)識(shí):使用示例性公開的阻焰器可利于使供給到每個(gè)汽缸的氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生所需渦流，所述阻焰器具有至少兩個(gè)包括具有不同傾角的不同流道的阻焰器元件。此外，示例性公開的阻焰器可額外混合氣體燃料和空氣的混合物，并由此在汽缸內(nèi)實(shí)現(xiàn)上述更好的燃燒效果。
[0027]本實(shí)用新型還可部分地基于這樣的認(rèn)知:阻焰器的下游阻焰器元件，特別是下游阻焰器元件的流道傾角可與氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生的渦流成比例。因此，取決于應(yīng)用場(chǎng)合，提供具有較小傾角流道的阻焰器元件可使得氣體燃料和空氣的混合物較少地產(chǎn)生渦流，而具有較大傾角流道的阻焰器元件可使得氣體燃料和空氣的混合物產(chǎn)生更大的渦流。
[0028]現(xiàn)在參考附圖，圖1示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I的示例性實(shí)施方式。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I可以包括未顯示的特征部分，例如燃料系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、周邊設(shè)備、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件等。基于本實(shí)用新型的目的，將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I視為V型氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，然而氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I可以是任何類型的會(huì)利用阻焰器的發(fā)動(dòng)機(jī)(渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、氣體發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、丙烷發(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等)。另外，氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I可具有任意尺寸、任意數(shù)量的汽缸以及任何配置(V型-直列式-星型)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)I可用于驅(qū)動(dòng)任何機(jī)器或其他裝置，所述任何機(jī)器或其他裝置包括機(jī)車應(yīng)用、公路卡車和汽車、越野機(jī)器、運(yùn)土設(shè)備、發(fā)電機(jī)、航空航天應(yīng)用、船舶應(yīng)用、泵、固定設(shè)備或其它發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。
[0029]在下文將參照附圖描述用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的阻焰器的示例性實(shí)施方式。
[0030]參照?qǐng)D1，諸如V型汽缸