CN101273195A - 具有套筒式安装的歧管的流体系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机(10)的流体系统(12)。该流体系统包括具有多个口(54)的歧管(34)以及构造成仅在一个平移方向上相对于发动机约束所述歧管的保持装置(52)。该流体系统还包括构造成使来自所述口的流体与发动机连通并且在其余平移方向上约束所述歧管的多个管(50)。

Description

具有套筒式安装的歧管的流体系统

技术领域

本发明涉及一种流体系统，更具体地涉及一种具有套筒式安装的歧管的流体系统。

背景技术

燃料系统通常采用多个燃料喷射器来将高压燃料喷射到发动机的燃烧室中。这种高压燃料经由固定于发动机上的共用歧管(公共歧管)以及连接在共用歧管与喷射器之间的单独的供给管路供给到燃料喷射器。在歧管、供给管路、喷射器以及发动机的制造和组装过程中，可能在不同的安装装置(例如，孔、突出部、螺栓、口、支座等)之间产生不对齐(偏差)。事实上，这种未对齐可能大到足以使供给管路和共用歧管在发动机的组装过程以及运行期间经受过多的应力，或甚至使组装不可能(实现)。如果不进行检查，则过多的应力可能会致使供组管路或共用歧管破裂或泄露。

在于2005年8月16日授予Shamnine等人的美国专利No.6,928,984(’984专利)中公开了一种减小引入供给管路中的应力以及改进适当组装和流体密封的可能性的方法。’984专利公开了一种具有螺纹连接到发动机气缸体上的共用燃料轨道、以及螺纹连接在各气缸盖与共用燃料轨道之间的弯管的高压燃料系统。该弯管包括与共用燃料轨道的锥形座面相接合以在轨道与弯管之间提供流体保持力(retention)的球形密封表面。这样，在发动机气缸体与气缸盖之间略有偏差期间，球形密封表面可在锥形座面内枢转并在不向轨道或弯管中引入显著应力的情况下保持密封接触。

尽管’984专利的高压流体系统可在使未对齐地组装时引入弯管或共轨的应力最小化的同时，在共轨与气缸盖之间提供流体保持力，但该系统复杂、成本高并且不是适用于所有情况。具体地，’984专利的高压流体系统要求用很多不同的部件来连接弯管与共用燃料轨道。大量的部件增加了组装时间，以及相应的组装成本和固有的系统硬件成本。另外，尽管’984专利的高压流体系统可适应轻微的不对齐，但在系统中有较大的不对齐时仍会引入不期望的应力。

本发明的流体系统解决了前述问题中的一个或多个。

发明内容

一种用于发动机的流体系统包括具有多个口的歧管以及构造成仅在一个(单个)平移方向上相对于发动机约束所述歧管的保持装置。该流体系统还包括多个管，所述管构造成使来自所述口的流体与发动机连通，并且在其余平移方向上约束所述歧管。

另一方面，本发明涉及一种将歧管组装到发动机的方法。该方法包括使保持装置与歧管接合从而仅在一个平移方向上相对于发动机约束所述歧管。该方法还包括使所述歧管与从发动机延伸出的多个管相接合，从而使来自所述歧管的流体与发动机连通，并且在其余平移方向上相对于发动机约束所述歧管。

附图说明

图1是示例性地公开的动力系统的示意性概图；和

图2是示例性公开的用于图1的动力系统的燃料系统的剖视图。

具体实施方式

图1示出具有与燃料系统12的示例性实施例相连接的发动机10的动力系统5。动力系统5可作为作业机械的一部分产生动力输出，该作业机械执行工业中的某种操作，所述工业如矿业、建筑、农业、运输、发电或现有技术已知的其它工业。例如，动力系统5可以具体是用于移动式机械的主推进器/原动机(mover)，所述移动式机械如挖掘机、自卸车、反铲挖土机、客车、船舶或现有技术已知的其它移动式机械。或者，动力系统5可以具体是固定式机械中的主动力源，所述固定式机械如发电机组、泵、或现有技术已知的其它固定式机械。

例如，发动机10可以是柴油发动机、汽油发动机、气态燃料发动机、重油发动机或本领域的技术人员显而易见的任何其它类型的发动机。发动机10可包括限定多个气缸16的发动机气缸体14、可滑动地设置于各气缸16内的活塞18和与各气缸16相关联的气缸盖20。气缸16、活塞18和气缸盖20可形成燃烧室22。在所示的实施例中，发动机10包括六个燃烧室22。然而可设想到，发动机10可包括更多或更少的燃烧室22，燃烧室22可设置成“直列型”构型、“V型”构型或任何其它合适的构型。

仍如图1所示，发动机10可包括可旋转地设置于发动机气缸体14内的曲轴24。连杆26可将各活塞18连接到曲轴24，以使在各个气缸16内的活塞18的滑动运动引起曲轴24的旋转。类似地，曲轴24的旋转会引起活塞18的滑动运动。

燃料系统12可包括相配合以将喷射的加压燃料输送到发动机10的各燃烧室22中的部件。具体地，燃料系统12可包括构造成容纳燃料供给的箱28，以及构造成为燃料加压并通过共用歧管34将加压燃料引导到多个燃料喷射器32的燃料泵送设备30。

箱28可构成用于容纳流体供给的蓄液器。在所公开的实施例中，所述流体可包括发动机燃料。然而，应当指出，箱28可简单地与动力源5的系统相关联，而不是与燃料系统12相关联，并构造成容纳例如液压油、发动机润滑油、变速器润滑油或现有技术已知的任何其它流体。

燃料泵送设备30可包括一个或多个用于使燃料压力增加并将一个或多个加压燃料流引导到共用歧管34的泵送装置。在一个实施例中，燃料泵送设备30包括串联设置并通过燃料管路40流体连接的低压源36和高压源38。低压源36可具体是构造成为高压源38提供低压供应的输送泵。高压源38可构造成接收所述低压供应并使燃料的压力增加到约40-190MPa。高压源38可通过燃料管路42与共用歧管34相连接。可在燃料管路42内设置单向阀44以提供从燃料泵送设备30到共用歧管34的燃料单向流动。

低压和高压源36，38之一或二者可以可操作地连接到发动机10并由曲轴24驱动。可以用任何本领域技术人员显而易见的方式使低压和/或高压源36，38与曲轴24相连接，在该方式中曲轴24的旋转会导致泵驱动轴的相应旋转。例如，高压源38的泵驱动轴46在图1中示出为通过齿轮系(传动机械)48与曲轴24相连接。当然，可设想电动地、液力地、气动地或以任何其它适合的方式驱动低压和高压源36，38之一或二者。

燃料喷射器32可设置在气缸盖20内，并通过多个燃料管50与共用歧管34相连接。各燃料喷射器32可以可操作地以预定的正时、燃料压力以及燃料流量将一定量的加压燃料喷射到相应燃烧室22中。可以液力地、机械地、电动地或气动地操作该燃料喷射器32。

至燃烧室22中的燃料喷射的正时可以与活塞18的运动相同步。例如，可在活塞18在压缩行程中接近上止点位置时喷射燃料从而允许所喷射的燃料的压缩点火燃烧。或者，可在活塞18开始朝向上止点位置运动的压缩行程时喷射燃料用于均匀充气压缩点火操作。也可以当活塞18在作功行程期间从上止点位置向下止点位置移动时喷射燃料以用于后期的后喷射从而产生用于后处理再生的还原环境(氛围)。

共用歧管34可构造成将流体分配到各燃料喷射器32，并且可包括与燃料管路42相连通的入口51。可设想到，在动力系统5内可包括多个共用歧管34，各共用歧管34将流体分配到与燃烧室22的分离的列相关联的燃料喷射器32。

图2示出用于密封燃料管50与共用歧管34之间的连接的示例性设备。具体地，共用歧管34可包括多个用于容纳燃料管50的口54。各口54可包括内锥形的座面56，而各燃料管50可具体是具有外球形密封表面58的套筒管。对于本发明的目的，可认为套筒管是具有外径大于管近端部分的外径的外球形密封表面的管。直径的减小可为管提供附加的柔性。在组装期间，当燃料管50的外球形密封表面58与口54的角度很小的内锥形座面56相接合时，所述表面之一或二者可略变形和/或偏转，可在二者之间形成一密封界面，该密封界面即使在燃料管50与共用歧管34之间出现相对转动或平移期间也保持存在。燃料管50可用常规方式与燃料喷射器32相连接。可设想，根据需要，共用歧管34可包括外球形密封表面而燃料管50包括内锥形座面。

口54可定位在共用歧管34内的提供最大材料强度的位置上。具体地，如图2的歧管剖视图所示，共用歧管34可以是不对称的，并包括第一外弓形表面60、第二外弓形表面62、连接第一和第二外弓形表面60、62的两个平坦外表面64、66。第二外弓形表面62的弓形长度可大于第一外弓形表面60的弓形长度，以使最大量的材料包围口54，由此使内锥形座面56具有增加的强度。

由于通过多个保持装置52将共用歧管34推向燃料管50(例如使内锥形座面56与外球形密封表面58相接合)，所以可保持燃料管50与共用歧管34之间的密封界面。具体地，可使每个口54与一个保持装置52相关联，并将该保持装置构造成与发动机10相接合。在一个示例中，保持装置52可具体是一夹具，该夹具具有用于容纳共用歧管34的凹进部68、以及位于凹进部68两侧的紧固部70。各紧固部70可包括用于与发动机支座74配合的安装面72以及用于容纳紧固件76的通孔(未示出)。紧固件76可与发动机支座74内的螺纹(未示出)相接合，以使得在上紧该紧固件76时，凹进部68可沿燃料管50的轴向方向朝向燃料管50推压共用歧管34。可设想，发动机支座74可与发动机10的气缸盖20、发动机气缸体14或任何其它合适的部件一体地形成。也可设想，如需要可省去发动机支座74，而保持装置52构造成与气缸盖20或发动机气缸体14直接接合。

保持装置52可仅在一个平移方向上约束共用歧管34。具体地，在将保持装置52组装到发动机10上之后，在共用歧管34的平坦外表面64、66与保持装置52之间可能存在间隙78。因为仅有保持装置52的凹进部68可与共用歧管34相接触，并且凹进部68仅在第一外弓形表面60上与共用歧管34相接触，保持装置52可用于仅在燃料管50的轴向方向上防止共用歧管34移离燃料管50。

燃料管50可在剩余的平移方向上约束共用歧管34。具体地，一旦内锥形座面56与外球形密封表面58相接合，就可防止共用歧管34沿轴向方向进一步朝向燃料管50移动，防止在共用歧管34的任一轴向方向上的平移运动以及防止在与燃料管50和共用歧管34的轴向方向相垂直的方向上的平移运动。另外，因为多个燃料管50可沿共用歧管34的轴向方向与多个口54相接合，所以在组装之后也可防止在任何方向上的转动运动。

工业适用性

本发明的流体系统广泛地适用于各种类型的发动机，包括例如柴油发动机、汽油发动机、气态燃料发动机以及重油发动机。所公开的流体系统可实施到任何利用用于分配诸如油或燃料的加压流体的共用歧管的发动机中，其中安装装置之间的不对齐以及流体保持力是很重要的。现在说明燃料系统12的组装。

在组装期间，可将燃料管50连接到燃料喷射器32以及共用歧管34从而使高压燃料连通。具体地，可用常规方式，例如经由螺纹紧固，将燃料管50的一个端部连接到燃料喷射器32。然而，随着共用歧管34移动就位，位于燃料管50的另一端部的外球形密封表面58可滑动地接合口54的内锥形座面56。为相对于燃料管50和发动机10将共用歧管34保持就位，可在共用歧管34上方设置保持装置52，并经由紧固件76固定该保持装置52。在将燃料系统12组装到发动机10之后，在共用歧管34与发动机10之间，以及在平坦外表面64、66与保持装置52之间可存在间隙，从而适应(调节)不对齐。

流体系统12可提供简单设备以用于使可能存在于保持装置52与口54或燃料管50之间的任何不对齐与引入流体系统12内的应力水平无关。具体地，因为保持装置52仅在单个方向上(例如，在燃料管50的轴向方向上)约束共用歧管34，所以仅在单个方向上受到这种不对齐的影响。可通过改变燃料管50进入口54的接合深度来适应这种单个方向上的未对齐。由于在接合期间发生的口54以及燃料管50的套筒端的变形和/或偏斜，所以接合深度可改变。因为在共用歧管34与发动机10之间保持有间隙，所以总是可得到足够的深度。可利用燃料管50的增加的柔性和/或外球形密封表面58在保持流体密封的同时在内锥形座面56内转动的能力，来适应燃料管50或口54之间的不对齐。流体系统12内的部件的最小数量可减少动力系统5的组装时间、组装成本和部件成本。

对本领域技术人员显而易见，在不背离本发明的范围的情况下可对本发明的流体系统做出不同的修改和变型。通过考虑说明书以及对说明书中所公开的流体系统的实践，对本领域的技术人员来说其它实施例将会是显而易见的。应当认为说明书以及示例仅是示例性的，而本发明的实际范围由下面的权利要求及其等效方案表示。

Claims (10)

1.一种用于发动机(10)的流体系统(12)，包括：

具有多个口(54)的歧管(34)；

保持装置(52)，该保持装置构造成仅在一个平移方向上相对于发动机约束所述歧管；和

多个管(50)，所述管构造成使来自所述口的流体与发动机连通，并且在其余平移方向上约束所述歧管。

2.根据权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述多个口和所述多个管中的一方包括外球形密封表面(58)，而所述多个口和所述多个管中的另一方包括内锥形座面(56)。

3.根据权利要求2所述的流体系统，其特征在于，所述多个口包括内锥形座面。

4.根据权利要求3所述的流体系统，其特征在于，所述多个管是套筒管。

5.根据权利要求1所述的流体系统，其特征在于，所述保持装置包括具有凹部(68)的夹具，该凹部构造成容纳所述歧管。

6.根据权利要求5所述的流体系统，其特征在于，所述歧管能相对于所述夹具移动。

7.根据权利要求1所述的流体系统，其特征在于，

所述歧管具有不对称的横截面；以及

所述横截面包括：

第一弓形外表面(60)；

与所述第一弓形外表面相对的第二弓形外表面(62)；

设置在第一和第二弓形外表面之间的第一平坦外表面(64)；和

与所述第一平坦外表面相对并设置在第一和第二弓形外表面之间的第二平坦外表面(66)。

8.一种将具有多个口(54)的歧管(34)组装到发动机(10)的方法，包括：

使保持装置(52)与所述歧管相接合，从而仅在一个平移方向上相对于发动机约束所述歧管；

使所述歧管与从发动机延伸出的多个管(50)相接合，从而使来自所述歧管的流体与发动机连通，并且在其余平移方向上相对于发动机约束所述歧管。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括使至少一个其它保持装置(52)与所述歧管相接合，从而在所述一个平移方向上相对于发动机约束所述歧管，其中，所述保持装置和所述至少一个其它保持装置均与所述多个口中的不同的一个口相关联。

10.一种动力系统(5)，包括：

具有多个燃烧室(22)的发动机(10)；以及

根据权利要求1-7中任一项所述的流体系统(12)，所述流体系统构造成向燃烧室供给加压燃料。

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