KR101974292B1 - 내연 엔진용 연료 레일 조립체 - Google Patents

내연 엔진용 연료 레일 조립체 Download PDF

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Abstract

연료 레일 조립체(3)가 개시된다. 상기 연료 레일 조립체는 세장형 관형 연료 레일(31), 및 상기 연료 레일(31)을 연료 인젝터(7)들에 유압적으로 결합시키기 위한 복수의 연료 전달 라인(11)을 포함한다. 각각의 연료 전달 라인(11)은 인젝터 컵(47), 상기 연료 레일(31)과 상기 인젝터 컵(47) 사이에 배열된 파이프(41), 및 고정 브래킷(49)을 포함한다. 상기 고정 브래킷(49)과 상기 파이프(41)의 부분 사이에 강성의 연결이 수립되고, 상기 부분은 상기 연료 레일(31)로부터 및 상기 인젝터 컵(47)으로부터 각각 이격되어 있다. 상기 인젝터 컵(47), 상기 파이프(41) 및 상기 고정 브래킷(49)은 개별 부품이다. 상기 고정 브래킷(49)은 상기 인젝터 컵(47)으로부터 및 상기 연료 레일(31)로부터 이격되어 있다.

Description

내연 엔진용 연료 레일 조립체{FUEL RAIL ASSEMBLY FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연 엔진용 연료 레일 조립체에 관한 것이다.
특히 가솔린 직접 분사 엔진용 연료 레일은 일반적으로 특정 내연 엔진의 엔진 패키징에 따라 설계된다. 일반적으로 연료 레일의 설계는 특정 엔진에만 적용되고 다른 엔진에는 사용될 수 없다.
본 발명의 목적은 상이한 형상의 엔진에 사용되도록 제조하는 동안 쉽게 구성가능하고 및/또는 특히 비용 효과적인 연료 레일을 제시하는 것이다.
일 양태에 따라, 내연 엔진용 연료 레일 조립체가 제시된다. 제2 양태에 따라, 상기 연료 레일 조립체를 제조하는 방법이 제시된다.
상기 연료 레일 조립체는 세장형 관형 연료 레일(elongated tubular fuel rail)을 포함한다. 상기 세장형 관형 연료 레일은 특히 관형 연료 저장소이다. 바람직하게는 이 연료 레일은 직선 관(tube)이다. 상기 연료 레일은 특히 금속 또는 합금으로 만들어진다.
바람직하게는, 연료는, 고압 하에서, 특히 연료 펌프에 의해 연료 레일에 공급되고 나서, 복수의 연료 인젝터에 의해 내연 엔진으로 분배되도록 상기 연료 레일에 저장된다. 상기 연료 인젝터는 특히 상기 내연 엔진의 각 연소 챔버에 상기 연료를 직접 분사하도록 동작가능하다.
상기 연료 레일 조립체는 상기 내연 엔진에 연료를 분사하도록 동작가능한 상기 연료 인젝터에 상기 연료 레일을 유압적으로 결합시키기 위한 복수의 연료 전달 라인을 구비한다. 각각의 상기 연료 전달 라인은 상기 연료 레일로부터 분기된다. 각각의 상기 연료 전달 라인은 특히 단 하나의 인젝터에만 할당된다.
이하에서, 단 하나의 상기 연료 전달 라인이 상세히 설명된다. 그러나, 상기 연료 전달 라인들은 동일한 유형인 것이 바람직하다. 상기 연료 전달 라인들은 관형 연료 레일의 신장 방향(elongation direction)을 따라 서로 잇따라 배열될 수 있다.
각각의 상기 연료 전달 라인은 각각의 상기 연료 인젝터의 연료 입구 부분을 수용하기 위한 인젝터 컵을 구비한다. 상기 인젝터 컵은 특히 상기 인젝터 컵과 상기 연료 입구 부분을 유압적으로 결합시키기 위해 상기 연료 입구 부분이 시프트(shifted)되어 들어가는 리세스(recess)를 형성한다.
각각의 연료 전달 라인은 상기 인젝터 컵을 상기 연료 레일에 유압적으로 결합시키기 위해 상기 연료 레일과 상기 인젝터 컵 사이에 배열된 파이프를 더 구비한다. 특히, 상기 파이프는 상기 연료 레일로부터 상기 인젝터 컵으로 연료를 안내하도록 동작가능하다. 상기 파이프의 하류 단부는 바람직하게는 유압적으로 그리고 기계적으로 상기 인젝터 컵에 연결된다. 상기 파이프의 상류 단부는 직접 또는 상기 연료 레일 상의 출구 포트를 통해 상기 연료 레일에 바람직하게는 유압적으로 및 기계적으로 연결된다. 본 문맥에서, "상류" 및 "하류"라는 표현은 특히 상기 연료 레일로부터 상기 연료 인젝터로 연료의 흐름 방향을 지칭한다.
각각의 연료 전달 라인은 상기 내연 엔진에 대해 상기 연료 전달 라인을 위치 고정하도록 구성된 고정 브래킷(bracket)을 더 포함한다. 이러한 방식으로, 상기 고정 브래킷은 또한 상기 내연 엔진에 대해 상기 연료 레일 조립체를 위치 고정시키는데 기여한다. 상기 고정 브래킷과 상기 파이프의 일부 사이에 강성의 연결(rigid connection)이 수립된다. 상기 파이프의 이 부분은 또한 이하에서 상기 파이프의 "고정 부분"이라고 지칭된다.
상기 파이프의 상기 고정 부분은 바람직하게는 상기 연료 레일로부터 및 또한 상기 연료 인젝터 컵으로부터 이격되어 있다. 상기 강성의 연결의 이러한 위치는 상기 연료 전달 라인의 기계적 안정성과 관련하여 특히 유리하다.
상기 인젝터 컵, 상기 파이프 및 상기 고정 브래킷은 개별 부품이다. 다시 말해, 상기 인젝터 컵, 상기 파이프 및 상기 고정 브래킷은 상기 연료 레일 조립체를 조립하는 동안에만 함께 고정되는 별도로 제조된 부품이다. 유리하게는, 상기 고정 브래킷은 상기 인젝터 컵으로부터 및 상기 연료 레일로부터 이격될 수 있다. 바람직하게는, 상기 강성의 연결이 없는 경우 상기 고정 브래킷은 바람직하게는 360°만큼 상기 파이프의 상기 고정 부분의 중심 축 주위로 회전 가능하다.
이러한 방식으로, 상기 연료 레일 조립체는, 나머지 부품들의 설계를 유지하면서, 서로에 대해 상기 부품들의 위치를 조정하거나 또는 예를 들어 상기 파이프만을 상이한 형상 또는 크기의 파이프로 교환함으로써 상이한 엔진 구성에 대해 조정가능하다. 이러한 방식으로, 상기 연료 레일 조립체를 제조하는 것은 특히 비용 효과적일 수 있다. 특히, 상기 고정 브래킷은 상기 연료 레일에 대해 상기 고정 브래킷의 각도 위치를 조정하기 위해, 상기 연료 레일 조립체를 제조하는 동안 - 즉 특히 강성의 연결이 없는 경우에 - 상기 파이프의 상기 고정 부분 주위로 회전 가능하다.
일 실시예에 따라, 상기 고정 브래킷은 관형 리셉터클(tubular receptacle)과 적어도 하나의 연결 판을 포함한다. 상기 관형 리셉터클과 상기 적어도 하나의 연결 판은 적어도 하나의 추가적인 강성의 연결에 의해 서로 결합되는 별개의 부품들이다.
상기 관형 리셉터클은 바람직하게는 상기 파이프로부터 이격되어 있다. 바람직하게는, 상기 적어도 하나의 연결 판은 상기 관형 리셉터클로부터 원격에 있는 고정 부분을 구비한다. 상기 고정 브래킷과 상기 파이프 사이에 강성의 연결은 바람직하게는 상기 적어도 하나의 연결 판의 상기 고정 부분과 상기 파이프의 상기 고정 부분 사이에 수립된다.
상기 관형 리셉터클은 특히 직선 관의 형상, 즉 특히 때때로 원통형 쉘(cylinder shell)이라고도 지칭되는 중공 원통형(hollow cylinder) 형상으로 형성된다. 예를 들어, 상기 관형 리셉터클은 강철 관이다. 일부 실시예에서, 상기 관형 리셉터클은 압출된 부품, 냉간 성형된 부품 또는 변형된(turned) - 즉 가공된 - 부품이다. 이러한 방식으로, 상기 리셉터클은 특히 견고하면서도 동시에 비용 효과적일 수 있다.
상기 연결 판은 판금(sheet-metal) 부품이거나, 복수의 연결 판인 경우, 상기 연결 판들은 각각 개별 판금 부품인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 각각의 연결 판은 스탬핑된 부품이다. 이러한 방식으로, 상기 고정 브래킷은 특히 경량이고, 특히 비용 효과적으로 제조될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 고정 브래킷은 상기 관형 리셉터클과 상기 파이프를 샌드위치시키는(sandwich) 2개의 연결 판을 구비한다. 바람직한 개선에서, 상기 파이프의 고정 부분과 상기 관형 리셉터클은 각각 중심 축을 가지고, 상기 중심 축들은 서로 평행하여 중심 평면을 형성한다. 상기 중심 축들은 특히 상기 관형 리셉터클의 신장 방향과 상기 파이프의 고정 부분의 신장 방향에 각각 대응한다. 이 경우, 상기 2개의 연결 판들은 상기 중심 평면의 서로 양쪽 측면들 상에 위치되고, 바람직하게는 상기 중심 평면으로부터 이격되어 있다. 각각의 상기 연결 판은 상기 중심 평면과 평행한 주 연장 평면(main plane of extension)을 갖는 것이 바람직하다. 상기 주 연장 평면은 이 경우 특히 상기 연결 판이 가장 큰 치수를 갖는 2개의 직교 공간 방향들에 의해 형성된 각각의 연결 판의 기하학적 무게 중심을 통과하는 평면이다. 이러한 방식으로, 상기 연료 전달 라인은 특히 조립이 용이하다.
대안적인 실시예에서, 상기 고정 브래킷은 U자형의 2개의 레그(leg)들 사이에 상기 관형 리셉터클과 상기 파이프를 끼우기 위해 U자형을 기본 형상으로 갖는 단 하나의 연결 판만을 구비한다. 특히, 상기 연결 판은 상기 파이프의 상기 고정 부분과 상기 관형 리셉터클의 중심 축을 따른 평면도에서 U자형의 기본 형상을 갖는다. 상기 U자형의 레그들은 특히 상기 리셉터클과 상기 파이프의 중심 축들에 의해 형성된 중심 평면의 서로 양쪽 측면들에 위치된다. 상기 고정 브래킷과 상기 파이프 사이의 강성의 연결 또는 상기 연결 판과 상기 관형 리셉터클 사이의 추가적인 강성의 연결은 상기 U자형의 연결 부분과 상기 리셉터클 또는 상기 파이프 사이에 각각 수립될 수 있다. 이 경우, 상기 U자형의 "연결 부분"은 상기 2개의 레그를 연결하는 상기 U자형의 둥근 부분이다. 이러한 방식으로 특히 안정적인 연결을 달성할 수 있다. 그러나, 이 실시예에서는 만족스러운 공차로 상기 연결 판을 제조하는 것이 더 요구된다.
일 실시예에서, 상기 연결 판 또는 각각의 상기 연결 판은 상기 관형 리셉터클에 인접한 추가적인 고정 부분을 구비한다. 상기 고정 부분(들) 및/또는 상기 추가적인 고정 부분(들)은 바람직하게는 상기 파이프 또는 상기 관형 리셉터클과 각각 전체 영역이 접촉하도록 동작할 수 있도록 형성된다. 특히, 상기 고정 부분(들) 및/또는 상기 추가적인 고정 부분(들)은 상기 원통형 쉘의 구획(section)의 일반적인 형상으로 형성되고, 상기 원통형 쉘의 내부 표면은 상기 관형 리셉터클 또는 상기 파이프의 상기 고정 부분의 외부 표면에 각각 대응한다. 이러한 방식으로, 상기 리셉터클 관과 상기 연결 판 사이 및 상기 고정 브래킷과 상기 파이프 사이에 특히 안정적인 연결이 달성될 수 있다. 상기 고정 브래킷은 상기 파이프의 중심 축에 대해 상이한 축방향 위치에서 및 각각의 원하는 각도 위치에서 상기 연료 레일 조립체를 조립하는 동안 상기 파이프에 유리하게 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 연료 레일 조립체는 상이한 엔진 구성에 대해 특히 용이하게 조정가능하다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 연결 판은 중심 구역에 적어도 하나의 보강 돌출부(reinforcement bulge)를 구비한다. 상기 중심 구역은 상기 관형 리셉터클과 상기 파이프 사이에 위치되고, 특히 상기 관형 리셉터클과 상기 파이프 사이의 갭에 브리지(bridge) 역할을 한다. 예를 들어, 상기 보강 돌출부는 원뿔 쉘(cone shell)의 구획의 형태로 형성된다. 일 개선에서, 상기 연결 판 또는 각각의 연결 판은 원뿔 쉘의 구획의 형상으로 각각 형성된 2개의 보강 돌출부를 포함하고, 이들 원뿔 쉘의 구획은 서로를 향하는 꼭지점(vertex)을 갖고, 상기 관형 리셉터클과 상기 파이프의 상기 고정 부분의 중심 축과 평행한 동축 중심 축을 갖는다.
일 실시예에서, 상기 인젝터 컵은 상기 인젝터 컵에 대한 각각의 상기 연료 인젝터의 각도 위치를 결정하기 위한 인덱싱 요소(indexing element)를 구비한다. 상기 연료 전달 라인의 개별적인 부분은 바람직하게는 상기 인덱싱 요소에 대해 및/또는 상기 연료 레일의 신장 방향에 대해 상기 고정 브래킷의 각도 위치가 상기 연료 레일 조립체를 조립하는 동안 조정가능한 방식으로 구성되고 연결된다. 예를 들어, 상기 인젝터 컵은 상기 연료 레일 조립체를 제조하는 동안 상기 파이프에 대해 회전 가능하고, 상기 인젝터 컵과 상기 파이프 사이에 강성의 연결은 상기 인덱싱 요소의 미리 결정된 각도 위치를 설정한 후에 상기 연료 레일 조립체를 제조하는 동안에만 수립되고, 상기 미리 결정된 각도 위치는 상기 연료 레일 조립체가 제조되는 각각의 엔진의 구성에 따라 미리 결정될 수 있다. 이와 유사하게, 상기 고정 브래킷은 상기 연료 레일 조립체를 제조하는 동안 상기 고정 브래킷과 상기 파이프 사이에 강성의 연결을 수립하기 전에 상기 파이프에 대해 회전 가능할 수 있다.
유리한 실시예에서, 상기 고정 브래킷과 상기 파이프 사이의 강성의 연결 및/또는 상기 파이프와 상기 인젝터 컵 사이의 강성의 연결 및/또는 상기 적어도 하나의 연결 판과 상기 관형 리셉터클 사이의 추가적인 강성의 연결은 납땜 연결(brazed connection)되거나 및/또는 용접 연결(welded connection)된다. 예를 들어, 각각의 연결은 미리 용접된 연결 및 유체 기밀 납땜 연결에 의해 수립된다. 상기 미리 용접된 연결은 스팟 용접 연결(spot-welded connection)일 수 있다. 이러한 연결에 의해, 상기 각도 위치는 상기 연료 레일 조립체를 조립하는 동안 특히 쉽게 조정가능하다.
일 실시예에서, 각각의 연료 전달 라인은 출구 포트 관(outlet port tube)을 포함한다. 상기 출구 포트 관은 특히 추가적인 개별 부품으로서, 특히 상기 인젝터 컵, 상기 파이프 및 상기 고정 브래킷과 별도로 제조된다. 상기 고정 브래킷은 유리하게는 상기 출구 포트 관으로부터 이격될 수 있다. 상기 출구 포트 관은 바람직하게는 상기 연료 레일의 외부 표면에 부착된다. 특히, 상기 출구 포트 관은 상기 외부 표면 상에서 상기 출구 포트 관의 위치가 상기 연료 레일 조립체를 조립하는 동안 조정가능한 방식으로 형성된다. 예를 들어, 상기 연료 레일 조립체를 제조하는 동안, 상기 연료 레일에는 연료를 상기 연료 전달 라인으로 분배하기 위한 구멍(bore)이 제공될 수 있다. 상기 구멍의 위치는 상기 연료 레일 조립체가 제조되는 엔진 구성에 따라 미리 결정되고, 상기 연료 레일마다 변할 수 있다. 상기 출구 포트 관은 상기 연료 레일 내 구멍의 위치와 관계 없이 상기 연료 레일의 각각의 구멍을 측방향으로 둘러싸도록 위치될 수 있다. 상기 출구 포트 관은 특히 이전의 단락에서 상세히 설명된 바와 같이 납땜 연결 및/또는 용접 연결에 의해 상기 연료 레일의 외부 표면에 부착되는 것이 바람직하다.
추가적인 실시예에 따라, 상기 연료 레일은 상기 연료 레일로부터 분기되는 센서 포트 관(sensor port tube)을 구비한다. 또 다른 실시예에서, 상기 연료 레일 조립체는 상기 연료 레일을 상기 내연 엔진에 고정하기 위한 고정 러그(fixation lug)를 구비한다. 상기 센서 포트 관 및/또는 상기 고정 러그는 상기 연료 레일의 상기 외부 표면에 고정된다. 상기 고정은 특히 전술한 바와 같이 각각의 납땜 연결 및/또는 용접 연결에 의해 수립될 수 있다. 바람직하게는, 상기 센서 포트 관 및/또는 상기 고정 러그는 상기 외부 표면 상에서 상기 센서 포트 관과 상기 고정 러그의 각각의 위치가 상기 연료 레일 조립체를 조립하는 동안 조정가능한 방식으로 형성되고 상기 연료 레일에 연결된다. 예를 들어, 상기 출구 포트 관, 상기 센서 포트 관 및/또는 상기 고정 러그는 상기 연료 레일의 상기 외부 표면의 부분과 일치하는 각각의 연결 표면을 구비한다.
추가적인 실시예에 따라, 상기 연료 레일 조립체는 상기 연료 레일에 수용된 입구 고정구 및/또는 상기 연료 레일에 플러깅된 단부 플러그를 포함한다.
바람직하게는, 상기 입구 고정구와 상기 단부 플러그는 상기 연료 레일의 서로 양쪽 축방향 단부들에 위치된다. 대안적으로, 상기 연료 레일 조립체는 상기 연료 레일의 축방향 단부들에 단부 플러그를 가질 수 있는 반면, 상기 입구 고정구는 상기 연료 레일의 외부 원주 표면으로부터 분기될 수 있다. 상기 단부 플러그(들)는 상기 연료 레일 위로 시프트되는 각각의 단부 캡으로 대체될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 입구 고정구 및/또는 상기 단부 플러그(들) 또는 상기 단부 캡(들)은 특히 전술한 바와 같이 각각의 납땜 연결 및/또는 용접 연결에 의해 상기 연료 레일의 상기 외부 표면에 고정된다. 상기 입구 고정구 및/또는 상기 단부 플러그는 또한, 특히 상기 입구 고정구와 상기 단부 플러그(들) 각각이 상기 연료 레일 내로 시프트되는 실시예에서, 상기 연료 레일의 내부 표면과 납땜 연결에 의해 상기 연료 레일에 고정될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 연료 레일 조립체의 개별 상기 언급된 부품들 사이의 모든 연결은 납땜 연결 및/또는 용접 연결이다. 예를 들어, 상기 연결들은 미리 용접된 연결과 유체 기밀 납땜 연결에 의해 각각 수립된다. 상기 미리 용접된 연결은 스팟 용접 연결(spot-welded connection)일 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 연료 레일을 생산하는 것이 특히 비용 효과적이다.
상기 고정 브래킷은 상기 엔진에 대해 상기 연료 전달 라인을 "위치 고정"하고, 상기 고정 러그는 상기 연료 레일을 상기 내연 엔진에 "고정"시킨다는 것은 특히 상기 연료 전달 라인 또는 상기 연료 레일이 각각 상기 고정 브래킷 또는 상기 고정 러그에 의해 상기 내연 엔진에 대해 각각 제 위치에 유지된다는 것을 의미한다. 특히, 상기 고정 브래킷 및/또는 상기 고정 러그는 나사 또는 볼트에 의해 상기 내연 엔진에 결합된다. 바람직하게는, 경우에 따라, 상기 고정 브래킷과 상기 고정 러그와 연결되는 것을 제외하고, 상기 연료 레일 조립체와 상기 내연 엔진 사이에 추가적인 나사-연결은 없다. 그러나, 이것은, 예를 들어, 상기 입구 고정구 또는 상기 연료 인젝터를 통한 것과 같은 유압적 연결을 통해, 상기 연료 레일과 상기 내연 엔진 사이에 다른 특히 필연적인 기계적 결합이 존재하는 것을 배제하는 것을 의미하지는 않는다. 그러나 바람직하게는, - 경우에 따라 상기 고정 브래킷과 상기 고정 러그를 제외하고는 - 상기 연료 레일 조립체를 상기 내연 엔진에 기계적으로 고정하기 위해 주로 제공되는 상기 연료 레일 조립체와 상기 내연 엔진 사이에 이루어지는 기계적 연결은 없다.
상기 연료 레일 조립체 및 방법의 추가적인 장점, 유리한 실시예 및 개선은 개략적인 도면과 관련하여 이하에 설명되는 예시적인 실시예로부터 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 연료 레일 조립체를 갖는 내연 엔진의 일부 개략 분해도;
도 2는 제1 실시예에 따른 연료 레일 조립체의 개략 분해도;
도 3은 제1 실시예에 따른 연료 레일 조립체의 고정 브래킷의 개략 분해도;
도 4a는 고정 브래킷의 개략적인 단면도;
도 4b는 제2 실시예에 따른 고정 브래킷의 개략적인 단면도;
도 5는 제1 실시예에 따른 연료 레일 조립체의 평면도;
도 6은 제1 실시예에 따른 연료 레일 조립체의 측면도;
도 7은 제2 실시예에 따른 연료 레일 조립체의 측면도.
도면에 있는 예시적인 실시예에서, 동일하거나 유사하거나 유사하게 작용하는 요소들은 동일한 참조 기호로 제공된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 연료 레일 조립체(3)를 갖는 내연 엔진(1)의 분해 사시도를 도시한다. 내연 엔진(1)은 연료 인젝터(7)(도 1에 미도시)를 수용하기위한 설치 구멍(105)을 포함하는 실린더 헤드(5)를 구비한다.
연료 레일 조립체(3)는 세장형 관형 연료 레일(31)을 포함한다. 예를 들어, 연료 레일(31)은 금속성이며; 특히 연료 레일은 강철로 만들어진다. 연료는 연료 레일(31)의 일 축방향 단부 상에 있는 입구 고정구(33)를 통해 연료 레일(31)에 공급된다. 연료 레일(31)의 반대쪽 축방향 단부는 단부 플러그(35)(도 1에는 보이지 않음)에 의해 밀봉된다. 연료 레일(31)은 고정 러그(13)에 의해 엔진(1)에 대해 고정된다. 연료 레일(31)로부터 센서 포트 관(37)이 분기된다.
또한, 복수의 연료 전달 라인(11)이 연료 레일(31)로부터 분기된다. 연료 전달 라인(11)들은 서로 이격되어 있고, 연료 레일(31)의 신장 방향(E)으로 서로 잇따라 있다. 연료 전달 라인(11)은 연료 레일(31)을 연료 인젝터(7)에 유압적으로 연결하도록 동작가능하다. 유리한 실시예에서, 연료 인젝터(7)는 또한 연료 레일 조립체(3)에 의해 제 위치에 유지된다.
모든 연료 전달 라인(11)은 동일한 구성이다. 보다 잘 표현하기 위해, 연료 전달 라인(11)들 중 하나만이 도 1에서 참조 부호로 제공된다. 각각의 연료 전달 라인(11)은 출구 포트 관(39), 파이프(41) 및 인젝터 컵(47)을 포함한다. 출구 포트 관(39), 파이프(41) 및 인젝터 컵(47)은 연료 레일 조립체(3)를 제조하는 동안 조립되는 개별적으로 제조되고 별개로 제공되는 부품이다. 출구 포트 관(39)은 연료 레일(31)의 외부 표면에 고정된다. 이 출구 포트 관은 연료 레일(31)의 원주 벽 내 구멍을 원주 방향으로 둘러싸는 것에 의해, 출구 포트 관은 연료 레일(31)에 유압적으로 연결되고, 연료는 연료 레일(31)로부터 출구 포트 관(39)으로 흐를 수 있다.
파이프(41)의 상류 단부는 파이프(41)를 출구 포트 관(39)에 유압적으로 및 기계적으로 결합시키기 위해 출구 포트 관(39)에 고정된다. 일 개선에서, 상류 단부는 출구 포트 관(39)을 통해 연료 레일(31) 내 각 구멍 내로 시프트된다. 파이프(41)의 하류 단부는 인젝터 컵(47)에 유압적으로 그리고 기계적으로 결합된다. 이러한 방식으로, 인젝터 컵(47)은 파이프(41)와 출구 포트 관(39)에 의해 연료 레일(31)에 유압적으로 결합된다. 일 실시예에서, 파이프(41)는 강성의 금속 관이고, 일 개선에서 강철로 만들어진다.
각 연료 전달 라인(11)은 고정 브래킷(49)인 추가적인 개별 부분을 포함한다. 고정 브래킷(49)은 출구 포트 관(39)과 인젝터 컵(47) 사이의 파이프(41)의 부분에 강성으로 연결된다. 파이프(41)의 이 고정 부분 및 따라서 또한 고정 브래킷(49)은 인젝터 컵(47)으로부터 및 출구 포트 관(39)과 연료 레일(31)로부터 이격된다.
연료 전달 라인(11)은 고정 브래킷(49)을 통해 고정 요소(9)에 의해 실린더 헤드(5)에 강성으로 고정된다.
고정 요소(9)들 중 단지 하나만이 도 1에 도시되어 있다. 이 고정 요소는 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 나사 또는 볼트일 수 있다. 본 실시예에서 고정 요소(9)를 나타내는 나사는 강성의 고정을 수립하기 위해 실린더 헤드(5)의 나사산 형성된 개구(opening)(107)에 나사 결합된다.
본 실시예에서, 각각의 고정 브래킷(49)은 그 개별 구성 부품으로서 관형 리셉터클(490)과 2개의 연결 판(495)으로 조립된다. 연결 판(495)은 판금으로 제조된 스탬핑된 금속 부품이다.
도 2는 연료 레일 조립체(3)의 개별 부품들의 분해도를 도시한다. 개별 부품들은 전술한 바와 같이 서로 연결되고, 특히 납땜 연결인 강성의 연결에 의해 고정된다. 또한 이들 연결 중 일부 또는 모두는 용접된 연결일 수 있다.
유리하게는, 강성의 연결을 제조하는 것은 납땜 연결을 제조하기 전에 용접된 연결, 특히 스팟 용접에 의해 개별 부품들을 미리 연결하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 연결은 또한 본 문맥에서 납땜 연결이라고 지칭된다.
특히, 연료 레일 조립체(3)를 제조하는 동안, 개별 부품들이 서로 밀착되게 배치된다. 이후, 후속 제조 단계를 위해 각 접합된 계면 구역에 스팟 용접 연결을 생성하여 부품들을 위치 고정시킨다. 일 실시예에서, 스팟 용접 연결을 생성한 후에 각각의 접합된 계면 구역에 필러 금속 또는 합금이 도포된다. 예를 들어 이 경우, 필러 재료는 페이스트의 형태로 도포될 수 있다. 대안적으로, 필러 금속 또는 합금은 스팟 용접 연결을 생성하기 전에 도포될 수 있다. 예를 들어 이 경우에, 필러 재료는 링과 같은 자가 지지 및/또는 치수 안정된 물체의 형태로 적용될 수 있다. 일 개선에서, 부품들 중 하나는 필러 재료 물체를 수용하기 위해 계면 구역에 리세스를 포함한다. 미리 조립된 연료 레일 조립체(3)는 필러 금속 또는 필러 합금을 용융시키기 위해 이후 노(furnace) 내로 각각 도입된다. 유리한 실시예에서, 구리가 필러 재료로 사용된다.
이러한 방식으로, 특히 고정 브래킷(49)과 파이프(41)의 상기 언급된 부분(이 부분은 이하에서 파이프(41)의 고정 부분이라고도 지칭됨) 사이에 강성의 납땜 연결이 수립되고, 추가적인 강성의 납땜 연결이 고정 브래킷(49)의 연결 판(495)과 관형 리셉터클(490) 사이에 수립된다.
도 3은 고정 브래킷(49)의 개략 분해도를 도시한다. 또한 도 3에는 파이프(41)의 고정 부분이 도시되어 있다.
본 실시예에서, 관형 리셉터클(490)은 압출된 또는 냉간 성형된 강철 부품이다. 이 관형 리셉터클은 직선 관의 형상이다. 보다 구체적으로, 이 관형 리셉터클은 중심 축(C)을 갖는 원통형 쉘이다. 리셉터클(490)은 고정 요소(9)를 수용하도록 구성된 중심 개구(491)에 의해 중심 축(C)을 따른 방향으로 천공된다.
리셉터클(490)의 중심 축(C)은 파이프(41)의 고정 부분의 중심 축(R)과 평행하게 연장된다. 리셉터클(490)의 중심 축(C)과 파이프(41)의 고정 부분의 중심 축(R)은 서로 이격된다. 이러한 방식으로, 파이프(41)와 관형 리셉터클(490) 사이에 갭이 수립되고, 파이프(41)와 리셉터클(490)은 서로 이격된다.
중심 축(C, R)들은 중심 평면(P)을 형성한다. 2개의 연결 판(495)은 평면(P)의 서로 양쪽 측면들 상에 위치된다. 이것은 도 4a에서 가장 잘 볼 수 있고, 이 도 4a는 중심 축(C, R)들을 따른 시선 방향에서 파이프(41)와 리셉터클(490)의 단면도를 도시한다.
각각의 연결 판(495)은, 파이프(41)의 고정 부분과 전체 영역이 접촉하고 원통형 쉘의 구획의 형상으로 형성된 고정 부분(496)을 구비한다. 파이프(41)의 중심 축(R)으로부터 측방향으로 리셉터클(490)의 중심 축(C)으로 가면서, 고정 부분(496)에 이어서 연결 판(495)의 중심 구역(498)이 있고, 이어서 원통형 쉘의 형상으로 형성된 추가적인 고정 부분(497)이 있다. 추가적인 고정 부분(497)은 그 내부 표면이 관형 리셉터클(490)의 외부 원주 표면과 전체 영역이 접촉하도록 관형 리셉터클(490)에 대응하여 형성된다.
중심 구역(498)은 원뿔 구획의 형상으로 형성된 보강 돌출부(499)들을 포함하고, 이들 원뿔 구획은 서로를 향하는 꼭지점을 갖고, 리셉터클(490)과 파이프(41)의 중심 축(C 및 R)들과 각각 평행하고 동축인 원뿔 축을 갖는다.
고정 브래킷(49)과 파이프(41) 사이의 강성의 납땜 연결은 연결 판(495)의 고정 부분(496)과 파이프(41)의 고정 부분 사이에 수립된다. 연결 판(495)과 관형 리셉터클(490) 사이의 추가적인 강성의 납땜 연결은 연결 판(495)의 추가적인 고정 부분(497)과 관형 리셉터클(490)의 외부 원주 표면 사이에 수립된다.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 인젝터 컵(47)은 인젝터 컵(47)과 파이프(41)를 연결하기 위해 파이프(41)의 하류 단부 내로 시프트되는 상부 단부 부분을 구비한다. 파이프(41)의 상류 단부는 출구 포트 관(39) 내로 시프트된다.
연료 레일(31)에 인접한 출구 포트 관(39)의 연결 표면, 고정 러그(13)의 연결 표면, 및 센서 포트 관(37)의 연결 표면 각각은 연료 레일(31)의 외부 표면을 나타내는 원통형 표면과 일치하는 원통형 표면의 부분들이다. 이러한 방식으로 출구 포트 관(39), 고정 러그(13) 및 센서 포트 관(37)은 연료 레일(31)의 외부 표면 상의 임의의 바람직한 위치에 위치될 수 있다.
따라서, 연료 레일(31)의 축방향 단부에 대한 제1 출구 포트 관(39)의 위치(OL)는 연료 레일 조립체(3)를 제조하는 동안 선택될 수 있고, 신장 방향(E)을 따라 센서 포트 관(37)의 위치(OS)뿐만 아니라 연료 레일(31)의 신장 방향(E)을 따라 고정 러그(13)의 위치(OF)는 연료 레일 조립체(3)를 제조하는 동안 선택될 수 있다. 이것은 도 5에서 가장 잘 볼 수 있고, 이 도 5는 연료 레일 조립체(3)의 장착 방향(M)이기도 한 관형 리셉터클(490)의 중심 축(C)을 따른 평면도를 도시한다.
연료 레일 조립체의 측면도를 도시하는 도 6에서, 장착 방향(M)에 수직인 평면에 대해 출구 포트 관(39) 및 센서 포트 관(37)의 앙각(αO, αS)도 또한, 연료 레일 조립체(3)를 조립하는 동안 각각의 엔진 기하 구조에 따라 조정될 수 있는 것을 가장 잘 볼 수 있다. 또한, 이 평면에 대해 장착 러그(13)의 앙각도 조정가능하다.
본 실시예에서, 각 인젝터 컵(47)은 인덱싱 요소(471)를 갖는다. 본 경우에 인덱싱 요소(471)는 인젝터 컵(47)의 나머지 부분을 넘어서 연료 인젝터(7) 쪽으로 축방향으로 돌출하는 인덱싱 탭(indexing tab)이다. 연료 인젝터(7)는 인젝터 컵(47)과 각 연료 인젝터(7) 사이에 미리 결정된 각도 위치를 설정하기 위해 대응하는 인덱싱 요소(도면에는 보이지 않음)를 구비한다. 파이프(41)와 인젝터 컵(47) 사이에 강성의 납땜 연결을 수립하기 전에, 인젝터 컵(E)은 신장 방향(E)(도 5 참조)에 대한 인덱싱 요소(471)의 각도 위치(αI)가 연료 레일 조립체(3)를 제조하는 동안 변할 수 있도록 중심 축(R) 주위로 파이프(41)에 대해 회전 가능하다.
고정 브래킷(49)은 연료 레일 조립체(3)를 조립하는 동안에만 파이프(41)에 연결되고, 고정 부분(496)은 파이프(41)에 대해 연결 판(495)을 임의의 원하는 배향으로 회전될 수 있게 하기 때문에, 연료 레일(31)(도 5 참조)의 신장 방향(E)에 대한 관형 리셉터클(490)의 각도 위치(αB)도 또한 연료 레일 조립체(3)를 제조하는 동안 조정가능하다. 이 각도 위치(αB)는 특히 파이프(41)의 중심 축(R)으로부터 관형 리셉터클의 중심 축(C)까지의 거리 벡터와 연료 레일(31)의 신장 방향(E) 사이에 이루어진 각도이다.
또한 파이프(41) 상에서 브래킷(49)의 축방향 위치(hB)는 파이프(41)와 연결 판(495) 사이에 강성의 납땜 연결이 수립되기 전에 조정가능하다(도 6 참조).
또한, 개별 연료 전달 라인(11)들 사이의 거리(dL)도 출구 포트 관(39)을 위치시키는 것에 의해 조정가능하다.
또한, 파이프(41)의 형상과 길이에 의해, 연료 레일(31)(도 5 참조)로부터 인젝터 컵(47) - 및 이에 따라 연료 인젝터(7) - 의 측방향 오프셋(wL) 및 장착 방향(M)(도 6 참조)으로 연료 레일(31)과 연료 인젝터 컵(47) 사이의 거리(hL)도 조정가능하다. 마지막으로 또한 연료 레일(31)의 길이(IR)도 선택될 수 있다.
파이프(41)의 형상과 길이 및 연료 레일(31)의 길이(IR)를 변경하는 것을 제외하고는, 각도, 위치 및 거리에 있어서 전술한 모든 조정은 동일한 표준 구성 요소를 사용하여 달성될 수 있다. 따라서, 연료 레일 조립체(3)는 동일한 부품을 사용하여 상이한 엔진(1)에 대해 크기와 형상이 쉽게 구성가능하다. 따라서, 연료 레일 조립체(3)를 특히 비용 효과적으로 제조할 수 있다.
도 4b는 도 4a의 것에 대응하는 제2 실시예에 따른 연료 레일 조립체(3)의 단면도를 도시한다. 제2 실시예에 따른 연료 레일 조립체(3)는 일반적으로 제1 실시예의 연료 레일 조립체에 대응한다. 그러나, 2개의 연결 판(495) 대신에, 이 실시예에 따른 고정 브래킷(49)은 단 하나의 단일 연결 판(495)만을 구비한다.
본 실시예에서, 연결 판(495)은 리셉터클(490)의 중심 축(C)을 따른 평면도에서 보았을 때 U자형의 기본 형상을 갖는다. U자형의 레그들은 중심 평면(P)의 서로 양쪽 측면들에 위치된다. 관형 리셉터클(490)과 강성의 납땜 연결을 이루는 추가적인 고정 부분(497)은 이 레그들을 연결하는 U자형의 중간 부분으로 표현된다.
또한, U자형은, 파이프(41)의 고정 부분과 강성의 연결을 수립하기 위해 레그들을 연결하는 중간 부분이 파이프(41) 주위로 연장하도록, 반대쪽 단부에서 폐쇄된 것으로 생각될 수 있다. 이 변형 예는 도면에 도시되어 있지 않다.
제1 실시예에서와 같이, 연결 판(495), 보다 구체적으로, 연결 판(495)의 각 레그는 중심 구역(498)을 구비한다. 이 중심 구역(498)들은 파이프(41)와 리셉터클(490) 사이의 갭에 브리지 역할을 하고, 각 중심 구역은 원뿔 구획의 형상으로 형성된 2개의 보강 돌출부(499)를 포함하며, 이들 원뿔 구획은 서로를 향하는 꼭지점을 갖는다.
도 7은 제3 실시예에 따른 연료 레일 조립체(3)의 개략 측면도를 도시한다. 연료 레일 조립체(3)는 일반적으로 제1 실시예에 따른 연료 레일 조립체(3)에 대응한다.
그러나, 파이프(41)는 제3 실시예에서는 직선 관이다. 이것은 인젝터 컵(47)이 연료 레일(31)에 대해 측방향으로 변위되지 않는 효과, 즉 wL = 0인 것을 제공한다. 이와 달리, 제1 실시예에 따른 파이프(41)는 고정 부분을 포함하는 직선 구획과, 이 직선 구획의 상류에 있는 만곡 구획을 구비한다.
본 발명은 특정 예시적인 실시예에 따라 설명되었지만, 본 발명은 이로 국한되지 않는다. 본 발명은 오히려 특히 개별 실시예 및/또는 청구항의 특징의 임의의 조합을 포함하는 임의의 신규한 특징을 포함할 수 있다.

Claims (14)

  1. 내연 엔진(1)용 연료 레일 조립체(3)로서,
    세장형 관형 연료 레일(elongated tubular fuel rail)(31), 및 상기 연료 레일(31)로부터 분기되고, 연료를 상기 내연 엔진(1)으로 분사하도록 동작가능한 연료 인젝터(7)들에 상기 연료 레일(31)을 유압적으로 결합시키기 위한 복수의 연료 전달 라인(11)을 포함하되, 각 연료 전달 라인(11)은,
    - 상기 연료 인젝터(7)들 각각의 연료 입구 부분을 수용하는 인젝터 컵(47),
    - 상기 인젝터 컵(47)을 상기 연료 레일(31)에 유압적으로 결합시키기 위해 상기 연료 레일(31)과 상기 인젝터 컵(47) 사이에 배열된 파이프(41), 및
    - 상기 내연 엔진(1)에 대해 상기 연료 전달 라인(11)을 위치 고정시키도록 구성된 고정 브래킷(49)을 포함하고,
    - 상기 고정 브래킷(49)과 상기 파이프(41)의 부분 사이에 강성의 연결이 수립되고, 상기 부분은 상기 연료 레일(31)로부터 및 상기 인젝터 컵(47)으로부터 각각 이격되어 있고,
    - 상기 인젝터 컵(47), 상기 파이프(41) 및 상기 고정 브래킷(49)은 개별 부품이며,
    - 상기 고정 브래킷(49)은 상기 인젝터 컵(47)으로부터 및 상기 연료 레일(31)로부터 이격되어 있고,
    - 상기 고정 브래킷(49)은 관형 리셉터클(490)과 적어도 하나의 연결 판(495)을 포함하고,
    - 상기 관형 리셉터클(490)과 상기 적어도 하나의 연결 판(495)은 적어도 하나의 추가적인 강성의 연결에 의해 서로 결합되는 별도의 부품들이며,
    - 상기 관형 리셉터클(490)은 상기 파이프(41)로부터 이격되어 있고,
    - 상기 고정 브래킷(49)과 상기 파이프(41) 사이에 상기 강성의 연결은, 상기 적어도 하나의 연결 판(495)의 고정 부분 - 상기 고정 부분은 상기 관형 리셉터클(490)로부터 원격에 있음 - 과 상기 파이프(41)의 상기 부분 사이에 수립되고,
    상기 적어도 하나의 연결 판(495)은 상기 관형 리셉터클(490)과 상기 파이프(41) 사이의 중심 구역(498)에 적어도 하나의 보강 돌출부(499)를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 보강 돌출부(499)는 원뿔 구획의 형상으로 형성되고, 상기 원뿔 구획은 서로를 향하는 꼭지점을 갖고 상기 관형 리셉터클(490)과 상기 파이프(41)의 중심 축(C 및 R)들과 각각 평행하고 동축인 원뿔 축을 갖는, 연료 레일 조립체(3).
  2. 제1항에 있어서,
    - 각 연료 전달 라인은 납땜 연결 또는 용접 연결에 의해 상기 연료 레일(31)의 외부 표면에 부착된 출구 포트 관(39)을 포함하고,
    - 상기 고정 브래킷(49)은 또한 상기 출구 포트 관(39)으로부터 이격되어 있는, 연료 레일 조립체(3).
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 고정 브래킷(49)은 상기 관형 리셉터클(490)과 상기 파이프(41)를 샌드위치시키는(sandwich) 2개의 연결 판(495)을 구비하는, 연료 레일 조립체(3).
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정 브래킷(49)은 U자형의 2개의 레그(leg) 사이에 상기 관형 리셉터클(490)과 상기 파이프(41)를 끼우기 위해 기본 형상으로 상기 U자형을 갖는 하나의 연결 판(495)을 구비하는, 연료 레일 조립체(3).
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 연결 판(495)의 상기 고정 부분(496) 및/또는 상기 적어도 하나의 연결 판(495)의 추가적인 고정 부분(497) - 상기 추가적인 고정 부분(497)은 상기 관형 리셉터클(490)에 인접함 - 은 원통형 쉘(cylinder shell)의 구획의 일반적인 형상으로 형성되고, 상기 원통형 쉘의 내부 표면은, 상기 고정 부분(496)과 상기 파이프(41) 사이 또는 상기 추가적인 고정 부분(497)과 상기 관형 리셉터클(490) 사이의 전체 영역이 각각 접촉하도록 상기 파이프(41)의 상기 부분 또는 상기 관형 리셉터클(490)의 외부 표면에 각각 대응하는, 연료 레일 조립체(3).
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 연결 판(495)은 판금(sheet-metal)으로 제조되는, 연료 레일 조립체(3).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인젝터 컵(47)은 상기 인젝터 컵(47)에 대한 상기 연료 인젝터(7)들 각각의 각도 위치를 결정하기 위한 인덱싱 요소(indexing element)(471)를 구비하고, 상기 연료 전달 라인(11)의 개별 부품들은 상기 인덱싱 요소(471)에 대해 및/또는 상기 연료 레일(31)의 신장 방향(E)에 대해 상기 고정 브래킷(49)의 각도 위치가 상기 연료 레일 조립체(3)를 조립하는 동안 조정가능한 방식으로 구성되고 연결되는, 연료 레일 조립체(3).
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강성의 연결 및/또는 추가적인 강성의 연결은 납땜 연결(brazed connection) 또는 용접 연결(welded connection)인, 연료 레일 조립체(3).
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 파이프(41)는 납땜 연결 또는 용접 연결에 의해 상기 인젝터 컵(47)에 연결되는, 연료 레일 조립체(3).
  12. 제1항에 있어서, 상기 관형 리셉터클(490)은 장착 방향(M)으로 상기 관형 리셉터클(490)을 관통하는 개구(491)를 구비하고, 상기 개구(491)의 중심 축(C)은 상기 파이프(41)의 상기 부분의 중심 축(R)과 평행한, 연료 레일 조립체(3).
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 연료 레일(31)로부터 분기되는 센서 포트 관(37), 및
    - 상기 연료 레일(31)을 상기 내연 엔진(1)에 고정하기 위한 고정 러그(13)
    중 적어도 하나를 포함하되,
    - 상기 센서 포트 관(37) 및/또는 상기 고정 러그(13)는 각각 납땜 연결 또는 용접 연결에 의해 상기 연료 레일(31)의 외부 표면에 고정되고, 그리고/또는
    - 상기 센서 포트 관(37) 및/또는 상기 고정 러그(13)는 상기 외부 표면 상에서 상기 센서 포트 관(37) 및/또는 상기 고정 러그(13)의 각각의 위치가 상기 연료 레일 조립체(3)를 조립하는 동안 조정가능한 방식으로 형성되고 상기 연료 레일(31)에 연결되는, 연료 레일 조립체(3).
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    - 상기 연료 레일(31)에 수용되는 입구 고정구(33), 및
    - 상기 연료 레일(31)에 플러깅된 단부 플러그(35)
    중 적어도 하나를 포함하되,
    상기 입구 고정구(33) 및/또는 상기 단부 플러그(35)는 각 납땜 연결 또는 용접 연결에 의해 상기 연료 레일(31)에 고정되는, 연료 레일 조립체(3).
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