用于共轨燃料喷射系统的装置转让专利
申请号 : CN201780097478.2
文献号 : CN111433450B
文献日 : 2022-01-28
发明人 : 纪尧姆·米勒 , 扬尼克·塞勒尔 , 朱利安·布绍 , 克莱蒙特·斯塔克
申请人 : 沃尔沃卡车集团
摘要 :
权利要求 :
1.一种用于共轨燃料喷射系统(102)的装置(10),所述装置(10)包括一件式模块(12),所述一件式模块(12)由金属或合金制成并且包括共用燃料管线(14)和多个喷射器本体(16),所述多个喷射器本体(16)与所述共用燃料管线(14)流体连通,每个喷射器本体都包括喷射器喷嘴(1606),并从所述共用燃料管线(14)延伸到所述喷射器喷嘴(1606),并且其中,所述多个喷射器本体(16)中的每一个喷射器本体都包括内部高压燃料储存腔(1603),所述内部高压燃料储存腔(1603)被构造成储存一定体积的燃料。
2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述一件式模块(12)是通过增材制造制成的。
3.根据权利要求1所述的装置,其中,所述共用燃料管线(14)具有在每个喷射器本体(16)之间的至少一个弯曲部分(20)。
4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述共用燃料管线(14)在与每个喷射器本体的纵向方向垂直的平面内具有起伏形状。
5.根据权利要求1所述的装置,其中,所述多个喷射器本体(16)被沿着所述共用燃料管线(14)串联地流体连接。
6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述一件式模块(12)还包括多个单独的燃料管线(18),并且其中,每个单独的燃料管线(18)均设置在所述共用燃料管线(14)与相应的一个喷射器本体(16)之间。
7.根据权利要求6所述的装置,其中,每个单独的燃料管线包括通道(1802),所述通道(1802)具有局部通道限制件,所述局部通道限制件适于用作波阻尼器。
8.根据权利要求1所述的装置,其中,所述共用燃料管线(14)包括高压入口通道(1402)。
9.根据权利要求8所述的装置,其中,所述共用燃料管线(14)还包括至少一个低压返回通道(1404)。
10.根据权利要求9所述的装置,其中,所述至少一个低压返回通道(1404)是两个低压返回通道(1404),每个低压返回通道在周向方向上至少部分地包围所述高压入口通道(1402)。
11.根据权利要求9所述的装置,还包括连接器(500),所述连接器(500)连接到所述共用燃料管线的一个端部(1406),其中,所述连接器(500)包括第一中心通路(502)和至少一个第二外围低压通路(504),所述第一中心通路(502)适于将高压燃料输送到所述共用燃料管线(14)的所述高压入口通道(1402),所述至少一个第二外围低压通路(504)适于从所述共用燃料管线(14)的所述至少一个低压返回通道(1404)接收燃料,其中,所述第一中心通路(502)和所述高压入口通道(1402)之间的过渡部分由锥形连接部(506)密封,并且其中,所述至少一个第二外围低压通路(504)和所述至少一个低压返回通道(1404)之间的过渡部分由螺母(510)和至少一个O形环(508)密封,所述螺母(510)将所述连接器与所述共用燃料管线的所述端部互连。
12.根据权利要求1所述的装置,其中,所述装置还包括多个轭架(600),其中,每个轭架(600)包括圆柱形部分(602)和附接部分(604),所述附接部分(604)能够附接到发动机(106)或发动机部件,其中,每个所述喷射器本体(16)具有比所述喷射器本体(16)的周围部分(1604)细的一部分(1602),其中,每个轭架(600)的所述圆柱形部分(602)围绕所述一部分(1602)宽松地装配,但被相应的喷射器本体(16)的所述周围部分(1604)限界,并且其中,每个轭架(600)通过增材制造被制成一件式。
13.根据权利要求12所述的装置,其中,在所述轭架(600)的增材制造期间,每个轭架(600)的所述圆柱形部分(602)被围绕所述一部分(1602)构建。
14.一种交通工具(100),包括根据权利要求1所述的装置。
15.一种制造用于共轨燃料喷射系统(102)的装置(10)的方法,所述方法包括以下步骤:
增材制造所述装置(10)的一件式模块(12),所述一件式模块(12)由金属或合金制成并且包括共用燃料管线(14)和多个喷射器本体(16),所述多个喷射器本体(16)与所述共用燃料管线(14)流体连通,每个喷射器本体都包括喷射器喷嘴(1606),并从所述共用燃料管线(14)延伸到所述喷射器喷嘴(1606),并且,所述多个喷射器本体(16)中的每一个喷射器本体都包括内部高压燃料储存腔(1603),所述内部高压燃料储存腔(1603)被构造成储存一定体积的燃料。
16.根据权利要求15所述的方法,进一步包括以下步骤:为每个喷射器本体(16)增材制造一件式轭架(600),其中,每个轭架(600)包括圆柱形部分(602)和附接部分(604),所述附接部分(604)能够附接到发动机(106)或发动机部件,并且其中,每个轭架(600)的所述圆柱形部分(602)被围绕所述喷射器本体(16)的一部分(1602)构建,所述一部分(1602)比所述喷射器本体(16)的周围部分(1604)细,使得每个轭架(600)的所述圆柱形部分(602)围绕所述一部分(1602)宽松地装配,但被所述喷射器本体(16)的所述周围部分(1604)限界。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述一件式模块(12)和所述轭架(600)是同时制造的。
说明书 :
用于共轨燃料喷射系统的装置
技术领域
背景技术
器、六个高压管和一个共轨(对于6缸发动机)。另外,该系统可包括用于保持喷射器的轭架
(yoke)、用于保持共轨的支架、用于保持高压管的夹具、密封件等。
大的空间,这是由各个零件(例如各个高压管的最小弯曲半径和直线长度)的空间要求以及
为使工具进入而保留的空间所决定的。上述考虑也适用于售后服务。
料分配器通过变形、尤其是铸造来制造。因此,WO2004/036028看起来是将上述共轨和高压
管铸造成一件式。
发明内容
用于共轨燃料喷射系统的装置的方法实现。
喷射器本体。
块可显著减少组装时间和高压接头处泄漏的风险。而且,由于较少的部件或零件,可以减轻
重量。
逐层添加材料来构建的,这与其中将材料去除以形成部件的减材制造方法相反。用于增材
制造本发明的一件式模块的技术包括但不限于选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结
(DMLS)和选择性激光熔化(SLM)。所述一件式模块可以包括金属或合金,或者由金属或合金
制成,例如钛或钢(不锈钢)。增材制造可以便于改变模块的壁厚和/或局部形状,以满足所
述模块中的局部要求。
的平面内具有起伏(“波状”)形状。替代地,所述共用燃料管线可以在平行于每个喷射器本
体的纵向方向的平面内具有起伏(“波状”)形状。所述起伏形状的优点是:可以减小在所述
共用燃料管线的纵向方向(X)上从一个喷射器本体到下一个喷射器本体的所述共用燃料管
线的刚度,这继而可以减小所述一件式模块安装到发动机或发动机部件时的静态应力。而
且,所述起伏形状可以有助于使所述一件式模块相对于其它部件(例如可围绕所述喷射器
本体布置的阀弹簧)放置。
语“流体连接”是指如何向所述喷射器本体供应燃料。将喷射器本体布置成使得它们串联地
流体连接可以允许更紧凑的一件式模块。
实施例中,存在到所有喷射器本体的并联供给。换句话说,所述喷射器本体并联地流体连
接。
作“局部节流器”,以管理所述共用燃料管线和喷射器本体之间的内部液压。所述局部通道
限制件可以有利地通过增材制造来提供。
料管线,将所述高压燃料从所述共轨系统的泵输送到所述喷射器本体。在操作中,所述高压
入口通道可以例如适于容纳压力在200巴至3000巴的范围内的燃料。
返回管线。因此,可以减少发动机周围或阀盖下方的管的数量。在操作中,所述至少一个低
压返回通道可适于容纳压力在0巴至20巴的范围内的燃料,例如(约)5巴。
至少一个低压返回通道可以是两个低压返回通道,每个低压返回通道在圆周方向上至少部
分地包围所述高压入口通道。具有两个分开的低压返回通道能够提供“主动”回流回路,其
中,流被迫循环,以加速从所述喷射器本体排出的热燃料回流,从而具有更好的热管理。
线的所述高压入口通道的第一中心通路和适于从所述至少一个低压返回通道接收燃料的
至少一个第二外围低压通路,其中,所述第一中心通路和所述高压入口通道之间的过渡部
分由锥形连接部密封,并且其中在所述至少一个第二外围低压通路和所述至少一个低压返
回通道之间的过渡部分由至少一个O形环和螺母密封,所述螺母将所述连接器与所述共用
燃料管线的所述端部互连。当处理不同压力的燃料时,该连接器可以非常紧凑。此外,不需
要多个连接器,从而可以减少组装时间和成本。这种组合式连接器的其它优点是可以减小
重量。所述连接器可以通过增材制造来制成。
所述喷射器本体的周围部分(surrounding portions)细的部分,其中每个轭架的圆柱形部
分围绕所述部分宽松地装配,但被相应的喷射器本体的所述周围部分限界(caged),并且其
中每个轭架通过增材制造制成一件式。“围绕所述部分宽松地装配,但被所述周围部分限
界”基本上意味着允许所述轭架相对于所述喷射器本体具有有限的运动。本发明的轭架可
以具有与传统轭架相同的自由度,这便于本装置的安装,但是本发明的轭架也是无法松开
的,因为它们被制成一件式。换句话说,本发明的轭架与所述喷射器本体是“一体的”。本发
明的一件式模块可以与传统的轭架一起使用,而不是将每个轭架都通过增材制造制成一件
式。
造步骤。
更靠近所述喷射器喷嘴的一定体积的燃料,用于更好地控制燃烧和所喷射的燃料量。此外,
所述内部高压燃料储存腔允许在喷射期间更好地控制压力,所述压力应保持稳定或恒定。
此外,本实施例的喷射器本体的增材制造允许所述内部高压燃料储存腔处理所述内部高压
燃料储存腔中的燃料压力。此外,所述内部高压燃料储存腔允许所述共用燃料管线的缩减。
管线和与所述共用燃料管线流体连通的多个喷射器本体。
度上与本发明的第三方面兼容。
件的附接部分,并且其中,每个轭架的所述圆柱形部分围绕所述喷射器本体的一部分构建,
所述一部分比该喷射器本体的周围部分细,使得每个轭架的所述圆柱形部分围绕所述一部
分宽松地装配,但被喷射器本体的所述周围部分限界(caged)。
附图说明
具体实施方式
体特征并不意味着这些特征不能与本发明的其它实施例一起使用以产生优点。
10。该一件式模块包括共用燃料管线(“共轨”)14和多个喷射器本体16。所述多个喷射器本
体16被布置成与共用燃料管线14流体连通。这里,该一件式模块包括四个喷射器本体16,但
在一些实施例中,它可以包括其它数量的喷射器本体16,例如六个喷射器本体16。喷射器本
体16的数量可以等于内燃发动机106的气缸的数量。例如线圈、电连接件、阀、针、喷嘴的附
加部件可以安装到喷射器本体16或设置在喷射器本体16内。在制造了一件式模块12之后,
但在将该一件式模块12安装到卡车100中之前,这些部件可以安装到喷射器本体16或设置
在喷射器本体16内。
接金属激光烧结(DMLS)和选择性激光熔化(SLM)。一件式模块12可包括金属或合金,或者由
金属或合金制成,例如钛或钢(不锈钢)。可以选择材料以便具有足够的抵抗力,使得一件式
模块12可以保持非常高的压力但最终是“足够柔性的”,使得它降低了整个一件式模块12的
纵向刚度。
线14和所述多个喷射器本体16中的相应一个喷射器本体之间。即,每个单独的燃料管线18
包括与共用燃料管线14的高压入口通道1402流体连通的通道1802。因此,喷射器本体16并
联地流体连接。
部通道限制件可以有利地通过增材制造来提供。
共用燃料管线14的主延伸和喷射器本体16的纵向延伸。此外,z方向可以平行于单独的燃料
管线18。
里,每个弯曲部分20是U形的。当沿z方向观察时,所述“u”形在喷射器本体之间沿相同方向
转动。在变型例(未示出)中,共用燃料管线14可以在xy平面内具有起伏(“波状”)形状。替代
地,共用燃料管线14可以在每个喷射器本体16之间是直的。应当理解,为了满足卡车100之
外的车辆(例如其它重型车辆或轿车)的需求,可以改变一件式模块12以及共用燃料管线14
和所述多个喷射器本体16的尺寸和/或形状。
管线18的通道1802向所述多个喷射器本体16中的每一个喷射器本体供应所述加压燃料,所
述燃料可以喷射到内燃发动机102中。
包括高压入口通道1402'。所述高压入口通道1402穿过所述多个喷射器本体16'中的每一
个。这里,所述多个喷射器本体16'沿着共用燃料管线14'串联地流体连接。因此,在使用时,
燃料首先供应到图3中最右侧的喷射器本体16',然后供应到在最右侧喷射器本体16'的左
侧(或下游)的下一个喷射器本体16',以此类推。没有与图2a和图2b中的单独的燃料管线18
类似的单独的燃料管线。此外,类似于图2a和图2b,共用燃料管线14'在图3中可以是起伏
的,或者例如可以是直的。
用燃料管线14包括两个低压返回通道1404。图4的共用燃料管线14可具有在10mm至30mm范
围内的外径。高压入口通道1402的横截面是圆形的,而低压返回通道1404在此具有非圆形
的横截面。高压入口通道1402可具有3mm‑5mm的直径。所述两个低压返回通道1404的组合截
面形状可以描述为分开的月牙形。高压入口通道1402布置在共用燃料管线14的中心或靠近
中心。所述两个低压返回通道1404布置成使得它们部分地包围高压入口通道1402。高压入
口通道1402和所述两个低压返回通道1404的相对位置在共用燃料管线14的整个长度上可
以是相同的。换句话说,所述两个低压返回通道1404不围绕高压入口通道1402扭曲。再换句
话说,共用燃料管线14的横截面在共用燃料管线14的整个长度上可以具有相同的外观,即
它可以是均匀的。作为一件式模块12的一部分,图4的共用燃料管线14可以是增材制造(3D
打印)的。在可替代设计(未示出)中,低压返回通道1404中的每一个低压返回通道可以具有
半圆柱形状。在又一种设计(未示出)中,共用燃料管线14可以仅具有一个圆形的低压返回
通道1404,其布置在高压入口通道1402旁边并且平行于高压入口通道1402。
单独的燃料管线18还可包括与所述至少一个低压返回通道1404“对应”的至少一个低压通
道。
器泄漏产生的。代替在内部管理返回燃料,可以使用单独的返回管线。
成凹形部件,而连接器500可构成凸形部件。连接器500包括第一中心通路502。第一中心通
路502适于向高压入口通道1402输送或提供高压燃料(例如>1800巴)。连接器500还包括至
少一个第二外围低压通路504。所述至少一个第二外围低压通路504适于接收来自共用燃料
管线14的所述至少一个低压返回通道1404的燃料(例如<300巴)。在图5中,连接器500包括
与图4的共用燃料管线14的所述两个低压返回通道1404“匹配”的两个第二外围低压通路
504。第一中心通路502和高压入口通道1402之间的过渡部分由锥形连接部506密封。第二外
围低压通路504和低压返回通道1404之间的过渡部分由O形环508和螺母510密封。螺母510
将连接器500与共用燃料管线14的所述端部1406互连。如上文关于一件式模块12所描述的,
连接器500可以是增材制造的。此外,连接器500可以被称为二合一连接器,因为它能够处理
两种不同的流体。
形连接部506被该螺母508固定。此外,如图5中所示,第二外围低压通路504和低压返回通道
1404之间的过渡部分可以通过在连接器500(的背面)和螺母510之间的金属‑金属接触而在
一端处被密封,并且通过O形环508而在另一端处被密封。在前部处的锥形连接部506以及在
连接器500的后部和螺母510之间的金属‑金属接触可以被设计成使得连接器500可以相对
于高压入口通道1402/共用燃料管线14倾斜一定角度。
16。轭架600通过增材制造被制成一件式(即,轭架600由单个未分割件组成或制成),例如上
文关于一件式模块12所描述的。轭架600可以由与一件式模块12相同的材料制成,例如钛或
钢(不锈钢)。轭架600包括圆柱形部分602和附接部分604。附接部分604能够附接到发动机
106或发动机部件。附接部分604可以例如包括用于至少一个螺钉或螺栓606的至少一个开
口,从而允许附接到发动机106或发动机部件,但是可以设想该附接部分的替代设计。如图6
中进一步所示,喷射器本体16包括比纵向周围部分1604细的部分1602,其中,轭架600的圆
柱形部分602围绕较细部分1602宽松地装配,但被限界在周围部分1604之间。即,轭架600的
圆柱形部分602的内径大于较细部分1602的外径,但小于喷射器本体的周围部分1604的外
径。此外,轭架600的圆柱形部分602的高度小于喷射器本体的纵向分开的周围部分1604之
间的距离。因此,允许轭架600相对于喷射器本体16具有有限的运动(旋转和平移)。
造过程中还是在最终产品(例如装置10)中,在喷射器本体16和轭架600之间都必须不能有
物理连接。代替“一体的”轭架600,一件式模块12可以与传统的轭架一起使用。
储存腔1603用于向附接到喷射器本体16的喷射器喷嘴1606供应燃料,而第二内部低压燃料
储存腔1605用于喷射器泄漏。第一内部高压燃料储存腔1603可以是环形的(toroidal‑
shaped)并且围绕喷射器本体16的纵向轴线1608布置。第二内部低压燃料腔1605可以是环
状(ring‑shaped)的并且围绕喷射器本体16的纵向轴线1608布置。此外,如在喷射器本体的
纵向方向(轴线1608)上所看到的,第一内部高压燃料储存腔1603可以布置在喷射器喷嘴
1606和第二内部低压燃料储存腔1605之间。换句话说,第一内部高压燃料储存腔1603布置
成比第二内部低压燃料储存腔1605更靠近喷射器喷嘴1606。第二内部低压燃料腔1605可布
置在喷射器本体16的顶部处。此外,第一高压燃料储存腔1603可以大于第二低压燃料储存
腔1605。第一高压燃料储存腔1603例如可以具有大约15cc(立方厘米)的容积,而第二低压
燃料储存腔1605可以具有大约2cc的容积。此外,第一高压燃料储存腔1603一方面可以流体
连接到共用燃料管线14的高压入口通道1402(可能经由任何单独的燃料管线18),另一方面
经由下部通道1610流体连接到喷射器喷嘴1606。类似地,第二低压燃料腔1605可以流体连
接到共用燃料管线14的低压返回通道1404(可能经由任何单独的燃料管线18),且另一方面
经由另一个下部通道1612流体连接到喷射器喷嘴1606。此外,第一高压燃料储存腔1603可
设计为无回声室,以使压力脉冲与喷射对准(或减小)。此外,可以增加加速计传感器1614,
以允许更好地控制喷射。
喷射器本体16。上面已经说明了增材制造的可能细节。
可以是另一辆重型车辆或者它可以是轿车。共轨燃料喷射系统不仅可以用于柴油,它也可
用于汽油。
少一个低压返回通道,其中,共用燃料管线是通过增材制造制成(一件式)的。该共用燃料管
线还可具有本文所述和/或所示的任何特征,特别是与共用燃料管线14相关的特征。
至少一个第二通道(例如低压返回通道1404),其中,所述连接器包括第一中心通路以及至
少一个第二外围通路,所述第一中心通路适于将第一流体(例如高压燃料)输送到所述管线
的所述第一通道/从所述管线的所述第一通道输送第一流体,所述至少一个第二外围通路
适于将第二流体(例如(低压)燃料)输送到所述管线的所述至少一个第二通道/从所述管线
的所述至少一个第二通道输送第二流体,其中,第一中心通路和第一通道之间的过渡部分
被锥形连接部密封,并且其中,所述至少一个第二外围通路和所述至少一个第二通道之间
的过渡部分被至少一个O形环和螺母密封,该螺母将连接器与所述管线的所述端部互连。该
连接器还可以具有本文中所述和/或所示的任何特征,特别是关于连接器500的特征。连接
器还可用于除了上述应用之外的其它应用,例如管理双燃料系统的气体(或汽油)和柴油供
应。
附接部分,其中,喷射器本体具有比喷射器本体的周围部分细的部分,其中,轭架的圆柱形
部分围绕所述细的部分宽松地装配,但被喷射器本体的所述周围部分限界,并且其中,所述
轭架通过增材制造被制成一件式。该喷射器还可以具有本文中所述和/或所示的任何特征,
特别是关于喷射器本体16和轭架600的特征。
部高压燃料储存腔的喷射器本体是通过增材制造制成(一件式)的。该喷射器还可以具有本
文中所述和/或所示的任何特征,特别是关于内部燃料腔1603的特征。