專利名稱：用于高壓燃料系統(tǒng)的接合部的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于降低在高壓燃料系統(tǒng)中發(fā)生疲勞失效的可能性的機(jī)構(gòu)和方法。具體地說，本發(fā)明涉及一種特殊的接合部(juncture)幾何形狀，其可用于高壓泵和/或燃料共軌系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著政府強(qiáng)加的提高燃料經(jīng)濟(jì)性和減少排放物等要求的出現(xiàn)，已經(jīng)研究出了各種燃料系統(tǒng)，其可精確地控制其在燃燒循環(huán)的噴射作用期間所注入的燃料數(shù)量。具體地說，已經(jīng)研究出高壓燃料噴射系統(tǒng)，同傳統(tǒng)的燃料噴射系統(tǒng)比較而言，它可提供對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃料噴射器所噴射的燃料進(jìn)行更高的控制。
這種高壓燃料噴射系統(tǒng)通常采用至少一個(gè)高壓泵，其對(duì)燃料噴射器所噴射的燃料進(jìn)行增壓。燃料系統(tǒng)可采用與燃料噴射器數(shù)量相對(duì)應(yīng)的多個(gè)這種高壓泵，各個(gè)泵為燃料噴射器提供高壓燃料。其它燃料系統(tǒng)利用與高壓共軌協(xié)同的較少高壓泵。在這種應(yīng)用中，一個(gè)或多個(gè)高壓泵連接在高壓共軌上，從而為內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器提供高壓燃料。之后，共軌將增壓燃料分布到各個(gè)燃料噴射器中。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上面所簡(jiǎn)述的這種高壓燃料噴射系統(tǒng)具有局限性，即增壓燃料的高壓在某些情況下會(huì)達(dá)到高達(dá)例如30,000psi或更高，這可造成燃料噴射系統(tǒng)的各種部件的疲勞失效。具體地說，高壓泵和/或共軌的快速應(yīng)力循環(huán)在這些高壓下可能造成燃料噴射系統(tǒng)中的燃料通道由于疲勞而失效。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種疲勞失效尤其易于在燃料通道的接合部處產(chǎn)生，燃料流動(dòng)的方向在接合部中發(fā)生變化或進(jìn)行分布。例如，已經(jīng)觀察到，疲勞失效發(fā)生于共軌分支連接器的接合部附近，在這個(gè)位置，用于各噴射器的通道連接在共軌上。在高壓泵以及與其相關(guān)聯(lián)的燃料通道中也已經(jīng)觀察到相似類型的疲勞失效，燃料方向在這些燃料通道中發(fā)生變化或進(jìn)行分布。
為了解決上述與高壓燃料系統(tǒng)相關(guān)的問題，目前已經(jīng)提出了一種用于降低高壓泵和燃料共軌系統(tǒng)中疲勞失效的新穎機(jī)構(gòu)和方法。例如，授權(quán)給Hitachi等人的美國(guó)專利5,979,945公開了一種包括管道連接裝置的共軌，這種管道連接裝置包括小直徑孔和大直徑孔和相交處，所述孔的幾何形狀構(gòu)造成使用各種不同的設(shè)計(jì)，以提高管道連接裝置的強(qiáng)度以及抗內(nèi)部壓力疲勞的抗性。Hitachi等人的參考文獻(xiàn)還公開了在分支連接器的一種幾何形狀中，這兩個(gè)孔的軸線彼此相對(duì)地偏置開，使得軸線并不相交。
此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)各種材料，以及根據(jù)各種熱處理工藝處理后的材料適合于在燃料噴射閥體中使用。例如，授權(quán)給Yasusaka的日本專利2002-241922A公開了一種由高合金鋼構(gòu)成的燃料噴射閥體，其包含5％至6％的鉻、1.0％至1.3％的鉬和≥0.1的釩。該參考文獻(xiàn)還公開了燃料噴射閥體經(jīng)過了氣體滲氮處理，從而提供由Fe3N組成的高強(qiáng)度致密層，以及具有高滲氮硬度的氮化物擴(kuò)散層。該參考文獻(xiàn)記錄了在耐用性和抗壓能力方面獲得了改進(jìn)。
不論Hitachi等人的參考文獻(xiàn)所述的抗疲勞失效的改進(jìn)如何，還需要進(jìn)一步作出改進(jìn)，以便進(jìn)一步提高高壓燃料系統(tǒng)的耐用性。具體地說，需要一種用于改進(jìn)高壓泵和/或共軌的抗疲勞失效性能的機(jī)構(gòu)和方法，以便利用這類部件來進(jìn)一步增強(qiáng)高壓燃料系統(tǒng)的耐用性。
發(fā)明公開考慮到前面所述，本發(fā)明一方面是提供一種用于減少在高壓燃料系統(tǒng)中發(fā)生疲勞失效的可能性的機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面是提供一種用于減少高壓燃料系統(tǒng)中發(fā)生疲勞失效的可能性的方法。
根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例，本發(fā)明利用特定的接合部幾何形狀來減少疲勞失效。更具體地說，提供了一種用于改變高壓燃料噴射系統(tǒng)中的燃料流動(dòng)方向的接合部，這種接合部包括接合部主體、第一通道和第二通道，第一通道形成于接合部主體中，并具有第一直徑和從中延伸穿過的縱軸線，第一通道包括沿著部分縱軸線而定位的凹槽，第二通道形成于接合部主體中，并具有第二直徑和從中延伸穿過的中心軸線以及開口，第二通道的開口設(shè)于第一通道的凹槽中，以允許第二通道和第一通道之間的流體連通。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，凹槽外圍地外接于第一通道的至少一部分。在另一實(shí)施例中，第一通道在橫截面上是基本圓形的，而凹槽在形狀上是環(huán)狀的，凹槽具有比第一通道的第一直徑更大的凹槽直徑。另外，在另一實(shí)施例中，凹槽設(shè)有凹狀彎曲。
在又一實(shí)施例中，第二通道的開口在凹槽中橫向偏置，使得第二通道的中心軸線不與第一通道的縱軸線相交。在另一實(shí)施例中，第二通道是多個(gè)第二通道，各通道具有定位在凹槽中的開口。在這點(diǎn)上，多個(gè)通道相對(duì)于第一通道在凹槽中橫向偏置。
在一個(gè)實(shí)施例中，接合部由包括鉻、鉬和釩中至少一種金屬的合金鋼制成，合金鋼經(jīng)過熱處理循環(huán)處理，以提供硬化的馬氏體核心，并經(jīng)過氣體滲氮處理，以提供富氮的表面和具有殘余壓應(yīng)力的堅(jiān)硬表面層。例如，該接合部可由包括(按重量計(jì)算)高達(dá)5.5％的鉻、1.5％的鉬和/或1.0％的釩的合金鋼制成，合金鋼經(jīng)過熱處理循環(huán)處理，以提供硬化的馬氏體核心，并經(jīng)過氣體滲氮處理，以提供富氮的表面和具有殘余壓應(yīng)力的堅(jiān)硬表面層。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，高壓燃料系統(tǒng)由一種共軌實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的接合部設(shè)于這種共軌中。根據(jù)另一實(shí)施例，高壓燃料噴射系統(tǒng)包括至少一個(gè)高壓泵，本發(fā)明的接合部設(shè)于所述高壓泵中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種共軌，其用于將高壓燃料分布到內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器中，這種共軌包括共軌主體，形成于共軌主體中的第一通道，以及形成于共軌主體中的第二通道，第一通道具有第一直徑和從中延伸穿過的縱軸線，第一通道包括沿著第一通道的部分縱軸線而定位的凹槽，第二通道具有第二直徑、從中延伸穿過的中心軸線和開口，第二通道的開口設(shè)于第一通道的凹槽中，從而允許第二通道和第一通道之間的流體連通。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面是一種高壓燃料泵，其用于將高壓燃料提供給內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器，這種高壓燃料泵包括燃料泵體，形成于燃料泵體中的第一通道，以及形成于燃料泵體中的第二通道，第一通道具有第一直徑和從中延伸穿過的縱軸線，第一通道包括沿著第一通道的部分縱軸線而定位的凹槽，第二通道具有第二直徑、從中延伸穿過的中心軸線和開口，第二通道的開口設(shè)于第一通道的凹槽中，從而允許第二通道和第一通道之間的流體連通。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種為高壓燃料噴射系統(tǒng)的接合部改善抗疲勞失效性能的方法，其適合于改變高壓燃料噴射系統(tǒng)中的燃料流動(dòng)方向，所述方法包括這些步驟提供主體，在主體中提供第一通道，第一通道具有從中延伸穿過的縱軸線，提供沿著第一通道的部分縱軸線而定位的凹槽，在主體中提供第二通道，第二通道具有開口，并將第二通道的開口設(shè)在位于第一通道上的凹槽中，從而允許第二通道和第一通道的之間的流體連通。
在另一實(shí)施例中，該方法還包括使第二通道的開口在凹槽周邊上偏置開的步驟，從而使第二通道的中心軸線并不與第一通道的縱軸線相交。該方法還包括在所述主體中提供另一第二通道的步驟，所述另一第二通道具有同樣定位在所述凹槽中的開口。在又一實(shí)施例中，該方法還包括將第二通道定位成在所述凹槽中橫向偏置并彼此相對(duì)的步驟。在另一實(shí)施例中，該方法還包括對(duì)接合部進(jìn)行熱處理的步驟，以便提供硬化的馬氏體核心。在另一實(shí)施例中，該方法還包括對(duì)接合部進(jìn)行氣體滲氮的步驟，以便在其上面提供富氮的表面和堅(jiān)硬表面層。
當(dāng)結(jié)合附圖參照以下本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述時(shí)，可以更加清楚本發(fā)明的這些以及其它優(yōu)勢(shì)和特征。
附圖簡(jiǎn)介

圖1A是高壓燃料噴射系統(tǒng)的共軌的透視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接合部。
圖1B是圖1A所示共軌的側(cè)視圖。
圖1C是根據(jù)一個(gè)典型實(shí)施例的圖1B所示共軌中的接合部沿著剖面線1C-1C看去的軸向截面圖。
圖1D是圖1C的接合部沿著剖面線1D-1D看去的縱向截面圖，其更清晰地顯示了凹槽。
圖2A是用于高壓燃料噴射系統(tǒng)的另一共軌的透視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接合部。
圖2B是圖2A中所示共軌的側(cè)視圖。
圖2C是圖2B所示共軌中的兩個(gè)接合部沿著線2C-2C的截面圖。
圖3A是用于高壓燃料噴射系統(tǒng)的燃料泵部件的透視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接合部。
圖3B是圖3A中所示的燃料泵部件的外形圖。
圖3C是圖3B的燃料泵部件中的接合部沿著剖面線3C-3C看去的截面圖。
圖3D是圖3C的燃料泵部件中的接合部沿著剖面線3D-3D看去的截面圖。
圖4A是用于高壓燃料噴射系統(tǒng)的另一燃料泵部件的透視圖，其包括根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的接合部。
圖4B是圖4A中所示的燃料泵部件的側(cè)視圖。
圖4C是圖4B的燃料泵部件中的接合部沿著剖面線4C-4C看去的截面圖。
圖4D是圖4B的燃料泵部件中的接合部沿著剖面線4D-4D看去的截面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的接合部的截面圖，其中凹槽在外圍地外接于第一通道的僅僅一部分。
圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的共軌的三個(gè)接合部的截面圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述圖1A和1B顯示了用于內(nèi)燃機(jī)(未顯示)的高壓燃料系統(tǒng)的共軌10的透視圖和側(cè)視圖，共軌10包括多個(gè)連接器12，其具有根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的接合部。共軌10適合于接受來自高壓燃料系統(tǒng)的燃料泵中(未顯示)的增壓燃料，并將增壓燃料分布到多個(gè)燃料噴射器(未顯示)中，這些燃料噴射器與連接器12的接合部流體相連。
如下面詳細(xì)所述，根據(jù)本發(fā)明的接合部減少了快速壓力循環(huán)所導(dǎo)致的應(yīng)力，從而減少了接合部疲勞失效的可能性，增壓燃料在共軌10中會(huì)引起這種快速壓力循環(huán)。應(yīng)該注意，如此處所用的用語″接合部″一般指兩個(gè)或多個(gè)流體連通通道的相交處，以允許流體進(jìn)行分布，或者改變流體的流動(dòng)方向。當(dāng)然，通道典型地設(shè)于或形成于諸如部件主體、管道和流體管線等主體結(jié)構(gòu)上。因此，應(yīng)該懂得，如此處所用用語″接合部″應(yīng)理解為指的是通道彼此如何相交，以及與之相關(guān)的幾何形狀。
圖1A和1B中所示實(shí)施例的共軌10具有細(xì)長(zhǎng)的管道類型，其具有大致管狀的共軌主體14，其中縱軸線16延伸穿過形成于主體14中的第一通道24。在主體14上一體式地形成了多個(gè)安裝凸部18，從而允許將共軌10牢固地安裝在燃料系統(tǒng)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝托架或其它部件上。另外，在共軌10的主體14上還一體式地形成了進(jìn)出孔20，從而允許共軌的第一通道24和各種與高壓系統(tǒng)相關(guān)的部件之間的流體連通，用于提供和/或調(diào)節(jié)共軌10中的燃料。例如，供給管線(未顯示)可連接在其中一個(gè)進(jìn)出孔20上，用于將增壓燃料從燃料泵供給至共軌10中。另外，減壓器(未顯示)可連接在其中一個(gè)進(jìn)出孔20上，從而最大程度地減小了燃料在共軌10引起的壓力循環(huán)的幅度。當(dāng)然，其它部件例如壓力調(diào)節(jié)器(未顯示)也可連接在共軌10上。
可能導(dǎo)致共軌10疲勞失效的共軌10的壓力循環(huán)，是由于高壓燃料系統(tǒng)的燃料泵對(duì)共軌10中的燃料進(jìn)行循環(huán)增壓而造成的。燃料泵對(duì)共軌10中的燃料進(jìn)行的這種增壓造成共軌10中的周期性壓力峰值，這可能造成共軌10最終由于疲勞而失效。另外，噴射器的操作還可能惡化共軌10的壓力循環(huán)，在噴射器的操作期間，噴射出共軌10中的燃料以用于燃燒，噴射作用導(dǎo)致共軌10中的燃料壓力發(fā)生周期性的壓力下降，其由高壓燃料系統(tǒng)的燃料泵來進(jìn)行補(bǔ)充。這些噴射作用進(jìn)一步提高了共軌10中的循環(huán)壓力的幅度，并進(jìn)一步促使發(fā)生最終的疲勞失效。
如之前所述，這種疲勞失效已經(jīng)發(fā)現(xiàn)尤其易于發(fā)生在燃料通道的接合部處，在所述接合部中，燃料流動(dòng)的方向發(fā)生變化或進(jìn)行分布。例如，已經(jīng)觀察到，疲勞失效發(fā)生于傳統(tǒng)共軌設(shè)計(jì)的接合部附近，在這種接合部位置處，用于各噴射器的通道連接在共軌上。此外，還在高壓泵的其中燃料方向發(fā)生變化或進(jìn)行分布的燃料通道上觀察到疲勞失效。
圖1C是設(shè)于圖1B的共軌10中的其中一個(gè)連接器12沿著剖面線1C-1C看去的軸向截面圖，其更清晰地顯示了根據(jù)本發(fā)明的接合部13。應(yīng)該注意到，圖1C僅僅顯示了接合部13的一個(gè)示例性實(shí)施例。如圖所示，接合部13一體式地形成于共軌10的主體14上，并由第一通道24和第二通道26來限定，第一通道24基本上在共軌10的長(zhǎng)度上延伸，縱軸線16延伸穿過第一通道24。
增壓燃料通過第二通道26從第一通道10分布到連接器12中，第一通道24和第二通道26的相交處限定了所示實(shí)施例中的接合部13。在這點(diǎn)上，第二通道26包括開口28，其提供了第一通道24和第二通道26之間的流體連通。第二通道26包括從中延伸穿過的中心軸線30。如圖所示，在所示的實(shí)施例中，第一通道24和第二通道26都具有圓形橫截面。因而，第一通道24具有第一直徑D1，而第二通道26具有第二直徑D2，在本示例中，第一直徑D1大于第二直徑D2。
如圖1C的截面圖中清晰所示，第二通道26和其開口28相對(duì)于第一通道24在橫向定位上有所偏置。因而，延伸穿過第二通道26的中心軸線30并不與穿過第一通道24的縱軸線16相交。在這點(diǎn)上，在所示的實(shí)施例中，中心軸線30離縱軸線16橫向偏置的距離為″d″。
圖1D是圖1C的接合部沿著剖面線1D-1D看去的縱向截面圖，其更清晰地顯示了本發(fā)明所示的典型實(shí)施例的凹槽34。如圖中清晰所示，第一通道24包括沿著部分縱軸線16而定位的凹槽34，第二通道26的開口28設(shè)于凹槽34中，并提供了第二通道26和第一通道24之間的流體連通。凹槽34的周邊外接于第一通道24的至少一部分。
在上述方面，因?yàn)榈谝煌ǖ?4具有帶第一直徑D1的圓形截面，所以凹槽34在形狀上是環(huán)狀的，凹槽34具有圖1C中所示的凹槽直徑GD，其大于第一通道24的第一直徑D1。另外，在所示的實(shí)施例中，凹槽34沿著第一通道24的縱軸線16延伸了一段距離“l(fā)”，距離“l(fā)”大于第二通道26的直徑。此外，所示的凹槽34擁有凹狀彎曲35，其朝縱軸線16的方向凹入，使得凹槽34的周邊通常類似隆凸形狀。
當(dāng)然，圖1C和1D僅僅顯示了凹槽34的一個(gè)典型的幾何形狀，本發(fā)明并不限于此，而是在其它實(shí)施例中可實(shí)現(xiàn)具有不同的幾何形狀。例如，通道不必是圓形的，而可以是基本橢圓形的或不同的形狀。另外，凹槽34的周邊不必設(shè)有凹狀彎曲35，而可以是基本線性的，從而與第一通道24的表面平行。此外，凹槽34可以僅僅延伸一段與第二通道26的直徑相同的距離。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述幾何形狀和構(gòu)造有效地減少了疲勞失效的可能性，并且更易于制造。
因而，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于減少高壓燃料系統(tǒng)中發(fā)生疲勞失效的可能性的機(jī)構(gòu)。具體地說，提供了一種用于改變?nèi)剂狭鲃?dòng)方向或燃料分布的接合部13，其可在例如圖1A中所示的共軌10中實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在第一通道24中提供凹槽34，可減少在接合部13上所存在的由壓力循環(huán)造成的應(yīng)力，第二通道26的開口28定位在該凹槽34中。因而，同第二通道直接地連接在第一通道上而沒有凹槽的傳統(tǒng)接合部相比較而言，還減少了疲勞失效的可能性。此外，通過使第二通道26的位置相對(duì)于第一通道24橫向偏置可，就使第二通道26的中心軸線30并不與延伸穿過第一通道24的縱軸線16相交，從而進(jìn)一步減少了疲勞失效的可能性。
在所示的實(shí)施例中，共軌10的主體14和設(shè)于其中的接合部13由鉻、鉬和/或釩的合金鋼制成。例如，接合部可由包含(按重量計(jì)算)高達(dá)5.5％鉻、1.5％鉬和/或1.0％釩的合金鋼制成。合金鋼最好經(jīng)過熱處理循環(huán)的處理，從而提供硬化的馬氏體核心，并經(jīng)過氣體滲氮處理，以提供富氮的表面和具有殘余壓應(yīng)力的堅(jiān)硬表面層。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，尤其在結(jié)合如上所述的本發(fā)明的接合部時(shí)，這種合金鋼及其處理工藝對(duì)于減少疲勞失效的可能性非常有效。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，可以使用其它材料和/或處理工藝。
圖2A和2B顯示了用于高壓燃料噴射系統(tǒng)的另一類型的共軌50的透視圖和側(cè)視圖。共軌50是具有短管狀的共軌主體54的粗短類型，其包括具有根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的接合部的多個(gè)連接器52。共軌50適合于接受增壓燃料，并通過連接器52將增壓燃料分布到多個(gè)燃料噴射器(未顯示)中。共軌50的主體54具有多個(gè)允許安裝共軌50的安裝凸部58。
共軌50的主體54形成具有從中延伸穿過的縱軸線65的第一通道64，以及定位在各連接器52上的第二通道66(在這個(gè)示例中為兩個(gè)第二通道66)，第一通道64和第二通道64的相交處限定了將這些通道流體連通式地連接在一起的接合部。在這點(diǎn)上，根據(jù)以下進(jìn)一步論述的所示實(shí)施例，各個(gè)第二通道66以圖2C中所示的方式而流體連通式地連接在第一通道64上，從而提供接合部53。
如這些圖中所示，提供成對(duì)的連接器52，各連接器52基本上與在主體54上的另一連接器52彼此在直徑方向上相對(duì)地定位。根據(jù)本發(fā)明的當(dāng)前實(shí)施例，各接合部53通過位于第一通道64上的凹槽54而將第二通道66與第一通道64流體連通式相連。在這點(diǎn)上，接合部的開口以大致相對(duì)的方式而設(shè)于凹槽54中。還如圖所示，第二通道66相對(duì)于第一通道64定位成橫向偏置，使得延伸穿過第二通道66的中心軸線并不與縱軸線56相交。因而，在所示的實(shí)施例中，第二通道66基本上是在直徑方向上相對(duì)的，而且橫向偏置開。
當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，第二通道不必配置成在直徑方向上彼此相對(duì)，第二通道66可以任何合適的方式來設(shè)置。例如，第二通道可彼此相對(duì)定位成某一角度，或者大致筆直地穿過第一通道，使得第二通道并非定位成在直徑方向上相對(duì)，而是定位成朝向第一通道的一側(cè)。在其它的實(shí)施例中，甚至更大數(shù)量的通道例如三、四或甚至更多個(gè)通道可與第一通道相交，這些多個(gè)通道以本文所公開和所述的方式通過設(shè)在第一通道上的凹槽而流體連通式地連接在第一通道上。
再次參看圖2B和2C，明顯可以看出，沿著燃料泵部件50的第一通道64設(shè)有兩個(gè)環(huán)形凹槽。具體地說，兩個(gè)環(huán)形凹槽沿著縱軸線56縱向定位在對(duì)應(yīng)于每對(duì)直徑方向上定位的接合部53的位置(圖2C中顯示了一個(gè)凹槽，沒有顯示其它凹槽)。
在所示的實(shí)施例中，燃料泵部件50和設(shè)于其中的相應(yīng)接合部53可由包含按重量計(jì)算高達(dá)5.5％的鉻、1.5％的鉬和/或1.0％的釩的合金鋼制成，如之前關(guān)于共軌所述，其優(yōu)選經(jīng)過熱處理和氣體滲氮處理。當(dāng)然，如之前所述，可以使用其它的材料和處理工藝。
還應(yīng)該注意，雖然在上述實(shí)施例中，用于減少疲勞失效的接合部已經(jīng)應(yīng)用于高壓燃料系統(tǒng)的共軌的連接器上，但是本發(fā)明并不限于此。在這點(diǎn)上，本發(fā)明可有效地應(yīng)用于燃料通道如高壓泵、燃料噴射器和/或燃料共軌系統(tǒng)的任何接合部，燃料流動(dòng)的方向在這些接合部中發(fā)生了變化或進(jìn)行分布。
圖3A是用于高壓燃料噴射系統(tǒng)的燃料泵部件100的透視圖，燃料泵部件100包括根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的接合部。所示的燃料泵部件100顯然只是燃料泵組件(未顯示)的單個(gè)部件。例如，所示的燃料泵部件100是具有V形頭部設(shè)計(jì)的燃料分布外殼，其適合于將增壓燃料分布到共軌中。
還參看圖3B，其是圖3A中所示燃料泵部件100的外形圖，燃料泵部件100包括具有多個(gè)安裝凸部106的燃料泵體104，安裝凸部106允許將燃料泵部件100安裝在例如燃料泵組件的其余部分上。燃料泵部件100還包括用于與燃料泵部件100流體連通的多個(gè)端口114，以及多個(gè)連接器112，其包括以下進(jìn)一步詳細(xì)描述的本發(fā)明的接合部。所示連接器112可流體連通式地連接在燃料系統(tǒng)的共軌上，從而可分布增壓燃料。
圖3C和3D顯示了連接器112的截面圖，其清晰地顯示了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例而實(shí)現(xiàn)的燃料泵部件100中的接合部118。如圖所示，燃料泵部件100的連接器112包括第一通道120，其具有從中延伸穿過的縱軸線122。燃料泵部件100的主體104還設(shè)有第二通道124，其具有從中延伸穿過的中心軸線125，第二通道124與第一通道120流體連通，從而限定了接合部118。
還如圖所示，燃料泵部件100的第一通道120設(shè)有凹槽128，第二通道124定位在該凹槽128中，使得第一通道120與第二通道124通過凹槽128而彼此流體連通。另外，通過之前關(guān)于共軌所述，并如圖3D中最清晰所示，第二通道124相對(duì)于第一通道120定位成有所偏置，使得穿過第二通道124的中心軸線125并不與第一通道120的縱軸線122相交。此外，第二通道124基本上筆直穿過第一通道120，使得第二通道的部分并非定位成在直徑方向上是相對(duì)的，而是定位成朝向第一通道130的一側(cè)。
在所示的示例中，凹槽128在形狀上是環(huán)狀的，因?yàn)榈谝煌ǖ?20具有圓形截面。此外，凹槽128具有隆凸的形狀，這樣其周邊就包括凹狀彎曲129。此外，第一通道120的直徑大于第二通道124的直徑。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，接合部118和/或通道也可以具有不同的幾何形狀。
因而，根據(jù)本發(fā)明的上述方面，其提供了一種用于減少高壓燃料系統(tǒng)中疲勞失效的機(jī)構(gòu)。通過在第一通道120中提供凹槽128，那么同傳統(tǒng)的接合部相比，就降低了接合部118處的應(yīng)力，從而減少了疲勞失效的可能性，其中，通向第二通道124的開口定位在該凹槽128中。此外，通過使第二通道124的位置相對(duì)于第一通道120有所偏置，使得第二通道124的中心軸線125并不與縱軸線122相交，就進(jìn)一步減少了疲勞失效的可能性。
燃料泵部件100和設(shè)于其中的相應(yīng)接合部118可由包含按重量計(jì)算高達(dá)5.5％的鉻、1.5％的鉬和/或1.0％的釩的合金鋼制成，如之前關(guān)于共軌所述，該合金鋼優(yōu)選經(jīng)過熱處理和氣體滲氮處理。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過這種處理后的合金鋼當(dāng)用于本發(fā)明的接合部時(shí)，對(duì)于減少疲勞失效的可能性是非常有效的。
圖4A和4B是用于高壓燃料噴射系統(tǒng)的、具有圓筒設(shè)計(jì)的另一燃料泵部件140的不同視圖，燃料泵部件140包括根據(jù)本發(fā)明的接合部，以減少疲勞失效的可能性。燃料泵部件140僅僅是用于對(duì)燃料增壓的燃料泵組件(未顯示)的一部分。燃料泵部件140包括具有多個(gè)安裝孔144的燃料泵體142，其允許燃料泵部件140安裝在例如燃料泵組件的外殼上。燃料泵部件140還包括端口146和配件147，圖4A中只顯示了其中一個(gè)端口，其用于提供通向燃料泵部件140的流體連通，配件147容納在燃料泵組件的相應(yīng)端口中。燃料泵部件140還包括連接器148，其允許與燃料泵部件140中的燃料形成流體連通。圖4C是圖4B所示燃料泵部件140中的接合部沿著剖面線4C-4C看去的截面圖，而圖4D是接合部的沿著剖面線4D-4D看去的截面圖。
如圖所示，燃料泵部件140的第一通道150設(shè)有凹槽152，第二通道156定位在該凹槽152中，使得第二通道156通過凹槽156而流體連通式地連接在第一通道150上，這些通道限定了本發(fā)明的接合部。通過之前所述的方式，第二通道156定位成相對(duì)于第一通道150有所偏置，如圖4C中最清晰所示。在所示的示例中，凹槽152在形狀上是環(huán)狀的，第一通道150的直徑大于第二通道156的直徑。此外，凹槽152具有隆凸?fàn)畹男螤睿渚哂腥鐖D4D中所示的凹狀彎曲153。
另外，再次參看截面圖4D，在燃料泵部件140的主體142中設(shè)有其它通道，其利用本發(fā)明的接合部來實(shí)現(xiàn)。具體地說，延伸穿過配件147的垂直通道160與橫向通道162相交，橫向通道162提供了端口146之間的流體連通，垂直通道160和橫向通道162限定了接合部166。如圖所示，垂直通道160包括凹槽164，并且橫向通道162定位在凹槽中164中，同時(shí)相對(duì)于垂直通道160偏置開。此外，橫向通道162基本上筆直穿過垂直通道160，因此橫向通道的部分并非定位成在直徑方向上相對(duì)，而是定位成朝向垂直通道160的一側(cè)。
因而，在高壓燃料系統(tǒng)、例如所示的燃料泵部件140中，根據(jù)本發(fā)明的接合部可以任何合適的方式來實(shí)施。如之前所述，這種根據(jù)本發(fā)明的接合部可用于減少疲勞失效的可能性。在這方面，燃料泵部件140和設(shè)于其中的相應(yīng)接合部166可由包含按重量計(jì)算高達(dá)5.5％的鉻、1.5％的鉬和/或1.0％的釩的合金鋼制成，如之前關(guān)于共軌所述，該合金鋼優(yōu)選經(jīng)過熱處理和氣體滲氮處理。然而，在其它實(shí)施例中，也可替代性地使用其它材料。
如之前所述，接合部和設(shè)于高壓燃料系統(tǒng)的接合部中的凹槽的上述實(shí)施例僅僅是示例，并且可利用不同的接合部和/或凹槽幾何形狀，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合如共軌、燃料泵部件或燃料噴射器中，來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。具體地說，在只有一個(gè)第二通道流體連通式地連接在第一通道的凹槽上的實(shí)施例中，凹槽不必是環(huán)狀的，或者可具有隆凸的形狀。
圖5是根據(jù)另一實(shí)施例的例如圖1A中所示的共軌200的截面圖，共軌200具有共軌主體202，其中第一通道204延伸穿過共軌主體202。如圖所示，根據(jù)本發(fā)明，連接器207的第二通道206在接合部208處與第一通道204相交。在這個(gè)實(shí)施例中，第一通道204設(shè)有凹槽210，其在形狀上并非環(huán)狀的，而是月牙形的。如圖所示，凹槽210只是部分地外接于第一通道204的周邊。
第二通道206定位在凹槽210中，以便流體連通式地連接在第一通道204上。還應(yīng)該注意，凹槽210并不具有帶凹狀彎曲的隆凸?fàn)钚螤?。?dāng)然，在其它實(shí)施例中，還可提供具有這種彎曲的非環(huán)形凹槽。還發(fā)現(xiàn)，具有月牙形狀的凹槽210對(duì)于降低壓力循環(huán)所造成的應(yīng)力也有效，從而也減少了共軌200的疲勞失效的可能性。在那些沒有足夠材料來實(shí)現(xiàn)全環(huán)形凹槽、例如圖1C所示凹槽的情況下，如圖5所示的第一通道中的凹槽200的當(dāng)前實(shí)施例是特別有利的。
圖6是根據(jù)另一實(shí)施例的，例如圖2C中所示共軌300的截面圖，共軌300具有共軌主體302，第一通道304延伸穿過共軌主體302。如圖所示，多個(gè)連接器308(三個(gè)接合部308)設(shè)于共軌主體302上，其限定了根據(jù)本發(fā)明的接合部。連接器308包括第二通道310，其以上述方式通過設(shè)于第一通道304中的凹槽312而與第一通道304相交。具體地說，第二通道310相對(duì)于第一通道304定位成橫向偏置可，使得穿過第二通道310的中心軸線并不與第一通道304的縱軸線304相交。此外，雖然參照?qǐng)D6描述了本發(fā)明的具體設(shè)置，但應(yīng)該懂得，本發(fā)明也可以不同的形式來實(shí)現(xiàn)。
考慮到上面所述，還應(yīng)該懂得，本發(fā)明的另一方面提供了一種用于提高高壓燃料噴射系統(tǒng)抗疲勞失效性能的方法。具體地說，提供了一種方法，其中適于改變?nèi)剂狭鲃?dòng)方向的接合部包括用于減少疲勞失效的可能性的凹槽。該方法包括，提供具有從中延伸穿過的縱軸線的第一通道，以及提供沿著第一通道的部分縱軸線而定位的環(huán)形凹槽的步驟。該方法還包括，提供具有開口的第二通道，以及將第二通道的開口設(shè)于環(huán)形凹槽中，以允許第二通道和第一通道之間形成流體連通的步驟。
根據(jù)本方法的另一實(shí)施例，該方法還包括使第二通道的開口在環(huán)形凹槽中橫向偏置的步驟，以便使第二通道的中心軸線不與第一通道的縱軸線相交。另外，還可提供對(duì)接合部進(jìn)行熱處理和/或氣體滲氮的步驟，以便進(jìn)一步減小接合部疲勞失效的可能性。
此外，應(yīng)該注意，雖然在所示的實(shí)施例中，用于減少疲勞失效可能性的接合部和方法已應(yīng)用于共軌和燃料泵的部件上，但是，本發(fā)明并不限于此。在這點(diǎn)上，本發(fā)明可有效地應(yīng)用于高壓燃料系統(tǒng)例如燃料噴射器的燃料通道的任何接合部，在這些接合部中，燃料流動(dòng)方向發(fā)生變化或進(jìn)行分布。
雖然已經(jīng)顯示并描述了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，但是應(yīng)該懂得，本發(fā)明并不限于此。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行變化、修改和其它應(yīng)用。因此，本發(fā)明并不限于之前所示和所述的細(xì)節(jié)，而且包括所有的這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于改變高壓燃料噴射系統(tǒng)中的燃料流動(dòng)方向的接合部，所述高壓燃料噴射系統(tǒng)適合于為內(nèi)燃機(jī)提供高壓流體，所述接合部包括接合部主體；形成于所述接合部主體中的第一通道，所述第一通道具有第一直徑和從中延伸穿過的縱軸線，所述第一通道包括沿著部分所述縱軸線而定位的凹槽；和形成于所述接合部主體中的第二通道，所述第二通道具有第二直徑、從中延伸穿過的中心軸線和開口，所述第二通道的所述開口設(shè)于所述第一通道的所述凹槽中，以允許所述第二通道和所述第一通道之間的流體連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合部，其特征在于，所述凹槽外圍地外接于所述第一通道的至少一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接合部，其特征在于，所述凹槽部分地外接于所述第一通道，并且是月牙形的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的接合部，其特征在于，所述第一通道在橫截面上是大致圓形的，并且所述凹槽在形狀上是環(huán)狀的，所述凹槽具有比所述第一通道的所述第一直徑更大的凹槽直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合部，其特征在于，所述凹槽具有凹狀彎曲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合部，其特征在于，所述第二通道的所述開口在所述凹槽中橫向偏置，使得所述第二通道的所述中心軸線不與所述第一通道的所述縱軸線相交。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合部，其特征在于，所述第二通道是至少兩個(gè)第二通道，其各自具有定位在所述凹槽中的開口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接合部，其特征在于，所述至少兩個(gè)第二通道在所述凹槽中橫向偏置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的接合部，其特征在于，所述至少兩個(gè)第二通道彼此相對(duì)地定位在所述凹槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合部，其特征在于，所述接合部由包含鉻、鉬和釩中至少一種的合金鋼制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接合部，其特征在于，所述合金鋼包括按重量計(jì)算高達(dá)5.5％的鉻、高達(dá)1.5％的鉬和高達(dá)1.0％的釩。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接合部，其特征在于，所述合金鋼經(jīng)過熱處理循環(huán)的處理，以便提供硬化的馬氏體核心。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的接合部，其特征在于，所述合金鋼經(jīng)過氣體滲氮處理，以便提供富氮的表面和具有殘余壓應(yīng)力的堅(jiān)硬表面層。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合部，其特征在于，所述高壓燃料噴射系統(tǒng)包括共軌，所述接合部設(shè)于所述共軌中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的接合部，其特征在于，所述高壓燃料噴射系統(tǒng)包括至少一個(gè)高壓泵，所述接合部設(shè)于所述至少一個(gè)高壓泵中。
16.一種用于為內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器提供高壓燃料的共軌，所述共軌包括共軌主體；形成于所述共軌主體中的第一通道，所述第一通道具有第一直徑和從中延伸穿過的縱軸線，所述第一通道包括沿著所述第一通道的部分所述縱軸線而定位的凹槽；和形成于所述共軌主體中的第二通道，所述第二通道具有第二直徑、從中延伸穿過的中心軸線和開口，所述第二通道的所述開口設(shè)于所述第一通道的所述凹槽中，以允許所述第二通道和所述第一通道之間的流體連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的共軌，其特征在于，所述凹槽外圍地外接于所述第一通道的至少一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的共軌，其特征在于，所述凹槽部分地外接于所述第一通道，并且是月牙形的。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的共軌，其特征在于，所述第一通道在橫截面上是大致圓形的，并且所述凹槽在形狀上是環(huán)狀的，所述凹槽具有比所述第一通道的所述第一直徑更大的凹槽直徑。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的共軌，其特征在于，所述凹槽具有凹狀彎曲。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的共軌，其特征在于，所述第二通道的所述開口在所述凹槽中橫向偏置，使得所述第二通道的所述中心軸線不與所述第一通道的所述縱軸線相交。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的共軌，其特征在于，所述第二通道是至少兩個(gè)第二通道，其各自具有定位在所述凹槽中的開口。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的共軌，其特征在于，所述至少兩個(gè)第二通道在所述凹槽中橫向偏置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的共軌，其特征在于，所述至少兩個(gè)第二通道彼此相對(duì)地定位在所述凹槽中。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的共軌，其特征在于，所述共軌由包含鉻、鉬和釩中至少一種的合金鋼制成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的共軌，其特征在于，所述合金鋼包括按重量計(jì)算高達(dá)5.5％的鉻、高達(dá)1.5％的鉬和高達(dá)1.0％的釩。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的共軌，其特征在于，所述合金鋼經(jīng)過熱處理循環(huán)的處理，以便提供硬化的馬氏體核心。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的共軌，其特征在于，所述合金鋼經(jīng)過氣體滲氮處理，以便提供富氮的表面和具有殘余壓應(yīng)力的堅(jiān)硬表面層。
29.一種用于為內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器提供高壓燃料的高壓燃料泵，所述高壓燃料泵包括燃料泵體；形成于所述燃料泵體中的第一通道，所述第一通道具有第一直徑和從中延伸穿過的縱軸線，所述第一通道包括沿著所述第一通道的部分所述縱軸線而定位的凹槽；和形成于所述燃料泵體中的第二通道，所述第二通道具有第二直徑、從中延伸穿過的中心軸線和開口，所述第二通道的所述開口設(shè)于所述第一通道的所述凹槽中，以允許所述第二通道和所述第一通道之間的流體連通。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述凹槽外圍地外接于所述第一通道的至少一部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述凹槽部分地外接于所述第一通道，并且是月牙形的。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述第一通道在橫截面上是大致圓形的，并且所述凹槽在形狀上是環(huán)狀的，所述凹槽具有比所述第一通道的所述第一直徑更大的凹槽直徑。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述凹槽具有凹狀彎曲。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述第二通道的所述開口在所述凹槽中橫向偏置，使得所述第二通道的所述中心軸線不與所述第一通道的所述縱軸線相交。
35.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述第二通道是至少兩個(gè)第二通道，其各自具有定位在所述凹槽中的開口。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述至少兩個(gè)第二通道在所述凹槽中橫向偏置。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述至少兩個(gè)第二通道彼此相對(duì)地定位在所述凹槽中。
38.根據(jù)權(quán)利要求29所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述第一通道和所述第二通道由包含鉻、鉬和釩中至少一種的合金鋼制成。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述合金鋼經(jīng)過熱處理循環(huán)的處理，以便提供硬化的馬氏體核心。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的高壓燃料泵，其特征在于，所述合金鋼經(jīng)過氣體滲氮處理，以便提供富氮的表面和具有殘余壓應(yīng)力的堅(jiān)硬表面層。
41.一種用于提高高壓燃料噴射系統(tǒng)的接合部中的抗疲勞失效性能的方法，其適合于改變所述高壓燃料噴射系統(tǒng)中的燃料流動(dòng)方向，所述方法包括如下步驟提供主體；在所述主體上提供第一通道，所述第一通道具有從中延伸穿過的縱軸線；提供沿著所述第一通道的部分所述縱軸線而定位的凹槽；在所述主體上提供第二通道，所述第二通道具有開口；以及將所述第二通道的所述開口定位在所述凹槽中，以允許所述第二通道和所述第一通道之間的流體連通。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，還包括使所述第二通道的所述開口在所述凹槽的周邊上偏置開的步驟，以便使所述第二通道的中心軸線不與所述第一通道的所述縱軸線相交。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，還包括在所述主體中提供另一第二通道的步驟，其具有也定位在所述凹槽中的開口。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，還包括將所述第二通道定位成在所述凹槽中橫向偏置并彼此相對(duì)的步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)所述接合部進(jìn)行熱處理的步驟，以便提供硬化的馬氏體核心。
46.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)所述接合部進(jìn)行氣體滲氮處理的步驟，以便在其上面提供富氮的表面和堅(jiān)硬表面層。
47.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述高壓燃料噴射系統(tǒng)包括共軌，所述接合部設(shè)于所述共軌中。
48.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述高壓燃料噴射系統(tǒng)包括至少一個(gè)高壓泵，所述接合部設(shè)于所述至少一個(gè)高壓泵中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于改變高壓燃料噴射系統(tǒng)、例如其軌(10)和/或燃料泵(140)中的燃料流動(dòng)方向的接合部(13)和方法，這種接合部包括接合部主體(14)、第一通道(24)和第二通道(26)，第一通道形成于接合部主體中，具有第一直徑和從中延伸穿過的縱軸線(16)，第一通道(24)包括沿著一部分縱軸線(16)而定位的凹槽(34)，第二通道形成于接合部主體中，并具有第二直徑和從中延伸穿過的中心軸線(30)以及開口，第二通道(26)的開口設(shè)于第一通道(24)的凹槽(34)中，以允許第二通道(26)和第一通道(24)之間流體連通，從而減小了由于高壓燃料改變流動(dòng)方向而在接合部(13)處產(chǎn)生的應(yīng)力。
文檔編號(hào)F02M37/04GK1918384SQ200480041828
公開日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者J·E·登頓, A·A·肖爾, S·R·西蒙斯, M·B·斯塔特, T·M·維蘭德 申請(qǐng)人:卡明斯公司