[发明专利]整体式燃料轨结构和制造方法

说明书

整体式燃料轨结构被构造成接收并支撑燃料喷射器，并且包括主管、从主管的外表面一体突出的喷射器杯以及燃料通路。主管的内表面限定主要燃料通道，并且喷射器杯包括在喷射器杯的一端处开口的孔洞。燃料喷射器的入口端被接收在孔洞中。燃料通路提供在孔洞和主要燃料通道之间的流体连通，并且燃料通路对应于在喷射器杯的相对侧中的每个上延伸通过喷射器杯的孔的一部分。

背景技术

燃料轨可以被用于将燃料供给到多个燃料喷射器，所述燃料喷射器将燃料喷射到内燃发动机的进气歧管中。燃料喷射器的入口端通常通过使用夹子或其他类似机械附接装置被可移除地固定到燃料轨，并且燃料喷射器的出口端可以接合进气歧管中的对应开口或端口。在一些应用中，燃料轨可以通过直接喷射到对应发动机气缸中而通过燃料喷射器供给高压燃料。

虽然已知塑料燃料轨，不过金属燃料轨可以被用于递送处于高压下的燃料，并且包括被称为“主管（log）”的主要流体供给管。如本文所用的，术语“高压”指的是大于250bar的压力。主管具有主要燃料通道，从燃料箱或燃料泵通过该主要燃料通道供给燃料。燃料轨包括分配臂以用于将燃料分配到发动机的各个气缸。分配臂从主管突出并且提供与主要燃料通道连通的燃料通路。分配臂均终止于喷射器杯（有时被称为衬套）。每个喷射器杯包括接收并固持燃料喷射器的入口端的孔洞。燃料喷射器入口端包括密封件，其填充在燃料喷射器和孔洞之间的空间以便限定在喷射器杯内的高压燃料分配腔室。燃料以高压经由主管的主要燃料通道以及相应分配臂的燃料通路被提供给燃料分配腔室。主管、分配臂和喷射器杯的相对几何构型是复杂的，并且取决于发动机几何构型和发动机系统内的可用空间。

发明内容

使用制造过程制成整体式燃料轨结构，其被构造成提供燃料的分配高压，在所述制造过程中，主管、分配臂和喷射器杯由单个金属坯料一体成型。被用于形成整体式燃料轨结构的制造过程可以包括但不限于挤出、铸造、锻造和注塑成型。这些方法需要常规机加工（例如，钻孔）以便提供在主管内的主要燃料通道、在每个分配臂内的燃料通路和在每个喷射器杯内的孔洞。然而，在不接触孔洞且不干扰燃料分配腔室完整性的情况下，将通过喷射器杯孔洞的分配臂燃料通路机加工到主管主要燃料通道中是具有挑战性的，尤其是在孔洞的中线相对于主要燃料通道的中线偏移的几何构型中。例如，为了避免干扰燃料分配腔室的完整性，机加工被限于提供与孔洞的中线对齐的燃料通路并且具有对应于孔洞半径的距孔洞的中线的最大偏移。因此，燃料分配路径的范围和燃料轨结构装配到发动机系统内的可用空间中的能力受限。

为了实现更大的设计灵活性，本发明人意识到在燃料喷射器入口端处提供的高压燃料分配腔室外部位置处的喷射器杯中形成开口将是可接受的。特别地，意识到在燃料喷射器密封件和喷射器杯开口端之间的位置处在喷射器杯中形成开口将不会折损燃料分配腔室的完整性。特别地，燃料通路开口在密封件下方的位置处进入喷射器杯，穿过孔洞并且在密封件上方的位置处离开喷射器杯。燃料通路开口经由分配臂延伸到主管主要燃料通道中。这样做时，能够相对于孔洞的中线以更大的偏移且以非零角度形成在孔洞和主要燃料通道之间的燃料通路。因此，经由在喷射器杯的侧壁中形成且相对于孔洞的中线以一定角度延伸的入口，将主管的主要燃料通道连接到一体喷射器杯的孔洞的燃料通路穿过喷射器杯而形成，从而允许在与主要燃料通道的中线垂直的两个正交方向上从主管的中线偏移。通以此方式进行机加工，发动机设计者更加灵活地将燃料轨组件封装到发动机。此外，本文所公开的燃料轨是“向后兼容的。”即，给定发动机能够被升级从而增加燃料压力并减少零件数量，而只需要对气缸盖、燃料喷射器、压力传感器、连接管和电气束具等进行有限的重新设计和测试，从而在减少未经测试部件的风险的同时，节省构建时间和金钱。此外，本文公开的燃料轨允许重复使用设备和过程测量。

本文所公开的整体式燃料轨结构关于一些常规的燃料分配系统具有改进，在所述常规的燃料分配系统中，主管、分配臂和喷射器杯是单独的单个部件的组合，所述单个部件诸如管、喷射器衬套、塞子、传感器附件、燃料入口和出口等。这些单个部件可以使用各种类型的机械夹子、焊接件和钎焊件被固定到一起。然而，这些附接方法通常与污染和配合固位力弱有关。污染会导致堵塞连接通路并且任何不足的固位或配合会不足地填充空间，借此燃料会没有按预期量、位置和使用寿命进行分配。