CN116438374A - 模块化和可扩展的共轨燃料系统架构 - Google Patents

Abstract

一种用于燃料系统的连接构件包括主体，所述主体具有：入口，所述入口被配置为接收燃料；第一出口，所述第一出口流体地联接到所述入口并被配置为从所述主体释放燃料；第二出口，所述第二出口流体地联接到所述入口并被配置为流体地联接到燃料喷射器；以及燃料路径，所述燃料路径流体地联接所述入口、所述第一出口和所述第二出口，所述燃料路径包括蓄能器体积。

Description

模块化和可扩展的共轨燃料系统架构

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年7月24日提交的且标题为“模块化和可扩展的共轨燃料系统架构”的美国临时专利申请序列号63/055,973的优先权，所述美国临时专利申请的完整公开内容以引用的方式明确并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及用于将燃料喷射到内燃机中的系统。

发明背景

在内燃机中，经由燃料喷射系统将燃料提供给发动机。燃料喷射系统引导容纳在燃料泵中的燃料通过联接到燃料喷射器的喷射器管线。燃料喷射器直接或间接地联接到发动机中的气缸。燃料与空气混合(在气缸内或气缸外)，并在气缸内点燃从而为发动机提供动力。提供多种不同尺寸的内燃机，并且可在气缸布置(例如，直列式布置或V形布置)和布置中的气缸数量方面变化。

在与内燃机一起使用的某些燃料系统中，燃料的蓄能器体积可放置在喷射器中，以使得喷射器充当微型蓄能器，或者蓄能器体积可放置在燃料导轨中。然而，在喷射器中具有蓄能器体积会导致比标准喷射器更高和/或更昂贵的独特喷射器，同时在燃料导轨中具有蓄能器体积导致需要额外的空间来包装燃料导轨。因此，需要一种燃料系统，所述燃料系统将蓄能器体积放置在喷射器外部，以允许使用传统燃料喷射器，而且也放置在燃料导轨外部，以使得系统不必包括燃料导轨。

发明内容

在本公开的一个实施方案中，提供了一种用于燃料系统的连接构件。所述连接构件包括主体，所述主体具有：入口，所述入口被配置为接收燃料；第一出口，所述第一出口流体地联接到入口并被配置为从主体释放燃料；第二出口，所述第二出口流体地联接到入口并被配置为流体地联接到燃料喷射器；以及燃料路径，所述燃料路径流体地联接入口、第一出口和第二出口，所述燃料路径包括蓄能器体积。

在本公开的另一实施方案中，提供了一种燃料分配系统。所述燃料分配系统包括：至少一个连接构件，所述至少一个连接构件具有入口、第一出口和第二出口；第一外部燃料管线，所述第一外部燃料管线流体地联接到至少一个连接构件的入口；第二外部燃料管线，所述第二外部燃料管线流体地联接到至少一个连接构件的第一出口；以及内部燃料管线，所述内部燃料管线流体地联接到连接构件的第二出口。

附图说明

根据结合附图来解释的示例性实施方案的以下详细描述，本公开的实施方案的优点和特征将变得更加明显，其中：

图1示出了本公开的燃料分配系统的实施方案的透视图，所述燃料分配系统联接到发动机，其中燃料分配系统包括多个连接构件、多个外部燃料管线和多个内部燃料管线；

图2示出了图1的燃料分配系统的实施方案的示意图，所述燃料分配系统以端到端串联配置联接到发动机，其中燃料分配系统还包括高压燃料泵、限压阀和燃料箱，其中限压阀定位在燃料分配系统的后端；

图3示出了图2的燃料分配系统的实施方案的示意图，其中限压阀定位在燃油分配系统的前端；

图4示出了本公开的燃料分配系统的另一实施方案的示意图，所述燃料分配系统以中心供给或分流配置连接到发动机，其中燃料分配系统包括高压燃料泵、多个连接构件、多个外部燃料管线、多个内部燃料管线、限压阀、接线块和燃料箱；

图5A示出了图4的接线块的第一实施方案的示意图；

图5B示出了图4的接线块的第二实施方案的示意图；

图6A示出了图1的燃料分配系统的连接构件的实施方案的右前透视图；

图6B示出了图6A的连接构件的左前透视图；

图6C示出了图6A的连接构件的左侧正视图；

图7示出了图6A的连接构件的半透明左前透视图；

图8A示出了图6A的沿图7的线8A-8A截取的连接构件的横截面视图；

图8B示出了图6A的沿图7的线8B-8B截取的连接构件的横截面视图；

图9示出了本公开的连接构件的另一实施方案的横截面视图；

图10示出了联接到图1的发动机的喷射器中的一个的连接构件中的一个和内部燃料管线中的一个的横截面视图；并且

图11示出了图10的内部燃料管线和喷射器的更详细横截面视图。

贯穿若干视图，对应的附图标记指示对应的零件。虽然附图表示本公开的实施方案，但是附图不一定按比例绘制并且某些特征可能被夸大以便更好地说明和解释本公开。本文中阐述的示例以一种形式说明了本公开的实施方案，并且此类示例不应被解释为以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

参看图1至图4，示出了本公开的燃料分配系统100联接至发动机20，所述发动机具有被气缸盖22覆盖的多个气缸(未示出)和通过气缸盖22向气缸提供燃料的多个燃料喷射器24。在图1至图4中示出的示例性实施方案中，发动机20包括六个气缸。然而，在各种实施方案中，发动机20的气缸数量可包括4个、6个、12个、18个或任何其他数量的气缸。此外，在各种实施方案中，气缸可各自分别由个别气缸盖覆盖，而在其他各种实施方案中，两个或更多个气缸可由跨越两个或更多个气缸的单个气缸盖覆盖。

燃料分配系统100通常包括：高压(“HP”)燃料泵110；限压阀(“PLV”)112；燃料源或燃料箱114；多个连接构件102，每个连接构件联接到摇杆壳体26(图1)，所述摇杆壳体联接到发动机20的气缸盖22；多个外部燃料管线104，所述多个外部燃料管线将连接构件102流体地联接到彼此和/或联接至高压(“HP”)燃料泵110和/或燃料源114(图2)；以及多个内部燃料管线106，所述多个内部燃料管线将连接构件102流体地联接到发动机20的燃料喷射器24。在各种实施方案中，内部燃料管线106可经由喷射器接头107(即，螺母或其他联接器)联接到燃料喷射器24(图10和图11)。喷射器接头107可包括用于密封目的的单个或多个O形环105(图11)。内部燃料管线106和/或外部燃料管线104可以是双壁燃料管线，所述双壁燃料管线包括主通路108和围绕主通路108的燃料泄漏通道109(图11)。

参考图2和图3，在各种实施方案中，连接构件102串联联接或端对端联接，以使得HP燃料泵110在燃料分配系统100的一端或另一端联接到连接构件102中的第一个，然后所述燃料分配系统串联联接到其他连接构件102。当连接构件102串联联接时，PLV 112可联接在燃料分配系统100的任何一端并流体地联接至燃料源114和/或燃料泵110。举例来说，如图2中所示，PLV 112可联接到连接构件102链中的最后一个连接构件102，在最后一个连接构件102与燃料源114之间。当PLV 112联接在最后一个连接构件102的下游时，燃料源114可定位在PLV 112与燃料泵110之间。替代地，如图3中所示，PLV 112可联接在连接构件102链中的第一个连接构件102的上游，在燃料泵110与第一个连接构件102之间。当PLV 112联接在第一个连接构件102的上游时，PLV 112可直接联接到燃料泵110和燃料源114两者。

现在参看图4，在其他各种实施方案中，连接构件102以中心供给或分流配置联接到HP燃料泵110，以使得HP燃料泵110流体地联接在中间连接构件102中的两个之间，然后串联联接到连接构件102，联接到中间连接构件102中的每个的一侧。当连接构件102以中心供给或分流配置联接到HP燃料泵110时，喷射器24之间的压降低于当连接构件102以串联或端对端形式联接到HP燃料泵110时喷射器24之间的压降。PLV 112通常通过接线块111联接到连接构件102和燃料泵110。PLV 112可替代地放置在相对于燃料分配系统100和发动机20的其他各种位置。举例来说，PLV 112可定位在两个摇杆壳体26、气缸盖22和/或连接构件102之间。

参考图5A和图5B，接线块111通常包括：入口120，所述入口流体地联接到燃料泵110；第一出口122，所述第一出口流体地联接到PLV 112；以及第二出口124和第三出口126，所述第二出口和第三出口分别流体地联接到连接构件102。在各种实施方案中，接线块111可包括入口通路130，所述入口通路分流成延伸到第二出口124和第三出口126的两个出口通路132和134，其中第一出口通路136在入口通路130分流成出口通路132和134之前三通到入口通路130并延伸到第一出口122。在其他各种实施方案中，接线块111′可包括入口通路130′和两个出口通路132′和134′，所述入口通路三通到纵向通路138中，所述纵向通路从接线块111′的第一侧140延伸到接线块111′的第二侧142，所述两个出口通路从纵向通路138延伸到第二出口124′和第三出口126′。纵向通路138的第一端150包括塞子152，而纵向通路138的第二端154延伸到第一出口122′。

现在参看图6A至图6C、图7、图8A至图8B以及图9，将更详细地描述连接构件102、102*。连接构件102、102*包括主体200、200*，所述主体具有：入口202、202*，所述入口被配置为与来自上游连接构件102、102*或HP燃料泵110或PLV 112的外部燃料管线104流体地联接；第一出口204、204*，所述第一出口被配置为与联接到下游连接构件102、102*或PLV 112的外部燃料管线104流体地联接；以及第二出口206，206*，所述第二出口被配置为流体地联接到内部燃料管线106，所述内部燃料管线将连接构件102、102*流体地联接到燃料喷射器24(图10)。在各种实施方案中，入口202定位在第一出口204与第二出口206之间(图6至图8)，而在其他各种实施方案中，第一出口204*定位在入口202*与第二出口206*之间(图9)。

连接构件102还可包括第一凹槽208和第二凹槽210，它们被配置为接收密封构件以密封连接构件102与摇杆壳体26/气缸盖22之间的连接，和/或包括夹板212，所述夹板被配置为有助于将连接构件102保持在摇臂壳体26/气缸盖22内。在各种实施方案中，夹板212定位在入口202与第二出口206之间，而第一凹槽208和第二凹槽210定位在夹板212与第二出口206之间。连接构件102还可以或替代地包括被配置为保持线束夹(未示出)的保持槽214(图6B)。在各种实施方案中，保持槽214定位成邻近第二出口206。

参考图7至图9、连接构件102、102*还包括：燃料路径/蓄能器体积216、216*，所述燃料路径/蓄能器体积流体地联接入口202、202*、第一出口204、204*和第二出口206、206*；以及燃料泄漏路径240，所述燃料泄漏路径流体地联接到入口202、202*、第一出口204、204*和/或第二出口206、206*。燃料路径/蓄能器体积216、216*包括具有第一直径d1、d1*的第一部分218、218*以及具有第二直径d2、d2*的第二部分220、220*。在各种实施方案中，例如图6至图8中示出的实施方案，第一部分218从第一出口204延伸，邻近主体200的外部端222，经过入口202和第二出口206两者，并且第二部分220在第二出口206与主体200的内部端224之间延伸。在其他各种实施方案中，例如图9中示出的实施方案，第一部分218*可从邻近连接构件102*的外部端222的入口202*延伸，刚好经过第一出口204*，而第二部分220*从邻近的第一出口204*向下延伸经过邻近连接构件102*的内部端224的第二出口206*。在各种实施方案中，燃料路径/体积216、216*包括第一塞子226、226*，所述第一塞子在燃料路径/体积216、216*的定位在内部端224处的出口228、228*中；和/或第二塞子230，所述第二塞子在燃料路径/体积216*的定位在外部端222处的出口232中。燃料路径/体积216*还可包括在第一部分218*与第二部分220*之间的控制孔口234，其中控制孔口234定位在入口202*和第一出口204*的下游并且比入口202*和第一出口204*更靠近内部端224。

参看图7和图8B，连接构件102还包括流体地联接到入口202、第一出口204和/或第二出口206的燃料泄漏路径240。燃料泄漏路径240通常包括：主燃料泄漏通路242，所述主燃料泄漏通路从第二出口206延伸到外部端222；以及第二出口通路244，所述第二出口通路将第二出口206流体地联接到主燃料泄漏通路242。主燃料泄漏通路242通常包括：第一出口246，所述第一出口在主体200的外部端222中；以及第二出口248，所述第二出口沿着主体200的底表面定位。第一出口246通常包括塞子(未示出)，以使得燃料泄漏通过第二出口248离开主燃料泄漏通路242。在各种实施方案中，燃料泄漏路径240还包括入口泄漏通路250和第一出口泄漏通路252。入口泄漏通路250和第一出口泄漏通路252可各自独立地将连接入口202和/或第一出口204流体地联接到主燃料泄漏通路242，或者包括沿主体200的外表面的单独出口(未示出)。

现在参考图10和图11，将描述燃料的流动。燃料从HP燃料泵110通过外部燃料管线104提供给第一连接构件102。在燃料通过入口202进入连接构件102时，燃料充满燃料路径/蓄能器体积216。提供给连接构件102的过量燃料被传递到第一出口204并且通过单独的外部燃料管线104′传递给随后的下游连接构件102。当燃料喷射器24中需要燃料时，蓄能器体积216内的燃料通过第二出口206传递到内部燃料管线106的主通路108中，到达燃料喷射器24。燃料喷射器24和/或内部燃料管线106之间的任何燃料泄漏通过通道109(图11)传递回到第二出口206并进入燃料泄漏路径240(图7和图8B)，从而以受控方式被收集或排放。另外，入口202和第一出口204周围的任何燃料泄漏通过入口泄漏通路250和第一出口泄漏通路252传递，从而以受控方式被收集或排放。

本文描述的系统的各种实施方案提供可应用于呈直列配置和V型配置两者的内燃机的益处。模块化系统允许将燃料系统一体地形成到现有发动机上。当连接位于发动机的热侧时，多壁设计可降低喷射器连接喷出燃料的风险。冷侧连接处的泄漏燃料将燃料从热部件路由传递离开，并降低泄漏燃料接触热区域的风险。泄漏的燃料可以受控方式排放或收集。该系统的各种实施方案可减少总拥有成本和发动机维修时间。

虽然已经示出和描述了本公开的各种实施方案，但是应当理解，这些实施方案不限于此。本领域的技术人员可改变、修改和进一步应用所述实施方案。因此，这些实施方案不限于先前示出和描述的细节，而是还包括所有此类变化和修改。

此外，本文包含的各种附图中示出的连接线意在表示示例性功能关系和/或各种要素之间的物理联接。应当注意，在实际系统中可能存在许多替代的或额外的功能关系或物理连接。然而，所述益处、优点、问题解决方案以及可致使任何益处、优点或解决方案出现或变得更为显著的任何要素，都不应解释为是关键、必需或必要特征或要素。因此，范围仅受所附权利要求的限制，其中对单数要素的引用并不意在表示“一个且仅一个”，而是“一个或多个”，除非明确如此说明。此外，在权利要求中使用类似于“A、B或C中的至少一个”的短语的情况下，意图在于将该短语解释为意味着在实施方案中可单独存在A，在实施方案中可单独存在B，在实施方案中可单独存在C，或者在单个实施方案中可存在要素A、B或C的任何组合；例如，A和B、A和C、B和C或A和B和C。

在本文的详细描述中，引用“一个实施方案”、“实施方案”、“示例实施方案”等表明所描述的实施方案可包括特定特征、结构或特性，但是每一个实施方案可能不一定包括所述特定特征、结构或特性。此外，此类措词不一定是指同一实施方案。此外，当结合一个实施方案来描述特定特征、结构或特性时，应当认为，无论是否明确描述，使得此类特征、结构或者特性结合其它实施方案起作用是在受益于本公开的本领域的技术人员知识范围内的。在阅读描述之后，相关领域的技术人员将清楚如何在替代实施方案中实施本公开。

此外，本公开中的要素、部件或方法步骤均不意在专用于公众，而不管该要素、部件或方法步骤是否在权利要求中明确叙述。本文中的任何权利要求要素都不得根据35U.S.C.§112(f)的条款进行解释，除非使用短语“用于...的装置”来明确地叙述所述要素。如本文所使用的，术语“包括”或其任何其他变型意在涵盖非排它性的包括，以使得包括一系列要素的过程、方法、物品或设备不仅包括这些要素，而且可包括没有明确列出或此种过程、方法、物品或设备所固有的其他要素。

Claims (20)

1.一种用于包括燃料喷射器的燃料系统的连接构件，其包括：

主体，所述主体具有：

入口，所述入口被配置为接收燃料；

第一出口，所述第一出口流体地联接到所述入口并被配置为从所述主体释放燃料；

第二出口，所述第二出口流体地联接到所述入口并被配置为流体地联接到所述燃料喷射器；以及

燃料路径，所述燃料路径流体地联接所述入口、所述第一出口和所述第二出口，所述燃料路径包括蓄能器体积。

2.如权利要求1所述的连接构件，其中所述入口定位在所述第一出口与所述第二出口之间。

3.如权利要求1所述的连接构件，其中所述第一出口定位在所述入口与所述第二出口之间。

4.如权利要求1所述的连接构件，其还包括：燃料泄漏路径，所述燃料泄漏路径具有至少一个燃料泄漏通路，所述至少一个燃料泄漏通路流体地联接到所述入口、所述第一出口和所述第二出口中的至少一者。

5.如权利要求4所述的连接构件，其中所述燃料泄漏路径的所述至少一个燃料泄漏通路包括主泄漏通路、入口泄漏通路、第一出口泄漏通路和第二出口泄漏通路，所述入口泄漏通路、所述第一出口泄漏通路和所述第二出口泄漏通路中的至少一者流体地联接到所述主泄漏通路。

6.如权利要求5所述的连接构件，其中所述入口泄漏通路、所述第一出口泄漏通路和所述第二出口泄漏通路中的每一者流体地联接到所述主泄漏通路。

7.如权利要求1所述的连接构件，其中所述燃料路径包括具有第一直径的第一部分和具有第二直径的第二部分，所述第二直径大于所述第一直径。

8.如权利要求7所述的连接构件，其中所述第一部分从邻近所述连接构件的第一端延伸经过所述第二出口。

9.如权利要求7所述的连接构件，其中所述第一部分延伸经过所述入口和所述第一出口，并且在到达所述第二出口之前结束。

10.如权利要求1所述的连接构件，其还包括定位在所述入口与所述第二出口之间的夹板，以及定位在所述夹板与所述第二出口之间的至少一个通路。

11.如权利要求1所述的连接构件，其还包括邻近所述第二出口的凹槽，所述凹槽被配置用于保持线束夹。

12.一种燃料分配系统，其包括：

至少一个连接构件，所述至少一个连接构件具有入口、第一出口和第二出口；

第一外部燃料管线，所述第一外部燃料管线流体地联接到所述至少一个连接构件的所述入口；

第二外部燃料管线，所述第二外部燃料管线流体地联接到所述至少一个连接构件的所述第一出口；以及

内部燃料管线，所述内部燃料管线流体地联接到所述连接构件的所述第二出口。

13.如权利要求12所述的燃料分配系统，其中所述第一外部燃料管线、所述第二外部燃料管线和所述内部燃料管线中的至少一者包括限定所述管线的主通路的第一壁和限定在所述第一壁与第二壁之间延伸的通道的第二壁。

14.如权利要求12所述的燃料分配系统，其中所述入口和所述第一出口被配置为定位在发动机的气缸的外部。

15.如权利要求12所述的燃料分配系统，其还包括：高压燃料泵，所述高压燃料泵流体地联接到所述至少一个连接构件；以及限压阀，所述限压阀流体地联接到所述至少一个连接构件。

16.如权利要求15所述的燃料分配系统，其中所述高压燃料泵联接到所述第一外部燃料管线，并且所述限压阀联接到所述第二外部燃料管线。

17.如权利要求15所述的燃料分配系统，其中所述至少一个连接构件包括第一连接构件和第二连接构件，所述第二外部燃料管线流体地联接到所述第二连接构件的入口，第三外部燃料管线流体地联接到所述第二连接构件的第一出口，所述高压燃料泵经由所述第一外部燃料管线联接到所述第一连接构件，并且所述第二连接构件的所述第一出口经由所述第三外部燃料管线联接到所述限压阀。

18.如权利要求15所述的燃料分配系统，其中所述至少一个连接构件包括第一连接构件和第二连接构件，所述高压燃料泵经由所述第一外部燃料管线流体地联接到所述第一连接构件，并且所述高压燃料泵经由第三外部燃料管线流体地联接到所述第二连接构件的入口。

19.如权利要求18所述的燃料分配系统，其中所述限压阀通过所述高压燃料泵联接到所述第一连接构件和所述第二连接构件。

20.如权利要求15所述的燃料分配系统，其中所述至少一个连接构件包括第一连接构件和第二连接构件，并且所述限压阀定位在所述第一连接构件与所述第二连接构件之间。

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