CN1614223A - 具有倾斜输送口的共轨 - Google Patents

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Abstract

在用于蓄积高压燃料的共轨(1)中，圆柱体(20)设置了用于蓄积高压燃料的腔室(25)和输送口(26)，输送口(26)将腔室(25)连接到圆柱体的外部圆周上并且通过管连接装置(21)与分配管(6，7)中的导管(28)连通。腔室(25)和圆柱体(20)的纵向中心轴(A，B)基本上彼此同轴配置，输送口(26)的每个纵向中心轴(D)和圆柱体(20)的纵向中心轴(B)彼此倾斜。因此提高了圆柱体(20)的耐用性并且使圆柱体(20)的厚度均匀，而且圆柱体(20)的锻造模也是对称的。延长了输送口(26)的长度，从而提高了圆柱体(20)的耐用性。

Description

具有倾斜输送口的共轨
技术领域
本发明涉及用于发动机的共轨型燃料喷射系统中的蓄积高压流体的共轨。
背景技术
在图4和图5中显示了为发动机蓄积高压燃料的共轨的构造。
在图4所示的共轨J1中，共轨壳体上配备了蓄积高压燃料的压力蓄积室J2，还有多个从蓄积室J2沿切向延伸的燃料输送口J3。输送口J3的纵向中心轴D与圆柱体J4的纵向中心轴B垂直。压力蓄积室J2的纵向中心轴A与圆柱体J4的纵向中心轴B偏移给定的距离R并且与之平行。
通过使压力蓄积室J2的纵向中心轴A偏离圆柱体J4的纵向中心轴B，输送口J3的内开口就制作成椭圆形并且它的周线长度延长了，从而减小了集中在输送口J3的内开口上的应力。这能够提高圆柱体J4对蓄积压力的承受能力。
在图5所示的共轨J1中，共轨壳体通过锻造形成并且管连接体J5(其上配备了阻力可变阀J6)的连接配件J7与圆柱体J4形成一体。压力蓄积室J2的纵向中心轴A与圆柱体J4的纵向中心轴B同轴配置，并且输送口J3的纵向中心轴D所在位置与圆柱体J4的纵向中心轴B相距给定距离R。
通过使输送口J3的纵向中心轴D偏离圆柱体J4的纵向中心轴B，输送口J3的内开口就制作成椭圆形并且它的周线长度延长了，从而减小了集中在输送口J3内开口上的应力。
同样通过使压力蓄积腔室的横截面为椭圆形，输送口的内开口就制作成椭圆形并且它的周线长度延长了，从而减小了集中在输送口J3内开口上的应力。在US6,497,219B2(JP2001-295723)中公开了这种共轨。
这些用于提高圆柱体J4对蓄积压力的承受能力。
在图4所示的共轨J1中，压力蓄积室J2与圆柱体J4的纵向中心轴B相对放置，所以压力蓄积室J2不能通过旋转圆柱体J4形成。因此圆柱体20的加工方法就受到了限制，并且生产率较低。
圆柱体J4的厚度不均匀。因此在焊接连接配件J7或热处理时产生的热量会导致在圆柱体J4中产生变形。
在如图5所示的共轨1中，连接配件J7和输送口J3的位置也都偏离圆柱体J4的纵向中心轴。因此，在制造圆柱体J4时，分模面G设置在输送口J3的纵向中心轴D(线F)上，而输送口J3的纵向中心轴D偏移圆柱体J4的纵向中心轴B一段距离R。因此，用于锻造圆柱体J4的模子是不对称的而且形状复杂，这就使模子制造比较困难并且缩短了模子的寿命。
圆柱体J4承受着由腔室J2中蓄积的高压燃料沿其圆周所产生的拉伸强度。因此，张应力集中在输送口J3周围。即，在输送口J3周围的圆柱体J4的耐用性较低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种共轨，其中延长了输送口内开口的圆周长度，从而提高了圆柱体的耐用性并使圆柱体的厚度均匀。
本发明的另一个目的是提供一种共轨，其中延长了输送口的长度，从而提高了圆柱体的耐用性。
为实现上述目的，根据本发明的共轨具有圆柱体和输送口，该圆柱体配设了用于蓄积高压燃料的腔室，该输送口将腔室连接到它的外部圆周上并且通过管连接装置与分配管中的导管连通。腔室和圆柱体的纵向中心轴基本上彼此同轴配置，输送口的每个纵向中心轴都与圆柱体的纵向中心轴呈倾斜的关系。因此输送口也分别倾斜于管连接装置的流体通道。
附图说明
通过对下面均组成本申请一部分的详细描述、后续的权利要求书以及附图的研究，将会理解本发明的特征和优点以及相关部件的操作方法和功能。图中：
图1为根据本发明第一实施例的共轨的横截面图；
图2为包含根据第一实施例的共轨的共轨型燃料喷射系统的示意图；
图3为根据本发明第二实施例的共轨的横截面图；
图4为现有技术中共轨的横截面图；以及
图5为现有技术中另一种共轨的横截面图。
具体实施方式
(第一实施例)
参照图1至3对本发明的第一实施例进行说明。
图2中显示了共轨型燃料喷射系统。该系统用于向发动机100的每个汽缸中喷射燃料，它包括共轨1、喷射器2、供应泵3、ECU(电控单元)4和EDU(发动机驱动装置)5等。
共轨1是蓄积供给喷射器2的高压燃料的压力蓄积容器。共轨1通过高压泵分配管6连接到供应泵3的排出端口上以经过高压泵分配管6向其供给燃料，从而在其中蓄积与燃料喷射压力相对应的共轨压力。多个喷射器分配管7连接到共轨1上用于向各个喷射器2供给高压燃料。
限压器10安装在减压管9中，燃料经过减压管9从共轨1返回到燃料箱8中。限压器10是压力安全阀，它在共轨1中的燃料压力超过预定值时打开，这样共轨1中的燃料压力总是保持在预定值以下。
在共轨1上安装了减压阀11。当接收到来自ECU 4的阀打开的指令信号时，减压阀11就打开，这样共轨压力就通过减压管9迅速减小。由于减压阀11安装在共轨1上，所以ECU 4可以控制共轨压力减小至响应于每个车辆运行条件的压力。
每个喷射器2都安装在发动机的每个汽缸中用于向每个汽缸喷射燃料，并且喷射器2连接到从共轨1上分支的喷射器分配管7的每个下流端。喷射器2具有燃料喷嘴和电磁阀，其中喷嘴用于向发动机的汽缸供应在共轨1中蓄积的高压燃料，并且在电磁阀中，容纳在燃料喷嘴中的滚针的提升受到控制。喷射器2中的过量燃料由减压管9返回到燃料箱8中。
供应泵3用于将高压燃料供给共轨1。供应泵3包括进给泵，进给泵将燃料箱8中的燃料经过过滤器12吸入。供应泵3对进给泵吸入的燃料加压，并且高压燃料输送给共轨1。供给泵和供应泵3由凸轮轴13驱动。凸轮轴13由发动机旋转地驱动。
在供应泵3中，SCV(抽吸控制阀)14安装在燃料通道中，燃料通过该燃料通道输送到用于向燃料增压的压力室中。当接收到来自ECU 4的泵驱动信号时，就控制SCV 14来调节一定数量的燃料吸入到压力室中，从而调节了高压下向共轨1输送的燃料的排放量。ECU 4以这种方式控制SCV 14，从而能够响应燃料运行状态来调节共轨压力。
ECU 4包括例如CPU、RAM和ROM等组件，并且根据记忆在ROM中的程序和在RAM中读取的由传感器传来的信号(车辆行车条件信号)来执行各种运算处理。例如，ECU 4根据记忆在ROM中的程序和在RAM中读取的由传感器传来的信号(车辆行车条件信号)，执行用于确定适用于每个汽缸的每个喷射器2的目标喷射量、喷射模式和阀的开启—关闭定时的运算处理。
EDU 5是一个驱动电路，它根据由ECU 4传送的阀开启信号向喷射器2的每个电磁阀提供阀打开电流。一旦阀打开电流提供给电磁阀，就开始向每个汽缸2喷射高压燃料。当停止向电磁阀提供阀打开电流时，高压燃料喷射就终止。
ECU 4连接到各种传感器上并且从它们中接收信号，这些传感器是用来检测车辆行车条件的装置，例如压力传感器15用于检测共轨压力，加速度传感器用于检测节流阀的开度，转速传感器用于检测发动机的转动频率以及温度传感器用于检测发动机冷却剂的温度。
共轨1上配备了蓄积高压燃料的管状圆柱体20，并配备了连接有不同的分配管例如高压泵分配管6和喷射器分配管7的管连接装置21，还配备了安装有不同的功能部件例如限压器10、减压阀11和压力传感器15的安装基座22。管连接装置21和安装基座22提供于圆柱体20上。
如图1所示，圆柱体20由锻造而成，其上配备了腔室25、输送口26和第一平面27。然而圆柱体20也可以使用标准管形成，在它的上面有沿轴向配置的管连接装置21。在这种情形下，能够以较低的成本制造圆柱体20。
每个管连接装置21均配各了通过焊接固定到圆柱体20上的连接配件23和通过螺丝接合并固定到连接配件23上的管连接件24。每个分配管例如高压泵分配管6和喷射器分配管7都连接到管连接件24上。
圆柱体20配备了轴向延伸的用于蓄积高压燃料的中央腔室25，其中多个输送口26基本上沿径向延伸并且在轴向上相距给定的间隔布置在圆柱体20的圆周壁上，而且第一平面27位于其外圆周上。每个输送口26的一端在圆柱体20的内圆周上对腔室25开放，而另一端在它的中心处对每个第一平面27开放。输送口26从腔室25基本上沿切向朝第一平面27延伸。输送口26的敞开圆周经过倒角处理。配备了输送口26的开放圆周的倾斜面26a使输送口在第一平面27上的开口面积扩大。
管连接件24沿着它的纵向中心轴配备了流体通道29，流体通道29将输送口26与分配管6、7的导管连通。管连接件24也配备了节流孔31，用于减少流体通道29中的分配管6、7中产生的流体流量脉动。
应该注意到，输送口26相对于流体通道29是倾斜的。不需要通过向管连接件24配备节流孔31而在圆柱体20中配备节流孔31。通常也不需要在连接高压泵分配管6的管连接件24的流体通道29中配备节流孔31。
连接配件23以一个环的形式形成，它的内径大于输送口26的内径。第一螺纹32(具有内螺纹)形成于连接配件23的内圆周壁上。连接配件23通过电阻焊接粘接到圆柱体20的第一平面27上，其方式为连接配件23的环心和输送口26的出口部处于大体上同轴对齐的位置。也可以采用其它的粘接手段(例如蜡焊)。
管连接件24在其轴端一侧配备了通过螺旋紧固到连接配件23的第一内螺纹32上的第一外螺纹33，并且在其另一轴端一侧配备了第二外螺纹34。
第一外螺纹33在其轴端配备了第二平面35，第二平面35整个围绕着流体通道29的开口圆周，并且与圆柱体20的第一平面27相接触。
通过将第一外螺纹33旋进第一内螺纹32中，而将第一外螺纹33的轴端深深插入到第一内螺纹32中，并且向第二平面35敞开的流体通道29与向第一平面27敞开的输送口26连通。将围绕着流体通道29的第二平面35向着在输送口26周围的第一平面27按压并与之接触，从而在它们之间形成体密封面(液密封面)37。
第二外螺纹34在其一个轴端配备了锥形承压座38，在每个分配管6、7的一端上形成的锥形部37就压在它上面。流体通道29向承压座38的底部开放。
配备在管装配螺帽41的内圆周上的第二内螺纹42通过螺旋紧固到第二外螺纹34上。管装配螺帽41旋进第二外螺纹34中并处于如下情形，即管装配螺帽41邻接着锥形部37背部的阶梯部43，这样，向着承压部38按压分配管6、7的椎形部37并与之接触从而在它们之间形成管密封面(液密管密封面)44。
依照管连接装置21，通过下面的方式形成体密封面(液密封面)36，即向着输送口26周围的第一平面27的方向压下流体通道29周围的第二平面35使处于如下的状态，即通过将管连接件24的第一外螺纹33旋进并深深插入到连接配件23的第一内螺纹32中使流体通道29与输送口26连通。
圆柱体20上的体密封面36的结构是通过将管连接件24的第二平面35压在圆柱体20的第一平面27上形成的。由此，即使连接配件23的安装位置有轻微的移位，也可以保证体密封面36不会失效。
管连接装置21具有如下的优点：
(1)因为不要求连接配件23和圆柱体20具有较高的尺寸精度，所以降低了连接配件23和圆柱体20的制造费用。
(2)因为不要求以较高的精度控制圆柱体20上连接配件23的安装位置，所以可以使用费用不高的粘接手段将连接配件23粘接到圆柱体20上，例如使用电阻焊接，而不使用费用高的激光焊接。由此就降低了将连接配件23粘接到圆柱体20上的费用。
(3)必须承受高压的圆柱体20最好由具有较高硬度的材料例如中碳钢或者高碳钢制成。中碳钢或者高碳钢可以通过费用低的粘接手段例如电阻焊接进行粘接，而不能使用费用高的激光焊接粘接。因为连接配件23可以通过电阻焊接粘接到由具有极高耐高压性的中碳钢或者高碳钢制成的圆柱体20上，所以圆柱体20可以实现较紧凑主体尺寸。
(4)插入到连接配件23中的只有管连接件24，而没有其它的构件(例如分配管或者分配管延伸缸)，由此可以对连接配件23使用较小的螺丝尺寸。这提高了在车辆上的可安装性。
另外，输送口26的开口边缘具有倾斜面26a，所以就扩大了输送口26在外圆周上的开口区域的面积。通过采用倾斜面26a，即使连接配件23对于圆柱体20的安装位置有轻微的移位，也可以保证管连接件24内的燃料通道29与输送口26的外开口连通而不会失效。
因此，连接配件23在圆柱体20上的安装位置可以不必很精确，从而提高了管连接装置21的生产率。
在此，腔室25的纵向中心轴A位于圆柱体20的圆周缸的中心B上。
输送口的纵向中心轴D与半径线E倾斜，其中半径线E经过圆柱体20的圆周缸的中心B和输送口26的外开口中心。
在燃料喷射系统中配各共轨1具有以下的优点：
(1)每个输送口26都配置得与圆柱体20的圆周缸的半径倾斜，这样每个输送口26内开口的形状就为椭圆形，并且减小了集中在内开口圆周周围的应力，而且提高了圆柱体20的耐用性。
(2)腔室25的纵向中心轴A位于圆柱体20的圆周缸的中心B上，这样腔室25以及圆柱体20的圆周壁就可以通过旋转圆柱体来形成。因此就减小了在加工圆柱体20的局限性并且提高了生产率。
(3)由于腔室25的纵向中心轴A位于圆柱体20的圆周缸的中心“B”上，所以圆柱体20的圆周壁厚度是均匀的。因此，将连接配件23焊接到圆柱体20上所产生的热就不会导致在圆柱体20产生变形。
(4)由于每个输送口26都配置得与圆柱体20的圆周缸的半径倾斜，因此就延长了输送口26的长度(特别是沿着它的纵向中心轴的内圆周的最小长度L)。而圆柱体20需承受由腔室25中蓄积的高压燃料沿其圆周所产生的拉伸强度。因此，通过延长输送口26的最小长度L而降低了集中在输送口26周围的拉伸应力。并且提高了在输送口26周围的圆柱体20的耐用性。
(5)由于每个输送口26都配置得与圆柱体20的圆周缸的半径倾斜，因此就使腔室25中的燃料旋转地流动，而这样流动能够降低分配管6、7中产生的流体的流动脉动。
(第二实施例)
下面参照图3所示的共轨1的横截面图对第二实施例进行描述。
第二实施例中的共轨1具有管连接装置21，其连接配件23通过锻造而与圆柱体20形成一体。与第一实施例类似，腔室25的纵向中心轴A位于圆柱体20的圆周缸的中心上。每个输送口26的外开口中心位于圆柱体20的圆周缸的每个半径线C上，其中半径线C经过圆柱体20的中心B。
另外，输送口26的纵向中心轴D相对于圆柱体20的圆周缸的半径E倾斜，其中半径E经过圆柱体20的圆周缸的中心B。
通过在燃料喷射系统中配备共轨1，可以得到与第一实施例相同的优点。
在制造圆柱体20时，分模面G可以设置在圆柱体20的圆周缸的半径线E上，该半径线E经过输送口26的开口中心和圆柱体的圆周缸的中心B，这样圆柱体20的锻模就是易于制造的对称形，这样就使得圆柱体20的制造更加容易。而且，锻模的简单形状还延长了它的寿命。
另外，第二实施例中的管连接装置21将与喷射器分配管7连接，并且在管连接件24中配备了阻力调节阀51。
流量阻力调节阀51包括位于燃料经过的管连接件24中流体腔室29a内的阀52和将阀52推到板54上的弹簧53。
阀52配备了燃料通道52a，该通道将大径节流孔31a(与输送口26连通)与流体腔室29a连通起来。在燃料通道52a中配备了小径节流孔31b。
阻力调节阀51通过改变阀52的开度来调节燃料流的截面积，其中阀52根据燃料流向喷射器分配管7的速度来打开和关闭。
另外，第二实施例中夹在圆柱体20和管连接装置21中的管连接件24之间的板54也可用作垫体。在板54上配备了大径节流孔31a，该节流孔将输送口26的内部和流体腔室29a(即阀52中的流体通道52a)连通起来。
通过使用第一实施例中的节流孔31替换大径节流孔31a，就可以不必使用阻力调节阀51。通过在板54中提供节流孔31会使节流孔31的制造更加容易，并且提高了生产率。
因此，通过提供还可以在圆柱体20和管连接件24之间用作垫体的板54，第一、第二平面27、35的接触性能就无需非常精确，并且降低了装配费用。

Claims (6)

1.用于发动机的共轨(1)，包括：
圆柱体(20)和输送口(26)，该圆柱体配设了用于蓄积高压燃料的腔室(25)，该输送口将腔室(25)连接到它的外部圆周上，以及
管连接装置(21)，它与连接到喷射器上的分配管(6，7)中的导管(28)相连通；并且
其中输送口(26)的纵向中心轴(D)与圆柱体(20)的纵向中心轴(B)呈倾斜的关系。
2.如权利要求1所述的共轨(1)，其特征在于，
腔室(25)和圆柱体(20)的纵向中心轴(A，B)基本上彼此同轴配置。
3.如权利要求1和2中任意一项所述的共轨(1)，其特征在于，
管连接装置(21)包括：
连接配件(23)，它固定到圆柱体(20)的外圆周上以环绕输送口的开口并且配设了第一内螺纹32；和
管连接件(24)，在它的轴端一侧及其另一个轴端配备了第一和第二外螺纹(33，34)，并且通过将第一外螺纹(33)通过螺旋紧固到第一内螺纹(32)中而将管连接件(24)连接到圆柱体(20)上；并且
其中，通过将第二外螺纹(34)通过螺旋紧固到与分配管啮合的管装配螺帽41中提供的第二内螺纹(42)上，使分配管(6，7)中的导管(28)经过管连接件(24)中的流体通道(29)与输送口(26)相连通。
4.如权利要求3所述的共轨(1)，其特征在于：
连接配件(23)固定到围绕输送口(26)设置的第一平面(27)上，输送口(26)在圆柱体(20)外圆周上开口；
第二平面(35)设置在第一外螺纹(33)的一个轴端；
第一外螺纹(33)通过螺旋紧固到第一内螺纹(32)中，因此第二平面(35)就挤压到第一平面(27)上，并且在圆柱体(20)和管连接件(24)之间形成液密封；并且
输送口(26)的开口圆周被倒角为倾斜面。
5.如权利要求1所述的共轨(1)，其特征在于，
输送口(26)的纵向中心轴(D)位于与圆柱体(20)的纵轴(B)垂直的平面中。
6.如权利要求3所述的共轨(1)，其特征在于，
连接配件(23)与圆柱体20形成一体。
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