КОНСТРУКЦИЯ ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ РАМПЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ С ПРЯМЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА
STRUCTURE OF END SEAL OF FUEL RAIL FOR ENGINE WITH DIRECT INJECTION OF FUEL

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