专利名称：用于内燃机的燃料系统的结构单元以及内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的燃料系统，尤其是应用在直喷式内燃机中的结构单元，带有至少一个喷射燃料的喷射器和/或至少一个支架，所述至少一个喷射燃料的喷射 器可固定在该支架上，以及带有至少一个燃料导管，借助于所述燃料导管能将喷射器或支 架与燃料分配器连接。本发明还涉及一种尤其是用于汽车的内燃机。
背景技术：
在此所述类型的结构单元通常由多个用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室的喷射 阀或喷射器组成或至少由用于喷射器的支架和由燃料导管组成，借助于燃料导管能将喷射 器与例如分配管类型的燃料分配器连接。这种结构单元经常应用在直喷式汽油机中，其中，由于结构空间有限，燃料分配器 在许多情况下都无法直接设置在喷射器的区域中。然后，燃料导管使得燃料分配器能够以 几乎任意的空间间距相对喷射器布置。尽管结构单元有较多的单个部件，为了使结构单元的制造成本仍然保持得尽可能 小，燃料导管与喷射器或支架借助于钎焊连接。也常见的是，燃料导管借助于焊接与燃料分 配器连接。但是由于焊接而出现了强烈的加热，这种加热使得部件的形状和/或相互间的 位置以不希望的程度发生改变。部件的这种变形加大了将喷射器安装到气缸盖中的难度， 该气缸盖由于预给定的狭小公差仅允许喷射器的形状和/或位置发生最小的改变。因此， 常常在安装喷射器或结构单元时出现这样大的应力，使得喷射器不再完全有效地工作。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有本文开头所述特征的结构单 元，尽管预给定的公差狭小，该结构单元也能够几乎没有应力地安装在内燃机中。另外还应 建议一种相应的内燃机。该结构单元适用于内燃机的燃料系统。该结构单元优选适用于直喷式内燃机中， 尤其是直喷式汽油机。同样可考虑在柴油机中应用该结构单元。该结构单元具有至少一个 喷射燃料的喷射器和/或至少一个支架，至少一个喷射燃料的喷射器可固定在该支架上。 在本发明中，喷射器理解为用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的元件。在此，喷射元件或 喷射器可以构造为喷嘴装置或阀装置。结构单元还具有至少一个燃料导管，借助于该燃料导管可将喷射器和/或支架与 燃料分配器连接。通过燃料导管可以将燃料分配器与喷射器空间间隔地布置，从而使得喷 射器和燃料分配器能够最佳地集成在具有最小可用结构空间的内燃机内。优选为每个喷射 器配设一燃料导管。按照本发明设计为，喷射器或支架借助于插接连接与燃料导管连接。通过该措施明显减小了燃料导管、喷射器或支架由于热影响而产生的位置变化和 形状变化。拼插优选在部件冷的状态下进行。在这种冷的状态下，可以避免部件的形状和位置由于可能的热影响发生改变。由此可以在将结构单元，尤其是喷射器安装到内燃机中 时自动遵循最小的预定安装公差。因此，通过插接结构单元的部件能够没有夹紧地装配结 构单元。
按照本发明的一种构造设计为，喷射器或支架借助于插接连接与燃料导管摩擦配 合合地、形状配合地和/或粘结地连接。因此保证了燃料导管和支架或喷射器的固定连接。 这以简单且廉价的方式由此实现，即，可以通过摩擦配合产生燃料导管和喷射器或支架的 连接，例如将燃料导管与喷射器或支架夹紧地或通过挤压插接在一起。当然同样可以考虑 形状配合的和/或材料配合的插接连接。燃料导管和喷射器的连接原则上不仅能形状配合地和/或摩擦配合地实现，而且 作为替代或补充也可以材料结合地，尤其是通过热材料结合，例如钎焊或焊接实现。重要的 是，所述连接是密封的并且因此避免了燃料的泄漏。插接连接通过燃料导管插入喷射器或支架的承接座中的端部形成。因此可以特别 简单的方式实现插接连接，因为为了能够实现插接连接，燃料导管方面不需要改变。仅仅将 燃料导管总之已经存在的端部插入喷射器或支架的承接座中。此外，结构单元的特征还在于至少一个定位辅助装置，该定位辅助装置将喷射器 或支架保持在预定的位置上。通过该措施可以将喷射器精确地置于这样一个位置，使得即便在内燃机方面预定 的公差最小时也能自动保证喷射器没有问题地，尤其是没有应力地安装在气缸盖中或气缸 盖上。因此，可以尤其借助于焊接和/或钎焊，热材料结合地使燃料导管和喷射器或燃料导 管和支架相互连接，因为喷射器或支架的预定位置由于可能在加热中产生的变形而发生的 改变通过定位辅助装置得以避免。在此，定位辅助装置尤其可以将喷射器和/或支架保持在相对内燃机的预定安装 位置中。如果设置喷射至少两个喷射燃料的喷射器和/或用于所述喷射器的支架，那么定 位辅助装置将喷射器和/或支架保持为相互间隔预定的间距。因此，燃料导管以及设置在 该燃料导管上的喷射器或者燃料导管以及通过支架设置在其上的喷射器能够相对彼此被 置于这样一个位置，即，能实现结构单元到内燃机中的安装，而不会在内燃机的气缸盖中安 装多个喷射器时出现卡住。带有定位辅助装置的结构单元能够与前述带有插接连接的结构单元组合，从而能 够实现一个结构单元，在这种结构单元中，燃料导管与支架或喷射器借助于插接连接相互 连接，并且其具有定位辅助装置。按照本发明的一种构造设计为，定位辅助装置可固定在内燃机上。由此持久地实 现了支架或喷射器的定位，使得结构单元能从内燃机拆除并接着在保持喷射器的定位的同 时能借助于相同的定位辅助装置在保持预定位置的情况下再次安装到内燃机中。在此，在 喷射器重新安装时，基于定位辅助装置再次避免了喷射器相对承接喷射器的内燃机气缸盖 歪斜或卡住。定位辅助装置优选具有通孔，用来借助于销钉、螺栓等与通孔接合的连接器件将 定位辅助装置在内燃机上加以固定和/或校准。定位辅助装置能借助于通孔以特别简单且 廉价的方式固定在内燃机上，并且例如可以在使用螺栓器件时再次从内燃机拆除。此外，借助于销钉能在安装时实现定位辅助装置在内燃机上的校准，从而能够实现定位辅助装置关 于在内燃机上的预定位置的精确定向。定位辅助装置也能借助于任意类型的成型元件在内燃机上固定和/或校准或定 位。
按照本发明的一种优选的构造设计为，定位辅助装置通过至少一个间隔元件形 成，该间隔元件将喷射器或支架相互连接。间隔元件优选具有承接喷射器或支架的部段。优选在承接喷射器或支架的部段之 间设置间隔元件的至少一个腹板状的部段。通过承接喷射器或支架的部段获得了支架或喷 射器和间隔元件可靠的连接，使得已经能够由此以简单且精确的方式实现喷射器在预定位 置的持久定位或定向。通过将各部段与喷射器经由分别至少一个腹板状的部段相互连接而 将喷射器各置于预定位置。通过这些部段的腹板状的构造实现了重量方面的优化，使得以 尽量少的材料通过间隔元件实现定位辅助装置的功能。当在用于承接喷射器或支架的部段之间存在至少两个优选形成一个框架的腹板 状的部段时，则间隔元件具有特别稳定的形状。按照本发明的一种有利的构造设计为，至少一个喷射器和/或至少一个支架，至 少一个燃料导管，至少一个定位辅助装置以及必要时燃料分配器形成了一个可预装配的单 元。因此可以明显减少在发动机工厂中的装配时间和检验时间，因为结构单元的部件已经 能够预装配地提供，并且接着这些部件能够在一道工序中安装。预装配的单元可以在安装 到内燃机之前就已经例如就密封性进行检验。在此也可以设计为，至少一个喷射器和/或至少一个支架，至少一个燃料导管以 及必要时燃料分配器形成可预装配的单元。定位辅助装置，尤其是间隔元件，可以通过成型元件，例如螺栓或销钉形成，其例 如接合在内燃机的肋或凹槽中。燃料导管可以借助于插接连接，螺纹连接或钎焊连接与燃料分配器相互连接。由 此可以进行燃料导管与喷射器或支架的预装配，其中，在内燃机上，预装配的单元能以简单 的方式与燃料分配器组装到一起，例如通过将燃料导管插接在燃料分配器上或者将两者相 互螺纹连接。当然也可以使这些部件相互焊接。原则上燃料导管和燃料分配器的连接不仅能形状配合和/或摩擦配合地实现，还 作为替代或补充地也能材料接合地，尤其是通过热造成的材料接合，例如钎焊或焊接实现。 重要的是，所述连接是密封的并因此避免了燃料泄漏。按照另一发明构思，设计一种尤其用于汽车的内燃机。该内燃机具有至少一个前 述类型的结构单元。
本发明的其它目的、优点、特征和应用可能性由以下结合附图对两种实施例的说 明得出。在此，所有所述和/或图示的特征本身或任意合理地组合都构成本发明的主题，所 述组合与在权利要求或其引用关系中的概括无关。图中示出图1是用于内燃机的燃料系统的结构单元的一种可能的实施形式的立体视图2是用于内燃机的燃料系统的结构单元的另一种可能的实施形式的立体分解 视图；图3是按图2的结构单元在用于喷射阀的支架区域中的截面；具体实施方式
图1在示意图中示出了用于内燃机，尤其是直喷式内燃机的燃料系统的结构单元 100。该结构单元100被预装配为一个模块并且优选检验密封性。因此，结构单元100作为 准备完毕的模块为最终安装在(未示出的)内燃机上做好准备。结构单元100具有四个喷射燃料的喷射器1，所述喷射器分别由支架2保持。在 此，喷射器的数目与内燃机的结构有关。因此也可以考虑带有一个、两个、三个或甚至多于 四个喷射器的结构单元。结构单元100还具有燃料导管3，该燃料导管分别以其一端与支架2连接，并且以 其另一端与燃料分配器4连接。燃料导管4优选摩擦配合地插入所属的支架2中，从而使 得燃料导管4分别与所属的支架2借助于插接连接部9相互连接。通过这种方式可以实现 支架2和燃料导管3之间的固定连接，例如通过将燃料导管3在产生夹紧连接11的情况下 插入所属的支架2。可以以与如燃料导管3和所述的支架2之间的连接相同的方式实现燃 料导管3和燃料分配器4之间的连接。燃料导管3与各自所属的支架2的连接以及燃料导管3与燃料分配器4的连接当 然也可以借助于作为焊接连接11的钎焊、螺纹连接或其它连接类型实现。在此，也可以存 在不同的连接类型。例如可以在燃料导管3和所属支架2之间实现插接连接，而在同一燃 料导管3和燃料分配器4之间存在螺纹连接和/或钎焊连接。设置的多个燃料导管3也可 以通过不同的连接类型与燃料分配器4连接，从而实现固定且坚固的连接。燃料分配器4构造为中空体，优选构造为管的类型，其一端具有燃料入口，而管的 另一端则是封闭的。在管带有燃料入口的端部上例如可以设置一压力传感器12，以便能够 测定燃料分配器4中的燃料的压力并且能够通过连接在下游(未示出)的调节装置控制和 /或调节燃料分配器4中的压力。燃料分配器也可以横截面为圆形、椭圆形和/或多边形的 中空体。也可以在中空体的长度上组合这些横截面。该中空体可以是铸造的。燃料分配器4可借助于例如卡圈或支架类型的固定器件13安装在(未示出的) 内燃机气缸盖上。为了在内燃机运行过程中避免燃料分配器4的入口处可能的振动，燃料 分配器4在燃料入口区域内具有例如另一卡圈类型的附加固定器件14，该固定器件可固定 在未示出的内燃机气缸盖上。在支架2和/或喷射器1上设置有固定器件15，借助于该固定器件可实现在没有 示出的内燃机，尤其是内燃机的气缸盖上的固定。固定器件15例如可以通过通孔形成，螺 栓器件或类似的固定器件插入该通孔中并且相对没有示出的内燃机固定。还可以为结构单元100配设电缆束16，该电缆束为与各自的喷射器1的插头17电 接触而通过相应的电导线连接。在此，电缆束16可以具有未示出的插头或相应的插座，电 缆束16可借助于插头或插座连接在未示出的汽车的相关插座或插头上。图2以示意图示出了用于汽车内燃机，尤其是直喷式内燃机的结构单元10(Τ的另 一种实施形式。按图2的结构单元10(Τ与按图1的结构单元100相同或功能相同的部件用相同的附图标记表示，因此参考对附图1的说明。按图2的结构单元10(Τ与按图1的结构单元100的区别还在于，结构单元10(Τ 具有至少一个定位辅助装置5，该定位辅助装置在预定的位置中夹持喷射器1或支架2。定 位辅助装置5优选在相对未示出的内燃机的预定安装位置夹持喷射器1或支架2，其中，喷 射器1或支架2相互以预定的间距保持。为此，定位辅助装置5通过至少一个间隔元件18 形成，该间隔元件将喷射器1或支架2相互连接。如尤其由图2和3可见，间隔元件18具有承接喷射器1或支架2的部段19。支架 2优选分别插入或穿过部段19的孔。部段19优选分别具有至少一个通孔6，螺栓7可插入 穿过该通孔并且能够与未示出的内燃机，尤其是与该内燃机的气缸盖拧紧。部段19优选具 有两个用于螺栓7的通孔6。还可以设置另一通孔6，销钉8在该通孔中实现相对气缸盖的 定心。用于承接喷射器1或支架2的部段19通过优选腹板状的部段20相互连接。在此， 在相邻的部段19、，19" ~之间可以设置两个形成框架的腹板状的部段2(Τ，20”。可以在喷射器1和支架2之间分别设置各一个中间件21。该中间件21优选用于 相对所属的支架2定位喷射器1。作为补充或替代，中间件21可以起弹簧元件的作用，该弹 簧元件通过弹力克服燃烧室的压力将喷射器1压入燃烧室。在结构单元10(Τ中，燃料导管3分别以其一端插入支架2，因此形成插接连接9。 燃料导管3以其另一端通过螺纹连接10与燃料分配器4连接。由于螺纹连接10，燃料分配 器4可相对至少由燃料导管3、喷射器1、支架2和间隔元件18组成的单元拆卸，使得燃料 分配器4本身与至少压力传感器12和可能的其它部件形成除预装配的结构单元10(Τ之外 的、可单独预装配的单元。因此能为内燃机的最终装配提供了两个完成安装和测试的模块。 燃料导管3相对支架2或燃料分配器4的钎焊在结构单元10(Τ的实施形式中能够得以避 免ο附图标记清单100，100~ 结构单元1喷射器2 支架3燃料导管4燃料分配器5定位辅助装置6 通孔7 螺栓8 销钉9插接连接10螺纹连接11钎焊连接12压力传感器13固定器件14额外的固定器件
15固定器件16电缆束17 插头18间隔元件19 部段20腹板状的部段21中间件19\19”相邻的部段 2(Τ，2(Τ ~相邻的腹板状的部段
权利要求
1.一种用于内燃机的燃料系统的结构单元(100，IO(T)，尤其是应用在直喷式内燃机 中的结构单元(100，IO(T)，带有至少一个喷射燃料的喷射器(1)和/或至少一个支架(2)， 所述至少一个喷射燃料的喷射器(1)可固定在该支架上，以及带有至少一个燃料导管(3)， 借助于所述燃料导管能将所述喷射器(1)或支架(2)与一燃料分配器(4)连接，其特征在 于，所述喷射器(1)或所述支架(2)借助于插接连接(9)与所述燃料导管(3)连接。
2.如权利要求1所述的结构单元，其特征在于，所述喷射器(1)或所述支架(2)借助于 插接连接(9)摩擦配合地、形状配合地和/或粘结地与所述燃料导管(3)连接。
3.如权利要求1或2所述的结构单元，其特征在于，所述插接连接(9)通过所述燃料导 管(3)的端部形成，所述端部插入所述喷射器或支架(2)的承接座中。
4.尤其按权利要求1至3之一所述的、用于内燃机的燃料系统的结构单元(100， 100")，尤其是应用在直喷式内燃机中的结构单元(100，100")，带有至少一个喷射燃料的喷 射器(1)和/或至少一个支架(2)，所述至少一个喷射燃料的喷射器(1)可固定在该支架 上，以及带有至少一个燃料导管(3)，借助于所述燃料导管能将所述喷射器(1)或支架(2) 与一燃料分配器(4)连接，其特征在于，设置有至少一个定位辅助装置(5)，该定位辅助装 置将所述喷射器(1)或支架(2)夹持在预定的位置上。
5.如权利要求4所述的结构单元，其特征在于，所述定位辅助装置(5)将所述喷射器 (1)或支架(2)夹持在相对于内燃机的预定安装位置上。
6.如权利要求4或5所述的结构单元，其特征在于，设置有至少两个喷射燃料的喷射器(1)和/或用于所述喷射器(1)的支架(2)，其中，所述定位辅助装置(5)使喷射器(1)或 支架(2)相互间保持预定间距。
7.如权利要求4至6之一所述的结构单元，其特征在于，所述定位辅助装置(5)可固定 在所述内燃机上，该定位辅助装置尤其具有通孔(6)，以便借助于销钉(8)、螺栓(7)等类似 的插入所述通孔(6)中的连接器件将定位辅助装置(5)在内燃机上加以固定和/或校准。
8.如权利要求6或7所述的结构单元，其特征在于，所述定位辅助装置(5)通过至少一 个间隔元件(18)形成，该间隔元件使所述喷射器⑴或支架(2)相互连接。
9.如权利要求6至8之一所述的结构单元，其特征在于，所述间隔元件(18)具有承接 所述喷射器(1)或支架(2)的部段(19)。
10.如权利要求6至9之一所述的结构单元，其特征在于，所述间隔元件(18)具有承接 所述喷射器(1)或支架(2)的部段(19)，并且在该部段(19)之间有所述间隔元件(18)的 至少一个腹板状的部段(20)。
11.如权利要求10所述的结构单元，其特征在于，在用于承接所述喷射头(1)或支架(2)的部段(19)之间存在至少两个形成一框架的所述腹板状的部段(20)。
12.如权利要求4至11之一所述的结构单元，其特征在于，所述至少一个喷射器(1)和 /或所述至少一个支架(2)，至少一个燃料导管(3)，至少一个定位辅助装置(5)和必要时所 述燃料分配器(4)形成一可预装配的单元。
13.如权利要求1至12之一所述的结构单元，其特征在于，所述至少一个喷射器(1)和 /或所述至少一个支架(2)，至少一个燃料导管(3)和必要时所述燃料分配器(4)形成一可 预装配的单元。
14.如权利要求1至13之一所述的结构单元，其特征在于，所述至少一个燃料导管(3)尤其借助于插接连接、螺纹连接(10)或钎焊连接(11)与所述燃料分配器(4)摩擦配合、形 状配合和/或材料接合地连接。
15. 一种尤其用于汽车的内燃机，带有如权利要求1至3之一的结构单元(100，IO(T) 和/或如权利要求4至14之一所述的结构单元。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的燃料系统，尤其是应用在直喷式内燃机中的结构单元(100，100`)，带有至少一个喷射燃料的喷射器(1)和/或至少一个支架(2)，所述至少一个喷射燃料的喷射器(1)可固定在该支架上，以及带有至少一个燃料导管(3)，借助于所述燃料导管能将所述喷射器(1)或支架(2)与一燃料分配器(4)连接。本发明建议，所述喷射器(1)或所述支架(2)借助于插接连接(9)与所述燃料导管(3)连接。还设置有至少一个定位辅助装置，该定位辅助装置将所述喷射器(1)或所述支架(2)夹持在预定的位置上。
文档编号F02M61/14GK102042141SQ201010521320
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月22日 优先权日2009年10月22日
发明者斯蒂芬·施赖纳, 迈克尔·布鲁迪, 阿诺·诺埃 申请人:通用汽车环球科技运作公司