一種發動機高壓油軌總成的制作方法

本發明涉及汽車發動機技術領域，尤其是涉及一種發動機高壓油軌總成。

背景技術：

發動機高壓油軌總成通常包括由不銹鋼管制成的高壓油軌，在高壓油軌上設有進油管、噴油器以及用于安裝固定的安裝支架，高壓的液態燃料從進油管進入到高壓油軌內，再經噴油器噴入發動機內。為了改善發動機在氣溫較低的環境里的冷啟動性能，人們通常會在高壓油軌總成上增加設置相應的電加熱裝置，以提高從噴油器噴出的燃料的溫度，從而改善噴出燃料的霧化效果。現有技術中，加熱裝置結構最常見的有兩種，一種是將加熱裝置集成在噴油器上，從而構成加熱型噴油器，或者是在油軌與噴油器的連接處設置加熱塞，以提高從噴油器噴出的燃料溫度；另一種是在油軌管兩端設置加熱棒，以提高油軌內燃油的溫度，進而改善發動機的冷啟動性能。

例如，在中國專利文獻上公開的一種“燃油軌總成”，公布號為CN 105156245A，，包括燃油軌本體和加熱裝置，所述加熱裝置包括與所述燃油軌本體連接的外殼體和設置于外殼體內的加熱電阻。該燃油軌總成，通過設置與燃油軌本體連接的加熱裝置，并在加熱裝置內部設置加熱電阻，從而可顯著地改善發動機的冷啟動性能，同時和加熱型噴油器相比，成本相對較小，兼顧了技術和成本的優勢。然而上述燃油軌總成仍然存在如下缺陷：首先，加熱裝置是設置在燃油軌外部的，因此，使燃油軌總成外形尺寸大，不利于在發動機艙內的布置。其次，為了提高油軌內油壓的穩定性，油軌需要具有足夠的容積，以避免在噴油器噴油后油壓產生大的波動，進而影響噴油器的噴油。而現有的油軌總成中加熱裝置基本上是對油軌內全部燃油同時進行加熱，因此，油軌內燃油的加熱升溫速度慢，加熱效率低，因而不利于發動機在低溫環境下的快速啟動，影響燃油的霧化效果。如果單純提高加熱裝置的功率，則不利于對燃油溫度的控制，容易造成油軌內燃油溫度的不均勻。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有的發動機高壓油軌總成所存在的外形尺寸大、不利于在發動機艙內的布置、燃油的加熱升溫速度慢、影響低溫環境下燃油霧化效果的問題，提供一種發動機高壓油軌總成，不僅結構緊湊、便于在發動機艙內的布置，而且燃油的加熱升溫速度快、可實現發動機在低溫環境下的快速啟動。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種發動機高壓油軌總成，包括管狀的油軌，所述油軌上設有安裝支架和進油管，所述油軌的側壁上設有向內下凹的至少二個凹陷，所述凹陷的底面上設有出油孔，所述凹陷內分別設有與所述出油孔連通的噴油器，在所述油軌的側壁上位于每個凹陷旁側位置分別設有伸入所述油軌內的加熱裝置。

本發明的發動機高壓油軌總成在油軌的側壁上設置凹陷，并將噴油器設置在凹陷內，從而可顯著地縮小整個高壓油軌總成的外形尺寸，使高壓油軌總成的結構更緊湊，便于其在發動機艙內的布置。此外，在油軌上設置凹陷可顯著地提高油軌的剛性和強度。特別是，本發明的加熱裝置伸入油軌內部，因此，加熱裝置所產生的熱量可直接傳遞給高壓油軌內的燃料，從而提高熱傳導效率，并且，在每個凹陷旁側均設置加熱裝置，一方面有利于改善從各噴油器噴出的燃料溫度的一致性，同時有利于使凹陷附近的燃料快速升溫，并經過凹陷底面的出油孔從噴油器噴出。也就是說，高壓油軌內燃料的溫度會形成一個階梯差，越是靠近凹陷處，燃料的溫度會越高，靠近凹陷位置溫度較高的燃料先通過出油孔從噴油器噴出，因而可在不增加加熱裝置功率的前提下實現燃料溫度的快速提升，進而有效地實現發動機在低溫環境下的快速啟動。

作為優選，所述加熱裝置包括加熱外殼，在所述加熱外殼內設有PTC發熱體，在所述PTC發熱體與所述加熱外殼之間填充有由金屬絲折疊構成的壓縮體。

PTC發熱體具有工作時無明火，升溫快，電壓適用范圍寬的優點，特別是，當溫度超過其居里溫度時，電阻會驟然增加而停止發熱，因而可確保其工作時的安全性。由金屬絲折疊構成的壓縮體可顯著地增加與PTC發熱體之間的接觸面積，從而將PTC發熱體產生的熱量迅速傳遞到加熱外殼上，進而傳遞給油軌內的燃料。而加熱外殼可由不銹鋼薄板沖壓制成，從而具有一定的彈性。油軌內的高壓燃料作用在加熱外殼上，使加熱外殼會向內下凹變形，并擠壓加熱殼體內的壓縮體，以吸收儲存能量，而燃料的壓力降低時，壓縮體向外脹開而釋放能量，從而有利于減緩油軌內的燃料壓力波動，進而降低因燃料壓力的波動引起的油軌振動。

作為優選，所述壓縮體采用不銹鋼絲制成，所述不銹鋼絲表面具有經噴砂處理后形成的凹凸結構，在所述加熱外殼內充注有冷媒。

表面經噴砂處理后形成的凹凸結構使不銹鋼絲具有毛細作用，因此加熱外殼內的冷媒可沿著不銹鋼絲自行流動而遍布整個壓縮體，包裹在壓縮體內的PTC發熱體將熱量傳遞給壓縮體，從而將吸附在壓縮體上的冷媒快速蒸發而充滿整個加熱外殼，蒸發的冷媒將熱量迅速傳遞給加熱外殼而冷凝成液態并流到加熱外殼的下部，然后再 通過不銹鋼絲的毛細作用自行流動而遍布整個壓縮體。如此循環往復，即可將PTC發熱體產生的熱量迅速傳遞出去，從而有利于縮短發動機在低溫環境下冷啟動所需的時間。

作為優選，所述油軌包括一側開口的長條狀的盒體以及焊接在盒體開口上的盒蓋，所述凹陷位于所述盒體的底面上并沿著盒體的長度方向間隔布置，所述盒蓋的內側壁上對應每個凹陷的前后兩側處分別設有隔熱板，所述隔熱板向所述盒體一側延伸并貼靠盒體的內側壁，從而在盒體內分隔出一個加熱腔，所述隔熱板貼靠盒體的邊緣設有缺口，在所述加熱腔內的所述凹陷前后兩側分別設有加熱裝置。

本發明的油軌由盒體和盒蓋焊接而成，因而便于其通過鑄造成型，有利于提高生產效率和產品的一致性。特別是，盒蓋上的隔熱板在盒體內分隔出包容凹陷和加熱裝置的加熱腔，這樣加熱裝置可使加熱腔內的少量燃料溫度快速升溫，避免油軌內燃料溫度的同步上升，實現發動機的快速冷啟動，而油軌內位于加熱腔以外的燃料則可通過隔熱板邊緣的缺口流進加熱腔內。我們可通過適當控制缺口的大小調節燃料通過缺口時的阻力，這樣，當噴油器向外噴出燃料時，加熱腔內的壓力降低，而加熱腔外面的燃料會通過缺口以均勻的速度進入加熱腔內，從而可有效地消除油軌內液壓波動造成的振動。

作為優選，所述盒體開口側的邊緣間隔地設有定位凸起，所述盒蓋在對應所述定位凸起處設有定位盲孔，所述定位凸起的高度大于所述定位盲孔的深度，在將所述盒蓋焊接到所述盒體前，先將所述定位凸起卡位在對應的定位盲孔內，然后在所述盒體和盒蓋之間施加壓力，所述盒體通過所述定位凸起和盒蓋相接觸，接著將正負電極分別連接在所述盒體和盒蓋上使電流通過盒體和盒蓋，從而使定位凸起發熱融化與盒蓋熔接在一起，實現盒蓋與盒體的可靠定位。

本發明的油軌在盒體、盒蓋焊接之間先進行初步的定位。定位凸起和定位盲孔的配合便于盒蓋準確定外在盒體上，并且此時的盒蓋與盒體的邊緣相互分離，盒蓋僅僅只是與盒體上的定位凸起相接觸，也就是說，此時的定位凸起是由盒體盒蓋構成的油軌中導電面積最小、電阻最大處，因此，當電流通過盒體和盒蓋時，定位凸起發熱融化，在壓力作用下與盒蓋熔接在一起，從而實現盒蓋與盒體的剛性定位，便于后續盒蓋與盒體的焊接。

作為優選，所述噴油器卡設在所述凹陷內，在所述噴油器的連接端和所述凹陷的底面之間設有彈性減振環。

當本發明的高壓油軌總成通過安裝支架安裝到發動機的缸蓋上時，噴油器的噴油嘴受到缸蓋的推擠作用使彈性減振環壓縮，一方面可確保噴油器和油軌之間的密封性能，同時可有效地衰減和隔離發動機工作時的振動向高壓油軌總成傳遞，有利于改善發動機的NVH性能。

作為優選，所述出油孔內設有具有外螺紋的連通管，所述連通管位于所述油軌內的端部設有法蘭，所述連通管伸出所述出油孔的外端螺紋連接在所述噴油器的連接端上，在所述連通管上套設有彈性減振環，所述彈性減振環一端抵靠所述噴油器的連接端，另一端抵靠所述凹陷的底面。

噴油器通過連通管螺紋連接在油軌的凹陷內，從而便于其組裝定位，進而便于高壓油軌總成與發動機的裝配。當高壓油軌總成安裝到發動機的缸蓋上時，噴油器的噴油嘴受到缸蓋的推擠作用使彈性減振環壓縮，以確保噴油器和油軌之間的密封性能，同時可有效地衰減和隔離發動機工作時的振動向高壓油軌總成傳遞。

作為優選，所述彈性減振環的橫截面呈矩形，所述彈性減振環內設有環形的膨脹孔，所述彈性減振環的內側面設有至少一個連通所述膨脹孔的徑向連通孔。

由于彈性減振環內設有環形的膨脹孔，因此，彈性減振環的內外側厚度明顯高于中間，從而具有較高的硬度。當高壓油軌總成通過安裝支架安裝到發動機的缸蓋上時，彈性減振環的內外側受到擠壓后緊緊抵靠噴油器的連接端以及凹陷的底面。當油軌內充滿高壓燃料時，高壓燃料首先通過徑向連通孔進入環形的膨脹孔內時，彈性減振環的上下兩側外凸而緊緊抵靠凹陷底面以及噴油器，從而實現噴油器與油軌之間的可靠密封。

因此，本發明具有如下有益效果：外形結構緊湊、便于在發動機艙內的布置，而且燃油的加熱升溫速度快，可實現發動機在低溫環境下的快速啟動。

附圖說明

圖1是本發明的一種分解結構示意圖。

圖2是本發明的另一種分解結構示意圖。

圖3是圖2的局部剖視圖。

圖4是加熱裝置的一種結構示意圖。

圖5是盒體與盒蓋焊接前初始定位狀態的結構示意圖。

圖6是彈性減振環的一種結構示意圖。

圖中：1、油軌 11、盒體 111、凹陷 112、出油孔 113、加熱腔 114、定位凸起 12、盒蓋 121、隔熱板 122、缺口 123、定位盲孔 2、噴油器 3、進油管 4、安裝支架 5、加熱裝置 51、加熱外殼 52、PTC發熱體 53、壓縮體 6、彈性減振環 61、膨脹孔 62、徑向連通孔 7、連通管。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發明做進一步的描述。

如圖1所示，一種發動機高壓油軌總成，包括橫截面呈矩形的管狀的油軌1以及四個噴油器2。為了方便加工和安裝，本發明的油軌1采用分體式結構，具體地，油軌1包括長條狀的盒體11，盒體11在長度方向的一個側面形成開口，從而具有兩個相對的側面、連接兩個側面的底面以及位于兩端的端面，在盒體11開口上焊接有盒蓋12。此外，在盒體11的一個側面中間位置上設置進油管3，以便于高壓燃油的輸入，而盒體11的底面上則設置安裝支架4，以便將油軌1安裝固定到發動機的缸蓋上。為了使結構更緊湊，我們可在盒體11的底面上設置向內下凹的四個凹陷111，四個凹陷111在油軌1的長度方向等間距布置，凹陷111的底面上設置出油孔112，四個噴油器2分別設置在凹陷111內并與出油孔112相連通，以便噴油器2將油軌1內的高壓燃油噴入發動機內。為了改善發動機在低溫環境下的冷啟動性能，我們需要在盒體11的一個側面上設置若干伸入盒體11內的加熱裝置5，以便于快速有效地加熱油軌1內的燃油。具體地，我們可在相鄰的兩個凹陷111之間設置一個加熱裝置5，從而在油軌1上總共設置三個加油裝置5，這樣，每個加油裝置5可分別為兩側凹陷111內的噴油器2加熱燃油，從而有利于燃油的快速均勻加熱。

為了提高燃油的升溫速度和效率，如圖2、圖3所示，我們也可在每個凹陷111前后兩側分別設置加熱裝置5，并且在盒蓋12的內側壁上對應每個凹陷的前后兩側處分別設置向盒體一側延伸的隔熱板121，每個凹陷111前后兩側的隔熱板121將該凹陷111前后兩側的加熱裝置5包圍在內，隔熱板121的形狀與盒體11內腔的橫截面形狀適配，隔熱板121的邊緣貼靠盒體11的內側壁，每個凹陷111前后兩側的隔熱板121在盒體11內分隔出一個獨立的加熱腔113。也就是說，盒體11內總共具有4個加熱腔113和8個加熱裝置5。這樣，加熱裝置5工作時可使加熱腔113內的少量燃油溫度快速升溫至正常工作溫度，并通過出油孔112由噴油器2向外噴出燃油，避免油軌1內燃油溫度的同步上升，實現發動機的快速冷啟動。可以理解的是，我們可在隔熱板121貼靠盒體11的邊緣設置缺口122，這樣，油軌1內位于加熱腔113以外的燃油可通過隔熱板121邊緣的缺口122流入加熱腔113內。也就是說，本發明的加熱裝置5在開始階段只需使加熱腔113內的少量燃油升溫到正常工作溫度，在噴油器2開始噴油時，只需使補充到加熱腔113內的燃油達到正常工作溫度即可，因此可顯著地提高加熱效率，實現發動機在低溫環境下的快速冷啟動。另外，我們可通過適當控制缺口122的大小調節燃油通過缺口122時的阻力，當噴油器2向外噴出燃油時，加熱腔113內的燃油壓力降低，而加熱腔113外面的燃油會通過缺口122以均勻的速度進入加熱腔113內，從而可有效地消除油軌1內液壓波動造成的振動。需要說明的是，本發明的發動機高壓油軌總成除了適用于采用燃油的發動機以外，同樣適用于采用對溫度較為敏感的醇類燃料的發動機。

如圖4所示，本發明的加熱裝置5包括加熱外殼51，該加熱外殼51為薄壁構件，在加熱外殼51內設置具有正、負極端子的PTC發熱體52，并且在PTC發熱體52與加熱外殼51之間填充有由不銹鋼絲折疊構成的壓縮體53，從而使PTC發熱體52與加熱外殼51之間形成軟接觸，一方面可顯著地增加PTC發熱體52與加熱外殼51之間的接觸面積，有利于熱量的傳遞和散發，另一方面，油軌1內的高壓燃油作用在加熱外殼51上，使加熱外殼51會向內下凹變形，并擠壓加熱外殼51內的壓縮體53，以吸收儲存能量，而燃油的壓力降低時，壓縮體53向外脹開而釋放能量，從而有利于減緩加熱腔113內因噴油器2噴油造成的燃油壓力波動，進而降低因燃油壓力的波動引起的油軌振動。

為了提高加熱裝置5的熱傳導效率，壓縮體53的不銹鋼絲可先采用噴砂處理，使不銹鋼絲表面形成細密的凹凸結構，從而使不銹鋼絲具有毛細作用，然后再將噴砂后的不銹鋼絲折疊并放入加熱外殼51內以形成壓縮體53，并且在加熱外殼51內充注冷媒。加熱外殼51內的冷媒在不銹鋼絲的毛細作用下自行流動而遍布整個壓縮體53，包裹在壓縮體53內的PTC發熱體52將熱量傳遞給壓縮體53與PTC發熱體52接觸的內側，從而將吸附在壓縮體53上的冷媒快速蒸發而充滿整個加熱外殼51，蒸發的冷媒將熱量迅速傳遞給加熱外殼51而冷凝成液態，液態的冷媒一部分吸附在加熱外殼51內側壁上，另外部分流到加熱外殼51的下部，然后再通過不銹鋼絲的毛細作用從壓縮體53的外側流至壓縮體53的內側，并再一次地受熱蒸發。如此循環往復，即可將PTC發熱體52產生的熱量迅速傳遞出去，從而有利于縮短發動機在低溫環境下冷啟動所需的時間。需要說明的是，我們可在加熱外殼51上引出PTC發熱體52的正、負極端子一側設置法蘭邊，在盒體11的側壁上設置相應的安裝孔，當我們將加熱裝置5安裝到安裝孔內時，將加熱外殼51的法蘭邊焊接到盒體11的外側壁上，從而實現加熱裝置5與油軌1之間的密封固定。

如圖1、圖2、圖5所示，為了便于盒蓋12和盒體11的焊接定位，我們可在盒體11開口側的邊緣間隔地設置4個定位凸起114，同時在盒蓋內側對應定位凸起114處設置定位盲孔123，定位凸起114的高度大于定位盲孔123的深度，從而當盒蓋12放置到盒體11的開口上時，盒蓋12和盒體11之間會形成0.5-1.5mm的間隙。需要將盒蓋12與盒體11焊接時，我們可先將盒蓋12放置到盒體11的開口上，此時的定位凸起114卡位在對應的定位盲孔123內，從而使盒蓋12與盒體11在位置上初步定位；然后在盒體11和盒蓋12之間施加壓力，使盒體11通過定位凸起114和盒蓋12緊密接觸，而盒蓋12和盒體11的其余部分保持分離狀態；接著將正負電極分別連接在盒體11和盒蓋12上使電流通過盒體11和盒蓋12，由于此時的定位凸起114是由盒體11、盒蓋12構成的油軌1中導電面積最小、電阻最大處，因此，電流使定位凸起114首先發熱融化，在壓力作用下與盒蓋12熔接在一起，從而實現盒蓋12與盒體11可靠的剛性定位，便于后續盒蓋12與盒體11通過激光焊接或釬焊工藝焊接在一起。當然，油軌1也可采用失蠟鑄造工藝制成整體式結構，從而使其可盡量減少焊接縫，提高密封性能。

如圖3所示，我們可在出油孔112內設置具有外螺紋的連通管7，連通管7位于油軌1內的端部設置法蘭，連通管7伸出出油孔112的外端則螺紋連接在噴油器2的連接端上，并且在連通管7上套設彈性減振環6，彈性減振環6一端抵靠噴油器2的連接端，另一端抵靠凹陷111的底面，從而方便噴油器2的安裝和拆卸。或者，本發明的噴油器2也可卡設在凹陷111內，并且在噴油器2的連接端和凹陷111的底面之間設置彈性減振環6。當高壓油軌總成通過安裝支架4安裝到發動機的缸蓋上時，噴油器2的噴油嘴受到缸蓋的推擠作用使彈性減振環6壓縮，一方面確保噴油器2和油軌1之間的密封性能，同時可有效地衰減和隔離發動機工作時的振動向油軌1傳遞，有利于改善發動機的NVH性能。

進一步地，如圖6所示，彈性減振環6的橫截面呈矩形，并且彈性減振環6內設置環形的膨脹孔61，膨脹孔61的橫截面為圓形，從而使彈性減振環6的中間處于被挖空的狀態。此外，在彈性減振環6的內側面等間距地設有4個連通膨脹孔61的徑向連通孔62。當高壓油軌總成通過安裝支架4安裝到發動機的缸蓋上時，彈性減振環6的內外側受到擠壓后緊緊抵靠噴油器2的連接端以及凹陷11的底面，實現噴油器2和油軌1之間的初始密封。當油軌1內充滿高壓燃油時，高壓燃油首先通過徑向連通孔62進入環形的膨脹孔61內，此時彈性減振環6的上下兩側受到高壓燃油的作用而外凸，從而緊緊抵靠凹陷11底面以及噴油器2，確保噴油器2與油軌1在工作狀態下的可靠密封。