CN116348672A - 用于喷射设备的流体分配器和用于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
用于用于混合压缩的、外源点火式内燃机的喷射设备(1)的流体分配器(2)、尤其是燃料分配器板条(3)，所述喷射设备用于配量处于高的压力下的流体，所述流体分配器具有基体(14)和至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15‑20)，其中，所述基体(14)与至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15，20)由一级的或者多级的锻造构造，其中，在所述基体(14)上，通过在所述锻造之后的切削式的加工构造所述基体(14)的至少一个内部空间(11)和通过所述至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15，20)导向所述内部空间(11)中的液压的流体通道(26’，31’)。提出，在至少一个构造在所述基体(14)上的接头(14，20)上，至少一个使用于连接的元件(36，37，46，47)至少部分地由机械式的冷成型构造。此外，说明一种用于混合压缩的、外源点火式内燃机的、具有这样一种流体分配器(3)的喷射设备(1)，所述喷射设备使用于喷射流体、所述燃料、尤其是汽油和/或乙醇和/或与燃料的混合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于喷射设备的流体分配器，尤其是燃料分配器板条，该流体分配器用于混合压缩的外源点火式内燃机。特别地，本发明涉及机动车的喷射设备的领域，在所述喷射设备中进行燃料到内燃机燃烧空间中的直接喷射。
背景技术
由DE 10 2016 115 550 A1已知一种用于制造燃料分配器的方法，在该方法中，分配器管由锻造坯件制造。在这里，可以使用奥氏体钢，例如具有材料号1.4301，1.4306，1.4307或者1.4404的奥氏体钢。通过切削式的加工制造中心的钻孔和具有螺纹的接头。
从EP 3 647 583 A1已知一种用于在内燃机中高压喷射汽油的燃料喷射设备。在这里，设置一个基体和多个与所述基体连接的连接件。连接件实现与连接管或者喷射器的连接，所述连接管另一方面与高压泵连接。基体通过锻造制造。连接件独立于基体地制造。因此，连接件可以由具有高的机械强度的昂贵的材料制造，而使用具有通常的机械强度的材料用于基体。因此，可以降低制造成本并且然而实现连接件的高的强度。
发明内容
具有权利要求1的特征的、根据本发明的流体分配器和具有权利要求9的特征的、根据本发明的喷射设备具有这样的优点：能够实现一种改进的构型和作用原理。
通过在从属权利要求中所举出的措施实现在权利要求1中所给出的流体分配器和在权利要求9中所给出的喷射设备的有利的拓展。
根据本发明的喷射设备用于混合压缩的外源点火式内燃机。根据本发明的喷射设备用于喷射汽油和/或乙醇和/或同类燃料和/或用于喷射与汽油和/或者乙醇和/或者同类燃料的混合物。混合物可以是例如与水的混合物。在该意义下，术语“流体”可相应地宽泛地理解。根据本发明的流体分配器用于这样的喷射设备。
至少流体分配器的基体由一种材料构造，所述材料优选是耐腐蚀的钢(不锈钢)、尤其是奥氏体不锈钢。不耐腐蚀的钢也可以与相应的防腐蚀的涂层一起使用。尤其是，该材料可以以具有材料号1.4301或者1.4307的奥氏体不锈钢为基础或者以与其同类的不锈钢为基础。设置在基体上的液压接头可以构造为高压入口、高压出口或者其他的高压接头。优选地，在制造为锻造坯件的情况下，使基体与高压入口和必要时一个或者多个其他高压接头共同地成形并且进一步加工。
如果使用以具有材料号1.4301或者1.4307的奥氏体不锈钢为基础或者以与之同类的不锈钢为基础的材料，则这相对于具有更高的强度的材料(如例如具有材料号1.4418的材料)可以具有这样的优点：产生更小的成本和相对于气缸盖的更小的热膨胀差，这减小在运行时的机械负荷。因此，可以实现更高的压力，而不产生这些缺点。然而，为了还进一步地提高材料硬度，可设想，所提出的解决方案还是使用在具有更高的强度的材料的情况下。
在具有经锻造的基体的流体分配器的所提出的构型中，也产生相对于钎焊轨的显著差异，在所述钎焊轨的情况下，在焊接加装部件之前，对用于钎焊轨的管进行切削加工和去毛刺。通过经锻造的构型尤其可以实现用于更高的压力的设计。与用于自点火式内燃机的高压轨的重要的差异在于材料选择和加工，尤其是在于不锈钢的锻造。根本地，高压接头的一般适用的构型在用于自点火器的柴油燃料分配器和用于外源点火器的流体分配器之间也有所不同。
接头的通向内部空间中的液压流体通道使得能够实现液压附接。在这里，在运行时，流体可以例如通过接头进入到内部空间中，这尤其是可以在高压入口上进行，或者从内部空间中被引导出来。通向内部空间中的液压流体通道也可以实现液压连通，这尤其是在压力传感器接头上使得能够实现对在内部空间中的压力的测量。
根据权利要求2的拓展方案具有这样的优点：可以实现外螺纹的更高的强度。由此可以例如确保，在安装时，在第一次旋拧时或者在服务情况下反复旋拧时，不可能引起外螺纹的塑性变形，所述塑性变形导致，螺纹的符合标准性不再存在。视应用情况而定地，也可以实现由用于较高压力的确定材料制成的流体分配器设计。在根据权利要求3的、用于内螺纹的有利拓展方案中产生相应的优点。
特别地，所提出的、通过机械式冷成型来实现强度提高适合用于流体分配器的高压接头和/或压力传感器接头，如这相应于根据权利要求4和/或权利要求5的有利拓展方案给出地。特别是在这些情况下有利的是，不但螺纹、即外螺纹或者内螺纹而且密封面、尤其是锥形的密封面借助于机械式的冷成型加强。
特别是，通过在锥形的密封面上的滚压处理过程或者强度轧制过程可以明显地提高硬度并且在那里引入压力残余应力。这些压力残余应力可以抵抗或者部分地补偿由于在旋拧时产生的引起涨开的负荷而引起的弯曲应力。由此，也可以防止锥形的密封面的塑性变形或者至少使其最小化。此外，可以防止螺纹的塑性涨开或者至少使其最小。因此，螺纹的符合标准性至少保持到这样的程度，使得在旋拧时在密封面上的所期望的密封效果保持不变。
因此，特别地，根据要求6的拓展方案是有利的。在这里，特别有利的是，在接头上，不但密封面而且螺纹以所提出的方式通过机械式的冷成型构造。在这里，特别有利的是根据权利要求7的拓展方案。
根据权利要求8的有利的拓展方案尤其具有这样的优点：实现成本便宜的生产。尤其是，可以实现无工具地生产。
因此，视流体分配器的构型而定地，可能的是，实现至少一个密封面(密封表面)的局部硬度提高。此外，可以实现表面质量的改进、尤其是表面粗糙度的平整。此外，实现强度在由于运行负载和螺栓连接负载引起的负荷的区域中的局部提高。此外，可能的是，引入压力残余应力，所述压力残余应力抵抗在接头锥体的软端部上的弯曲应力。尤其是在具有外螺纹的接头中，当几何结构朝向接头端部，即朝向锥形的密封面的端部地变得更薄时，这是有利的。
密封面的冷压成型尤其可以通过滚压处理过程进行，在所述滚压处理过程中，通过滚动借助于压入进行机械加强。外螺纹尤其可以通过螺纹滚制来制造，其中，滚子将螺纹形状旋压到工件中。内螺纹可以通过内螺纹挤压(Gewindefurchen)制造，在所述内螺纹挤压中，具有螺纹形状的刚性工具将螺纹形状压入到工件中。在这里，内螺纹挤压实现不可能被滚轧的小的内螺纹的制造
因此，压力成型可以以有利的方式通过压入来进行，其中，在流体分配器上加工或者制造至少一个密封面和/或至少一个外螺纹和/或至少一个内螺纹。
因此，可以实现高的负荷能力，而不必制造和安装单独的连接件或者接头件。在锻造时，例如锻造坯件或者单件可以在一至三个冲程之后完成。这之后可以紧接着进行切削加工，所述切削加工可以例如基本上缩减为钻孔。然后，螺纹可以以有利的方式实现，不是通过切削加工而是通过螺纹改制实现。这也简化了这样的不锈钢的加工：在所述不锈钢的情况下，由于材料的强度而只可能会产生短的、用于螺纹切削的工具使用时间。
附图说明
在随后的说明中参照随附的绘图更详尽地解释本发明的优选的实施例，在所述绘图中，相应的元件设有一致的附图标记。附图示出：
图1以示意性的截面示图示出相应于本发明的第一实施例的、用于混合压缩的、外源点火式内燃机的、具有流体分配器的喷射设备；
图2以示意性的示图示出相应于第二实施例的流体分配器的高压接头，和
图3以示意性的示图示出相应于第三实施例的流体分配器的压力传感器接头。
具体实施方式
图1以示意性的截面示图示出相应于一种可能构型的具有流体分配器2的喷射设备1。在该构型中，燃料喷射设备1的流体分配器2是相应于本发明构造的燃料分配器板条3。此外，设置高压泵4。高压泵4通过构造为高压管5的燃料管5与流体分配器2连接。在运行时，将燃料、尤其是汽油和/或乙醇或者与燃料的混合物作为流体供应给高压泵4的入口6。
流体分配器2用于存储流体并且将流体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动。流体分配器2也可以用于抑制在切换燃料喷射阀7至10时可能发生的压力脉动。在此，在运行时，在燃料分配器板条3的内部空间11中可能出现至少暂时的高压力p。
构造为燃料分配器板条3的流体分配器2具有管状的基体14，该管状的基体由一级或者多级的锻造构造并且随后被机械式地加工。此外，燃料分配器板条3具有用作高压入口15的高压接头15和设置在管状的基体14上的多个阀接头16至19，所述阀接头用作高压输出端16至19。此外，在管状的基体14上设置有压力传感器接头20。
在该实施例中，相应于本发明的一种优选构型，基体14与至少高压接头15、压力传感器接头20和多个阀接头16至19由唯一的锻造坯件14’通过一级或者多级的锻造构造。由此，管状的基体14、高压接头15、压力传感器接头20和阀接头16至19由经锻造的单件14’构成。因此，高压接头15、压力传感器接头20和阀接头16至19被锻造在基体14上。因此，基体14的制造可以以唯一的材料为基础。此外，不需要材料锁合的生产方法来由多个单件组合成基体。
在一种经改变的构型中，基体14、高压接头15和压力传感器接头20以此方式构成单件14’。在一种另外的经改变的构型中，基体14和高压接头15以此方式构造为单件14’。在一种另外的经改变的构型中，基体14和压力传感器接头20以此方式构造为单件14’。尤其是，在这些经改变的构型中的一个中，阀接头16至19可以不锻造或者仅部分地锻造在基体14上。
阀接头16至19优选没有螺纹地实施，其中，与喷射阀7至10的连接可以通过密封圈密封。在这里，接头16至19可以构造为杯座16至19，喷射阀7至10悬挂在这些杯座上。
在该实施例中，设置压力传感器21，该压力传感器连接在压力传感器接头20上并且在运行时配量内部空间11中的压力p。在端部22上，管状的基体14由在该示例性构型中构造为闭锁螺钉23的闭锁件23闭锁。在这里，在管状的基体14的端部22上可以构造内螺纹24。
在锻造之后，管状的基体14或者说经锻造的单件14’通过至少一次切削式加工来加工。在该构型中，在锻造之后，在管状的基体14中还构造钻孔25，以便形成内部空间11。在运行时，通过内部空间11可以将在高压入口15上供应的流体分配到连接在高压出口16至19上的喷射阀7至10上。在该实施例中，喷射设备1以合适的方式紧固在内燃机12上，尤其是紧固在气缸头13上。
此外，通过切削式加工将钻孔26至31引入到经锻造的单件14’中。在这里，钻孔27至30用作用于高压出口16’至19’的连接钻孔27至30。钻孔26用于高压入口15。钻孔31用于压力传感器接头20。在该实施例中，钻孔26至31是液压流体通道26’至31’的组成部分。
在高压接头15上构造有钻孔35、锥形的密封面36和外螺纹37。在压力传感器接头20上构造有钻孔45、锥形的密封面46和内螺纹47。用于内部空间11的钻孔25关于纵轴线50轴向地取向。在该实施例中，钻孔35和37关于纵轴线50径向地取向。
接头15至20可以根据相应的应用情况适当地构型。根据图2和3说明高压接头15的和压力传感器接头20的优选构型。在这里，尤其是，相应于端部22的一种经改变的构型地，高压接头15也可以布置在用II表示的区域中。代替处于高的压力下的燃料的径向的供应，如这在图1中直观地说明，可以进行燃料的轴向地供应。附加地或者替代地，压力传感器接头20的轴向取向也可以以相应方式实现，例如在另外的端部51上实现。
图2以示意性示图示出相应于第二实施例的流体分配器2的高压接头15。在这里，在高压接头15上实现液压流体通道26’，该液压流体通道实现燃料到内部空间11中的供应(参看图1)。在该实施例中，高压接头15具有柱状凹陷53，该柱状凹陷连接在锥形的密封面36上。在该实施例中，在柱状凹陷53和通到内部空间11中的钻孔26之间设置有节流钻孔54。在高压接头15的外侧55上，外螺纹37由机械式冷成型构造。因此，高压管5(图1)可以连接在流体分配器上，其中，在锥形的密封面36上的连接优选地实施为球/锥式连接。
锥形的密封面36优选地由滚压处理来进行冷加强。由此，可以实现非常好的表面质量，尤其是，锥形的密封面46可以至少在相关的区域中几乎反光地构型。这尤其对球/锥式连接的密封部位产生有利的影响。此外，在经加工的锥形的密封面36下方形成压力残余应力，所述压力残余应力提高局部的强度并且尤其是可以有助于，可以至少部分地补偿出现的、由于弯曲应力而出现的拉应力。
因此，通过对高压接头15进行的局部滚压处理或强度轧制、尤其是在锥形的密封面36上的局部滚压处理或强度轧制可以实现材料硬度的显著提高以及表面特性的改进，为此附加的接合过程或者成本高的材料不是必需的。
滚压处理或强度轧制过程或类似工艺可以以适当方式集成到锻造坯件14’的切削式加工中。这可以取决于，高压接头15或者相应地压力传感器接头20是径向地、轴向地还是可能地也以另外的方式、尤其是径向偏心地布置在流体分配器2的管状的基体14上。必要时，滚压处理过程或强度轧制过程或者类似工艺也可以实施为在切削之后的最终加工过程(后处理，Finishing)，必要时，这可以在自身的加工站处进行。
图3根据示意性示图示出相应于第三实施例的流体分配器2的压力传感器接头20，其中，实现到内部空间11中的液压流体通道31(参看图1)，从而在压力传感器21的安装状态下可由压力传感器21配量在内部空间11中的压力p。在该实施例中，呈内螺纹47形式的螺纹47由机械式冷成型构造。在这里，优选使用内螺纹滚压。在这里，锻造坯件14’的材料这样被挤压和变形或改型，使得不仅实现材料定型，而且也实现一定的材料压实。
必要时，高压接头15的外螺纹37和压力传感器接头20的内螺纹47可以在不进行螺纹切削的情况下构造在锻造坯件14’上。但是，在一种经改变的构型中可设想，通过切削式加工进行螺纹37，47的部分的预切削，如果这在对应应用情况下是有意义的。固然，特别是在高强度材料的情况下有意义的是：省去螺纹预切削，因为这意味着附加的加工步骤，并且正是在高强度材料的情况下，用于螺纹切削的工具使用时间或者类似时间会减小。
视机械式冷成型的构型而定地，尤其是在螺纹37，47和锥形的密封面36，46上可能会产生特别的材料特性和/或表面特性，所述特别的材料特性和/或表面特性与切削式加工的材料特性和表面特性从根本上不同。例如，可以实现几乎反光的表面。此外，内应力的深度轮廓、表面粗糙度的形式和大小以及所实现的加强和组织的局部微结构可以以表征的方式体现。
本发明不限于所说明的可能的构型和实施例。
Claims (9)
1.用于混合压缩的外源点火式内燃机的喷射设备(1)的流体分配器(2)、尤其是燃料分配器板条(3)，所述流体分配器用于配量处于高压力下的流体，所述流体分配器具有基体(14)和至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15-20)，其中，所述基体(14)与所述至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15-20)通过一级或者多级的锻造构造，其中，在所述基体(14)上，通过切削式加工在所述锻造之后构造所述基体(14)的至少一个内部空间(11)和通过所述至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15-20)通到所述内部空间(11)中的液压流体通道(26’-31’)，
其特征在于，
在至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15-20)上，至少一个用于连接的元件(36，37，46，47)至少部分地通过机械式冷成型构造。
2.根据权利要求1所述的流体分配器，
其特征在于，
在至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15)上，至少部分地由机械式冷成型构造的用于连接的连接元件(37)是外螺纹(37)，并且，所述外螺纹(37)至少部分地、尤其是至少基本上通过螺纹滚制构造。
3.根据权利要求1或2所述的流体分配器，
其特征在于，
在至少一个构造在所述基体(14)上的接头(20)上，至少部分地由机械式冷成型构造的用于连接的元件(47)是内螺纹(47)，并且所述内螺纹(47)至少部分地、尤其是至少基本上由内螺纹挤压构造。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的流体分配器，
其特征在于，
在其上至少部分地通过机械式冷成型构造有至少一个用于连接的元件(36，37)的至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15)构造为高压接头(15)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的流体分配器，
其特征在于，
在其上至少部分地通过机械式冷成型构造有至少一个用于连接的元件(36，37)的至少一个构造在所述基体(14)上的接头(20)构造为压力传感器接头(20)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的流体分配器，
其特征在于，
在至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15，20)上，至少部分地通过机械式冷成型构造的用于连接的元件(36，46)是密封面(36，46)、尤其是锥形的密封面(36，46)，并且，所述密封面(36，46)至少部分地、尤其是至少基本上通过滚压处理构造。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的流体分配器，
其特征在于，
在至少一个构造在所述基体(14)上的接头(15，20)上，至少部分地通过机械式冷成型构造的用于连接的元件(36，46)是锥形的密封面(36，46)，在该接头(15，20)上设置有螺纹(37，47)、尤其是外螺纹(37)，并且，所述密封面(36，46)通过所述机械式冷成型这样构造，使得压力残余应力被引入到所述密封面(36，46)上，在所述密封面(36，46)和所述螺纹(37，47)的为了紧固而预给定的负荷方面，所述压力残余应力抵抗由于所述锥形的密封面(36，46)的涨开而引起的弯曲应力，以便减小在所述螺纹(37，47)上的塑性涨开。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的流体分配器，
其特征在于，
设置至少一个高压接头(15)、一个压力传感器接头(20)和多个阀接头(16，20)，所述高压接头(15)、所述压力传感器接头(20)和所述多个阀接头(16，20)构造在所述基体(14)上，并且，所述基体(14)至少与所述高压接头(15)、所述压力传感器接头(20)和所述多个阀接头(16-20)由唯一的锻造坯件(14)或者说作为单个件(14’)通过一级的或者多级的锻造构造。
9.用于混合压缩的外源点火式内燃机的喷射设备(1)，所述喷射设备用于喷射流体，所述流体是燃料、尤其是汽油和/或乙醇，和/或是与燃料的混合物，所述喷射设备具有至少一个根据权利要求1至8中任一项所述的流体分配器(3)。
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