CN101842576A - 具有单体式中空管连接件的燃料系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机(10)的燃料系统(12)。该燃料系统包括共用轨道(34)和气缸盖(20)，该气缸盖具有第一孔(46)和与该第一孔相交的第二孔(52)。燃料喷射器(32)与气缸盖联接，并且至少部分地容纳在第一孔内。该燃料系统还包括单体式中空管(48)，该中空管从共用轨道穿过第二孔直线地延伸至燃料喷射器。所述单体式中空管被构造成将高压燃料从共用轨道输送至燃料喷射器。

Description

具有单体式中空管连接件的燃料系统
技术领域
本发明涉及燃料系统，特别是具有单体式中空管连接件的燃料系统。
背景技术
燃料系统通常使用多个燃料喷射器来向发动机的燃烧室喷射高压燃料。这种高压燃料通过固定在发动机上的共用轨道和连接在共用轨道与燃料喷射器之间的独立燃料管路被供应至燃料喷射器。由于发动机和/或与发动机相关的其它部件的几何结构，燃料管路通常具有弯曲部并且必须使用能够在不破裂的情况下承受制造过程中的弯曲的薄壁材料制造。这种燃料系统构型虽然适用于许多应用场合，但不适用于压力较高的应用场合。具体地，用于连接共用轨道与燃料喷射器的材料的强度是限制这些燃料系统的最大运行压力的因素。
在一些构型中，使用高强度的部件来形成在共用轨道与燃料喷射器之间的管道的一部分，燃料管道的其余部分由常规燃料管路形成。这种燃料系统公开于美国专利No.5,775,303(‘303专利)中，该专利于1998年7月7日被授予Sweetland等人。‘303专利描述了一种高压燃料管路连接组件，该组件包括燃料管路、燃料喷射器和将燃料从燃料管路输送至燃料喷射器的加长的燃料管路适配器。该燃料管路适配器被插进气缸盖内的成角度的孔中，该适配器的一个端部被一锁止装置接纳，该锁止装置在喷嘴的用于接收喷射用高压燃料的区域内形成在喷嘴外部上。围绕燃料管路的管螺母与气缸盖螺纹接合，因而燃料管路组件处于一固定位置中，压力联接燃料管路的头部和燃料管路适配器的第二端部。
虽然‘303专利的燃料系统可提供用于从燃料轨道到燃料喷射器的管道部分的高强度构件，但具有这种布置结构的燃料系统的运行压力仍然受到燃料管道的其余部分中的燃料管路部件的强度的限制。并且，‘303专利中描述的构型要求在燃料管路和燃料管路适配器之间进行单体连接。具体地，燃料管路和燃料管路适配器之间的单体连接使系统可能发生泄露。
发明内容
一方面，本发明提供一种发动机燃料系统，包括具有第一孔和与该第一孔相交的第二孔的气缸盖。所述燃料系统可包括共用轨道和联接至气缸盖并且至少部分地容纳在第一孔内的燃料喷射器。该燃料系统还可包括单体式中空管，该中空管从共用轨道穿过第二孔直线延伸至燃料喷射器。该单体式中空管被构造成将高压燃料从共用轨道输送至燃料喷射器。
另一方面，本发明提供一种组装发动机燃料系统的方法。该方法包括将单体式中空管的第一端部放置在气缸盖中的第二孔内。该方法还包括将中空管的第一端部与燃料喷射器相联接，该燃料喷射器联接至气缸盖。该方法还包括将中空管的第二端部与共用轨道的连接口相连接。
附图说明
图1是本发明的动力系统的一个例子的示意图；和
图2是本发明的动力系统的燃料系统的一部分的剖面图。
具体实施方式
图1示出一动力系统5，该动力系统5具有内燃机10，该内燃机10与燃料系统12的一个示例性实施例连接。本领域的技术人员会知晓，发动机10可以是任何类型的内燃机，例如柴油机、汽油机、气体燃料发动机、重燃料发动机，或本领域技术人员熟知的任何其它类型的发动机。
发动机10可包括界定出多个气缸16的发动机气缸体14、可滑动地设置在每一个气缸16内的活塞18、和与每一个气缸16相连的气缸盖20。气缸16、活塞18和气缸盖20可形成一燃烧室22。在示出的实施方式中，发动机10包括六个燃烧室22。但是，发动机10可包括更多或者更少数目的燃烧室22。另外，燃烧室22可被布置成“直列”型或“V”型，或者任何其它合适的构型。在一些发动机的构型中，可以设置分离的多列燃烧室22，以及相应的活塞18和气缸16。例如，在“V”型的构型中，可以设置两列燃烧室22，并设置分别与各列燃烧室相连的气缸盖20。
如图1所示，发动机10可包括曲轴24，该曲轴通过多个径向(轴颈滑动)轴承(未示出)可旋转地支承在发动机气缸体14内。连杆26可将每个活塞18连接至曲轴24，从而使每个气缸16内的活塞18的滑动运动引起曲轴24的转动。相似地，曲轴24的旋转运动引起活塞18的滑动运动。
燃料系统12可包括将加压燃料喷射引至发动机10的各燃烧室22内的部件。具体地，燃料系统12可包括构造成保持燃料供给的箱28和燃料泵送机构30，该燃料泵送机构30构造成给燃料加压并将加压后的燃料通过共用轨道或集管34导向多个燃料喷射器32。
燃料泵送机构30可包括一个或多个泵送装置，该泵送装置用于增加燃料的压力并将一股或多股加压燃料流引向共用轨道34。在一个例子中，燃料泵送机构30可包括串联布置并通过燃料管路40连接的低压源36和高压源38。低压源36可使用构造成向高压源38供给低压供给的输送泵。高压源38可构造成接收低压供给并增加燃料压力。
低压源36和高压源38中的一个或者两者可操作地与发动机10连接并由曲轴24驱动。低压源36和/或高压源38可以本领域技术人员显见的任何方式与曲轴24连接，其中曲轴24的旋转引起泵驱动轴42的相应旋转。例如，图1中所示的高压源38的泵驱动轴42通过齿轮传动链44与曲轴24连接。但是可以考虑，替代地，低压源36和高压源38中的一个或者两者可被电驱动、液压驱动、气动驱动或者以任何其它合适的方式驱动。
燃料喷射器32可被设置在气缸盖20内的第一孔46中，并通过多个单体式中空管48与共用轨道34连接。每一个燃料喷射器32可被操作从而将一定量的加压燃料以预定的正时、燃料压力和燃料流速/流量喷射到相应的燃烧室22内。燃料喷射器32可被液压地、机械地、电地或者气动地操作。
共用轨道34可被构造成将燃料分配至燃料喷射器32，并且可包括与燃料管路40连通的进口50。可以考虑，动力系统5可包括多个共用轨道34，每个共用轨道34分别将燃料分配至与分离的燃烧室22列相应的燃料喷射器32。
参看图2，该图示出与共用集管34相连的一个燃料喷射器32的示例性实施方式。燃料系统12可包括单体式中空管48，该中空管从共用轨道34直线延伸至燃料喷射器32。中空管48可穿过气缸盖20内的第二孔52。中空管48可被构造成从共用管道34运输燃料至燃料喷射器32。可考虑，中空管48可被热处理。还可考虑，中空管48可由与中空管48的内直径相比较厚的壁部材料制成。例如，如图2所示，中空管48的壁部材料的厚度可大于中空管48的内直径。另外，中空管48可由强度足以能够承受高达300MPa的压力的材料制成。例如，中空管48的材料可以是但不限于中碳钢或者高碳钢。中空管48可包括各种截面形状。例如，中空管48可包括圆形、卵形、矩形或者任何其它形状的截面。
共用轨道34和燃料喷射器32可被构造成接收多个中空管48。例如，燃料喷射器32可包括第一锥形阴座面56。共用轨道34可包括多个连接口54，该连接口具有第二锥形阴座面57。中空管48可包括第一端部58和第二端部60，第一端部和第二端部分别具有第一和第二球状阳密封表面62、63。在组装过程中，中空管48的球状阳密封表面62，63与连接口54和燃料喷射器32的具有微小角度的锥形阴座面56，57相接合。在接合过程中，所述表面中的一个或两个表面可略变形和/或偏转，并且可在两表面之间形成密封界面，这种密封界面即使在相对转动或平移运动时也被保持。可以考虑，替代地可使共用轨道34和燃料喷射器32包括球状阳密封表面，而中空管48可包括锥形阴座面。
中空管48可包括分别靠近中空管48的第一端部58和第二端部60的第一凸缘64和第二凸缘65。凸缘64，65被构造成分别与第一加载套/加载螺母(load nut)66和第二加载套67接合，以便将中空管48的第一端部58连接至气缸盖20和将第二端部60固定至共用轨道34。可在各凸缘64，65与加载套66，67之间设置开口球面垫圈68。通过将中空管48固定至气缸盖20，将中空管48压靠在燃料喷射器32上，从而使球状阳密封表面62与燃料喷射器32的锥形阴座面56密封接合，从而最小化燃料泄露到发动机气缸16内的可能性。
应当注意，中空管48的直径可稍微小于气缸盖20内的第二孔52的直径。从而能够方便将中空管48插进第二孔52并与燃料喷射器32接触，同时提供围绕中空管48的泄露路径。任何围绕中空管48的泄露都可穿过朝向燃料喷射器32的第二孔52并以本领域技术人员已知的方式排放到燃料供给处。
工业应用性
本发明的燃料系统可广泛应用于各种类型的发动机中，包括例如柴油机、汽油机、气体燃料发动机和重燃料发动机。本发明的燃料系统可应用于任何使用共用集管分配加压流体并产生高操作压力的发动机。下面说明燃料系统的组装。
在组装过程中，燃料喷射器32可被放置在气缸盖20的第一孔46内，(然后)单体式中空管48可穿过第二孔52被放置在气缸盖20内，从而使得中空管48与燃料喷射器32接触。第一球状阳密封表面62可与第一锥形阴座面56接合。当共用轨道34被移动到位时，第二球状阳密封表面63可与第二锥形阴座面57接合。为了使中空管48相对于燃料喷射器32和共用轨道34保持在合适的位置，靠近中空管48的端部58，60的凸缘64，65可与加载套66，67接合，从而使中空管48联接至气缸盖20和共用轨道34。第一球状阳密封表面62可被构造成当中空管48被固定至气缸盖20时与第一锥形阴座面56密封接合。在将燃料系统12组装至发动机10后，可设置直线管道以将高压燃料从共用轨道34运输至燃料喷射器32。
燃料系统12可提供支持用于高压应用的运行压力的高强度管道。特别地，由于单体式中空管48从共用轨道34直线延伸至燃料喷射器32，因而该中空管可由经热处理的、厚壁、高强度材料制成，从而允许加压燃料安全地穿过中空管48。中空管48可承受高达300MPa的燃料压力。
本领域的技术人员会理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可对本发明的燃料系统进行各种修改和变型。结合本发明的说明书和说明书中公开的实施方式，其它实施方式对本领域的技术人员而言是显见的。本说明书和例子仅仅是示例性的，后附的权利要求表明本发明的正确范围。

Claims (10)

1.一种用于发动机(10)的燃料系统(12)，包括：
共用轨道(34)；
气缸盖(20)，所述气缸盖(20)具有第一孔(46)和与所述第一孔相交的第二孔(52)；
燃料喷射器(32)，所述燃料喷射器与气缸盖相联接并至少部分地容纳在所述第一孔内；和
单体式中空管(48)，所述中空管从共用轨道穿过第二孔直线延伸至燃料喷射器，其中所述中空管被构造成将高压燃料从共用轨道输送至燃料喷射器。
2.根据权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，所述中空管包括第一端部(58)和第二端部(60)，所述第一端部具有第一球状阳密封表面(62)，所述第二端部具有第二球状阳密封表面(63)。
3.根据权利要求2所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料喷射器包括第一锥形阴座面(56)。
4.根据权利要求3所述的燃料系统，其特征在于，所述共用轨道包括第二锥形阴座面(57)。
5.根据权利要求4所述的燃料系统，其特征在于，所述第一锥形阴座面被构造成容纳所述第一球状阳密封表面，所述第二锥形阴座面被构造成容纳所述第二球状阳密封表面。
6.根据权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，所述中空管包括第一端部、第二端部、靠近所述第一端部的第一凸缘(64)和靠近所述第二端部的第二凸缘(65)。
7.根据权利要求6所述的燃料系统，其特征在于，所述第一凸缘和第二凸缘皆被构造成接合加载套(66，67)，从而将中空管的第一端部联接至气缸盖而将中空管的第二端部联接至共用轨道。
8.一种组装发动机燃料系统的方法，包括：
将单体式中空管的第一端部放置在气缸盖中的孔内；
将中空管的第一端部与燃料喷射器相联接，该燃料喷射器联接至气缸盖；以及
将中空管的第二端部与共用轨道的连接口相连接。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法包括：通过使第一加载套与中空管上的第一凸缘接合并与气缸盖接合，从而联接中空管与气缸盖；通过使第二加载套与中空管上的第二凸缘接合并与共用轨道结合，从而联接中空管与共用轨道。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将中空管的第一端部与燃料喷射器相联接以及将中空管的第二端部与共用轨道相联接皆包括使中空管上的球状阳密封表面与锥形阴座面相接合。
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