一种发动机高压油轨总成的制作方法

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其是涉及一种发动机高压油轨总成。

背景技术：

发动机高压油轨总成通常包括由不锈钢管制成的高压油轨，在高压油轨上设有进油管、喷油器以及用于安装固定的安装支架，高压的液态燃料从进油管进入到高压油轨内，再经喷油器喷入发动机内。为了改善发动机在气温较低的环境里的冷启动性能，人们通常会在高压油轨总成上增加设置相应的电加热装置，以提高从喷油器喷出的燃料的温度，从而改善喷出燃料的雾化效果。现有技术中，加热装置结构最常见的有两种，一种是将加热装置集成在喷油器上，从而构成加热型喷油器，或者是在油轨与喷油器的连接处设置加热塞，以提高从喷油器喷出的燃料温度；另一种是在油轨管两端设置加热棒，以提高油轨内燃油的温度，进而改善发动机的冷启动性能。

例如，在中国专利文献上公开的一种“燃油轨总成”，公布号为CN 105156245A，，包括燃油轨本体和加热装置，所述加热装置包括与所述燃油轨本体连接的外壳体和设置于外壳体内的加热电阻。该燃油轨总成，通过设置与燃油轨本体连接的加热装置，并在加热装置内部设置加热电阻，从而可显著地改善发动机的冷启动性能，同时和加热型喷油器相比，成本相对较小，兼顾了技术和成本的优势。然而上述燃油轨总成仍然存在如下缺陷：首先，加热装置是设置在燃油轨外部的，因此，使燃油轨总成外形尺寸大，不利于在发动机舱内的布置。其次，为了提高油轨内油压的稳定性，油轨需要具有足够的容积，以避免在喷油器喷油后油压产生大的波动，进而影响喷油器的喷油。而现有的油轨总成中加热装置基本上是对油轨内全部燃油同时进行加热，因此，油轨内燃油的加热升温速度慢，加热效率低，因而不利于发动机在低温环境下的快速启动，影响燃油的雾化效果。如果单纯提高加热装置的功率，则不利于对燃油温度的控制，容易造成油轨内燃油温度的不均匀。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的发动机高压油轨总成所存在的外形尺寸大、不利于在发动机舱内的布置、燃油的加热升温速度慢、影响低温环境下燃油雾化效果的问题，提供一种发动机高压油轨总成，不仅结构紧凑、便于在发动机舱内的布置，而且燃油的加热升温速度快、可实现发动机在低温环境下的快速启动。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种发动机高压油轨总成，包括管状的油轨，所述油轨上设有安装支架和进油管，所述油轨的侧壁上设有向内下凹的至少二个凹陷，所述凹陷的底面上设有出油孔，所述凹陷内分别设有与所述出油孔连通的喷油器，在所述油轨的侧壁上位于每个凹陷旁侧位置分别设有伸入所述油轨内的加热装置。

本发明的发动机高压油轨总成在油轨的侧壁上设置凹陷，并将喷油器设置在凹陷内，从而可显著地缩小整个高压油轨总成的外形尺寸，使高压油轨总成的结构更紧凑，便于其在发动机舱内的布置。此外，在油轨上设置凹陷可显著地提高油轨的刚性和强度。特别是，本发明的加热装置伸入油轨内部，因此，加热装置所产生的热量可直接传递给高压油轨内的燃料，从而提高热传导效率，并且，在每个凹陷旁侧均设置加热装置，一方面有利于改善从各喷油器喷出的燃料温度的一致性，同时有利于使凹陷附近的燃料快速升温，并经过凹陷底面的出油孔从喷油器喷出。也就是说，高压油轨内燃料的温度会形成一个阶梯差，越是靠近凹陷处，燃料的温度会越高，靠近凹陷位置温度较高的燃料先通过出油孔从喷油器喷出，因而可在不增加加热装置功率的前提下实现燃料温度的快速提升，进而有效地实现发动机在低温环境下的快速启动。

作为优选，所述加热装置包括加热外壳，在所述加热外壳内设有PTC发热体，在所述PTC发热体与所述加热外壳之间填充有由金属丝折叠构成的压缩体。

PTC发热体具有工作时无明火，升温快，电压适用范围宽的优点，特别是，当温度超过其居里温度时，电阻会骤然增加而停止发热，因而可确保其工作时的安全性。由金属丝折叠构成的压缩体可显著地增加与PTC发热体之间的接触面积，从而将PTC发热体产生的热量迅速传递到加热外壳上，进而传递给油轨内的燃料。而加热外壳可由不锈钢薄板冲压制成，从而具有一定的弹性。油轨内的高压燃料作用在加热外壳上，使加热外壳会向内下凹变形，并挤压加热壳体内的压缩体，以吸收储存能量，而燃料的压力降低时，压缩体向外胀开而释放能量，从而有利于减缓油轨内的燃料压力波动，进而降低因燃料压力的波动引起的油轨振动。

作为优选，所述压缩体采用不锈钢丝制成，所述不锈钢丝表面具有经喷砂处理后形成的凹凸结构，在所述加热外壳内充注有冷媒。

表面经喷砂处理后形成的凹凸结构使不锈钢丝具有毛细作用，因此加热外壳内的冷媒可沿着不锈钢丝自行流动而遍布整个压缩体，包裹在压缩体内的PTC发热体将热量传递给压缩体，从而将吸附在压缩体上的冷媒快速蒸发而充满整个加热外壳，蒸发的冷媒将热量迅速传递给加热外壳而冷凝成液态并流到加热外壳的下部，然后再 通过不锈钢丝的毛细作用自行流动而遍布整个压缩体。如此循环往复，即可将PTC发热体产生的热量迅速传递出去，从而有利于缩短发动机在低温环境下冷启动所需的时间。

作为优选，所述油轨包括一侧开口的长条状的盒体以及焊接在盒体开口上的盒盖，所述凹陷位于所述盒体的底面上并沿着盒体的长度方向间隔布置，所述盒盖的内侧壁上对应每个凹陷的前后两侧处分别设有隔热板，所述隔热板向所述盒体一侧延伸并贴靠盒体的内侧壁，从而在盒体内分隔出一个加热腔，所述隔热板贴靠盒体的边缘设有缺口，在所述加热腔内的所述凹陷前后两侧分别设有加热装置。

本发明的油轨由盒体和盒盖焊接而成，因而便于其通过铸造成型，有利于提高生产效率和产品的一致性。特别是，盒盖上的隔热板在盒体内分隔出包容凹陷和加热装置的加热腔，这样加热装置可使加热腔内的少量燃料温度快速升温，避免油轨内燃料温度的同步上升，实现发动机的快速冷启动，而油轨内位于加热腔以外的燃料则可通过隔热板边缘的缺口流进加热腔内。我们可通过适当控制缺口的大小调节燃料通过缺口时的阻力，这样，当喷油器向外喷出燃料时，加热腔内的压力降低，而加热腔外面的燃料会通过缺口以均匀的速度进入加热腔内，从而可有效地消除油轨内液压波动造成的振动。

作为优选，所述盒体开口侧的边缘间隔地设有定位凸起，所述盒盖在对应所述定位凸起处设有定位盲孔，所述定位凸起的高度大于所述定位盲孔的深度，在将所述盒盖焊接到所述盒体前，先将所述定位凸起卡位在对应的定位盲孔内，然后在所述盒体和盒盖之间施加压力，所述盒体通过所述定位凸起和盒盖相接触，接着将正负电极分别连接在所述盒体和盒盖上使电流通过盒体和盒盖，从而使定位凸起发热融化与盒盖熔接在一起，实现盒盖与盒体的可靠定位。

本发明的油轨在盒体、盒盖焊接之间先进行初步的定位。定位凸起和定位盲孔的配合便于盒盖准确定外在盒体上，并且此时的盒盖与盒体的边缘相互分离，盒盖仅仅只是与盒体上的定位凸起相接触，也就是说，此时的定位凸起是由盒体盒盖构成的油轨中导电面积最小、电阻最大处，因此，当电流通过盒体和盒盖时，定位凸起发热融化，在压力作用下与盒盖熔接在一起，从而实现盒盖与盒体的刚性定位，便于后续盒盖与盒体的焊接。

作为优选，所述喷油器卡设在所述凹陷内，在所述喷油器的连接端和所述凹陷的底面之间设有弹性减振环。

当本发明的高压油轨总成通过安装支架安装到发动机的缸盖上时，喷油器的喷油嘴受到缸盖的推挤作用使弹性减振环压缩，一方面可确保喷油器和油轨之间的密封性能，同时可有效地衰减和隔离发动机工作时的振动向高压油轨总成传递，有利于改善发动机的NVH性能。

作为优选，所述出油孔内设有具有外螺纹的连通管，所述连通管位于所述油轨内的端部设有法兰，所述连通管伸出所述出油孔的外端螺纹连接在所述喷油器的连接端上，在所述连通管上套设有弹性减振环，所述弹性减振环一端抵靠所述喷油器的连接端，另一端抵靠所述凹陷的底面。

喷油器通过连通管螺纹连接在油轨的凹陷内，从而便于其组装定位，进而便于高压油轨总成与发动机的装配。当高压油轨总成安装到发动机的缸盖上时，喷油器的喷油嘴受到缸盖的推挤作用使弹性减振环压缩，以确保喷油器和油轨之间的密封性能，同时可有效地衰减和隔离发动机工作时的振动向高压油轨总成传递。

作为优选，所述弹性减振环的横截面呈矩形，所述弹性减振环内设有环形的膨胀孔，所述弹性减振环的内侧面设有至少一个连通所述膨胀孔的径向连通孔。

由于弹性减振环内设有环形的膨胀孔，因此，弹性减振环的内外侧厚度明显高于中间，从而具有较高的硬度。当高压油轨总成通过安装支架安装到发动机的缸盖上时，弹性减振环的内外侧受到挤压后紧紧抵靠喷油器的连接端以及凹陷的底面。当油轨内充满高压燃料时，高压燃料首先通过径向连通孔进入环形的膨胀孔内时，弹性减振环的上下两侧外凸而紧紧抵靠凹陷底面以及喷油器，从而实现喷油器与油轨之间的可靠密封。

因此，本发明具有如下有益效果：外形结构紧凑、便于在发动机舱内的布置，而且燃油的加热升温速度快，可实现发动机在低温环境下的快速启动。

附图说明

图1是本发明的一种分解结构示意图。

图2是本发明的另一种分解结构示意图。

图3是图2的局部剖视图。

图4是加热装置的一种结构示意图。

图5是盒体与盒盖焊接前初始定位状态的结构示意图。

图6是弹性减振环的一种结构示意图。

图中：1、油轨 11、盒体 111、凹陷 112、出油孔 113、加热腔 114、定位凸起 12、盒盖 121、隔热板 122、缺口 123、定位盲孔 2、喷油器 3、进油管 4、安装支架 5、加热装置 51、加热外壳 52、PTC发热体 53、压缩体 6、弹性减振环 61、膨胀孔 62、径向连通孔 7、连通管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示，一种发动机高压油轨总成，包括横截面呈矩形的管状的油轨1以及四个喷油器2。为了方便加工和安装，本发明的油轨1采用分体式结构，具体地，油轨1包括长条状的盒体11，盒体11在长度方向的一个侧面形成开口，从而具有两个相对的侧面、连接两个侧面的底面以及位于两端的端面，在盒体11开口上焊接有盒盖12。此外，在盒体11的一个侧面中间位置上设置进油管3，以便于高压燃油的输入，而盒体11的底面上则设置安装支架4，以便将油轨1安装固定到发动机的缸盖上。为了使结构更紧凑，我们可在盒体11的底面上设置向内下凹的四个凹陷111，四个凹陷111在油轨1的长度方向等间距布置，凹陷111的底面上设置出油孔112，四个喷油器2分别设置在凹陷111内并与出油孔112相连通，以便喷油器2将油轨1内的高压燃油喷入发动机内。为了改善发动机在低温环境下的冷启动性能，我们需要在盒体11的一个侧面上设置若干伸入盒体11内的加热装置5，以便于快速有效地加热油轨1内的燃油。具体地，我们可在相邻的两个凹陷111之间设置一个加热装置5，从而在油轨1上总共设置三个加油装置5，这样，每个加油装置5可分别为两侧凹陷111内的喷油器2加热燃油，从而有利于燃油的快速均匀加热。

为了提高燃油的升温速度和效率，如图2、图3所示，我们也可在每个凹陷111前后两侧分别设置加热装置5，并且在盒盖12的内侧壁上对应每个凹陷的前后两侧处分别设置向盒体一侧延伸的隔热板121，每个凹陷111前后两侧的隔热板121将该凹陷111前后两侧的加热装置5包围在内，隔热板121的形状与盒体11内腔的横截面形状适配，隔热板121的边缘贴靠盒体11的内侧壁，每个凹陷111前后两侧的隔热板121在盒体11内分隔出一个独立的加热腔113。也就是说，盒体11内总共具有4个加热腔113和8个加热装置5。这样，加热装置5工作时可使加热腔113内的少量燃油温度快速升温至正常工作温度，并通过出油孔112由喷油器2向外喷出燃油，避免油轨1内燃油温度的同步上升，实现发动机的快速冷启动。可以理解的是，我们可在隔热板121贴靠盒体11的边缘设置缺口122，这样，油轨1内位于加热腔113以外的燃油可通过隔热板121边缘的缺口122流入加热腔113内。也就是说，本发明的加热装置5在开始阶段只需使加热腔113内的少量燃油升温到正常工作温度，在喷油器2开始喷油时，只需使补充到加热腔113内的燃油达到正常工作温度即可，因此可显著地提高加热效率，实现发动机在低温环境下的快速冷启动。另外，我们可通过适当控制缺口122的大小调节燃油通过缺口122时的阻力，当喷油器2向外喷出燃油时，加热腔113内的燃油压力降低，而加热腔113外面的燃油会通过缺口122以均匀的速度进入加热腔113内，从而可有效地消除油轨1内液压波动造成的振动。需要说明的是，本发明的发动机高压油轨总成除了适用于采用燃油的发动机以外，同样适用于采用对温度较为敏感的醇类燃料的发动机。

如图4所示，本发明的加热装置5包括加热外壳51，该加热外壳51为薄壁构件，在加热外壳51内设置具有正、负极端子的PTC发热体52，并且在PTC发热体52与加热外壳51之间填充有由不锈钢丝折叠构成的压缩体53，从而使PTC发热体52与加热外壳51之间形成软接触，一方面可显著地增加PTC发热体52与加热外壳51之间的接触面积，有利于热量的传递和散发，另一方面，油轨1内的高压燃油作用在加热外壳51上，使加热外壳51会向内下凹变形，并挤压加热外壳51内的压缩体53，以吸收储存能量，而燃油的压力降低时，压缩体53向外胀开而释放能量，从而有利于减缓加热腔113内因喷油器2喷油造成的燃油压力波动，进而降低因燃油压力的波动引起的油轨振动。

为了提高加热装置5的热传导效率，压缩体53的不锈钢丝可先采用喷砂处理，使不锈钢丝表面形成细密的凹凸结构，从而使不锈钢丝具有毛细作用，然后再将喷砂后的不锈钢丝折叠并放入加热外壳51内以形成压缩体53，并且在加热外壳51内充注冷媒。加热外壳51内的冷媒在不锈钢丝的毛细作用下自行流动而遍布整个压缩体53，包裹在压缩体53内的PTC发热体52将热量传递给压缩体53与PTC发热体52接触的内侧，从而将吸附在压缩体53上的冷媒快速蒸发而充满整个加热外壳51，蒸发的冷媒将热量迅速传递给加热外壳51而冷凝成液态，液态的冷媒一部分吸附在加热外壳51内侧壁上，另外部分流到加热外壳51的下部，然后再通过不锈钢丝的毛细作用从压缩体53的外侧流至压缩体53的内侧，并再一次地受热蒸发。如此循环往复，即可将PTC发热体52产生的热量迅速传递出去，从而有利于缩短发动机在低温环境下冷启动所需的时间。需要说明的是，我们可在加热外壳51上引出PTC发热体52的正、负极端子一侧设置法兰边，在盒体11的侧壁上设置相应的安装孔，当我们将加热装置5安装到安装孔内时，将加热外壳51的法兰边焊接到盒体11的外侧壁上，从而实现加热装置5与油轨1之间的密封固定。

如图1、图2、图5所示，为了便于盒盖12和盒体11的焊接定位，我们可在盒体11开口侧的边缘间隔地设置4个定位凸起114，同时在盒盖内侧对应定位凸起114处设置定位盲孔123，定位凸起114的高度大于定位盲孔123的深度，从而当盒盖12放置到盒体11的开口上时，盒盖12和盒体11之间会形成0.5-1.5mm的间隙。需要将盒盖12与盒体11焊接时，我们可先将盒盖12放置到盒体11的开口上，此时的定位凸起114卡位在对应的定位盲孔123内，从而使盒盖12与盒体11在位置上初步定位；然后在盒体11和盒盖12之间施加压力，使盒体11通过定位凸起114和盒盖12紧密接触，而盒盖12和盒体11的其余部分保持分离状态；接着将正负电极分别连接在盒体11和盒盖12上使电流通过盒体11和盒盖12，由于此时的定位凸起114是由盒体11、盒盖12构成的油轨1中导电面积最小、电阻最大处，因此，电流使定位凸起114首先发热融化，在压力作用下与盒盖12熔接在一起，从而实现盒盖12与盒体11可靠的刚性定位，便于后续盒盖12与盒体11通过激光焊接或钎焊工艺焊接在一起。当然，油轨1也可采用失蜡铸造工艺制成整体式结构，从而使其可尽量减少焊接缝，提高密封性能。

如图3所示，我们可在出油孔112内设置具有外螺纹的连通管7，连通管7位于油轨1内的端部设置法兰，连通管7伸出出油孔112的外端则螺纹连接在喷油器2的连接端上，并且在连通管7上套设弹性减振环6，弹性减振环6一端抵靠喷油器2的连接端，另一端抵靠凹陷111的底面，从而方便喷油器2的安装和拆卸。或者，本发明的喷油器2也可卡设在凹陷111内，并且在喷油器2的连接端和凹陷111的底面之间设置弹性减振环6。当高压油轨总成通过安装支架4安装到发动机的缸盖上时，喷油器2的喷油嘴受到缸盖的推挤作用使弹性减振环6压缩，一方面确保喷油器2和油轨1之间的密封性能，同时可有效地衰减和隔离发动机工作时的振动向油轨1传递，有利于改善发动机的NVH性能。

进一步地，如图6所示，弹性减振环6的横截面呈矩形，并且弹性减振环6内设置环形的膨胀孔61，膨胀孔61的横截面为圆形，从而使弹性减振环6的中间处于被挖空的状态。此外，在弹性减振环6的内侧面等间距地设有4个连通膨胀孔61的径向连通孔62。当高压油轨总成通过安装支架4安装到发动机的缸盖上时，弹性减振环6的内外侧受到挤压后紧紧抵靠喷油器2的连接端以及凹陷11的底面，实现喷油器2和油轨1之间的初始密封。当油轨1内充满高压燃油时，高压燃油首先通过径向连通孔62进入环形的膨胀孔61内，此时弹性减振环6的上下两侧受到高压燃油的作用而外凸，从而紧紧抵靠凹陷11底面以及喷油器2，确保喷油器2与油轨1在工作状态下的可靠密封。