具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有加热系统(10,100)的由塑料材料制成的燃料轨。所述轨主要以用于协助消耗比汽化热较高的燃料(例如，酒精)的发动机的冷启动的装置的形式应用。如果相比于现有技术水平的已知的通常由金属制成的燃料轨，则具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨呈现出降低的成本和重量，以及相同的功能性特点。此外，具有加热系统的由塑料材料制成的所述燃料轨存在内部隔间，内部隔间以一种方式构造，使得可容易地除去包含注入模制的滑销(51,52,53)的滑动件，因为没有形成负表面。
【专利说明】具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨构成的组件。所述轨用于内燃发动机的冷启动辅助装置中，内燃发动机消耗具有升高的比汽化热的燃料，例如，酒精。
【背景技术】
[0002]在过去几年中，已经出现了同时使用一种以上燃料(例如，汽油和酒精)的车辆的大量普及。当这些车辆以酒精作为燃料操作时，它们通常需要专用于汽油的初始注入的附加燃料箱，以便在寒冷气候中启动。这归因于在相比于汽油时酒精呈现高比汽化热的事实。基于酒精的这个理化限制且为了省去附加汽油箱的目标，车辆制造商已经开发了用于酒精的冷启动装置，该装置通过预热燃料而有助于燃烧过程。
[0003]冷启动装置大体上固定在发动机本体的上部区域中，且通常，由具有注入阀的燃料轨、用于加热燃料的元件、用于燃料通路的导管和其相应的联接件构成。现有技术水平已知的轨的所述导管由钢制成，尤其是不锈钢。这归因于酒精的高腐蚀性的事实。导管由金属制成的事实提升了组件的生产成本，以及导致车辆重量增加。例如，可从文献W02006/130938中证实现有技术水平的具有加热的燃料轨。
[0004]由于以上列举的成本和重量的问题，故需要开发备选材料，特别是对用于具有加热系统的所述轨的导管的制备。一个备选方案为，使用塑料材料来代替金属，目的在于明显地减小与此类变化相关联的装置的成本和总重量。
[0005]然而，该变化呈现了对于其实施的一些弊端。首先涉及加热元件的使用，加热元件通常达到可破坏塑料材料的温度。第二个困难与利用模具以单件塑料材料制备轨有关，该模具允许保持由现有技术水平已知的其功能性特点引起的其复杂的几何形状，同时允许快速且经济的塑料注入工艺。
[0006]在现有技术水平下，不存在集合了 一方面由塑料材料制成的轨的低成本和减小的重量和另一方面成功地促进燃料的充分加热的轨。
[0007]值得注意的是，作为优选，对于塑料材料元件的生产过程必须由单个注入步骤完成。否则，必须进行若干构件的稍后的装配，这可导致轨的制备能力的损失。必须注意到的是，构件的数目越小，安全性就越大，因为燃料泄漏的机会就越小。
[0008]为了获得燃料的理想加热所需的复杂几何形状的优选为单件的塑料材料制成的轨的形成是本发明的目标之一。在现有技术水平的金属轨中，增加其总成本的是由主管和两个副导管构成的其主外部元件的连接。这种连接大体上通过焊接工艺产生，其中具有大量形状的全部金属元件都由焊缝结合。令人关注的是观察到在现有技术水平的金属轨中，为了具有充分加热的正确的燃料流，所需要的是，将主管大致定位在组件的下部部分中。因此，现有技术水平的加热轨的形状可干扰发动机的标准布局，最后由于工具难以接近而对其在组装线中的安装造成了障碍。
【发明内容】
[0009]本发明涉及由塑料材料制成的燃料轨与加热系统构成的套件。所述轨主要应用于协助消耗比汽化热较高的燃料(例如，酒精)的发动机的冷启动的装置中。如果相比于现有技术水平已知的具有加热系统的金属燃料轨，则具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨呈现了降低的成本和相同的功能性特点。此外，具有加热系统的由塑料材料制成的所述燃料轨呈现了其元件的改善的空间布置，其中其外部形状和内部隔间以一种方式构造，使得塑料注入工艺中使用的滑销由于没有负表面而可容易地除去。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]将基于附图中示出的实施例更详细地对本发明进行如下描述。附图中示出:
图1为现有技术水平已知的由金属制成的燃料轨的横截面视图；
图2为本发明的具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨的透视图；
图3为本发明的具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨的左侧视图；
图4为本发明的具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨的横截面视图；
图5为本发明的具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨的示意性横截面视图，示出了塑料注入工艺中包含滑销的滑动件的除去方向；
图6为具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨的视图，其中强调了上部副导管；
图7为具有加热系统的由塑料材料制成的燃料轨的可选实施例的视图，其中强调了上部副导管。
【具体实施方式】
[0011]图1中示出了现有技术水平已知的金属燃料轨1，以便示出所述轨与图2中示出的且尤其是图4中示出的本发明的具有加热系统10的由塑料材料制成的燃料轨之间的主要差异。在轨I中，可注意到的是，主管2呈现为其自身布置在上部副导管5的下部部分中。该几何布置对于所述轨I的正确操作是所需的，且然而，导致发动机罩的有用空间的减小。这归因于以下事实:对于发动机构件的安装，需要在所述空间中插入对应的工具。因此，在主管2在所示位置中的情况下，工具的操作变得更加困难。如果主管2处于上部位置中，例如，为了使组装简便而较接近上部副导管5的上端，则将损害燃料的加热过程，因为需要使连接主管2与上部副导管5的孔口 8的重新定位。孔口 8很接近于燃料发送元件9的入口会阻碍热传递，因为燃料不会行进足够长的暴露于喷管4的加热的路线。图1中可观察到的现有技术水平的另一个问题为以下事实:在燃料排放大致较低的预热阶段，加热的燃料可经历至孔口 8的返回轨迹，要记住的是，相比于未加热的燃料，升高的燃料的温度导致较低的密度，这将导致加热的燃料永久地位于上部副导管5的上部部分。
[0012]图1中示出的另一个问题为燃料发送元件9的形状和定位。用于由金属制成的轨的燃料发送元件9的该构造导致负表面(negative face) 7的出现,在注入模制中，由于不可能除去包含滑销的滑动件，故这使具有加热系统10的由塑料材料制成的燃料轨的生产变得不可能。
[0013]可在图2中看到本发明，其中示出了具有加热系统10的由塑料材料制成的燃料轨的主管11。管11具有沿其长度分送燃料和支承固定支承件14和随后将示出的副导管的功能。可注意到的是，管11具有与包含加热元件16的上部副导管13的一系列连接。所述加热元件16负责加热轨10中的燃料。可在图3和图4中更好地看到的元件16具有包括以热的形式耗散电能的内电阻的喷管4。此外，存在不仅用于密封上部副导管13，而且用以连接电能源的基部，该连接在轨10的外部的所述元件16的下端中完成。还有可能看到的是，具有与其在槽口 18中的相应应用相容的形状的固定夹具15沿上部副导管13的下端的整个径向区域间隔开布置。这些夹具15将允许加热元件16固定在上部副导管13中作为其主要功能。
[0014]轨10的固定支承件14沿主管11的纵向长度间隔开布置。这些支承件14可以以轨10使其自身固定到车辆的发动机本体的上部区域中的方式，通过其基部中的开口中应用的固定元件例如螺钉(图中未示出)来固定。固定元件14的数目可根据轨10的总长度变化，这取决于所应用的下部副导管13和上部副导管19的间距和数目。该变化还可根据对于轨10可忍受的变化极限的确定而出现。
[0015]在图2中可看到主管11的闭合元件12。通过该闭合件，就除去了轨的注入过程的杆。闭合12是在轨的注入的另一个步骤中进行。
[0016]图3呈现了具有加热系统10的由塑料材料制成的燃料轨的左侧视图，其中可更好地看到构成所述轨10的一些重要元件。
[0017]这些元件为上部副导管13和下部副导管19。所述下部导管19包含燃料注入阀22，该阀22将接收加热的燃料且以雾化形式将其注入燃烧室中。
[0018]上部副导管13则具有负责轨10的主要功能的加热元件16，该加热元件16将充分加热燃料且使发动机启动简便。
[0019]燃料进入导管17以其沿着主管11的倾斜角的方式布置，且以此使轨10未来装配到其它发动机构件上简便。
[0020]还存在用于将电能连接到燃料注入阀22上的连接器23。
[0021]图4呈现了具有加热系统10的由塑料材料制成的燃料轨的剖视图，其中可更详细地看到其内部隔间。此外，可看到上部副导管13、下部副导管19、内部导管38、加热元件16和注入阀22，容许理解轨10和由燃料经历的路线。该路线开始于燃料进入导管17(图3中示出的)，然后，燃料在压力下的分送沿主管11的整个长度发生。这些燃料经由孔口 34流到内部导管38中，且因此被输送到上部副导管13。导管38的出口将燃料传导到加热元件16的基部。在该导管38的端部，可选地存在凹部72(图7中看到的)，该凹部72使燃料流被引送到与导管38相对的喷管4的下部区域中。由于这种附加的引送，通过与喷管4接触来以优化的方式加热燃料，直到其到达燃料发送元件33。通过穿过燃料发送元件33，燃料流到注入阀22，注入阀22将雾化燃料注入燃烧室中。
[0022]重要的是注意根据本发明的燃料发送元件33不存在负表面(如图5的平面图中可看到的那样)，要记住的是，其由上部副导管13的内壁限制。应注意的另一个细节是，燃料发送元件33与轨10的内壁37形成的角以注入阀22的中心轴线作为其最大极限。该极限的出现归因于滑销的构造，因为滑销可从它们在注入过程期间进入的地方被除去。
[0023]例如，如图1中所示，内部导管38具有作为其主要功能的与现有技术水平下已知的相关的燃料流的传导的改善。由于导管38的结果，来自主管11的燃料流直接集中在负责传递热至燃料的喷管4的基部上。布置于上部副导管13内部的该导管38开始于上部副导管的内壁37，且延伸直到接近于加热元件16的基部的点为止。另一个内部导管38最后可用于传导流体到加热元件16的喷管4的基部。内部导管38的形状可为圆形段形式的圆形。
[0024]其自身已经从现有技术水平中得知的注入阀22，可采取变化的形状且还在图4中详细示出。阀39的主体以同心的方式布置到下部副导管19上。
[0025]图5以示意性方式示出了在件的取出过程期间主套筒的移动方向，主注入套筒包含注入模具的滑销，注入模具负责具有加热系统10的由塑料材料制成的燃料轨的形成。值得记住的是，出于经济的原因，轨10的注入必须以单个步骤发生，因此，相应的注入模具对应地复杂。
[0026]具有模具的滑销53的滑动件负责下部副导管19的形成，且其从注入件除去是沿由图5中箭头55指出的方向发生的。该箭头55在模具的闭合中具有的方向与当模具准备好以用于注入时具有滑销51的相应滑动件的插入相反。重要的是注意燃料发送元件33在几何上以容许除去具有滑销51的滑动件的方式构造。这通过燃料发送元件33的轴线与本发明的轨中的下部副导管19之间存在的同心变得可能。
[0027]具有滑销51的滑动件负责主管11的形成且沿方向56除去。包含模具的滑销52的滑动件负责上部副导管13的形成，且在模具的开启和对应的注入件的取出过程期间沿方向54除去。
[0028]本发明的轨可由单种材料制成，例如，使用或不使用量为15%到40%的加强材料(如，玻璃纤维)的聚酰胺族热塑性塑料(例如，PA66)。这还可以以热塑性塑料材料的混合物或与利用若干热塑性塑料(例如，PA，POM，PEEK等)共同注入来完成，出于机械原因或热阻原因，这在任何时候都变得有必要。
[0029]图6呈现了具有加热系统10的由塑料材料制成的燃料轨的视图，该视图详细地示出了上部副导管13。在本发明的第一实施例中，在内部导管38的出口或内部导管38出现的表面61为平坦的，即是说，燃料流在其到达内部导管38的端部时其自身将以均匀的方式分送到加热元件16的基部上。
[0030]图7呈现了具有加热系统100的由塑料材料制成的燃料轨的视图，该视图详细地示出了上部副导管13。在本发明的第二实施例中，在出现内部导管38的出口的表面71存在凹部72，凹部72容许燃料流75在到达内部导管38的端部时通过所述凹部72引送至加热元件16的基部的下部部分。这使加热燃料的过程优化，应记住的是，其包括加热元件16的喷管4，喷管4沿较长的路线行进且以此方式增加燃料与所述喷管4之间的接触时间，喷管4负责传递热。凹部72还可存在于表面71的两侧上，即，在左侧和在右侧上，以便更进一步优化燃料流的轨迹。
[0031 ] 已经描述了优选的示例性实施例，必须理解的是，本发明的范围还包括其它可能的变型，变型不仅由所附权利要求的内容限制，而且还包括所有可能的等同物。
【权利要求】
1.一种用于具有冷启动系统的内燃发动机的具有加热系统(10; 100)的由塑料材料制成的燃料轨，包括: 主管(11); 至少一个孔口(34)，所述孔口(34)将所述主管(11)连接到至少一个上部副导管(13)； 至少一个上部副导管(13)，所述上部副导管(13)包括加热元件(16)； 所述加热元件(16)包括用于传递热到所述燃料的喷管(4)和用于密封所述至少一个上部副导管(13)的基部； 至少一个下部副导管(19)，所述下部副导管(19)具有燃料发送元件(33)，所述燃料发送元件(33)位于所述上部副导管(13)的内部部分的大致上部区域中， 其中，所述主管(11)位于靠近所述上部副导管(13)的上端的区域中，所述上部副导管(13)包含至少一个内部导管(38)，其中所述至少一个内部导管(38)从所述主管(11)传导燃料到所述上部副导管(13)的下端。
2.根据权利要求1所述的轨，其特征在于，所述轨具有位于所述至少一个内部导管(38)的出口区域中的表面(71)，其中所述表面(71)包括至少一个凹部(72)。
3.根据权利要求1或2所述的轨，其特征在于，所述轨具有沿主管(11)的纵向长度布置的固定支承件(14)。
4.根据权利要求1或2所述的轨，其特征在于，所述轨具有位于所述主管(11)的上部面上的进入导管(17)。
5.根据权利要求1或2所述的轨，其特征在于，至少一个上部副导管(13)具有用于所述加热元件(16)的固定的至少一个扣环(15)。
6.根据权利要求1或2所述的轨，其特征在于，所述轨具有布置在所述主管(11)的一个末端上的闭合件(2)。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的轨，其特征在于，所述轨由塑料注入工艺制成。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的轨，其特征在于，所述轨由添加或未添加填料和加强材料的热塑性塑料或热塑性塑料的混合物制成。
9.根据权利要求7所述的轨，其特征在于，所述塑料为PA66类型的聚酰胺。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的轨，其特征在于，用于所述注入工艺中的所述模具没有负表面。
【文档编号】F02M53/02GK103492700SQ201180058059
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2011年11月30日 优先权日:2010年12月2日
【发明者】T.I.莫雷拉科勒托, F.勒普施, A.A.瓦斯康塞洛斯 申请人:罗伯特·博世有限公司