КОНСТРУКЦИЯ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ РАМПЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С ПРЯМЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА Российский патент 2018 года по МПК F02M55/02 

Область техники

[0001]

Настоящее изобретение относится к конструкции торцевого уплотнения топливной рампы (питающей трубы) для подачи топлива высокого давления, которое подается из насоса подкачки топлива автомобильного двигателя с электронным впрыском топлива или подобным, посредством топливной форсунки (сопла форсунки) для прямого впрыска топлива в цилиндр двигателя. Более конкретно, настоящее изобретение относится к конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, выполненной для прямой подачи топлива из рампы в форсунку с давлением впрыска от порядка 20 до 100 МПа.

Уровень техники

[0002]

Некоторые примеры топливной рампы могут быть упомянуты в качестве обычных топливных рамп для бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива этого типа. Пример топливной рампы включает в себя, например, главную трубу и множество отводных труб и выполнен так, что сквозные отверстия для приема каждой отводной трубы образованы во внешней стенке главной трубы, причем каждое сквозное отверстие имеет кольцевую стенку, которая выступает по направлению к внешнему и внутреннему пространству главной трубы соответственно, и каждая отводная труба прикреплена к кольцевой стенке. Еще один пример топливной рампы выполнен так, что отводная труба присоединена к корпусу, который является накопительной емкостью, непосредственно или посредством ответвительного соединения (штуцера). Еще один пример топливной рампы выполнен так, что патрон для присоединения форсунки прикреплен непосредственно к корпусу рампы, состоящему из цилиндрического элемента, такого как труба.

[0003]

Дополнительно, другой пример топливных рамп может быть упомянут в качестве топливной рампы, выполненной так, что патрон для присоединения форсунки прикреплен непосредственно к корпусу рампы, состоящему из цилиндрического элемента, такого как труба. Пример топливной рампы включает в себя, например, держатель форсунки и крепежный кронштейн, которые непосредственно прикреплены к корпусу рампы, состоящему из цилиндрического элемента, такого как труба, в который подается топливо под давлением из насоса для топлива высокого давления (смотри Патентную литературу 1). Также труба подачи топлива высокого давления для двигателя с прямым впрыском включает в себя цилиндрический корпус трубы, в который топливо под давлением подается из насоса для топлива высокого давления, множество патронов, к которым подключены клапаны впрыска топлива, соединенные с корпусом трубы и выполненные с возможностью открытия и закрытия блоком управления, и множество крепежных стоек образованы заодно, прикрепленными к корпусу трубы, для того чтобы прикрепить корпус трубы к двигателю (смотри Патентную литературу 2).

Список противопоставленных материалов

Патентная литература

[0004]

Патентная литература 1: патентный документ JP2010-7651

Патентная литература 2: патентный документ JP2011-144768

Сущность изобретения

Техническая проблема

[0005]

Однако вышеупомянутые обычные топливные рампы для бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива имеют следующие проблемы.

А именно, в вышеупомянутых различных обычных топливных рампах для бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива, корпус рампы состоит из цилиндрического элемента, такого как труба, выполненного так, что один его конец или его оба конца закрыты, и его конструкция торцевого уплотнения такая, как, например, изображена на Фигурах 2 и 3 в качестве увеличенных видов, в общем выполнена так, что торцевые заглушки 112A и 112B присоединены посредством пайки к соответствующему одному из концов отверстий цилиндрического корпуса трубы 111.

[0006]

При этом, проблема, которая выявлена и должна быть решена, состоит в прочности торцевых заглушек 112A и 112B, закрывающих оба конца корпуса трубы 111 во время более высоких давлений в системах с прямым впрыском топлива. Конкретно, выявлены следующие и другие проблемы. В случае конструкции торцевого уплотнения, выполненной присоединением торцевых заглушек 112A и 112B посредством пайки к корпусу трубы 111, как изображено на Фигурах 2 и 3, конструкция торцевого уплотнения выполнена так, что, когда внутреннее давление прикладывается в корпусе трубы 111, который является корпусом рампы, сила, образующаяся, когда корпус трубы 111 деформируется в радиальном направлении (расширяясь наружу цилиндрического элемента), воспринимается припаянными частями 113A и 113B соответственно, так что эти припаянные части 113A и 113B становятся самыми слабыми частями с точки зрения их прочности. Это осложняет удовлетворение требованиям более высокого давления для систем с прямым впрыском топлива.

Дополнительно, поскольку припаянные части 113A и 113B находятся в непосредственном контакте с топливом (рабочей средой под давлением), если существует какая-либо неровность в форме этих припаянных частей, тогда это обычно становится фактором разрушения припаянных частей вследствие концентрации напряжения.

[0007]

Настоящее изобретение было выполнено ввиду проблем обычных топливных рамп, и задача настоящего изобретения состоит в обеспечении конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, в частности в топливной рампе, имеющей конструкцию, в которой один конец или оба конца корпуса рампы, состоящего из цилиндрического элемента, такого как труба, закрыт/закрыты торцевой заглушкой или торцевыми заглушками, имеющей простую конструкцию и обеспечивающей удовлетворение торцевыми заглушками требованиям более высокого давления.

Решение проблемы

[0008]

Конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению использует способ пайки, использующий способ крепления при помощи втулки и резьбы, вместо обычного способа пайки, который непосредственно припаивает торцевую заглушку к корпусу рампы, и имеет конструкцию, в которой припаянная часть, которая соединяет корпус рампы и втулку, принимает, в виде сжимающего напряжения, силу, образованную в радиальном направлении корпуса рампы, когда внутреннее давление прикладывается к корпусу рампы, и прокладка используется в качестве уплотняющего средства, и часть с резьбовым креплением не соприкасается с топливом (рабочей средой под давлением). В целом, конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению имеет конструкцию, в которой один конец или оба конца корпуса топливной рампы, который состоит из цилиндрического элемента, закрыт/закрыты торцевой заглушкой или торцевыми заглушками способом с резьбовым креплением, причем конструкция торцевого уплотнения включает в себя: втулку, припаянную к внешней окружности открытого конца корпуса топливной рампы таким образом, что часть с резьбовым креплением, которая обеспечена на части поверхности внутренней периферической стенки втулки, выступает из открытого конца; выпуклую торцевую заглушку, подлежащую навинчиванию на часть с резьбовым креплением втулки; и прокладку, которая выполнена из металла и установлена между выпуклой торцевой заглушкой и корпусом топливной рампы. Прокладка сжата посредством осевой силы, создаваемой вследствие затягивания выпуклой торцевой заглушки, для герметизации открытого конца корпуса топливной рампы.

[0009]

Дополнительно, согласно настоящему изобретению, предпочтительный аспект конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, имеющей конструкцию, описанную выше, является то, что корпус топливной рампы и выпуклая торцевая заглушка выполнены из нержавеющей стали, или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки с использованием никеля или никелевого сплава на низкоуглеродистой стали, и прокладка выполнена из меди или латуни, или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки, такой как покрытие металлом, на этих материалах.

Полезные эффекты изобретения

[0010]

В конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению, в качестве способа прикрепления торцевой заглушки к корпусу рампы, применяется способ резьбового крепления, использующий выпуклую торцевую заглушку и втулку, припаянную к внешней окружности открытого конца корпуса топливной рампы; способ уплотнения при помощи прокладки применяется в качестве способа уплотнения; прокладка, выполненная из металла, сжата и герметизирована посредством осевой силы, создаваемой вследствие затягивания выпуклой торцевой заглушки, которая навинчена на и прикреплена к корпусу рампы; и припаянная часть, которая соединяет корпус топливной рампы и втулку, принимает, в виде сжимающего напряжения, силу, образованную, когда корпус рампы деформируется (расширяясь наружу цилиндрического элемента) в радиальном направлении под действием внутреннего давления на корпус рампы. При помощи этой конструкции, припаянная часть, которая соединяет корпус топливной рампы и втулку, становится полезной в части сопротивления усталостному разрушению и позволяет в достаточной мере удовлетворять требованиям более высокого давления для системы. Дополнительно, согласно настоящему изобретению, использование способа резьбового крепления посредством втулки, которая соединяет корпус топливной рампы и торцевую заглушку, устраняет потребность в выполнении резьбы на корпусе топливной рампы и, таким образом, уменьшает требуемую толщину корпуса топливной рампы.

[0011]

Конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению использует способ пайки, использующий способ крепления при помощи втулки и резьбы, вместо обычного способа пайки, который непосредственно припаивает торцевую заглушку к корпусу рампы, и имеет конструкцию, в которой припаянная часть, которая соединяет корпус рампы и втулки, принимает, в виде сжимающего напряжения, силу, образованную в радиальном направлении корпуса рампы, когда внутреннее давление прикладывается к корпусу рампы, и прокладка используется в качестве уплотняющего средства, и часть с резьбовым креплением не соприкасается с топливом (рабочей средой под давлением). Дополнительно, поскольку используется способ уплотнения при помощи прокладки, может быть достигнут полезный эффект обеспечения устойчивости и надежности уплотнения на конце корпуса рампы.

[0012]

Более того, следующие полезные эффекты могут быть также достигнуты. А именно, когда корпус топливной рампы и выпуклая торцевая заглушка выполнены из нержавеющей стали, или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки с использованием никеля или никелевого сплава на низкоуглеродистой стали, противокоррозионная стойкость и стойкость к давлению повышаются, и когда прокладка выполнена из меди или латуни, или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки, такой как покрытие металлом, на этих материалах, уплотняющие свойства и противокоррозионная стойкость улучшаются.

[0013]

Отметим, что, когда другие компоненты (такие как патрон форсунки и кронштейн) припаяны к корпусу топливной рампы, и оба конца корпуса топливной рампы приведены к открытому состоянию, замещение атмосферного воздуха в корпусе топливной рампы проходит в паяльной печи плавно, таким образом, обеспечивая полезный эффект достижения отличного качества пайки.

Краткое описание чертежей

[0014]

[Фигура 1] Фигура 1 вид в сечении, изображающий вариант выполнения конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению;

[Фигура 2] Фигура 2 вид в сечении, изображающий пример обычной конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива; и

[Фигура 3] Фигура 3 вид в сечении, изображающий еще один пример обычной конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для двигателя с прямым впрыском топлива.

Описание вариантов выполнения

[0015]

Конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению будет описана со ссылкой на чертежи.

В топливной рампе для двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению, топливопровод (не изображен) присоединен к одному концу или к поверхности стенки трубы топливной рампы. Топливопровод присоединен к топливному резервуару (не изображен) посредством трубопровода (не изображен), и топливо в топливном резервуаре перемещается к топливопроводу посредством трубопровода и топливного насоса, протекает из топливопровода в рампу главной трубы, и затем впрыскивается из форсунки (не изображена) в цилиндр (не изображен).

Рампа главной трубы является корпусом рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива и включает в себя множество патронов (не изображены) и подобного, которые образованы на его периферической стенке и позволяют установку в них форсунок. Например, четырехцилиндровый двигатель и рядный шестицилиндровый двигатель снабжены четырьмя патронами и шестью патронами соответственно, которые обеспечены с требуемыми интервалами.

[0016]

Фигура 1 показывает вид в сечении, изображающий вариант выполнения конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива согласно настоящему изобретению. Ссылаясь на Фигуру 1, ссылочная позиция 1 обозначает корпус топливной рампы; 1-1 - проточный канал; 1-1a - поверхность внутренней периферической стенки; 1-1b - торец открытого конца на стороне торцевой заглушки (принимающую давление поверхность); 2 - втулку; 2-1 - часть с резьбовым креплением; 3 - припаянную часть, которая соединяет корпус 1 топливной рампы и втулку 2; 4 - выпуклую торцевую заглушку; 4-1 - часть с резьбовым креплением, подлежащую навинчиванию на часть 2-1 с резьбовым креплением, обеспеченную на втулке 2; 4-2 - прижимную поверхность, обеспеченную на поверхности выпуклой торцевой заглушки, обращенной к торцу открытого конца корпуса топливной рампы; и 5 - прокладку.

[0017]

Конкретно, конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива согласно варианту выполнения, изображенному на Фигуре 1, включает в себя: втулку 2, припаянную к внешней окружности конца трубы корпуса 1 топливной рампы, включающего в себя канал 1-1 течения и цилиндрическую поверхность 1-1a внутренней периферической стенки, таким образом, что часть с резьбовым креплением выступает из конца трубы; выпуклую торцевую заглушку 4, подлежащую навинчиванию на и прикреплению к части с резьбовым креплением втулки 2; и прокладку 5, которая выполнена из металла и установлена между открытым концом корпуса 1 топливной рампы и выпуклой торцевой заглушкой 4. Втулка 2 снабжена частью 2-1 с резьбовым креплением, подлежащей навинчиванию на часть 4-1 с резьбовым креплением выпуклой торцевой заглушки 4 на части поверхности внутренней стенки втулки. Области, отличные от выступающей части, припаяны посредством припаянной части 3 к внешней окружности открытого конца корпуса 1 топливной рампы, так что часть, снабженная частью 2-1 с резьбовым креплением, выступает из открытого конца корпуса 1 топливной рампы. Дополнительно, прокладка 5 установлена между торцом 1-1b открытого конца корпуса 1 топливной рампы и прижимной поверхностью 4-2 выпуклой торцевой заглушки 4, которая обращена к торцу 1-1b открытого конца.

[0018]

В этой связи, корпус 1 топливной рампы и выпуклая торцевая заглушка 4 предпочтительно выполнены из нержавеющей стали или поверхностно-обработанного материала, который получен посредством выполнения поверхностной обработки с использованием никеля или никелевого сплава на различных стальных изделиях, таких как низкоуглеродистая сталь, ввиду противокоррозионной стойкости и сопротивления давлению. Дополнительно, прокладка 5 предпочтительно выполнена из меди или латуни, или поверхностно-обработанного материала, который получен посредством выполнения поверхностной обработки, такой как покрытие металлом, на этих материалах, ввиду уплотняющих свойств и противокоррозионной стойкости.

[0019]

В конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, имеющей конструкцию, описанную выше, когда конец корпуса 1 топливной рампы герметизирован, прокладка 5 установлена в втулку 2; часть 4-1 с резьбовым креплением выпуклой торцевой заглушки 4 навинчена на часть 2-1 с резьбовым креплением втулки 2; и выпуклая торцевая заглушка 4 затянута в состоянии, где прокладка 5 соприкасается с торцом (принимающей давление поверхностью) 1-1b открытого конца корпуса 1 топливной рампы. В это время, прокладка 5 сжата и герметизирована посредством осевой силы, создаваемой вследствие затягивания выпуклой торцевой заглушки 4.

[0020]

Конкретно, в конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, имеющей конструкцию, описанную выше, прокладка 5, установленная между торцом (принимающей давление поверхностью) 1-1b открытого конца корпуса 1 топливной рампы и прижимной поверхностью 4-2, расположенной ближе к выпуклой торцевой заглушке 4, сжата посредством осевой силы, создаваемой вследствие затягивания выпуклой торцевой заглушки 4, которая навинчена на и прикреплена к втулке 2, зафиксированной посредством пайки на открытом конце корпуса 1 топливной рампы. При помощи этой конструкции, открытый конец корпуса 1 топливной рампы герметизирован, и канал 1-1 течения корпуса 1 топливной рампы, припаянная часть 3 и части 2-1 и 4-1 с резьбовым креплением полностью заблокированы.

[0021]

Соответственно, в случае конструкции торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, припаянная часть 3, которая соединяет корпус 1 топливной рампы и втулку 2, является областью, на которую действует сила (сжимающее напряжение) против деформации (расширения наружу цилиндрического элемента) в радиальном направлении корпуса 1 топливной рампы, которая создается под действием внутреннего давления на канал 1-1 течения корпуса 1 топливной рампы. Следовательно, может быть обеспечена отличная характеристика усталостной стойкости, и могут быть удовлетворены требования более высокого давления для внутреннего давления, подлежащего прикладыванию к каналу 1-1 течения корпуса 1 топливной рампы.

Дополнительно, поскольку припаянная часть 3, которая соединяет корпус 1 топливной рампы и втулку 2, не соприкасается с топливом (рабочей средой под давлением) в корпусе 1 топливной рампы вследствие действия прокладки 5. Следовательно, даже, когда имеется какая-либо неровность в форме припаянной части, это не служит причиной для разрушения вследствие концентрации напряжения. Более того, поскольку используется способ металлического уплотнения, в котором прокладка 5 вводится в прижимной контакт с торцом (принимающей давление поверхностью) 1-1b открытого конца корпуса 1 топливной рампы посредством осевой силы, создаваемой вследствие затягивания выпуклой торцевой заглушки 4, устойчивость и надежность уплотнения на конце корпуса 1 топливной рампы могут быть обеспечены.

[0022]

Отметим, что в настоящем изобретении, когда корпус 1 топливной рампы и выпуклая торцевая заглушка 4 выполнены из нержавеющей стали, или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки с сипользованием никеля или никелевого сплава на низкоуглеродистой стали, противокоррозионная стойкость и сопротивление давлению улучшаются, что ведет к увеличению срока службы. Дополнительно, когда прокладка 5 выполнена из меди или латуни, или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки, такой как покрытие металлом, на этих материалах, уплотняющие свойства и противокоррозионная стойкость улучшаются, таким образом дополнительно обеспечивая устойчивость и надежность уплотнения. Несмотря на то, что вышеописанные варианты выполнения изображают способ металлического уплотнения, используя прокладку в качестве способа уплотнения, материал уплотнения не ограничен металлом. Другие материалы также могут быть использованы, как само собой разумеющееся.

Список ссылочных позиций

[0023]

1 Корпус топливной рампы

1-1 Проточный канал

1-1a Поверхность внутренней периферической стенки

1-1b Торец открытого конца

2 Втулка

2-1, 4-1 Части с резьбовым креплением

3 Припаянная часть

4 Выпуклая торцевая заглушка

4-2 Прижимная поверхность

5 Прокладка

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложена конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, которая имеет простую конструкцию и позволяет отвечать требованиям более высокого давления в топливной рампе. В предложенной конструкции один конец или оба конца корпуса рампы 1 закрыт/закрыты торцевой заглушкой или торцевыми заглушками 4. Торцевая заглушка 4 прикрепляется резьбовым соединением к втулке 2, припаянной к открытому концу корпуса топливной рампы. Уплотнение конструкции реализуется посредством прокладки 5, которая сжата посредством осевой силы, созданной вследствие затягивания торцевой заглушки, для целей герметизации. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, причем топливная рампа имеет конструкцию, в которой один конец или оба конца корпуса топливной рампы, состоящего из цилиндрического элемента, закрыт/закрыты торцевой заглушкой или торцевыми заглушками способом с резьбовым креплением, причем конструкция торцевого уплотнения включает в себя:

втулку, припаянную к внешней окружности открытого конца корпуса топливной рампы таким образом, что часть с резьбовым креплением, обеспеченная на части поверхности внутренней стенки втулки, выступает из открытого конца;

выпуклую торцевую заглушку, подлежащую навинчиванию на часть втулки с резьбовым креплением; и

прокладку, выполненную из металла и установленную между выпуклой торцевой заглушкой и корпусом топливной рампы,

при этом прокладка сжата посредством осевой силы, создаваемой вследствие затягивания выпуклой торцевой заглушки, для герметизации открытого конца корпуса топливной рампы.

2. Конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива по п.1, в которой корпус топливной рампы и выпуклая торцевая заглушка выполнены из нержавеющей стали или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки с использованием никеля или никелевого сплава на низкоуглеродистой стали.

3. Конструкция торцевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива по п.1 или 2, в которой прокладка выполнена из меди или латуни, или поверхностно-обработанного материала, полученного посредством выполнения поверхностной обработки, такой как покрытие металлом, на этих материалах.