專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其涉及安裝在 汽缸蓋內(nèi)并且將燃料噴射進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室內(nèi)的燃料噴射器。
背景技術(shù)：
機(jī)動(dòng)車輛使用的大部分火花點(diǎn)火式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)采用帶有化油器的燃料系統(tǒng)， 或更為最近地，采用安裝在進(jìn)氣歧管內(nèi)或單個(gè)進(jìn)氣道內(nèi)的多個(gè)燃料噴射器。每一個(gè)這些系 統(tǒng)均經(jīng)由進(jìn)氣歧管將燃料提供至發(fā)動(dòng)機(jī)。盡管進(jìn)氣歧管/進(jìn)氣道安裝的燃料噴射器總體上 讓人滿意，事實(shí)上相較于化油器系統(tǒng)的更大的改進(jìn)是機(jī)動(dòng)車輛的設(shè)計(jì)者正越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向 使用火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料直接噴射。對(duì)于直接噴射系統(tǒng)，燃料噴射器通常安裝通過(guò)發(fā)動(dòng) 機(jī)汽缸蓋的防火板并且將燃料直接地提供至發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)燃燒室內(nèi)。隨著直接噴射在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的使用，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)直接噴射對(duì)于改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì) 性以及減少的尾氣排放是有利的。盡管直接噴射已經(jīng)在多種類型的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用多 年，這種在打算用于機(jī)動(dòng)車輛中的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中直接噴射的新應(yīng)用已經(jīng)產(chǎn)生了問(wèn)題，因?yàn)?在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)直接噴射所利用的較高壓力導(dǎo)致不希望的噪聲或“滴答聲(tick) ”;在某些 情況下，在高速和高負(fù)荷下會(huì)產(chǎn)生更多的滴答聲。該由噴射器針頭撞擊產(chǎn)生的滴答噪聲對(duì) 于大多數(shù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)總體上不是問(wèn)題，但是已被明確證明對(duì)于直接噴射火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)以 及一些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)問(wèn)題。需要提供一種對(duì)于汽油或柴油直接噴射燃料系統(tǒng)噪聲較低同時(shí)保持燃料噴射器 的耐用性的系統(tǒng)。這帶來(lái)了挑戰(zhàn)，因?yàn)槿绻麌娚淦鞯陌惭b被軟化到在怠速時(shí)削弱滴答噪聲， 在高負(fù)荷下的噴射器在汽缸蓋的噴射器槽內(nèi)的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致對(duì)噴射器端部密封的耐 用性產(chǎn)生不良影響。

發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)方面，提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，其包括汽 缸蓋和形成在所述汽缸蓋內(nèi)的噴射器槽，噴射器槽具有下壁和外壁。燃料噴射器安裝在所 述噴射器槽內(nèi)。隔離器安裝在噴射器和噴射器槽的下壁之間。該隔離器包括具有與下壁和 外壁接觸的總體上環(huán)形基部的隔離環(huán)。隔離環(huán)進(jìn)一步包含環(huán)形懸臂向內(nèi)延伸的具有延伸在 環(huán)形基部之上的上接觸面的承載元件，環(huán)形承載元件在噴射器怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間被彈性加載彎 曲，并且環(huán)形基部在噴射器高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)期間被可壓縮地柱加載。根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，隔離器還包括設(shè)置于隔離環(huán)承載元件的上接觸面和 燃料噴射器的下部之間的推環(huán)，推環(huán)在噴射器怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間僅壓在承載元件上，并且推環(huán) 在噴射器較高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)期間壓在承載元件和環(huán)形基部上。承載元件的上接觸面和環(huán)形基部 的上表面形成靜態(tài)間隙，該間隙必須由噴射器和推環(huán)施加在承載元件上的力閉合以便承載 元件和隔離器的環(huán)形基部的上部對(duì)來(lái)自推環(huán)和噴射器的負(fù)載作出反應(yīng)。根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，彈性承載元件包含如上所述的環(huán)形、懸臂、向內(nèi)延伸的
4承載元件，并且具有延伸至環(huán)形基部之上抵靠噴射器槽的下壁設(shè)置的上接觸面。根據(jù)本實(shí)用新型又一個(gè)方面，提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包含汽缸體；容納在所述汽缸 體內(nèi)的曲軸；活塞和安裝在所述曲軸上的連桿用于在所述汽缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)；安裝至所述 汽缸體的汽缸蓋；形成在所述汽缸蓋內(nèi)的噴射器槽，所述噴射器槽具有下壁和外壁；燃料 噴射器，所述燃料噴射器安裝在所述噴射器槽內(nèi)并且配置用于將燃料直接地噴射進(jìn)由所述 汽缸蓋和所述活塞形成的燃燒室內(nèi)；及安裝在所述噴射器和所述噴射器槽的所述下壁之間 的隔離器，所述隔離器包含隔離環(huán)，所述隔離環(huán)具有與所述下壁和所述外壁接觸的總體上 環(huán)形基部，并且進(jìn)一步包含環(huán)形、懸臂、向內(nèi)延伸的承載元件，所述承載元件具有延伸至所 述環(huán)形基部之上的步上接觸面；及設(shè)置在所述承載元件的上接觸面和所述噴射器的下部之 間的推環(huán)，所述推環(huán)在所述噴射器處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間僅壓在所述承載元件上，并且所述推 環(huán)在所述噴射器的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)期間壓在所述承載元件和所述環(huán)形基部的上部上，這樣所述 隔離器的軸向力/偏轉(zhuǎn)特性對(duì)于所述噴射器的較小位移具有較低的比率并且對(duì)于所述噴 射器的較大位移具有較高的比率。根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以避免討厭的滴答噪聲(其在具 有汽缸內(nèi)直接噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)尤其突出)，同時(shí)保護(hù)噴射器端部密封免受損害，這樣的損 害在柔性的和安靜的安裝系統(tǒng)可能發(fā)生。根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射系統(tǒng)的另一優(yōu)點(diǎn)在于，在噴射器運(yùn)轉(zhuǎn)在從怠速至全部 輸出的任何區(qū)域的期間時(shí)，對(duì)于噴射器安裝結(jié)構(gòu)對(duì)施加在噴射器上的壓力的反應(yīng)建立了雙 比率的負(fù)荷偏轉(zhuǎn)曲線。根據(jù)本實(shí)用新型的燃料噴射系統(tǒng)的再一優(yōu)點(diǎn)在于，在本系統(tǒng)中使用的隔離器容易 調(diào)節(jié)以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的改變。通過(guò)閱讀說(shuō)明書，本實(shí)用新型的其它優(yōu)點(diǎn)及特征將變得顯而易見(jiàn)。
圖1為具有依照本實(shí)用新型的燃料噴射系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分的示意性代表圖。圖2為依照本實(shí)用新型一方面的安裝在汽缸蓋內(nèi)的噴射器的部分示意性代表圖。圖3顯示了圖2的噴射器的一部分，其具體涉及噴射器安裝系統(tǒng)的隔離器部分。圖3A和3B說(shuō)明了依照本實(shí)用新型的兩件式隔離系統(tǒng)的單個(gè)部件。圖4為圖3部分的放大示圖，其更詳細(xì)地顯示了隔離系統(tǒng)。圖5顯示了處于相應(yīng)于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮狀態(tài)下的圖4的隔離系統(tǒng)。圖6說(shuō)明了可替代實(shí)施例，其中隔離裝置包括單個(gè)隔離環(huán)。圖7顯示了現(xiàn)有技術(shù)隔離器和依照本實(shí)用新型的裝置的力/位移曲線。
具體實(shí)施方式圖1說(shuō)明了具有曲軸8的發(fā)動(dòng)機(jī)2，帶有活塞4和連接至活塞4的連桿6用于在汽 缸體16內(nèi)形成的汽缸5內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。汽缸蓋26安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)2的頂部。燃料噴射器10 穿過(guò)汽缸蓋26安裝以便將燃料直接供應(yīng)至由汽缸蓋26和活塞4形成的燃燒室。圖2為依照本實(shí)用新型一方面的具有噴射器隔離器的燃料噴射系統(tǒng)的部分示意 性代表圖。燃料噴射器10通過(guò)包括安裝至噴射器10頂部的燃料導(dǎo)軌蓋12的供應(yīng)系統(tǒng)接收燃料。噴射器10具有總體上圓柱形的外本體14，其安裝在形成于汽缸蓋26內(nèi)的噴射器 槽30內(nèi)。噴射器10具有帶有端部密封(氣封)22的端部18，其中端部密封22優(yōu)選地由 塑料材料例如聚四氟乙烯或氟碳材料形成。端部密封22可包含由塑料材料形成的環(huán)。噴 射器端部18延伸穿過(guò)汽缸蓋26的防火板34。因?yàn)榉阑鸢?4和活塞4的上表面形成燃燒 室，噴射器10被認(rèn)為是直接噴射器。端部密封的完整性是重要的，因?yàn)槎瞬棵芊?2防止高 壓氣體從燃燒室通過(guò)噴射器10泄漏。噴射器槽30具有總體上為圓柱形的外壁30a和總體上為環(huán)形的下壁30b。噴射器 10安裝在噴射器槽30內(nèi)，該噴射器槽30包括表面30a和30b，且隔離器43安裝在噴射器 10和噴射器槽30的下壁30b之間。圖3，3A，3B，4及5說(shuō)明了隔離器43的多個(gè)細(xì)節(jié)并且顯示了與噴射器10和包括表 面30a和30b的噴射器槽30的相互作用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，隔離器43包括隔離環(huán) 42和推環(huán)49。隔離環(huán)42具有總體上環(huán)形基部44，其與噴射器槽30的下壁30b接觸。環(huán) 形承載元件46自基部44懸臂并且自基部44向內(nèi)延伸。承載元件46具有延伸至環(huán)形基部 44之上的上接觸面48。圖3A為推環(huán)49的立體圖，圖3B為隔離環(huán)42的立體圖。推環(huán)49 設(shè)置在隔離環(huán)42的上接觸面48和噴射器10的楔形下部40之間。推環(huán)49具有與噴射器 10的下部40相互配合的噴射器接觸面56。推環(huán)49也具有下接觸面50，其響應(yīng)來(lái)自噴射器 10的軸向力與承載元件46的上接觸面48相接觸使得承載元件46向下偏轉(zhuǎn)以便關(guān)閉軸向 間隙58(圖4)。在多個(gè)圖內(nèi)標(biāo)記的Z方向上施加該力。圖4中可清楚地看到，隔離環(huán)42的上接觸面48和推環(huán)49的下接觸面50形成在 表面54和50之間延伸的靜態(tài)軸向間隙58。間隙58 (其在發(fā)動(dòng)機(jī)2的怠速和低功率運(yùn)轉(zhuǎn)期 間存在)允許推環(huán)49僅承受隔離環(huán)42的環(huán)形承載元件46。以這樣的方式，噴射器10的振 動(dòng)導(dǎo)致承載元件46的彈性彎曲和承載。這種柔性防止了在怠速和低功率運(yùn)轉(zhuǎn)下的不想要 的噴射器滴答噪聲。另一方面，如圖5中所示，在高功率運(yùn)轉(zhuǎn)期間，承載元件46彈性變形足 夠的大小以將軸向間隙58閉合至隔離環(huán)42的環(huán)形基部44受到由推環(huán)49的表面50施加 的柱負(fù)載的程度。在效果上，推環(huán)49和隔離環(huán)42緊密堆疊，并且軸向力進(jìn)一步增加將導(dǎo)致 隔離環(huán)42和推環(huán)49的偏轉(zhuǎn)上的小的改變。這樣，將避免不希望的噴射器10的移動(dòng)，特別 是不希望的噴射器端部18的移動(dòng)。圖7中圖像化地描繪了本實(shí)用新型的一個(gè)效果，其包括噴射器的力和軸向合位移 的兩個(gè)圖形。圖2-6中顯示了軸向或Z向。圖7中的曲線A顯示了常規(guī)鋼隔離環(huán)的典型的 非常陡的力位移曲線。該環(huán)將展示出不需要的滴答噪聲，因?yàn)槭┘拥牧﹄S著位移累加太快。圖7中的曲線B顯示了本實(shí)用新型隔離器的雙比率力/位移趨勢(shì)。對(duì)于由噴射器 10施加在隔離器上的較低力水平，允許增加但受控的位移而力/位移特性相對(duì)柔和。然而， 當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)動(dòng)力閾值時(shí)，承載元件46將彈性變形至表面50和54將抵靠或緊密堆疊的程度， 其將具有極大地增加隔離器43的力/位移特性或剛性的效果，從而保護(hù)噴射器端部密封22 的完整性。如上所提，圖5中描繪了這種情況。圖6說(shuō)明了本實(shí)用新型的實(shí)施例，其中噴射器10具有形成于其上的硬端(blunt end) 38，該硬端38直接地與隔離環(huán)42相互作用。圖6的實(shí)施例以與前面附圖中所示的實(shí) 施例大部分相同的方式運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)該理解環(huán)形基部44的上環(huán)形表面54和方形噴射器基部38 的最下面部分形成環(huán)形間隙62，其在閉合時(shí)將意味著不僅承載元件46而且環(huán)形基部44將抵抗在圖示的Z方向上施加在隔離元件42上的軸向力。圖6顯示了在怠速或其它低功率 域內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的噴射器。在優(yōu)選的實(shí)施例中，出于強(qiáng)度的考慮，推環(huán)49由鋼成形。隔離環(huán)42優(yōu)選地由不同 的材料成形例如鋁或塑料材料例如聚四氟乙烯。由不同材料成形隔離環(huán)42和推環(huán)49在兩 個(gè)環(huán)之間提供了有利的摩擦緩沖。根據(jù)專利法相關(guān)規(guī)定已經(jīng)描述了本實(shí)用新型，因此，該描述為示例性的而非本質(zhì) 上限制。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言對(duì)公開的實(shí)施例作出的變形和修改是顯而易見(jiàn)的并且仍 落入本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，包含汽缸蓋；形成在所述汽缸蓋內(nèi)的噴射器槽，所述噴射器槽具有下壁和外壁；安裝在所述噴射器槽內(nèi)的燃料噴射器；及安裝在所述噴射器和所述噴射器槽的所述下壁之間的隔離器，所述隔離器包含隔離環(huán)，所述隔離環(huán)具有與所述下壁和所述外壁接觸的總體上環(huán)形基部，并且進(jìn)一步包含環(huán)形、懸臂、向內(nèi)延伸的承載元件，所述承載元件具有延伸在所述環(huán)形基部之上的上接觸面，所述環(huán)形承載元件在所述噴射器處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間被彈性加載彎曲，并且所述環(huán)形基部在所述噴射器高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)期間被可壓縮地柱負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述隔離器還包括設(shè)置于所述承 載元件的上接觸面和所述噴射器的下部之間的推環(huán)，所述推環(huán)在所述噴射器處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn) 期間僅壓在所述承載元件上，并且所述推環(huán)在所述噴射器的較高負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)期間壓在所述承 載元件和所述環(huán)形基部上。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述承載元件的上接觸面和所述 環(huán)形基部的所述上表面形成靜態(tài)間隙，所述間隙必須由所述噴射器施加在所述承載元件上 的力閉合以便所述隔離器與所述承載元件和所述環(huán)形基部的所述上部相互作用。
4.如權(quán)利要求3所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)在所述隔離器和所述推環(huán)之間 延伸的所述靜態(tài)間隙閉合時(shí)，所述噴射器使得所述隔離環(huán)和所述推環(huán)受到柱負(fù)載。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包含安裝至所述噴射器端 部的氣封。
6.如權(quán)利要求5所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述氣封包含由塑料材料形成的環(huán)。
7.如權(quán)利要求5所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述氣封包含由氟碳材料形成的環(huán)。
8.如權(quán)利要求2所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述推環(huán)在所述噴射器的高負(fù)載 運(yùn)轉(zhuǎn)期間壓在所述環(huán)形基部的上部上。
9.如權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器將燃料直接地噴 射進(jìn)由所述汽缸蓋的防火板和容納在所述汽缸蓋下面的活塞的最上部形成的燃燒室內(nèi)。
10.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，包含 汽缸體；容納在所述汽缸體內(nèi)的曲軸；活塞和安裝在所述曲軸上的連桿用于在所述汽缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 安裝至所述汽缸體的汽缸蓋；形成在所述汽缸蓋內(nèi)的噴射器槽，所述噴射器槽具有下壁和外壁； 燃料噴射器，所述燃料噴射器安裝在所述噴射器槽內(nèi)并且配置用于將燃料直接地噴射 進(jìn)由所述汽缸蓋和所述活塞形成的燃燒室內(nèi)；及安裝在所述噴射器和所述噴射器槽的所述下壁之間的隔離器，所述隔離器包含 隔離環(huán)，所述隔離環(huán)具有與所述下壁和所述外壁接觸的總體上環(huán)形基部，并且進(jìn)一步 包含環(huán)形、懸臂、向內(nèi)延伸的承載元件，所述承載元件具有延伸至所述環(huán)形基部之上的上接觸面；及設(shè)置在所述承載元件的上接觸面和所述噴射器的下部之間的推環(huán)，所述推環(huán)在所述噴 射器處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)期間僅壓在所述承載元件上，并且所述推環(huán)在所述噴射器的高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn) 期間壓在所述承載元件和所述環(huán)形基部的上部上，這樣所述隔離器的軸向力/偏轉(zhuǎn)特性對(duì) 于所述噴射器的較小位移具有較低的比率并且對(duì)于所述噴射器的較大位移具有較高的比率。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)，包括形成在汽缸蓋內(nèi)用于容納噴射器的燃料噴射器槽，其中噴射器將燃料噴射進(jìn)由汽缸蓋和活塞頂設(shè)有的燃燒室內(nèi)。噴射器安裝有在低功率運(yùn)轉(zhuǎn)期間以較低、彈性比率加載的隔離器，而彈性承載元件在發(fā)動(dòng)機(jī)和噴射系統(tǒng)的高功率運(yùn)轉(zhuǎn)期間緊密堆疊并且受到較高比率的柱負(fù)載。隔離器控制不想要的噴射器滴答噪聲，同時(shí)保護(hù)噴射器的端部密封的完整性。
文檔編號(hào)F02M61/14GK201714548SQ20102000312
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者D·霍夫曼, J·巴斯馬吉, M·J·費(fèi)利斯, S·霍姆庫(kù), Y·凱恩 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司