CN114635816A - 整体式燃料轨结构和制造方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

整体式燃料轨结构和制造方法

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。

在一些实施例中，使用电火花加工（EDM）过程机加工燃料通路。这个过程非常适于形成燃料通路，这是因为EDM是一个精确过程并且由EDM移除的材料被溶解，从而得到的孔是干净的并且能够经由对完成的燃料轨装置的电抛光而去毛刺。重要的是，EDM过程没有在机加工零件中留下会不利地影响功能和耐用性的碎片、碎屑或其他污染物。虽然能够使用其他机加工方法来形成燃料通路，诸如螺旋钻孔、激光燃烧、等离子燃烧和水射流侵蚀，不过在一些实施例中另一些机加工方法会由于可能的污染、相对不精确和/或相对不良的成形控制的原因而不适用。

在一些实施例中，在喷射器杯孔洞和主管主要燃料通道之间的燃料通路的直径可以是在1毫米至3.5毫米的范围内。燃料通路的长度与直径相结合可以提供压力阻尼效果，这能够补充或取代在轨入口配件或喷射器杯中为此目的通常存在的孔口。因此，可以减少轨入口配件或孔口的形成有关的成本。

在一些方面，整体式燃料轨结构被构造成接收并支撑燃料喷射器。燃料喷射器有喷射器外壳、燃料入口端、与燃料入口端相对的燃料出口端和被设置在喷射器外壳的外表面上的密封件。整体式燃料轨结构包括主管、从主管的外表面一体突出的喷射器杯以及燃料通路。主管包括主管第一端、与主管第一端相对的主管第二端以及限定主要燃料通道的主管内表面。主要燃料通道与主管的纵向轴线同心，并且主管的纵向轴线在主管第一端和主管第二端之间延伸。喷射器杯包括侧壁，侧壁的内表面限定孔洞。喷射器杯包括闭合侧壁的一端的近端以及与近端相对的远端。远端是开口的，并且侧壁的中线延伸穿过近端和远端。孔洞包括与远端重合的开口端。此外，孔洞包括被设置在开口端和喷射器杯近端之间的盲端。燃料通路提供在孔洞和主要燃料通道之间的流体连通，所述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。

在一些实施例中，孔穿过喷射器杯侧壁以致延伸通过侧壁的面向主管侧并且延伸通过侧壁的与侧壁的面向主管侧相对的侧部。

在一些实施例中，侧壁内表面包括密封座区域，当燃料喷射器被设置在喷射器杯中时，该密封座区域接收密封件。密封座区域被设置在开口端和盲端之间。孔与穿过侧壁的直线重合。该直线包括：a）位于喷射器杯的第一部分中的第一线部分，喷射器杯的第一部分被设置在密封座区域和近端之间，和b）位于喷射器杯的第二部分中的第二线部分，喷射器杯的第二部分被设置在密封座区域和远端之间。

在一些实施例中，密封座区域在与侧壁的中线平行的方向上具有大于密封件在与侧壁的中线平行的方向上的尺寸的尺寸，以致适应在燃料轨结构的操作期间燃料喷射器在喷射器杯内的运动。

在一些实施例中，孔延伸通过侧壁的第一部分，并且喷射器杯的第一部分包括侧壁的第一部分。

在一些实施例中，孔延伸通过侧壁的第二部分，并且喷射器杯的第二部分包括侧壁的第二部分。

在一些实施例中，第一线部分在密封座区域和盲端之间的位置处与侧壁相交，并且第二线部分在密封座区域和开口端之间的位置处与侧壁相交。

在一些实施例中，孔与穿过侧壁的直线重合，所述直线相对于Y轴线处于角度θ。Y轴线与主管的纵向轴线相交并且与其垂直。此外，Y轴线平行于侧壁的中线，并且所述角度θ是在0度至45度的范围内。

在一些实施例中，喷射器杯经由分配臂被连接到主管的外表面，该分配臂具有与主管的外表面一体的臂第一端和与喷射器杯一体的臂第二端，并且燃料通路穿过分配臂。

在一些实施例中，分配臂具有足够的长度以致喷射器杯与主管间隔开。

在一些实施例中，密封座区域在与侧壁的中线平行的方向上具有比密封件的对应尺寸大150%至300%范围内的尺寸。

在一些方面，燃料轨组件包括整体式燃料轨结构和被支撑在燃料轨结构上的燃料喷射器。燃料喷射器包括喷射器外壳、燃料入口端、与燃料入口端相对的燃料出口端和被设置在喷射器外壳的外表面上的密封件。整体式燃料轨结构包括主管、从主管的外表面一体突出的喷射器杯以及燃料通路。主管包括主管第一端、与主管第一端相对的主管第二端以及限定主要燃料通道的主管内表面。主要燃料通道与主管的纵向轴线同心。主管的纵向轴线在主管第一端和主管第二端之间延伸。喷射器杯包括侧壁，侧壁的内表面限定孔洞。喷射器杯包括闭合侧壁的一端的近端以及与近端相对的远端。远端是开口的，并且侧壁的中线延伸穿过近端和远端。孔洞包括与远端重合的开口端以及被设置在开口端和喷射器杯近端之间的盲端。此外，燃料通路提供在孔洞和主要燃料通道之间的流体连通，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。

在一些方面，提供制造整体式燃料轨结构的方法。所述方法包括下述方法步骤：提供金属坯料；加热所述金属坯料到低于所述金属的熔化温度的预定温度；锻造被加热的金属坯料以便提供整体式燃料轨结构。燃料轨结构包括主管和从主管的外表面一体突出的喷射器杯。喷射器杯包括圆筒形侧壁，并且侧壁的内表面限定孔洞。喷射器杯包括闭合侧壁的一端的近端以及与近端相对的远端。远端是开口的。所述方法包括下述额外方法步骤：在主管中机加工主要燃料通道；在喷射器杯中机加工孔洞；并且在燃料轨结构中机加工在主要燃料通路和孔洞之间提供流体连通的燃料通路。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。

在一些实施例中，孔穿过喷射器杯侧壁以致延伸通过侧壁的面向主管侧并且延伸通过侧壁的与侧壁的面向主管侧相对的侧部。

在一些实施例中，喷射器杯的内表面包括被构造成接收燃料喷射器的密封件的密封座区域。密封座区域被设置在近端和远端之间，并且在燃料轨结构中机加工燃料通路的步骤包括形成所述孔以致其沿着直线延伸。该直线包括：a）位于喷射器杯的第一部分中的第一线部分，喷射器杯的第一部分被设置在密封座区域和近端之间，和b）位于喷射器杯的第二部分中的第二线部分，喷射器杯的第二部分被设置在密封座区域和远端之间。

在一些实施例中，机加工燃料通路的步骤包括在燃料轨结构中产生单个孔，并且所述单个孔由孔洞中断并且延伸穿过燃料喷射器杯的相对侧中的每个。

在一些实施例中，在燃料轨结构中机加工燃料通路的步骤包括使用电火花加工（EDM）过程。

在一些实施例中，EDM过程使用刚性直电极。

在一些方面，整体式燃料轨结构被构造成相对于发动机的气缸接收并支撑燃料喷射器。整体式燃料轨结构包括具有限定主要燃料通道的内表面的主管以及从主管的外表面一体突出的喷射器杯。喷射器杯的内表面限定在喷射器杯的一端处开口的孔洞。整体式燃料轨结构包括在孔洞和主要燃料通道之间提供流体连通的燃料通路。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。

附图说明

图1是整体式燃料轨结构的透视图。

图2是图1的整体式燃料轨结构的一部分的透视图，其被示为燃料喷射器被设置在喷射器杯中。

图3-图5均是如沿着图2的线3-3可见的图2的一部分的横截面图。

图6是整体式燃料轨结构的替代性实施例的一部分的透视图，其被示为燃料喷射器被设置在喷射器杯中。

图7是如沿着图6的线7-7可见的图5的一部分的横截面图。

图8是代表制造整体式燃料轨结构的方法的流程图。

具体实施方式

参考图1-图3，整体式燃料轨结构2被构造成将燃料供给到多个燃料喷射器100，所述燃料喷射器100将燃料直接喷射到内燃发动机（未示出）的气缸中。燃料轨结构2包括主管10，其从燃料箱或燃料泵（未示出）接收高压燃料。燃料轨结构2包括一体式分配臂20，其沿着主管10的长度间隔开并且从主管10的外表面14突出。如本文所用，术语“一体式”被定义为“是整个的，与另一部分形成为单个单元”。每个分配臂20被构造成将加压燃料分配到发动机的相应单个气缸。每个分配臂20终止于一体式喷射器杯40，其被构造成接收燃料喷射器100的入口端108。每个燃料喷射器100包括邻近入口端108的周向密封件106，并且密封件106与对应喷射器杯40的内表面形成不透流体的密封。此外，燃料喷射器100通过使用销、夹子或其他类似机械附接装置被可拆卸地固定到喷射器杯40。燃料以高压经由主管10的主要燃料通道15和相应分配臂20的燃料通路22被提供给被限定在每个喷射器杯40内的燃料分配腔室51。因此被接收在燃料轨结构2中的高压燃料经由相应分配臂20、喷射器杯40和燃料喷射器100被直接分配到发动机的每个气缸中。主管10、分配臂20和喷射器杯40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。燃料通路22经由EDM过程被成形在主管10的主要燃料通道15和喷射器杯40的燃料分配腔室51，该EDM过程包括在喷射器杯40的外表面43中形成进入孔，如下文详细讨论的。

燃料喷射器100可以是被用于直接喷射到汽油发动机的气缸中的高压装置。燃料喷射器100可以包括细长的大体管状的阀外壳102，其支撑喷射器阀（未示出）。阀外壳102是细长的大体管状的结构。阀外壳102的入口端108提供具有周向延伸的O型环密封件106的燃料连接套管（nipple）109。阀外壳102的出口端110与入口端108相对，并且提供阀座（未示出）和燃料喷射开口或喷嘴112。密封件106与喷射器杯40的内表面配合来限定在喷射器杯40内的高压燃料分配腔室51。

燃料轨结构2包括主管10，其是提供公共轨或歧管的细长中空管。在所示实施例中，主管10是圆筒形，但不限于具有圆筒形形状。主管10包括主管第一端11、与主管第一端11相对的主管第二端12以及在主管第一和第二端11、12之间延伸的纵向轴线16。主管10是厚壁的以便适应高燃料压力，并且主管的内表面13限定主要燃料通道15，提供所述主要燃料通道，从燃料箱或燃料泵（未示出）供给燃料。主要燃料通道15的中线与主管纵向轴线16一致。主管材料和尺寸由具体应用的要求来确定。例如，在一些实施例中，主管10是由不锈钢制成的管，具有大约15毫米至30毫米的管直径并且具有大约1.5至4毫米的壁厚。在一些实施例中，主管10可以包括被构造成接收压力传感器的凸台19。主管的一端（例如第一端11）可以被成形为提供入口连接头18，并且相对端（例如第二端12）闭合。

燃料轨结构2包括多个分配臂20，其一体地从主管外表面14突出并且提供在主管10和相应喷射器杯40之间的一体式连接。分配臂20被构造成经由喷射器杯40向相应燃料喷射器100提供高压燃料。从主管10突出的分配臂20的数量取决于发动机构造。例如，当使用四缸发动机时，主管10设置有沿纵向轴线16间隔开的四个分配臂20，并且当使用直列六缸发动机时，主管10设置有沿主管纵向轴线16间隔开的六个分配臂20。每个分配臂20包括与主要燃料通道15连通的燃料通路22，如下文更详细讨论的。

每个喷射器杯40是被设置在对应分配臂20的远端处的杯形结构。每个喷射器杯40包括圆筒形侧壁41，并且侧壁41的内表面42限定孔洞47。每个喷射器杯40包括从对应分配臂20突出且闭合侧壁41的一端的近端45以及与近端45相对的远端46。孔洞47与远端46相交。特别地，孔洞47包括与远端46重合的开口端49以及被设置在孔洞开口端49和喷射器杯近端45之间的盲端48。在燃料轨结构2被安装到发动机的缸体上方的应用中，喷射器杯40向下开口。侧壁41的中线44延伸通过喷射器杯近端和远端45、46，并且垂直于主管10的纵向轴线16。

当燃料喷射器100的入口端108被设置在喷射器杯40的孔洞47中时，被提供在燃料喷射器入口端108上的密封件106与孔洞47的密封座区域50内的侧壁内表面42形成不可渗透流体的密封。密封件106将燃料喷射器杯40的内部空间分隔成两个单独的腔室51、52。被称为燃料分配腔室51的第一腔室被限定在密封件106、侧壁41的第一部分41(1)和孔洞盲端48之间。燃料经由主管10的主要燃料通道15和相应分配臂20的燃料通路22被提供给燃料分配腔室51。在所示实施例中，燃料以高压被提供给燃料分配腔室51。第二腔室52被限定在密封件106、侧壁41的第二部分41(2)和孔洞开口端49之间。第二腔室52通向环境。

参考图2和图4，密封座区域50被设置在孔洞开口端49和孔洞盲端48之间并且与它们间隔开。密封座区域50具有的直径被成尺寸为接收燃料喷射器密封件106并且与其形成不可渗透流体的密封。喷射器杯40的密封座区域50具有纵向尺寸ℓ1（例如，在平行于侧壁中线44的方向上的尺寸），其大于燃料喷射器密封件106的对应尺寸ℓ2。密封座区域50的纵向尺寸ℓ1被设定成适应在燃料轨结构2操作期间的燃料喷射器100在喷射器杯40内的纵向运动。纵向运动可以是由于车辆振动、发动机振动、燃料分配腔室51内的压力变化等等。在一些实施例中，例如，密封座区域50的纵向尺寸ℓ1可以是在密封件106的纵向尺寸的120%至300%的范围内。

每个喷射器杯40的孔洞47包括被设置在密封座区域50和远端46之间的喷射器固位区域54。喷射器固位区域54具有比密封座区域50更大的直径，并且包括孔洞开口端49。在喷射器固位区域54内在侧壁41中提供一对通孔55。通孔55彼此平行并且位于与侧壁中线44垂直的平面56内。通孔55彼此间隔开，通孔55被设置在侧壁中线44的每侧上。每个通孔55被成形且成尺寸为以压配合或弹簧配合接收固位销58。通孔55被布置成使得当燃料喷射器100被设置在孔洞47内且固位销58被设置在每个通孔55中时，固位销58在燃料喷射器100的相对侧中的每个上延伸通过孔洞47。此外，固位销58被接收在燃料喷射器外壳102的直径减少部分114中，借此固位销58与燃料喷射器外壳102的直径减少部分114配合以便将燃料喷射器100保持在孔洞47中。在其他实施例中，燃料喷射器100可以使用外部弹簧或及夹子以“非悬挂方式”被刚性固位，借此固位销58和对应通孔55可以被省略。

参考图5，如之前所述，每个分配臂20包括燃料通路22，其提供在主管10的主要燃料通道15和喷射器杯40的孔洞47的燃料分配腔室51之间的流体连通。每个燃料通路22线性延伸，并且与参考线62重合。参考线62包括位于喷射器杯的第一部分40(1)上的第一线部分62(1)以及位于喷射器杯的第二部分40(2)上的第二线部分62(2)。此外，参考线62包括提供燃料通路22的中线的第三线部分62(3)以及位于主要燃料通道15上的第四线部分62（4）。

喷射器杯40(1)的第一部分被设置在密封座区域50和喷射器杯近端45之间。第一线部分62(1)位于喷射器杯40(1)的第一部分中并且在喷射器杯40的一侧上延伸通过侧壁41的第一部分41(1)。在所示实施例中，喷射器杯40的所述一侧是在喷射器杯40的面向主管10的一侧上，例如，喷射器杯40在喷射器杯向内侧53上。

喷射器杯的第二部分40(2)被设置在密封座区域50和喷射器杯远端46之间。第二线部分62(2)位于喷射器杯的第二部分40(2)中并且在喷射器杯40的与喷射器杯向内侧53相对的一侧上延伸通过侧壁41的第二部分41(2)。在所示实施例中，相对侧是在喷射器杯40的背离主管10的一侧上，例如，喷射器杯40在喷射器杯向外侧59上，其中喷射器杯向外侧59。

因此，第一线部分62(1)在密封座区域50和孔洞盲端48之间的位置处与侧壁41相交，并且第二线部分62(2)在密封座区域50和孔洞开口端49之间的位置处与侧壁41相交。

如下文讨论的，通过在燃料轨结构2中形成孔60，在整体式燃料轨结构2中形成燃料通路22。孔60居中在线62上，并且与第一、第二和第三线部分62(1)、62(2)、62(3)重合。特别地，孔60在喷射器杯向外侧59上穿过侧壁41的第二部分41(2)。随着线62穿过孔洞47，孔60被中断，并且孔60继续在喷射器杯向内侧53上通过侧壁41的第一部分41(1)。为了提供在燃料分配腔室51和主要燃料通道15之间的连通，孔60例如在密封座区域50和喷射器杯近端45之间的位置处穿过喷射器杯第一部分40(1)内的喷射器杯向内侧53。此外，孔60穿过将喷射器杯40连接到主管10的分配臂20的长度，并且穿过主管10的壁，使得燃料通路22与主要燃料通道15连通。

为了维持燃料分配腔室51的密封完整性，孔60能够例如仅在密封座区域50和喷射器杯远端46之间的位置处穿过喷射器杯第二部分40(2)内的喷射器杯向外侧59，该位置对应于通向环境的第二腔室52。因此，线62可以相对于侧壁中线44处于角度θ。在一些实施例中，角度θ可以是零，借此线平行于侧壁中线44，并且喷射器杯40基本位于主管10下方。对于零度的角度θ，喷射器杯中线44可以在X方向上相对于主管纵向轴线16偏移对应于孔洞47的直径的距离。如本文所用的，关于原点在主管纵向轴线16上的正交参考轴线X和Y来参考X方向和Y方向。X和Y轴线垂直于主管中线，并且Y轴线平行于喷射器杯中线44。

最大角度θ是孔60在密封座区域50正下方穿过喷射器杯向外侧59且也在密封座区域50正上方穿过喷射器杯向内侧53所处的角度。因此，最大角度θ受到喷射器杯40的几何构型的限制，所述几何构型包括孔洞直径以及密封座区域50的纵向尺寸。在一些实施例中，例如，角度θ可以是在0度至70度的范围内。在其他实施例中，角度θ可以是在0度至45度的范围内。当角度θ被最大化时，喷射器杯40可以沿着喷射器杯侧壁41被定位。在这种构造中，相对于当角度θ是零时的喷射器杯40构造，喷射器杯40可以在y方向上更靠近主管纵向轴线16并且在X方向上更远离中线。

燃料通路22被形成在燃料轨结构22中，通过使得孔60以一定角度穿过喷射器杯40的相对侧53、59（或者45、46），该燃料轨结构22进而由具有一体式喷射器杯40的单件形成。通过这种构造，可以提供从主管10的中心线16进行X和Y偏移的喷射器杯40。例如，参考图2-图5中所示的燃料轨结构的取向（其不旨在是限制性的），喷射器杯40可以被设置成从主管纵向轴线16偏移到主管纵向轴线16的一侧且偏移到其下方。因为能够相对于长中线16以X和Y偏移提供喷射器杯40，所以发动机设计者能够更灵活地将燃料轨组件封装到发动机。

此外，因为燃料轨结构2能够被形成为单个整体式结构，所以燃料轨结构2能够直接地代替是多部件焊接组件的一些常规燃料轨装置。换言之，整体式燃料轨结构2是“向后兼容的”，借此车辆发动机能够被升级，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。整体式燃料轨结构2允许重复使用设备和过程测量。此外，通过提供整体式燃料轨结构2，能够省去多个部件及其紧固过程（定位焊接和钎焊），从而减少可能故障的数量和位置以及质量控制方法。

参考图6和图7，整体式燃料轨结构200的替代性实施例类似于上文关于图1-图5所述的燃料轨结构2，并且使用共同的附图标记来指代共同的元件。整体式燃料轨结构200与之前实施例的不同之处在于其包括相对更长的分配臂220和燃料通路222。例如，在所示实施例中，分配臂220具有足够长度以致喷射器杯40与主管10间隔开。有利地，因为分配臂200相对较长，所以相比于之前实施例，喷射器杯40的X偏移相对更大。因为能够相对于长中线16以相对更大的X偏移提供喷射器杯40，所以发动机设计者能够甚至更灵活地将燃料轨组件封装到发动机。

参考图8，包括主管10、分配臂20、200和喷射器杯40的燃料轨结构2、200在锻造过程中被制造成整体式结构。如本文所用的，术语“锻造过程”指的是金属坯料被加热直到其有可延展性但没有熔化且被机械压制成所需形状的成形过程。这可以被手动实现，例如经由手动锤击，或者通过机器实现，例如经由电力锤击、高压冲压或压制。在所示实施例中，燃料轨结构2通过使用如下制造步骤被制造。

在初始步骤（步骤200）中，提供金属坯料。坯料是将被用于形成燃料轨结构的原始材料块。在所示实施例中，材料是不锈钢，不过其他可能材料可以包括但不限于低碳高强度钢和高强度铝。

金属坯料之后被加热（步骤202）到预定温度，该预定温度足以促进坯料的锻造且小于金属的熔化温度。在被用于形成坯料的材料是不锈钢的示例中，根据过程需要，预定温度可以是在600摄氏度至1000摄氏度的范围内。

在加热步骤之后，被加热金属坯料经历锻造步骤（步骤204）以提供整体式燃料轨结构。得到的初步燃料轨结构具有不规则且复杂的形状，并且是实心主体（例如，初步燃料轨结构没有内部空位）。初步燃料轨结构包括实心主管部分和对应于分配臂部分和喷射器杯部分的实心凸起。在初步燃料轨结构具有所需形状之前，会需要对坯料进行多次交替的加热和锻造步骤。根据需要，会从初步燃料轨结构修整掉过量材料。

之后初步燃料轨结构被机加工以提供所需内部空腔和/或通路。例如，第一机加工步骤（步骤206）可以包括使用螺旋钻在初步燃料轨结构中形成第一孔。特别地，在主管部分中制成第一孔，并且其对应于主要燃料通道15。第一孔是沿着主管纵向轴线16延伸的直线孔。在一些实施例中，第一孔是在主管第一端11中的燃料入口处开口的盲孔。在其他实施例中，第一孔是在主管第一和第二端11、12二者处开口的通孔。在通孔的情况下，主管第一端11可以被构造成提供燃料入口，并且主管第二端12可以被塞住。虽然可以使用螺旋钻，不过第一机加工步骤206不限于使用螺旋钻执行。例如，在一些实施例中，可以通过使用EDM过程或其他适当的机加工过程来形成第一孔。

第二机加工步骤（步骤208）可以包括使用螺旋钻在初步燃料轨结构中形成第二孔。特别地，第二孔被形成在喷射器杯部分中并且对应于喷射器杯孔洞47。第二孔是在喷射器杯远端46处开口的直线盲孔。因为孔洞47包括可以具有与喷射器固位区域54不同直径的密封座区域50，所以第二机加工步骤208可以包括使用具有不同直径的机加工工具的多个子步骤。虽然可以使用螺旋钻，不过第二机加工步骤208不限于使用螺旋钻执行。例如，在一些实施例中，可以通过使用EDM过程或其他适当的机加工过程来形成第二孔。

第三机加工步骤（步骤210）可以包括使用EDM过程在初步燃料轨结构中形成第三孔。特别地，第三孔将在分配臂部分中形成燃料通路22。第三孔是穿过喷射器杯部分和分配臂部分并且将孔洞47连接于主管10的主要燃料通道15的直线通孔。特别地，第三孔沿着喷射器杯向外侧在对应于喷射器杯第二部分40(2)的位置处进入主管初步结构。因此，第三孔的进入位置被设置在喷射器杯部分的背离主管部分的一侧上。第三孔沿着线62线性延伸，并且在对应于喷射器杯第一部分40(2)的位置处穿过喷射器杯向内侧53。线62被恰当地成角度以避开密封座区域50并且延伸通过分配臂部分且与主要燃料通道15相交。

使用刚性线性（例如，直）电极的旋转EDM过程被用于产生第三孔，这有利地提供了没有切削屑的精确且均匀地定尺寸的孔。虽然第三孔可以通过使用诸如螺旋钻孔或激光切割的其他机加工过程来形成，不过在一些情况下这样的过程会不利地在孔中留下碎屑或在孔内产生毛刺。通过这个步骤，形成燃料通路22，其沿着直线62延伸。在一些实施例中，燃料通路22相对于喷射杯40的中线44处于非零角度，并且第三机加工步骤210的进入孔被设置在喷射器杯40的侧壁41中。

第四机加工步骤（步骤212）可以包括使用螺旋钻孔在初步燃料轨结构中形成第四和第五孔。特别地，第四和第五孔被形成在喷射器杯部分中，并且对应于被接收在喷射器固位销58中的通孔55。第四和第五孔可以直通孔。

第一、第二、第三和第四机加工步骤206、208、210、212可以以任意次序执行。

在第一、第二、第三和第四机加工步骤206、208、210、212之后，经机加工的初步燃料轨结构经历化学去毛刺步骤（步骤214）。例如，经机加工的初步燃料轨结构可以浸入电镀槽中，这去除毛刺和锐边并产生成品燃料轨结构2、200。

虽然燃料轨结构2在本文被描述为在锻造过程中由一件制成的整体式结构，不过燃料轨结构2不限于经由锻造过程制造。例如，燃料轨结构可以经由其他过程被制造成整体式结构，诸如但不限于铸造或注塑模制。

虽然所示实施例包括经由燃料喷射器将高压燃料直接供给到发动机的气缸中的燃料轨结构，不过燃料轨结构不限于被用于高压直接喷射燃料供给系统中。例如，在其他实施例中，燃料轨结构可以以相对低的压力供给燃料。在又其他实施例中，燃料轨结构可以例如经由入口端口将燃料间接地供给到气缸。

在上文以一些细节描述了整体式燃料轨结构及其制造方法的选择性说明性实施例。应该理解的是本文仅已经描述了被认为明确燃料轨结构所必要的结构。假定其他常规结构以及包括再利用装置的液压回路的附属和辅助部件的那些结构是本领域技术人员所已知且理解的。此外，虽然上文已经描述了整体式燃料轨结构及其制造方法的工作示例，但是整体式燃料轨结构及其制造方法的不限于上文描述的工作示例，而各种设计修改可在不脱离在权利要求中阐述的整体式燃料轨结构及其制造方法的情况下实施。

Claims (19)

1.一种整体式燃料轨结构，其被构造成接收和支撑燃料喷射器，所述燃料喷射器具有喷射器外壳、燃料入口端、与所述燃料入口端相对的燃料出口端和被设置在所述喷射器外壳的外表面上的密封件，所述整体式燃料轨结构包括：

主管；

从所述主管的外表面一体地突出的喷射器杯；以及

燃料通路，

其中

所述主管包括：

主管第一端；

与所述主管第一端相对的主管第二端；和

主管内表面，其限定与所述主管的纵向轴线同心的主要燃料通道，所述主管的所述纵向轴线在所述主管第一端和所述主管第二端之间延伸，

所述喷射器杯包括：

侧壁，所述侧壁的内表面限定孔洞；

闭合所述侧壁的一端的近端；和

与所述近端相对的远端，所述远端是开口的，所述侧壁的中线延伸穿过所述近端和所述远端，

并且其中

所述孔洞包括与所述远端重合的开口端，

所述孔洞包括被设置在所述开口端和喷射器杯近端之间的盲端，和

所述燃料通路提供在所述孔洞和所述主要燃料通道之间的流体连通，所述燃料通路对应于在所述喷射器杯的相对侧中的每个上延伸通过所述喷射器杯的孔的一部分。

2. 根据权利要求1所述的整体式燃料轨结构，其中所述孔穿过所述喷射器杯侧壁以致延伸通过所述侧壁的面向主管侧并且延伸通过所述侧壁的与所述侧壁的面向主管侧相对的侧部。

3.根据权利要求1所述的整体式燃料轨结构，其中

所述侧壁内表面包括密封座区域，当燃料喷射器被设置在所述喷射器杯中时，所述密封座区域接收密封件，所述密封座区域被设置在所述开口端和所述盲端之间，

所述孔与穿过所述侧壁的直线重合，并且所述直线包括

a）位于所述喷射器杯的第一部分中的第一线部分，所述喷射器杯的所述第一部分被设置在所述密封座区域和所述近端之间，和

b）位于所述喷射器杯的第二部分中的第二线部分，所述喷射器杯的所述第二部分被设置在所述密封座区域和所述远端之间。

4.根据权利要求3所述的整体式燃料轨结构，其中

所述密封座区域在与所述侧壁的中线平行的方向上具有大于所述密封件在与所述侧壁的所述中线平行的方向上的尺寸的尺寸，以致适应在所述燃料轨结构的操作期间所述燃料喷射器在所述喷射器杯内的运动。

5.根据权利要求3所述的整体式燃料轨结构，其中所述孔延伸通过所述侧壁的第一部分，并且所述喷射器杯的所述第一部分包括所述侧壁的所述第一部分。

6. 根据权利要求3所述的整体式燃料轨结构，其中所述孔延伸通过所述侧壁的第二部分，并且所述喷射器杯的所述第二部分包括所述侧壁的所述第二部分。

7. 根据权利要求3所述的整体式燃料轨结构，其中

所述第一线部分在所述密封座区域和所述盲端之间的位置处与所述侧壁相交，和

所述第二线部分在所述密封座区域和所述开口端之间的位置处与所述侧壁相交。

8.根据权利要求1所述的整体式燃料轨结构，其中

所述孔与穿过所述侧壁的直线重合，

所述直线是相对于Y轴线处于角度θ，

所述Y轴线与所述主管的所述纵向轴线相交并且与其垂直，

所述Y轴线平行于所述侧壁的所述中线，并且

所述角度θ是在0度至45度的范围内。

9. 根据权利要求1所述的整体式燃料轨结构，其中

所述喷射器杯经由分配臂被连接到所述主管的所述外表面，所述分配臂具有与所述主管的所述外表面一体的臂第一端和与所述喷射器杯一体的臂第二端，并且

所述燃料通路穿过所述分配臂。

10.根据权利要求9所述的整体式燃料轨结构，其中所述分配臂具有足够的长度以致所述喷射器杯与所述主管间隔开。

11. 根据权利要求1所述的整体式燃料轨结构，其中所述密封座区域在与所述侧壁的所述中线平行的方向上具有比所述密封件的对应尺寸大150%至300%的范围内的尺寸。

12.一种燃料轨组件，其包括整体式燃料轨结构和被支撑在所述燃料轨结构上的燃料喷射器，其中

所述燃料喷射器包括：

喷射器外壳；

燃料入口端；

与所述燃料入口端相对的燃料出口端；以及

被设置在所述喷射器外壳的外表面上的密封件，

所述整体式燃料轨结构包括：

主管；

从所述主管的外表面一体地突出的喷射器杯；以及

燃料通路，

所述主管包括：

主管第一端；

与所述主管第一端相对的主管第二端；和

主管内表面，其限定与所述主管的纵向轴线同心的主要燃料通道，所述主管的所述纵向轴线在所述主管第一端和所述主管第二端之间延伸，

所述喷射器杯包括：

侧壁，所述侧壁的内表面限定孔洞；

闭合所述侧壁的一端的近端；和

与所述近端相对的远端，所述远端是开口的，所述侧壁的中线延伸穿过所述近端和所述远端，

并且其中

所述孔洞包括与所述远端重合的开口端，

所述孔洞包括被设置在所述开口端和喷射器杯近端之间的盲端，和

所述燃料通路提供在所述孔洞和所述主要燃料通道之间的流体连通，所述燃料通路对应于在所述喷射器杯的相对侧中的每个上延伸通过所述喷射器杯的孔的一部分。

13.一种制造整体式燃料轨结构的方法，所述方法包括下列方法步骤：

提供金属坯料；

加热所述金属坯料到低于所述金属的熔化温度的预定温度；

锻造被加热的金属坯料以便提供整体式燃料轨结构，所述燃料轨结构包括主管和从所述主管的外表面一体突出的喷射器杯，所述喷射器杯包括

圆筒形侧壁，所述侧壁的内表面限定孔洞，

闭合所述侧壁的一端的近端，和

与所述近端相对的远端，所述远端是开口的；

在所述主管中机加工主要燃料通道；

在所述喷射器杯中机加工孔洞；

在所述燃料轨结构中机加工燃料通路，所述燃料通路提供在所述主要燃料通路和所述孔洞之间的流体连通，所述燃料通路对应于在所述喷射器杯的相对侧中的每个上延伸通过所述喷射器杯的孔的一部分。

14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述孔穿过喷射器杯侧壁以致延伸通过所述侧壁的面向主管侧并且延伸通过所述侧壁的与所述侧壁的面向主管侧相对的侧部。

15.根据权利要求13所述的方法，其中

所述喷射器杯的所述内表面包括被构造成接收燃料喷射器的密封件的密封座区域，

所述密封座区域被设置在所述近端和所述远端之间，并且

在所述燃料轨结构中机加工燃料通路的步骤包括形成所述孔以致其沿着直线延伸，所述直线包括

a）位于所述喷射器杯的第一部分中的第一线部分，所述喷射器杯的所述第一部分被设置在所述密封座区域和所述近端之间，和

b）位于所述喷射器杯的第二部分中的第二线部分，所述喷射器杯的所述第二部分被设置在所述密封座区域和所述远端之间。

16.根据权利要求13所述的方法，其中机加工燃料通路的步骤包括在所述燃料轨结构中产生单个孔，并且所述单个孔由所述孔洞中断并且延伸穿过所述燃料喷射器杯的相对侧中的每个。

17.根据权利要求13所述的方法，其中在所述燃料轨结构中机加工燃料通路的步骤包括使用电火花加工（EDM）过程。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述EDM过程使用刚性直电极。

19.一种整体式燃料轨结构，其被构造成相对于发动机的气缸接收并支撑燃料喷射器，所述整体式燃料轨结构包括：

具有限定主要燃料通道的内表面的主管；

从所述主管的外表面一体突出的喷射器杯，所述喷射器杯的内表面限定在所述喷射器杯的一端处开口的孔洞；以及

提供在所述孔洞和所述主要燃料通道之间的流体连通的燃料通路，

其中

所述燃料通路对应于在所述喷射器杯的相对侧中的每个上延伸通过所述喷射器杯的孔的一部分。

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