CN108430737B - 用于燃料喷射设备的部件和用于制造燃料喷射设备的部件的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于燃料喷射设备、尤其高压燃料喷射设备的部件(1)，所述部件具有基体(2)，所述基体至少区段地管形地构型。在此，所述基体(2)的管形区段(5)沿着所述管形区段(5)的纵向线(7')构型有纵向弯曲部(6)，所述纵向线垂直贯穿所述管形区段(5)的横截面(8)。所述基体(2)在所述管形区段(5)的所述纵向弯曲部(6)处这样构型，使得所述管形区段(5)在所述纵向弯曲部(6)处的所述横截面(8)的椭圆度(x)减小和/或小于8％。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于燃料喷射设备、尤其高压燃料喷射设备的部件、一种用于制造燃料喷射设备的部件、尤其高压燃料喷射设备的部件的方法和一种借助这样的方法制成的部件。本发明专门涉及机动车的燃料喷射设备的领域，在所述燃料喷射设备中，处于高压下的燃料例如经由燃料分配器被分配到多个喷射器上并且被这些喷射器优选直接喷射到内燃机的燃烧室中。
背景技术
由DE 101 23 234 A1已知一种具有优化的几何形状的燃料高压存储装置。已知的燃料高压存储装置具有空心基体，其配备有多个连接开口。为了提高燃料高压存储装置的耐高压强度，基体的存储腔具有柱形、椭圆形或多边形横截面，其中，基体在横截面中具有柱形、椭圆形或多边形外轮廓。
发明内容
根据本发明的一个方面，提出一种用于燃料喷射设备、尤其高压燃料喷射设备的部件，该部件具有基体，所述基体至少区段地管形地构型，其中，所述基体具有至少一个管形区段，其中，所述管形区段具有纵向线，所述纵向线垂直贯穿所述管形区段的横截面，其中，所述管形区段沿着所述纵向线构型有纵向弯曲部，其中，所述基体至少在所述管形区段的所述纵向弯曲部处这样构型，使得所述管形区段在所述纵向弯曲部处的所述横截面的椭圆度减小和/或椭圆度小于8％。根据本发明设置，所述管形区段的壁厚对于所述管形区段的所述横截面中的每一个而言在垂直于所述纵向弯曲部在那里的弯曲方向的轴线上比在沿着所述纵向弯曲部在那里的弯曲方向的轴线上大。
本发明的部件是特别有利的，因为对于这些构型而言，在弯曲时可能的强度损失的减小特别关键。因此，刚好在这样的构型中可以特别好地改善强度并且从而可以在使用寿命上确保功能能力。
根据本发明的另一方面，提出一种用于制造燃料喷射设备、尤其高压燃料喷射设备的部件的方法，其中，在所述部件上成型有至少区段地管形的基体。根据本发明设置，所述基体的至少一个管形区段沿着所述管形区段的纵向线弯曲用于构型纵向弯曲部，其中，所述纵向线垂直地贯穿所述管形区段的横截面，并且所述管形区段在构型所述纵向弯曲部之前这样成型，使得对于所述管形区段的所述横截面中的每一个而言，在待构型的所述纵向弯曲部处，最大壁厚至少近似地位于垂直于所述纵向弯曲部在那里的弯曲方向定向的轴线上，并且最小壁厚至少近似地位于沿着所述纵向弯曲部在那里的所述弯曲方向定向的轴线上，和/或，预给定椭圆度，在所述椭圆度的情况下，对于所述管形区段的所述横截面中的每一个而言，在待构型的所述纵向弯曲部处，初始的最小外尺寸存在于至少近似地垂直于所述纵向弯曲部在那里的所述弯曲方向定向的所述轴线上和/或初始的最大外尺寸存在于至少近似地沿着所述纵向弯曲部在那里的所述弯曲方向定向的所述轴线上。
本发明的部件、本发明的用于制造所述部件的方法具有以下优点：能够实现改进的构型和功能方式。尤其，可以改进并且在使用寿命上获得强度或耐抗性。
通过在优选实施方式中列举的措施能够实现所述部件的扩展方案和所述方法的扩展方案。
在燃料喷射设备中可以设置燃料分配器、尤其管形燃料分配条并且可以设置一件式或多件式管道，所述管道将燃料分配器一方面与至少一个泵并且另一方面与通常多个燃料喷射阀连接。根据燃料喷射设备的构型而定，也可以设置两个并且原则上更多的燃料分配器，它们同样可以相互连接。此外，由于在发动机室中的受限的安装空间情况，可能出现如同管道或管道的一些部分或管形燃料分配器那样的部件一次或多次沿着一个或多个方向以一个或多个不同的弯曲角度弯曲。所述部件的管形基体在弯曲时在弯曲区域中也经历所述部件的横截面的变形。例如，具有在周边上恒定壁厚的管形基体在弯曲后具有椭圆形横截面，所述椭圆形横截面由于在弯曲时作用的拉力或压力通过材料的塑性变形而产生。一般在此存在以下问题：由于弯曲出现材料的疲劳并且刚度下降。从或多或少在理论上圆形横截面至具有在周边上非恒定壁厚的椭圆形横截面的塑性变形导致管形构件的承受负荷能力的局部减小。在运行中出现的例如由液压力或机械振动引起的负荷在使用寿命上决定了构件的老化并且存在以下危险：由弯曲引起的较小强度决定了提早的失效或者至少决定了减小的使用寿命。
用于补偿强度损失的较大材料投入不总是实用的并且总是造成较高的材料成本。因此，优化可以在于，在给定材料投入的情况下在弯曲后实现的强度被优化。尤其，这可以涉及管形区段的横截面，这意味着在周边上优化壁厚。在为基体所使用的材料中例如可以涉及奥氏体不锈钢。由此也可以构造用于密封的连接部分，以便实现高的耐腐蚀性。但是也可以使用其他材料，尤其是涂覆有防腐蚀覆层的非不锈钢。
在要优化的原始几何形状方面，管路例如可以用作管道的一部分，所述管路在圆形横截面的情况下具有4mm和10mm之间的外直径以及1mm和2.5mm之间的壁厚。这样的管路特别适合于在内燃机的情况下引导燃料。
即使具有优化的几何形状的部件的构型特别适合于高压燃料喷射设备，也可以一般性地在用于汽油、柴油或其它燃料的高压或低压系统中使用所述优化，以便优化强度并且在使用寿命上保持功能能力。专门地，可以在运行中出现的负荷如压力或机械抖动方面在使用寿命上减小材料疲劳，使得防止出现裂缝等。
基体在弯曲前的可能原始状态由基体的几何构型给定，在该几何构型中基体直线地延伸并且管形区段的纵向线直线地走向。在一个或多个区段中可以进行基体的弯曲。在管形区段中这样优化基体的横截面几何形状，使得关于还在进行的然而已经确定的或者预给定的纵向弯曲来实现管形区段在纵向弯曲部处的横截面的减小椭圆度或者说实现相应地被限界的椭圆度。这决定了在原始状态中基体壁厚的在周边上非对称的确定。该优化的边缘条件是所希望的或者预给定的用于纵向弯曲的弯曲角度以及是在各个横截面上例如在面积方面预给定的材料投入。然而也能够实现材料投入的在体积方面的优化。
以有利的方式，基体在原始状态中的横截面沿着进行纵向弯曲的弯曲方向具有最大外尺寸。根据一个优选实施方式，对于所述管形区段在所述纵向弯曲部处的所述横截面中的每一个而言，轴线至少近似地沿着所述纵向弯曲部在那里的弯曲方向定向，对应的所述横截面沿着所述轴线具有最大外尺寸，也就是说，在弯曲后、即在在基体上构型有纵向弯曲部的最终状态中沿着纵向弯曲在那里的弯曲方向也会得到最大外尺寸。当然在此，相应地对于相继的横截面的弯曲方向通常总是会变化。该构型具有以下优点：材料的挤压和拉伸被减小，以便相应地限界材料弱化。
根据另一优选实施方式，对于所述管形区段在所述纵向弯曲部处的所述横截面中的每一个而言，轴线至少近似地垂直于所述纵向弯曲部在那里的所述弯曲方向定向，对应的所述横截面沿着所述轴线具有最小外尺寸。
在一个优选实施方式中设置，对于所述管形区段在所述纵向弯曲部处的所述横截面中的每一个而言，对应的所述横截面具有最大外尺寸时所沿的轴线至少近似地垂直于对应的所述横截面具有最小外尺寸(d)时所沿的轴线定向。由此得到以下优点：材料在弯曲过程中的应力保持受限。附加的扩展方案可以在于，关于对应横截面具有最大外尺寸时所沿的轴线和/或关于对应横截面具有最小外尺寸时所沿的轴线在完成纵向弯曲后实现对于所述横截面的至少一部分的轴向对称构型。当然在此，关于基体的公差和由工艺决定的变型可以出现与理想地对称的构型的小偏差。这同样适用于上述实施方式的定向和垂直定向。
根据一个优选实施方式，所述管形区段在所述纵向弯曲部处的所述横截面的椭圆度小于5％。由此实现关于横截面椭圆度的更受约束的优化。在极限情况下，在给定纵向弯曲的情况下也可以实现横截面的消失的椭圆度，这相当于横截面的圆形轮廓。
根据另一优选实施方式，所述管形区段(5)的所述纵向弯曲部(6)的弯曲角度大于90度，和/或，所述管形区段的所述纵向弯曲部的曲率半径或弯曲半径小于20mm。替代地或附加地，所述管形区段的壁厚对于所述管形区段的所述横截面中的每一个而言从垂直于所述纵向弯曲部在那里的所述弯曲方向的轴线沿着和/或逆着所述弯曲方向直至沿着所述纵向弯曲部在那里的所述弯曲方向的轴线连续地减小。由此使得能够关于所实现的强度来优化壁厚并且在部件的使用寿命上获得所述强度。
因此，在优选实施方式中给出可能的扩展方案，这些扩展方案涉及具有已经被构型的纵向弯曲部的部件，其中，减小和/或相应限界管形区段在所述纵向弯曲部处的横截面的椭圆度。在本发明的方法的可能扩展方案可以在于，关于此的改变或优化在原始状态中的管形基体上进行，以便在弯曲后实现管形区段在纵向弯曲部处的横截面的减小的和/或受限的椭圆度。
附图说明
在接下来的说明书中参照附图详细阐述本发明的优选实施例和在附图中示出的公式(1)，在所述附图中相应的元件设置有一致的附图标记。在此示出：
图1相应于用于阐述本发明的一个可能构型的具有纵向弯曲部的部件的管形基体，
图2相应于用于阐述本发明的一个可能构型的具有纵向弯曲部的在图1中示出的管形基体的横截面，
公式(1)椭圆度的定义，
图3在用于阐述本发明的示意图中的加工流程，
图4相应于本发明另一可能构型的在图1中示出的管形基体的横截面，和
图5相应于本发明另一可能构型的在图1中示出的管形基体的横截面。
具体实施方式
图1示出具有管形基体2的用于燃料喷射设备的部件1。在此，部件1尤其可以用于高压燃料喷射设备。在变换的构型中，管形基体2也可以仅区段地管形地构型。尤其，管形基体2可以在其端部3,4处被封闭。部件1尤其可以是燃料管路1，其中，在此端部3,4是打开的。然而，部件1也可以是燃料分配器1或用于燃料喷射设备的其他部件1。
管形基体2具有管形区段5，在该管形区段上构型有纵向弯曲部6。
在原始状态中，管形基体2可以笔直地延伸，其中，纵向线7笔直地走向。在构型了纵向弯曲部6之后，得到弯曲的纵向线7'。沿着纵向线7'，管形基体2具有横截面8，所述横截面被纵向线7'垂直地贯穿。在此，示例性地标注横截面8。在此，横截面8位于管形基体2的纵向弯曲部6上。
在该实施例中，预给定并且在弯曲后实现弯曲角度10。由此，在弯曲的纵向线7'的两个边之间得到纵向弯曲部6的张开角度11。此外，预给定弯曲半径R。例如，具有弯曲半径R的柱体可以用于弯曲，围绕该柱体使管形基体2弯曲，以便制成纵向弯曲部6。
然而，不是必需预给定用于纵向弯曲部6的唯一曲率。纵向弯曲部6的曲率也可以沿着纵向线7'变化。在此，弯曲方向12位于横截面8的平面内并且在该实施例中与纵向线7'垂直地定向。
因此在该实施例中，弯曲方向12位于横截面8的轴线13上。在该实施例中，横截面8沿着轴线13具有最大外尺寸D。
图2示出相应于用于阐述本发明的一个可能构型的、在图1中示出的部件1的管形基体2在纵向弯曲部6处的横截面8。管形基体2具有内腔14，例如可以沿着纵向线7'引导燃料贯穿所述内腔。在此，最大外尺寸D所在的轴线13和最小外尺寸d所在的轴线15在纵向线7'上相交。此外在该实施例中，外尺寸d,D所在的两个轴线13,15彼此垂直地定向。
在此，椭圆度x被视作百分比值。在此根据在附图中示出的公式(1)由分数值来计算椭圆度x。该分数值的分子由乘数因子2和最大外尺寸D与最小外尺寸d之间的差的量值得到。被除数由最大外尺寸D与最小外尺寸d之和得到。为了阐明椭圆度x在此被视作百分比值，该分数值还可以乘以100％，如在公式(1)中给出那样。
在圆形外轮廓的极限情况下，最大外尺寸D和最小外尺寸d相等，使得椭圆度x消失。
图3在用于阐述本发明的示意图中示出加工流程。在此为了简化，示出原始状态A和最终状态E。用于制造燃料喷射设备的部件1的所述方法的加工步骤S具有至少一个方法步骤，在该方法步骤中，基体2的管形区段5沿着管形区段5的纵向线7弯曲用于构型纵向弯曲部6。
此外，用于制造部件1的所述方法涉及在构型纵向弯曲部6之前的原始状态A。在原始状态A中，管形基体2例如可以沿着在图1中示出的纵向线7延伸。在加工步骤S之前已经确定了弯曲半径R和弯曲角度10或者打开角度11。另一参数是所希望的材料投入，该材料投入在此同样被确定并且为边缘条件。较高的材料投入本身能够实现较高强度并且因此能够实现附加影响。然而在接下来的阐述中，材料投入被视作已被确定。
在该实施例中，横截面8由椭圆形基本形状发展而成。示例性标注的壁厚16沿周边变化。此外，最初的最大外尺寸D0和最初的最小外尺寸d0被改变。横截面的椭圆形原始形状例如可以通过椭圆形外轮廓17限界。可以通过椭圆形内轮廓19来改变限界内腔14的壁18。当然在此，附加地能够实现横截面8沿着纵向线7的变化。尤其，管形基体2可以在纵向弯曲部6外部空心柱体形地构型。
通过模型计算和/或通过试验尤其可以这样确定最初的最大外尺寸D0、最初的最小外尺寸d0和壁厚16沿周向20的变化，使得在最终状态E中实现所希望的构型并且尤其实现减小的椭圆度x和/或由确定的值所限界的椭圆度x。
为此，在该实施例中，在原始状态A中轴线13沿着弯曲方向12定向，最初的最大外尺寸D0位于该轴线上并且在加工步骤S之后最大外尺寸D也位于该轴线上。在此，轴线15与弯曲方向12垂直或者说与轴线13垂直地被预给定，最初的最小外尺寸d0位于该轴线上并且在加工步骤S之后最小外尺寸d也位于该轴线上。
此外，在周边上、也就是说在周向20上实现壁厚16的变化。在此实现了壁厚16的持续和连续的变化。在此，持续意味着，在周向20上观察不会实现壁厚16的突然变化。壁厚16在周边上的均匀变化避免应力峰值。
此外，在轴线15上得到两个对置的最大壁厚25,26，它们在此大小相等。此外，在轴线13上得到两个对置的最小壁厚27,28。
以该方式可以在给定的材料投入的情况下在加工步骤S之后达到部件1的优化强度。在此，在该实施例中，在最终状态E中达到至少近似消失的椭圆度x。因为材料投入直接影响部件1的构件重量，所以也可以以这样的方式来考虑所述方法，即关于所希望的强度方面通过尽可能少的材料投入来优化构件重量。在所述考虑中如此大程度地减少加工参数即材料投入，直至在最终状态E中的几何形状被优化的情况下刚好还达到了需要的强度。
此外，较小的壁厚16能够实现较高的灵活性，使得关于此也能够实现优化。在此，较小的壁厚16在加工步骤S之后通常导致较大的椭圆度x。因此，伴随其他壁厚16、尤其较小的壁厚16可能需要其他原始几何形状，这些原始几何形状例如于初始的外尺寸d0,D0和壁厚16沿周边的变化方面彼此不同。
因此，可以以不同的方式影响管形基体2的强度和持久性。通过横截面8的局部限界的或也沿着整个纵向线7进行的变形，可以在原始状态A中尤其实现横截面8，在该横截面中，在原始状态A中的椭圆度x与通过加工步骤S进行的改变和在最终状态E中实现的椭圆度x相反，以便改进强度。
因此，在最终状态E中的椭圆度x方面可以实现椭圆度x的减小，所述椭圆度由空心柱形体的相应弯曲得到。此外，可以在最终状态E中实现小于8％、优选小于5％的椭圆度x。特别在弯曲角度10大于90度和/或弯曲半径R或者说曲率半径小于20mm的情况下得到明显优点。
图4示出相应于本发明另一可能构型的部件1的在图1中示出的管形基体2的横截面8。在此，在原始状态A中示出按照在图3中阐明的加工流程被预给定的构型。在该实施例中，从矩形空心型廓出发来改变横截面8。在此，既在外轮廓17上又在内轮廓19上设置一些棱边倒圆部30,31，在图4中示例性标注其中一个棱边倒圆部30,31。由此，在周向20上得到壁厚16的持续变化。在此，关于纵向线7来观察壁厚16。在该实施例中，原始状态A中的最大壁厚25,26也设置在轴线15上，初始的最小外尺寸d0位于该轴线上。最小壁厚27,28位于轴线32上，该轴线沿着弯曲方向12延伸。在该实施例中，初始的最大外尺寸D0所在的轴线13不与初始的最小外尺寸d0所在的轴线15垂直。在最终状态E中得到相应情况。
图5示出相应于另一可能构型的部件1的在图1中示出的管形基体2的横截面8。在该实施例中，横截面8由六角形空心体型廓成形。在此，既针对外轮廓17又针对内轮廓19预给定六角形结构。在此，在垂直于弯曲方向12的轴线33上得到最大壁厚25,26。在沿着弯曲方向12定向的轴线32上得到最小壁厚27,28。在此，初始的最小外尺寸d0所在的轴线15和初始的最大外尺寸D0所在的轴线15分别不与轴线32或轴线33重合。然而，轴线32,33彼此垂直地定向。
不仅可以使用钢、例如碳钢或不锈钢而且可以使用其他材料作为用于管形基体2的材料或材质。例如其他金属也适合。在对应的应用情况下，也可以使用基于塑料的材料或合适的复合材料。
本发明不局限于所述实施例。
Claims (10)
1.用于燃料喷射设备的部件(1)，具有基体(2)，所述基体至少区段地管形地构型，
其中，所述基体(2)具有至少一个管形区段(5)，其中，所述管形区段(5)具有纵向线(7')，所述纵向线垂直贯穿所述管形区段(5)的横截面(8)，其中，所述管形区段(5)沿着所述纵向线(7')构型有纵向弯曲部(6)，其中，所述基体(2)至少在所述管形区段(5)的所述纵向弯曲部(6)处这样构型，使得所述管形区段(5)在所述纵向弯曲部(6)处的所述横截面(8)的椭圆度(x)减小和/或所述椭圆度小于8％，
其特征在于，所述管形区段(5)的壁厚(16)对于所述管形区段(5)的所述横截面(8)中的每一个而言在垂直于所述纵向弯曲部(6)在那里的弯曲方向(12)的轴线(15,33)上比在沿着所述纵向弯曲部(6)在那里的弯曲方向(12)的轴线(13,32)上大。
2.根据权利要求1所述的部件，其特征在于，对于所述管形区段(5)在所述纵向弯曲部(6)处的所述横截面(8)中的每一个而言，轴线(15,33)至少近似地沿着所述纵向弯曲部(6)在那里的弯曲方向(12)定向，对应的所述横截面(8)沿着所述轴线具有最大外尺寸(D)。
3.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，对于所述管形区段(5)在所述纵向弯曲部(6)处的所述横截面(8)中的每一个而言，轴线(13,32)至少近似地垂直于所述纵向弯曲部(6)在那里的所述弯曲方向(12)定向，对应的所述横截面(8)沿着所述轴线具有最小外尺寸(d)。
4.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，对于所述管形区段(5)在所述纵向弯曲部(6)处的所述横截面(8)中的每一个而言，对应的所述横截面(8)具有最大外尺寸(D)时所沿的轴线(15,33)至少近似地垂直于对应的所述横截面(8)具有最小外尺寸(d)时所沿的轴线(13,32)定向。
5.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，所述管形区段(5)在所述纵向弯曲部(6)处的所述横截面(8)的椭圆度(x)小于5％。
6.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，所述管形区段(5)的所述纵向弯曲部(6)的弯曲角度(10)大于90度，和/或，所述管形区段(5)的所述纵向弯曲部(6)的曲率半径(R)或弯曲半径(R)小于20mm。
7.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，所述管形区段(5)的壁厚(16)对于所述管形区段(5)的所述横截面(8)中的每一个而言从垂直于所述纵向弯曲部(6)在那里的所述弯曲方向(12)的轴线(15,33)沿着和/或逆着所述弯曲方向(12)直至沿着所述纵向弯曲部(6)在那里的所述弯曲方向(12)的轴线(13,22)连续地减小。
8.根据权利要求1或2所述的部件，其特征在于，所述部件是用于高压燃料喷射设备的部件。
9.用于制造根据权利要求1至8之一所述的部件(1)的方法，其中，在所述部件(1)上成型有至少区段地管形的基体(2)，
其特征在于，
所述基体(2)的至少一个管形区段(5)沿着所述管形区段(5)的纵向线(7)弯曲用于构型纵向弯曲部(6)，其中，所述纵向线(7)垂直地贯穿所述管形区段(5)的横截面(8)，并且所述管形区段(5)在构型所述纵向弯曲部(6)之前这样成型，使得对于所述管形区段(5)的所述横截面(8)中的每一个而言，在待构型的所述纵向弯曲部(6)处，最大壁厚(25,26)至少近似地位于垂直于所述纵向弯曲部(6)在那里的弯曲方向(12)定向的轴线(15,33)上，并且最小壁厚(27,28)至少近似地位于沿着所述纵向弯曲部(6)在那里的所述弯曲方向(12)定向的轴线(13,32)上，和/或，预给定椭圆度(x)，在所述椭圆度的情况下，对于所述管形区段(5)的所述横截面(8)中的每一个而言，在待构型的所述纵向弯曲部(6)处，初始的最小外尺寸(d0)存在于至少近似地垂直于所述纵向弯曲部(6)在那里的所述弯曲方向(12)定向的所述轴线(15)上和/或初始的最大外尺寸(D0)存在于至少近似地沿着所述纵向弯曲部(6)在那里的所述弯曲方向(12)定向的所述轴线(13)上。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述部件(1)是用于高压燃料喷射设备的部件。
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