CN109154263B - 燃料分配装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料分配装置。其是具备将燃料分配供给于多个燃料喷射装置(2)的燃料分配管(3)、与燃料分配管(3)连接的燃料配管(4)以及连接燃料分配管(3)与燃料配管(4)的连接部件(5)的燃料分配装置(1)。燃料分配管(3)具有座部(21)，在座部(21)的外周面形成有朝向燃料配管(4)侧的前端以凸曲面状缩径的第一凸曲面(24)。燃料配管(4)具有密封部(27)，在密封部(27)的内周面形成有朝向燃料分配管(3)侧的前端以凹曲面状扩径并抵接第一凸曲面(24)的第二凹曲面(28)，并且在密封部(27)的外周面形成有与第二凹曲面(28)对应的第二凸曲面(29)。连接部件(5)从燃料分配管(3)的相反侧将密封部(27)向座部(21)按压。第二凹曲面(28)的曲率半径(SR2)比第一凸曲面(24)的曲率半径(SR1)大。

Description

燃料分配装置
技术领域
本发明涉及将燃料分配供给于多个燃料喷射装置的燃料分配装置。
背景技术
用于直喷发动机等的燃料分配装置具备：将被高压泵压缩的高压的燃料分配供给于多个燃料喷射装置的燃料分配管；与该燃料分配管连接的燃料配管以及连接燃料分配管和上述燃料配管的连接部件。
在专利文献1所记载的燃料分配装置中，在燃料配管设置有以漏斗状扩展的前端部(13)。而且，将连接部件的螺纹部(10)紧固于燃料分配管的外周面，从而使燃料配管的密封面(15)按压于燃料分配管的密封座面(16)，对密封面(15)与密封座面(16)进行密封。另外，在专利文献1，作为密封面(15)的形状记载有圆锥状、与密封座面(16)对应的球面状。
专利文献1：德国专利申请公开第102004053658号说明书
近几年，需要更高的燃料压力。为了提高燃料压力，燃料分配管与燃料配管的密封面需要高的面压。该密封面压由通过燃料配管相对于燃料分配管的紧固而产生的轴力、和燃料分配管与燃料配管的接触面积来决定。
然而，在专利文献1所记载的燃料分配装置中，燃料配管的密封面(15)是圆锥状，或者是与密封座面(16)对应的球面状。在密封面(15)是圆锥状的情况下，若燃料配管相对于燃料分配管的轴线倾斜，则密封面压因位置而改变。因此，无法稳定地密封密封面(15)与密封座面(16)。另外，在密封面(15)是与密封座面(16)对应的球面状的情况下，由于密封面(15)与密封座面(16)面接触，所以密封面压分散，无法将连接部件的紧固力(轴力)高效地转换为密封面压。因此，密封面(15)与密封座面(16)的密封面压变小，无法稳定地密封密封面(15)与密封座面(16)。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够稳定地密封燃料分配管与燃料配管的燃料分配装置。
本发明的一个方面的燃料分配装置具备：将燃料分配供给于多个燃料喷射装置的燃料分配管；与燃料分配管连接的燃料配管；以及将燃料分配管和燃料配管连接的连接部件，其中，燃料分配管具有座部，在该座部的外周面形成有朝向燃料配管侧的前端以凸曲面状缩径的第一凸曲面，燃料配管具有密封部，在该密封部的内周面形成有朝向燃料分配管侧的前端以凹曲面状扩径并抵接第一凸曲面的第二凹曲面，并且在密封部的外周面形成有与第二凹曲面对应的第二凸曲面，连接部件从燃料分配管的相反侧将密封部向座部按压，第二凹曲面的曲率半径比第一凸曲面的曲率半径大。
在本发明的一个方面的燃料分配装置中，连接部件从燃料分配管的相反侧将密封部按压在座部，从而燃料分配管的第一凸曲面与燃料配管的第二凹曲面被密封。而且，燃料配管的密封部朝向燃料分配管侧的前端而扩展，在该内周面形成有抵接第一凸曲面的第二凹曲面。因此，例如通过在将加工金属模强力地按压在第二凹曲面，能够容易减少第二凹曲面的表面粗糙度(表面粗度)。由此，能够抑制伴随着第二凹曲面的塌陷(潰れ)的第一凸曲面与第二凹曲面的密封面压的松弛(緩み)。另外，即使连接部件从燃料分配管的相反侧将密封部按压在座部，密封部也仅是成为管壁被连接部件与座部夹住的状态。因此，即使为了提高密封面压而增大基于连接部件的按压力，密封部也难以变形。另外，密封部几乎不受燃料的压力变动的影响，所以即便因燃料的压力变动，密封部也难以变形。由此，能够抑制伴随着密封部的变形的密封面压的松弛。而且，被连接部件与座部夹着的密封部被形成为曲面状，所以能够使燃料配管相对于燃料分配管的轴线倾斜而连接燃料分配管与燃料配管。而且，第二凹曲面的曲率半径比第一凸曲面的曲率半径大，所以若利用连接部件将密封部按压在座部，则第一凸曲面与第二凹曲面线接触。由此，第一凸曲面与第二凹曲面的密封面压集中，所以能够将连接部件对密封部的按压力高效地转换为密封面压。据此，能够稳定地密封燃料分配管与燃料配管。
在上述燃料分配装置中，第一凸曲面也可形成为球面状，将第二凹曲面上的点与该点处的第二凹曲面的曲率中心连结的直线也可通过第一凸曲面的曲率中心。在该燃料分配装置中，第一凸曲面被形成为球面状，并且将第二凹曲面上的点与该点处的第二凹曲面的曲率中心连结的直线通过第一凸曲面的曲率中心。因此，即使燃料配管相对于燃料分配管的轴线倾斜地连接，也能够保持第一凸曲面与第二凹曲面的密封状态。
另外，在上述燃料分配装置中，连接部件也可具有：卡止内周面，其从燃料分配管的相反侧与第二凸曲面卡止；以及旋合部，其旋合在燃料分配管的外周面使连接部件向燃料分配管侧移动，卡止内周面也可形成为圆锥状。在该燃料分配装置中，卡止内周面从燃料分配管的相反侧卡止第二凹曲面。因此，使旋合部与燃料分配管的外周面旋合使连接部件向燃料分配管侧移动，从而能够从燃料分配管的相反侧将密封部按压在座部。而且，与第二凸曲面卡止的卡止内周面形成为圆锥状，所以第二凸曲面与卡止内周面线接触。由此，能够将连接部件对密封部的按压力高效地转换为第一凸曲面与第二凹曲面的密封面压。
根据本发明，能够稳定地密封燃料分配管与燃料配管。
附图说明
图1是实施方式的燃料分配装置的简要立体图。
图2是实施方式的燃料分配装置的简要剖视图。
图3是用于说明第一凸曲面与第二凹曲面的关系的图。
图4是用于说明燃料配管的制造方法的一个例子的图。
图5是表示燃料配管相对于燃料分配管的轴线倾斜的状态的简要剖视图。
图6是表示燃料压力与所需密封面压的关系的图表。
图7是表示表面粗糙度以及SR1/SR2与初始的所需密封面压的关系的图表。
图8是用于说明比较例的密封面的压力分布的图。
图9是用于说明实施方式的密封面的压力分布的图。
图10是表示SR2/SR1与密封面压增加率的关系的图表。
图11是变形例的燃料分配装置的简要剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式的燃料分配装置进行说明。此外，各图中对相同或者相当的要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
如图1所示，本实施方式的燃料分配装置1将被高压泵(未图示)压缩了的高压的燃料分配供给于与发动机(未图示)的各气缸对应地设置的燃料喷射装置2。燃料分配装置1具备：将燃料分配供给于多个燃料喷射装置2的燃料分配管3、与燃料分配管3连接的燃料配管4、以及连接燃料分配管3与燃料配管4的连接部件5。
燃料分配管3被称为燃料喷射轨、燃料输送管、共轨等。燃料分配管3具备：管部11、多个杯部12、盖部13、连接部14、以及固定用凸台15。
如图1以及图2所示，管部11为了向多个燃料喷射装置2供给燃料，以高压状态存积从高压泵加压输送来的燃料。管部11被形成为沿着发动机的气缸列方向(曲轴方向)以直线状延伸的圆管状。管部11的内周面形成燃料的流路。在管部11的内周面形成有被缩径的缩径部17。缩径部17通过使燃料的流路变窄来缓和燃料的压力变动，抑制燃料的脉动波及管部11内的情况。缩径部17例如能够设为孔。此外，管部11的管形状也不必是以直线状延伸的圆管状，能够设为各种形状。
杯部12与燃料喷射装置2对应地被设置，将在管部11存积的燃料向燃料喷射装置2供给。杯部12被固定于管部11，以其与燃料喷射装置2之间成为气密的方式保持燃料喷射装置2。
盖部13位于管部11的与燃料配管4相反的一侧(图2的左侧)的端部，封闭管部11的一方端部。
连接部14位于管部11的燃料配管4侧(图2的右侧)的端部，与燃料配管4连接。连接部14与管部11相同被形成为圆管状，连接部14的内周面形成燃料的流路。连接部14具备座部21与螺纹部22。
座部21位于连接部14的燃料配管4侧(图2的右侧)的端部，被燃料配管4按压。
在座部21的外周面形成有第一凸曲面24。第一凸曲面24是按压(抵接)燃料配管4的座面，成为进行与燃料配管4之间的密封的密封面。第一凸曲面24朝向燃料配管4侧的前端缩径为凸曲面状。即第一凸曲面24在通过连接部14的管轴L1的剖面中被形成为凸曲线状。更具体而言，第一凸曲面24被形成为在连接部14的管轴L1上具有中心点的球面状。即第一凸曲面24在通过连接部14的管轴L1的剖面中，被形成为将连接部14的管轴L1上的点作为中心的圆弧状。
螺纹部22位于相对于座部21的燃料配管4的相反侧(图2的左侧)，与连接部件5紧固。在螺纹部22的外周面刻设有用于紧固连接部件5的外螺纹25。
固定用凸台15是用于将燃料分配管3固定于发动机的部件。固定用凸台15相对于发动机的固定能够通过螺栓紧固、焊接等来进行。
燃料配管4是用于使燃料流通的管。例如燃料配管4能够为用于将被高压泵压缩了的高压的燃料向燃料分配管3的管。另外，在为了搭载于V型发动机而设置两个燃料分配管3的情况下，燃料配管4能够为用于从一方的燃料分配管3向另一方的燃料分配管3供给燃料的管。燃料配管4具备配管部26与密封部27。
配管部26是用于使燃料流通的部位。配管部26被形成为在长边方向上大致相同形状的圆管状。此外，配管部26根据被配置的位置而可被适当地屈曲。
密封部27按压于座部21，从而对其与座部21之间进行密封。密封部27位于配管部26的燃料分配管3侧，并且位于燃料配管4的燃料分配管3侧的端部。密封部27朝向燃料分配管3侧的前端被扩展为漏斗状。而且，在密封部27的内周面形成有第二凹曲面28，在密封部27的外周面形成有第二凸曲面29。
第二凹曲面28是按压(抵接)第一凸曲面24的面，成为进行其与第一凸曲面24之间的密封的密封面。第二凹曲面28朝向燃料分配管3侧的前端以凹曲面状扩径。即第二凹曲面28在通过密封部27的管轴L2的剖面中被形成为凹曲线状。
如图3所示，第二凹曲面28的曲率半径SR2比第一凸曲面24的曲率半径SR1大。而且，第二凹曲面28被形成为非球面状，将第二凹曲面28上的任意点P与该点P处的第二凹曲面28的曲率中心O2连结的直线L3通过第一凸曲面24的曲率中心O1。因此，第二凹曲面28的曲率中心O2并不是一点，基于第二凹曲面28的点P的位置，曲率中心O2的位置改变。
第二凸曲面29是按压(抵接)连接部件5的面。第二凸曲面29成为与第二凹曲面28对应的形状。即第二凸曲面29朝向燃料分配管3侧的前端以凸曲面状扩径，在通过密封部27的管轴L2的剖面中被形成为凸曲线状。
这里，对燃料配管4的制造方法进行说明。如图4所示，首先，准备遍及长边方向而具有相同直径的圆管A。而且，将具有与第二凹曲面28对应的加工面的加工金属模B按入圆管A，对圆管A的端部进行扩展。由此，得到形成有第二凹曲面28的燃料配管4。此时，第二凹曲面28通过对金属模B的加工面进行推压而形成。因此，通过预先使加工金属模B的加工面的表面粗糙度减小，从而能够容易减小第二凹曲面28的表面粗糙度。
连接部件5从燃料分配管3的相反侧将密封部27按压于座部21，从而密封第一凸曲面24与第二凹曲面28。
连接部件5也被称为联管螺母、管接头、接头螺母等。连接部件5被形成为圆筒状，在连接部件5的径向内侧的空间插入燃料分配管3以及燃料配管4。连接部件5的中心轴线L4与将燃料分配管3与燃料配管4连接了时的连接部14的管轴L1一致。连接部件5具备卡止部31与旋合部32。
卡止部31位于连接部件5的燃料配管4侧(图2的右侧)的端部，从燃料分配管3的相反侧卡止于第二凸曲面29。在卡止部31的内周面形成有从燃料分配管3的相反侧卡止于第二凸曲面29的卡止内周面34。卡止内周面34被形成为随着朝向燃料配管4侧的前端而缩径的圆锥状，在通过连接部件5的中心轴线L4的剖面中被形成为直线状。
旋合部32位于相对于卡止部31的燃料分配管3侧(图2的左侧)，被旋合于燃料分配管3的外周面。在旋合部32的内周面刻设有与被形成于连接部14的螺纹部22的外周面的外螺纹25旋合的内螺纹35。因此，使内螺纹35与外螺纹25旋合，从而旋合部32使连接部件5向燃料分配管3侧移动。此时，卡止内周面34被卡止在第二凸曲面29，从而连接部件5从燃料分配管3的相反侧将密封部27向座部21按压。这样，使内螺纹35与外螺纹25旋合，将连接部件5紧固于燃料分配管3，从而在燃料分配管3以及燃料配管4产生管轴L1方向的轴力。而且，在第二凹曲面28被压接在第一凸曲面24并且第二凹曲面28与第一凸曲面24被密封了的状态下，连接燃料分配管3与燃料配管4。
另外，被卡止部31与座部21夹着的密封部27的表里面(第二凹曲面28以及第二凸曲面29)被形成为曲面状，所以如图5所示，能够使燃料配管4相对于燃料分配管3的管轴L1倾斜，来连接燃料分配管3与燃料配管4。
接下来，对在燃料分配管3与燃料配管4的密封面(第一凸曲面24以及第二凹曲面28)产生的密封面压进行说明。
如图6所示，由于燃料的压力与密封面所需的密封面压成比例关系，所以为了提高燃料的压力，需要提高密封面的密封面压。该密封面压由通过连接部件5的紧固而产生的轴力、和燃料分配管3与燃料配管4的接触面积来决定。
另一方面，该密封面压因初始松弛以及随时间松弛而变低。初始松弛是由燃料分配管3以及燃料配管4的接触面(密封面)的塌陷、基于轴力的燃料分配管3以及燃料配管4的变形等产生的松弛。随时间松弛是由基于燃料的压力变动的燃料分配管3以及燃料配管4的变形等而产生的松弛。
因此，为了使密封面产生所需的密封面压，需要抑制初始松弛以及随时间松弛，或考虑初始松弛以及随时间松弛而将在密封面产生的轴力设为足够的大。
为了抑制初始松弛，提高燃料分配管3以及燃料配管4的密封面的表面粗糙度(参照图7)、减少在燃料分配管3与燃料配管4的连接部分产生的应力等是有效的。此外，在图7中示出了密封面的表面粗糙度越小，初始所需的密封面压越小。为了抑制随时间松弛，形成为不由燃料分配管3与燃料配管4的连接部分承受燃料的压力变动的构造等是有效的。
在本实施方式的燃料分配装置1中，燃料配管4的密封部27朝向燃料分配管3侧的前端扩展，在其内周面形成有抵接第一凸曲面24的第二凹曲面28。因此，例如通过将加工金属模用力地推压于第二凹曲面28(参照图3)，能够容易使第二凹曲面28的表面粗糙度变小。由此，能够抑制伴随着第二凹曲面28的塌陷的密封面压的松弛(初始松弛)。
另外，即使连接部件5从燃料分配管3的相反侧将密封部27按压在座部21，密封部27也仅是成为管壁被连接部件5与座部21夹住的状态。因此，为了提高密封面压，即使增大基于连接部件5的按压力，在密封部27也仅产生压缩应力，所以密封部27难以变形。另外，密封部27几乎不受燃料的压力变动的影响，所以密封部27也难以通过燃料的压力变动而变形。由此，能够抑制伴随着密封部27的变形的密封面压的松弛(初始松弛以及随时间松弛)。
这里，如图8所示，考虑第二凹曲面28的曲率半径SR2与第一凸曲面24的曲率半径SR1相同的比较例。在该比较例中，若利用连接部件5在燃料分配管3以及燃料配管4产生轴力，则在密封面(第一凸曲面24以及第二凹曲面28)产生的密封面压被分散。因此，为了产生高的密封面压，需要紧固连接部件5而在燃料分配管3以及燃料配管4产生较大的轴力。
与此相对，如图9所示，在本实施方式中，由于第二凹曲面28的曲率半径SR2比第一凸曲面24的曲率半径SR1大，所以若通过连接部件5将密封部27按压于座部21，则第一凸曲面24与第二凹曲面28线接触。因此，若紧固连接部件5而在燃料分配管3以及燃料配管4产生轴力，则能够使在密封面(第一凸曲面24以及第二凹曲面28)产生的密封面压集中。由此，能够将通过连接部件5的紧固而产生的轴力高效地转换为密封面压。即相对于通过连接部件5产生的轴力，能够产生比比较例高的密封面压。
而且，如图7所示，第一凸曲面24的曲率半径SR1相对于第二凹曲面28的曲率半径SR2的比(SR1/SR2)越小，第一凸曲面24与第二凹曲面28的接触面积越小，所以初始所需的密封面压越小。另外，如图10所示，第二凹曲面28的曲率半径SR2相对于第一凸曲面24的曲率半径SR1的比(SR2/SR1)越大，第一凸曲面24与第二凹曲面28的接触面积越小，所以密封面压的增加率越大。
另外，在通过切削加工制作第一凸曲面24的情况下，基于JIS公差等级，实际成为6～7等级左右。在通过冲压对第二凹曲面28进行成型的情况下，基于JIS公差等级，实际成为10等级左右。若考虑基于这样的公差的第一凸曲面24与第二凹曲面28的尺寸偏差，则将第二凹曲面28的曲率半径SR2设为第一凸曲面24的曲率半径SR1的1.01倍(101％)以上，从而能够使第二凹曲面28的曲率半径SR2比第一凸曲面24的曲率半径SR1大。因此，第二凹曲面28的曲率半径SR2能够设为第一凸曲面24的曲率半径SR1的1.01倍(101％)以上。
而且，如图10所示，密封面压因第一凸曲面24与第二凹曲面28的尺寸偏差而较大地变动，直到第二凹曲面28的曲率半径SR2相对于第一凸曲面24的曲率半径SR1的比例大到某种程度为止。因此，第二凹曲面28的曲率半径SR2进一步能够设为第一凸曲面24的曲率半径SR1的1.03倍(103％)以上，而且更进一步能够设为1.05倍(105％)以上。
另一方面，如图10所示，若使第二凹曲面28的曲率半径SR2相对于第一凸曲面24的曲率半径SR1大某种程度，则密封面压的增加率减少，难以得到足够的成本效益。因此，第二凹曲面28的曲率半径SR2能够设为第一凸曲面24的曲率半径SR1的2.00倍(200％)以下，进一步能够设为1.50倍(150％)以下。
另外，如图3所示，第一凸曲面24被形成为球面状，并且将第二凹曲面28上的任意点P与该点P处的第二凹曲面28的曲率中心O2连结的直线L3通过第一凸曲面24的曲率中心O1。因此，即使燃料配管4相对于燃料分配管3的管轴L1倾斜地连接(参照图5)，也能够保持第一凸曲面24与第二凹曲面28的密封状态。
另外，与第二凸曲面29卡止的卡止内周面34被形成为圆锥状，所以第二凸曲面29与卡止内周面34线接触。由此，能够将连接部件5对密封部27的按压力高效地转换为密封面压。
以上，虽对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。
例如在上述实施方式中，虽对座部21是与螺纹部22一体的情况进行了说明，但也可如图11所示的燃料分配装置1A那样，座部21A也可与螺纹部22A是分体的。在图11所示的燃料分配装置1A中，座部21A虽是构成燃料分配管的部件，但成为独立的部件。而且，在座部21A的外周面形成有：与在螺纹部22A的内周面形成的座面23A抵接的第一密封面211A、以及与密封部27的第二凹曲面28抵接的第二密封面212A。根据这样的结构，座面23A位于内周面，所以在燃料分配管3的输送时等，能够抑制座面23A受损。
附图标记的说明
1…燃料分配装置，2…燃料喷射装置，3…燃料分配管，4…燃料配管，5…连接部件，11…管部，12…杯部，13…盖部，14…连接部，15…固定用凸台，17…缩径部，21…座部，22…螺纹部，24…第一凸曲面，25…外螺纹，26…配管部，27…密封部，28…第二凹曲面，29…第二凸曲面，31…卡止部，32…旋合部，34…卡止内周面，35…内螺纹，1A…燃料分配装置，21A…座部，211A…第一密封面，212A…第二密封面，22A…螺纹部，23A…座面，A…圆管，B…加工金属模，L1…连接部的管轴，L2…密封部的管轴，L3…直线，L4…连接部件的中心轴线，O1…第一凸曲面的曲率中心，O2…第二凹曲面的曲率中心，P…第二凹曲面上的点，SR1…第一凸曲面的曲率半径，SR2…第二凹曲面的曲率半径。

Claims (4)

1.一种燃料分配装置，具备：将燃料分配供给于多个燃料喷射装置的燃料分配管；与上述燃料分配管连接的燃料配管；以及将上述燃料分配管和上述燃料配管连接的连接部件，其中，
上述燃料分配管具有座部，在该座部的外周面形成有朝向上述燃料配管侧的前端以凸曲面状缩径的第一凸曲面，
上述燃料配管具有密封部，在该密封部的内周面形成有朝向上述燃料分配管侧的前端以凹曲面状扩径并抵接上述第一凸曲面的第二凹曲面，并且在密封部的外周面形成有与上述第二凹曲面对应的第二凸曲面，
上述连接部件从上述燃料分配管的相反侧将上述密封部向上述座部按压，
上述第二凹曲面的曲率半径比第一凸曲面的曲率半径大，
上述第一凸曲面形成为球面状，
上述第二凹曲面形成为非球面状，
将上述第二凹曲面上的点与上述点处的上述第二凹曲面的曲率中心连结的直线通过上述第一凸曲面的曲率中心，
上述第二凹曲面的曲率中心基于上述第二凹曲面上的上述点的位置改变。
2.根据权利要求1所述的燃料分配装置，其中，
上述连接部件具有：
卡止内周面，其从上述燃料分配管的相反侧与上述第二凸曲面卡止；以及
旋合部，其旋合在上述燃料分配管的外周面使上述连接部件向上述燃料分配管侧移动，
上述卡止内周面形成为圆锥状。
3.根据权利要求1或2所述的燃料分配装置，其中，
上述第二凹曲面的曲率半径为上述第一凸曲面的曲率半径的1.01倍以上。
4.根据权利要求1或2所述的燃料分配装置，其中，
上述第二凹曲面的曲率半径为上述第一凸曲面的曲率半径的2.00倍以下。
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