CN104736833A - 用于内燃机的进气组件与具有该进气组件的内燃机 - Google Patents

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Abstract

期望的是提高内燃机(10)燃烧燃料和空气的混合物的效率。该内燃机(10)可以用多个气缸(26A-26D)的入口阀的阿特金森阀门正时操作。为了避免燃料和空气的混合物从气缸(26A-26D)回流到内燃机(10)的进气歧管(22)，在进气歧管(22)和所述多个气缸(26A-26D)中的至少一个之间设置至少一个收集室(25A-25D)，用于限制该回流。

Description

用于内燃机的进气组件与具有该进气组件的内燃机
技术领域
本发明总体涉及一种内燃机，其包括多个气缸和一个进气组件，其中该进气组件用于供应进气或进气与燃料的混合物给多个气缸。
背景技术
内燃机一般来讲可以包括进气歧管，用于将流动的气态流体，例如进气或进气与燃料的混合物引导到内燃机的气缸。进气或进气与燃料的混合物可以通过与各个气缸相关联的进气端口被供应至该气缸内形成的燃烧室。入口阀可以设置在每个进气端口内并可被致动以在该气缸的燃烧周期内的预定正时打开和关闭。
为了提高发动机的效率，可以使用不同的入口阀门正时。例如，入口阀可以用阿特金森阀门正时来致动。根据该正时，该进气阀打开的时间比通常要长，以允许进气或进气与燃料的混合物从该燃烧室回流至该进气端口，从而减小有效压缩比。
本发明旨在至少部分地改善或克服现有系统的一个或多个方面。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于具有多个气缸的内燃机的进气组件包括被配置成向所述多个气缸供应气态流体的进气歧管，和收集室。该收集室流体地连接到该进气歧管并适于流体连接到所述多个气缸中的一个的进气端口。该收集室被配置为限制该气态流体从该进气端口回流入该进气歧管中。
根据本发明的另一个方面，一种内燃机包括多个气缸和一个进气歧管，该进气歧管被配置成向所述多个气缸供应气态流体。该内燃机还包括收集室，该收集室流体地连接到进气歧管以及所述多个气缸中的一个的进气端口上。该收集室被配置为限制气态流体从该进气端口回流入该进气歧管中。
本发明的其它特征和方面将在下面的说明书和附图中显而易见。
附图说明
图1是根据本发明的一种示例性内燃机的示意图；
图2是根据本发明的一个示例性实施例，流体地连接到内燃机的气缸的进气歧管的示意性剖视图；
图3是根据本发明的另一个示例性实施例，流体地连接到内燃机的气缸的进气歧管的示意性剖视图；
图4是根据本发明的再一个示例性实施例，流体地连接到内燃机的气缸的进气歧管的示意性剖视图；
图5是根据本发明的另一个示例性实施例，流体地连接到内燃机的气缸的进气歧管的示意性剖视图；
图6是根据本发明的又一个示例性实施例，流体地连接到内燃机的气缸的进气歧管的示意性剖视图；
图7是根据本发明的一个示例性实施例的进气歧管外壳的局部透视剖面图；以及
图8是图7中该进气歧管外壳的另一个局部透视剖面图。
具体实施方式
下面是本发明的示例性实施例的详细描述。本文所描述的示例性实施例旨在讲述本发明的原理，使本领域普通技术人员能够在多种不同的环境中以及许多不同的应用中实施并使用本发明。因此，示例性实施例并不意在，也不应被视为，对保护范围的限制性说明。相反，该保护的范围应由所附的权利要求书来限定。
本发明可部分基于以下认识：以入口阀的阿特金森阀门正时操作内燃机可能不足以使该内燃机的效率最大化。使用该内燃机入口阀的阿特金森阀门正时可能会导致充入的进气或充入的进气与燃料的混合物回流进入各个气缸的进气端口并进入该进气歧管。在本文中，术语“气态流体”可以同时用来指进气和进气与燃料的混合物。由于排出的空气或空气和燃料的混合物的温度因压缩而升高，吸入该进气歧管的空气或混合物的温度也会升高。当该进气歧管向多个气缸供应空气或燃料和空气的混合物时，温度沿着进气歧管内的流动方向升高。因此，供应到设置在该流动方向下游的气缸的空气或燃料和空气的混合物的温度升高，而浓度减小。这导致下游气缸的性能降低。
此外，空气或混合物的温度升高导致气缸的爆震率降低。为了避免过度爆震，必须降低气缸的压缩比，从而进一步降低了发动机的性能。
因此，本申请可以部分基于以下认识：避免空气或空气和燃料的混合物回流到该进气歧管可以防止该进气歧管中的温度升高。因而，下游气缸的性能可以得到改进。这可能会使得该燃烧发动机的整体性能得到改进。
本发明还可以部分地基于以下认识：在进气歧管与所述多个气缸之间设置至少一个单独的收集室可能会导致来自气缸的回流被限定在相应的收集室中，并且因此，不会进入该进气歧管。所述至少一个收集室可通过入口流体地连接到该歧管，并通过出口流体地连接到相应气缸的进气端口。该入口和出口的尺寸和布置都可以适当设置以防止或至少限制排出的燃料和空气的混合物进入该歧管。
本发明还可以部分地基于以下认识：单独的收集室的体积是各气缸进气体积的至少10％，例如，介于各气缸进气体积的10％和500％之间，20％和500％之间，30％和500％之间，40％和500％之间，50％和500％之间，100％和500％之间，或200％和500％之间，可以保证排出的燃料和空气的混合物不进入该进气歧管。此外，该收集室可以具有横截面，其远远大于连接该收集室与该进气歧管的入口的横截面。因此，可以实现该进气歧管的体积与该收集室的体积之间的重要分离。
本发明还可以部分地基于以下认识：在至少一个收集室中设置导流器可能会导致充入的空气或空气和燃料的混合物从该气缸排出之后被迫占据基本上全部的收集室体积。因此，一部分排出的空气或混合物进入该进气歧管的可能性可以减小。
现在参见附图，内燃机10的一个示例性实施例示于图1。内燃机10可以包括未示出的特征，例如燃料系统、空气系统、冷却系统、外围设备、传动系部件等。为了实现本发明，内燃机10是一种气体燃料内燃机。然而，本领域的技术人员将认识到，气体燃料内燃机10可以是利用燃料和空气的混合物进行燃烧的任何类型的发动机(涡轮、气体、柴油、天然气、丙烷、双燃料等)。此外，在一些类型的燃烧发动机中，燃料和空气的混合物可以经由进气歧管供给到该燃烧发动机中。在其它类型的燃烧发动机中，只有进气可经由该进气歧管被供给到该燃烧发动机，而燃料可以在燃烧之前被单独喷入每个气缸内。
气体燃料内燃机10可以是任何尺寸，具有任何数量的气缸与任何配置(“V”形、“直列”等等)。气体燃料内燃机10可以用于给任何机器或其他设备提供动力，包括机车应用、公路卡车或车辆、越野机、推土设备、发电机、航空航天应用、海洋应用、泵、固定设备如发电厂，或其它发动机驱动的应用。
仍然参见图1，气体燃料内燃机10包括发动机缸体20，该发动机缸体包括气缸组26A-26D、至少一个燃料箱(未示出)、与气缸26A-26D相关联的涡轮增压器40以及进气组件100。
发动机缸体20包括曲柄箱(未示出)，曲柄轴6(见图2-图6)被支撑在该曲炳箱内。曲柄轴6连接到活塞18(参见图2-图6)，这些活塞18可以在气体燃料内燃机10运行过程中在气缸26A-26D中的每一个中运动。
进气组件100包括进气歧管22、多个收集室25A-25D以及多个进气端口24A-24D。
进气歧管22限定了燃料和空气的混合物在进气歧管22内的流动方向(如图1中的箭头所示)，并通过气缸26A-26D的进气端口24A-24D中相应的一个进气端口流体地连接到气缸26A-26D中的每一个。进气端口24A-24D被配置成从进气歧管22接收燃料和空气的混合物。通常，进气端口24A-24D可以至少部分地在气缸26A-26D的各自的气缸盖或共同的气缸盖(未示出)中形成。气缸26A-26D中的每一个设置有至少一个进气阀35(见图2-图6)，其适于打开或关闭进气端口24A-24D中一个进气端口和气缸26A-26D的相应燃烧室16之间的流体连接。
收集室25A-25D被设置在进气端口24A-24D的上游。所述多个收集室25A-25D中的每一个与相邻的收集室25A-25D隔开并流体连接到进气歧管22和气缸26A-26D的进气端口24A-24D中的一个进气端口上，以接收来自进气歧管22的燃料和空气的混合物，并将其供应给进气端口24A-24D中相应的一个进气端口。
排气歧管28连接到气缸26A-26D中的每一个。气缸26A-26D中的每一个设置有至少一个排气阀36(见图2-图6)，其被配置成打开和关闭该相应气缸的燃烧室和排气歧管28之间的流体连接。
通常，当气体燃料内燃机10运行时，气体燃料和空气的混合物(在下文中称为“混合物”)经由进气歧管22、所述多个收集室25A-25D和所述多个进气端口24A-24D被引入到所述多个气缸26A-26D的燃烧室内。燃烧后，由该燃烧过程产生的排气通过排气歧管28从气缸26A-26D中释放出去。
涡轮增压器40被配置为使用气体燃料内燃机10的排气的热和压力来驱动压缩机44，将混合物在供给到该发动机之前进行压缩。具体地说，排气流经涡轮增压器40的涡轮机42时使涡轮机42旋转，从而降低压力和温度。压缩机44经由共用轴46可旋转地连接到涡轮机42并由涡轮机42驱动。
为了产生该混合物，气体混合器60被配置成通过主空气入口4吸入空气并通过燃料入口62吸入气体燃料。在气体混合器60中，空气与气体燃料混合，而所得到的混合物被供给压缩机44。
一般来说，压缩机44的出口通过压缩机连接21流体连接到进气歧管22的入口。如图1所示，压缩机44的出口经由冷却器23连接到进气歧管22的入口。布置在冷却器23下游的节流阀27被配置为打开或关闭压缩机连接21和进气歧管22之间的流体连接，从而使得或限制该混合物从压缩机连接21流入进气歧管22。
在气体燃料内燃机10运行期间，气体燃料和空气的混合物在供给到气缸26A-26D之前被压缩并冷却。在气缸26A-26D内，可以通过活塞18的运动而将混合物进一步压缩和加热(参见图2-图6)。然后，火花塞90(见图2-图6)产生火花，以点燃气缸26A-26D内的混合物。所产生的排气经由排气歧管28被排出。
排气歧管28的出口流体地连接到涡轮机42的入口。涡轮机42的出口可以流体地连接到，例如，排气处理系统(未示出)。
在一些示例性实施例中，如图1中所示，气体燃料内燃机10可以设置有废气门系统，该系统包括废气门连接80和废气门阀82。另外，气体燃料内燃机10还可以包括排出系统，该排出系统包括排出连接66和排出阀64。
现在转到图2，更详细地说明了根据本发明的一种内燃机的一个示例性实施例。本领域技术人员可以看出，图2中所示的示例性气缸26、示例性进气端口24和示例性收集室25可以分别验证图1中气缸26A-26D、进气端口24A-24D以及收集室25A-25D的原理。因此，图2中所示的示例性公开的结构也适用于图1所示的气缸26A-26D及其相应的进气端口24A-24D和收集室25A-25D。
图2示出了与混合物在进气歧管22中的流动方向垂直的示意剖视图。通常，气缸26限定了具有进气体积Vc的燃烧室16，并包括活塞18。在一些实施例中，视应用而定，进气体积Vc可具有诸如2升、4升、17升甚至更大的体积。曲柄轴6经由活塞杆8连接至活塞18。活塞18被配置成在气缸26内进行往复运动。
气缸26经由进气端口24被流体连接到收集室25。进气端口24可以具有流量横截面积(以下简称为“横截面”)d2。应该注意的是，进气端口24可具有非恒定的横截面。因此，如本文中所用，术语“横截面”可以通常用来表示部件的最大流量横截面积。
进气阀35可设置在进气端口24中。此外，气缸26可经由排气通道37流体连接至排气歧管28。排气阀36可以设置在排气通道37中。
进气歧管22限定了进气歧管体积Vs。收集室25被设置在进气歧管22与进气端口24之间。收集室25可包括入口29，该入口将收集室25流体连接到进气歧管22，收集室25还包括出口30，该出口将收集室25流体连接到进气端口24。收集室25可以限定收集室体积Ve。在图2所示的示例性实施例中，收集室25被设置为邻近进气歧管22。收集室25具有横截面d1，并且在从入口29延伸至出口30的部分25e中以基本恒定的横截面延伸。收集室25被配置成限定收集室体积Ve，该体积大小介于气缸26的进气体积Vc的50％和100％之间，这至少部分取决于用于进气阀35的阿特金森正时。在其它示例性实施例中，收集室体积Ve的大小可以为气缸26的进气体积Vc的至少10％，例如，介于气缸26的进气体积Vc的10％和500％之间，20％和500％之间，30％和500％之间，40％和500％之间，50％和500％之间，100％和500％之间，或200％和500％之间。
在图2所示的实施例中，收集室25由外壳形成，该外壳一侧被连接到进气歧管22的外壳，对侧连接到进气端口24(更精确地说，是气缸盖上限定进气端口24的那部分)。在一些实施例中，收集室25的外壳可以，例如，形成为管形构件，并且可以具有圆柱形横截面。应当注意的是，在其它示例性实施例中，该外壳可能不是圆柱形的，而是可以有任意形状的横截面，例如，矩形横截面。此外，应当理解的是，收集室25的外壳可以与进气歧管22的外壳整体成形，或可以是单独的外壳，以已知的方式，例如通过在相应外壳中的一者或两者上形成的一个或多个凸缘，而附接到进气歧管22的外壳上。这也适用于本文描述的其它示例性实施例。
在图2所示的实施例中，收集室25的横截面d1可以是进气端口24的横截面d2的50％至2500％。在其他一些将在下文描述的示例性实施例中，收集室25的横截面d1甚至可以大于进气端口24的横截面d2的2500％。虽然示于图2的收集室25和进气端口24被示为沿直线延伸，但是应当理解的是，进气端口24和/或收集室25还可以具有弯曲的或阶梯状的配置。此外，虽然示于图2的收集室25和进气端口24被示为具有恒定的横截面，但是应当理解的是，在其他实施例中，横截面d1和d2可以沿着收集室25和/或进气端口24的长度方向有所变化。
在气体燃料内燃机10运行期间，当，诸如，阿特金森正时用于进气阀35时，从燃烧室16排出的燃料和空气的混合物可在气缸26的压缩冲程中进入进气端口24(如图2中的箭头所示)。排出的燃料和空气的混合物可通过出口30进入收集室25。然而，由于收集室体积Ve的大小介于气缸26的进气体积Vc的50％和100％之间，排出的燃料和空气的混合物可能无法进入进气歧管22。因此，在进气歧管22中流动方向上(在图2中，垂直于纸面)流动的燃料和空气的混合物的温度不会受到排出的混合物的影响。应当注意的是，本文中使用的术语“进气体积”表示由燃烧室16的内表面、当活塞18在气缸26的进气冲程期间到达BDC位置时活塞18的上表面以及气缸盖的底面(未示出)所限定出来的体积。
现在参考图3，示出了本发明的另一个示例性实施例。图3所示的实施例类似于图2所示的实施例，且相同的元件以相同的参考数字表示。
在图3所示的实施例中，收集室25被设置在进气歧管22的进气歧管体积Vs中。应当理解的是，在其他示例性实施例中，收集室25可部分地设置在进气歧管体积Vs中。
在一些示例性实施例中，收集室25可以由圆柱形壁限定，其中圆柱形壁从进气歧管22外壳的内壁表面延伸出并围绕收集室25的出口30。收集室25同样可以限定收集室体积Ve，其大小为气缸26的进气体积Vc的至少10％，例如，介于气缸26的进气体积Vc的50％和100％之间。此外，收集室25的横截面d1同样可以介于进气端口24的横截面d2的50％和2500％之间。利用如图3所示的结构，就可以实现与图2所示的实施例相同的效果。
现在参照图4，示出了本发明的另一示例性实施例。同样地，相同的元件以相同的附图标记显示。
在图4所示的实施例中，收集室25可以有横截面d2，大小超过进气端口24的横截面d2的100％，例如超过进气端口24的横截面d2的400％、900％、1600％、2500％或10000％。在图4所示的实施例中，收集室25被设置在进气歧管22的外壳内。在一些实施例中，收集室25可由隔离墙25p形成，该隔离墙25p在进气歧管22的外壳中形成。隔离墙25p可以限定收集室25的入口29。在一些示例性实施例中，收集室25可以有横截面d1，该横截面与进气歧管22的内径d3相符合。在其它示例性实施例中，横截面d1可以与内径d3不同。收集室体积Ve的大小同样可以是气缸26的进气体积Vc的至少10％，例如，介于气缸26的进气体积Vc的50％和100％之间，或大大超过气缸26的进气体积Vc的100％。收集室25可以短于图2和图3所示的实施例中的长度。
应当理解的是，虽然示于图4的收集室25具有的入口29的开口面积与出口30的开口面积基本上相同，但入口29可以具有任何适当的开口面积，以允许在进气冲程期间提供足够量的燃料和空气的混合物给气缸26的燃烧室16，而同时在压缩冲程期间，使该进气歧管22的体积Vs与收集室体积Ve分离。此外，应当理解的是，虽然只有一个入口29示于图2-图4中，但入口29可以包括多个入口。各个入口可以具有相同的开口面积，或者可以具有不同的开口面积，并且可以分布在，例如，隔离墙25p内。
在一些示例性实施例中，收集室25的横截面d1可以介于进气端口24横截面d2和/或总开口面积，即入口29的流量横截面积的50％和2500％之间，或超过2500％。这可能会导致入口29下游的收集室25适当延伸，使得进气歧管体积Vs与收集室体积Ve之间有足够的间隔。
现在参照图5，示出了本发明的另一示例性实施例。相同的元件同样以相同的参考数字表示。
图5中所示的实施例是图4所示实施例的变形，并且包括设置在收集室体积Ve中的导流器31。导流器31可以是主体，如框架、肋状物或类似物。在一些实施例中，导流器31可以是板状构件，以至少两侧接触流动的气体燃料和空气的混合物，并被置于收集室25的入口29和出口30之间。在图5所示的实施例中，导流器31是板状构件，设置的方向基本上与燃料和空气的混合物进入和退出收集室25的流动方向垂直。板状构件31可以由适当的支撑结构(未示出)支撑。在一些示例性实施例中，板状构件31可以从收集室25的内壁表面延伸出。导流器31可以被配置成将从进气端口24排放出来的燃料和空气的回流引向内表面，例如收集室25的内周向表面25i。以这种方式，就可以确保从进气端口24排出的燃料和空气流占据收集室体积Ve的较大部分，从而实现防止任何排出的燃料和空气流进入进气歧管22的所期望的效果。
如图5所示，在一些示范性实施例中，导流器31，例如图5中所示的板状构件，可以设置在更靠近入口29，远离出口30的位置。在其他实施例中，导流器31可设置成更靠近出口30，远离入口29，或距离入口29和出口30基本上相同的距离。应当理解的是，导流器31也可包含在上述图2-图4的实施例中。
现在参考图6，示出了另一个示例性实施例。同样的元件同样以相同的附图标记表示。
在图6所示的实施例中，进气歧管22和收集室25基本上是上下设置的。因此，通过入口29进入收集室25的燃料和空气的混合物的流动方向与通过出口30排出收集室25的燃料和空气的混合物的流动方向基本上是彼此垂直的。但是应当理解的是，在其它实施例中，上述两个流动方向可以形成90°之外的任意角度。
另外，在垂直于进气歧管22中燃料和空气的混合物的流动方向的横截面内，入口29和出口30基本上设置在收集室25的一侧上。应当理解的是，虽然图6示出收集室25和进气歧管22具有基本上呈矩形的横截面，但是可以使用任何适当形状的横截面。以相同的方式，入口29和出口30的开口区域可以有任何适当的尺寸或形状。
导流器31形成为从收集室25的内壁延伸出来的隔离墙。如图6所示，形成导流器31的该隔离墙被设置成使得其以相对于出口30的开口区域小于90°的角度延伸出去。因此，该隔离墙对从进气端口24排出的燃料和空气的混合物分配被引导远离入口29的流动速度分量，如图6中箭头所示。形成导流器31的该隔离墙将收集室25分成入口侧室25a和出口侧室25b。此外，该隔离墙至少部分地限定了流动通道32，该流动通道流体连接入口侧室25a和出口侧室25b。在图6所示的实施例中，流动通道32由该隔离墙的周向边缘和收集室25的内壁表面25i限定。在其它示例性实施例中，流动通道32可在隔离墙内的适当位置处形成，而隔离墙可以在收集室25的相对内壁之间延伸。
现在参照图7和图8，示出了进气歧管22和多个收集室25A，25B，25C等等共用的共用进气外壳220的示例性实施例。图7和图8中所示的实施例的配置类似于图6所示的实施例的配置。
图7显示共用进气外壳220的局部透视剖面图。如图7所示，进气歧管22在共用进气外壳220的上部中形成并在一侧沿燃料和空气的混合物进入进气歧管22的流动方向延伸。各个收集室25A，25B，25C在共用进气外壳220的下部中形成，并与邻近的收集室被一个或多个隔离墙隔开。每个收集室通过形成每个收集室的入口29的基本上呈圆形的开口与进气歧管22流体连接，并包括基本上呈矩形的出口30，用于与气缸26A-26C中的一个气缸的进气端口连接(参见图1)。在其它示例性实施例中，入口29和出口30的开口可具有不同的形状或尺寸，或者各自可以具有多个开口。
图8显示共用进气外壳220的另一个局部透视剖面图。如图8所示，各个收集室25A-25D具有基本上呈箱形的横截面，其方向垂直于进气歧管22内燃料和空气的混合物的流动方向。入口29在箱形收集室25的上壁中形成，而出口30在箱形收集室25的一个相邻侧壁中形成。如图7和图8所示，导流器31形成为隔离墙，从邻近入口29的共同进气外壳220的一部分延伸出去，并朝向收集室25内与形成出口30的侧壁相对的侧壁延伸。流动通道32在邻近于收集室25相对侧壁的位置处形成。如上文图6所示的实施例中描述的，导流器31被布置成使得从进气端口24排出的燃料和空气回流撞击在导流器31上，而被引导向流动通道32。导流器31向排出的燃料和空气分配了被引导远离入口29的流动速度分量。因此，导流器31基本上防止了排出的燃料和空气经由入口29进入进气歧管22。
应当指出的是，参考图1至图8描述的实施例仅仅是示范性的，并且可以在不脱离本发明的前提下有多种变型，只要设置至少一个收集室，并且收集室的体积Ve足够大以容纳内燃机10运行期间从进气端口24排出的燃料和空气的量即可。因此，虽然上面已经说过，收集室的体积为每个气缸的进气体积的至少10％，例如，介于每个气缸的进气体积的10％和500％之间，20％和500％之间，30％和500％之间，40％和500％之间，50％和500％之间，100％和500％之间，或200％和500％之间，但在一些应用中，可以使用其他的体积以实现期望的效果。此外，虽然本文描述的实施例包括对应于多个气缸的多个收集室，但在本发明的其它实施例中可以只提供一个或多个收集室供选定个数的气缸使用。此外，在提供多个收集室的情况下，应该理解的是，所述多个收集室可以具有不同的尺寸，不一定必须具有相同的收集室体积。例如，对于设置在进气或进气和燃料的混合物在歧管内流动方向的较下游的气缸而言，收集室体积可以减少。
工业实用性
在下文中，示例性公开的气体燃料内燃机10的操作将参考图1到图8进行描述。
在气体燃料内燃机10运行期间，气体混合器60混合从主空气入口4接收的空气与气态燃料，并将所得到的混合物提供给压缩机44。接着，混合物通过压缩机44压缩并经由冷却器23提供给进气歧管22。供给到进气歧管22的燃料和空气的混合物在进气歧管22内沿着由进气歧管22所限定的流动方向(图1中的箭头所示)流动。
在进气冲程期间，气缸26A-26D中的每一个从进气歧管22中吸入进气体积Vc的燃料和空气的混合物并送入相应的燃烧室16(参见图2-图6)，同时相应的进气阀35打开。然后，燃烧室16中的燃料和空气的混合物在气缸26A-26D中的每一个的随后一个压缩冲程期间被压缩。
当气体燃料内燃机10以进气阀35的阿特金森正时运行时，进气阀35在压缩行程的一部分期间保持打开状态，且燃烧室16中的燃料和空气的混合物的一部分从该阀排出，并且进入相应的进气端口24。排出的燃料和空气的混合物沿进气端口24流动，如图2-图6中的箭头所示，并进入位于进气端口24上游的收集室25。应当指出的是，本文所用的术语“上游”和“下游”是指从进气歧管22供给气缸26A-26D中的每一个的燃烧室16的燃料和空气的混合物的流动方向。
收集室25A-25D中的每一个与邻近收集室分离开，且其体积Ve是各气缸26A-26D的进气体积Vc的至少10％。因此，进入收集室25A-25D的燃料和空气流被阻止或者至少限制进入进气歧管22，这是因为收集室25A-25D中的每一个的体积Ve都足够大。
因此，采用本发明的进气组件100可以确保进气歧管22内部的燃料和空气的混合物的温度并没有在设置成远离流动方向的气缸位置处升高。因此，气体燃料内燃机10的整体效率可以增加。
在一些示例性实施例中，收集室25A-25D所具有的尺寸和配置可以允许一部分排出的燃料和空气进入进气歧管22，只要对该内燃机整体性能的负面影响是可接受的即可。根据不同的情况，该收集室体积Ve可以，例如，小于各气缸26A-26D的进气体积Vc的50％，并且可以通过利用具有适当几何形状的收集室及其中的导流器来实现所期望的效果。
此外，本文所述的收集室和进气歧管的形状不旨在被限定于示例性实施例中描述的具体的形状。此外，根据内燃机10的不同配置，适当时可以修改各个收集室25的入口29以及出口30的相应的尺寸、形状、开口数目和位置。
虽然本发明的优选实施例已在本文中有所描述，但可在不脱离以下权利要求书范围的前提下进行改进和修改。

Claims (20)

1.一种用于具有多个气缸(26，26A，26B，26C，26D)的内燃机(10)的进气组件(100)，所述进气组件(100)包括：
进气歧管(22)，其被配置成向所述多个气缸(26，26A，26B，26C，26D)供应气态流体；和
收集室(25，25A，25B，25C，25D)，其流体连接到所述进气歧管(22)并适于流体连接到所述多个气缸(26，26A，26B，26C，26D)中的一个气缸的进气端口(24，24A，24B，24C，24D)，
其中，所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)被配置为限制气态流体从所述进气端口(24，24A，24B，24C，24D)回流入所述进气歧管(22)中。
2.如权利要求1所述的进气组件，其中，所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)包括导流器(31)，其设置在所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)中，用于引导所述气态流体从进气端口(24，24A，24B，24C，24D)回流向所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)的内周向表面(25i)。
3.根据权利要求2所述的进气组件，其中，所述的收集室(25，25A，25B，25C，25D)经由入口(29)被流体连接到所述进气歧管(22)，并适于经由出口(30)流体连接到所述进气端口(24，24A，24B，24C，24D)，并且所述导流器(31)包括板状构件，其大致面向所述入口(29)或所述出口(30)中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的进气组件，其中，所述板状构件被布置成更靠近所述入口(29)，远离所述出口(30)。
5.根据权利要求3或4所述的进气组件，其中，在垂直于进气歧管(22)中气态流体的流动方向的横截面内，所述入口(29)和所述出口(30)基本上设置在收集室(25，25A，25B，25C，25D)的一侧上，并且所述板状构件被配置为引导所述气态流体的回流流向所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)的另一侧。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的进气组件，其中，所述板状构件从所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)的内壁以相对于出口(30)的开口区域小于90度的角度(α)延伸出去，以为气态流体回流分配被引导离开入口(29)的流动速度分量。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的进气组件，其中，所述导流器(31)形成隔离墙，其用于将收集室(25，25A，25B，25C，25D)分隔成入口侧室(25a)和出口侧室(25b)，所述入口侧室(25a)流体连接到所述进气歧管(22)，而出口侧室(25b)适于被流体连接到所述进气端口(24，24A，24B，24C，24D)，所述隔离墙至少部分地限定流动通道(32)，其流体连接入口侧室(25a)和出口侧室(25b)。
8.根据权利要求7所述的进气组件，其中，所述流动通道(32)由所述隔离墙的周向边缘和所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)的内周向表面(25i)限定。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的进气组件，其中，所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)限定收集室体积(Ve)的大小为所述多个气缸(26，26A，26B，26C，26D)中的一个的进气体积(Vc)的至少10％，例如，介于进气体积(Vc)的10％和500％之间，20％和500％之间，30％和500％之间，40％和500％之间，50％和500％之间，100％和500％之间，或200％和500％之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的进气组件，其中，所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)具有最大流量横截面积(d1)，大小介于所述进气端口(24，24A，24B，24C，24D)的横截面(d2)的50％和2500％之间，80％和2500％之间，100％和2500％之间，或150％和2500％之间。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的进气组件，其中，所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)具有最大流量横截面积(d1)，大小超过所述进气端口(24，24A，24B，24C，24D)的横截面(d2)的100％，例如超过400％、900％、1600％、2500％或10000％。
12.根据权利要求10或11所述的进气组件，其中，所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)包括一个或多个入口开口，而且所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)的最大流量横截面积(d1)大小介于所述一个或多个入口开口的总流量横截面积的50％和2500％之间，80％和2500％之间，100％和2500％之间，或超过2500％。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的进气组件，其中，所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)被至少部分地设置在所述进气歧管(22)中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的进气组件，其中，所述进气歧管(22)和所述收集室(25，25A，25B，25C，25D)在共用进气外壳(220)内整体形成。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的进气组件，其中所述进气组件(100)包括多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)，所述多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)中的每一个与所述多个气缸(26，26A，26B，26C，26D)中的一个相关联。
16.根据权利要求15所述的进气组件，其中，所述多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)被配置为彼此相同。
17.根据权利要求15所述的进气组件，其中所述多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)中的至少一个被配置成与所述多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)中的至少一个其它收集室不同。
18.根据权利要求17所述的进气组件，其中所述多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)中的至少一个的大小与所述多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)中的至少一个其它收集室的大小不同。
19.根据权利要求17或18所述的进气组件，其中所述多个收集室(25，25A，25B，25C，25D)的大小沿着所述进气歧管(22)中气态流体的流动方向减小。
20.一种内燃机(10)，其包括：
权利要求1至19中任一项所述的进气组件(100)；和
多个气缸(26，26A，26B，26C，26D)，所述多个气缸中每一个具有进气端口(24，24A，24B，24C，24D)，用于从所述进气组件(100)接收气态流体。
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