用于發動機的進氣系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明總的涉及進氣系統，更具體地涉及用于發動機的進氣系統。
【背景技術】
[0002]內燃發動機通常包括向發動機的燃燒室供給用于燃燒的空氣的進氣系統。該進氣系統可包括一個或多個濾清器，以在空氣進入燃燒室之前對空氣進行清潔。此外，為了提高燃燒效率并產生更多動力，現代發動機常常包括渦輪增壓器，以在輸送空氣到發動機之前幫助對空氣進行壓縮。發動機還必須最大限度地減少未燃燒燃料、諸如煙灰的顆粒物質和諸如一氧化碳或一氧化二氮的有害氣體向大氣中的排放，以遵守嚴格的排放控制規定。因此，發動機也配備有后處理構件，以在將排氣排出到空氣中之前清潔排氣。
[0003]空氣處理和后處理構件通常占用發動機周圍大量的空間。此外，渦輪增壓器和后處理構件的存在留下很小的用于將進氣系統定位在緊鄰對應的渦輪增壓器入口的位置處的余地。結果，很遠地定位的進氣系統可能經由曲折的管道和/或空氣流轉向機構傳送空氣到渦輪增壓器。用于以最低壓力損失向發動機輸送空氣的管道和空氣流轉向機構的設計會存在挑戰。
[0004]—種克服一些上述問題的嘗試在2006年8月22日授權的Sorersen等人的美國專利US7, 093，589 ( “ ’ 589專利”)中被公開。特別地，’ 589專利記載了一種使增強的空氣流能夠流到具有渦輪增壓器的內燃發動機的進氣道的系統。’589專利公開了從空氣濾清器接收空氣并且將空氣輸送到渦輪增壓器的清潔空氣管道。’589專利還公開了清潔空氣管道集成了擴散器、集氣室(plenum)、鐘形口過渡部和渦輪增壓器入口。’ 589專利還公開了集氣室代替清潔空氣管道內的一個或多個彎曲部或彎頭。此外，’ 589專利公開了集氣室、擴散器和管道以最低的系統頭損失實現進氣流動方向的180°改變。
[0005]盡管’ 589專利的進氣系統可降低系統頭損失，但它依然不會是最佳的。特別地，’589專利的進氣系統仍可能需要大量管道以向用于某些動力系統應用中的多級渦輪增壓裝置供給空氣。’589專利的系統還可能需要增加管道以確保進氣不會被來自發動機的排氣系統的輻射熱加熱。額外的管道會增加成本，增加壓力損失，并且可能使得難以到達用于維護或修理的空氣處理構件。額外的管道還可能使得難以將進氣系統和發動機裝配在特定發動機系統應用可獲得的空間中。
[0006]本發明的進氣系統解決了上述問題中的一個或多個問題和/或現有技術的其它問題。
【發明內容】
[0007]在一方面，本發明涉及一種進氣系統。該進氣系統可包括空氣箱。空氣箱可構造成從環境接收空氣。進氣系統還可包括設置在空氣箱內的濾清器組件。濾清器組件可構造成清潔空氣。此外，進氣系統可包括管道。該管道可具有構造成接收離開濾清器組件的空氣的第一管道端。該管道還可具有構造成輸送空氣到發動機的第二管道端。第二管道端可位于在重力方向上比第一管道端高的位置處。
[0008]在另一方面，本發明涉及一種發動機系統。該發動機系統可包括具有附件端的發動機和與附件端相對的驅動端。該發動機系統還可包括位于附件端附近的進氣系統。進氣系統可構造成輸送空氣到發動機。該發動機系統還可包括位于附件端附近的渦輪增壓器裝置。該渦輪增壓器裝置可構造成從進氣系統接收空氣并且輸送壓縮空氣到發動機。該發動機系統還可包括位于附件端附近的空氣冷卻裝置。該空氣冷卻裝置可構造成從渦輪增壓器裝置接收壓縮空氣，冷卻壓縮空氣，并且輸送壓縮空氣到發動機。該發動機系統還可包括從附件端延伸到驅動端的混合管道。該混合管道可構造成從渦輪增壓器裝置接收排氣。此外，該發動機系統可包括位于驅動端附近的后處理系統。后處理系統可構造成從混合管道接收排氣，處理排氣，并且向環境排出排氣。
【附圖說明】
[0009]圖1是配備有發動機系統的示例性公開的機器的圖示；
[0010]圖2是圖1的不例性公開的發動機系統的概略圖；
[0011]圖3是與圖2的發動機系統相關的示例性公開的進氣系統的剖視圖；以及
[0012]圖4是與圖2的發動機系統相關的示例性公開的進氣系統的另一剖視圖。
【具體實施方式】
[0013]圖1示出機器10的示例性實施例。機器10可以是執行某一類型與諸如鐵路、海洋、發電、采礦、建設、農業的行業或本領域已知的另一行業相關的作業的機器。例如，如圖1所示，機器10可以是設計成牽引鐵路車輛的機車。機器10可具有由多個車輪14支承的平臺12，所述車輪可構造成與軌道16接合。車輪14可具有與它們相關的牽引電機(未示出)，其可驅動車輪14沿向前或向后方向推進機器10。
[0014]機器10可具有安裝在平臺12上的發動機系統20。在一個示例性實施例中，如圖1所示，發動機系統20可以沿機器10的行駛方向縱向地排布在平臺12上。然而，本領域的技術人員將認識到，發動機系統20可按需前后地、橫向地或以任何其它取向布置在平臺12上。
[0015]圖2示出發動機系統20的一個示例性實施例的概略圖。如圖2所示，發動機系統20可包括發動機22、進氣系統30、渦輪增壓器裝置32、空氣冷卻裝置34和后處理系統36。發動機系統20可沿發動機22的縱向軸線46具有附件端42和與附件端42相對的驅動端44。進氣系統30、渦輪增壓器裝置32和空氣冷卻裝置34可位于發動機22的附件端42附近。因而，進氣系統30、渦輪增壓器裝置32和空氣冷卻裝置34可相對于驅動端44更靠近附件端42定位。后處理系統36和用于將原動力從發動機22傳遞到機器10的驅動輪14 (參見圖1)的系統一一例如齒輪系統(未示出)、傳動系(未示出)等一一可位于發動機22的驅動端44附近。因而，后處理系統36可相對于附件端42更靠近驅動端44定位。進氣系統30、渦輪增壓器裝置32和空氣冷卻裝置34可協作以向發動機22提供經冷卻和壓縮的新鮮空氣。
[0016]發動機22可以是四沖程柴油發動機。設想發動機22可以是另一類型的發動機，例如二沖程柴油發動機、二沖程或四沖程汽油發動機，或二沖程或四沖程氣態燃料動力的發動機。發動機22可包括多個氣缸52、進氣歧管54和排氣歧管56。進氣歧管54可將經冷卻和壓縮的空氣引導到發動機22的氣缸52。氣缸52可燃燒燃料以產生原動力并經由排氣歧管56排出排氣。來自排氣歧管56的排氣可在排出到大氣中之前推動渦輪增壓器裝置32中的一個或多個渦輪增壓器。盡管圖2僅可見發動機22的六個氣缸，但可以想到發動機22可具有任意數目的氣缸52。同樣，盡管圖2中僅示出一個進氣歧管54和一個排氣歧管56，但可以想到發動機22可具有任意數目的進氣歧管54和排氣歧管56。在一個示例性實施例中，發動機22的氣缸52可采用V形構型排布。然而，可設想發動機22的氣缸52可采用直列構型、對置活塞構型或本領域中已知的任何其它構型排布。
[0017]進氣系統30可包括空氣箱60、第一濾清器組62、第二濾清器組64和管道66。來自環境的空氣可經由第一濾清器組和第二濾清器組62、64進入空氣箱60。第一濾清器組和第二濾清器組62、64可包括一個或多個構件，其可構造成通過從空氣除去諸如灰塵的顆粒物質來清潔空氣。管道66可在第一管道端68與空氣箱60連接。管道66可從第一管道端68延伸到第二管道端70。管道66可構造成將空氣從空氣箱60引導到渦輪增壓器裝置32。如圖2所示，第一濾清器組和第二濾清器組62、64可采用V型排布配置。然而，可設想第一濾清器組和第二濾清器組可彼此對向地排布或采用本領域中已知的任何其它排布方式排布。盡管圖2僅示出兩個濾清器組，但可想到進氣系統30可包括任意數目的第一濾清器組62和第二濾清器組64。
[0018]渦輪增壓器裝置32可包括高壓渦輪增壓器72、第一低壓渦輪增壓器74和第二低壓渦輪增壓器76。將低壓渦輪增壓器級分成