具有阻焰器的内燃发动机及阻焰器的制造方法

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 气体燃料发动机的内燃发动机I包括发动机汽缸，所述发动机汽缸包括第一汽缸排10和第二汽缸排20、至少一个燃料箱(未不出)、与第一汽缸排10相关联的第一涡轮增压器30、与第二汽缸排20相关联的第二涡轮增压器40以及空气系统。发动机汽缸包括曲轴6，可将其支撑在曲轴箱内。在图1中用点划线标示出曲轴6。将曲轴6连接到活塞(未示出)，在气体燃料内燃发动机I运行期间，所述活塞能够在第一汽缸排10的各个汽缸16A-16D中，以及第二汽缸排20的各个汽缸26A-26D中移动。
[0031]通过不同位置P1-P4处的各个第一分支通路15A-1?将第一进气歧管12流体连接到第一汽缸排10的汽缸16A-16D的每一个。汽缸16A-16D的每一个都设置具有至少一个进气阀(未不出)，进气阀适用于打开或关闭第一进气歧管12和各个汽缸16A-16D的工作室之间的流体连接。
[0032]通过不同位置P1-P4处的各个第二分支通路25A-2?将第二进气歧管22流体连接到第二汽缸排20的汽缸26A-26D的每一个。汽缸26A-26D的每一个都设置具有至少一个进气阀(未示出)，进气阀适用于打开或关闭第二进气歧管22和各个汽缸26A-26D的工作室之间的流体连接。
[0033]在第一位置Pl处第一分支通路15A、25A分别流体连接到的第一进气歧管12和第二进气歧管22。在第二位置P2处第二分支通路15B、25B分别流体连接到第一进气歧管12和第二进气歧管22。在第三位置P3处第三分支通路15C、25C分别流体连接到第一进气歧管12和第二进气歧管22。在第四位置P4处第四分支通路1OT、2?分别流体连接到第一进气歧管12和第二进气歧管22。
[0034]设置连接到第一汽缸排10的汽缸16A-16D的每一个的第一排气歧管14。汽缸16A-16D中的每一个都设置有至少一个排气阀(未不出)，所述排气阀配置打开或关闭各个汽缸16A-16D的工作室和第一排气歧管14之间的流体连接。
[0035]设置连接到第二汽缸排20的汽缸26A-26D中的每一个的第二排气歧管24。汽缸26A-26D的每一个可设置有至少一个排气阀(未不出)，所述排气阀配置成打开和关闭各个汽缸26A-26D的工作室和第二排气歧管24之间的流体连接。
[0036]如图1示意性所示，第一进气歧管12及第二进气歧管22设置在气体燃料内燃发动机I的内部8。内部8可以是在第一汽缸排10和第二汽缸排20之间的一部分，将所述第二汽缸排20相对于第一汽缸排10以一个角度布置，从而形成典型V型。然而，在一些示例性实施方式中，本领域的技术人员还将认识到，第一排气歧管14和第二排气歧管24可设置在内部8中。在此类示例性实施方式中，第一进气歧管12和第二进气歧管22可设置在内部8的外侧处。
[0037]如图1进一步所示，第一汽缸排的汽缸16A-16D的每一个设置有至少一个阻焰器110A-110D，并且汽缸26A-26D的每一个设置有至少一个阻焰器120A-120D。阻焰器110A-110D、120A-120D设置在各个第一进气歧管12和第二进气歧管22与各自汽缸16A-16D、26A-26D 之间的第一和第二分支通路 15A_15D、25A_25D 处。阻焰器 110A-110D、120A-120D的每一个配置成熄灭源自汽缸16A-16D、26A-26D的每一个的燃烧室的任何火焰，从而防止产生回火事故。
[0038]例如，在太早发生燃烧的情况下，火焰可回火进入第一进气歧管12和/或第二进气歧管22。在这样的情况下，阻焰器110A-110D、120A-120D熄灭火焰，并且由此，防止对气体燃料内燃发动机I造成由回火进入第一进气歧管12和/或第二进气歧管22的火焰引起的任何进一步的损坏。
[0039]通常，当气体燃料内燃发动机I运行时，经由第一进气歧管12通过阻焰器110A-110D将气体燃料和空气的混合物(在下文中称之为燃烧混合物)引入第一汽缸排10的汽缸16A-16D的每一个中，并且经由第二进气歧管通过阻焰器120A-120B将其引入到第二汽缸排20的汽缸26A-26D的每一个中。燃烧后，通过第一排气歧管14和第二排气歧管24将燃烧过程生成的排气从汽缸16A-16D、26A-26D中分别放出。
[0040]第一涡轮增压器30和第二涡轮增压器40适于使用内燃发动机I的气体燃料的排气的热和压力驱动相应的压缩机34、44以在燃烧之前压缩燃烧混合物。具体地说，经过涡轮增压器30、40的涡轮机32、42的排气使涡轮机32、42旋转，从而降低排气的压力和温度。涡轮增压器30、40的压缩机34、44经由共用轴36、46能够旋转地与涡轮机32、42连接并且由涡轮机32、42驱动。
[0041]为了产生燃烧混合物，第一气体混合器50配置成通过第一主进气口 2吸入空气并且通过第一燃料入口 52吸入气体燃料。在气体混合器50中，空气与气体燃料混合，并且之后把燃烧混合物供给到第一压缩机34。
[0042]类似地，第二混合器60配置成通过第二主进气口 4吸入空气并且通过第二燃料入口 62吸入气体燃料。在气体混合器60中，空气与气体燃料混合，并且之后把燃烧混合物供给到第二压缩机44。
[0043]通常，通过第一压缩机连接件11将第一压缩机34的出口流体连接第一进气歧管12的入口。如图1所示，通过第一冷却器13将第一压缩机34的出口连接到第一进气歧管12的入口，所述第一进气歧管12配置成将燃烧混合物分配到第一汽缸排10的汽缸16A-16D。
[0044]类似地，通过第二压缩机连接件21将第二压缩机44的出口流体连接第二进气歧管22的入口。如图1所示，通过第二冷却器23把第二压缩机44的出口连接到第二进气歧管22的入口，所述第二进气歧管22配置成将燃烧混合物分配到第二汽缸排20的汽缸26A-26D。
[0045]设置第一冷却器13下游的第一节流阀17配置成打开或关闭第一压缩机连接件11和第一进气歧管12之间的流体连接，从而使得或限制燃烧混合物从第一压缩机连接件11流到第一进气歧管22。
[0046]设置在第二冷却器23下游的第二节流阀27配置成打开或关闭第二压缩机连接件21与第二进气歧管22之间的流体连接，从而使得或限制燃烧混合物从第二压缩机连接件21流入第二进气歧管22。
[0047]因此，可使用第一涡轮增压器30和第二涡轮增压器40在引入发动机汽缸16A-16D、26A-26D之前压缩提供用于燃烧过程的燃烧混合物。
[0048]在内燃发动机I的运行期间，在加入汽缸16A-16D、26A_26D之前将燃烧混合物压缩并冷却。在汽缸16A-16D、26A-26D中，燃烧混合物的进一步压缩以及由此产生的加热可由活塞的运动引起。然后，火花塞产生点燃汽缸16A-16D、26A-26D中燃烧混合物的火花。随后，将所产生的排气经由第一排气歧管14和第二排气歧管24分别排出。
[0049]将第一排气歧管14的出口经由第一涡轮机连接件18流体连接到第一涡轮机32的入口。涡轮机32的出口可经由排气连接件90流体连接到例如排气处理系统(未示出)。在一些示例性实施方式中，在经过第一涡轮机32之后排气可直接排放到环境中。
[0050]]经由第二涡轮机连接件28将第二排气歧管24的出口流体连接到第二涡轮机42的入口。可将涡轮机42的出口流体连接到例如排气处理气体系统(未示出)，或在一些示例实施方式中，经由排气连接件90直接连接到外部环境中。
[0051]只要在内燃发动机I继续运行，就可连续地重复上述循环。
[0052]在如图1所表明的一些示例性实施方式中，气体燃料内燃发动机I可设置有第一排气旁通系统和第二排气旁通系统；第一排气旁通阀系统包括排气旁通连接件70和排气旁通阀72 ;第二排气旁通系统包括第二排气旁通连接件80和第二排气旁通阀82。另外，气体燃料内燃发动机I可包括第一放气系统和第二放气系统；第一放气系统包括第一放气连接件56和第一放气阀54 ;第二放气系统包括第二放气连接件66和第二放气阀64。
[0053]现在转到图2，示出本实用新型的阻焰器110的示范性实施方式。本领域技术人员将认识到，图2的示例性阻焰器110可展示图1气体燃料内燃发动机I的阻焰器110A-110D、120A-120D的原理。因此，图2阻焰器110大致的示例性公开的构造也适用于阻焰器110A-110D、120A-120D。
[0054]通常，示例性公开的阻焰器110包括限定主通路114的壳体112，燃烧混合物在供给相关联的汽缸之前通过所述主通路114。主通路114可限定由箭头E标出的大体上平行于燃烧混合物的流动方向的纵向轴线118。
[0055]阻焰器110包括第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140。本领域技术人员会认识到，阻焰器I1还可包含仅一个阻焰器元件130，或两个以上阻焰器元件。
[0056]第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140布置在主通路114内。具体地，第一阻焰器元件130相对于燃烧混合物的流动方向E布置在第二阻焰器元件140的下游。如图2所示，相对于纵向轴线118同轴地设置第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140。
[0057]紧固螺栓116配置成将第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140附接到壳体112。相对于纵向轴线118同轴地设置第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140以及壳体112。壳体112还可包括两个用于将阻焰器安装到气体燃料内燃发动机I的汽缸盖的法兰119A、119B。具体地，示例性公开的阻焰器110A-110D、120A-120D可布置在汽缸盖内进气歧管和相关联的汽缸之间。
[0058]通过轴套190将第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140轴向地间隔开。然而，本领域技术人员将认识到，第一阻焰 器元件130还可以直接抵靠第二阻焰器元件140，从而使轴套190变得不必要。
[0059]第一阻焰器元件130包括由条带134限定的流道132。第一阻焰器元件130的流道132相对于纵向轴线118以第一角度α倾斜。
[0060]第二阻焰器元件140还包括由条带144限定流道142。第二阻焰器元件140的流道142相对于纵向轴线118以第二角度β倾斜。
[0061]在一些示例性实施方式中，第一角度α和第二角度β包括相同大小的绝对值但不同的正负号。例如，如图2所示，第一角度α包括-20°的值，而第二角度β包括大约20°的值。然而，在另一些示例性实施方式中，第一角度α可包括大约-20°的值，而第二角度β可包括大约-20°的值。在每个示例性实施方式中，第一角度α和第二角度β的正负号应当是相反的。
[0062]此外，在一些示例性实施方式中，第一角度α和第二角度β的绝对值可以是不相同的。在这样的实施方式中，例如，第一角度α可包括例如约30°的值，而第二角度β可包括例如约-20°的值。应当注意，第一角度α和第二角度β仍可包含不同的正负号。在一些示例性实施方式中，第一角度α的绝对值可大于第二角度β的绝对值。
[0063]在一些其他示例性实施方式中，第二角度β可以0°，使得第二阻焰器元件140不会使流体流产生任何涡流。在这样的实施方式中，第二阻焰器元件140可配置成调整流体流，从而消除流体流中已包含的涡流。
[0064]同样如图2所示，阻焰器具110可包括特别是设置在壳体处的第一标记180和第二标记182，使得第一标记180和第二标记182可见。第一标志180可配置成指示阻焰器110的下游侧，这意味着第一标记180可指示阻焰器110的侧面，第一阻焰器元件130布置在阻焰器110的所述侧面。例如，当将阻焰器11安装到例如图1内燃发动机I的分支通路15Α中时，将阻焰器110安装到气体燃料内燃发动机I中的人员可由第一标记180引导，第一标记180指明布置第一标记180的侧面可面向相关联的汽缸。第一标记可以是指示面向汽缸的方向的任何标志，例如箭头、线或任何给出方向的其他物体。在一些示例性实施方式中，第一标记180可以由壳体的特定形状构成，第一标记180指示相对于汽缸阻焰器110的安装方向。
[0065]第二标记182可配置成指示第一阻焰器元件130的第一角度α。第二标记182可以是，例如写在壳体上第一角度α的值。在一些示例性实施方式中，可通过例如壳体112的特定形状识别第二标记182，使得所述形状可表示第一角度α。
[0066]因此，如果可通过特定第一角度α形成所需的涡流，则配置成安装阻焰器110的人员可根据第二标记182选择各自的阻焰器110，使得包含所需第一角度α的正确阻焰器110被安装到内燃发动机I中。
[0067]参照图3，得出沿图2的线A-A的第一阻焰器元件130的部分剖切图。然而，参照图3所述的第一阻焰器元件130的示例性构造还可适用于第二阻焰器元件140的构造。在一些示例性实施方式中，第一阻焰器元件130可包含与第二阻焰器元件140相同的构造，尤其是具有相同的第一角度α和第二角度β。在此类示例性实施方式中，可将第二阻焰器元件140安装到壳体112，使得第二角度β与第一角度α相反，这意味着第二角度β具有与第一角度α相反的正负号。
[0068]第一阻焰器元件130由紧密卷绕在一起的具有使光滑表面的条带134和波纹条带131组成，从而形成具有可变直径的圆形元件。在一些示例性实施方式中，第一阻焰器元件130可包括适合于形成阻焰器的椭圆形、矩形、三角形或任何其他形状。
[0069]例如，德国KITO Gmb HBraunschweig以商标KITO阻焰器出售示例性阻焰器，KITO阻焰器制造成如上所述且在图3中示出的紧密卷绕的具有平滑条带和波纹条带。
[0070]众所周知，用在特定阻焰器的间隙宽度与气体混合物的最大实验安全间隙(MESG)相关，但不与其相等。在规定的测试条件下将MESG定义为两个平行金属表面之间的最大间隙，以防止在试验箱中的爆炸传播到包含相同浓度的相同气体或蒸气的二级室。
[0071]平滑条带134可包含在例如约0.10-0.20mm范围内的厚度a。通过将光滑带124和波纹条带131紧密卷绕在一起，可以形成流道132。由于波纹条带131，流道132包括三角形的横截面，而流道132的宽度b由波纹条带131的波纹高度限定。流道132的宽度b可在例如约0.20-0.90mm的范围内。宽度b还可称为流道132的平均直径。
[0072]利用示例性公开的阻焰器110，可以熄灭源自相关联汽缸的火焰。具体地，第一和第二阻焰器元件130、140的流道132、142分别相对彼此倾斜，从而形成火焰的一种屏障，所述屏障可起到迷宫式密封的作用。此外，由于平滑条带134与波纹条带131紧密卷绕在一起，可强化第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140的形成表面，这可以更好地冷却火焰，从而熄灭火焰。
[0073]另外，通过设置包括具有以彼此相反的角度倾斜的流道132、142的第一阻焰器元件130和第二阻焰器元件140的示例性公开的阻焰器110，有可能使通过阻焰器110的燃烧混合物产生所需的涡流。具体地，所需产生的涡流可取决于以下参数:宽度b、第一角度α和第二角度β、分别产生左涡流或右涡流的平滑条带和波纹带材的卷绕方向以及安装到阻焰器的壳体的阻焰器元件的数量。
[0074]应当注意到，平滑条带134和波纹条带131的卷绕方向直接影响涡流的产生。例如，在条带134、131卷绕方向为右侧的情况下，所产生的涡流可以是右涡流，因为卷绕方向直接影响第一角度α。相反，在条带134、131卷绕方向为左侧的情况下，所产生的涡流可以是左祸流。
[0075]在又一些实施方式中，左卷绕方向可以产生右涡流，而右卷绕方向可以产生左涡流。卷绕方向和所产生的涡流方向之间的关系可取决于阻焰器的制造商。
[0076]在一些实施方式中，卷绕方向和所产生的涡流方向之间的关系可影响到相对于纵向轴线118第一角度α和第二角度β的正负号。
[0077]如上面已经提到的，为了获得气体燃料内燃发动机I的理想运行状况，需要在每个汽缸16A-16D、26A-26D中含有均匀燃烧混合物。本领域技术人员将认识到，分支通路15A-15D.25A-25D的形状和几何结构可使得燃烧混合物在产生第一涡流和第二涡流之后产生第三涡流。
[0078]根据本实用新型，由在此公开的阻焰器110产生的涡流是由面向相关联汽缸的第一阻焰器元件130引起的。具体地，第一阻焰器元件130的第一角度α配置成使燃烧混合物产生所需涡流。因此，布置在第一阻焰器元件130上游的第二阻焰器元件140可配置成仅支持熄灭回火在相关联汽缸之外的火焰。
[0079]在一些示例性实施方式中，第二阻焰器元件140可产生涡流，然而，通过第一阻焰器元件130可转变涡流的方向。在这一点上，最下游的阻焰器元件可配置成使注入相关联汽缸的燃烧混合物产生最终涡流。
[0080]工业实用性
[0081]下面，将参考图1-图3描述示例性公开的阻焰器110的使用和气体燃料内燃发动机I的运行。
[0082]在气体燃料内燃发动机I的运行期间，第一气体混合器50和第二气体混合器60将空气与气体燃料混合并把产生的燃烧混合物供给到第一压缩机34和第二压缩机44。如上所述，第一气体混合器50和第二气体混合器60可能已经使燃烧混合物产生某种涡流。
[0083]随后，通过第一压缩机34和第二压缩机44分别压缩燃烧混合物，并且经由第一冷却器13和第二冷却器23将其分别供给到第一进气歧管12和第二进气歧管22。第一节流阀17和第二节流阀27配置成控制分别进入第一进气歧管12和第二进气歧管22的燃烧混合物的量。
[0084]本领域技术人员将认识到，在第一进气歧管12和第二进气歧管22的入口处的燃烧混合物的量大于在第一进气歧管12和第二进气歧管22的下游端处燃烧混合物的量，因为通过逐渐将所需量的燃烧混合物供给到汽缸16A-16D、26A-26D减少了燃烧混合物的量。第一进气歧管12和第二进气歧管22的下游端可以是相对于第一进气歧管12和第二进气歧管22在最下游汽缸16D和26D附近的端部。
[0085]根据连续性方程(而Q是流过第一进气歧管12和第二进气歧管22的横截面面积A的燃烧混合物的量，并且V是燃烧混合物流的速度)，可以得出当量Q变小时(如果第一进气歧管12和第二进气歧管22的横截面面积A是恒定的)速度V降低。
[0086]因为在第一位置Pl处的燃烧混合物的量Q大于在例如第二位置P2处的燃烧混合物的量Q时，所以还可以得出，位置Pl处燃烧混合物流的速度V大于在例如位置P2处燃烧混合物流的速度V。
[0087]对于第一进气歧管12和第二进气歧管22内燃烧混合物的涡流，并且为了在每一个汽缸16A_16D、26A_26D中均勾地具有燃烧混合物，公开了在第一和第二分支通路15A-1ro，25A-2?处布置示例性公开的阻焰器110A-110D、120A_120D，其中，阻焰器110A-110D、120A-120D设置有不同阻焰器元件130、140。
[0088]特别地，汽缸16A的阻焰器IlOA的第一元件130A包括具有第一角度α的流道132Α，所述第一角度α小于汽缸16Β的阻焰器IlOB的第一阻焰器元件130Β的流道132Β的第一角度α。此外，汽缸16Β的阻焰器IlOB的第一阻焰器元件130Β的流道132Β的第一角度α小于汽缸16C的阻焰器IlOC的第一阻焰器元件130C的流道132C的第一角度α，其依次小于汽缸16D的阻焰器IlOD的第一阻焰器元件130D的第一角度α。同样比例分别适用于汽缸26A-26D的阻焰器120A-1 20D的第一阻焰器元件130A-130D的第一角度α。
[0089]关于阻焰器110A-110D、120A-120D的设置的同样的比例还可适用于包括每个汽缸排上有少于或多于四个汽缸的内燃发动机。
[0090]例如，汽缸16Α的阻焰器IlOA的第一阻焰器元件130Α的流道132Α可包括20°的第一角度α，汽缸16Β的阻焰器IlOB的第一阻焰器元件130Β的流道132Β可包括25°的第一角度α，汽缸16C的阻焰器IlOC的第一阻焰器元件130C的流道132C可包括30°的第一角度α，汽缸16D的阻焰器IlOD的第一阻焰器元件130D的流道132D可包括35°的第一角度α。类似的比例可适用于汽缸26A-26D的阻焰器120A-120D。
[0091]应当注意到，第一角度α的正负号取决于使用所公开的阻焰器110A-110D、120A-120D的应用和环境。具体地，第一角度α的正负号可取决于第三涡流。在由分支通路15A-15D、25A-25D的形状和几何结构产生的第三涡流是左涡流的情况下，可能需要使用还产生左涡流的阻焰器110。类似地，在第三涡流是右涡流的情况下，可能需要使用产生右涡流的阻焰器110。在这样的实施方式中，第一涡流和第二涡流可强化第三涡流，使得在汽缸16A-16D、26A-26D内涡流总地增加。
[0092]这样布置具有流道的不同倾角的不同阻焰器，能够根据需要调节用于每个汽缸所广生的祸流。
[0093]虽然在这里描述了本实用新型的优选实施方式，但是可以做出改进和修改而不背离所附权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种具有阻焰器的内燃发动机(I)，其特征在于，包括: 进气歧管(12，22)，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(16A-16D、26A-26D)，其通过第一位置(Pl)处的第一分支通路(15A-15D, 25A-25D)流体连接到所述进气歧管(12，22)； 至少一个第二汽缸(164-160、26々-260)，其通过在第二位置(？2)处的第二分支通路(15A-15D，25A-25D)流体连接到所述进气歧管(12，22)，所述第二位置(P2)相对于所述进气歧管(12、22)中的所述流动方向位于所述第一位置(Pl)的下游； 第一阻焰器(110A-110D、120A-120D),其设置在所述第一分支通路(15A-1?，25A-25D)处，并且配置成使通过其进入所述至少一个第一汽缸(16A-16D、26A-26D)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(110A-110D、120A-120D),其设置在所述第二分支通路(15A-1?，25A-25D)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(16A-16D、26A-26D)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。
2.根据权利要求1所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于， 包括纵向轴线(118)的所述第一阻焰器(110A-110D、120A-120D)包括第一阻焰器元件(130)，所述第一阻焰器元件(130)具有相对于所述第一阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述纵向轴线(118)以第一角度(α )设置的流道(132)，以及 包括纵向轴线(118)的第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)包括第一阻焰器元件(130)，所述第一阻焰器元件(130)具有相对于所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述纵向轴线(118)以第一角度(α )设置的流道(132)，以及 所述第一阻焰器(110A-110D，120A-120D)的所述第一阻焰器元件(130)的所述流道(132)的所述第一角度(α )小于所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第一阻焰器元件(130)的所述流道(132)的所述第一角度(α )。
3.根据权利要求2所述的具有阻焰器的内燃发动机(I)，其特征在于， 所述第一阻焰器(110Α-110D、120A-120D)还包括布置在所述第一阻焰器(110Α-110D、120A-120D)的所述第一阻焰器元件(130)上游的第二阻焰器元件(140)，所述第一阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第二阻焰器元件(140)包括相对于第一阻焰器(110A-110DU20A-120D)的所述纵向轴线(118)以第二角度(β )设置的流道(142)，所述第一阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第二阻焰器元件(140)的所述流道(142)的所述第二角度(β )具有与所述第一阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第一阻焰器元件(130)的所述流道(132)的所述第一角度(α )相反的正负号，以及 所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)还包括布置所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第一阻焰器元件(130)上游的第二阻焰器元件(140)，所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第二阻焰器元件(140)包括相对于所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述纵向轴线(118)以第二角度(β)设置的流道(142)，所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第二阻焰器元件(140)的所述流道(142)的第二角度(β )具有与所述第二阻焰器(110A-110D、120A-120D)的所述第一阻焰器元件(130)的所述流道(132)的所述第一角度(α )相反的正负号。
4.根据权利要求3所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述第一角度(α )具有与所述第二角度(β )相同的绝对值。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述第一角度(α )的绝对值在0° -40°的范围内。
6.根据权利要求3-4中任一项所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述第二角度(β )的绝对值在0° -40°的范围内。
7.根据权利要求1-4中的任一项所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述第一和第二分支通路(15A-1ro，25A-25D)配置成使供给到所述第一和第二阻焰器(110A-110DU20A-120D)下游的所述汽缸(16A_16D、26A_26D)的所述气体燃料和空气的混合物产生第三涡流。
8.根据权利要求7所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述第一涡流和所述第二涡流具有与所述第三涡流相同的涡流方向。
9.根据权利要求1-4中的任一项所述的具有阻焰器的内燃发动机(I)，其特征在于 所述第一阻焰器(110A-110D、120A-120D)还配置成熄灭源自所述至少一个第一汽缸(16A-16D、26A-26D)的火焰，以及 所述第二阻焰器(11(^-1100、12(^-1200)还配置成熄灭源自所述至少一个第二汽缸(16A-16D、26A-26D)的火焰。
10.根据权利要求1-4中的任一项所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述内燃发动机(I)是包括第一汽缸排(10 )和第二汽缸排(20 )的V型气体燃料内燃发动机。
11.根据权利要求2-4中任一项所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述第一角度(α )的绝对值在10° -30°的范围内。
12.根据权利要求3-4中任一项所述的具有阻焰器的内燃发动机(1)，其特征在于，所述第二角度(β )的绝对值在10° -30°的范围内。
13.一种阻焰器(110A-110D、120A-120D)，其特征在于，包括: 壳体(112)，其限定具有纵向轴线(118)的主通路(114)； 第一阻焰器元件(130)，其布置在所述壳体(112)中并具有相对于所述纵向轴线(118)以第一角度(α )布置的流道(132);以及 第二阻焰器元件(140)，其与所述第一阻焰器元件(130)串联布置在所述壳体(112)中并且具有相对于所述纵向轴线(118)以第二角度(β )布置的流道(142)， 其中所述壳体(112)包括配置成指示所述第一角度(α )的第一标记(180 )，以及 其中，所述壳体(112)还包括配置成指示关于内燃发动机(I)中使用所述阻焰器(110A-110D、120A-120D)的安装方向的第二标记(182)。
【专利摘要】期望将气体燃料和空气的均匀混合物以均匀涡流的方式提供到内燃发动机（1）的汽缸（16A-16D、26A-26D）。本文所公开的气体燃料内燃发动机（1）可包括与汽缸（16A-16D、26A-26D）相关联的且配置成使通过其的气体燃料和空气的混合物产生第一涡流的第一阻焰器（110A-110D、120A-120D），以及与第二汽缸（16A-16D、26A-26D）相关联的且配置成使通过其的气体燃料和空气的混合物产生第二涡流的第二阻焰器（110A-110D、120A-120D），其中第一涡小于第二涡流。
【IPC分类】A62C4-04, F02B43-00, A62C4-02, F02M35-104, F02M21-02, F02B77-08, F02B31-04, F02M35-10
【公开号】CN204610091
【申请号】CN201390000756
【发明人】罗伯特·宝林, 迈克尔·布劳恩, 汉斯-伯恩哈德·斯纽斯
【申请人】卡特彼勒能源方案有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年9月13日
【公告号】EP2711532A1, WO2014044371A2, WO2014044371A3