CN113494402A - 喷射设备部件和混合压缩的外源点火式内燃机的喷射设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于混合压缩的外源点火式内燃机的喷射设备的部件，所述部件用于配量处于高压下的流体，所述部件尤其是高压管线或流体分配装置，部件具有基体，其中，至少基体通过单级锻造或多级锻造构成，其中，在锻造之后通过切削加工，在基体上构造内部空间和至少一个引入到所述内部空间中的螺纹短接管连同内螺纹，其中，配属于螺纹短接管的螺纹插件设置有外螺纹和密封区域，其中，在装配状态下，螺纹插件的外螺纹与螺纹短接管的内螺纹共同作用并且在螺纹插件的密封区域与所述基体之间形成密封座。提出，螺纹插件这样构型，使得在螺纹插件连同其外螺纹以为装配预给定的扭矩旋入到螺纹短接管的内螺纹中时能够实现螺纹插件的变形，该变形使得螺纹插件的密封区域在密封座处抵着基体的载荷至少在高于预给定载荷的情况下被降低。

Description

喷射设备部件和混合压缩的外源点火式内燃机的喷射设备
技术领域
本发明涉及一种用于喷射设备的部件、尤其是燃料管线或燃料分配装置，所述喷射设备被用于混合压缩的、外源点火式内燃机。专门地，本发明涉及机动车的喷射设备领域，在这种喷射设备中，将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。
现有技术
由DE 10 2016 115 550 A1已知一种用于制造燃料分配装置的方法，在所述方法中，分配器管由锻造毛坯制造。在此，可以使用材料号为1.4301、1.4306、1.4307和1.4404的奥氏体钢。在此，已认识到，锻造毛坯由于锻造过程而具有由制造决定的内应力，并且由于产生的碳化铬降低了耐腐蚀性。在已知的方法中，通过在850℃至1100℃之间受控地热处理超过60秒可以再消除由于缓慢冷却而产生的碳化铬。由此，改进了机械特性和耐腐蚀性。热处理也能改进钻孔、铣和切割螺纹的加工特性，所以优选在未加工的锻造毛坯上进行热处理。
由DE 10 2017 122 301 B3已知一种燃料分配装置，该燃料分配装置具有带有纵向空腔和螺纹插件的压力存储器，其中，螺纹插件封闭压力存储器的一端。压力存储器的该端部构造为具有内螺纹的螺纹短接管。螺纹插件具有与该内螺纹相协调的外螺纹并且具有锥形端部区段，在该锥形端部区段上构成密封面。借助该密封面，螺纹插件压力密封地贴靠在压力存储器的密封锥的密封座上。为了密封性测试，压力存储器被测试气体加载压力。
发明内容
本发明的部件和本发明的喷射设备具有以下优点：能够实现改进的构型和工作方式。
通过优选实施方式能实现本发明部件的有利扩展方案和本发明喷射设备的有利扩展方案。
本发明的喷射设备用于混合压缩的、外源点火式内燃机。本发明的喷射设备用于喷射汽油和/或乙醇和/或类似燃料，和/或用于喷射具有汽油和/或乙醇和/或类似燃料的混合物。混合物例如可以是具有水的混合物。本发明的部件被用于这种喷射设备。
该部件的至少基体由优选是不锈钢、尤其是奥氏体不锈钢的一种材料构成。尤其，该材料可以基于材料号为1.4301或1.4307的奥氏体不锈钢或者基于与该奥氏体不锈钢类似的不锈钢。设置在基体上的液压接头可以构造为高压输入端、高压输出端或其他高压接头。优选，在制造时，将基体与高压输入端和至少一个高压输出端并且必要时和一个或多个其它高压接头一起成型为锻造毛坯并且被进一步加工。
因此，在燃料分配装置的一个所提出构型中，与焊接轨相比产生显著区别，在焊接轨的情况中，在焊接附加部件之前，用作焊接轨的管子被切削和去毛刺。尤其，通过锻造构型能够实现用于更高压力的设计。与用于自点火式内燃机的高压轨相比的显著区别在于材料选择和加工，尤其在于不锈钢锻造。
通过所提出的螺纹插件，尤其可以以改进的方式在螺纹插件的密封区域和基体之间在密封座处实现有利的密封效果。为了可靠的密封效果，在密封座处需要足够高的轴向力。由此，例如可以补偿几何偏差。由此还建立了液压密封性。在传统构型中，由于几何公差和材料公差导致在密封座中和螺纹中的摩擦方面以及结构刚度方面中出现这么高的波动，使得装配所要求的扭矩出现大变化并因此密封部位的轴向载荷出现大变化。就会产生以下问题，一方面要实现充足的密封并且另一方面要避免过载。由此，除了在装配好的燃料分配装置上产生高负载外，也对制造设备提出更高要求。在所述变化相应较大的情况下，也可能限制工艺能力，使得造成高故障成本。
与此不同，在所提出的构型中，使得能够在几何公差和材料公差方面进行补偿。尤其，由此可以使螺纹插件的密封区域在密封座处抵着基体的的载荷的变化减小。必要时，也可以使在装配时所要求的、即使在考虑可能的变化的情况下在密封座处也能可靠地实现所希望的密封的扭矩也减小。这简化了过程引导(Prozessführung)，降低了对制造设备的要求，避免了燃料分配装置在装配时的过载并且能够实现具有降低的故障率的更稳定的制造过程。由此，也可以在不导致高故障率的情况下避免在必要时对螺纹插件的补充加工。
通过使螺纹插件至少在该螺纹插件的密封区域和螺纹插件的外螺纹之间变形，提出一种有利的可行性，以便通过降低结构刚度实现对几何公差和材料公差的补偿。此外，能通过螺纹插件这样构型，使得在螺纹插件变形时螺纹插件的密封区域适配于基体处的密封区域，和/或，螺纹插件的密封区域构造为螺纹插件的密封面，尤其构造为螺纹插件的锥形密封面，实现有利构型。在此，可以专门地这样适配螺纹插件的几何形状，使得该螺纹插件轻微地变形并且螺纹插件的密封区域因此在装配时适配于密封座中的密封面。该变形可以至少很大程度上是弹性的并且必要时部分是塑性的。有利地，弹性变形在总变形中的分量比在不实现所提出的措施中的至少一个措施的情况下所占的分量大。通过减小的刚度可以使在装配时预给定的扭矩减小并且限制几何偏差和材料偏差对扭矩分散(Streuung)(变化)的影响。在此，尤其在螺纹插件的密封区域处观察，刚度降低可以涉及轴向方向和/或径向方向。降低的刚度也使由放置引起的力下降的影响降低。高刚度对预紧下降反应敏感，而在刚度小时力下降较小。
通过在螺纹插件的外表面上在螺纹插件的外螺纹和螺纹插件的密封区域之间构型至少一个凹陷部，凹陷部构型为中断地或不中断地环绕螺纹插件的中心线的槽、尤其环形槽，凹陷部构造有型廓，所述型廓至少部分构型为至少近似矩形和/或至少部分构型为至少近似部分圆形，提出，可以在螺纹插件的外表面上实现的有利几何形状措施。专门地，凹陷部在此可以构型为具有合适型廓的径向槽，尤其是径向环形槽。
通过螺纹插件具有至少一个内缺口，沿着中心线看，该内缺口延伸超过螺纹插件的密封区域，内缺口是关于中心线旋转对称的缺口，和/或内缺口是轴向缺口，和/或内缺口朝基体的内部空间敞开，内缺口具有至少一个侧凹部，在该侧凹部处，内缺口径向扩宽地构型，并且沿着中心线观察，侧凹部设置在螺纹插件的外螺纹和螺纹插件的密封区域之间，和/或内缺口具有至少一个倒角，在该倒角处，内缺口构型为锥形，并且沿着中心线观察，倒角设置在螺纹插件的外螺纹和螺纹插件的密封区域之间，提出用于几何形状适配的其它可行性，这些可行性尤其可以从螺纹插件的端侧出发来实现。这些可行性提供以下优点，当内压作用时压紧压力较高。由此，受压力加载的径向面加强地压密封面并因此改进了压力较高时的密封效果。
视应用情况而定地，可以选择一个或多个措施。尤其，多个措施可以以合适的方式相互组合，以实现螺纹插件的各应用情况所希望的变形、尤其优化变形。在此，所述优化的可能的边界条件可以是制造成本。
几何形状适配的优化尤其可以在考虑为确保密封性所要求的轴向力和/或旋转角分散平均值和扭矩分散平均值的情况下实现。视应用情况而定地，在此可以得到简单的几何形状或复杂的形状。
通过选择一个或多个措施，由此可以以有利的方式视应用情况而定地预给定合适的载荷，其中，至少在该预给定载荷以上，螺纹插件的密封区域在密封座处抵着基体的载荷-该载荷通过为装配预给定的扭矩产生并且该载荷在预给定扭矩确定的情况下由于公差而在个别情况下在密封座处不同地产生-与没有这种措施的构型相比减小了，其中，在预给定扭矩下，至少规律地确保在密封座处所希望的密封。
附图说明
在下面的说明中参照附图详细阐述本发明的优选实施例，在所述附图中，相应的元件设置一致的附图标记。附图示出：
图1以示意性截面图相应于本发明的第一实施例地示出具有构造为燃料分配装置的部件的混合压缩、外源点火式内燃机的喷射设备；
图2以细节的示意图相应于第二实施例地示出部件的图1中以II标注的局部；
图3以细节的示意图相应于第三实施例地示出部件的在图1中以II标注的局部；
图4以细节的示意图相应于第四实施例地示出部件的在图1中用II标注的局部；
图5以细节的示意图相应于第五实施例地示出部件的图1中以II标注的局部。
具体实施方式
图1以示意性截面图相应于第一实施例地示出具有燃料分配装置(流体分配装置)2的喷射设备1。在该实施例中，燃料喷射设备1的燃料分配装置2是相应于本发明构造的部件3。此外，设置高压泵4。高压泵4经由构造为高压管线5的燃料管线与燃料分配装置2连接。在高压泵4的输入端6处，在运行中供应作为流体的燃料或带有燃料的混合物。在此，也可以以相应的方式将高压管线5构造为根据本发明的部件3'。
燃料分配装置2用于将流体存储并分配到构造为燃料喷射阀7至10的喷射阀7至10上并且减小压力波动和脉冲。燃料分配装置2也可以用于阻尼在燃料喷射阀7至10切换时可能出现的压力脉冲。在运行中，在此，高压p可以至少暂时地出现在部件3的内部空间11中。高压管线5具有构造成高压输入端12和高压输出端12'的、必要时可互换的液压接头12、12'，以及具有基体13。
燃料分配装置2具有管形的基体14，该基体通过单级锻造或多级锻造构成。在管形的基体14上设置构造为高压输入端15的液压接头15和构造为高压输出端16至19或者说杯形座16至19的多个液压接头16至19。此外，在管形的基体14上设置构造为压力传感器接头20的液压接头20。在该实施例中，管形的基体14、高压输入端15、高压输出端16至19和压力传感器接头20由单个锻造零件14'形成。因此，高压输入端15、高压输出端16至19和压力传感器接头20锻造在基体14上。
燃料管线5在其高压输入端12与高压泵4连接并且在其高压输出端12'与燃料分配装置2的高压输入端15连接。燃料喷射阀7至10分别衔接到燃料分配装置2的高压输出端16至19上。此外，设置压力传感器21，该压力传感器衔接在压力传感器接头20上。在端部22，管形的基体14被构造为封闭螺钉23的螺纹插件23。在此，管形的基体14的端部22构造为螺纹短接管22A。在一个变型的构型中，可以在端部24上设置轴向高压输入端代替侧面的和/或径向的高压输入端15。
在锻造之后，通过至少一个切削加工来加工管形的基体14或单个锻造零件14'。在本实施例中，在锻造之后，在管形的基体14中还构造孔25，以便构造内部空间11。在运行中，供应给高压输入端15的流体可以经由内部空间11分配到衔接于高压输出端16至19上的燃料喷射阀7至10上。
此外，通过切削加工将孔26至31引入到单个锻造零件14'中。在此，孔27至30用于高压输出端16至19。孔26用于高压输入端15。孔31用于压力传感器接头20。此外，在基体14的端部22将内螺纹22B切入到孔25中，使得构成螺纹短接管22A。
此外，在高压输入端15、高压输出端16至19以及压力传感器接头20处可以设置孔32至37，这些孔形成接头空间32至37。在该实施例中，孔25相对于纵轴线38沿轴向取向。孔26至37相对于纵轴线38沿径向或者说径向偏心地取向。在相对于纵轴线38沿径向或者说径向偏心地取向的情况下，在紧固在例如发动机空间中时，接头15、20的孔26、31、32、37优选在纵轴线上方和/或从纵轴线38出发实现指向远离发动机方向的取向，或接头16至19的孔27至30、33至36优选实现在纵轴线下方和/或从纵轴线38出发实现指向发动机方向的取向。
在一个改型的构型中，也可以在孔32至37中的一个或多个孔处与内螺纹22B相应地实现内螺纹，使得至少在液压接头15至20的一部分上构造螺纹短接管。在那里，可以以相应的方式与螺纹插件23相应地设置螺纹插件，但这些螺纹插件不构造为封闭螺钉，而是能够实现液压连接并且必要时能够实现流体流通。
参照图1至5，说明了螺纹短接管22A和螺纹插件23的可能构型，这些可能构型示例性地设置在管形的基体14的端部22。在此，这里所说明的措施也可以以合适的方式组合，其中，也能实现适当的改型。
图1至5分别示出一个实施例，其中，在图2至5中分别相应于第二至第五实施例地示出在图1中以II标注的局部。
在图1和2中所示出的实施例中，在螺纹插件23的外螺纹41和螺纹插件23的密封区域42之间在螺纹插件23的外表面40上分别设置凹陷部43。专门地，凹陷部43在此可以构型为不中断地环绕螺纹插件23的中心线44的槽43、尤其是环形槽43。在这些实施例中，中心线44与纵轴线38重合。在图1中所示出的第一实施例中，凹陷部43具有至少近似矩形的型廓45。在图2中所示出的第二实施例中，凹陷部43具有至少近似部分圆形、尤其半圆形的型廓46。
在这些实施例中，螺纹插件23的密封区域42构造为密封面42。但原则上也能想到螺纹插件23的密封区域42的其它构型，例如构造为密封棱边。此外，在这些实施例中，基体14的螺纹短接管22A的密封区域47构造为密封面47。在这里，原则上也能视应用情况而定地想到其它构型。在这些实施例中，螺纹插件23的密封面42和管形基体14的密封面47构型为锥形密封面42、47。
在参照图3至5所说明的实施例中，所提出的措施在螺纹插件23的端侧50(相比较于图1)上进行。在此，螺纹插件23具有内缺口51，该内缺口相对于中心线44同轴地布置。此外，在所示出的这些实施例中，内缺口51分别相对于中心线44旋转对称地构型。在该构型中，内缺口51在装配状态下还朝管形基体14的内部空间11敞开。螺纹插件23被用作封闭螺钉23，所以不存在与相对于中心线44同轴的轴向缺口52、尤其是轴向孔52的连接。在本实施例中，轴向缺口52可以构造有用于接合装配工具的几何形状，以便施加为装配预给定的扭矩。在此，从另一端侧53引入轴向缺口52，其中，另一端侧53背离端侧50并且在这里被用作外置的端侧53，而端侧50被用作内置的端侧50并且限界管形的基体14的内部空间11。
在参照图4所示出的第四实施例中，内缺口51具有倒角54，沿着中心线44看，该倒角设置在螺纹插件23的外螺纹41和螺纹插件23的密封区域42之间。
在参照图5所示出的第五实施例中，内缺口51具有侧凹部55，在该侧凹部处，内缺口51沿径向扩宽地构造。沿着中心线44观察，侧凹部55设置在螺纹插件23的外螺纹41和螺纹插件23的密封区域42之间。
因此，给出了使得能够实现螺纹插件23的变形的多种可能性，以便至少在高于预给定载荷的情况下使螺纹插件23的密封区域42抵着管形基体14的密封区域47在形成在那里的密封座56处的载荷减小。由此，可以预给定扭矩，以便即使在例如由于外螺纹41和内螺纹22B的公差而可能出现的不利情况中，也能够实现螺纹插件23的密封区域42抵着管形的基体14在密封座56处的足够大的载荷。相反，如果由于公差产生其它情况：在预给定扭矩的情况下得到高于预给定载荷的载荷，则通过实现所提出的措施中的至少一个措施来减小密封座56处的载荷。由此，尤其防止过载。
本发明不限于所说明的实施例。

Claims (10)

1.一种用于混合压缩的外源点火式内燃机的喷射设备(1)的部件(3；3')，所述部件被用于配量处于高压下的流体，所述部件尤其是高压管线(5)或流体分配装置(2)，所述部件具有基体(14)，其中，至少所述基体(14)通过单级锻造或多级锻造构成，其中，在锻造之后，通过切削加工在所述基体(14)上构造内部空间(11)和至少一个通入到所述内部空间(11)中的螺纹短接管(22A)连同内螺纹(22B)，其中，配属于所述螺纹短接管(22A)的螺纹插件(23)设置有外螺纹(41)和密封区域(42)，其中，在装配状态下，所述螺纹插件(23)的所述外螺纹(41)与所述螺纹短接管(22A)的所述内螺纹(22B)共同作用并且在所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)与所述基体(14)之间形成密封座(56)，
其特征在于，
所述螺纹插件(23)这样构型，使得在所述螺纹插件(23)通过该螺纹插件的外螺纹(41)以为装配所预给定的扭矩旋入到所述螺纹短接管(22A)的所述内螺纹(22B)中时能够实现所述螺纹插件(23)的变形，该变形使得所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)在所述密封座(56)处抵着所述基体(14)的载荷至少在高于预给定载荷的情况下被降低。
2.根据权利要求1所述的部件，
其特征在于，
能够使所述螺纹插件(23)至少在所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)和所述螺纹插件(23)的所述外螺纹(41)之间变形。
3.根据权利要求1或2所述的部件，
其特征在于，
所述螺纹插件(23)这样构型，使得在所述螺纹插件(23)变形时，所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)适配于所述基体(14)处的密封区域(47)，和/或，所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)构造为所述螺纹插件(23)的密封面(42)，尤其构造为所述螺纹插件(23)的锥形密封面(42)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的部件，
其特征在于，
在所述螺纹插件(23)的外表面(40)上在所述螺纹插件(23)的所述外螺纹(41)和所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)之间构型至少一个凹陷部(43)。
5.根据权利要求4所述的部件，
其特征在于，
所述凹陷部(43)构型为中断地或不中断地环绕所述螺纹插件(23)的中心线(44)的槽(43)、尤其环形槽(43)。
6.根据权利要求4或5所述的部件，
其特征在于，
所述凹陷部(43)构造有型廓(45，46)，所述型廓至少部分构型为至少近似矩形和/或至少部分构型为至少近似部分圆形。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的部件，
其特征在于，
所述螺纹插件(23)具有至少一个内缺口(51)，沿着所述中心线(44)看，所述内缺口延伸超过所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)。
8.根据权利要求7所述的部件，
其特征在于，
所述内缺口(51)是关于所述中心线(44)旋转对称的缺口(51)，和/或所述内缺口(51)是轴向缺口(51)，和/或所述内缺口(51)朝所述基体(14)的所述内部空间(11)敞开。
9.根据权利要求7或8所述的部件，
其特征在于，
所述内缺口(51)具有至少一个侧凹部(55)，在所述侧凹部处，所述内缺口(51)径向扩宽地构型，并且沿着所述中心线(44)观察，所述侧凹部(55)设置在所述螺纹插件(23)的所述外螺纹(41)和所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)之间，和/或
所述内缺口(51)具有至少一个倒角(54)，在该倒角处，所述内缺口(51)构型为锥形，并且沿着所述中心线(44)观察，所述倒角(54)设置在所述螺纹插件(23)的所述外螺纹(41)和所述螺纹插件(23)的所述密封区域(42)之间。
10.一种用于混合压缩的外源点火式内燃机的喷射设备(1)，该喷射设备用于喷射流体，该流体是燃料、尤其汽油和/或乙醇，和/或是具有燃料的混合物，所述喷射设备具有根据权利要求1至9中任一项所述的至少一个部件(3，3')。
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