同軸套筒組件保持器及使用該保持器的共軌燃料系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及同軸套筒組件保持器及使用該保持器的共軌燃料系統(tǒng)。具體地，同軸套筒組件用于將氣體和液體燃料從單獨(dú)的共軌供給壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的單獨(dú)的燃料噴射器。每一同軸套筒組件包括成對匹配的內(nèi)套筒和外套筒，其基于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格匹配，該尺寸規(guī)格使得該內(nèi)套筒和外套筒兩者密封地接合于燃料噴射器的公共錐形座。在預(yù)安裝操作的過程中，成對匹配的內(nèi)套筒和外套筒由保持器保持在一起。
【專利說明】同軸套筒組件保持器及使用該保持器的共軌燃料系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種雙燃料共軌系統(tǒng)，并且更特別地涉及一種同軸套筒組件，其包括外套筒和內(nèi)套筒的配合對，在預(yù)安裝操作的過程中，外套筒和內(nèi)套筒由一保持器保持
在一起。
【背景技術(shù)】
[0002]共同擁有的美國專利申請2012/0055448公開了一種用于雙燃料共軌系統(tǒng)的同軸套筒組件，其中，內(nèi)套筒和外套筒密封接合于獨(dú)立的燃料噴射器上的公共錐形座。該文獻(xiàn)教導(dǎo)了:盡管在單獨(dú)的內(nèi)套筒、外套筒、燃料噴射器及其他發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件的制造過程中，存在預(yù)料中的尺寸公差變化，但通過應(yīng)用單獨(dú)的裝載設(shè)備仍能確保內(nèi)套筒和外套筒密封接合于燃料噴射器。盡管此策略可允許在燃料系統(tǒng)裝配到發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，任何外套筒都能夠與任何內(nèi)套筒匹配，但是每個(gè)套筒的單獨(dú)的裝載方案十分繁瑣不便，且比預(yù)期占用更多的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部及周圍空間。
[0003]本發(fā)明旨在針對以上一個(gè)或多個(gè)問題而提出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一方面，同軸套筒組件包括具有沿中心線的第一尺寸的外套筒。內(nèi)套筒位于該外套筒內(nèi)部，且具有沿該中心線的第二尺寸。該外套筒與內(nèi)套筒成對匹配，使得該第一尺寸與第二尺寸之間具有對應(yīng)于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格的差。該內(nèi)套筒限定第一燃料通道，第二燃料通道被內(nèi)套筒和外套筒限定在二者之間。保持器位于該第二燃料通道內(nèi)，與該外套筒的內(nèi)表面和內(nèi)套筒的外表面摩擦接觸，但并不阻斷該第二燃料通道。該保持器允許在施加調(diào)整力的情況下，該第一套筒相對于該第二套筒沿著該中心線進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)，但在不發(fā)生強(qiáng)迫性拆分的情況下，該保持器阻止該第一套筒從第二套筒分離。
[0005]另一方面，雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，包括:第一共軌；第二共軌；及多個(gè)燃料噴射器，每一燃料噴射器限定出第一燃料入口和第二燃料入口，該第一燃料入口和第二燃料入口開口連通公共錐形座。多個(gè)套筒組件的每一個(gè)限定出第一燃料通道和第二燃料通道，該第一燃料通道和第二燃料通道分別將該第一共軌和第二共軌流體地連接于燃料噴射器中單獨(dú)的一個(gè)。每一套筒組件包括匹配的內(nèi)套筒和外套筒，該內(nèi)套筒和外套筒相互不接觸，但在預(yù)安裝操作的過程中，通過位于該第二燃料通道內(nèi)的保持器保持在一起。該匹配基于:該外套筒的第一尺寸與內(nèi)套筒的第二尺寸之間的差對應(yīng)于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格，該尺寸規(guī)格使得該內(nèi)套筒和外套筒密封地接合公共錐形座。在預(yù)安裝操作的過程中，在不進(jìn)行強(qiáng)迫性拆分的情況下，該保持器阻止該外套筒從內(nèi)套筒分離，但該保持器相對于該燃料系統(tǒng)的操作為非活動(dòng)的。
[0006]又一方面，組裝燃料系統(tǒng)的方法包括通過使每一套筒組件的內(nèi)套筒和外套筒匹配而預(yù)裝配多個(gè)套筒組件?；谝韵聴l件進(jìn)行匹配:該外套筒的第一尺寸與內(nèi)套筒的第二尺寸之間具有對應(yīng)于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格的差，該尺寸規(guī)格使得該內(nèi)套筒和外套筒兩者密封地接合于公共錐形座。第一共軌和第二共軌通過多個(gè)套筒組件與多個(gè)燃料噴射器流體連接。在預(yù)安裝操作的過程中，通過位于該內(nèi)套筒與外套筒之間的保持器將匹配的內(nèi)套筒與外套筒保持在一起。在軌被流體地連接于燃料噴射器以后，該保持器被留置于其各自的內(nèi)套筒與外套筒之間的位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)和雙燃料共軌燃料系統(tǒng)的示意圖；
[0008]圖2為圖1所示的同軸套筒組件中的一個(gè)的側(cè)剖視圖；
[0009]圖3為從圖2的同軸套筒組件的圖像觀察的立體視圖；
[0010]圖4為沿剖切線4-4觀察的圖3的同軸套筒組件的立體剖視圖；以及
[0011]圖5為圖3的同軸套筒組件的局部端面的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]首先參照圖1和圖2，發(fā)動(dòng)機(jī)10包括雙燃料共軌燃料系統(tǒng)11，其包括多個(gè)單獨(dú)的燃料噴射器20，這些燃料噴射器20被布置為用于直接噴射入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)12。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)10可為V型多缸壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，此發(fā)動(dòng)機(jī)例如可用于采礦作業(yè)和其他類似的應(yīng)用。雙燃料共軌燃料系統(tǒng)11包括連接于液體燃料供應(yīng)部17的第一共軌13，和連接于氣體燃料供應(yīng)部16的第二共軌14。在所示的實(shí)施例中，在共軌13和共軌14中的壓力可由電子控制器15以常規(guī)方式控制。每一燃料噴射器20限定出經(jīng)過公共錐形座23打開的液體燃料入口21和氣體燃料入口 22。多個(gè)套筒組件30的每一個(gè)都限定出第一燃料通道41和第二燃料通道51，第一燃料通道41和第二燃料通道51分別將第一共軌13和第二共軌14流體連接于單獨(dú)的一個(gè)燃料噴射器20。每一套筒組件30包括一對匹配的內(nèi)套筒40和外套筒50，內(nèi)套筒40和外套筒50相互不接觸，但在預(yù)安裝操作的過程中，二者通過位于第二燃料通道內(nèi)的保持器60保持在一起。每一對匹配的內(nèi)套筒40和外套筒50都依據(jù)以下條件:外套筒50的第一尺寸D1與內(nèi)套筒40的第二尺寸D2之間的差S對應(yīng)于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格，該尺寸規(guī)格使得內(nèi)套筒和外套筒兩者都密封地接合于公共錐形座23。
[0013]在預(yù)安裝操作的過程中，在不進(jìn)行強(qiáng)迫性拆分的情況下，保持器60阻止內(nèi)套筒40從與其匹配的外套筒50中分離。然后，安裝后，保持器60相對于燃料系統(tǒng)11的操作可為非活動(dòng)的。強(qiáng)迫性拆分是指匹配的套筒對40、50不會由于例如掉落或甚至誤操作而意外分離。強(qiáng)迫性拆分需要專門地進(jìn)行，可利用一個(gè)或多個(gè)工具將內(nèi)套筒40和外套筒50中的一個(gè)從保持器60中分離?？上鄬τ谌剂舷到y(tǒng)11的操作為非活動(dòng)的是指燃料流經(jīng)或流過保持器60而不對流向燃料噴射器20造成影響。
[0014]內(nèi)套筒40具有與公共錐形座23在基準(zhǔn)線(gage line) 48處接觸的球形端部46。此外，外套筒50包括球形端部53，其也與公共錐形座23在基準(zhǔn)線54處接觸。之前所確定的使得內(nèi)套筒40和外套筒50與公共錐形座23密封接合的燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格可由沿著中心線25的在基準(zhǔn)線48與基準(zhǔn)線54之間的特定距離“b”指示。
[0015]在所述的實(shí)施例中，內(nèi)套筒40具有另一球形端部45，其限定出第一燃料通道41的入口 43。如圖2所示，套筒組件30還可包括歧管/夾具18，其包括錐形座19，該錐形座與內(nèi)套筒40的球形端面45在基準(zhǔn)線47接觸。[0016]如先前所說，第一共軌13可容納液體燃料，諸如蒸餾的柴油燃料，第二共軌14可容納氣體燃料，諸如天然氣。然而，在不背離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，第一共軌13和第二共軌14可容納不同的液體燃料，或者，甚至可以是具有不同壓力的、同種液體燃料。
[0017]更具體地參照圖2至圖5，每一同軸套筒組件30都包括一個(gè)外套筒50，其具有沿著中心線25的第一尺寸Diq內(nèi)套筒40位于外套筒50內(nèi)部，且其具有沿著中心線25的第二尺寸D2。如先前所述，外套筒50和內(nèi)套筒40為匹配的一對，使得第一尺寸D1和第二尺寸D2之間具有差S，該差對應(yīng)于燃料系統(tǒng)的尺寸規(guī)格。內(nèi)套筒40限定出第一燃料通道41。第二燃料通道51由內(nèi)套筒40和外套筒50限定，并且在內(nèi)套筒40和外套筒50之間。保持器60位于第二燃料通道51內(nèi)，與外套筒50的內(nèi)表面52和內(nèi)套筒40的外表面42摩擦接觸，但并不阻斷第二燃料通道51。保持器60允許在施加調(diào)整力的情況下(例如發(fā)生在燃料系統(tǒng)11中的進(jìn)行安裝過程中)，第一套筒40相對于第二套筒50沿著中心線25進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)。但是，在不發(fā)生強(qiáng)迫性拆分的情況下，保持器60阻止第一套筒40從其匹配的第二套筒50分離。
[0018]依據(jù)同軸套筒組件30的結(jié)構(gòu)，差S可包括距離“b”，其為沿著中心線25并在外套筒50的第一基準(zhǔn)線54和內(nèi)套筒40的第二基準(zhǔn)線48之間的距離。外套筒50可包括具有基準(zhǔn)線54的球形端部53，內(nèi)套筒40可包括具有基準(zhǔn)線48的球形端部46。實(shí)施例所示例子的尺寸D2對應(yīng)于沿著中心線25在內(nèi)套筒40上的基準(zhǔn)線48和基準(zhǔn)線47之間的距離。第一尺寸D1可對應(yīng)于沿著中心線25在外套筒50的第一端部與出口 55上的基準(zhǔn)線54之間的距離。在此具體實(shí)施例中，第一尺寸D1小于外套筒50沿著中心線25的長度U。此外，在此具體實(shí)施例中，第二尺寸D2小于內(nèi)套筒40沿著中心線25的長度L2。
[0019]內(nèi)套筒40可具有球形端部45、46，其分別限定第一燃料通道41的入口 43和出口44。外套筒50也具有球形端部53，其限定第二燃料通道51的出口 55。
[0020]圖2中的尺寸“a”可對應(yīng)于沿著中心線25在外套筒50的端部與內(nèi)套筒40的基準(zhǔn)線47之間的距離。因此，具體實(shí)施例的這些尺寸符合此等式:S = D2-D1，其等于a+b。在一具體實(shí)施例中，歧管/夾具18及其錐形座19還可為公共錐形座，使得最小尺寸“a”代表內(nèi)套筒40的基準(zhǔn)線47和外套筒50的位于公共錐形座19上的近端的另一基準(zhǔn)線之間的距離也。因此，尺寸“a”和尺寸“b”可依據(jù)具體實(shí)施例和結(jié)構(gòu)，特別是依據(jù)歧管/夾具18附近的近端的具體實(shí)施例和結(jié)構(gòu)，由基準(zhǔn)線的差來定性。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，由于內(nèi)套筒40和外套筒50的相對彈性剛度，它們需要不同負(fù)載水平，以確保在公共錐形座23上適當(dāng)?shù)拿芊?。若是這樣，則可能還需要微分長度“d”，需要其實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)妮d荷。因此，等式可被表達(dá)為:S = D2-D1，其等于a+b+d。依據(jù)具體設(shè)計(jì)、套筒材料及幾何形狀，微分長度“d”可為正數(shù)、負(fù)數(shù)或O。因此，依據(jù)具體設(shè)計(jì)，“a”、“b”及“d”均可為上述燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格的一部分。
[0021]具體參照圖3至圖5，所示的保持器60的一實(shí)施例為一塊彈簧鋼，其可彈性變形，從而被定位于內(nèi)套筒40與外套筒50之間。此變形可在圖5中所示的圈出的接觸點(diǎn)處產(chǎn)生干涉摩擦接觸。在一個(gè)具體實(shí)施例中，保持器60可具有開口形狀61，例如圖3至圖5中所示的不完整的方形形狀。
[0022]由于在燃料噴射器20的公共錐形座23處實(shí)現(xiàn)內(nèi)套筒40和外套筒50的密封接觸對接觸位置處的幾何結(jié)構(gòu)敏感，因此，希望在典型的發(fā)動(dòng)機(jī)10中，至少一個(gè)套筒組件30的至少一個(gè)外套筒50與至少另一套筒組件30的至少一個(gè)內(nèi)套筒40不匹配。因此，盡管燃料系統(tǒng)11內(nèi)的內(nèi)套筒40和外套筒50相互間可能具有微小的尺寸差，但是，匹配對都具有公共燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格。每一套筒組件30的保持器60可包括一個(gè)等同件，諸如彈簧鋼，其可在內(nèi)套筒40和外套筒50之間彈性變形。如先前所述，在所示的具體實(shí)施例中，保持器60例如為彈簧鋼的等同件，其限定繞中心線25的開口方形形狀61。
工業(yè)實(shí)用性
[0023]本發(fā)明總體涉及需要攜帶兩種在標(biāo)識、壓力及液體或氣體狀態(tài)中的至少一方面彼此不同的燃料的燃料系統(tǒng)。本發(fā)明對于燃料系統(tǒng)提供了一種特殊的應(yīng)用，該燃料系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒提供液體壓縮點(diǎn)火燃料和天然氣燃料。本發(fā)明可具體應(yīng)用于通過單獨(dú)的開口，例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋中的開口，向燃料噴射器20提供燃料。最后，本發(fā)明為以下方案提出特殊應(yīng)用，在預(yù)安裝操作過程中，使內(nèi)套筒40和外套筒50匹配，并通過保持器60將它們保持在一起。
[0024]一個(gè)方面，燃料系統(tǒng)11的裝配方法包括預(yù)裝配多個(gè)套筒組件30。每一預(yù)裝配的套筒組件30包括一對相互匹配的內(nèi)套筒40和外套筒50，其基于外套筒50的第一尺寸D1與內(nèi)套筒40的第二尺寸D2之間具有對應(yīng)于燃料系統(tǒng)的尺寸規(guī)格的差S，該尺寸規(guī)格使得內(nèi)套筒40和外套筒50兩者與燃料系統(tǒng)11的其中一個(gè)燃料噴射器20的公共錐形座23密封地接合。第一共軌13和第二共軌14通過多個(gè)套筒組件30流體連接于燃料噴射器20。在預(yù)安裝操作的過程中，每一匹配的內(nèi)套筒40和外套筒50通過位于內(nèi)套筒40與外套筒50之間的保持器60被保持在一起。在流體連接步驟完成之后，通過在發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)安裝燃料系統(tǒng)11，保持器60被留在相應(yīng)的內(nèi)套筒40與外套筒50之間的位置上。
[0025]通過預(yù)裝配內(nèi)套筒40和外套筒50的匹配對，通過避免特殊的調(diào)節(jié)特征，可簡化并流水線化發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料系統(tǒng)11的組裝，同時(shí)還可確保每個(gè)套筒40、50與燃料噴射器20的公共錐形座密封接合。即使希望至少一個(gè)套筒組件30的至少一個(gè)外套筒50不與另一套筒組件30的至少一個(gè)內(nèi)套筒40匹配，借助特定匹配的尺寸對，使得任意對能夠適當(dāng)?shù)乇话惭b，并可與發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸12中的任一對互換。
[0026]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述說明僅以示意性說明為目的，并非用于在任何程度上限制本發(fā)明的范圍。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，可依據(jù)附圖、說明書及所附的權(quán)利要求獲得其他方面的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種同軸套筒組件，包括 外套筒，其具有沿中心線的第一尺寸； 內(nèi)套筒，其位于該外套筒內(nèi)部，且具有沿該中心線的第二尺寸； 該外套筒與內(nèi)套筒為成對匹配，使得該第一尺寸與第二尺寸之間具有對應(yīng)于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格的差； 由該內(nèi)套筒限定的第一燃料通道； 第二燃料通道，其被內(nèi)套筒和外套筒限定在二者之間； 保持器，其位于該第二燃料通道內(nèi)，與該外套筒的內(nèi)表面和內(nèi)套筒的外表面摩擦接觸，但并不阻斷該第二燃料通道；及 其中，該保持器允許在施加調(diào)整力的情況下，該外套筒相對于該內(nèi)套筒沿著該中心線進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)，但在不發(fā)生強(qiáng)迫性拆分的情況下，該保持器阻止該外套筒從內(nèi)套筒分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套筒組件，其中，該差包括沿著該中心線在該外套筒的第一基準(zhǔn)線與該內(nèi)套筒的第二基準(zhǔn)線之間的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套筒組件，其中，該外套筒具有包括該第一基準(zhǔn)線的球形端部；及 該內(nèi)套筒具有包括該第二基準(zhǔn)線的球形端部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套筒組件，其中，沿著該中心線，該第一尺寸小于該外套筒的長度；及 沿著該中心線，該第二尺寸小于該內(nèi)套筒的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的套筒組件，其中，該內(nèi)套筒具有球形端部，其分別限定該第一燃料通道的入口和出口 '及 該外套筒具有球形端部，其限定該第二燃料通道的出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套筒組件，其中，該保持器為一塊彈簧鋼，其能夠彈性變形以被定位于該內(nèi)套筒與外套筒之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的套筒組件，其中，該塊彈簧鋼限定圍繞該中心線的開口形狀。
8.一種雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，包括: 第一共軌； 第二共軌； 多個(gè)燃料噴射器，每一燃料噴射器限定出第一燃料入口和第二燃料入口，該第一燃料入口和第二燃料入口經(jīng)過公共錐形座打開； 多個(gè)套筒組件，每一套筒組件限定出第一燃料通道和第二燃料通道，該第一燃料通道和第二燃料通道分別將該第一共軌和第二共軌流體地連接于多個(gè)燃料噴射器中單獨(dú)的一個(gè)； 套筒組件中的每一個(gè)包括匹配的內(nèi)套筒和外套筒，該內(nèi)套筒和外套筒相互不接觸，但在預(yù)安裝操作的過程中通過位于該第二燃料通道內(nèi)的保持器保持在一起；匹配基于:該外套筒的第一尺寸與內(nèi)套筒的第二尺寸之間的差對應(yīng)于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格，該尺寸規(guī)格使得該內(nèi)套筒和外套筒兩者密封地接合公共錐形座；以及 其中，在預(yù)安裝操作的過程中，在不進(jìn)行強(qiáng)迫性拆分的情況下，該保持器阻止該外套筒從內(nèi)套筒分離，但該保持器相對于該燃料系統(tǒng)的操作為非活動(dòng)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，其中，該內(nèi)套筒和外套筒具有與該公共錐形座在以該差分開的基準(zhǔn)線處接觸的球形端部。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，其中，該內(nèi)套筒具有另一球形端部，其限定出該第一燃料通道的入口。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，其中，該第一共軌容納液體燃料，該第二共軌容納氣體燃料；及 每一燃料噴射器的氣體燃料入口和液體燃料入口在不同位置經(jīng)過公共錐形座打開。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)套筒組件的一個(gè)外套筒不與至少另一套筒組件的內(nèi)套筒匹配。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，其中，每一套筒組件的保持器為相同的器件，其在該內(nèi)套筒與外套筒之間彈性變形。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙燃料共軌燃料系統(tǒng)，其中，該相同的器件為彈簧鋼，其限定繞該中心線的開口形狀。
15.一種裝配燃料系統(tǒng)的方法，包括以下步驟: 預(yù)裝配多個(gè)套筒組件； 通過所述多個(gè)套筒組件將第一共軌和第二共軌與多個(gè)燃料噴射器流體連接； 該預(yù)裝配步驟包括:使套筒組件的每一個(gè)的內(nèi)套筒和外套筒基于以下條件匹配:該外套筒的第一尺寸與內(nèi)套筒的第二尺寸之間的差對應(yīng)于燃料系統(tǒng)尺寸規(guī)格，該尺寸規(guī)格使得該內(nèi)套筒和外套筒密封地接合燃料噴射器的其中一個(gè)的公共錐形座； 在預(yù)安裝操作的過程中，通過位于該內(nèi)套筒與外套筒之間的保持器將匹配的內(nèi)套筒與外套筒保持在一起；以及 在流體連接步驟完成后，將該保持器留置于各內(nèi)套筒與外套筒之間的位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，至少一個(gè)套筒組件的外套筒不與至少另一套筒組件的內(nèi)套筒匹配。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，包括:分別從該第一共軌和第二共軌供應(yīng)液體燃料和氣體燃料。
【文檔編號】F02B69/04GK103511147SQ201310269604
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月27日
【發(fā)明者】D·E·哈科特 申請人:卡特彼勒公司