CN205225494U - 用于机器的进气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于机器的进气系统，该进气系统包括连接器、燃料进入阀输入端和燃料进入点，所述连接器包括入口部分、混合部分和出口部分，其中，所述连接器配置成引导空气依次流经所述连接器内的入口部分、混合部分和出口部分；其中，所述燃料进入阀输入端连接至所述连接器的外表面，并配置成接收进入所述连接器内的燃料；所述燃料接入点位于所述连接器内。所述燃料进入点配置成接收来自所述燃料进入阀输入端的燃料，并与通过所述连接器的气流形成一定的角度将燃料引入所述连接器内。本实用新型可以使该燃料进入点附近的空气流部分地转向，并因而可以在该燃料进入点附近生成湍流，从而增强空气与燃料的充分混合。

Description

用于机器的进气系统

技术领域

本实用新型涉及一种用于机器的内燃机的进气系统，其能更均匀地混合燃料和进气。

背景技术

为机器的内燃机提供空气和燃料的系统通常被称为进气系统。进气系统一般具有空气过滤器、燃料源以及进气歧管等。在某些进气系统中，可以采用涡轮增压器或机械增压器来增强空气压力以提高性能等。

空气通常通过空气过滤器进入发动机以过滤出可能损害发动机的颗粒。在空气过滤器的下游，燃料通常被引入到空气流中。例如，燃料喷射器通常包括喷射器，其配置成将一定量的燃料喷射到进气系统的空气中，从而产生空气和燃料的混合物。

空气在某些情况下可以被输入至机械增压器或涡轮增压器系统。机械增压器或涡轮增压器系统通常增强空气的压力并且使发动机输出更大的动力。

进气歧管通常提供用于将空气-燃料混合物输送至气缸的通道，其通常包括集气室和进气流道。集气室通常将空气-燃料混合物分配至多个气缸。从集气室处，空气-燃料经由各自的进气流道被导向气缸。

授予Czapka的美国专利第8,757,133B1号（在下文中称为’133专利）提供了一种用于内燃机的气体燃料混合器，其包括混合器主体和混合器元件，混合器元件支撑在于混合器主体内形成的混合器通道中。气体燃料混合器在第一端部附接至进气歧管并且第二端部接收进气。混合器元件的远端接受来自歧管通道的气体燃料，歧管通道从定位于进气歧管内的端口延伸。气体燃料流经混合器元件，然后通过多个形成于混合器元件的外露近端的开口。气体燃料与进气混合，且进气和气体燃料的混合物从混合器主体的第二端部流至混合器主体的第一端部，然后流至进气歧管。'133专利中的气体燃料混合器将燃料喷射入空气流中，其中喷射的中心方向通常平行于空气流。这种混合器的设置能提供的燃料与空气的混合不充分。

实用新型内容

本实用新型提高了燃料-空气混合物的混合、分配和均匀度，以在不使进气系统制造复杂化的前提下提高发动机性能。

在本实用新型的一方面，一种用于机器的进气系统，包括连接器，连接器包括入口部、混合部和出口部，其中，连接器配置成引导空气顺序地通过连接器内的入口部、混合部和出口部；连接至连接器外表面的燃料进入阀输入端，其中，燃料进入阀输入端配置成接收随后进入连接器的燃料；以及设置于连接器内的燃料进入点，燃料进入点配置成接收来自燃料进入阀输入端的燃料并将燃料引进连接器内，其中，燃料进入点进一步配置成与通过连接器的气流成一定角度将燃料引入连接器内。

所述的燃料进入点进一步包括输送管。

所述燃料进入点配置成至少部分地阻碍从所述入口部分流入的空气流。

输送管，所述输送管与通过所述连接器的气流成一定的角度连接至所述燃料进入点，以生成湍流，并使空气和燃料混合。

所述输送管的纵向方向与所述连接器的横截面的中心线成90度角。

所述输送管的纵向方向与所述连接器的横截面的中心线不平行。

所述输送管的一端连接至所述燃料进入点，并且所述输送管的另一端定位于所述连接器的横截面的中心线附近。

上述技术方案可以使燃料进入点周围的空气流部分地转向，从而在燃料进入点周围形成湍流。当湍流通过混合部并进入连接器的出口部时，湍流增强空气与燃料的混合。

附图说明

图1是根据本实用新型的一方面的示例性机器的示意图。

图2是用于图1的机器的进气系统的示意图。

图3是用于图2的进气系统的进气流道的示意图。

图4示出图3中的示例性进气流道的剖视图。

图5是根据本实用新型的进气流道的另一方面的剖视图。

具体实施方式

现为如附图中的示例性说明做出详细参考。尽可能地，在所有附图中用相同的参考标号指相同或类似的部件。虽然在下文中讨论了具体的配置和设置，但是应了解这样做只是出于示例性目的。

图1示出了示例性作业机器100，其可包含本实用新型公开的进气系统200。所述作业机器100可包括发动机壳体102、操作室104和用于挖掘和装载材料的作业工具106。示出的示例性作业机器100是轮式装载机。作业工具106可以由包括工具致动器的多个致动器来提供动力和控制。作业机器100可包括前、后地面接合装置，例如用于支撑作业机器100的前轮110和后轮112。

发动机壳体102可包括动力源例如发动机114，以及冷却系统116。发动机114可以通过变速器向前轮110和/或后轮112提供动力。冷却系统116可配置成通过热交换器，例如散热器来吸入或排出空气，和/或为发动机114提供对流冷却。发动机114可以连接到进气系统200。发动机114和进气系统200可与电子控制模块118（ECM）等通信连接并被其控制。图1示出的作业机器100只是示例性的。工作机器100可以是推土机、矿车、高速公路用卡车、汽车、机动车、非公路载重车、土方设备、材料装卸机、伐木机、压土机、施工设施、发电机、泵、机车、海上应用、采矿机器或其他任何采用本实用新型所公开的进气系统200的设备或应用。

图2示出示例性的进气系统200。进气系统200可以包括多个部件，例如多个进气流道300和集气室400。进气系统200可进一步包括一个或多个部件，例如空气过滤器210、入口管230、燃料喷射器240等。进气系统200可以被实现为多燃料源系统。在一个方面，进气系统200可以是双燃料源系统。多燃料源系统或者双燃料源系统可向进气系统200提供多种燃料。例如，如果被实现为双燃料源系统，进气系统200可以喷射气体燃料和液体燃料。气体燃料可以是例如天然气、丙烷、掩埋气等。相应的气体燃料系统可包括气体燃料加压源、压力调节器和阀门等。液体燃料可以是柴油、汽油等。相应的液体燃料系统可包括液体燃料源、燃料泵、共轨、一个或多个燃料喷射器等等。进气系统200也可以被实现为单燃料源系统。进气系统200还可以包括其它部件，例如气温度传感器、歧管压力传感器、安装法兰和其他（未示出）。此外，进气系统200可包括涡轮增压器220或类似部件，例如压缩机、机械增压器、或其他增加燃料空气压力的部件。在某些情况下，所述涡轮增压器220可能未被使用。进气系统200中的部件的排列方式是按照空气进入进气系统200及随后进入发动机114的顺序进行设置的。

在一个方面，进气系统200可包括空气过滤器210。空气流经空气过滤器210以向发动机114提供过滤后的空气。就这方面而言，空气过滤器210充分地从空气中除去了微粒物质，以降低磨损和/或损坏进气系统200和发动机114的可能性。

然后空气流入为发动机114提供空气的集气室400，所述集气室400也是一个巨大的风挡可以帮助减少任何振荡或不稳定的气流。该集气室400的尺寸和形状可以影响整体的发动机性能。空气通过进气流道300从集气室400流向发动机114。进气流道300可以连接到发送机的进气口，例如发动机114的汽缸盖250。进气流道300的设计可以影响内燃机发动机114的功率和扭矩特性。在进气流道300内，振动压力波可以提高发动机114的容积效率。通过对进气流道300的精心设计，发动机114可被“调整”到特定的期望运行参数，例如特定的运行PRM（每分钟转数）。

图3根据本实用新型示出了示例性的进气流道300的示意图。进气流道300可包括连接器320。来自集气室400的空气通过入口连接器310进入进气流道300并且空气流经连接器320。在一个方面，连接器320可以由该进气流道300的圆柱表面组成。在某些方面，连接器320可以是椭圆、矩形等形状以便为发动机114提供空气。连接器320可形成预先设计的容积。来自集气室400的空气通过入口连接器310进入到连接器320。入口连接器310可以将集气室400与连接器320连接。入口连接器310可以为圆柱形、椭圆形、矩形或者其他形状以建立与集气室400和进气流道300的连接。进气流道300可以包括出口连接器330。出口连接器330可以将进气流道300与发动机114连接。例如，出口连接器330可将进气流道300连接到发动机114的汽缸盖250上。出口连接器330可包括如图3中所公开的法兰，以便可靠地连接在发动机114上。出口连接器330可以是圆柱形、椭圆形、矩形或其他形状，以建立进气流道300和发动机114之间的连接。进气流道300可进一步包括燃料进入阀输入端340和燃料进入点350。具体地，所述燃料进入阀输入端340可以是配置成连接到气体燃料系统的气体燃料进入阀输入端。更具体地，所述燃料进入阀输入端340可以从燃料进入阀接收燃料，或者可以连接到燃料进入阀以向进气流道300提供气体燃料。

图4示出图3的示例性进气流道300的剖视图。燃料进入阀输入端340可与燃料进入点350连接，使得进入燃料进入阀输入端340的燃料随后经由燃料进入点350引入连接器320内部。燃料进入阀输入端340可与连接器320连接。沿燃料进入点350的纵向，燃料进入点350的一端可与燃料进入阀输入端340流体连接，并且燃料进入点350的另一端可位于连接器320内部。在一个方面，燃料进入点350的一端可突出于连接器320内部。可选地，燃料进入阀输入端340可配置成将燃料喷射器240（图2中示出）连接于燃料进入点350，并且燃料进入点350可将燃料喷射器240保持在连接器320中。

在一个方面，燃料进入点350的纵向可与连接器320的截面的中心线（通过点虚线示出）成一定角度，使得燃料进入点350至少部分阻挡在连接器320内部流动的空气流。在某些方面，燃料进入点350的纵向可不平行于连接器320的截面的中心线。在另一方面，燃料进入点350的纵向可配置成可调节地改变与连接器320的截面的中心线形成的角度。燃料进入点350与通过连接器320的空气流成一定角度以提供燃料流，可增强空气与喷射燃料的混合。连接器320可以分为入口部分370、混合部分380和出口部分。燃料进入阀输入端340和燃料进入点350可位于混合部分380中。连接器320的入口部分370位于燃料进入点350上游。

应当认识到，在不偏离本实用新型的范围的情况下，可使用具有多个燃料进入点350的应用。在不偏离本实用新型的范围的情况下，燃料进入点350和燃料进入阀输入端340之间的连接的类型可通过使用夹具固定、波纹管、焊接等实现。在特定方面，进气流道300设置在涡轮增压器220，例如压缩机和/或增压器的下游。因此，由于举例的压缩机配置于下游，进气流道300内的气压为较高气压。

图5是进气流道300的另一方面的剖视图。在这个方面，燃料进入点350可进一步延伸至连接器320。例如，燃料进入点350可在连接器320内部形成圆柱形形状。也可以设定燃料进入点350为其它形状。连接器320可以分为入口部分370、混合部分380和出口部分390。燃料进入阀输入端340和燃料进入点350可位于混合部分380中。连接器320的入口部分370位于燃料进入点350上游。在连接器320的流动方向上，入口部分370可接收来自集气室400的空气流。当经过入口部分370时，空气可被燃料进入点350阻挡。在一个方面，燃料进入点350的圆柱形部分可使空气流动转向。在另一方面，燃料进入点350的圆柱形部分可在空气流中产生湍流。

进气流道300可以进一步包括输送管360。输送管360可连接到燃料进入点350。在一个方面，输送管360可以可拆卸地连接到燃料进入点350。在某些方面，在不偏离本实用新型的范围的前提下，输送管360可通过夹具固定、波纹管、焊接、钎接等连接到燃料进入点350。输送管360截面可以呈圆柱形。输送管360截面还可以为多边形、椭圆形等形状。从燃料进入点350进入的燃料穿过输送管360并且被引入到连接器320中。燃料进入阀输入端340的截面面积可等于或大于输送管360的截面面积。

输送管360的长度可以变化。在一个方面，输送管360的一端可以安装在燃料进入点350上，并且输送管360的另一端可位于连接器320的截面的中心线附近或位于连接器320的截面的中心线处。在某些方面，输送管360的一端可远离连接器320的截面的中心线定位。输送管360的纵向与连接器320的中心线成一定角度，使得输送管360至少部分阻挡来自入口部分370空气流。在一个方面，输送管360的纵向可以不平行于连接器320的截面的中心线。在某些方面，输送管360的纵向和/或燃料进入点350的纵向和输送管360可与连接器320的截面的中心线成90度角。例如，输送管360与形成燃料喷射384的连接器320的截面的中心线成90度角。

连接器320的混合部分380可以与入口部分370相邻并且可以与连接器320内燃料进入点350的位置所在的区域相关联。混合部分380可以对应于从入口部分370流动的空气经由燃料进入点350与进入连接器320的燃料相结合的区域。空气与燃料的混合基本上发生在混合部分380中。具体地，空气与燃料的混合可以发生在混合部分380中，如湍流382所示。在一个方面，湍流382的形成部分归因于于输送管360的位置。在一个方面，湍流382的形成部分归因于输送管360的燃料注入。出口部分390位于燃料进入点350的下游。出口部分390对应于燃料和空气的混合流通过进气流道300的区域。应当认识到的是，在不偏离本实用新型范围的前提下，入口部分370、混合部分380和出口部分390中的任意一个根据进气流道300的物理特性可以具有不同的形状或尺寸。

还可以预期的是，进气流道300能够设置在用于双燃料发动机系统114的进气系统200中。例如，进入燃料进入点350的气态或液态燃料可以在混合部分380中与空气和/或空气与另一种气态或液态燃料的混合物相混合。就此而言，其他气态或液态燃料可以从进气流道300的上游或在进气流道300自身中注入。或者，对于双燃料发动机系统114而言，其他气态或液态燃料可以从进气流道300的下游注入。例如，气态或液态燃料可以直接注入至发动机系统114中。在一个方面，进气流道300可以配置成取代单燃料系统的常规进气流道，从而起到双燃料系统或多燃料系统的作用。就此而言，进气流道300可以配置有与单燃料系统的常规进气流道一致的尺寸和形状。通过将进气流道300安装在常规进气系统中，进气系统可以基本上起到双燃料或多燃料源系统的作用。

工业实用性

本实用新型可适用于任何需要将燃料和空气进行混合的燃料-空气进气系统。具体地，本实用新型可以包括具有燃料进入阀输入端340和燃料进入点350的进气流道300，其中，燃料进入点350配置成燃料喷射，该燃料喷射能增强空气-燃料混合。燃料可以是流体或气态燃料，例如天然气、丙烷、填埋气、汽油、柴油等。在一个方面，燃料可以是气态燃料，例如天然气、丙烷、填埋气等。

进气系统200的功能是为发动机114提供空气-燃料混合物。为发动机114提供均匀的空气-燃料混合物有利于增加动力、增强燃烧以及提高效率等等。集气室400为进气流道300提供空气。可以有一个与所有进气流道300连接的集气室400，或者，可以有多个集气室400，且一个或多个进气流道300连接至各集气室400。

在运行时，将空气提供至进气系统200。燃料通过燃料进入阀输入端340引入。进入进气流道300的燃料量可以通过燃料进入阀输入端340确定。在一个方面，发动机控制模块118可以通过操作相关联的燃料进入阀来控制进入燃料进入阀输入端340的燃料量。

应了解，发动机控制模块118可以容易地实施为能够控制多种机器功能的总机器微处理器。或者，发动机控制模块118可以包括多个模块，其中每一个模块执行一种或多种指定功能。另外，各种其他电路可与发动机控制模块118相关联，例如，供电电路、信号调节电路、数据采集电路、信号输出电路、信号放大电路和其他类型的电路。

根据本实用新型设置的进气流道300，在其内部的燃料和空气的混合得到加强。通过连接器320的入口部分370的空气进入连接器320的混合部分380。连接器320的混合部分380部分地依靠燃料进入阀输入端340、燃料进入点350和/或输送管360的设置来混合空气和燃料。

连接器320内的燃料进入点350可以将围绕燃料进入点350的空气流部分地转向。经过转向和未经转向的空气流与燃料进入点350所引入的燃料进行混合，并且由此可以产生围绕燃料进入点350的湍流。当通过混合部分380并进入连接器320的出口部分390时，湍流增强了空气与燃料的混合。

为了增强湍流并使混合更均匀，输送管360可以连接至燃料进入点350，其中，所述输送管360的一端连接至燃料进入点350，而输送管360的另一端位于连接管320的横截面的中心线附近。连接器320内的输送管360将围绕燃料进入点350的空气流至少部分地转向。经过转向和未经转向的空气流与输送管360所引入的燃料进行混合，并且由此在混合部分380中产生围绕输送管360的湍流，如图5中所示。当湍流通过混合部分380并进入连接器320的出口部分390时，湍流至少部分产生了混合流。

本实用新型普遍适用于与诸如采矿、建筑、农业和交通运输等工业相关的多种非公路机器的内燃机。例如，该非公路机器可以为推土机、矿车、公路上行驶载重车、汽车、机动车、非公路载重车、土方机械、材料装卸机、伐木机、压土机、施工设施、固定发电机、泵、机车、海上应用、采矿机器或其他任何采用本实用新型所公开的进气系统200的设备或应用。同样，本实用新型普遍适用于一般包括发电机和原动机的多种发电机组的内燃机中。

Claims (7)

1.一种用于机器的进气系统（200），其特征在于，包括：

连接器（320），所述连接器（320）包括入口部分（370）、混合部分（380）和出口部分（390），其中，所述连接器（320）配置成引导空气依次通过所述连接器（320）内的所述入口部分（370）、所述混合部分（380）和所述出口部分（390），

燃料进入阀输入端（340），所述燃料进入阀输入端（340）连接至所述连接器（320）的外表面，其中，所述燃料进入阀输入端（340）配置成接收进入所述连接器（320）的燃料；和

燃料进入点（350），所述燃料进入点（350）位于所述连接器（320）内，所述燃料进入点（350）配置成接收来自所述燃料进入阀输入端（340）的燃料，并与通过所述连接器（320）的气流成一定角度将所述燃料引入所述连接器（320）内。

2.根据权利要求1所述的进气系统（200），其特征在于，所述的燃料进入点（350）进一步包括输送管（360）。

3.根据权利要求1所述的进气系统（200），其特征在于，所述燃料进入点（350）配置成至少部分地阻碍从所述入口部分（370）流入的空气流。

4.根据权利要求1所述的进气系统（200），其特征在于，进一步包括：

输送管（360），所述输送管（360）与通过所述连接器（320）的气流成一定的角度连接至所述燃料进入点（350），以生成湍流（382），并使空气和燃料混合。

5.根据权利要求4所述的进气系统（200），其特征在于，所述输送管（360）的纵向方向与所述连接器（320）的横截面的中心线成90度角。

6.根据权利要求4所述的进气系统（200），其特征在于，所述输送管（360）的纵向方向与所述连接器（320）的横截面的中心线不平行。

7.根据权利要求4所述的进气系统（200），其特征在于，所述输送管（360）的一端连接至所述燃料进入点（350），并且所述输送管（360）的另一端定位于所述连接器（320）的横截面的中心线附近。