ТОПЛИВНЫЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ Российский патент 2016 года по МПК F02M69/50 F02M55/02 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится к топливному распределителю, прежде всего топливной рампе для систем вспрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания (ДВС) со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением. Изобретение особо пригодно для применения в системах впрыскивания топлива, выполненных в виде систем среднего давления.

Для изготовления топливных рамп, предназначенных для систем непосредственного впрыскивания топлива, которые работают под высоким давлением и предназначены для автомобилей, в качестве конструкционного материала может использоваться сталь или алюминий. Для изготовления же топливных рамп, предназначенных для систем распределенного впрыскивания топлива во впускные каналы (или систем впрыскивания топлива во впускной коллектор), могут использоваться тонкостенные стальные трубки, пластмассовые трубки или при определенных условиях также алюминиевые трубки. В отличие от систем впрыскивания топлива под высоким давлением, которые работают, прежде всего, при давлении примерно 20 МПа (200 бар), недорогие системы впрыскивания топлива под низким давлением обычно применяются при давлении, которое составляет лишь от 0,3 до 0,5 МПа, соответственно от 3 до 5 бар.

У топливной рампы из стали крепление присоединения высокого давления к основной трубке из стали возможно путем пайки. При использовании же пластмассовой трубки такой способ крепления технологически невозможен. Однако при использовании пластмассовой трубки соответствующее соединение можно выполнять путем пригодного для этого сварочного процесса.

Краткое изложение сущности изобретения

Преимущество предлагаемого в изобретении топливного распределителя с отличительными признаками, представленными в п. 1 формулы изобретения, состоит в возможности создания пригодного для работы при среднем давлении соединения, прежде всего для закрепления присоединения или заглушки, со сравнительно низкими производственными расходами.

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 резьбовой элемент выполнен в виде соединительного элемента с соединительной частью и ведущим от нее в топливную полость сквозным отверстием. Благодаря этому возможна реализация пригодного для работы при среднем давлении присоединения. К подобному присоединению можно подсоединять топливопровод для подачи находящегося под определенным давлением топлива в топливную полость топливного распределителя. Такое присоединение в предпочтительном варианте может быть при этом реализовано путем крепления по резьбе, прежде всего путем ввинчивания с самонакаткой ответной резьбы.

Однако предпочтителен также вариант с выполнением по меньшей мере одного резьбового элемента в виде заглушки. Так, например, топливный распределитель может быть выполнен в виде продолговатого топливного распределителя, у которого на одном его конце предусмотрено присоединение, а на другом его конце предусмотрена заглушка. Таким путем топливный распределитель при необходимости можно также согласовывать с разными условиями его монтажа (т.е. можно выполнять левого или правого исполнения).

В еще одном предпочтительном варианте резьбовой элемент имеет наружную резьбу и выполненную на нем кольцевую канавку под вставленное в нее уплотнительное кольцо. При этом предпочтительно далее выполнять кольцевую канавку с внутренним диаметром меньше внутреннего диаметра наружной резьбы резьбового элемента. Благодаря этому удается избежать излишнего нагружения уплотнительного кольца и тем самым его повреждения при ввинчивании резьбового элемента. Посадка уплотнительного кольца на меньшем диаметре дополнительно предпочтительна постольку, поскольку благодаря этому уменьшается гидравлически эффективный диаметр и тем самым снижаются возникающие усилия.

Предпочтителен далее вариант, в котором наружная резьба резьбового элемента имеет коническую форму с более крутым углом, чем цилиндрическая или коническая форма отверстия корпусной детали. Благодаря конической форме резьбы, имеющей более крутой угол по сравнению, например, с литейным уклоном, с которым выполняют образующую корпусную деталь пластмассовую отливку для облегчения ее извлечения из литьевой формы, первый виток резьбы вдавливается или врезается в пластмассовую деталь при накатке на ней резьбы на меньшую глубину, чем последний виток. В результате у первого витка резьбового элемента, где существует возможное место запрограммированного разрушения преимущественно трубчатой корпусной детали, образуется меньший концентратор напряжений с вытекающим отсюда преимуществом, состоящим в сохранении высокой прочности корпусной детали, прежде всего трубчатой корпусной детали, а на последних витках резьбы возникает вполне ощутимая передаваемая нагрузка. Благодаря этому возможно выполнение резьбового элемента оптимально коротким, что позволяет снизить расход идущего на его изготовление материала и уменьшить потребное монтажное пространство.

Предпочтителен далее вариант, в котором кольцевая канавка расположена на резьбовом элементе на участке между его наружной резьбой и его обращенным к топливной полости концом. При этом в предпочтительном варианте уплотнительное кольцо предшествует наружной резьбе резьбового элемента в направлении его ввинчивания. Тем самым возможна реализация конструкции, в которой расположенное в кольцевой канавке уплотнительное кольцо при ввинчивании резьбового элемента опережает в своем перемещении его наружную резьбу. Особые преимущества достигаются при этом при самонакатывающем ответную резьбу ввинчивании резьбового элемента. Уплотнительное кольцо герметично отделяет зону, где расположена наружная резьба резьбового элемента, от топливной полости. Благодаря этому стружка и иные загрязнения, находящиеся в зоне наружной резьбы резьбового элемента, не могут проникнуть далее внутрь, т.е. в топливную полость. Помимо этого такая стружка и возможно присутствующие иные загрязнения не могут попасть и наружу. Тем самым находящиеся в зоне наружной резьбы резьбового элемента загрязнения оказываются заблокированы в замкнутом пространстве. В результате изначально исключается нарушение работоспособности системы впрыскивания топлива.

В еще одном предпочтительном варианте корпусная деталь выполнена из пластмассы, прежде всего в виде пластмассовой отливки, т.е. в виде пластмассового изделия, полученного литьем под давлением. Благодаря этому возможно ее изготовление с малыми затратами. Предпочтительно далее выполнять на корпусной детали в продольном направлении и/или в поперечном направлении относительно оси резьбового элемента продольные ребра, соответственно поперечные ребра. Благодаря этому удается повысить прочность изготовленной из пластмассы корпусной детали. Именно у пластмассовой отливки толщина ее стенки ограничена. Поэтому по меньшей мере в зоне резьбового элемента длина продольных ребер, соответственно расстояние между поперечными ребрами предпочтительно должно быть больше длины ввинченной в корпусную деталь наружной резьбы резьбового элемента. Благодаря этому усилие может передаваться за пределы концентратора напряжений у первого витка резьбы на более прочную часть корпусной детали, где отсутствуют концентраторы напряжений, соответственно надрезы.

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 разрезе фрагмента топливного распределителя, выполненного по первому варианту осуществления изобретения, и

на фиг. 2 - схематичный вид фрагмента топливного распределителя, выполненного по второму варианту осуществления изобретения.

Описание вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 схематично в разрезе показан фрагмент топливного распределителя 1, выполненного по первому варианту осуществления изобретения. Такой топливный распределитель 1 в данном случае 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 по меньшей мере одну корпусную деталь 2, заключающую внутри себя топливную полость 3. Корпусная деталь 2 может образовывать весь корпус топливного распределителя 1. Однако корпус топливного распределителя может быть образован и несколькими корпусными деталями 2. Корпусная деталь 2 имеет отверстие 4 с внутренней резьбой 5.

Помимо этого предусмотрен резьбовой (или ввертный) элемент 6 с наружной резьбой 7. Такой резьбовой элемент 6 своей наружной резьбой 7 ввинчен в отверстие 4 с внутренней резьбой 5.

В данном варианте резьбовой элемент 6 имеет соединительную часть 8 и ведущее от нее в топливную полость 3 сквозное отверстие 9. На соединительной части 8 могут быть выполнены наружная резьба 10 и (внутренний) конус 11. Соединительная часть 8 может быть при этом выполнена в виде присоединения высокого давления для возможности подсоединения, например, топливопровода. По такому топливопроводу в топливную полость 3 топливного распределителя 1 может насосом подаваться топливо.

На резьбовом элементе 6 дополнительно предусмотрен, кроме того, упорный буртик 12, который во ввинченном состоянии резьбового элемента прилегает к торцевой стороне 13 корпусной делали 2 и ограничивает глубину ввинчивания резьбового элемента 6 в отверстие 4 корпусной детали 2. В данном варианте резьбовой элемент 6 выполнен в виде соединительного элемента 6. Однако резьбовой элемент 6 может быть также выполнен в виде заглушки. В этом случае у резьбового элемента отсутствует сквозное отверстие 9. Помимо этого может также отсутствовать соединительная часть 8.

Топливный распределитель 1 имеет уплотнительное кольцо 14. Такое уплотнительное кольцо 14 образует уплотнение между резьбовым элементом 6 и корпусной деталью 2. Благодаря этому обеспечивается герметизация топливной полости 3 от окружающего пространства в зоне резьбового элемента 6. Уплотнительное кольцо 14 в предпочтительном варианте выполнено в виде уплотнительного кольца 14, приблизительно круглого в своем исходном состоянии сечения. Уплотнительное кольцо 14 в предпочтительном варианте выполнено стойким к действию топлива, прежде всего бензостойким. Уплотнительное кольцо 14 выполнено далее устойчивым к воздействию низких температур, предпочтительно температур вплоть до -30°C или даже более низких температур.

Резьбовой элемент 6 имеет кольцевую канавку 15 под вставленное в нее уплотнительное кольцо 14. Внутренний диаметр 16 кольцевой канавки 15 при этом меньше внутреннего диаметра 17 наружной резьбы 7 резьбового элемента 6. Благодаря этому уплотнительное кольцо 14 при ввинчивании резьбового элемента не нагружается и тем самым не повреждается. Помимо этого достигается меньший гидравлически эффективный диаметр, а также ниже возникающие усилия.

Кольцевая канавка 15 расположена на участке между наружной резьбой 7 резьбового элемента 6 и его обращенным к топливной полости 3 концом 18. Поэтому при ввинчивании резьбового элемента 6 в отверстие 4 сначала вдоль его стенки перемещается уплотнительное кольцо 14. Нарезание внутренней резьбы 5 в отверстии 4 происходит преимущественно путем ее самонакатки и самонарезания при ввинчивании резьбового элемента 6. Поэтому уплотнительное кольцо 14 перемещается при ввинчивании резьбового элемента вдоль гладкой стенки и благодаря этому не подвергается никаким излишним нагрузкам, соответственно не задействуется. Затем в стенку отверстия 4 врезается наружная резьба 7 резьбового элемента 6 с образованием внутренней резьбы 5 в этом отверстии 4. В соответствии с этим уплотнительное кольцо 14 предшествует наружной резьбе 7 резьбового элемента 6 в направлении его ввинчивания.

Тем самым на участке между уплотнительным кольцом 14 и упорным буртиком 12 обеспечивается уплотнение зоны, где расположена наружная резьба 7 резьбового элемента 6, относительно топливной полости 3, с одной стороны, и относительно окружающего пространства, с другой стороны. Стружка или иные инородные тела, образующиеся в процессе самонакатки и самонарезания внутренней резьбы при ввинчивании резьбового элемента, остаются тем самым заблокированы и не могут попасть в топливную полость 3. Самонарезание внутренней резьбы при ввинчивании резьбового элемента 6, обеспечиваемое его режущими кромками, предпочтительно прежде всего при использовании стеклопластиков.

С целью облегчить проверку образованного уплотнительным кольцом 14 уплотнения на герметичность может быть предусмотрено поперечное отверстие 20, выполненное, например, в корпусной детали 2 между уплотнительным кольцом 14 и наружной резьбой 7 ввинченного резьбового элемента 6.

Наружная резьба 7 резьбового элемента 6 в предпочтительном варианте имеет коническую форму, сужающуюся в направлении 21 к топливной полости 3. Отверстие 4 корпусной детали 2 также может иметь коническую форму. В обоих случаях коническая форма наружной резьбы 7 резьбового элемента 6 выполнена с более крутым углом, чем цилиндрическая или коническая форма отверстия 4 корпусной детали 2. Тем самым на первом витке резьбы резьбового элемента 6 образуется меньший концентратор напряжений с вытекающим отсюда преимуществом, состоящим в высокой прочности резьбового элемента 6, а также корпусного элемента 2. Помимо этого и на последних витках резьбы передается все еще вполне ощутимая нагрузка. Благодаря этому резьбовой элемент можно выполнять оптимально коротким. В противном случае на первые витки резьбы резьбового элемента приходилась бы преобладающая часть нагрузки, тогда как задние витки его резьбы практически не вносили бы своего вклада в нарезание внутренней резьбы. В подобном случае резьбовой элемент 6 оказался бы также излишне длинным.

Преимущество, связанное с большей конусностью резьбового элемента 6 относительно корпусной детали 2, состоит, таким образом, в повышенной прочности резьбового элемента 6 при его оптимально короткой наружной резьбе 7.

Благодаря наличию упорного буртика 12, который служит ограничителем, уплотнительное кольцо 14 занимает после монтажа строго определенное положение, прежде всего относительно поперечного отверстия 20. Помимо этого благодаря наличию упорного буртика 12 предотвращается выход наружу образующейся при ввинчивании резьбового элемента стружки и на этом его конце.

На фиг. 2 схематично показан фрагмент топливного распределителя 1, выполненного по второму варианту осуществления изобретения. Корпусная деталь 2 при этом выполнена в виде пластмассовой отливки (изделия, полученного литьем под давлением). У подобной пластмассовой отливки 2 толщина ее стенки ограничена. Для повышения прочности корпусной детали 2 на ней выполнены продольные ребра 22, 23, 24 и поперечные ребра 25, 26. Прочность корпусной детали позволяет повысить корзиноподобное выполнение ребер 22-26. Продольные ребра 22-24 могут при этом служить в качестве осевых работающих на растяжение ребер 22-24. Для упрощения чертежа на фиг. 2 позициями снабжены только ребра 22-26.

Длина 27 продольных ребер 22-24, соответственно расстояние 27 между поперечными ребрами 25, 26 больше длины 28 (фиг. 1) ввинчиваемой в корпусную деталь 2 наружной резьбы 7 резьбового элемента 6. Благодаря этому усилие передается за пределы концентратора напряжений у первого витка резьбы на противоположную, более прочную часть резьбового элемента 6. Тем самым на основании существующей геометрии боковой стороны профиля резьбы самонакатывающего резьбового элемента 6 возможно создание высокопрочного и герметичного присоединения или высокопрочной и герметичной заглушки для рассчитанного на высокое давление топливного распределителя 1, корпусная деталь 2 которого изготовлена из пластмассы. Для ввинчивания резьбового элемента 6 при этом может использоваться пригодный для этого, выполненный на нем привод 29.

Продольные ребра 22-24 ориентированы в продольном направлении 21 вдоль оси 31 резьбового элемента 6. Поперечные ребра 25, 26 ориентированы в поперечном направлении 30 поперечно оси 31 резьбового элемента 6.

Изобретение не ограничено описанными выше вариантами его осуществления.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложен топливный распределитель (1), предназначенный для систем впрыскивания топлива в ДВС со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением и имеющий по меньшей мере одну, выполненную из пластмассы, корпусную деталь (2), заключающую в себе топливную полость (3), по меньшей мере один резьбовой элемент (6) и по меньшей мере одно уплотнительное кольцо (14). При этом в корпусной детали (2) предусмотрено отверстие (4), в которое с самонакаткой ответной резьбы ввинчен резьбовой элемент (6). Уплотнительное кольцо (14) образует уплотнение между резьбовым элементом (6) и корпусной деталью (2). Тем самым образующаяся при ввинчивании резьбового элемента в корпусную деталь стружка оказывается надежно отделена от топливной полости (3). Резьбовой элемент (6) имеет наружную резьбу (7) и выполненную на нем кольцевую канавку (15) под уплотнительное кольцо (14). Технический результат - снижение производственных расходов. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Топливный распределитель (1), прежде всего для систем впрыскивания топлива в двигатели внутреннего сгорания со сжатием рабочей смеси и ее принудительным воспламенением, имеющий заключенную в по меньшей мере одной корпусной детали (2) топливную полость (3), по меньшей мере один резьбовой элемент (6) и по меньшей мере одно уплотнительное кольцо (14), при этом в корпусной детали (2) предусмотрено отверстие (4), в которое ввинчен резьбовой элемент (6), уплотнительное кольцо (14) образует уплотнение между резьбовым элементом (6) и корпусной деталью (2), резьбовой элемент (6) имеет наружную резьбу (7), на резьбовом элементе (6) выполнена кольцевая канавка (15) под вставленное в нее уплотнительное кольцо (14), и уплотнительное кольцо (14) предшествует наружной резьбе (7) резьбового элемента (6) в направлении его ввинчивания, в соответствии с чем кольцевая канавка (15) расположена на резьбовом элементе (6) на участке между его наружной резьбой (7) и его обращенным к топливной полости (3) концом (18), отличающийся тем, что корпусная деталь (2) выполнена из пластмассы, прежде всего в виде пластмассовой отливки.

2. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что резьбовой элемент (6) выполнен в виде соединительного элемента (6) с соединительной частью (8) и ведущим от нее в топливную полость (3) сквозным отверстием (9).

3. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один резьбовой элемент (6) выполнен в виде заглушки.

4. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что внутренний диаметр (16) кольцевой канавки (15) меньше внутреннего диаметра (17) наружной резьбы (7) резьбового элемента (6).

5. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что наружная резьба (7) резьбового элемента (6) имеет коническую форму с более крутым углом, чем цилиндрическая или коническая форма отверстия (4) корпусной детали (2).

6. Топливный распределитель по п. 1, отличающийся тем, что на корпусной детали (2) в продольном направлении (21) и/или в поперечном направлении (30) относительно оси (31) резьбового элемента (6) выполнены продольные ребра (22-24), соответственно поперечные ребра (25, 26).

7. Топливный распределитель по п. 6, отличающийся тем, что по меньшей мере в зоне резьбового элемента (6) длина (27) продольных ребер (22-24), соответственно расстояние (27) между поперечными ребрами (25, 26) больше длины (28) ввинченной в корпусную деталь (2) наружной резьбы (7) резьбового элемента (6).