Топливный распределитель
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный распределитель (1), предназначенный прежде всего для систем впрыскивания топлива в ДВС со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением и имеющий корпус (6) и по меньшей мере одну муфту (10), выполненную на основе по меньшей мере одной пластмассы. В корпусе (6) топливного распределителя образована топливная полость (7). Помимо этого в корпусе (6) топливного распределителя в месте расположения муфты (10) предусмотрен сквозной канал (20), который с одной стороны сообщается с топливной полостью (7) в корпусе (6), а с другой стороны сообщается с полым внутренним пространством (21) муфты (10). Муфта (10) имеет уплотняющую кромку (22) с центральным отверстием (24) в ней, которым сквозной канал (20) входит в полое внутреннее пространство (21) муфты (10). Технический результат – повышение герметичности конструкции топливного распределителя. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.
Уровень техники
Настоящее изобретение относится к топливному распределителю, предназначенному прежде всего для систем вспрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания (ДВС) со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением. Изобретение относится, в частности, к системам впрыскивания топлива, выполненным в виде систем среднего давления.
В системах впрыскивания топлива, которыми оснащаются автомобили, возможно использование так называемой топливной рампы, которая для применения в системах высокого давления изготавливается из стали или алюминия. Благодаря этому удается достичь способности такой топливной рампы выдерживать давление более 15 МПа (150 бар). Подобную топливную рампу высокого давления из стали можно изготавливать в виде паяной топливной рампы. Основой при этом служит стальная трубка, к которой припаивают отдельные компоненты, такие, например, как крышки, держатели для привинчивания топливной рампы, присоединение высокого давления и переходные устройства (чашки) для установки топливных форсунок. Однако такое конструктивное исполнение топливной рампы сопряжено с высокими производственными расходами на ее изготовление.
Топливные рампы могут далее использоваться по аналогичному назначению в системах низкого давления, составляющего от 0,3 до 0,5 МПа (от 3 до 5 бар). Однако область применения подобных топливных рамп, изначально спроектированных для систем низкого давления, ограничена только такими системами низкого давления.
Из DE 102008040782 А1 известны комбинированная конструкция из по меньшей мере двух соединенных между собой деталей, а также способ ее изготовления. Подобная комбинированная конструкция предназначена прежде всего для применения на автомобилях. Комбинированная конструкция имеет первую деталь с твердой контактной поверхностью и по меньшей мере одну вторую деталь со второй контактной поверхностью, прилегающей к первой контактной поверхности, которая имеет созданную путем электромагнитного облучения структуру. Согласно данной публикации такая структура первой поверхности имеет микроструктуру (микрорельефную структуру) с наложенной на нее наноструктурой (нанорельефную структуру). По этой причине такая известная комбинированная конструкция отличается особой прочностью. При этом возможно выполнение подобной комбинированной конструкции с надежно и длительно сохраняющейся газонепроницаемостью. В такую комбинированную конструкцию соединяют, в частности, одну деталь из термопласта с другой деталью, прежде всего путем ее заливки в материал первой детали при ее литье под давлением.
При осуществлении известного из DE 102008040782 А1 способа и в известной из этой публикации комбинированной конструкции микрорельефная структура может быть образована микрорельефными элементами диаметром порядка от примерно 1 до примерно 999 мкм, а нанорельефная структура может быть образована нанорельефными элементами диаметром порядка от примерно 1 до примерно 999 нм. Первая контактная поверхность может представлять собой поверхность из металла, керамики, пластмассы, прежде всего термопласта или реактопласта. Вторая контактная поверхность может представлять собой поверхность из пластмассы, прежде всего термопласта или реактопласта. Первую деталь после структурирования ее поверхности соединяют со второйдеталью с геометрическим замыканием, предпочтительно путем по меньшей мере частичной заливки первой детали в материал второй детали при ее литье под давлением. Подобный процесс заливки одной детали в материал другой детали при ее литье под давлением в предпочтительном варианте проводят в атмосфере инертного газа, прежде всего в атмосфере азота.
Краткое изложение сущности изобретения
Преимущество предлагаемого в изобретении топливного распределителя с отличительными признаками, представленными в п. 1 формулы изобретения, состоит в возможности создания улучшенного, прежде всего механически прочного и длительно сохраняющего гидравлическую герметичность соединения между одной или несколькими муфтами и корпусом топливного распределителя. При этом удается, в частности, обеспечить достаточное уплотняющее действие, исключающее просачивание топлива, прежде всего бензина, при среднем давлении.
Благодаря приведенным в зависимых пунктах формулы изобретения мерам возможны предпочтительные варианты выполнения топливного распределителя, заявленного в п. 1 формулы изобретения.
В одном из таких предпочтительных вариантов муфта выполнена на основе термопласта. При этом возможно модульное исполнение топливного распределителя. При изготовлении топливного распределителя на его имеющем пригодное для этой цели исполнение корпусе, прежде всего на его выполненном соответствующей длины корпусе можно размещать муфты в количестве, соответствующем количеству цилиндров ДВС. Поэтому на одном корпусе топливного распределителя обычно располагают несколько муфт одинакового исполнения.
В еще одном предпочтительном варианте корпус топливного распределителя выполнен из металла или реактопласта. При этом образуется длительно сохраняющее герметичность соединение между термопластом, из которого выполнена муфта, и корпусом топливного распределителя. Проблему при этом в целом представляют различия в величинах теплового расширения муфты и корпуса топливного распределителя. Помимо этого для обоих таких материалов характерно скорее их низкое сцепление друг с другом. Тем не менее, создать герметичное соединение можно, предусмотрев структурированную поверхность с наружной стороны корпуса топливного распределителя по меньшей мере в месте расположения муфты. Для этого можно, например, ультракороткоимпульсным лазером структурировать поверхность с наружной стороны корпуса топливного распределителя, а затем для образования муфты приформовывать к такой структурированной поверхности литьем под давлением второй материал, который прочно сцепляется с обработанной поверхностью первого материала, из которого выполнен корпус топливного распределителя. С целью обеспечить герметичность в месте соединения между собой муфты и корпуса топливного распределителя, например при среднем давлении, муфта имеет уплотняющую кромку с центральным отверстием в ней, которым сквозной канал в стенке корпуса топливного распределителя входит в полое внутреннее пространство муфты. Благодаря этому в данном месте существенно улучшается уплотняющее действие. Поскольку уплотняющая кромка имеет сравнительно малую толщину, возникающие вследствие теплового расширения силы малы. Сказанное относится также к самому процессу изготовления муфты, в ходе которого пластмасса обычно претерпевает усадку, приводящую к возникновению определенных напряжений, соответственно сил, которые в зоне уплотняющей кромки по причине ее выполнения тонкой также снижены. Поэтому уплотняющая кромка в предпочтительном варианте выполнена в виде узкой уплотняющей кромки, соответственно образована тонким слоем пластмассы.
В еще одном предпочтительном варианте муфта охватывает корпус топливного распределителя. Благодаря этому повышается стабильность соединения между корпусом топливного распределителя и муфтой, при этом, прежде всего, разгружается зона, где расположена уплотняющая кромка.
Предпочтителен также вариант, в котором корпус топливного распределителя выполнен в виде трубчатого корпуса, а муфта имеет по меньшей мере одно охватывающее такой трубчатый корпус крепежное кольцо. Предпочтителен далее вариант, в котором муфта имеет крепежное отверстие. Такое крепежное отверстие муфты позволяет монтировать ее, а тем самым и весь топливный распределитель, например, на ДВС. Поскольку обычно на топливном распределителе предусмотрено несколько муфт, они тем самым служат также для крепления корпуса топливного распределителя к ДВС. Благодаря этому обеспечивается компактность всей конструкции.
Предпочтителен далее вариант, в котором на муфте выполнена чашка под топливную форсунку, а полое внутреннее пространство муфты соединено с этой чашкой. Благодаря этому удается снизить производственные расходы. В этом отношении предпочтителен также вариант, в котором муфта имеет отверстие, которое закрыто заглушкой, ограничивающей полое внутреннее пространство муфты. Благодаря этому упрощается изготовление муфты при ее литьевом приформовывании к корпусу топливного распределителя. Полое внутреннее пространство муфты может быть при этом образовано отверстием, которое в предпочтительном варианте по завершении процесса литьевого приформовывания муфты к корпусу топливного распределителя закрывают заглушкой.
Краткое описание чертежей
В последующем описании изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых предпочтительных вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых соответствующие друг другу элементы обозначены одинаковыми позициями и на которых показано:
на фиг. 1 - схематичный вид в аксонометрии топливного распределителя, выполненного по одному из вариантов осуществления изобретения, и
на фиг. 2 - схематичный вид в разрезе муфты изображенного на фиг. 1 топливного распределителя, выполненного по одному из вариантов осуществления изобретения.
Описание вариантов осуществления изобретения
На фиг. 1 схематично в аксонометрии показан топливный распределитель 1, выполненный по одному из вариантов осуществления изобретения. Помимо этого на чертеже показаны смонтированные на топливном распределителе 1 топливные форсунки 2, 3, 4, 5. Такой топливный распределитель 1 может быть выполнен, прежде всего, в виде топливной рампы 1, называемой также топливораспределительной рампой или топливным коллектором. Подобный топливный распределитель 1 особо пригоден для применения в системах вспрыскивания топлива в ДВС со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением. Такой топливный распределитель 1 пригоден, в частности, для применения в системе среднего давления. Среднее давление в подобной системе может при этом составлять от 3 до 10 МПа, соответственно от 30 до 100 бар. Среднее давление, прежде всего, может составлять от 5 до 7 МПа, соответственно от 50 до 70 бар. Однако предлагаемый в изобретении топливный распределитель 1 пригоден также для применения в иных системах.
Топливный распределитель 1 имеет корпус 6. В рассматриваемом варианте корпус 6 топливного распределителя выполнен в виде трубчатого корпуса 6. Внутри такого трубчатого корпуса 6 образована топливная полость 7. На концах 8, 9 трубчатого корпуса 6 соответствующим образом предусматривают заглушку и присоединение высокого давления.
На трубчатом корпусе 6 топливного распределителя установлено несколько муфт 10, 11, 12, 13. Количество муфт 10-13 при этом определяется конкретными условиями применения топливного распределителя, т.е. определяется количеством цилиндров ДВС.
Трубчатый корпус 6 топливного распределителя имеет наружную сторону 14, которая в данном варианте выполнена в форме боковой поверхности цилиндра. Крепление муфт 10-13 к корпусу топливного распределителя поясняется ниже на примере муфты 10.
На фиг. 2 схематично в разрезе показана муфта 10 топливного распределителя 1, выполненного по рассматриваемому варианту осуществления изобретения. Помимо этого на чертеже в поперечном разрезе показан трубчатый корпус 6 топливного распределителя 1. Поверхность 15 наружной стороны 14 трубчатого корпуса 6 по меньшей мере в месте расположения муфты 10 выполнена в виде структурированной (или рельефной) поверхности 15. Структурировать поверхность можно путем лазерной обработки. После выполнения поверхности 15 из первого материала трубчатого корпуса 6 вокруг него под давлением отливают второй материал, образующий муфту 10. Такой второй материал прочно соединяется, соответственно сцепляется с обработанной поверхностью 15 из первого материала.
В качестве первого материала корпуса 6 топливного распределителя может использоваться сталь либо волокнистый композиционный материал, прежде всего стекловолокнистый или углеволокнистый материал. Второй материал для изготовления муфты 10 в предпочтительном варианте представляет собой термопласт. В этом случае муфта 10 образована на основе такого термопласта.
Отформованная муфта 10 имеет крепежное кольцо 16, которое охватывает трубчатый корпус 6 по его структурированной поверхности 15. Благодаря этому обеспечивается возможность эффективного восприятия сил между трубчатым корпусом 6 и муфтой 10 без возникновения их относительного перемещения.
Трубчатый корпус 6 топливного распределителя имеет в своей стенке сквозной канал 20, который с одной стороны сообщается с топливной полостью 7, а с другой стороны - с полым внутренним пространством (полостью) 21 муфты 10. Муфта 10 имеет уплотняющую кромку 22. Наружная сторона 23 уплотняющей кромки 22 примыкает к структурированной поверхности 15 трубчатого корпуса 6. Уплотняющая кромка 22 со своей наружной стороны 23 соединена со структурированной поверхностью 15.
Сквозной канал 20 ведет, как указано выше, в полое внутреннее пространство 21 муфты 10. При этом уплотняющая кромка 22 имеет центральное отверстие 24, которым сквозной канал 20 входит в полое внутреннее пространство 21 муфты.
Поскольку муфта 10 в месте, где расположена уплотняющая кромка 22, выполнена сравнительно тонкой, возникающие в зоне уплотняющей кромки 22 между муфтой 10 и трубчатым корпусом 6 механические напряжения, соответственно силы, появление которых может быть обусловлено различиями в свойствах материалов, сравнительно низки. Сказанное относится, например, к различиям в коэффициентах теплового расширения первого материала, из которого выполнен корпус 6 топливного распределителя, и второго материала, из которого выполнена муфта 10.
Тем самым, с одной стороны, муфту 10 можно благодаря структурированной поверхности 15 отливать под давлением вокруг трубчатого корпуса 6 с плотным, соответственно герметичным его охватом. Кроме того, наличие уплотняющей кромки 22 позволяет реализовать герметичное соединение, благодаря чему возможно образование топливопровода, ведущего из топливной полости 7 в полое внутреннее пространство 21 муфты. Герметичность при этом может обеспечиваться прежде всего для работы при среднем давлении.
Полое внутреннее пространство 21 муфты 10 образовано отверстием 25, которое закрыто заглушкой 26. При этом предусмотрен соединительный канал 27, ведущий из полого внутреннего пространства 21 муфты 10 в выполненную на ней чашку 28 под топливную форсунку. Тем самым топливо может поступать из топливной полости 7 к топливной форсунке 2, смонтированной в чашке 28.
Толщина 29 уплотняющей кромки 22 может составлять, например, от приблизительно 0,2 до приблизительно 1 мм.
Как показано на фиг. 1, каждая из муфт 10-13 имеет по крепежному отверстию 30, 31, 32, 33. Такие отверстия позволяет крепить топливный распределитель к ДВС. Поскольку каждая из муфт 10-13 охватывает трубчатый корпус 6, обеспечивается его надежное крепление. При изготовлении топливного распределителя 1 проявляется, кроме того, то преимущество, что характеризующееся короткой продолжительностью цикла формование муфт путем их литья под давлением вокруг корпуса топливного распределителя позволяет исключить из технологического процесса трудоемкие операции, такие, например, как пайка. Благодаря этому сокращаются издержки и уменьшается образование диоксида углерода при изготовлении топливного распределителя. Помимо этого, литьевое приформовывание муфт 10-13 к трубчатому корпусу 6 топливного распределителя с использованием соответствующим образом выполненной литьевой формы обеспечивает возможность согласования с разными межцилиндровыми расстояниями. Наличие такой возможности обусловлено тем, что муфты 10-13 можно предусматривать на трубчатом корпусе 6 топливного распределителя на разных расстояниях друг относительно друга.
У показанной на фиг. 1 муфты 10 возможность прохождения топлива в ее полое внутреннее пространство 21 через ее крепежное кольцо 16 обеспечивает сквозной канал 20. Дополнительно может быть предусмотрено еще одно крепежное кольцо 34, которое образует элемент крепления топливного распределителя к головке блока цилиндров двигателя и обеспечивает механическое соединение между корпусом 6 топливного распределителя и установленным в крепежном отверстии 30 крепежным средством. Благодаря этому удается дополнительно повысить стабильность топливного распределителя 1. Наличие у муфты еще одного крепежного кольца позволяет, в частности, дополнительного разгрузить зону, где расположена уплотняющая кромка 22. Благодаря этому улучшается также уплотняющее действие.
Тем самым механическое соединение между уплотняющей кромкой 22 и структурированной поверхностью 15 на корпусе 6 топливного распределителя способно надежно выдерживать возникающие при работе силы, соответственно механические напряжения, которые могут быть обусловлены различиями в величинах теплового расширения материалов и механическими удерживающими усилиями. В результате обеспечивается механически прочное и длительно сохраняющее гидравлическую герметичность соединение между муфтами 10-13, которые в предпочтительном варианте выполнены на основе по меньшей мере одной пластмассы, например термопласта, и трубчатым корпусом 6 топливного распределителя. Тем самым исключается течь топлива в месте такого соединения.
Изобретение не ограничено описанными выше вариантами его осуществления.
1. Топливный распределитель (1) прежде всего для систем впрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением, имеющий корпус (6) и по меньшей мере одну муфту (10), выполненную на основе по меньшей мере одной пластмассы, при этом в корпусе (6) образована топливная полость (7), а также в корпусе (6) в месте расположения муфты (10) предусмотрен сквозной канал (20), который с одной стороны сообщается с топливной полостью (7) в корпусе (6), а с другой стороны сообщается с полым внутренним пространством (21) муфты (10), которая имеет уплотняющую кромку (22) с центральным отверстием (24) в ней, которым сквозной канал (20) входит в полое внутреннее пространство (21) муфты (10), отличающийся тем, что с наружной стороны его корпуса (6) по меньшей мере в месте расположения муфты (10) предусмотрена структурированная поверхность (15), с которой по меньшей мере в основном соединена наружная сторона (23) уплотняющей кромки (22).
2. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что муфта (10) выполнена на основе термопласта.
3. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что его корпус (6) по меньшей мере в основном выполнен из металла, реактопласта или волокнистого композиционного материала.
4. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что муфта (10) охватывает его корпус (6).
5. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что его корпус (6) выполнен в виде трубчатого корпуса (6), а муфта (10) имеет по меньшей мере одно охватывающее его крепежное кольцо (16, 34).
6. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что муфта (10) имеет крепежное отверстие (30).
7. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что на муфте (10) выполнена чашка (28) под топливную форсунку, а полое внутреннее пространство (21) муфты (10) соединено с этой чашкой (28).
8. Топливный распределитель по одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что муфта (10) имеет отверстие (25), которое закрыто заглушкой (26), ограничивающей полое внутреннее пространство (21) муфты (10).
