具有阻焰器的内燃发动机及阻焰器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型总体上涉及一种包括至少一个阻焰器的内燃发动机，所述阻焰器配置成熄灭源自所述内燃发动机的至少一个汽缸的火焰以及使所述至少一个汽缸内待燃烧的气体燃料和空气的混合物产生涡流。
【背景技术】
[0002]内燃发动机内的回火可造成灾难性的事故。当内燃发动机的燃烧室内的火焰从燃烧室的上游移向燃料源(例如进气歧管)时发生回火，所述进气歧管将气体燃料和空气的混合物供给到燃烧室。在这种情况下，火焰内燃烧的热量以及火焰前峰引起的压力增加有可能破坏混合燃料和空气的混合区域内的任何结构。
[0003]通常使用的包括紧密接合、非对齐、多通路阻焰器元件的阻焰器(有时称为回火防止器)以当火焰逆回时将其熄灭。在这方面，还知道另外使用包括至少一个阻焰器元件的阻焰器以将涡流速度分量加到常规回火防止器，从而形成从例如US 6179608B1所知的整体涡流器回火防止器。其中，公开了在回火事故期间将燃气涡轮机中火焰前峰熄灭，同时在正常运行期间提供混合功能的涡流回火防止器。本实用新型进一步公开了下游阻焰器元件用作混合器，而将上游阻焰器元件和下游阻焰器元件组合起来用作阻焰器。
[0004]例如，FR2914695A1公开了一种用于内燃发动机的入口空气进气装置，所述入口空气进气装置包括弯曲分配器，从所述弯曲分配器延伸出多个每条通向发动机的汽缸的供给管道，其中一些管道包括在它们分支结构处的凸块，所述凸块减小进气侧上的管道截面。
[0005]本实用新型至少部分地涉及改进或克服现有系统的一个或多个方面的不足。
【实用新型内容】
[0006]根据本实用新型的一个方面，一种具有阻焰器的内燃发动机，包括:进气歧管，其限定气体燃料和空气的混合物的流动方向；至少一个第一汽缸，其通过第一位置处的第一分支通路流体连接到所述进气歧管；至少一个第二汽缸，其通过在第二位置处的第二分支通路流体连接到所述进气歧管，所述第二位置相对于所述进气歧管中的所述流动方向位于所述第一位置的下游；第一阻焰器，其设置在所述第一分支通路处，并且配置成使通过其进入所述至少一个第一汽缸的所述气体燃料和空气的混合物产生第一涡流；以及第二阻焰器，其设置在所述第二分支通路处，并且配置成使通过所述第二阻焰器进入所述至少一个第二汽缸的所述气体燃料和空气的混合物产生第二涡流，所述第一涡流小于所述第二涡流。
[0007]根据本实用新型的另一个方面，公开一种用于运行内燃发动机的方法，所述内燃发动机包括通过第一位置处的第一分支通路流体连接到进气歧管的至少一个第一汽缸以及通过第一位置下游的第二位置处的第二分支通路流体连接到进气歧管的至少一个第二汽缸。所述方法包括使气体燃料和空气的混合物在该第一位置处产生第一涡流，将包括第一涡流的气体燃料和空气的混合物供给到至少一个第一汽缸中，使气体燃料和空气的混合物在第二位置处产生第二涡流，并且将包括第二涡流的气体燃料和空气的混合物供给到至少一个第二汽缸中，其中第一涡流小于第二涡流。
[0008]根据本实用新型的另一方面，阻焰器包括限定具有纵向轴线的主通路的壳体，布置在壳体内并且具有相对于纵向轴线以第一角度α设置的流道的第一阻焰器元件，以及与第一阻焰器元件串联布置在壳体内并且具有相对于纵向轴线以第二角度β设置的流道的第二阻焰器元件。壳体还包括配置成指示第一角度α的第一标记，以及配置成关于在内燃发动机中使用阻焰器的指示安装方向的第二标记。
[0009]在一些示例性实施方式中，包括纵向轴线的第一阻焰器可包括具有相对于第一阻焰器的纵向轴线以第一角度α设置的流道的第一阻焰器元件，并且包括纵向轴线的第二阻焰器可包括具有相对于该第二阻焰器的纵向轴线以第一角度α设置的流道的第一阻焰器元件。在此类示例性实施方式中，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]在一些示例性实施方式中，第一阻焰器还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对于第一阻焰器的纵向轴线以第二角度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可具有与第一阻焰器的第一阻焰器元件的流道的第一角度α相反的正负号。此外，第二阻焰器还可包括设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对于第二阻焰器的纵向轴线以第二角度β设置的流道，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可具有与第二阻焰器的第一阻焰器元件的流道的第一角度α相反的正负号。
[0011]在一些示例性实施方式中，第一角度α与第二角度β可具有相同的绝对值。
[0012]在一些示例性实施方式中，第一角度α可具有大约在0° -40°的范围内的绝对值，优选约10° -30°。在一些实施方式中，第一角度α的绝对值取决于使用第一阻焰器的应用和环境，特别是进气阀产生的涡流。
[0013]在一些示例性实施方式中，内燃发动机可以包括气体混合器，所述气体混合器配置成将气体燃料和空气相混合，并且将气体燃料和空气的混合物供给到第一位置下游的进气歧管中。
[0014]所述第一和第二分支通路配置成使供给到所述第一和第二阻焰器下游的所述汽缸的所述气体燃料和空气的混合物产生第三涡流。
[0015]在一些示例性实施方式中，可通过阻焰器下游的分支通路的形状和几何结构产生第三涡流。在该示例性实施方式中，第一涡流和第二涡流可以具有与第三涡流相同的涡流方向。
[0016]在一些示例性实施方式中，第一阻焰器还可以配置成熄灭源自至少一个第一汽缸的火焰，并且第二阻焰器还可以配置成熄灭源自至少一个第二汽缸的火焰。
[0017]在一些示例性实施方式中，所述方法还可包括使气体燃料和空气的混合物在产生第一涡流和第二涡流之后产生第三涡流，其中第一涡流和第二涡流可包括与第三涡流相同的涡流方向。
[0018]根据本实用新型，应当将涡流理解为流体流(例如燃烧混合物流)的径向速度。还应当注意的是，燃烧混合物流可包括轴向速度和径向速度，两者形成具有涡流的流体流。正如本文所公开的，小涡流可包括很小的径向速度，而大涡流可包括很大的径向速度。因此，小涡流可包括小径向速率，而大涡流可包括大径向速率。
[0019]在一些示例性实施方式中，涡流还可能涉及到内燃发动机内的流体的旋转，同样的情况在流体流不包括轴向速度，例如在活塞的下止点和上止点处时也会发生。
[0020]从下面的说明书和附图中将了解本实用新型的其他特征和方面。
【附图说明】
[0021]图1是示例性V型气体燃料内燃发动机的示意性俯视图，所述内燃发动机包括每个汽缸的阻焰器；
[0022]图2是阻焰器的侧视剖切图，所述阻焰器包括两个具有空间设置的流道的格栅；以及
[0023]图3是沿图2的线A-A的阻焰器的部分剖切图。
【具体实施方式】
[0024]下面是本实用新型的示例性实施方式的详细说明书。在此所描述的示例性实施方式意在教导本实用新型的原理，使本领域的普通技术人员在许多不同的环境中能够实现和使用本实用新型以针对许多不同的应用。因此，典型实施方式不意在限制，并且不应看作是对权利保护的范围的限制性描述。相反，本实用新型保护的范围应当由所附权利要求书限定。
[0025]本实用新型可以部分地基于以下认识:为每个汽缸设置具有以不同角度倾斜的流道的阻焰器可使得供给到每个汽缸以燃烧的气体燃料和空气的混合物产生不同的涡流。供给到燃烧室的气体燃料和空气的混合物包括不同的主涡流，这可能由于例如连接到燃烧室的分支通路的形状和几何结构而形成的。因此，要求通过在进气歧管的不同位置处设置阻焰器以加大主涡流，使得阻焰器还使得气体燃料和空气的混合物产生不同的涡流。因此，每个汽缸内的气体燃料和空气的混合物可包括均匀涡流，并且由此可在汽缸内实现更好的燃烧效果。更好的燃烧效果可以定义为均相的燃烧混合物、燃烧混合物更高的动能、汽缸内均匀的温度分布、减弱的爆燃倾向和加快的燃烧过程。
[0026]本实用新型还可部分地基于以下认识:使用示例性公开的阻焰器可利于使供给到每个汽缸的气体燃料和空气的混合物产生所需涡流，所述阻焰器具有至少两个包括具有不同倾角的不同流道的阻焰器元件。此外，示例性公开的阻焰器可额外混合气体燃料和空气的混合物，并由此在汽缸内实现上述更好的燃烧效果。
[0027]本实用新型还可部分地基于这样的认知:阻焰器的下游阻焰器元件，特别是下游阻焰器元件的流道倾角可与气体燃料和空气的混合物产生的涡流成比例。因此，取决于应用场合，提供具有较小倾角流道的阻焰器元件可使得气体燃料和空气的混合物较少地产生涡流，而具有较大倾角流道的阻焰器元件可使得气体燃料和空气的混合物产生更大的涡流。
[0028]现在参考附图，图1示出内燃发动机I的示例性实施方式。内燃发动机I可以包括未显示的特征部分，例如燃料系统、空气系统、冷却系统、周边设备、动力传动系统部件等。基于本实用新型的目的，将内燃发动机I视为V型气体燃料内燃发动机。本领域的技术人员将认识到，然而气体燃料内燃发动机I可以是任何类型的会利用阻焰器的发动机(涡轮发动机、气体发动机、柴油发动机、天然气发动机、丙烷发动机、双燃料发动机等)。另外，气体燃料内燃发动机I可具有任意尺寸、任意数量的汽缸以及任何配置(V型-直列式-星型)。内燃发动机I可用于驱动任何机器或其他装置，所述任何机器或其他装置包括机车应用、公路卡车和汽车、越野机器、运土设备、发电机、航空航天应用、船舶应用、泵、固定设备或其它发动机驱动的应用。
[0029]在下文将参照附图描述用于内燃发动机的阻焰器的示例性实施方式。
[0030]参照图1，诸如V型汽缸