燃料轨组件的制作方法

本发明总体上涉及燃料喷射系统，并且具体地涉及燃料轨组件。

背景技术：

1、燃料喷射器在内燃机中用于将燃料喷射到例如汽缸进气阀前面的进气歧管的流道中或直接喷射到发动机汽缸的燃烧室中。在大多数情况下并且出于成本降低的原因，喷射器直接附接到公共燃料轨，但是有时高压管可以连接在燃料轨和喷射器之间。用于gdi(汽油直接喷射)的喷射器当前额定用于高达350巴的喷射压力，但是存在将gdi喷射器的喷射压力增加到例如600巴或更大的趋势。随着压力的增加，喷射器必须密封到向喷射器供给燃料的部件。目前通过若干弹性体o形环(一个主环和一个或两个支撑环)实现密封，其中每个o形环被径向压缩。然而，这种布置在发动机环境条件下不太可能承受600巴或更大的压力，这涉及循环压力、化学侵蚀、温度波动、振动等。弹性体材料会因温度、压力增加和/或与燃料接触而发生流体特性变化。而且，循环压力使o形环经受大的循环变形和应力，这可能由于与金属部件的摩擦而产生表面磨损。由于所有这些原因，o形环的密封特性将严重受损。

2、该问题已经通过使用用于密封目的的金属-金属接触来解决，或者通过喷射器和轨道之间的高压管，或者通过用球形-锥形金属接触将喷射器直接连接到轨道。虽然金属-金属接触消除了弹性体密封元件的上述问题，但是它在喷射器和燃料轨之间产生刚性连接，没有自由度。当喷射器和轨道安装到发动机时，发动机凹穴可能例如由于机加工公差累积而相对于轨道燃料出口错开。在这种情况下，刚性喷射器-导轨连接可能导致不期望的机械应力，这可能降低部件的使用寿命。

3、技术问题

4、因此，本发明的目的是在燃料喷射器和燃料轨之间提供足够的耐高压连接。

5、该问题由根据权利要求1所述的燃料轨组件解决。

技术实现思路

1、本发明提供一种燃料轨组件，更具体地，提供一种用于燃烧发动机的燃料轨组件。该组件是燃烧发动机(例如汽车的牵引发动机)的燃料供应系统的一部分。它包括具有由金属制成的出口部分并限定出口通道的燃料轨。通常，燃料轨设计成容纳燃料并将燃料输送到至少一个喷射器，通常是多个喷射器。它包括(对于每个喷射器)限定出口通道的出口部分。换句话说，出口通道设置在出口部分内部。出口通道可从燃料轨的主通道分支。出口部分-和通常整个燃料轨-由金属制成。它被设计成在高压下容纳燃料，例如至少400巴、至少500巴或至少600巴。

2、燃料轨组件还包括喷射器，喷射器具有由金属制成的入口部分并且限定沿轴向方向连接到出口通道的入口通道。喷射器设计成从燃料轨接收燃料并且将该燃料喷射到燃烧发动机的汽缸中。其具有由金属制成的入口部分，例如与燃料轨相同的金属。入口部分限定入口通道，即，入口通道延伸穿过入口部分。类似于出口部分，入口部分设计成在高压下容纳燃料。入口通道在本文称为轴向方向的方向上连接到出口通道，从而隐含地也限定径向方向和切向方向。还可以说，入口通道在轴向方向上与出口通道连通。每个通道可以是直的或至少具有在轴向方向上延伸的笔直部分，其与轴向方向对准或相对于轴向方向倾斜小于10°或小于5°。轴向方向还可以对应于入口通道和/或出口通道的对称轴线。

3、燃料轨组件还包括夹紧装置，该夹紧装置施加轴向夹紧力，将喷射器压靠在燃料轨上。夹紧力在轴向方向上作用，这不应被解释为不存在在不同方向上作用的力分量。一方面，夹紧装置将喷射器机械地连接到燃料轨。此外，夹紧力在入口通道和出口通道之间建立流体密封连接，如现在将解释的。夹紧装置可以包括通常由金属制成的一个或多个元件。

4、入口部分包括第一接触表面，该第一接触表面压靠出口部分的第二接触表面，从而在入口通道和出口通道之间提供流体密封连接。由于夹紧力，第一接触表面和第二接触表面被压在一起，尽管作用在这些表面之间的力的量可以不同于夹紧力。应当注意，第一接触表面和第二接触表面都不需要整体地压靠另一接触表面。更具体地，可以说，第一接触表面至少部分地压靠第二接触表面。然而，存在分别围绕入口通道或出口通道周向地延伸的接触区域。由于夹紧力可能导致入口部分和/或出口部分的一些变形，没有燃料可以通过接触区域逸出，使得入口通道和出口通道以流体密封的方式连接。通常，第一接触表面和第二接触表面中的每一个是环形的并且围绕通道中的至少一个。

5、第一接触表面和第二接触表面中的一者围绕中心点呈球形。换句话说，相应的接触表面表示围绕所述中心点的(第一)球体的一部分。中心点通常位于入口通道和/或入口部分的对称轴上。喷射器包括压靠夹紧装置的第四接触表面的第三接触表面。这也是由于夹紧力，尽管作用在第三接触表面和第四接触表面之间的力可能不同于夹紧力。还可以说，力的流动从夹紧装置穿过第四接触表面和第三接触表面到达喷射器，并且进一步穿过第一接触表面和第二接触表面到达燃料轨的出口部分。

6、根据本发明，第三接触表面和第四接触表面中的一者围绕中心点呈球形。换句话说，第三接触表面和第四接触表面中的一者围绕与第一接触表面和第二接触表面中的一者相同的中心点而定心，即，它表示围绕所述中心点的(第二)球体的一部分。因此，在没有摩擦力的情况下，喷射器可以围绕中心点在任何方向上倾斜，而不对夹紧元件和燃料轨的相对位置进行任何改变。当然，一旦施加夹紧力，相当大的摩擦力将至少阻碍这种旋转。然而，至少在组装期间，喷射器可以相对于燃料轨倾斜，这允许补偿燃料轨和气缸盖(或内燃机中安装喷射器的任何其他部分)之间的可能的未对准/错位。同时，第一接触表面和第二接触表面之间的金属-金属界面提供可靠的密封，该密封主要不受化学、热和/或机械影响的影响，这与例如类似o形环的聚合物密封元件不同。

7、根据优选实施例，第一接触表面围绕中心点呈球形。换句话说，第一接触表面是凸形的并且表示围绕中心点的球体的一部分。因此，存在用于第二接触表面的形状的各种选项，其可以是例如朝向第一接触表面的凸形和/或凹形。

8、优选地，所述第二接触表面为圆锥形。在本文中，术语“圆锥形”还包括“截头圆锥形”。在该实施例中，第二接触表面对应于锥体(或截头锥体)的侧表面。第二接触表面通常相对于轴向方向对称。其可以限定朝向喷射器变宽的出口通道的端部部分。结合球形第一接触表面，形成具有圆形接触区域的球形-锥形连接，在圆形接触区域中表面彼此压靠。

9、对于上述(截头)锥体的打开角度存在各种可能性。小的打开角度可能导致垂直于第一接触表面和第二接触表面的非常高的力，并且可能损害喷射器倾斜的能力。另一方面，大的打开角度可能使得难以将喷射器与燃料轨适当地对准。因此，优选锥形第二接触表面具有45°和75°之间的打开角度。更优选地，打开角度可以在50°和70°之间或55°和65°之间，特别是60°。

10、根据优选实施例，第三接触表面围绕中心点呈球形。这可以特别地与上述实施例组合，根据上述实施例，第一接触表面围绕中心点呈球形。换句话说，喷射器可以包括两个球形接触表面。应当理解，对于球形的第三接触表面，可以以高自由度选择第四接触表面的形状。由于第三接触表面和第四接触表面不需要形成流体密封连接，因此它们不必是连贯表面。例如，该实施例的第三接触表面可以包括多个单独的部分，每个部分表示围绕中心点的球体。

11、有利地，夹紧装置可以包括具有轴向延伸的贯通开口的夹紧元件，喷射器的入口部分至少部分地接收在该贯通开口中，夹紧元件至少间接地接合第三接触表面以传递夹紧力。夹具元件可以由单件制成，通常是金属件。它包括轴向延伸的贯通开口，其中它包括围绕贯通开口的切向延伸部分。喷射器的入口部分(完全或部分地)被接收在贯通开口中，即，夹紧元件围绕入口部分。夹紧元件直接接合第三接触表面(在这种情况下，其包括第四接触表面)或间接地接合第三接触表面。在后一种情况下，夹紧元件和第三接触表面之间没有直接接触，但是夹紧力通过其间的附加元件从夹紧元件传递到第三接触表面。

12、根据一个实施例，夹紧装置包括将夹紧元件连接到燃料导轨并在其间传递夹紧力的保持装置。在这种情况下，保持装置通常与夹紧元件和燃料轨分开制造。一方面，它们将燃料轨连接到夹紧元件，另一方面，它们传递夹紧力，因此它们需要承受相应的张力。保持装置的材料(通常是金属)可以相应地选择，并且可以不同于夹紧元件的材料和/或燃料轨的材料。一方面的保持装置与另一方面的夹紧元件或燃料轨之间的连接优选地通过形状配合和/或摩擦锁建立。

13、特别地，保持装置可以包括多个螺纹螺栓，其中燃料轨和夹紧元件中的一者包括螺栓穿过的多个通孔，并且另一者包括螺栓拧入其中的多个螺纹孔。螺纹孔可以是通孔或盲孔。例如，燃料轨可以包括无螺纹通孔，并且夹紧元件可以包括对应的螺纹通孔，使得螺纹螺栓的轴突出穿过无螺纹孔，并且轴上的螺纹拧入螺纹孔中。相对于夹紧元件，这些孔通常围绕贯通开口对称地设置。

14、尽管夹紧元件可以直接接合喷射器的第三接触表面，但是如果夹紧装置包括介于夹紧元件和喷射器之间的至少一个中间元件并且夹紧元件经由包括第四接触表面的至少一个中间元件间接地接合第三接触表面，则通常是有利的。这种配置的一个原因可以是便于组装过程。另一个原因可以是中间元件可能比夹紧元件更便宜和更简单，这降低了更换的潜在成本。

15、优选地，中间元件是由金属制成的卡环。在这种情况下，可以仅存在单个中间元件，即卡环。卡环可以由弹簧钢制成，即促进一定量的弹性变形(压缩/伸长)的钢。卡环是圆形的，但不是完整环形的，即它不是封闭的，而是包括间隙，这允许适应不同的直径。特别地，卡环可以在组装期间扩张以经过喷射器的较宽部分。

16、燃料轨、出口部分、燃料喷射器入口部分、卡环和/或夹紧装置可以由钢制成，特别是不锈钢。

17、根据一个实施例，喷射器包括第一环形凹部/凹槽，该第一环形凹部/凹槽径向向内延伸并且在其中部分地设置卡环。凹部在喷射器的外侧上，例如在入口部分的外侧上沿着切向方向延伸。它代表狭窄的部分，其中卡环可以以它的未变形形状被接收。喷射器的相邻部分较宽，因此卡环可能需要弹性变形以经过该部分并到达其在凹部中的位置。第三接触表面可以设置在第一凹部内部或与其相邻。

18、夹紧元件可以包括径向向内延伸到贯通开口中的凸缘部分，该凸缘部分接合卡环。凸缘部分具有减小的内部尺寸，例如内径。其可具体地设置在夹紧元件的远侧上，即背离燃料轨。凸缘部分和卡环的尺寸被选择成使得卡环不能经过凸缘部分。因此，夹紧力可以从凸缘部分通过卡环传递到喷射器。

19、一个实施例规定，夹紧元件包括管状部分，该管状部分限定贯通开口并且具有接合燃料轨的第二螺纹的第一螺纹。管状部分的整体形状也可以被描述为圆柱形。第一螺纹设置在管状部分上。通过旋转夹紧元件(通常围绕轴向方向)，第一螺纹可以拧到设置在燃料轨上的第二螺纹上或拧到其中。在该实施例中，不需要额外的保持装置，因为夹紧元件直接连接到燃料轨。应当理解，夹紧元件可包括具有外部轮廓(例如，六边形轮廓)的头部，该外部轮廓便于拧紧和拧松。

20、具体地，出口部分可以至少部分地被接收在夹紧元件的贯通开口内，其中第一螺纹是内螺纹，并且第二螺纹是设置在出口部分上的外螺纹。换句话说，管状部分(其限定贯通开口)形成围绕出口部分的套筒。作为内螺纹的第一螺纹啮合在出口部分的外侧上形成为外螺纹的第二螺纹。在该实施例中，夹紧元件可以是压紧螺母。

21、通常作为上述凸缘部分的替代，夹紧元件可以包括第二环形凹部/凹槽，该第二环形凹部/凹槽径向向外延伸并且在其中部分地设置卡环。第二环形凹部表示贯通开口的加宽部分。在组装期间，卡环可以暂时扩张到第二环形凹部中，例如，在其经过喷射器的较宽部分时。换句话说，卡环可以首先插入第二环形凹部中，然后入口部分可以与卡环一起插入夹紧元件的贯通开口中。当卡环处于第一环形凹部的位置时，卡环收缩到第一凹部中，从而在轴向方向上与喷射器建立形状配合。