部件、尤其是燃料管线或者燃料分配器，和燃料喷射设备的制作方法

本发明涉及一种用于燃料喷射设备的部件、尤其是燃料管线或者燃料分配器。此外，本发明涉及一种燃料喷射设备，该燃料喷射设备优选用作混合物压缩的外源点火式内燃机的燃料喷射设备。本发明特定地涉及机动车的燃料喷射设备的领域，在所述机动车中，燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。

背景技术：

由de102014205179a1已知一种用于内燃机的燃料分配器金属板条。在此能够在具有水混合和不具有水混合的两个运行模式之间切换。已知的燃料分配器金属板条具有细长的具有空腔的壳体、到该空腔中的燃料入口和用于各一个燃料喷射器的从该空腔中出来的至少两个燃料出口。在此，在空腔中布置有内置体，该内置体具有将两个燃料出口相互连接的槽，并且在燃料入口的区域中具有在径向上围绕主体环绕的槽。具有这两个槽的内置体用作插入件，借助该插入件确保燃料从泵直接流入至喷射器。由此，当在具有水混合和不具有水混合的运行模式之间切换时，产生在喷射之前的短的延迟时间。内置体能够具有内部容积，该内部容积用于阻尼，但是不位于直接的燃料流中。

由de102014205179a1已知的燃料分配器金属板条具有如下缺点：该内置体减小在壳体的空腔中的能够用燃料填充的容积，这相对于所需要的结构尺寸减小能实现的阻尼。此外，在运行中，具有不小的水分量的燃料也能够积聚在内置体的内部容积中，该燃料难以再次减少。然后，在关闭马达时能够出现不期望的分离(entmischung)。此外，存在冻伤的危险。

技术实现要素：

根据本发明的具有权利要求1的特征的部件和根据本发明的具有权利要求12的特征的燃料喷射设备具有以下优点，能够实现改善的构型和工作方式。尤其能够在可靠的工作方式的情况下实现具有短的延迟时间和良好的阻尼特性的改善的喷射。

通过在从属权利要求中列举的措施能实现权利要求1中说明的部件的有利扩展方案和权利要求12中说明的燃料喷射设备的有利扩展方案。

例如，30gpa的上极限值对应于具有非常高的玻璃纤维分量的塑料。

所提出的燃料喷射设备用于喷射混合物，其中，混合物成分在运行中应该是能变化的。尤其能够实现直接的水喷射，在该直接的水喷射的情况下，水以与至少一种燃料、尤其是汽油的乳化液的形式喷射到内燃机的燃烧室中。在此，水能够在高压泵的上游或者在高压泵中被供应给燃料并且与该燃料一起通过燃料分配器输送至高压喷射阀。

在此，混合物的成分、尤其是由汽油和水组成的乳化液的成分能够在运行中以期望的方式变化。例如，水的添加可以仅在确定的特性曲线区域中才是必需的或期望的。例如，在高转速和/或高负载的情况下可以期望水或更大的水分量。当离开该特性曲线区域时，例如在推力切断时，喷射的水分量能够快速地减小并且尤其是快速地再次接近零是有利的。为此，在高压泵的上游或者在高压泵中供给水与通过高压喷射阀喷射水之间需要短的延迟时间。原则上，被流过的部件、尤其燃料管线或者燃料分配器的容积对该延迟时间产生提高的影响。通过内置体在基体的内部空间中的布置能够实现延迟时间的缩短。在此，通过所提出的内置体，尽管液压容积减小，但仍能够确保足够的可压缩性。由此，尽管液压容积减小，但仍产生继续存在的阻尼、尤其是对压力脉动的阻尼。

有利地，通过内置体的引入能够减小该部件的基体的内部空间中的液压容积，并且同时能够确保足够的可压缩性。同时能够避免死区，在已经再次以低水分量进行运行之后，在所述死区中可能剩余具有高水分量的混合物。此外，所提出的内置体例如也能够插入到锻造的基体中，如在锻造轨的情况下有利的锻造基体。这种基体能够借助封闭塞封闭，并且在制造时不需要经历高温工艺、例如钎焊或者熔焊。然后，封闭塞能够实现对内部空间的耐压密闭且气密的密封。

“压缩”说明物体从所有侧面压紧，所述压缩减小物体的容积或者说提高物体的密度。压缩模量k能够以如下方式定义：

(1)k＝-dp/(dv/v)。

在此，压缩模量k是在容积v的无穷小容积变化dv的情况下出现的无穷小压力变化dp的量度。在此，通过负的容积变化dv来描述容积减小，该负的容积变化引起正的压力变化dp。因此，压缩模量k具有正值并且单位为帕斯卡。例如，水的压缩模量k视压力而定地处在2与2.7gpa之间的范围中。例如，典型的燃料可以视温度和压力而定地具有约为1gpa的压缩模量。视水分量而定地得出由燃料和水组成的混合物的压缩模量，该压缩模量例如处在约1至约2gpa的范围中。

如此选择内置体的材料，使得该内置体的压缩模量预给定为至少基本上相当于或者小于混合物的压缩模量。例如，能够预给定混合物的水分量的上极限。与该最大运行压力相关地，针对所使用的燃料得出运行中使用的混合物的压缩模量所在范围的上极限。

已表明，内置体能够有利地相应于根据权利要求2或者3所述的扩展方案来构造。在此，例如，能够实现约1gpa的压缩模量k。视应用情况而定，通过根据权利要求4所述的有利扩展方案能够实现压缩模量k的提高。例如，能够对基于聚四氟乙烯的塑料填充玻璃纤维。例如，能够通过25％的玻璃纤维分量将压缩模量k从约1gpa提高到约2gpa。

视内置体的构型而定，在此能够得出与温度和/或压力有关的特性。因此，弹性的、各向同性的物体的压缩模量由其弹性模量e和横向收缩系数v相应地算出：

(2)k＝e/(3-6v)。

热塑性塑料的弹性模量e针对较高的温度下降，而横向收缩系数v典型地略微增大，因此压缩模量可以下降(即可压缩性提高)。必要时，压缩模量k在此也能够变得小于典型燃料的压缩模量。视设计或临界运行点而定，基体的内部空间中的液压容积必要时还能够进一步减小，其中，尤其能实现内部空间的容积减小并因此能实现基体的更小的几何尺寸，这对所需要的安装空间产生有利的影响。在权利要求5中说明压缩模量k的优选界限。能够通过添加料的分量和对添加料的选择实现更大的压缩模量k。然而，优选地，将压缩模量k设定为不明显大于水的压缩模量，如在权利要求6中说明的那样。因此，与能够构成传统内置体的、典型的、基于钢的材料相比，在所提出的内置体的情况下得到显著更低的压缩模量，因为钢的压缩模量例如是160gpa。视成分而定，玻璃组分例如能够具有35至55gpa的范围中的压缩模量。必要时能够通过添加料、尤其是填料并且通过对母体材料的选择来适配内置体的弹性性能，除了该弹性性能之外，塑料还具有如下优点：能够实现粘弹性的变形。通过粘弹性的变形不但产生弹性可压缩性，而且产生与时间有关的变形特性。这种与时间有关的变形特性能够用于实现进行激励的负载与内部应力之间的合适相移，这能够关于出现的压力脉动实现对阻尼的进一步改善。

聚四氟乙烯(ptfe)作为热塑性塑料的代表，其突出之处在于大的耐热性和耐化学药品性。已经表明，聚四氟乙烯尤其适合用于汽油喷射。此外还已经表明，聚四氟乙烯表现出足够低的吸水性，该吸水性尤其小于聚酰胺的吸水性。此外还已经表明，一般能容易地经受在系统中有局部压力差的情况下存在的机械应力，因为所述机械应力仅以最小程度地干扰静液压应力状态，并且此外，即使局部地出现材料的小塑性形变，系统的功能原则上也不受到危害。

也能够使用具有与ptfe相似的性能的其他塑料，例如全氟烷氧基聚合物。此外，例如氟化乙丙烯、聚偏二氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯、偏二氟乙烯和聚三氟氯乙烯也适合。如果符合目的，也能够使用材料组合。

热塑性塑料的另一优点是热塑性塑料的低密度。该密度虽然高于被挤出的液态体积的密度，但是在燃料喷射设备的例如由钢部件确定的总质量方面仅导致小的相对提高。由此，也不对装配状态中的振动技术性能产生明显的影响。

根据权利要求7能够实现内置体的一种有利构型。在此，从内置体的基本形状出发，能够适配于基体的内部空间中的预给定的几何形状，因为内置体能够构型为可变形的。

在权利要求8中说明用于将内置体定位在基体的内部空间中的一种可能构型。尤其，在此能够设置有基体的两个弯曲区段，在所述两个弯曲区段之间布置内置体。由此，在燃料喷射设备的使用寿命内能将内置体可靠地固定在内部空间中，该可靠固定尤其能够在该部件构造为燃料管线的情况下使用。根据权利要求9能够实现用于紧固内置体的另一种可能性。

在固体的情况下，当存在静液压应力状态时，压缩模量k起作用。尤其当固体全面地被压力加载时，是这种情况。即，当内置体这样布置在内部空间中，使得该内置体在那里全面地被存在的压力加载时，存在这种负载状态。在固体的情况下，静液压应力状态能够通过应力张量来描述，在该应力张量中，只有主对角线被同等大的值、即负的施加压力-p占据。根据经典的塑性理论，这种应力状态决不导致持久变形并因此也不能导致失效，这尤其针对金属已通过实验证实。借助于有限元法或者说有限元分析，能够在模拟的范畴中分析内置体中的作用。这种模拟可以针对于：米泽斯应力，即根据经典的弹性理论尤其在周期性应变的情况下对体的塑性形变和随之产生的损伤起决定性作用的应力至少基本上消失。

因此，尤其重要的是，内置体尽可能全面地被加载高压，因此存在静液压应力状态。内置体挤掉或减小液压容积，所以除了由于动力学引起的局部压力波动之外近似存在这种状态。由此能够实现，显著地降低对材料强度的要求，并且因此能够在其他相关性能方面为内置体选择适合的材料类别。

因此，尤其是根据权利要求10述的扩展方案是有利的，因为通过一个或者多个间隔元件能够确保，存在静液压应力状态。在此，根据权利要求11所述的扩展方案具有如下优点，内置件也能够周面地被间隔元件包围。燃料流能够经由通孔或槽形的凹陷部来实现。因此，间隔元件尤其也能够构型为环形。

附图说明

在下述说明中参照附图详细地阐述本发明的优选实施例，在附图中，对应的元件设置有一致的附图标记。附图示出：

图1a相应于第一实施例地以示意图示出具有构造为燃料分配器的部件的燃料喷射设备；

图1b示出燃料喷射设备的图1a中示出的部件沿着用ib标明的剖切线的剖面；

图2相应于第二实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备的、构造为燃料分配器的部件；

图3a相应于第三实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备的、构造为燃料分配器的部件；

图3b示出燃料喷射设备的图3a中示出的部件沿着用iiib表示的剖切线的剖面；

图4相应于第四实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备的、构造为燃料分配器的部件；

图5相应于第五实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备的、构造为燃料分配器的部件；

图6相应于第六实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备的、构造为燃料分配器的部件；

图7相应于第七实施例地以示意性剖面图示出构造为燃料管线的部件；

图8相应于第八实施例地以示意性剖面图示出构造为燃料管线的部件；

图9a相应于第九实施例地以示意性剖面图示出构造为燃料管线的部件；

图9b示出图9a中示出的部件沿着用ixb表示的剖切线的剖面。

具体实施方式

图1相应于第一实施例地以示意图示出具有燃料分配器2的燃料喷射设备1。在该实施例中，燃料喷射设备1的燃料分配器2是相应于本发明构造的部件3。此外，设置有高压泵4。高压泵4通过燃料管线与燃料分配器2连接。在高压泵4的输入端6处供应由燃料和水组成的混合物。水的分量是能改变的并且尤其也能够减小直到零。

燃料分配器2用于存储燃料并且将燃料分配到燃料喷射阀7至10上，并且由此减小压力波动或者说脉动。燃料分配器2也能够用于阻尼在切换燃料喷射阀7至10时可能出现的压力脉动。燃料分配器2如此构型，使得在改变水分量时，在高压泵4的输入端6处供给混合物至通过燃料喷射阀7至10喷射具有经改变的水分量的混合物方面实现短的延迟时间。

燃料分配器2具有管形基体14，该管形基体例如能够通过锻造来制造。管形基体14具有高压输入端15和多个高压输出端16至19。此外，在管形基体14上设置高压接头20。燃料管线5与高压输入端15连接。燃料喷射阀7至10分别衔接在高压输出端16至19上。此外，设置有压力传感器21，该压力传感器装配在高压接头20处。在一端部22上，管形基体14通过构造为封闭螺钉23的封闭件23封闭。

在管形基体14中构造有内部空间24。经由内部空间24能够将在高压输入端15处供应的混合物分配到衔接在高压输出端16至19上的燃料喷射阀7至10上。在内部空间24中布置有内置体25，该内置体减小了内部空间24的液压容积。由此，减小了在输入端6处的混合物水分量改变与通过燃料喷射阀7至10进行的配量之间的延迟时间。

内置体25由具有压缩模量k的材料构成，将该压缩模量预给定为至少基本上相当于或者小于穿过内部空间24的混合物的压缩模量。优选地，内置体25由热塑性塑料、尤其是聚四氟乙烯构成。此外，能够设置有添加料、尤其填料例如玻璃纤维，以便提高内置体25的压缩模量k，如果这在相应的应用情况下有意义。例如，构成内置体25的材料的压缩模量k能够是2gpa。优选地，该材料的压缩模量k不大于3gpa。

在这个实施例中，内置体25基于柱形基本形状26。在此，在柱形基本形状26上构造有多个凹陷部27、28、29(图1b)，在图1a和1b中示例性地示出这些凹陷部中的凹陷部27至29。凹陷部27至29在这个实施例中构型为槽形。

内置体25通过间隔元件30、31定位在内部空间24中。由此，确保内置体25的外侧41与管形基体14的内壁42之间的间距40。这确保，内置体25在所有侧被加载以穿过内部空间24的混合物的压力p。然后，压力变化dp导致内置体25的容积v的容积变化dv，所述压力变化与所述容积变化根据关于预给定的压缩模量k的公式(1)相互关联。压缩模量k与例如钢相比非常小，因此内置体25能够显著地有助于阻尼。尤其是，能够这样选择内置体25的材料，使得压缩模量k不大于穿过内部空间24的混合物的压缩模量。则内置体25仅引起液压容积的减小，这缩短延迟时间，但是不减小关于未填充的内部空间24、即内部空间24的整个容积而言的阻尼特性。

间隔元件30、31尤其能够构型为环形的间隔元件30、31。在此，间隔元件30、31阻止内置体25在内部空间24中的运动。此外，在热膨胀差异的情况下，这些间隔元件通过确保的间距40能够实现补偿。

图1b示出燃料喷射设备1的在图1a中示出的燃料分配器2的沿着用ib表示的剖切线的剖面。在间隔元件30的区域中，在内置体25的柱形基本形状26上构造有槽形的凹陷部27、29。由此可实现，混合物沿着管形基体14的纵轴线43(图1a)流过。

图2相应于第二实施例地以示意性剖面图示出在图1中示出的燃料喷射设备1的燃料分配器2。在这个实施例中，在内置体25的柱形基本形状26上构型有凹陷部27，该凹陷部沿着纵轴线43在柱形基本形状26的整个长度上延伸。即使该实施方式被改型，在图2中用ib表示的剖面仍以根据图1b的未改变的图示得到。因此，另外的凹陷部29与凹陷部27关于纵轴线43对称地对置。如果设置有较大数量的环形的间隔元件30至34，如在图2中所示出的那样，这种构型特别适合。间隔元件30、34尤其能够构型为o形环。

在图1a、1b和2中说明的凹陷部27至29的数量能够根据相应的应用情况变化。因此，通过间隔元件30至34确保内置体25在内部空间24中的可靠定位。间距40一方面使得混合物能够可靠地穿流内部空间24中的保留液压容积。另一方面，即使在例如由温度引起长度变化(对于内置体25和管形基体14，所述长度变化可以不同)的情况下也确保，保留一定的间距40并且尤其防止内置体25面式地贴靠在管形基体14的内壁42上。

当设置有间隔元件30至34时，这些间隔元件能够在数量和构型方面以及在带有对应间距的布置方面这样设置，使得产生高固有频率。

图3a相应于第三实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备1的燃料分配器2。在这个实施例中，内置体25具有通孔45，该通孔在这个实施例中在轴向上延伸穿过柱形基本形状26。此外，内置体25具有至少一个横向孔46。横向孔46将通孔45与内部空间24的液压容积连接。由此能够实现：静液压力p施加在内置体25的各个位置上，并且能够构型为o形环30、31的间隔元件30、31不承担意外的密封功能，该密封功能可能对压力波动产生负面影响。在经改型的构型中，也能够设置多个通孔45。至少一个通孔45的以及必要时至少一个横向孔46的另外的优点在于，能够实现用于冷却内置体25的材料的排热。由此，在相应的应用情况下，能够以改善的方式排出内置体25的通过由运行中的压力波动引起的粘弹性变形而出现的材料变热。特别在这种情况下，横向孔46能够配属于高压输入端15，以便增强内置体25的穿流。

图3b示出在图3a中示出的燃料分配器2沿着用3b表示的剖切线的剖面。与根据图1b说明的构型不同，在这个实施例中，在柱形基本形状26中不需要凹陷部27至29，使得能够省去这些凹陷部。

图4相应于第四实施例地以示意性剖面图中示出用于在图1中示出的燃料喷射设备1的燃料分配器2。在这个实施例中，在内置体25的轴向端部上设置有间隔元件50、51，以便在管形基体14的内部空间24中定位内置体25。在此，间隔元件50、51能够构造为能弹性变形的间隔元件50、51。在这个实施例中，间隔元件50、51构造为弹簧元件50、51，以便补偿在热膨胀方面的差别和内置体25与管形基体14之间的相对运动。在此，也能够补偿机械相对运动。

图5相应于第五实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备1的燃料分配器2。与根据图4所说明的实施例不同，内置体25具有轴向的通孔45。通过弹簧元件50、51的适合构型，例如呈螺旋弹簧50、51形式的构型，能够实现通孔45的穿流。在此，也能够设置有横向孔46(图3a)。

图6相应于第六实施例地以示意性剖面图示出用于在图1中示出的燃料喷射设备1的燃料分配器2。在这个实施例中，柱形基本形状26上模制间隔元件52、53、54。间隔元件52至54例如能够注塑成型到柱形基本形状26上。间隔元件52至54在这个实施例中构型为小臂形。在由适合的塑料制成的内置体25的一种优选构型中，间隔元件52至54必要时也能够直接在成形时一起注塑成型上去。视造型和柔性而定，这些注塑成型的间隔元件52至54能够补偿温度运动和相对运动。在此，设置合适数量的这种间隔元件52至54，以便能够实现在管形基体14的内壁42上的、必需或期望数量的支承点。

图7相应于第七实施例地示出用于图1中示出的燃料喷射设备1的构造为燃料管线5的部件3。燃料管线5具有管形基体60。在管形基体60的端部61、62上，以适合的方式实现高压输入端63和高压输出端64。视构型而定也能想到，高压输入端63和高压输出端64能够互换。然而，在燃料喷射设备1的装配状态中，高压输入端63位于高压泵4上，并且高压输出端64使得能够与燃料分配器2连接，如图1a示意性地示出。

现在，构造为燃料管线5的部件3以对应的方式来构造。在内部空间65中布置有内置体25。在内置体25的柱形基本形状26的外侧41与管形基体60的内壁66之间，通过间隔元件30、31确保间距40。通过凹陷部27、28确保混合物在流过方向67上穿过内部空间65的流过。在此，能够以对应的方式设置另外的凹陷部。

在制造燃料管线5时，内置体25能够首先接合到管形基体60的中间区段68中。然后，管形基体60能够适当地弯曲，其中，在这个实施例中设置有两个弯曲区段69、70，内置体25定位在所述两个弯曲区段之间。内置体25能够例如在弯曲管形基体60之前借助量规引入到中间区段68中，该中间区段在该弯曲之后保持笔直。

图8相应于第八实施例地以示意性剖面图示出燃料管线5。在这个实施例中，内置体25具有构型为柱形孔的通孔45。在此，也产生静液压状态。通过确定在运行中被混合物在通流方向67上穿流的通孔45的尺寸，还能够实现节流作用或者孔径效应。视间隔元件52、53、54、55的构型而定，混合物还能够穿流内置体25的外侧41与管形基体60的内壁42之间的空间。例如，间隔元件52至55能够与在根据图6所说明的实施例中一样地构型为小臂形。因此，通过预给定间距40和/或确定通孔45的尺寸，能够有针对性地实现节流作用或者孔径效应。

图9a相应于第九实施例地以示意性剖面图示出燃料管线5。此外，图9b示出在图9a中示出的燃料管线5沿着用ixb标明的剖切线的剖面。在这个实施例中，内置体25由能良好变形的材料构成。尤其，将能良好变形的塑料作为材料使用。内置体25布置在管形基体60的弯曲区段69中。在此，内置体25可以在制造时接合到起初直的管形基体60中，接下来与该管形基体60一起弯曲。然后，弯曲区段69固定内置体25。为了在内置体25的外侧41与管形基体60的内壁42之间确保间距40，在这个实施例中设置有构造为间隔肋或纵向凸起的间隔元件52至55。在此，间隔元件52至55优选在内置体25的整个长度上构型在内置体25的外侧上。在此确保，静液压力p基本上作用在内置体25的整个外侧41上。由此，在这个实施例中也能够确保静液压的负载状态。在此，间隔元件52至55阻止内置体25面式地贴靠在管形基体60的内壁42上。

除了所描述的实施例之外，燃料喷射设备1的其他内部空间也能够对应地部分地在其液压容积方面减小。与传统系统不同，在由于粘弹性效应而使可压缩性和阻尼高的同时减小的液压容积允许更快速的压力提高。尤其是当内置体25的压缩模量k小于混合物的压缩模量并且内置体的内阻尼大于混合物的内阻尼时，也能够实现安装空间的减小。此外，能够避免压力脉动并因此避免液压激励，这特别是在燃料喷射设备1用于直接喷射水的情况下能够实现缩短的反应时间。因此，也能想到一般性地在燃料喷射设备1用于喷射燃料的情况下的有利应用，这尤其涉及用于直接燃料喷射的应用方式。

本发明不限于所描述的实施例。