0運行時，氣體燃料和空氣的混合物(在下文中稱為“混合物”)經(jīng)由進(jìn)氣歧管22、所述多個收集室25A-2?和所述多個進(jìn)氣端口 24A-24D被引入到所述多個氣缸26A-26D的燃燒室內(nèi)。燃燒后，由該燃燒過程產(chǎn)生的排氣通過排氣歧管28從氣缸26A-26D中釋放出去。
[0032]渦輪增壓器40被配置為使用氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10的排氣的熱和壓力來驅(qū)動壓縮機(jī)44，將混合物在供給到該發(fā)動機(jī)之前進(jìn)行壓縮。具體地說，排氣流經(jīng)渦輪增壓器40的渦輪機(jī)42時使渦輪機(jī)42旋轉(zhuǎn)，從而降低壓力和溫度。壓縮機(jī)44經(jīng)由共用軸46可旋轉(zhuǎn)地連接到渦輪機(jī)42并由渦輪機(jī)42驅(qū)動。
[0033]為了產(chǎn)生該混合物，氣體混合器60被配置成通過主空氣入口 4吸入空氣并通過燃料入口 62吸入氣體燃料。在氣體混合器60中，空氣與氣體燃料混合，而所得到的混合物被供給壓縮機(jī)44。
[0034]—般來說，壓縮機(jī)44的出口通過壓縮機(jī)連接21流體連接到進(jìn)氣歧管22的入口。如圖1所示，壓縮機(jī)44的出口經(jīng)由冷卻器23連接到進(jìn)氣歧管22的入口。布置在冷卻器23下游的節(jié)流閥27被配置為打開或關(guān)閉壓縮機(jī)連接21和進(jìn)氣歧管22之間的流體連接，從而使得或限制該混合物從壓縮機(jī)連接21流入進(jìn)氣歧管22。
[0035]在氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10運行期間，氣體燃料和空氣的混合物在供給到氣缸26A-26D之前被壓縮并冷卻。在氣缸26A-26D內(nèi)，可以通過活塞18的運動而將混合物進(jìn)一步壓縮和加熱(參見圖2-圖6)。然后，火花塞90 (見圖2-圖6)產(chǎn)生火花，以點燃?xì)飧?6A-26D內(nèi)的混合物。所產(chǎn)生的排氣經(jīng)由排氣歧管28被排出。
[0036]排氣歧管28的出口流體地連接到渦輪機(jī)42的入口。渦輪機(jī)42的出口可以流體地連接到，例如，排氣處理系統(tǒng)(未示出)。
[0037]在一些示例性實施例中，如圖1中所示，氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10可以設(shè)置有廢氣門系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括廢氣門連接80和廢氣門閥82。另外，氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10還可以包括排出系統(tǒng)，該排出系統(tǒng)包括排出連接66和排出閥64。
[0038]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2，更詳細(xì)地說明了根據(jù)本發(fā)明的一種內(nèi)燃機(jī)的一個示例性實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看出，圖2中所示的示例性氣缸26、示例性進(jìn)氣端口 24和示例性收集室25可以分別驗證圖1中氣缸26A-26D、進(jìn)氣端口 24A-24D以及收集室25A-25D的原理。因此，圖2中所示的示例性公開的結(jié)構(gòu)也適用于圖1所示的氣缸26A-26D及其相應(yīng)的進(jìn)氣端口 24A-24D 和收集室 25A-25D。
[0039]圖2示出了與混合物在進(jìn)氣歧管22中的流動方向垂直的示意剖視圖。通常，氣缸26限定了具有進(jìn)氣體積Vc的燃燒室16，并包括活塞18。在一些實施例中，視應(yīng)用而定，進(jìn)氣體積Vc可具有諸如2升、4升、17升甚至更大的體積。曲柄軸6經(jīng)由活塞桿8連接至活塞18?；钊?8被配置成在氣缸26內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運動。
[0040]氣缸26經(jīng)由進(jìn)氣端口 24被流體連接到收集室25。進(jìn)氣端口 24可以具有流量橫截面積(以下簡稱為“橫截面”)d2。應(yīng)該注意的是，進(jìn)氣端口 24可具有非恒定的橫截面。因此，如本文中所用，術(shù)語“橫截面”可以通常用來表示部件的最大流量橫截面積。
[0041]進(jìn)氣閥35可設(shè)置在進(jìn)氣端口 24中。此外，氣缸26可經(jīng)由排氣通道37流體連接至排氣歧管28。排氣閥36可以設(shè)置在排氣通道37中。
[0042]進(jìn)氣歧管22限定了進(jìn)氣歧管體積Vs。收集室25被設(shè)置在進(jìn)氣歧管22與進(jìn)氣端口 24之間。收集室25可包括入口 29，該入口將收集室25流體連接到進(jìn)氣歧管22，收集室25還包括出口 30，該出口將收集室25流體連接到進(jìn)氣端口 24。收集室25可以限定收集室體積Ve。在圖2所示的示例性實施例中，收集室25被設(shè)置為鄰近進(jìn)氣歧管22。收集室25具有橫截面dl，并且在從入口 29延伸至出口 30的部分25e中以基本恒定的橫截面延伸。收集室25被配置成限定收集室體積Ve，該體積大小介于氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的50%和100%之間，這至少部分取決于用于進(jìn)氣閥35的阿特金森正時。在其它示例性實施例中，收集室體積Ve的大小可以為氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的至少10%，例如，介于氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的10%和500%之間，20%和500%之間，30%和500%之間，40%和500%之間，50%和500%之間，100%和500%之間，或200%和500%之間。
[0043]在圖2所示的實施例中，收集室25由外殼形成，該外殼一側(cè)被連接到進(jìn)氣歧管22的外殼，對側(cè)連接到進(jìn)氣端口 24 (更精確地說，是氣缸蓋上限定進(jìn)氣端口 24的那部分)。在一些實施例中，收集室25的外殼可以，例如，形成為管形構(gòu)件，并且可以具有圓柱形橫截面。應(yīng)當(dāng)注意的是，在其它示例性實施例中，該外殼可能不是圓柱形的，而是可以有任意形狀的橫截面，例如，矩形橫截面。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，收集室25的外殼可以與進(jìn)氣歧管22的外殼整體成形，或可以是單獨的外殼，以已知的方式，例如通過在相應(yīng)外殼中的一者或兩者上形成的一個或多個凸緣，而附接到進(jìn)氣歧管22的外殼上。這也適用于本文描述的其它示例性實施例。
[0044]在圖2所示的實施例中，收集室25的橫截面dl可以是進(jìn)氣端口 24的橫截面d2的50%至2500%。在其他一些將在下文描述的示例性實施例中，收集室25的橫截面dl甚至可以大于進(jìn)氣端口 24的橫截面d2的2500%。雖然示于圖2的收集室25和進(jìn)氣端口 24被示為沿直線延伸，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，進(jìn)氣端口 24和/或收集室25還可以具有彎曲的或階梯狀的配置。此外，雖然示于圖2的收集室25和進(jìn)氣端口 24被示為具有恒定的橫截面，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在其他實施例中，橫截面dl和d2可以沿著收集室25和/或進(jìn)氣端口24的長度方向有所變化。
[0045]在氣體燃料內(nèi)燃機(jī)10運行期間，當(dāng)，諸如，阿特金森正時用于進(jìn)氣閥35時，從燃燒室16排出的燃料和空氣的混合物可在氣缸26的壓縮沖程中進(jìn)入進(jìn)氣端口 24(如圖2中的箭頭所示)。排出的燃料和空氣的混合物可通過出口 30進(jìn)入收集室25。然而，由于收集室體積Ve的大小介于氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的50%和100%之間，排出的燃料和空氣的混合物可能無法進(jìn)入進(jìn)氣歧管22。因此，在進(jìn)氣歧管22中流動方向上(在圖2中，垂直于紙面)流動的燃料和空氣的混合物的溫度不會受到排出的混合物的影響。應(yīng)當(dāng)注意的是，本文中使用的術(shù)語“進(jìn)氣體積”表示由燃燒室16的內(nèi)表面、當(dāng)活塞18在氣缸26的進(jìn)氣沖程期間到達(dá)BDC位置時活塞18的上表面以及氣缸蓋的底面(未示出)所限定出來的體積。
[0046]現(xiàn)在參考圖3，示出了本發(fā)明的另一個示例性實施例。圖3所示的實施例類似于圖2所示的實施例，且相同的元件以相同的參考數(shù)字表示。
[0047]在圖3所示的實施例中，收集室25被設(shè)置在進(jìn)氣歧管22的進(jìn)氣歧管體積Vs中。應(yīng)當(dāng)理解的是，在其他示例性實施例中，收集室25可部分地設(shè)置在進(jìn)氣歧管體積Vs中。
[0048]在一些示例性實施例中，收集室25可以由圓柱形壁限定，其中圓柱形壁從進(jìn)氣歧管22外殼的內(nèi)壁表面延伸出并圍繞收集室25的出口 30。收集室25同樣可以限定收集室體積Ve，其大小為氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的至少10%，例如，介于氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的50%和100%之間。此外，收集室25的橫截面dl同樣可以介于進(jìn)氣端口 24的橫截面d2的50 %和2500 %之間。利用如圖3所示的結(jié)構(gòu)，就可以實現(xiàn)與圖2所示的實施例相同的效果。
[0049]現(xiàn)在參照圖4，示出了本發(fā)明的另一示例性實施例。同樣地，相同的元件以相同的附圖標(biāo)記顯示。
[0050]在圖4所示的實施例中，收集室25可以有橫截面d2，大小超過進(jìn)氣端口 24的橫截面d2的100%，例如超過進(jìn)氣端口 24的橫截面d2的400 %、900 %、1600 %、2500 %或10000%。在圖4所示的實施例中，收集室25被設(shè)置在進(jìn)氣歧管22的外殼內(nèi)。在一些實施例中，收集室25可由隔離墻25p形成，該隔離墻25p在進(jìn)氣歧管22的外殼中形成。隔離墻25p可以限定收集室25的入口 29。在一些示例性實施例中，收集室25可以有橫截面dl，該橫截面與進(jìn)氣歧管22的內(nèi)徑d3相符合。在其它示例性實施例中，橫截面dl可以與內(nèi)徑d3不同。收集室體積Ve的大小同樣可以是氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的至少10%，例如，介于氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的50%和100%之間，或大大超過氣缸26的進(jìn)氣體積Vc的100%。收集室25可以短于圖2和圖3所示的實施例中的長度。
[0051]應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然示于圖4的收集室25