CN106715884A

CN106715884A - 燃料轨

Info

Publication number: CN106715884A
Application number: CN201580049403.8A
Authority: CN
Inventors: 相马正浩; 大野洋史; 川井胜; 中谷伸也; 浦城庆; 浦城庆一
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2017-05-24
Also published as: JPWO2016042897A1; EP3196457A4; JP6339687B2; US20170260945A1; EP3196457A1; WO2016042897A1

Abstract

本发明的目的是提供能够提高交叉孔部的强度并且能够实现轻量化的燃料轨。本发明的内燃机用燃料轨包括形成为圆筒形状的燃料轨主体(1)和形成有对喷射器的燃料供给孔(2d)的、用于安装喷射器的喷射器安装部(2)，喷射器安装部(2)以燃料供给孔(2d)与燃料轨主体(1)的中心孔(1a)交叉的方式与燃料轨主体(1)一体成形，沿燃料轨主体(1)的长度方向具有多个喷射器安装部(2)，喷射器安装部(2)的根部的厚度大于相邻的2个喷射器安装部(2)之间的燃料轨主体(1)的厚度。

Description

燃料轨

技术领域

本发明涉及对喷射器供给高压燃料的燃料轨。

背景技术

在用汽油作为燃料的汽油发动机中，对燃料喷射阀供给的燃料压力(燃压)的高压化不断发展。一直以来，作为安装燃料喷射阀、并对燃料喷射阀供给燃料的燃料轨，已知日本特开2013-199943号公报(专利文献1)中记载的燃料轨。专利文献1的燃料轨具有用于安装燃料喷射阀的具有喷射器杯的喷射器保持架组件，喷射器杯由具有内部空间并且一端开口的壳体构成(参考段落0025)。该喷射器杯由与燃料轨不同的部件形成(参考图2)。一直以来，已知例如通过钎焊等将喷射器杯与燃料轨接合的技术。

另一方面，日本特开2007-146725号公报(专利文献2)中，记载了柴油发动机中使用的共轨。专利文献2的共轨的外径尺寸与现有技术相同，蓄压室孔的内径尺寸分为直径小的小径部和直径大的大径部，在小径部设置有在蓄压室孔的内周面开口的交叉孔(参考说明书摘要)。该共轨中，通过使交叉孔在小径部开口，能够增大交叉孔部的最小厚度尺寸，能够避免轨破损(参照说明书摘要)。另一方面，因为大径部补偿了因小径部而减少的蓄压容积量，所以蓄压室孔的总容积不减少(参考说明书摘要)。进而，专利文献2的共轨中，轨主体、用于连接高压泵配管和喷射器配管的配管接头、以及用于将轨主体安装于发动机等固定部件的支承架22，通过锻造一体形成(参考段落0035)。另外，专利文献2的共轨是在配管接头的中心形成的内外连通孔的一端部连接高压泵配管或喷射器配管，内外连通孔的另一端部与交叉孔连通的结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-199943号公报

专利文献2：日本特开2007-146725号公报

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的燃料轨中，喷射器杯由与燃料轨不同的部件形成，通过钎焊等与燃料轨接合。因燃压而在喷射器杯与燃料轨的接合部产生较大的应力。随着燃压的高压化，接合部产生的应力增大，接合部的强度不能承受该应力。因此，在接合了喷射器杯的燃料轨，燃料压力比较低，高压化存在极限。另一方面，专利文献2的共轨中，轨道主体和配管接头通过锻造一体形成，因此对于燃压的高压化有利。特别是专利文献2的共轨中，使交叉孔在减小了蓄压室孔的内径尺寸并且增大了厚度的小径部开口，由此增大了交叉孔部的最小厚度尺寸。从而，专利文献2的共轨中，即使因超高压燃料的蓄压而在交叉孔部发生应力集中，也可以防止从交叉孔部发生轨破损。但是，专利文献2的共轨中，因为轨主体变厚，所以存在轨主体变重的课题。专利文献2中没有充分考虑该课题。

本发明的目的在于提供一种能够提高交叉孔部的强度、并且实现轻量化的内燃机用燃料轨。

用于解决课题的技术方案

为了达成上述目的，本发明的内燃机用燃料轨使燃料轨主体与安装喷射器的喷射器安装部(喷射器杯)一体成形，并且使相对于燃料轨主体的喷射器杯的根部(交接处)的厚度比形成有喷射器杯的燃料轨主体部分的厚度厚。

发明效果

根据本发明，通过使喷射器安装部的根部的厚度比形成喷射器杯的燃料轨主体部分的厚度更厚，能够提高在喷射器安装部形成的孔与在燃料轨主体形成的孔交叉的部分的强度，并且能够实现内燃机用燃料轨的轻量化。

上述以外的课题、结构和效果，将通过以下实施方式的说明而明确。

附图说明

图1是表示在直喷式内燃发动机中应用本发明的一个实施例的燃料轨的燃料供给系统的概要的概念图。

图2是示意性地表示燃料轨、喷射器和高压燃料泵的配置的图。

图3A是燃料轨的侧截面图，是表示用与燃料轨主体的轴向(长度方向)和喷射器杯从燃料轨主体的突出方向平行、且包括燃料轨主体的中心线的平面切断的截面的图。

图3B是燃料轨的从顶面侧观察的外观图。

图3C是燃料轨的侧面图。

图4A是图3A的IVA部的放大截面图。

图4B是对图4A从IVA向视方向观察的整体的放大图。

图4C是表示图4B的VC-VC向视截面的截面图。

图4D是与图4A同样的放大截面图，是表示安装了喷射器的状态的图。

图5是将燃料轨主体的端部放大表示的截面图。

图6A是对通过锻造成形的燃料轨原材料从下侧观察的外观图。

图6B是燃料轨原材料的侧面图。

图6C是对燃料轨原材料从图6B的IVC方向观察的外观图。

图7A是对安装了安装件的燃料轨从上侧观察的外观图。

图7B是表示将安装了安装件7的燃料轨固定于发动机缸体的状态的侧面图。

图7C是表示图7B的VIIC-VIIC向视截面的截面图。

具体实施方式

以下，说明本发明的实施例。

实施例1

首先，用图1和图2说明应用本发明的内燃机用燃料轨(以下称为燃料轨)的直喷式内燃发动机的燃料供给系统。以下，对于用汽油作为燃料的汽油直喷式内燃发动机(以下称为发动机)进行说明。本发明的燃料轨通过变更一部分结构(例如喷射器的安装结构)，也能够应用于柴油发动机。

图1是表示在直喷式内燃发动机22中应用本发明的一个实施例的燃料轨的燃料供给系统的概要的概念图。发动机22包括具有气缸盖的发动机缸体24，发动机缸体24具有至少一个或多个内部燃烧室26。

火花塞23在燃烧室26内使燃料开始燃烧，驱动可往复运动地安装于发动机缸体24内的气缸27的活塞25。燃料的燃烧产生的燃烧生成物从排气歧管被排出。

直接喷射型的喷射器(燃料喷射阀)28设置在各燃烧室26中。各燃料喷射阀28安装在形成于发动机缸体24的通路(贯通孔)30中，形成有燃料喷射孔的喷嘴前端部面对燃烧室26。

喷射器28与燃料轨32流体连接。燃料轨32经由燃料管34与高压燃料泵36流体连接。高压燃料泵36一般由具有利用发动机而旋转的凸轮38的凸轮泵构成。另外，燃料轨32经由未图示的支架固定于发动机缸体24。

图2是示意性地表示燃料轨32和喷射器28和高压燃料泵36的配置的图。此处高压燃料泵36经由燃料管34与一个或一个以上的燃料轨32连接。为了减少燃料泵波动对燃料轨32和喷射器28的传播，燃料贮存罐90相对于燃料管34流体性地串联设置。燃料贮存罐90优选设置在各燃料轨32的上游相邻处。燃料贮存罐90也可以形成燃料管34与燃料轨32的流体连接机构。也能够不设置燃料贮存罐90，使燃料管34与燃料轨32直接连接。

接着，用图3A～图7，对燃料轨详细说明。

图3A是燃料轨32的侧截面图，是表示用与燃料轨主体(直管部)1的轴1cl方向(长度方向)和喷射器杯2从燃料轨主体1的突出方向(沿喷射器杯2的中心线2cl的方向)平行、且包括燃料轨主体1的中心线1cl的平面切断而得的截面的图。

燃料轨32具有：燃料轨主体1；从燃料轨主体1以向与中心线1cl垂直的方向突出的方式设置的喷射器杯(喷射器支承部)2；和连接来自高压燃料泵36的配管34的入口8。

在燃料轨主体1，在燃料轨主体1的中心线1cl的方向上，多个喷射器杯2以与邻接的喷射器杯之间隔开间隔的方式形成。本实施例中，设置有4个喷射器杯2，各喷射器杯2的间隔相等。在燃料轨主体1的中心部，沿中心线1cl方向从一方的端部起形成有横截面为圆形的中心孔1a。燃料轨主体1中，相邻的2个喷射器杯2的中间部和两端部的外周面形成为圆形，并且形成中心孔1a，由此形成为大致圆筒形状的部件。中心孔1a构成蓄积从高压燃料泵36送来的高压燃料的蓄压室，对多个(本实施例中为4个)喷射器28分配在蓄压室中蓄积的燃料。

中心孔1a从燃料轨主体1的一方的端部起沿中心线1cl方向形成，但不贯通另一方的端部。在燃料轨主体1的中心孔1a不贯通侧的端部，形成有入口8。在入口8形成有将从高压燃料泵36送来的高压燃料导入蓄压室1a的燃料导入孔8a。

在燃料轨主体1的中心孔1a开口侧的端部，设置有未图示的压力传感器。

喷射器杯2是用于安装喷射器28的喷射器28的支承部。在喷射器杯2的前端面2a，形成有喷射器28插入其中的开口部2b。在开口部2b的内侧，形成有接受在喷射器28侧设置的卡止部的支承槽2c。在支承槽2c的内侧形成有经由开口部2b和支承槽2c使燃料轨主体1的中心孔(蓄压室)1a与外部连通的内外连通孔2d。

内外连通孔2d形成为横截面为圆形的孔，在与中心孔1a和中心线1cl垂直的方向上形成。因为内外连通孔2d与中心孔1a垂直地交叉，所以也存在被称为交叉孔2d的情况。另外，内外连通孔2d的中心线(与喷射器杯2的中心线2cl相同)的延长线优选与中心孔1a的中心线1cl交叉，但也可以不交叉。但是，内外连通孔2d的中心线的延长线距离中心孔1a的中心线1cl过远时存在燃料轨32的强度降低的风险，因此优选使其接近至燃料轨主体1的直径与喷射器杯2的根部的直径的差的1/2以内的距离。

对于入口8和喷射器杯2，在后文中详细说明。

图3B是燃料轨32的从顶面侧观察的外观图。图3C是燃料轨32的侧面图。另外，本说明书中，在图3A中定义上下方向和左右方向。该上下方向和左右方向与燃料轨32的安装状态中的上下方向和左右方向并非必须一致。另外，将与燃料轨主体(直管部)1的轴向(长度方向即沿中心线1cl的方向)和喷射器杯2从燃料轨主体1的突出方向(沿喷射器杯2的中心线2cl的方向)垂直的方向，定义为燃料轨32或燃料轨主体(直管部)1的宽度方向。

如图3B和图3C所示，在燃料轨主体1的外周面形成有安装件(支架)7的固定面6。安装件固定面6设置在包括在与中心线1cl和中心线2cl垂直的方向上、距离包括中心线1cl和中心线2cl的平面最远的燃料轨主体1的部位的范围中。另外，在沿中心线1cl的方向上，安装件固定面6在相邻的2个喷射器杯2之间形成。

安装件固定面6以隔着中心线1cl在两侧形成为平行面的方式形成。另外，安装件固定面6在沿中心线1cl的方向上形成在2处，对于燃料轨主体1在合计4处形成。另外，本实施例中，安装件固定面6与中心线1cl和中心线2cl平行地形成，但根据喷射器28相对于发动机缸体的安装角度，也存在偏离与中心线2cl平行的角度的情况。

通过形成安装件固定面6，燃料轨主体1的厚度变薄。燃料轨32承受高压燃料的压力而产生应力。该应力如后所述，集中在燃料轨主体1和喷射器杯2的接合部。因形成安装件固定面6而厚度变薄的是相邻的2个喷射器杯2的中间部分，于是变薄引起的燃料轨主体1的强度降低的问题不会显著化。

在燃料轨主体1的上部(形成有喷射器杯2侧的相反侧)，平面1b沿中心线1cl从一方的端部到另一方的端部形成了平面部1b。平面部1b是对中心孔1a、喷射器杯2的前端面2a、开口部2b支承槽2c、内外连通孔2d和安装件固定面6等进行加工时的基准面。

用图4A、图4B、图4C和图4D对于喷射器杯2的结构进行详细说明。图4A是图3A的IVA部的放大截面图。图4B是对图4A从IVA向视方向观察的整体的放大图。图4C是表示图4B的VC-VC向视截面的截面图。图4D是与图4A同样的放大截面图，是表示安装了喷射器28的状态的图。

在燃料轨主体1的中心孔1a开口侧的端部形成有螺纹部1c。在该螺纹部1c安装压力传感器。

在喷射器杯2的前端面2a形成的开口部2b具有3个圆弧部2b1和3个直线部2b2交替地连接而形成的内周面。该内周面是直线部2b2之间成60度的内角、各直线部2b2的两端部由圆弧部2b1连接的形状。换言之，是在由3个直线部2b2形成的正三角形的3个顶点部分利用圆弧部2b1设置了圆角部的形状。

在开口部2b的内侧形成的支承槽2c中位于槽的底面的周面形成为以中心线2cl为中心的圆形。该周面的半径r1如图4C所示，比开口部2b的圆弧部2b1的半径r2大。进而，通过在开口部2b设置直线部2b2，构成喷射器侧的卡止部28a(参考图4D)卡止于支承槽2c的侧面部的喷射器卡止部2e。喷射器侧的卡止部28a在图4D中从喷射器杯2的突出方向2cl方向观察的形状是与开口部2b的开口形状相似的形状，将喷射器侧的卡止部28a制造为相比于开口部2b略小。由此，能够将喷射器侧的卡止部28a从开口部2b插入喷射器杯2的内侧(深侧)，通过使喷射器28以其中心轴线28cl为中心旋转60度，能够使卡止部28a卡止于喷射器卡止部2e。

本实施例中，在喷射器杯2的内面设置喷射器卡止部2e，但也可以在喷射器杯2的外周面设置喷射器卡止部2e。此时，使用背景技术中说明的日本特开2013-199943号公报中记载的夹持保持架66和夹持板70即可。另外，夹持保持架66和夹持板70的附图标记都是日本特开2013-199943号公报中记载的附图标记。

喷射器28的燃料供给口28b插入喷射器杯2的内外连通孔2d中，从内外连通孔2d接受高压燃料的供给。

由于从高压燃料承受的压力而产生的应力集中在内外连通孔(交叉孔)2d向中心孔1a开口的部位2f(参考图4A)。这是因为中心孔1a承受高压燃料的压力而承受在径向上扩张的力，并且交叉孔2d承受高压燃料的压力而承受在径向上扩张的力，应力集中在交叉孔2d与中心孔1a交叉的燃料轨主体1部分。

本实施例中，对于该应力集中，通过使喷射器杯2的根部(交接处)的厚度尺寸d2比燃料轨主体1的厚度尺寸d1大，确保必要的强度。本实施例中，如后所述，使喷射器杯2与燃料轨主体1通过锻造一体成形。因此，能够在喷射器杯2与燃料轨主体1的连接部形成圆角部2g。关于喷射器杯2的根部的厚度尺寸d2，以沿喷射器杯2的外周面2h在中心线2cl方向上向燃料轨主体1侧延长的线段2i与沿燃料轨主体1的外周面在中心线1cl方向上向喷射器杯2侧延长的线段1e的交点(喷射器杯2的根部)2j为基准，来定义喷射器杯2的根部的厚度尺寸d2。即，该厚度尺寸用交点2j与交叉孔2d之间形成的厚度尺寸(交点2j与交叉孔2d的距离)定义。另外，此时喷射器杯2的外周面和燃料轨主体1的外周面是在包括中心线1cl和中心线2cl的平面上描绘的部分，线段1e、线段2i和交点2j也是在包括中心线1cl和中心线2cl的平面上描绘的。

因为增大了喷射器杯2的根部的厚度尺寸d2，所以喷射器杯2的根部的直径d3比燃料轨主体1的上下方向尺寸(高度尺寸)d4和燃料轨主体1的宽度方向尺寸d5(参考图4B)大。另外，本实施例中燃料轨主体1的横截面形状是圆形，因此上下方向尺寸d4与宽度方向尺寸d5相等。进而，远离应力的集中部的喷射器杯2的前端部2k(参考图4A)以比喷射器杯2的根部直径小的方式，形成为前端较细的形状。由此，能够防止燃料轨32的重量增加。

用图5说明入口8。图5是将燃料轨主体1的端部放大表示的截面图。

在燃料轨主体1的中心孔1a不贯通侧的端部，通过机械加工(切削加工)形成有入口8。入口8的外径比燃料轨主体1的外径小。在入口8中，沿中心线1cl形成有燃料导入孔8a。燃料导入孔8a将从高压燃料泵36输送来的高压燃料导入蓄压室(中心孔)1a。在燃料导入孔8a的与蓄压室1a连接的部分形成有缩细部8b。燃料导入孔8a和缩细部8b通过机械加工(切削加工)形成。缩细部8b使从高压燃料泵36输送来的高压燃料的压力波动减少。

如上所述，来自高压燃料泵36的燃料管34经由燃料贮存罐90与入口8连接或者直接与入口8连接。

接着，用图6A～图6C说明燃料轨32的加工方法。图6A是对通过锻造成形后的燃料轨原材料32’从下侧(喷射器杯部2’侧)观察的外观图。图6B是燃料轨原材料32’的侧面图。图6C是对燃料轨原材料32’从图6B的IVC方向观察的外观图。

本实施例的燃料轨原材料32’用金属材料制造。具体而言，作为金属材料使用不锈钢材料，但并不限定于不锈钢。将金属材料的块通过锻造加工为图6A～图6C所示的形状。即，燃料轨原材料32’形成为燃料轨主体部1’和喷射器杯部2’一体形成的形状。即，本实施例中，燃料轨主体1和喷射器安装部2是对由锻造一体成形的原材料进行后加工形成中心孔1a和燃料供给口2d而制造得到的。铸造中有在内部残留气泡的可能性，与此不同，锻造无需担心这一点。因此，能够提高燃料轨32的强度。

对于燃料轨原材料32’的燃料轨主体部1’进行机械加工(切削加工)形成作为基准面的平面1b。

之后，对燃料轨原材料32’，进行中心孔1a、螺纹部1c、喷射器杯2和安装件固定面6的机械加工。中心孔1a通过用钻进行切削加工而形成。在喷射器杯2，用车床进行切削加工形成前端面2a，接着，用车床进行切削加工形成开口部2b、支承槽2c和内外连通孔2d。用车床对燃料轨主体1的外周面进行切削加工而形成安装件固定面6。因此，使安装件固定面6的与中心线1cl垂直的方向的尺寸过大时，燃料轨主体1的厚度变薄，于是限制在(限于)固定安装件所需要的尺寸。

本实施例中，因为燃料轨主体1和喷射器杯2通过锻造一体形成，所以能够提高燃料轨32对燃料压力的承受能力。另外，通过减小燃料轨主体1的外径，增大喷射器杯2的根部的厚度尺寸d2，能够提高发生应力集中的燃料轨主体1与喷射器杯2的接合部(喷射器杯2的根部)的强度，并且减小燃料轨32的质量。进而，通过使喷射器杯2成为前端较细的形状，能够进一步减小燃料轨32的质量。

用图7A、图7B和图7C说明燃料轨32的安装结构。图7A是对安装了安装件(支架)7的燃料轨32从上侧观察的外观图。图7B是表示将安装了安装件(支架)7的燃料轨32固定于发动机缸体24的状态的侧面图。图7C是表示图7B的VIIC-VIIC向视截面的截面图。

在燃料轨主体1的安装件固定面6，通过焊接固定了安装件7。对于4处安装件固定面6分别固定安装件7。安装件固定面6的中心线1cl方向的长度尺寸W1比安装件7的中心线1cl方向的长度尺寸W2大。

由此，能够在中心线1cl方向上调整安装件7的安装位置。例如，通过对于喷射器28的间隔相同、燃料轨32相对于发动机缸体24的固定位置不同的两种发动机制造同一规格的燃料轨32，调整安装件7相对于燃料轨主体1的安装位置，能够使用规格相同的燃料轨32。即，安装件固定面6在燃料轨主体1的长度方向上，具有安装件7的安装位置的调整量。

另外，本发明不限定于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明的，并不限定于必须具有所有结构。另外，对于实施例的结构的一部分，能够添加、删除、置换其他结构。

附图标记说明

1……燃料轨主体，1’……燃料轨主体部，1a……燃料轨主体1的中心孔(蓄压室)，1b……平面部，1c……螺纹部，1cl……燃料轨主体1的中心线，1e……沿燃料轨主体1的外周面延长的线段，2……喷射器杯，2’……喷射器杯部，2a……喷射器杯2的前端面，2b……开口部，2b1……圆弧部，2b2……直线部，2cl……喷射器杯2的中心线，2c……支承槽，2d……内外连通孔(交叉孔)，2e……喷射器卡止部，2f……内外连通孔(交叉孔)2d向中心孔1a开口的部位，2g……圆角部，2h……喷射器杯2的外周面，2i……沿喷射器杯2的外周面延长的线段，2j……线段1e与线段2i的交点(喷射器杯2的根部)，2k……喷射器杯2的前端部，6……安装件固定面，7……安装件(支架)，8……入口，8a……燃料导入孔，8b……缩细部，22……直喷式内燃发动机，23……火花塞，24……发动机缸体，25……活塞，26……内部燃烧室，27……气缸，28……喷射器(燃料喷射阀)，28a……喷射器侧的卡止部，28b……喷射器28的燃料供给口，30……通路(贯通孔)，32……燃料轨，32’……燃料轨原材料，34……燃料管，36……高压燃料泵，38……凸轮，90……燃料贮存罐。

Claims

1.一种内燃机用燃料轨，其特征在于：

包括：形成为圆筒形状的燃料轨主体；和形成有对喷射器的燃料供给孔的、用于安装喷射器的喷射器安装部，

所述喷射器安装部以所述燃料供给孔与所述燃料轨主体的中心孔交叉的方式与所述燃料轨主体一体成形，沿所述燃料轨主体的长度方向具有多个喷射器安装部，

所述喷射器安装部的根部的厚度大于相邻的2个喷射器安装部之间的燃料轨主体的厚度。

2.如权利要求1所述的内燃机用燃料轨，其特征在于：

所述燃料轨主体和所述喷射器安装部是通过对由锻造一体成形的原材料进行后加工形成所述中心孔和所述燃料供给口而形成的。

3.如权利要求2所述的内燃机用燃料轨，其特征在于：

所述喷射器安装部的根部的直径大于所述燃料轨主体中的相邻的2个喷射器安装部之间的燃料轨主体的直径。

4.如权利要求2所述的内燃机用燃料轨，其特征在于：

所述喷射器安装部形成为前端部的直径比根部的直径小的前端较细的形状。

5.如权利要求4所述的内燃机用燃料轨，其特征在于：

在所述燃料轨主体的外周面形成有用于固定于发动机缸体的安装件的固定面。

6.如权利要求5所述的内燃机用燃料轨，其特征在于：

在所述固定面固定安装件，在所述燃料轨主体的长度方向上，所述固定面的长度形成得大于所述安装件的长度，使得所述固定面具有所述安装件的调整量。

7.如权利要求4所述的内燃机用燃料轨，其特征在于：

在所述燃料轨主体的与形成有所述喷射器安装部的一侧相反的一侧形成有平面部。

8.如权利要求4所述的内燃机用燃料轨，其特征在于：

所述喷射器安装部在内侧或外周面形成有用于卡止喷射器的喷射器卡止部。