СТРУКТУРА КОНЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ РАМПЫ ДЛЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПРЯМЫМ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА
STRUCTURE OF END SEAL OF FUEL RAIL FOR PETROL ENGINE WITH DIRECT INJECTION OF FUEL

Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к структуре концевого уплотнения топливной рампы (магистральной трубы) для подачи топлива высокого давления, которое подают из насосов для подкачки топлива электронных автомобильных двигателей типа двигателей с впрыском топлива, и т.п., через топливную форсунку (впрыскивающее сопло), впрыскивающее топливо непосредственно в цилиндр двигателя. Точнее говоря, настоящее изобретение относится к структуре концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском, сконфигурированной для непосредственной подачи топлива из рампы-распределителя в форсунку, с давлением впрыска порядка 20-70 МПа.
Уровень техники
[0002] Некоторые примерные топливные рампы могут быть упомянуты в качестве стандартных топливных рамп для бензиновых двигателей с прямым впрыском данного типа. Например, примерная топливная рампа включает в себя главный трубопровод и несколько отводящих трубопроводов и сконструирована и установлена таким образом, что сквозные отверстия для вмещения каждого ответвляющего трубопровода сформированы во внешней стенке главного трубопровода, причем каждое сквозное отверстие имеет кольцевую стенку, которая выступает, соответственно, наружу и вовнутрь главного трубопровода, а каждый ответвляющий трубопровод прикреплен к кольцевой стенке. Другая примерная топливная рампа сконструирована и установлена таким образом, чтобы ответвляющая труба была соединена с корпусом, который представляет собой накопительный сосуд, непосредственно или через фитинг ответвительного соединения (ниппель). Еще одна примерная топливная рампа сконструирована и установлена таким образом, чтобы патрубок для соединения с форсункой был прикреплен непосредственно к корпусу рампы, образованному из трубчатых элементов, таких как трубопровод. Кроме того, другие примерные топливные рампы могут быть упомянуты в качестве топливной рампы, сконструированной и установленной таким образом, чтобы патрубок для подсоединения форсунки был прикреплен непосредственно к корпусу рампы, образованному из трубчатого корпуса, такого как трубопровод. Например, примерная топливная рампа включает в себя форсункодержатель и крепежную скобу, которые прикреплены непосредственно к корпусу распределителя, образованному в виде трубчатого корпуса, такого как трубопровод, на который подают топливо высокого давления из топливного насоса высокого давления (см. Патентную литературу 1). Также, магистральный трубопровод топлива высокого давления для двигателя с прямым впрыском топлива включает в себя трубопровод с цилиндрическим корпусом, в который сжатое топливо подают из топливного насоса высокого давления, соединенные с ним несколько патрубков, с которыми соединены клапаны впрыска топлива, соединенные с корпусом трубопровода, и которые функционируют таким образом, что их можно открывать и закрывать с помощью блока управления, и несколько монтажных стоек, неразъемно привинченных к корпусу трубопровода, для прикрепления корпуса трубопровода к двигателю (см. Патентную литературу 2).
Список ссылок
Патентная литература
[0003] Патентная литература 1: Японский выложенный патент № 2010-7651
Патентная литература 2: Японский выложенный патент № 2011-144768
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0004] Однако, вышеупомянутые стандартные топливные рампы для бензиновых двигателей с прямым впрыском имеют следующие проблемы.
В частности, в вышеупомянутых различных стандартных топливных рампах для бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива, корпус рампы, образованный трубой, такой как полое изделие, сконструирован и установлен таким образом, чтобы конец или на оба его конца были закрыты, а его структура конца рампы, например, как проиллюстрировано на Фигурах 2 и 3 увеличенными изображениями, как правило, сконфигурирована таким образом, чтобы каждая из заглушек 112A и 112B была соединена путем пайки с соответствующим одним из концов отверстия трубы 111 цилиндрического корпуса. Тем не менее, проблема, которая выявляется, и к которой следует обратиться, состоит в прочности заглушек 112A и 112B, закрывающих оба конца трубы 111 корпуса при повышенных давлениях в системах с прямым впрыском бензина. Точнее говоря, выявляются следующая и другие проблемы. В случае структуры концевого уплотнения, сконфигурированной путем присоединения заглушек 112A и 112B к трубе 111 корпуса с помощью пайки, как проиллюстрировано на Фигурах 2 и 3, структура концевого уплотнения сконфигурирована таким образом, что при приложении внутреннего давления в трубе 111 корпуса, который представляет собой корпус рампы, сила, создаваемая в радиальном направлении корпуса рампы в момент деформации трубы 111 корпуса в радиальном направлении (разбухания трубы), приходится на припаянные части, соответственно, 113A и 113B, вследствие чего эти припаянные части 113A и 113B становятся самыми слабыми частями с точки зрения их прочности, что усложняет возможность системы с прямым впрыском бензина отвечать требованиям по ее использованию при повышенном давлении. Кроме того, поскольку припаянные части 113A и 113B находятся в непосредственном контакте с топливом (рабочей средой под давлением), если существует какая-либо неоднородность по форме этих припаянных частей, то это усиливает вероятность разрушения припаянных частей из-за концентрации напряжения.
[0005] Следовательно, целью настоящего изобретения, которое было создано ввиду проблем, обнаруженных в стандартных топливных рампах, является обеспечение структуры концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, в частности, в корпусе рампы, образованном из полого изделия, такого как труба, сконструированная и установлена таким образом, чтобы один конец или оба ее конца были закрыты заглушками или колпачками, обладающими простой структурой и позволяющими части заглушки отвечать требованиям повышенного давления.
Решение проблемы
[0006] В структуре концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива в соответствии с настоящим изобретением вместо стандартного крепежного механизма путем пайки использован механизм резьбового крепления, и она имеет конструкцию и расположение, в котором участок резьбового крепления принимает на себя силу, созданную в радиальном направлении корпуса рампы, при приложении внутреннего давления к корпусу рампы, а участок резьбового крепления не находится в контакте с топливом (рабочей средой под давлением), за счет использования прокладки в качестве его средства уплотнения. Признаки этой структуры концевого уплотнения характеризуются тем, что: в топливной рампе, в которой конец или оба конца корпуса рампы, состоящей из трубы, закрыты заглушкой или заглушками с креплением типа резьбового крепления, причем заглушка имеет форму колпачковой гайки; между поверхностью внутренней стенки заглушки, имеющей форму колпачковой гайки, и концом корпуса рампы обеспечена металлическая прокладка, а заглушка, имеющая форму колпачковой гайки, привинчена и прикреплена к корпусу рампы; и прокладка сжимается под действием продольной силы, создаваемой сжимающими заглушками, имеющими форму колпачковой гайки, для уплотнения конца отверстия корпуса рампы.
Что касается материалов корпуса рампы и заглушки, имеющей форму колпачковой гайки, предпочтительный аспект настоящего изобретения состоит в том, то нержавеющую сталь или любой материал, полученный путем подвергания низкоуглеродистой стали поверхностной обработке, с использованием никеля (Ni) или никелевого сплава, используют ввиду его коррозионной стойкости и стойкости к давлению. Кроме того, что касается металлической прокладки, предпочтительный аспект настоящего изобретения состоит в том, что прокладка изготовлена из меди или латуни, ввиду ее уплотняющих свойств и коррозионной стойкости.
Выгодные эффекты изобретения
[0007] В структуре концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива в соответствии с настоящим изобретением применен механизм резьбового крепления, с использованием заглушки, имеющей форму колпачковой гайки, в качестве крепежного механизма, для прикрепления заглушки к корпусу рампы, и применен механизм уплотнения прокладки, в качестве механизма уплотнения, вслествие чего металлическая прокладка сжимается под действием продольной силы, создаваемой сжимающими заглушками, имеющими форму колпачковой гайки, которая привинчена и прикреплена к корпусу рампы, и, таким образом, конец корпуса рампы становится уплотненным. При такой конфигурации, структура концевого уплотнения согласно изобретению обладает следующими выгодными эффектами: поскольку сила, созданная в момент деформации корпуса рампы в радиальном направлении (разбухания трубы) при приложении внутреннего давления к корпусу рампы, приходится на участок резьбового крепления, и, таким образом, участок резьбового крепления действует как напряжение при сжатии относительно деформации корпуса рампы в момент приложения внутреннего давления, структура концевого уплотнения становится выгодной с точки зрения стойкости к усталостному разрушению и позволяет в значительной мере соответствовать требованиям для системы применительно к повышенному давлению; поскольку участок резьбового крепления сконфигурирован таким образом, чтобы он не находился в контакте с топливом (рабочей средой под давлением), даже при существовании любой неравномерности формы участка резьбового крепления, это не вызывает разрушения, вызываемого концентрацией напряжений; механизм уплотнения прокладки дает возможность обеспечивать стабильность и надежность уплотнения на конце корпуса рампы; при припаивании других компонентов (патрона форсунки, кронштейна, и т.д.) к корпусу рампы, замена атмосферного газа в корпусе рампы в печи для пайки протекает плавно, благодаря тому, что обе концевые секции корпуса рампы установлены в открытом состоянии, что дает возможность достигнуть хорошего качества пайки; когда корпус рампы и заглушка, имеющая форму колпачковой гайки, изготовлены из нержавеющей стали или любого материала, полученного путем подвергания низкоуглеродистой стали поверхностной обработке, с использованием никеля (Ni) или никелевого сплава, коррозионная стойкость и стойкость к давлению повышаются; а когда прокладка изготовлена из меди или латуни, повышаются уплотняющие свойства и коррозионная стойкость.
Краткое описание чертежей
[0008] Фигура 1 представляет собой поперечный разрез, иллюстрирующий структуру концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива в соответствии с вариантом воплощения настоящего изобретения.
Фигура 2 представляет собой поперечный разрез, иллюстрирующий пример стандартной структуры концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива.
Фигура 3 представляет собой поперечный разрез, иллюстрирующий другой пример стандартной структуры концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива.
Описание вариантов воплощения
[0009] Основная трубчатая рампа в соответствии с настоящим изобретением представляет собой основной корпус топливной рампы для бензиновых двигателей с прямым впрыском топлива, в которых топливовпускная труба (не показана) соединена с одним концом или с поверхностью стенки основной трубчатой рампы, топливовпускная труба соединена посредством системы трубопроводов (не показаны) с топливным баком (не показан), топливо из топливного бака перемещается в топливовпускную трубу через систему трубопроводов и топливный насос, заставляющий топливо течь из топливовпускной трубы в основную трубчатую рампу, а затем топливо вводят из форсунки (не показана) в цилиндр (не показан). Основная трубчатая рампа 1 включает в себя множество патрубков (не показаны), и т.п. в части ее периферийной стенки, причем патрубок адаптирован для обеспечения соединения с ним форсунки. В качестве примера, четырехцилиндровый двигатель и встроенный шестицилиндровый двигатель должны быть снабжены, соответственно, четырьмя и шестью патрубками, которые обеспечены на заданных интервалах.
[0010] На Фигуре 1 ссылочное обозначение 1 означает корпус 1 рампы, ссылочное обозначение 2 означает заглушку 2 с формой колпачковой гайки, а ссылочное обозначение 3 означает прокладку 3. Точнее говоря, в структуре концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива в соответствии с вариантом воплощения, проиллюстрированной на Фигуре 1, наружная 1-2 резьба образована на внешней периферийной поверхности концевой секции трубы корпуса 1 рампы, которая имеет цилиндрическую внутреннюю 1-1a периферийную поверхность стенки, задающую в ней проточный канал 1-1, за исключением торца 1-1b отверстия со стороны заглушки. Тем не менее, заглушка 2, имеющая форму колпачковой гайки, и прикрепленная к внешней периферии концевой секции трубы корпуса 1 рампы включает, в себя поверхность 2-1 для приема давления прокладки 3 на поверхности внутренней стенки, которая представляет собой поверхность, обращенную к торцу 1-1b отверстия корпуса 1 рампы, причем поверхность 2-1 для приема давления задает поверхность посадки. Заглушка 2 сконфигурирована таким образом, чтобы она привинчивалась и прикреплялась к наружной 1-2 резьбе, образованной на концевой секции трубы корпуса 1 рампы. С этой точки зрения, является предпочтительным, чтобы корпус 1 рампы и заглушка 2, имеющая форму колпачковой гайки, были изготовлены из нержавеющей стали или из любого материала, полученного путем подвергания низкоуглеродистой стали поверхностной обработке, с использованием никеля (Ni) или никелевого сплава, с учетом коррозионной стойкости и стойкости к давлению. Также является предпочтительным, чтобы прокладка 3 была изготовлена из меди или латуни, с учетом ее уплотняющих свойств и коррозионной стойкости.
[0011] Когда конец корпуса 1 рампы уплотнен, прокладка 3 входит в заглушку 2, имеющую форму колпачковой гайки, и подпирает поверхность 2-1 для приема давления, образованную на внутренней поверхности колпачка, и в этом состоянии, заглушка 2, имеющая форму колпачковой гайки, привинчивается и прижимается к наружной 1-2 резьбе, образованной в концевой секции трубы корпуса 1 рампы. При этом положении, прокладка 3 прижимается и приводится в прижимной контакт с поверхностью 2-1 для приема давления в заглушке 2, имеющей форму колпачковой гайки, под действием продольной силы, создаваемой притягиванием заглушки 2, имеющей форму колпачковой гайки, и, таким образом, конец корпуса 1 рампы уплотняется.
[0012] Согласно структуре концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, показанной на Фигуре 1, как было описано выше, когда заглушка 2, имеющая форму колпачковой гайки, прикрепленная с помощью резьбы к концевой секции трубы корпуса 1 рампы, сжимается, а прокладка 3 затем приводится в прижимной контакт с поверхностью 2-1 для приема давления, обеспеченный на заглушке, под действием продольной силы, создаваемой под действием прижатия заглушки 2, имеющей форму колпачковой гайки, конец отверстия корпуса 1 рампы, таким образом, уплотняется, и в результате участок резьбового крепления корпуса 1 рампы и заглушка 2, имеющая форму колпачковой гайки, и проточный канал 1-1 корпуса 1 рампы полностью перекрываются. Следовательно, с помощью этой структуры концевого уплотнения топливной рампы для бензинового двигателя с прямым впрыском топлива, участок резьбового крепления заглушки 2, имеющей форму колпачковой гайки, действует как напряжение при сжатии относительно деформации в радиальном направлении корпуса 1 рампы (разбухание трубы), которое создается, когда внутреннее давление действует на проточный канал 1-1 корпуса 1 рампы. В результате, участок резьбового крепления демонстрирует исключительные характеристики с точки зрения стойкости к усталостному разрушению и обладает способностью приспосабливаться к повышенному внутреннему давлению, прилагаемому к проточному каналу 1-1 корпуса 1 рампы. Также, участок резьбового крепления заглушки 2, имеющей форму колпачковой гайки, сконструирован и установлен таким образом, чтобы он не контактировал с топливом (рабочей средой под давлением) в корпусе 1 рампы. Следовательно, даже если форма участка резьбового крепления обладает любой неоднородностью, он никогда не действует как фактор, который приводит к разрушению, вызванному концентрацией напряжений. Более того, стабильность и надежность уплотнения на конце корпуса 1 рампы обеспечиваются, благодаря механизму металлического уплотнения, согласно которому прокладка 3 приводится в прижимной контакт с поверхностью 2-1 для приема давления, обеспеченный на заглушке под действием продольной силы, создаваемой за счет прижатия заглушки 2, имеющей форму колпачковой гайки, и, таким образом, конец корпуса 1 рампы уплотняется.
[0013] Также в настоящем изобретении, когда корпус 1 рампы и заглушка 2, имеющая форму колпачковой гайки, изготовлены из нержавеющей стали или из любого материала, полученного путем подвергания низкоуглеродистой стали поверхностной обработке, с использованием никеля (Ni) или никелевого сплава, коррозионная стойкость и стойкость к давлению усиливаются, что приводит к большему сроку службы. В дополнение, когда прокладка изготовлена из меди или латуни, повышаются ее уплотняющие свойства и коррозионная стойкость, что, в свою очередь, обеспечивает повышенную стабильность и надежность уплотнения.
Список ссылочных обозначений
[0014]
1 - Корпус рампы;
1-1 - Проточный канал;
1-1a - Внутренняя периферийная поверхность стенки;
1-1b - Торец отверстия;
1-2 - Наружная резьба;
2 - Заглушка, имеющая форму колпачковой гайки;
2-1 - Поверхность для приема давления;
3 - Прокладка.