高压燃料喷射管的制作方法

日期:2019-06-26 06:50:15

专利名称:高压燃料喷射管的制作方法
技术领域
本发明涉及内燃机的高压燃料喷射管,尤其涉及用于缸内喷射型汽油发动机或进气歧管喷射型汽油发动机或柴油发动机的高压燃料喷射管,该高压燃料喷射管用于4至20MPa的喷射压力并且具有6.36mm的外径(φ)、4.35至2.95mm的内径(φ)以及1.0至1.7mm的壁厚(t)。
背景技术
作为用于内燃机(比如缸内喷射型汽油发动机)的常规高压燃料喷射管,已知,例如,一种通过反复拉伸和热处理厚壁无缝钢管(材料STS35)而制成的用于柴油发动机的燃料喷射管(参见JP-A-52-756),一种通过反复拉伸和热处理厚壁无缝不锈钢管而制成的用于柴油机的燃料喷射管(参见JP-A-54-110958),以及一种其钢基在任何地方都没有暴露的焊管,这种焊管通过在带钢板的至少一个表面上形成作为第一镀层的镍、钴或该基合金的镀层、在第一镀层上形成作为第二镀层的具有比第一镀层的单质金属或该基合金的熔点低的单质金属或其合金、利用形成有这两层镀层的带钢板生产出焊缝管并且然后进行热处理而制造出来(参见JP-A-5-9786)。而且,还已知一种焊管,它是这样制造的在带钢板的至少一个表面上形成由锡、锡-锌、锡-镍、镍-磷或镍-硼等构成的第一镀层、在第一镀层上形成作为第二镀层的具有比形成第一镀层的金属的熔点高的镍、钴和该基金属合金之一、利用形成有这两层镀层的带钢板生产出管,并且然后进行热处理(参见JP-A-5-156494)。

发明内容
然而,对于通过反复拉伸和热处理厚壁无缝钢管(材质STS35)而制造的用于柴油发动机的燃料喷射管,铁元素在管的内周边表面暴露,因此这种管不能承受低等级汽油、含硫汽油、DME(乙二醇二甲醚)、酒精、酒精混合燃料等的使用,并且出现了不可避免会产生生锈现象以及这种管由于大壁厚而很沉重、难以弯曲、以及价格昂贵的问题。而且,通过反复拉伸和热处理厚壁无缝不锈钢管而制造的用于柴油发动机的燃料喷射管由不锈钢制成以使得内周边表面上不会发生生锈现象,但是这样带来了这种材料不仅昂贵的问题,而且还有由于其大壁厚导致的重量大以及由于其高硬度导致的可加工性差的问题。而且,与由不锈钢制成的燃料喷射管类似,对于其内周边表面涂覆有镍或镍基合金膜的焊管,内周边表面上不会发生生锈现象,但是具有6.35mm小外径(φ)的焊缝管很难形成,因为对于例如外径(φ)为6.35mm、内径(φ)为4.35至2.95mm且壁厚(t)为1.0至1.7mm的管,必须用0.9至1.5mm大壁厚的带钢材料来制造,如同本发明所应用的用于承受4至20MPa喷射压力的缸内喷射型汽油发动机的高压燃料喷射管所要求的那样。
考虑到这些问题,得出了本发明,并且其目标是提供一种用于内燃机的高压燃料喷射管,其足以承受低等级汽油、含硫汽油、DME(乙二醇二甲醚)、酒精、酒精混合燃料等的使用,并且具有6.35mm的外径(φ)、4.35至2.95mm的内径(φ)以及1.0至1.7mm的壁厚(t),如同用于承受4至20MPa喷射压力的缸内喷射型汽油发动机的高压燃料喷射管所要求的那样。
根据本发明的高压燃料喷射管包括一种管,其中由焊缝管或无缝钢管构成的外管和由其内周边表面上具有镍或镍基合金膜的焊缝管构成的内管通过将它们一起拉伸而被紧紧地粘合起来,其中内管的内周边表面上涂敷镍镀层并且随后涂敷镍-磷合金镀层,此后对镀层进行热扩散;一种其中以上外管和内管的紧紧粘合的表面被铜焊或扩散粘合的管;一种其中由焊缝管构成的外管预先进行了带芯拉拔的管;一种其中内管在缝焊之后预先进行了热处理和带芯拉拔的管;一种其中内管在缝焊之后没有预先进行热处理和带芯拉拔的管;一种在其至少一端上具有截头体形连接头的管,该连接头的纵向横截面轮廓外安装面为直的或弓形的;以及一种管,其被构造为使得外管的开口端面被内管的开口端所覆盖以使得内管的内周边表面成为安装面,并且还包括用作接纳连接螺母的压力的螺母压力支承部件的卷轴或凸起。
由于本发明包括一种管,其中由焊缝管或无缝钢管构成的外管和由其内周边表面上具有镍或镍基合金膜的焊缝管构成的内管通过拉伸而被紧紧地粘合起来,其足以承受低等级汽油、含硫汽油、DME(乙二醇二甲醚)、酒精、酒精混合燃料等的使用,因为其内周边表面上没有铜膜而不会引起燃料的恶化,不像钢套管那样。此外,由于通过使用作为外管的无缝钢管或焊缝管、由其外周边表面的纵向横截面轮廓外安装面为直的或弓形的截头体形连接头所形成的安装面而使得这种管的外周边表面光滑,管端是光滑的并且能安全地密封住具有4至20MPa高压的燃料。而且,由于这种管的壁厚相对较小,其在重量上小于常规的管并且有利于弯曲,因此其相对便宜。而且,由于所用的带钢材料具有小至0.6至0.7mm的壁厚(t),所以可以制造具有6.35mm小外径(φ)的焊缝管。


图1是示意性的纵向截面视图,其示出了根据本发明的高压燃料喷射管的一个实施例的主要部件;图2A是示意性的纵向截面视图,其示出了根据本发明的高压燃料喷射管的又一个实施例的主要部件,该高压燃料喷射管包括有由内管和外管形成的卷轴脊(spool ridge);和图2B是示意性的纵向截面视图,其示出了根据本发明的高压燃料喷射管的再一个实施例的主要部件,该高压燃料喷射管包括有仅由外管形成的卷轴脊。
具体实施例方式
在本发明中,附图标记1、11、21表示内管,2、12、22表示外管,3表示连接头,4、14、24表示安装面,13、23表示卷轴脊(凸起)。
本发明采用其内周边表面上具有镍或镍基合金膜的焊缝管作为内管1、11、21以及采用焊缝管或无缝钢管作为外管2、12、22。图1所示高压燃料喷射管包括截头体形状的连接头3,其外周边表面的纵向横截面轮廓外安装面为直的或弓形的(未示出),置于由内管1和外管2组成的套管的至少一端上。
如图2A和2B所示的高压燃料喷射管被构造为使得外管12、22的开口端面被内管11、21的开口端所覆盖以使得内管11、21的内周边表面成为安装面14、24。用作连接螺母(其图示被省略)的螺母压力支承部件的卷轴脊13、23如图2A所示由高压燃料喷射管的内管11和外管12构成,以及如图2B所示仅由高压燃料喷射管的外管22构成。
当根据本发明的高压燃料喷射管包括其中内管1、11、21和外管2、12、22都是焊缝管的套管时,内管1、11、21是焊缝管,其通过由带钢形成焊缝管并对焊缝管进行预定的热处理而制成,其中带钢只是将其要成为内表面侧的那个表面借助于常规方法(通常利用电镀或化学镀方法)进行4μm或3μm至10μm的镀镍。外管2、12、22通过如下方法制得,即对其将成为内表面侧的那个表面进行4μm或3μm至10μm的镀铜并随后由带钢通过带芯拉拔(core drawing)形成焊缝管同时从焊缝管的内和外表面切掉卷边,并且然后对焊缝管进行预定的热处理。随后,内管1、11、21被插入外管2、12、22以形成组合管,并且在拉床中将复合管拉拔至预定的外径。此后,对已经被拉拔的套管进行热处理以将外管内壁的铜镀层铜焊或扩散至内管的外壁,从而至少部分地进行扩散粘结。在被加工至目标尺寸之后,套管被切割至预定长度,并对其进行处理,比如制造出预定形状的头部、或者将例如螺母等连接部件插入到套管的外周边上,形成卷轴13、23等。内管的内周边表面上的卷边可以通过将插塞/模具拉过芯部而被切掉。
而且,当套管是由为焊缝管的内管1、11、21和为无缝钢管的外管2、12、22构成时,内管1、11、21是这样制得的,即由带钢形成焊缝管,其中只有要成为内表面侧的那个带纲表面借助于常规方法进行4μm或3μm至10μm镀镍、然后在镍镀层上进行4μm或3μm至10μm的镍-磷合金镀,并且然后对该焊缝管进行预定的热处理。另一方面,只是内表面被铜镀的无缝钢管用作外管2、12、22。在组合过程中,在由内管(焊缝管)1、11、21和外管(无缝钢管)2、12、22构成的组合管在拉床上被拉伸至预定的外径之后,所得到的套管通过热处理而接合起来以将外管内壁的铜镀层扩散和铜焊至内管的外壁。然后,在被加工至目标尺寸之后,套管被切割至预定长度,并且通过将例如螺母等连接部件插入到套管的外周边上而制造出预定形状的头部。内管的内周边表面上的卷边可以通过将插塞/模具拉过芯部而被切掉。
当根据本发明的高压燃料喷射管包括其中内管1、11、21和外管2、12、22都是焊缝管的套管时,优选地,形成于内管1、11、21上的镍镀层具有3至10μm的膜厚并且形成于外管2、12、22上的铜镀层具有3至8μm的膜厚。
而且,当根据本发明的高压燃料喷射管包括内管1、11、21为焊缝管且外管2、12、22为无缝钢管的套管时,优选地,依次形成于内管内表面上的镍镀层和镍-磷镀层分别具有4至8μm的膜厚和2至5μm的膜厚,并且形成于外管2上的铜镀层具有3至8μm的膜厚。
另外,本发明中的带钢板的材质为通常用于轿车燃料管的材质就足够了。而且,应用于外管内表面的镀铜也可以应用于内管的外表面,并且还可以应用镍-磷镀。
如同通常那样,管是通过如下各个步骤制造的比如将环形材料切割成预定宽度尺寸,利用辊轧成形方法将该材料形成为管的形状以使得被镀层的表面位于内侧,焊接彼此邻近的部分,通过带芯拉拔进行卷边切割,并且随后进行热处理。
内管通过如下步骤进行制造将只是其将成为内表面的那个表面借助于常规方法被膜厚为4μm至0.6mm的镍镀层所覆盖的带钢板(JIS G 3141 SPCC)切割至管坯(raw pipe)的展开宽度,通过辊轧成形将带钢板形成为管形状,对邻近部分进行缝焊,然后进行减径(收缩)以提供外径为6mm、壁厚为0.7mm的管,对管的内表面进行卷边切割,并且在800℃下热处理焊缝管3至6分钟。
随后,外径为9mm且壁厚为1.0mm的外管由厚度为0.7mm的带钢板(JIS G 3141 SPCC)所制造,只是其将成为管的内表面的那个表面借助于常规方法被涂覆膜厚为4μm的铜镀层。制造方法和内管相同,并且包括将带钢板切割至管坯的预定展开宽度,通过辊轧成形将带钢板形成为管形状,对邻近部分进行缝焊,然后在所得到的管上进行减径(收缩),进行卷边切割,在800℃或更高温度下热处理焊缝管3至6分钟,并且通过将插塞/模具拉过芯部而从内表面上切掉卷边。
随后,内管(外径为6mm、壁厚为0.7mm)被插入到外管(外径为9mm、壁厚为1.0mm)中以形成组合管,组合管在拉床中被拉伸至预定的外径,并且随后,被拉伸至外径为8mm、壁厚为1.5mm的套管在1120℃下加热2至10分钟以使外管内壁上的铜镀层被铜焊和接合至内管的外壁,并且然后用拉床通过带芯拉拔将套管拉伸至外径为6.35mm、壁厚为1.0mm。在最终步骤中将套管切割至预定长度,并且例如螺母等连接部件被插入以制造出预定形状的头部。
作为根据JIS Z2371工序在所得到的高压燃料喷射管的内表面上进行盐水喷雾试验的结果,即使在经过1至2小时之后也没有观察到生锈现象,因此确认管具有极好的耐蚀性。而且,进行了其中借助于有槽轧辊以20mm的半径将管弯曲180°的弯曲试验以及比如对管端进行压力加工的鉴定试验,但是在镀膜上没有观察到裂纹、脱皮等的产生。
具有6mm外径和0.7mm壁厚的内管的焊缝管通过与第一实施例相同的制造方法由厚度为0.6mm的带钢板(JIS G 3141 SPCC)制造,只是将成为管的内表面侧的带钢板的那个表面借助于常规方法被涂覆有厚度为4μm的镍镀层,并且随后在镍镀层上涂覆有4μm的镍-磷合金镀层。这种电阻焊接的内管在800℃或更高温度下被热处理3至6分钟。使用的外管是通过只是在外径为9mm、壁厚为1.2mm的无缝钢管的内表面上借助于常规方法形成膜厚为4μm的铜镀层而获得。套管如同第一实施例那样通过带芯拉拔而被接合,减径至外径为8mm,并且在1130℃下加热处理2至10分钟以将外管内壁上的铜镀层铜焊和接合至内管的外壁,并且然后利用拉床通过带芯拉拔将套管拉伸至外径为6.35mm、壁厚为1.7mm。套管在最终步骤中被切割至预定长度,并且比如螺母等连接部件被插入以制造出预定形状的头部。
作为以与第一实施例中相同的方式在所得到的高压燃料喷射管的内表面上进行盐水喷雾试验的结果,即使在经过24小时之后也没有观察到生锈现象,因此确认管具有极好的耐蚀性。而且,在弯曲试验和鉴定试验中没有观察到裂纹、脱皮等的产生。
虽然已经举例说明了最终外径为6.35mm的高压燃料喷射管,但是决不是说本发明局限于此。
工业实用性根据本发明的高压燃料喷射管完全能承受低等级汽油、含硫汽油、DME(乙二醇二甲醚)、酒精、酒精混合燃料等,不会导致燃料的恶化,并且能可靠地密封住具有4至20Mpa高压的燃料。而且,由于所用带钢板具有0.6至0.7mm的小壁厚(t),还可以提供通过缝焊制造的、具有6.35mm小外径(φ)的高压燃料喷射管。
权利要求
1.一种高压燃料喷射管,其中外管和内管通过拉伸而被紧紧地粘合起来,所述外管为焊缝管或无缝管,所述内管为其内周边表面上具有镍或镍基合金膜的焊缝管。
2.根据权利要求1的高压燃料喷射管,其中内管是具有一内周边表面的焊缝管,在该内周边表面上涂敷镍镀层,然后涂敷镍-磷合金镀层,并且进行热扩散。
3.根据权利要求1或2的高压燃料喷射管,其中所述外管和内管的彼此紧紧粘合的表面是铜焊的或扩散粘合的。
4.根据权利要求1的高压燃料喷射管,其中为焊缝管的外管被预先进行带芯拉拔。
5.根据权利要求1的高压燃料喷射管,其中内管在缝焊之后被预先进行热处理和带芯拉拔。
6.根据权利要求1的高压燃料喷射管,其中内管在缝焊之后没有被预先进行热处理和带芯拉拔。
7.根据权利要求1的高压燃料喷射管,其包括位于至少一端上的截头体形连接部分,该连接部分的纵向横截面轮廓外安装面为直的或弓形的。
8.根据权利要求1的高压燃料喷射管,其被构造为使得外管的开口端面被内管的开口端所覆盖以使得内管的内周边表面成为安装面,并且还包括凸起的卷轴脊,其用作螺母压力支承部件以支撑连接螺母。
全文摘要
提供了一种外径(φ)为6.36mm、内径(φ)为4.35至2.95mm、壁厚(t)为约1.0至1.7mm的高压燃料喷射管,其能用作喷射压力为4至20Mpa的缸内喷射型汽油发动机的高压燃料喷射管,并且能足以承受低等级汽油、含硫汽油、DME(乙二醇二甲醚)、酒精、酒精混合燃料等的使用。这种高压燃料喷射管通过将为焊缝管或无缝钢管的外管和为其内周边表面上具有镍或镍基合金膜的焊缝管的内管借助于拉伸而紧紧地粘合起来而制得。
文档编号F02M55/02GK1710271SQ200510078140
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月17日 优先权日2004年6月17日
发明者森田芳治 申请人:臼井国际产业株式会社


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