多燃料發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了用于發(fā)動機(104)的進氣歧管(302)的多個方法和系統(tǒng)。在一個實例中，進氣歧管(302)包括用于將進氣供應至發(fā)動機的多個氣缸(200)的第一通路(304)，和用于將氣態(tài)燃料供應至該多個氣缸(200)的第二通路(308)。
【專利說明】
多燃料發(fā)動機系統(tǒng)
技術領域
[0001]本文公開的主題的實施例涉及例如發(fā)動機，發(fā)動機構件以及發(fā)動機系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]運載工具，諸如機車，可包括由燃料源提供動力來產生機械能的原動機。在一個實例中，由原動機產生的機械能可轉換成用于為牽引馬達以及運載工具的其它構件和系統(tǒng)提供動力的電能。在一些實例中，原動機可為由柴油(diesel)、汽油、或者其它液體石油餾出物供以燃料的燃燒發(fā)動機。在其它實例中，發(fā)動機可額外地或備選地使用氣態(tài)燃料，諸如天然氣。
[0003]鑒于其有利的能含量，天然氣可用作用于發(fā)動機的燃料源。然而，許多現(xiàn)有的發(fā)動機典型地構造有僅僅單個液體(例如，柴油)燃料供應，限制了利用天然氣操作發(fā)動機的機會。用于將氣態(tài)燃料供應給柴油發(fā)動機的一種實例措施包括經由各個氣缸蓋上的進氣流道接納氣態(tài)燃料。然而，這樣的措施可能成本高昂，且難以應用于現(xiàn)有的發(fā)動機架構一即便是小規(guī)模地。不經過重大的重新設計，氣缸蓋所需要的修改可損害蓋鑄件的完整性，且可能導致耐用性降低。

【發(fā)明內容】

[0004]在一個實施例中，用于發(fā)動機的進氣歧管包括:第一通路，其提供通過進氣歧管的第一路徑，用于將進氣供應到發(fā)動機的多個氣缸;和第二通路，其提供通過進氣歧管的第二路徑，用于將氣態(tài)燃料供應至該多個氣缸的至少一個。
[0005]在一些實例中，進氣歧管進一步包括安裝到第二通路的至少一個進氣閥，其構造成控制通向該多個氣缸中的至少一個的氣態(tài)燃料的流率。
[0006]這樣，進氣歧管構造成將氣態(tài)燃料(例如，天然氣)引導至氣缸而不需要重新設計發(fā)動機的各個氣缸蓋。因而，當前構造成僅利用柴油燃料(例如)操作的運載工具可被改型成利用柴油燃料和天然氣兩者來操作，同時最小化發(fā)動機修改，以便實現(xiàn)較低成本燃料的優(yōu)點。
[0007]應當理解，提供以上簡要描述來以簡單的方式引出對在詳細描述中進一步描述的構思的選擇。其并不意圖標識所要求保護的主題的關鍵或本質特征，所要求保護的主題的范圍由跟隨詳細描述的權利要求唯一地限定。進一步地，所要求保護的主題不限于解決以上或本公開的任何部分中所提到的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0008]通過參照附圖閱讀非限制性實施例的以下描述，本發(fā)明將得到更好的理解，其中在下文中:
圖1顯示了具有發(fā)動機的軌道運載工具的一實施例的示意圖。
[0009]圖2顯示了圖1的發(fā)動機的氣缸的示意圖。[00?0]圖3-4顯示了包括圖1的發(fā)動機的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖。
[0011]圖5-10顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的進氣歧管的多個視圖。
[0012]圖11A-12D顯示了根據(jù)本發(fā)明的進氣歧管的進氣端口和插件的多個視圖和實施例。
[0013]圖13是顯示了用于根據(jù)本發(fā)明的一實施例的雙燃料發(fā)動機的方法的流程圖。
[0014]圖14顯示了根據(jù)一實施例的進氣歧管中的進氣端口的后視圖。
【具體實施方式】
[0015]以下描述涉及將進氣和氣態(tài)燃料供應到多缸發(fā)動機的多個氣缸的進氣歧管的多個實施例。在其它實施例中，進氣歧管進一步包括將冷卻劑從發(fā)動機引導到冷卻劑系統(tǒng)構件一諸如熱交換器或其它構件一的冷卻劑出口。該多個氣缸的一個或更多個氣缸可經由安裝在進氣歧管上的相應的進氣閥被供有氣態(tài)燃料。通過經由進氣歧管供應氣態(tài)燃料，可提供通向動力組件的單獨的氣體供應通路和內部氣體路徑選擇，從而減少了氣體密封接頭的潛在數(shù)量，且因此減小了氣態(tài)燃料泄漏出發(fā)動機的可能性。進氣歧管還為空氣一氣體混合優(yōu)化提供了氣體進入幾何結構柔性。另外，與其它部位(諸如氣缸蓋)相比，在進氣歧管上安裝進氣閥提供了更加有利的振動環(huán)境，潛在地減少了閥可靠性的關注。進一步，為歧管增加氣體通路不會在其它發(fā)動機構件上產生可維護性影響。從商業(yè)的立場看，對于具體的發(fā)動機架構，經由進氣歧管供應氣態(tài)燃料可要求購買較少的雙燃料升級構件。更進一步，在該發(fā)動機應用中，通過對進氣歧管而非各個單獨的氣缸蓋改型，改型的成本可降低。
[0016]本文所描述的措施可用于多種多樣的發(fā)動機類型中，以及多種多樣的發(fā)動機驅動的系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)中的一些可為固定的，而其它的可在半可動的或者可動的平臺上。半可動的平臺可在運行周期之間被重新定位，諸如安裝在平板載貨車拖車上?？蓜悠脚_包括自動的運載工具。這樣的運載工具可包括路上的運輸運載工具，以及礦業(yè)設備，水運工具，軌道運載工具，以及其它非公路運載工具(OHV)。為了顯示清楚，提供了機車作為自動的軌道運載工具的實例，且更寬泛地講，作為可動平臺的實例，其支撐結合了本發(fā)明的實施例的系統(tǒng)。
[0017]在進一步討論用于將氣態(tài)燃料提供給柴油發(fā)動機的措施之前，公開了平臺的一個實例，其中發(fā)動機可構造成用于運載工具，諸如軌道運載工具。例如，圖1顯示了運載工具系統(tǒng)100的一實施例的框圖，此處描繪為軌道運載工具106(例如，機車)，構造成通過多個輪子112在軌道102上運行。如圖中所描繪的，軌道運載工具106包括發(fā)動機104。在其它非限制性實施例中，發(fā)動機104可為固定發(fā)動機一諸如在動力設備應用中，或如上文所提到的水運工具或其它非公路運載工具推進系統(tǒng)中的發(fā)動機。
[0018]發(fā)動機104從進氣通路114接收用于燃燒的進氣。進氣通路114從空氣過濾器160接收環(huán)境空氣，空氣過濾器160過濾來自軌道運載工具106外部的空氣。發(fā)動機104中的燃燒產生的排氣氣體被供應至排氣通路116。排氣氣體流過排氣通路116，并且流出軌道運載工具106的排氣器。在一個實例中，發(fā)動機104是通過壓縮點火燃燒空氣和柴油燃料的柴油發(fā)動機。在其它非限制性實施例中，發(fā)動機104可通過壓縮點火(和/或火花點火)額外地燃燒燃料，包括汽油，煤油，天然氣，生物柴油(b1diesel)，或類似密度的其它石油餾出物。
[0019]在一個實施例中，軌道運載工具106是柴油-電氣運載工具。如圖1中所描繪的，發(fā)動機104聯(lián)接到發(fā)電系統(tǒng)，其包括交流發(fā)電機/發(fā)電機122和電氣牽引馬達124。例如，發(fā)動機104是柴油和/或天然氣發(fā)動機，其產生被傳送到發(fā)電機122的轉矩輸出，發(fā)電機122機械地聯(lián)接到發(fā)動機104ο在本文中的一個實施例中，發(fā)動機104是以柴油燃料和天然氣操作的多燃料發(fā)動機，但是在其它實例中，發(fā)動機104可使用柴油和天然氣之外的多種燃料組合。
[0020]發(fā)電機122產生電功率，電功率可存儲以及被應用而隨后傳播至各種各樣的下游電氣構件。例如，發(fā)電機122可電氣地聯(lián)接至多個牽引馬達124，且發(fā)電機122可為該多個牽引馬達124提供電功率。正如所描繪的，該多個牽引馬達124各自連接到多個輪子112中的一個上，以便提供牽引動力來推動軌道運載工具106。一種實例構造包括每個輪子組一個牽引馬達。如本文中所描繪的，六對牽引馬達對應于軌道運載工具的六對原動輪子中的各對。在另一實例中，交流發(fā)電機/發(fā)電機122可聯(lián)接到一個或更多個阻抗網126。阻抗網126可構造成經由熱量來消散過量的發(fā)動機轉矩，該熱量由網從交流發(fā)電機/發(fā)電機122產生的電力產生。
[0021]在一些實施例中，運載工具系統(tǒng)100可包括布置在進氣通路114和排氣通路116之間的渦輪增壓器120。渦輪增壓器120增大抽入進氣通路114中的環(huán)境空氣的空氣填充，以便在燃燒期間提供更大的填充密度，以增大動力輸出和/或發(fā)動機-運行效率。渦輪增壓器120可包括至少部分地由渦輪(未顯示)驅動的壓縮機(未顯示)。雖然在這種情況下包括單個渦輪增壓器，但該系統(tǒng)可包括多個渦輪和/或壓縮機級。
[0022]在一些實施例中，運載工具系統(tǒng)100可進一步包括在渦輪增壓器120的上游和/或下游聯(lián)接在排氣通路中的后處理系統(tǒng)(圖3中示為后處理裝置314)。在一個實施例中，后處理系統(tǒng)可包括柴油氧化催化器(DOC)和柴油微粒過濾器(DPF)。在其它實施例中，后處理系統(tǒng)可額外地或備選地包括一個或更多個排放控制裝置。這樣的排放控制裝置可包括選擇性催化還原(SCR)催化器，三路催化器，NOx捕集器，或各種其它裝置或系統(tǒng)。
[0023]運載工具系統(tǒng)100可進一步包括聯(lián)接到發(fā)動機104的排氣氣體再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)130，其將排氣氣體從發(fā)動機104的排氣通路116在渦輪增壓器120下游引導到進氣通路114。在一些實施例中，排氣氣體再循環(huán)系統(tǒng)130可唯一地聯(lián)接到一組一個或更多個發(fā)動機原料缸(也稱為原料缸系統(tǒng))。如圖1中所描繪的，EGR系統(tǒng)130包括EGR通路132和EGR冷卻器134來在排氣氣體進入進氣通路114之前降低該排氣氣體的溫度。通過將排氣氣體引導至發(fā)動機104，可用于燃燒的氧的量減少，從而降低燃燒火焰溫度，且減少氮氧化物(例如，NOx)的形成。
[0024]在一些實施例中，EGR系統(tǒng)130可進一步包括用于控制從發(fā)動機104的排氣通路116再循環(huán)到發(fā)動機104的進氣通路114的排氣氣體的量的EGR閥。例如，EGR閥可為由控制器110控制的開/關閥，或其可控制EGR的可變的量。如在圖1的非限制性實例實施例中所示，EGR系統(tǒng)130是高壓EGR系統(tǒng)。在其它實施例中，運載工具系統(tǒng)100可額外地或備選地包括低壓EGR系統(tǒng)，確定EGR的路線為從渦輪的下游至壓縮機的上游。
[0025]如圖1中所描繪，運載工具系統(tǒng)100還包括冷卻系統(tǒng)150。冷卻系統(tǒng)150使冷卻劑循環(huán)通過發(fā)動機104來吸收廢發(fā)動機熱量，以及將被加熱的冷卻劑分配至熱交換器，諸如散熱器152。風扇154可聯(lián)接至散熱器152，以便在運載工具106于發(fā)動機運行的同時緩慢地移動或停止時，維持通過散熱器152的氣流。在一些實例中，風扇速度可由控制器，諸如控制器110，來控制。由散熱器152冷卻的冷卻劑進入儲器156 ο然后冷卻劑可由水或冷卻劑栗(未顯示)栗送回到發(fā)動機104或回到運載工具系統(tǒng)的另一構件，諸如EGR冷卻器。
[0026]軌道運載工具106進一步包括發(fā)動機控制器110(下文中稱為控制器)來控制與該軌道運載工具106相關的多個構件。例如，運載工具系統(tǒng)的多個構件可經由通信信道或數(shù)據(jù)總線聯(lián)接到該控制器110。在一個實例中，控制器110包括計算機控制系統(tǒng)?？刂破?10可額外地或備選地包括存儲器，其保持有非瞬時計算機可讀存儲介質(未顯示)，包括用于實現(xiàn)軌道運載工具運行的機載監(jiān)控和控制的代碼。
[0027]控制器110可接收來自多個傳感器的信息，并且可將控制信號發(fā)送給多個促動器?？刂破?10，在其監(jiān)督軌道運載工具106的控制和管理的同時，可被構造成從多種發(fā)動機傳感器接收信號，如本文中進一步詳細闡述，以便確定運行參數(shù)和運行條件，以及對應地調節(jié)多個發(fā)動機促動器來控制軌道運載工具106的運行。例如，發(fā)動機控制器110可從多個發(fā)動機傳感器接收信號，包括但不限于發(fā)動機速度，發(fā)動機負載，進氣歧管空氣壓力，增壓壓力，排氣壓力，環(huán)境壓力，環(huán)境溫度，排氣溫度，微粒過濾器溫度，微粒過濾器背壓，發(fā)動機冷卻劑壓力，EGR冷卻器中的氣體溫度，等等。相應地，控制器110可通過將命令發(fā)送至多個構件一諸如牽引馬達124，交流發(fā)電機/發(fā)電機122，氣缸閥，燃料噴射器，凹口節(jié)流閥等等一來控制軌道運載工具106。其它促動器可聯(lián)接到軌道運載工具中的多個部位。
[0028]圖2描繪了多缸內燃發(fā)動機一諸如以上參照圖1所描述的發(fā)動機104—的燃燒室或氣缸200的實施例。氣缸200可由氣缸蓋201以及氣缸體203限定，氣缸蓋201容納進氣和排氣閥以及燃料噴射器(下文所述)。如在圖4-5中更詳細地顯示的，多缸發(fā)動機的各個氣缸可包括聯(lián)接到公共的氣缸體的單獨的氣缸蓋。
[0029]發(fā)動機可至少部分地由包括控制器110的控制系統(tǒng)來控制，控制器100可與運載工具系統(tǒng)一諸如以上參照圖1所述的運載工具系統(tǒng)100—進一步連通。如上文所述，控制器110可進一步從多個發(fā)動機傳感器接收信號，包括但不限于發(fā)動機速度，發(fā)動機負載，增壓壓力，排氣壓力，環(huán)境壓力，CO2水平，排氣溫度，NOx排放，來自聯(lián)接到冷卻套筒228的溫度傳感器230的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)等。相應地，控制器110可通過對多個構件一諸如交流發(fā)電機，氣缸閥，節(jié)流閥，燃料噴射器等一發(fā)送命令控制運載工具系統(tǒng)。
[0030]氣缸(即，燃燒室)200可包括燃燒室壁204，活塞206位于其中?；钊?06可聯(lián)接到曲軸208，使得活塞的往復運動被轉換成曲軸的旋轉運動。在一些實施例中，發(fā)動機可為四沖程發(fā)動機，其中各個氣缸在曲軸208的兩次旋轉期間以一定點火順序點火。在其它實施例中，發(fā)動機可為二沖程發(fā)動機，其中，各個氣缸在曲軸208的一次旋轉期間以一定點火順序點火。
[0031]氣缸200從包括進氣流道210的進氣口接收用于燃燒的進氣。進氣流道210經由進氣歧管接收進氣。例如，進氣流道210可與除了氣缸200外發(fā)動機的其它氣缸連通，或進氣流道210可與氣缸200唯一地連通。
[0032]由發(fā)動機中的燃燒所產生的排氣氣體被供應至包括排氣流道212的排氣裝置。排氣氣體在一些實施例中(圖2中未顯示)通過排氣流道212流向渦輪增壓器，且經由排氣歧管流向大氣。例如，排氣流道212可進一步接收來自除氣缸200之外的發(fā)動機的其它氣缸的排氣氣體。
[0033]發(fā)動機的各個氣缸可包括一個或更多個進氣閥以及一個或更多個排氣閥。例如，氣缸200顯示為包括位于氣缸200的上部區(qū)域中的至少一個進氣提升閥214和至少一個排氣提升閥216。在一些實施例中，發(fā)動機的各個氣缸，包括氣缸200，可包括位于氣缸蓋處的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
[0034]進氣閥214可經由促動器218由控制器110控制。類似地，排氣閥216可經由促動器220由控制器110控制。在一些狀態(tài)期間，控制器110可改變提供給促動器218和220以便控制相應的進氣和排氣閥的打開和閉合的信號。進氣閥214和排氣閥216的位置可分別由相應的閥位置傳感器222和224確定。例如，閥促動器可為電動閥促動類型或凸輪促動類型，或它們的組合。
[0035]進氣和排氣閥正時可同時受控制，或可使用可能的可變進氣凸輪正時，可變排氣凸輪正時，雙獨立可變凸輪正時或固定凸輪正時中的任一種。在其它實施例中，進氣閥和排氣閥可由共同的閥促動器或促動系統(tǒng)，或可變閥正時促動器或促動系統(tǒng)來控制。進一步，進氣閥和排氣閥可基于運行條件受控制器控制來具有可變的抬升。
[0036]在一些實施例中，發(fā)動機的各個氣缸可構造成具有一個或更多個燃料噴射器，用于為其提供燃料。作為非限制性實例，圖2顯示了氣缸200包括燃料噴射器226。燃料噴射器226顯示為直接聯(lián)接到氣缸200，以便將燃料直接噴射到其中。以這種方式，燃料噴射器226將被稱為直接燃料噴射的噴射提供到燃燒氣缸200中。燃料可從包括燃料儲器232、燃料栗和燃料軌道(未顯示)的高壓燃料系統(tǒng)輸送到燃料噴射器226。在一個實例中，燃料是通過壓縮點火在發(fā)動機中被燃燒的柴油燃料。在其它非限制性實施例中，燃料可為通過壓縮點火(和/或火花點火)的汽油，煤油，生物柴油，或具有類似密度的其它石油餾出物。進一步，如下文更詳細地闡述的，作為柴油燃料的替換或者除了柴油燃料之外，發(fā)動機的一個或更多個氣缸可構造成接收氣態(tài)燃料(例如，天然氣)。氣態(tài)燃料可經由進氣歧管提供給氣缸200，如下文闡述。
[0037]圖3顯示了包括具有多個氣缸200的多缸發(fā)動機104的發(fā)動機系統(tǒng)300的示意圖。因此，發(fā)動機系統(tǒng)300包括上文參照圖1所述的發(fā)動機104。發(fā)動機104接收來自進氣歧管302的用于燃燒的進氣。進氣歧管302從進氣通路114接收進氣，進氣通路114從空氣過濾器(在圖1中示出)接收環(huán)境空氣，空氣過濾器過濾來自發(fā)動機104可位于其中的運載工具的外部的空氣。進入進氣歧管302的進氣的流動可受節(jié)流閥312控制，節(jié)流閥312的位置可受控制器110控制。
[0038]在圖3中所描繪的實施例中，發(fā)動機104是具有十二個氣缸的V-12發(fā)動機。在其它實施例中，發(fā)動機可為V-6，V-8，V-1O，V-16，1-4，1-6，1-8，對置4，或者另一發(fā)動機類型。由于發(fā)動機的V字形的構造，該發(fā)動機包括具有六個氣缸(例如，氣缸1-6)的第一氣缸排，和具有六個氣缸(例如，氣缸7-12)的第二氣缸排。進氣歧管302布置在這兩個氣缸排之間，并且構造成經由多個進氣流道將進氣供應至各個排的各個氣缸。雖然在圖3中未顯示，但是各個進氣流道聯(lián)接到至少部分地限定氣缸的單獨的氣缸蓋。因此，流過進氣歧管的進氣被分配到各自流體地聯(lián)接到發(fā)動機的單獨的氣缸蓋的多個進氣流道。
[0039]進氣歧管302構造成將進氣供應到發(fā)動機的氣缸，如上所述。然而，進氣歧管302包括另外的通路，用于從發(fā)動機排放冷卻劑，以及將氣態(tài)燃料輸送至發(fā)動機。因而，進氣歧管302包括構造成用來使進氣流動的第一通路304。第一通路304聯(lián)接到該多個進氣流道。第一通路304從進氣通路114接收進氣。
[0040]為了從發(fā)動機排放冷卻劑，進氣歧管302包括第二通路306。例如，第二通路306接收從各個氣缸蓋引導出的冷卻劑，且第二通路將冷卻劑引導回到一般的發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)318。發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)318可包括一個或更多個冷卻劑構件，諸如散熱器(例如，圖1的散熱器152)，冷卻劑儲器(例如，儲器156)，冷卻管線，栗和/或其它構件。因此，來自發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)的冷卻劑被栗送到發(fā)動機104，此處其流過氣缸體和/或氣缸蓋的一個或更多個套罩(例如，冷卻劑套筒228)來冷卻發(fā)動機。然后冷卻劑經由從各個氣缸蓋引導至第二通路306的排放管線從發(fā)動機排放出來，且冷卻劑返回到發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)。
[0041]在一些運行模式中，發(fā)動機104可以液體燃料燃燒(例如，柴油燃料)和氣態(tài)燃料(例如，天然氣)燃燒兩者來運行。雖然根據(jù)上文參照圖2所述的構造柴油燃料被輸送至各個氣缸，但氣態(tài)燃料可經由進氣歧管302的第三通路308輸送至一個或更多個氣缸。如圖3中所示，進氣歧管302的第三通路308可經由一個或更多個氣態(tài)燃料管線、栗、壓力調節(jié)器等從氣態(tài)燃料儲器316接收氣態(tài)燃料供應。在一些實施例中，氣態(tài)燃料儲器316可定位成遠離發(fā)動機104，諸如在不同的軌道車輛上(例如，在燃料供應車輛上)，且氣態(tài)燃料可經由橫穿單獨的車輛的一個或更多個燃料管線供應至發(fā)動機104。然而，在其它實施例中，氣態(tài)燃料儲器316可與發(fā)動機104位于同一軌道車輛上。第三通路308可包括多個進氣閥(在圖4中示出且下文中更詳細地描述)，其各自構造成將氣態(tài)燃料從第三通路308供應至相應的氣缸蓋。
[0042]在一些實例中，發(fā)動機的該多個氣缸中的各個氣缸可構造成接收氣態(tài)燃料。因而，各個氣缸蓋可構造成經由相應的進氣閥和氣體流道(下文更詳細地描述)從第三通路接收氣態(tài)燃料。然而，在其它實例中，僅僅氣缸的子組可構造成接收氣態(tài)燃料。例如，只有一半氣缸可接收氣態(tài)燃料。在這樣的實例中，氣缸蓋的子組可包括氣體流道，而剩余的氣缸并不包括氣體流道。類似地，進氣歧管可構造成使得存在比氣缸蓋更少的進氣閥，以便將氣態(tài)燃料提供給僅僅氣缸的子組。
[0043]由發(fā)動機104中的燃燒產生的排氣氣體被供應至排氣通路116，此處，排氣由后處理裝置314處理和/或在離開而到達大氣之前流過一個或更多個渦輪增壓器。在圖3中所示的構造中，各個氣缸排具有排氣歧管。例如，圖3中顯示了排氣歧管310a和310b。各個排氣歧管接收從相應的氣缸排中的各個氣缸釋放(經由相應的氣缸蓋的排氣流道，諸如圖2的排氣流道212)的排氣。各個排氣歧管310a，310b將排氣引導至共同的排氣通路116。
[0044]如上所述，在實施例中，進氣歧管302包括三個通路，用于三種單獨的流體一進氣，冷卻劑和氣態(tài)燃料的流動。圖4-10單獨地或結合發(fā)動機和/或運載工具系統(tǒng)的多個特征顯示了進氣歧管302的多個視圖。具體地，圖4是進氣歧管和兩個氣缸蓋一包括聯(lián)接到氣缸體的內部構件一的示意截面圖400。圖5顯示了聯(lián)接到兩個氣缸蓋的進氣歧管的截面圖500，圖6顯示了聯(lián)接到兩個氣缸蓋的進氣歧管的傾斜的透視圖600，圖7A和7B顯示了根據(jù)多個實施例的進氣歧管的等距視圖700，710，圖8顯示了進氣歧管的截面圖800，圖9A和9B顯示了安裝在運載工具系統(tǒng)中的進氣歧管的頂部透視圖900，910，而圖10顯示了進氣歧管的側透視圖1000。圖5-10大致成比例地繪制。
[0045]要理解的是，在一些實例中，為了清楚的目的，進氣歧管和發(fā)動機在下文中描述為使各個氣缸構造成用于接收氣態(tài)燃料，但其它構造也是可行的。例如，僅僅氣缸的子組(例如，一半，三分之一，四分之一，四分之三，等)可構造成接收氣態(tài)燃料。當氣缸并未構造成接收氣態(tài)燃料時，對于該氣缸，可省去某些元件部分，諸如進氣閥，氣體流道，以及進氣端口插件(下文中更詳細地描述)。
[0046]首先參照圖4的截面圖400和圖5的截面圖500，進氣歧管302包括第一通路304，第二通路306以及第三通路308。通路中的各個是中空通路，其構造成通過進氣歧管使不同的流體流動到發(fā)動機以及從發(fā)動機流出。第一通路304是構造成用于使進氣流動的進氣通路，第二通路306是構造成用于使冷卻劑(例如，水)流動的冷卻劑通路，而第三通路308是構造成用于使氣態(tài)燃料(例如，天然氣)流動的氣體通路。第一通路304具有第一容積，第二通路306具有第二容積，而第三通路308具有第三容積。如圖所示，第一通路的第一容積大于第二容積和第三容積，同時第二容積大于第三容積。第一容積是第一通路的內部的全部，第二容積是第二通路的內部的全部，而第三容積是第三通路的內部的全部。第一通路304的截面積大于第二通路306的截面積，而第二通路306的截面積大于第三通路308的截面積。然而，其它構造也是可行的，諸如第三通路的第三容積大于第二通路的第二容積。一方面，通路304，306，308并未彼此流體地連接，使得通路中的流體不會共同混合(co-mingle)。
[0047]在安裝進氣歧管時，第一通路304在豎向最低的位置上定位在進氣歧管302中。也SP，第二通路306和第三通路308各自位于第一通路304上方。第三通路308在豎向上高于第二通路306和第一通路304，且第二通路306介于第一通路304和第三通路308中間。進一步，進氣歧管可包括從第三通路的頂部延伸到第一通路的底部的中心軸線，且各個通路可沿著該中心軸線在豎向上對齊。雖然本公開顯示了具有如上所述的相對位置的三個通路，但其它位置也在本公開的范圍內。例如，在一些實施例中，使氣態(tài)燃料流動的第三通路可位于第一進氣通路與第二冷卻劑通路之間的中間，或使氣態(tài)燃料流動的第三通路可位于第一進氣通路下方。在其它實施例中，可省去第二冷卻劑通路，即進氣歧管僅包括用于進氣的通路以及用于氣態(tài)燃料的通路，而不包括用于冷卻劑的通路。在另外的其它實施例中，不只一個冷卻劑、氣態(tài)(燃料)和/或進氣通路可存在于進氣歧管中。
[0048]進氣歧管302位于兩個氣缸排之間。各個氣缸排包括聯(lián)接到氣缸體的多個單獨的氣缸蓋。因此，對于發(fā)動機的各個氣缸，提供單獨的氣缸蓋。圖4和5顯示了兩個氣缸蓋，氣缸蓋201 (在圖2中示出)和氣缸蓋412。各個氣缸蓋容納圖2中所述的多個發(fā)動機構件，包括進氣和排氣閥，液體燃料噴射器等。進一步，作為第一氣缸排的一部分而包括氣缸蓋201，而作為第二不同的氣缸排的一部分而包括氣缸蓋412。氣缸蓋201和氣缸蓋412兩者都聯(lián)接到相同的氣缸體203。
[0049]如圖5中所示，各個氣缸蓋經由將進氣歧管302的第一通路304流體地聯(lián)接到氣缸蓋的進氣流道將用于燃燒的進氣接收在其氣缸中。例如，進氣流道210將第一通路304聯(lián)接到氣缸蓋201，而進氣流道211將第一通路304聯(lián)接到氣缸蓋412。
[0050]為了將氣態(tài)燃料供應至氣缸，一個或更多個進氣閥安裝在進氣歧管上。如圖所示，第一進氣閥402和第二進氣閥404顯示為安裝到第三通路308上。在圖5中所示的截面圖500中，顯示了進氣閥404的截面，同時顯示了進氣閥402的前透視圖，這兩個進氣閥彼此偏離(在圖6中更詳細地示出)。各個進氣閥包括用來打開閥的電磁體或其它促動器。為了調節(jié)從第三通路308流動至相應的氣缸的氣態(tài)燃料的量(例如，容積，流率，等)，可調節(jié)閥打開的持續(xù)時間。
[0051]氣態(tài)燃料通過多個氣體流道從第三通路308引導到氣缸蓋。圖4和5顯示了兩個氣體流道，氣體流道406和氣體流道408。氣體流道406將進氣閥402流體地聯(lián)接到氣缸蓋412。氣體流道408將進氣閥404流體地聯(lián)接到氣缸蓋201。圖4-5的各個氣體流道是豎直流道，它們沿著進氣歧管的高度延伸。因此，氣體流道從第三通路308離開，經過第二通路306外部或者橫過第二通路306，并且進入第一通路304中。在第一通路304中，各個氣體流道流體地聯(lián)接到相應的氣缸蓋，以便將氣態(tài)燃料供應至氣缸蓋。因而，在一個實例中，進氣歧管包括對應于氣缸的數(shù)量的多個氣體流道，其中存在對應于各個氣缸的單個氣體流道。在其它實施例中，進氣歧管包括對應于少于氣缸的數(shù)量的氣體流道。
[0052]對于各個給定的氣缸蓋，氣體流道和進氣閥，氣態(tài)燃料離開氣體流道，且在進氣歧管聯(lián)接到氣缸蓋的混合區(qū)處與進入的進氣混合。具體地，各個氣缸蓋可在進氣端口一諸如進氣端口 420(此處氣缸蓋201聯(lián)接到進氣歧管302)以及進氣端口 418(此處氣缸蓋412聯(lián)接到進氣歧管302)—處聯(lián)接到進氣歧管302的第一通路304。敞開通路(在圖5的區(qū)域410中顯示)可用工具加工到進氣歧管302中，以便提供從氣體流道到進氣端口的通路。在混合區(qū)(其可為進氣端口與氣缸蓋結合的結合點)處，在燃料空氣混合物抽入氣缸蓋中之前，氣態(tài)燃料與進氣混合。如下文中更詳細地描述，各個進氣端口可包括插件902來輔助氣態(tài)燃料循環(huán)和空氣混合。然而，在一些實施例中，進氣歧管可聯(lián)接到各個氣缸蓋而不包括插件。
[0053]進氣歧管302包括與氣缸蓋的另外的聯(lián)接。例如，第二通路306通過多個冷卻劑端口 -諸如冷卻劑端口 414和冷卻劑端口 416流體地聯(lián)接到各個氣缸蓋。各個冷卻劑端口可從相應的氣缸蓋接收冷卻劑，并且將冷卻劑引導到第二通路306，此處，其被引導到發(fā)動機冷卻劑系統(tǒng)。例如，圖4顯示了第二通路306從各自容納在相應的氣缸蓋中的第一冷卻劑套罩401a和第二冷卻劑套罩401b接收冷卻劑。更進一步，各個氣缸排具有單獨的排氣歧管(例如，排氣歧管310a和排氣歧管310b)。
[0054]因此，圖4-5顯示了在實施例中，進氣歧管302由集成在單個歧管中的三個通路組成。各個通路可由合適的材料鑄造，諸如鋼，鋁，和/或鎳。進氣歧管可鑄造或以其它方式形成為一個集成的構件，或通路中的一個或更多個可單獨地鑄造并且聯(lián)接在一起。在一個實例中，第一通路304和第二通路306可鑄造在一起，且第三通路308可單獨地鑄造，并且聯(lián)接(例如，焊接)到第二通路306上。
[0055]如圖所示，進氣閥沉入第三通路308中，使得各個閥的一部分在進氣歧管外部，且各個閥的一部分容納在進氣歧管內。為了容納進氣閥，第三通路308可包括一個或更多個安裝凸緣，其包括一個或更多個孔口，進氣閥插入于該孔口中。例如，圖7A-B顯示了進氣歧管302，為了清楚而去除了進氣閥。安裝凸緣602包括兩個孔口 604，它們各自構造成以便容納進氣閥。
[0056]氣體流道406，408可橫過第二通路，如上所述。因而，在一些實施例中，第二通路可在流道前進通過通路處受限，限制在流道處通過第二通路的冷卻劑的流動。然而，在其它實施例中，流道可基本位于第二通路外部(例如，容納在第二通路的外壁中)，使得冷卻劑流不受限制。在一些情況中，第二通路中的冷卻劑可起作用來冷卻氣體流道和/或進氣閥。然而，因為流過第二通路的冷卻劑離開發(fā)動機，冷卻劑可由于來自發(fā)動機的熱傳遞而為熱的，且可能不會充分地冷卻進氣閥。因為進氣閥位于排氣歧管附近，來自排氣的熱量可能會傳遞到進氣閥。為了保護閥，各個閥的電磁體可沉入第三通路308中。另外，通過進氣閥的氣體流可起作用來冷卻閥，從而進一步保護電磁體。
[0057]第一通路304和第二通路306可各自具有基本圓形的截面，而第三通路308可具有長圓形的或橢圓形截面。然而，其它截面形狀也是可行的，諸如矩形。進一步，各個氣體流道可基本豎直，或可在適當?shù)奈恢脧澢Ａ硗?，各個氣體流道可包括鑄造或機加工在進氣歧管中的通道，但是單獨的管路或管道也是可行的。備選地或另外，第一通路304，第二通路306，第三通路308，氣體流道，或進氣流道中的一個或更多個可包括用于影響通過相應的通路的氣態(tài)燃料和/或空氣的流動的結構或裝置。例如，通路或流道中的一個或更多個可包括混合器導葉，文丘里管，或例如用來增大或者減小流動速度，產生漩渦，或增強空氣與氣態(tài)燃料的混合的其它效果的其它結構。
[0058]如上文關于圖3所闡述的，發(fā)動機可為十二缸發(fā)動機，其具有兩個氣缸排，各排具有六個氣缸。各個氣缸可由單獨的氣缸蓋限定，且各個氣缸蓋可聯(lián)接至進氣歧管至少兩個端口，進氣端口和冷卻劑端口。進氣歧管可制造為三個單獨的節(jié)段，它們各自構造成聯(lián)接到四個氣缸蓋(進氣歧管的每側上有兩個)。因此，如圖6中所顯示，進氣歧管的各個節(jié)段可包括四個進氣閥，諸如進氣閥402，404，502和504。進氣歧管的各個節(jié)段的各側可聯(lián)接到兩個氣缸蓋，諸如圖5中所示的氣缸蓋412和506。進氣歧管的各個節(jié)段可聯(lián)接到進氣歧管的另一個類似地構造的節(jié)段和/或尾端件。因此，在完全安裝的V-12發(fā)動機中，三個進氣歧管節(jié)段可聯(lián)接在一起，使得六個氣缸蓋聯(lián)接到進氣歧管的各側。為了便于聯(lián)接進氣歧管節(jié)段，各個進氣歧管節(jié)段可包括聯(lián)接凸緣(諸如圖10的聯(lián)接凸緣904)。聯(lián)接凸緣可有助于兩個進氣歧管節(jié)段的聯(lián)接，尾端件到進氣歧管節(jié)段的聯(lián)接，和/或進氣通路、氣態(tài)燃料輸送管線和/或冷卻劑排放管線到進氣歧管的聯(lián)接?？稍诼?lián)接凸緣之間提供多個襯墊，以便密封水對水、空氣對空氣以及氣體對氣體接頭。圖6中所示的進氣歧管302的節(jié)段包括以偏離的對安裝到第三通路308的四個進氣閥。安裝凸緣602 (圖7A-B和8中示出)容納兩個進氣閥，一個進氣閥聯(lián)接到第一氣缸排上的第一氣缸蓋，另一個進氣閥聯(lián)接到第二氣缸排上的第二氣缸蓋。圖6進一步顯示了在一些實施例中，第一通路和第二通路304，306可毗鄰(例如，在通路之間沒有居間的空間)，而間隙可存在于第二通路306與第三通路308之間。安裝凸緣孔口 604可橫過第三通路308和第二通路306之間的間隙。另外，雖然氣體流道在圖4和7B中顯示為基本豎直，在圖7A中，氣體流道408實施為繞著第二通路306彎曲。
[0059]圖8顯示了進氣閥與進氣歧管之間的聯(lián)接的另外的細節(jié)。例如，圖8顯示了通過進氣閥404的截面。如上文所述，安裝凸緣602提供了進氣閥的直接安裝。進氣閥的入口 702接收流過第三通路308的氣態(tài)燃料。密封件704密封進氣閥的入口。此外，進氣閥的出口 706構造成將氣態(tài)燃料釋放至氣體流道408。密封件708密封進氣閥的出口。
[0060]因此，氣態(tài)燃料通路(第三通路308)可為集成到進氣歧管中的鑄造通路。進氣閥可經由具有孔口的安裝凸緣落入通路中。氣體流道可鑄造在進氣閥出口與進氣歧管和氣缸蓋之間的進氣端口處的混合區(qū)之間。流道可為豎直的(例如直的)，彎曲的，或具有不同的幾何形狀。
[0061]氣體通路和進氣閥可以在歧管壓力(MAP)之上1-2巴(bar)將氣態(tài)燃料供應到發(fā)動機，以在一些實例中實現(xiàn)直至100%的柴油能當量氣體替換。各個氣缸的氣體進入可為單獨的，也即，如果需要的話，各個進氣閥可獨立地受控制，使得各個氣缸可接收不同的量的氣態(tài)燃料。上述構造，其中第三氣態(tài)燃料通路安裝在空氣通路和冷卻劑通路上，允許最初構造為用于僅柴油運行的發(fā)動機在對發(fā)動機有最小的改動的情況下改型為用于多燃料運行。
[0062]通過提供包括氣態(tài)燃料通路的進氣歧管而使得氣態(tài)燃料通過進氣歧管進入氣缸，與其它構造(諸如當進氣閥直接安裝在氣缸蓋上時)相比，進氣閥振動可減小。此外，存在較少的氣體密封接頭。另外，不需要主要的氣缸蓋修改，且對現(xiàn)有的發(fā)動機構件有很小的或沒有可維護性影響。
[0063]上述實施例參照具有兩個氣缸排的V-12發(fā)動機來呈現(xiàn)。然而，本公開的進氣歧管可用于其它發(fā)動機構造中，諸如V-6，V_18，直列式發(fā)動機，或其它構造。在直列式發(fā)動機中一其中存在單個氣缸排，進氣歧管可沿著進氣歧管的一側(而非在上述雙排構造中的兩側)聯(lián)接到各個氣缸蓋。在這樣的直列式發(fā)動機構造中，進氣歧管可具有沿著進氣歧管的僅一側定位的進氣流道，冷卻劑端口，和/或進氣閥。進一步，雖然進氣歧管在之前被描述為每個進氣歧管節(jié)段包括四個進氣閥和相應的氣體流道，但其它構造也是可行的，諸如具有用于所有發(fā)動機氣缸的所有的進氣閥和氣體流道的單節(jié)段進氣歧管，或多節(jié)段進氣歧管，其中各個節(jié)段具有一個、兩個、三個、四個、五個或其它數(shù)量的進氣閥和氣體流道。在另外的其它實例中，進氣閥和對應的氣體流道的數(shù)量可少于氣缸的數(shù)量。因而，在一個實例中，進氣歧管的僅一側可包括進氣閥和氣體流道來將氣態(tài)燃料輸送到僅一個氣缸排。在另一實例中，進氣歧管的一個或更多個節(jié)段可包括比氣缸更少的進氣閥和氣體流道，諸如一個節(jié)段不包括進氣閥也不包括氣體流道，而其它節(jié)段包括至少一些進氣閥和氣體流道。因此，歧管節(jié)段、每個歧管節(jié)段的進氣閥等的數(shù)量對于具體的發(fā)動機的架構而言是特定的。在其它發(fā)動機應用(V8、V16、直列式等)中，進氣歧管可具有任意數(shù)量的歧管節(jié)段和閥數(shù)量組合。
[0064]如之前所闡述，氣態(tài)燃料和進氣可在進氣端口處混合，此處進氣通路(例如，第一通路304)聯(lián)接到氣缸蓋。為了促進進氣與氣態(tài)燃料的高效混合，各個進氣端口可設有插件。圖10顯示了在進氣端口420中包括插件902的進氣歧管302的實施例。插件可為環(huán)形的，且包括多個凹槽，以有助于安裝氣缸蓋，進氣歧管與氣缸蓋之間的接頭的密封，以及氣體循環(huán)。
[0065]圖11A-12D和14顯示了插件和容納插件的進氣端口的多個視圖和實施例。圖1IA顯示了容納在進氣端口中的插件的截面圖。圖1lB和IlC顯示了進氣端口的隔離視圖(isolated view)。圖11D-11E和12A-12D在插件的截面圖中顯示了氣體開口的多個實施例。
[0066]插件902包括具有頂面905、與頂面相反的底面907、內表面909以及與內表面相反的外表面911的環(huán)形本體。當插件安裝在氣缸蓋與進氣歧管之間的聯(lián)接部位處時，頂面定向成面向氣缸蓋安裝區(qū)域(例如面向氣缸蓋)，而外表面定向成與進氣歧管的進氣端口成共享面的接觸。
[0067]插件902包括面向氣缸蓋安裝區(qū)域的插件的外周邊中的第一凹槽1002(例如，第一凹槽位于環(huán)形本體的頂面上)。第一凹槽有助于與氣缸蓋的緊密連接。存在兩個另外的凹槽1004和1006來容納密封件，諸如O形環(huán)，迷宮密封件等，它們可僅僅存在于插件上，以便消除歧管鑄件上的機械加工，以密封歧管和氣缸蓋之間的接頭。第二凹槽1008有助于氣體循環(huán)。第二凹槽由存在于插件的環(huán)形本體的外表面中的凹槽組成，且被機械加工到歧管的進氣端口中。從氣體流道釋放的氣體循環(huán)通過第二凹槽1008，且被抽吸到進氣端口，以便通過一個或更多個開口(圖1lA中未顯示)與進氣混合。
[0068]圖1lB顯示了進氣端口420，其中移除了插件。顯示了由歧管提供的凹槽1008的部分，以及從氣體流道引導到凹槽1008的通路1102，通過該通路1102，氣體離開流道且進入進氣端口。
[0069]圖11D-11E和12A-12D顯示了插件902中的開口的多個實施例，開口從內表面延伸通過插件而延伸到外表面，且通過開口，氣態(tài)燃料可與進氣端口中的進氣混合。開口可由一個或更多個表面限定，這些表面限定了一個或更多個孔口或突出。圖1lD和IlE顯示了多個開口，諸如開口 1104。開口 1104可為橢圓形的、圓角矩形、正方形、圓形或其它構造。該多個開口可沿著插件的內周邊均等地間隔開。圖12A顯示了單個開口 1202，其布置在插件的內周邊的中心處，此處，通路1102通向凹槽1008。雖然所顯示的開口 1202是橢圓形的，但其它構造也是可行的。例如，開口可為圓形，矩形，為存在于插件周邊的一部分或者全部周圍的連續(xù)開口，或其它構造。進一步，該一個或更多個開口可延伸穿過具有平滑/直的表面輪廓的插件，或該一個或更多個開口可延伸穿過具有擴張的、帶槽的、漸縮的、螺旋狀彎曲的、會引起渦旋的表面輪廓或其它構造的插件。
[0070]—個或更多個開口的截面和/或表面輪廓(例如，無論是橢圓形的、圓形、直的、漸縮的等)可影響氣態(tài)燃料進入進氣端口的流動速度、散射角或其它參數(shù)，且因此可基于期望的系統(tǒng)性能來選擇。在一個實例中，圓形開口可引導氣態(tài)燃料朝向進氣端口的中心，而橢圓形或矩形開口可提供更均勻的氣態(tài)燃料散布。
[0071]圖12B和12C顯示了插件902的實施例，其中存在多個開口。圖12B顯示了第一組多個開口 1204，而圖12C顯示了第二組多個開口 1206。與第二組多個開口 1206相比，第一組多個開口 1204尺寸可更大，但是數(shù)量更少。例如，第一組多個開口 1204可繞著插件的內周邊布置成單獨一排，而第二組多個開口可布置成多個排。進一步，如圖12D中所示，一個或更多個開口可由限定了一個或更多個突出1208的表面限定，以便將氣體引導至進氣端口的中心。
[0072]因此，本文所述的系統(tǒng)提供了用于發(fā)動機的進氣歧管。在一個實施例中，進氣歧管包括第一通路，其提供通過進氣歧管的第一路徑，以便將進氣供應至發(fā)動機的多個氣缸；以及第二通路，其提供通過進氣歧管的第二路徑，以便將氣態(tài)燃料供應至該多個氣缸的至少一個。進氣歧管進一步包括至少一個進氣閥，其安裝到第二通路上，構造成控制通向該多個氣缸的該至少一個的氣態(tài)燃料的流率。
[0073]發(fā)動機可包括多個氣缸蓋，各個氣缸蓋限定了該多個氣缸的相應的氣缸。進氣歧管進一步包括至少一個氣體流道，其將進氣閥中的相應的一個聯(lián)接至氣缸蓋中的相應的一個，以便氣態(tài)燃料從第二通路通過該多個氣缸。在一些實例中，各個氣體流道包括進氣歧管的相應的通道。在實例中，各個氣體流道包括豎直通道。
[0074]進氣歧管的第一通路還可包括多個進氣端口，各個氣缸蓋聯(lián)接到進氣端口中的相應的一個上。進氣歧管可構造成引導供應至該多個氣缸的進氣通過該多個進氣端口。
[0075]各個氣體流道可包括聯(lián)接到第二通路的第一端和經由通路流體地聯(lián)接到進氣端口中的相應的一個的第二端。各個進氣端口可進一步包括混合區(qū)，其中進氣和氣態(tài)燃料在被引導至相應的氣缸蓋之前混合。
[0076]進氣歧管可進一步包括第三通路，其提供了通過進氣歧管的第三路徑，用于將冷卻劑從發(fā)動機引導至冷卻系統(tǒng)構件。在一些實例中，第一通路包括第一容積，第二通路包括第二容積，且第三通路包括第三容積，其中，第一容積大于第二容積，且第三容積大于第二容積。第一容積是第一通路的全部內部空間，第二容積是第二通路的全部內部空間，而第三容積是第三通路的全部內部空間。
[0077]在實例中，第一通路布置成豎直地低于第二通路和第三通路，而第二通路布置成豎直地高于第三通路。第一通路、第二通路和第三通路可集成在進氣歧管中，或各自可鑄造為單獨的部件且聯(lián)接(例如，焊接)在一起。在一個實施例中，進氣歧管至少包括用于進氣的通路和用于氣態(tài)燃料的通路，它們被鑄造，或者以其它方式形成為一個集成的構件，或另外通過焊接等等而永久地聯(lián)接在一起。在另一實施例中，進氣歧管進一步包括用于冷卻劑的通路，其被鑄造或以其它方式與進氣和氣態(tài)燃料通路形成為一個集成的構件，或另外通過焊接等等與用于進氣和氣態(tài)燃料的通路永久地聯(lián)接在一起。在另一實施例中，進氣、氣態(tài)燃料和冷卻劑通路中的一個或更多個并非永久地連接到通路中的其它通路上，而是當結合發(fā)動機來安裝時，通路位于發(fā)動機的氣缸體上方，且豎直地彼此上下堆疊/排列。在另一實施例中，通路永久地連接至彼此，且當結合發(fā)動機來安裝時，位于氣缸體上方，且豎直地彼此上下堆疊/排列。在另外的又一實施例中，可存在不止一個進氣、氣態(tài)燃料和/或冷卻劑通路。
[0078]進氣歧管可為第一進氣歧管，其具有四個進氣閥且進一步包括在第一進氣歧管的第一端上的第一聯(lián)接凸緣和在第一進氣歧管的第二端上的第二聯(lián)接凸緣，第一和第二聯(lián)接凸緣各自構造成聯(lián)接到另外的進氣歧管的聯(lián)接凸緣或聯(lián)接到尾端件。
[0079]在一些實例中，發(fā)動機是具有第一排氣缸和第二排氣缸的多缸發(fā)動機，且第一進氣歧管構造成設置在第一排與第二排之間。一半進氣閥構造成將氣態(tài)燃料供應至第一排的相應的氣缸，而另一半進氣閥構造成將氣態(tài)燃料供應至第二排的相應的氣缸。
[0080]根據(jù)另一實施例的用于發(fā)動機的進氣歧管包括用于將進氣供應至發(fā)動機的多個氣缸的第一通路;和用于將冷卻劑從發(fā)動機引導到冷卻系統(tǒng)構件的第二通路；以及用于將氣態(tài)燃料供應至該多個氣缸的第三通路。
[0081 ]發(fā)動機包括多個氣缸蓋，各個氣缸蓋限定了該多個氣缸的相應的氣缸，且進氣歧管進一步包括安裝到第三通路的多個進氣閥，用于調節(jié)氣態(tài)燃料到該多個氣缸的進入，進氣閥分別通過多個氣體流道流體地聯(lián)接到氣缸蓋，其中，進氣歧管構造成用于來自第三通路的氣態(tài)燃料流過氣體流道而到達該多個氣缸。在一些實例中，各個氣體流道包括橫過第二通路的相應的豎直通道。
[0082]用于發(fā)動機系統(tǒng)的一個實施例包括:具有多個氣缸的發(fā)動機，各個氣缸由相應的氣缸蓋限定;和進氣歧管，經由第一通路將進氣供應至發(fā)動機，經由第二通路從發(fā)動機弓I導出冷卻劑，以及經由第三通路將氣態(tài)燃料供應至發(fā)動機。發(fā)動機的各個氣缸包括構造成噴射用于燃燒的液體燃料的燃料噴射器。
[0083]進氣歧管進一步包括聯(lián)接到第三通路的至少一個進氣閥，用于控制氣態(tài)燃料向發(fā)動機的供應。該發(fā)動機系統(tǒng)進一步包括控制系統(tǒng)，其構造成在發(fā)動機運行期間控制各個燃料噴射器，且進一步構造成在多燃料運行模式期間控制該多個進氣閥將氣態(tài)燃料供應至發(fā)動機。
[0084]進氣歧管進一步包括多個氣體流道，其中各個進氣閥經由氣體流道中的相應的一個流體地聯(lián)接到相應的氣缸蓋。進氣歧管的第一通路進一步包括多個進氣端口，各個氣缸蓋聯(lián)接到進氣端口的相應的一個上，且其中，進氣歧管構造成用于來自氣體流道的氣態(tài)燃料在被引導至相應的氣缸蓋之前與進氣端口處的進氣混合。
[0085]各個進氣端口可進一步包括相應的插件，各個插件包括用于將進氣端口聯(lián)接到相應的氣缸蓋的第一凹槽和用于使來自氣體流道中的相應的一個的氣態(tài)燃料循環(huán)的第二凹槽。插件可進一步包括一個或更多個開口來將第二凹槽流體地聯(lián)接到進氣端口的內部。一個或更多個開口可包括在插件的內周邊的周圍環(huán)形地布置的一個或更多個圓形孔口和/或突出。
[0086]—個實施例涉及運載工具。該運載工具包括多燃料發(fā)動機，其構造成用于燃燒第一液體燃料與第二氣態(tài)燃料。該多燃料發(fā)動機包括至少具有聯(lián)接到氣缸體的第一氣缸蓋和第二氣缸蓋的第一氣缸排，和至少具有聯(lián)接到氣缸體的第三氣缸蓋和第四氣缸蓋的第二氣缸排。第一氣缸排和第二氣缸排的各個氣缸包括用于噴射液體燃料的相應的燃料噴射器。
[0087]該運載工具進一步包括布置在第一氣缸排和第二氣缸排之間的進氣歧管。該進氣歧管包括用于將進氣供應至第一氣缸排和第二氣缸排的各個氣缸蓋的第一通路，用于將冷卻劑從第一氣缸排和第二氣缸排的各個氣缸蓋引導至冷卻系統(tǒng)構件的第二通路，以及用于將氣態(tài)燃料供應至第一氣缸排和第二氣缸排的各個氣缸蓋的第三通路。多個進氣閥安裝至第三通路上，以便調節(jié)氣態(tài)燃料進入氣缸蓋。
[0088]該運載工具進一步包括用于存儲液體燃料且流體地聯(lián)接到各個燃料噴射器的第一燃料儲器，以及用于氣態(tài)燃料且流體地聯(lián)接到進氣歧管的第三通路的第二燃料源。在一些實例中，液體燃料是柴油，而氣態(tài)燃料是天然氣。第二燃料源可為將氣態(tài)燃料儲器流體地聯(lián)接到進氣閥的氣態(tài)燃料通路，其中氣態(tài)燃料儲器遠離運載工具而存儲(例如，在供應器上)。
[0089]該運載工具可進一步包括聯(lián)接到第一氣缸排的第一排氣歧管以及聯(lián)接到第二氣缸排的第二排氣歧管。在實例中，該運載工具是軌道運載工具。在實例中，軌道運載工具是機車。
[0090]在一個實例中，插件包括具有頂面、底面、內表面以及外表面的環(huán)形本體；用于將進氣歧管的進氣端口聯(lián)接到氣缸蓋的第一凹槽;用于循環(huán)從進氣歧管的氣體流道接收的氣態(tài)燃料的第二凹槽；以及將第二凹槽流體地聯(lián)接到進氣端口的內部的一個或更多個開口，由此插件構造成在進氣歧管與氣缸蓋之間的聯(lián)接部位處混合氣態(tài)燃料與進氣。
[0091]第一凹槽由環(huán)形本體的頂面限定，且當插件位于進氣歧管與氣缸蓋之間的聯(lián)接部位處時定向成面向氣缸蓋安裝區(qū)域。第二凹槽由環(huán)形本體的外表面限定，且當插件位于進氣歧管與氣缸蓋之間的聯(lián)接部位處時，外表面定向成與進氣端口成共享面的接觸。
[0092]插件進一步包括構造成容納密封件的一個或更多個另外的凹槽，該一個或更多個另外的凹槽由外表面限定。一個或更多個開口可限定在插件的內周邊周圍環(huán)形地布置的一個或更多個孔口。該一個或更多個孔口可為橢圓形、圓形、矩形和/或正方形的。分別限定該一個或更多個開口的一個或更多個表面可限定在插件的內周邊周圍環(huán)形地布置的一個或更多個突出。該一個或更多個開口從內表面延伸穿過插件而到達外表面。
[0093]發(fā)動機系統(tǒng)的一實施例包括:具有至少一個氣缸的發(fā)動機，該至少一個氣缸設置在相應的氣缸蓋內；進氣歧管，其構造成經由第一通路將進氣供應到發(fā)動機，經由第二通路從發(fā)動機引導出冷卻劑，以及經由第三通路將氣態(tài)燃料供應到發(fā)動機；以及位于進氣歧管與氣缸蓋之間的聯(lián)接部位處的插件。
[0094]該發(fā)動機系統(tǒng)進一步包括燃料噴射器，其構造成將用于燃燒的液體燃料噴射到至少一個氣缸中。該發(fā)動機系統(tǒng)進一步包括聯(lián)接到第三通路且構造成控制氣態(tài)燃料到發(fā)動機的供應的至少一個進氣閥。該發(fā)動機系統(tǒng)進一步包括控制系統(tǒng)，其構造成在發(fā)動機運行期間至少控制燃料噴射器，以及在多燃料模式期間控制至少一個進氣閥將氣態(tài)燃料供應至發(fā)動機。
[0095]該進氣歧管進一步包括氣體流道，且進氣閥經由該氣體流道流體地聯(lián)接到氣缸蓋。進氣歧管的第一通路進一步包括進氣端口，氣缸蓋聯(lián)接到該進氣端口，且進氣歧管構造成用于來自氣體流道的氣態(tài)燃料在被引導到氣缸蓋之前經由插件與進氣端口處的進氣混入口 ο
[0096]插件包括將進氣端口聯(lián)接到氣缸蓋的第一凹槽，用于使來自氣體流道的氣態(tài)燃料循環(huán)的第二凹槽，以及將第二凹槽流體地聯(lián)接到進氣端口的內部的一個或更多個開口。限定了一個或更多個開口的一個或更多個表面可限定繞著插件的內周邊環(huán)形地布置的一個或更多個孔口和/或突出。
[0097]圖13是用于多燃料發(fā)動機一諸如本文所述的發(fā)動機104—的方法1300。方法1300可至少部分地根據(jù)存儲在控制系統(tǒng)一諸如包括控制器110的控制系統(tǒng)一中的非瞬時指令來執(zhí)行。在1302處，方法1300包括確定發(fā)動機是否在多燃料模式下運行。在多燃料模式期間，液體燃料和氣態(tài)燃料兩者都被提供給發(fā)動機。多燃料模式可基于環(huán)境條件、多個發(fā)動機參數(shù)和/或終端用戶輸入/偏好來執(zhí)行。如果發(fā)動機沒有以多燃料模式運行，則方法1300前進至以僅液體-燃料模式運行，這將在下文中在1312處描述。如果發(fā)動機以多燃料模式運行，方法1300前進至1304，以便引導進氣通過進氣歧管的第一通路且到達多個發(fā)動機氣缸。在1306處，方法1300包括引導氣態(tài)燃料通過進氣歧管的不同的第二通路。在1308處，進氣閥被啟動來將氣態(tài)燃料供應至該多個發(fā)動機氣缸，其中，氣態(tài)燃料與進氣結合(例如，在氣缸蓋的進氣端口 /進氣歧管接合點處)，以形成氣態(tài)燃料-空氣混合物。在1310處，液體燃料被噴射到該多個發(fā)動機氣缸，其中，其與進氣燃燒，并且點燃氣態(tài)燃料。
[0098]返回1302，如果發(fā)動機在1312處僅以液體-燃料運行，則進氣被引導通過進氣歧管的第一通路且被引導至氣缸。在1314處，液體燃料被噴射到氣缸以便與進氣燃燒。
[0099]1310和1314兩者都前進至1316，此處，該多個進氣閥被冷卻。進氣閥可經由流過第二通路和/或進氣閥的氣態(tài)燃料本身冷卻。額外地或備選地，進氣閥可由另一種類型的冷卻流體冷卻，諸如經由第一通路中的進氣和/或經由流過進氣歧管的第三通路的冷卻劑。然后方法1300返回。
[0100]液體燃料噴射器和進氣閥的啟動可根據(jù)存儲在控制系統(tǒng)的單個控制器中的指令來執(zhí)行。然而，在一些實施例中，控制系統(tǒng)可包括多個控制器，且第一控制器(例如，液體燃料控制器)可控制液體燃料噴射器的啟動，而第二控制器(例如，氣態(tài)燃料控制器)可控制進氣閥的啟動。進一步，在其它實施例中，液體燃料噴射器和進氣閥兩者可由單個控制器控制，而通向進氣歧管的氣態(tài)燃料通路的氣態(tài)燃料的供應可由第二控制器控制。例如，氣態(tài)燃料可存儲在位于遠離機車的供應車輛上的儲器中，發(fā)動機安裝于機車上。通向機車的氣態(tài)燃料的供應可由通過第二控制器控制的氣體供應閥、栗等來控制。
[0101]當進氣閥被啟動來將氣態(tài)燃料供應至氣缸時，進氣閥打開。進氣閥的打開的量，第二氣態(tài)燃料通路中的壓力，和/或進氣閥打開的持續(xù)時間可限定氣態(tài)燃料流率，且最終限定多少氣態(tài)燃料接納到了氣缸中。進氣閥可獨立地被操作，或它們可一前一后地被操作。
[0102]因此，在一實施例中，一種方法包括引導進氣通過進氣歧管的第一通路且到達發(fā)動機的多個氣缸；引導氣態(tài)燃料通過進氣歧管的第二通路;將液體燃料噴射到發(fā)動機的該多個氣缸，以便與進氣燃燒;且在多燃料模式期間，控制安裝到第二通路上的多個進氣閥以便打開來將氣態(tài)燃料供應至該多個氣缸，以便與進氣燃燒。氣態(tài)燃料可經由將進氣歧管聯(lián)接到該多個氣缸的多個插件與來自進氣歧管的進氣混合。
[0103]該方法可進一步包括以如下方式冷卻該多個進氣閥:通過引導進氣通過進氣歧管的第一通路，通過引導氣態(tài)燃料通過進氣歧管的第二通路，通過打開該多個進氣閥，和/或通過引導冷卻劑通過進氣歧管的第三通路。
[0104]如本文所用，以單數(shù)形式記載且前面有詞語“一”或“一個”的元件或者步驟應當被理解為不排除多個所述元件或者步驟，除非明確陳述了這種排除。此外，對本發(fā)明的“一個實施例”的參照并不意圖被解釋為排除存在同樣結合了所述的特征的另外的實施例。此外，除非明確相反地陳述，“包括”、“包含”或“具有”帶有特定屬性的一個元件或者多個元件的實施例可包括另外的不具有該屬性的這樣的元件。用語“包含”和“在其中”用作相應的用語“包括”和“其中”的普通語言替換。此外，用語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標記，并且不意圖在它們的對象上強加數(shù)字要求或特定位置順序。
[0105]本書面描述使用實例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使得相關領域中的普通技術人員能夠執(zhí)行本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)，以及執(zhí)行任何所結合的方法。本發(fā)明的可獲得專利權的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域普通技術人員想到的其它實例。如果這樣的其它實例具有與權利要求的書面語言并無不同的結構元件，或者如果它們包括與權利要求的書面語言具有非本質區(qū)別的等效結構元件，則這樣的其它實例意圖在權利要求的范圍內。
【主權項】
1.一種用于發(fā)動機(104)的進氣歧管(302)，包括: 第一通路(304)，提供通過所述進氣歧管(302)的第一路徑，用于將進氣供應至所述發(fā)動機(104)的多個氣缸(200);和 第二通路(308)，提供通過所述進氣歧管(302)的第二路徑，用于將氣態(tài)燃料供應至所述多個氣缸(200)中的至少一個。2.根據(jù)權利要求1所述的進氣歧管，其特征在于，進一步包括安裝到所述第二通路(308)、構造成控制通向所述多個氣缸(200)中的所述至少一個的氣態(tài)燃料的流率的至少一個進氣閥(402)。3.根據(jù)權利要求2所述的進氣歧管，其特征在于，所述發(fā)動機(104)包括多個氣缸蓋(412)，各個氣缸蓋(412)限定了所述多個氣缸(200)中的相應的氣缸，且其中，所述進氣歧管(104)進一步包括至少一個氣體流道(406)，其將所述至少一個進氣閥(402)聯(lián)接到至少一個氣缸蓋(412)，且由此容許氣態(tài)燃料從所述第二通路(302)流動到相應的至少一個氣缸蓋(412)的氣缸。4.根據(jù)權利要求3所述的進氣歧管，其特征在于，所述氣體流道(406)是多個氣體流道其中之一，且所述氣缸蓋(412)是構造成聯(lián)接到所述氣體流道中的相應的一個的多個氣缸蓋中的一個，且各個氣體流道限定了所述進氣歧管(302)的相應的通道。5.根據(jù)權利要求3所述的進氣歧管，其特征在于，所述進氣歧管(302)的第一通路(304)包括至少一個進氣端口(418)，且至少一個氣缸蓋(412)聯(lián)接到所述進氣端口(418)，且所述進氣歧管(302)構造成通過所述進氣端口(418)將進氣供應至所述氣缸。6.根據(jù)權利要求5所述的進氣歧管，其特征在于，各個氣體流道(412)包括聯(lián)接到所述第二通路(308)的第一端和經由通路流體地聯(lián)接到所述進氣端口(418)中的相應的一個的第二端，各個進氣端口(418)進一步包括混合區(qū)，其中進氣和氣態(tài)燃料在被引導至相應的氣缸蓋(412)之前混合。7.根據(jù)權利要求2所述的進氣歧管，其特征在于，進一步包括第三通路(306)，其提供通過所述進氣歧管(302)的第三路徑，用于將冷卻劑引導至冷卻系統(tǒng)構件(401a)和/或從冷卻系統(tǒng)構件(401a)引導冷卻劑。8.根據(jù)權利要求2所述的進氣歧管，其特征在于，所述進氣歧管(302)是具有四個進氣閥的第一進氣歧管，其中，所述第一進氣歧管(302)進一步包括所述第一進氣歧管的第一端上的第一聯(lián)接凸緣(904)，和所述第一進氣歧管的第二端上的第二聯(lián)接凸緣，所述第一和第二聯(lián)接凸緣各自構造成聯(lián)接到第二進氣歧管的聯(lián)接凸緣或聯(lián)接到尾端件。9.根據(jù)權利要求8所述的進氣歧管，其特征在于，所述發(fā)動機(104)是具有第一排氣缸和第二排氣缸的多缸發(fā)動機，其中，所述第一進氣歧管設置在所述第一排與第二排之間，且其中，一半的所述進氣閥構造成將氣態(tài)燃料供應給所述第一排的相應的氣缸，而另一半所述進氣閥構造成將氣態(tài)燃料供應給所述第二排的相應的氣缸。10.一種發(fā)動機系統(tǒng)，包括: 具有至少一個氣缸(200)的發(fā)動機(104)，所述至少一個氣缸設置在相應的氣缸蓋(201)內; 進氣歧管(302)，構造成經由第一通路(304)將進氣供應給所述發(fā)動機，經由第二通路(306)從所述發(fā)動機引導出冷卻劑，以及經由第三通路(308)將氣態(tài)燃料供應至所述發(fā)動機；以及 插件(902)，位于所述進氣歧管(302)與所述氣缸蓋(201)之間的聯(lián)接部位處。11.根據(jù)權利要求10所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括構造成將用于燃燒的液體燃料噴射到所述至少一個氣缸中的燃料噴射器(226)，聯(lián)接到所述第三通路(308)且構造成控制氣態(tài)燃料到所述發(fā)動機(104)的供應的至少一個進氣閥(404)，以及控制系統(tǒng)(110)，其構造成在發(fā)動機運行期間至少控制所述燃料噴射器(226)，以及在多燃料模式期間控制所述至少一個進氣閥(404)將氣態(tài)燃料供應至所述發(fā)動機(104)。12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣歧管(302)進一步包括氣體流道(408)，且所述進氣閥(404)經由所述氣體流道(408)流體地聯(lián)接到所述氣缸蓋(201)。13.根據(jù)權利要求13所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述進氣歧管(302)的第一通路(304)進一步包括進氣端口(420)，所述氣缸蓋(201)聯(lián)接到所述進氣端口(420)，且所述進氣歧管(302)構造成用于來自所述氣體流道(408)的氣態(tài)燃料在被引導至所述氣缸蓋(201)之前，經由所述插件(902)與所述進氣端口(420)處的進氣混合。14.根據(jù)權利要求13所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，所述插件(902)包括用于將所述進氣端口(420)聯(lián)接至所述氣缸蓋(201)的第一凹槽(1002)，用于循環(huán)來自所述氣體流道的氣態(tài)燃料的第二凹槽(1008)，以及將所述第二凹槽(1008)流體地聯(lián)接到所述進氣端口(420)的內部的一個或更多個開口(1104)。15.根據(jù)權利要求14所述的發(fā)動機系統(tǒng)，其特征在于，限定了所述一個或更多個開口的一個或更多個表面限定了繞著所述插件(902)的內周邊環(huán)形地布置的一個或更多個孔口和/或突出。
【文檔編號】F02D19/06GK106068380SQ201580015398
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2015年1月21日 公開號201580015398.9, CN 106068380 A, CN 106068380A, CN 201580015398, CN-A-106068380, CN106068380 A, CN106068380A, CN201580015398, CN201580015398.9, PCT/2015/12121, PCT/US/15/012121, PCT/US/15/12121, PCT/US/2015/012121, PCT/US/2015/12121, PCT/US15/012121, PCT/US15/12121, PCT/US15012121, PCT/US1512121, PCT/US2015/012121, PCT/US2015/12121, PCT/US2015012121, PCT/US201512121
【發(fā)明人】A.格魯肖夫, L.O.特拉斯克, E.R.迪倫, J.S.羅思, M.J.菲利安
【申請人】通用電氣公司