專利名稱：一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及內(nèi)燃發(fā)動機，該內(nèi)燃發(fā)動機具有安裝在汽缸蓋內(nèi)并將燃料噴射到發(fā)動機的燃燒室的燃料噴射器。
背景技術：
用于機動車輛的大多數(shù)火花點火的內(nèi)燃發(fā)動機使用具有化油器或者新近具有安裝在進氣歧管中或單個的進入口內(nèi)的多個燃料噴射器的燃料系統(tǒng)。每個這種系統(tǒng)通過進氣歧管將燃料提供給發(fā)動機。雖然歧管/進入口安裝的噴射器通常是令人滿意的，的確，與化油器系統(tǒng)相比有了很大的改進，但是對于火花點火的發(fā)動機，汽車設計者逐漸轉向利用直接燃料噴射。對于直接噴射系統(tǒng)，燃料噴射器通常安裝成通過發(fā)動機汽缸蓋的點火平臺并且直接將燃料提供給發(fā)動機的每個燃燒室。 在火花點火發(fā)動機中，業(yè)已發(fā)現(xiàn)直接噴射在改進燃料經(jīng)濟性方面是有益的，并伴隨減少的尾氣排放物。雖然直接噴射已經(jīng)在許多類型的柴油發(fā)動機中用了許多年，但是這種直接噴射的新的應用，特別是在預計用于機動車輛的汽油發(fā)動機中帶來了問題，因為在發(fā)動機空轉時與直接噴射一起使用的較高的壓力引起不想要的噪音或“滴答聲”;在一些情況下，滴答聲在高速和高負荷下可能變得更明顯。來自噴射器針碰撞的這種滴答噪音對于大多數(shù)柴油發(fā)動機一般沒有問題，但是對于用在汽車中的直接噴射火花點火的發(fā)動機以及一些柴油發(fā)動機的確成為問題。希望提供一種系統(tǒng)，對于汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機直接燃料噴射系統(tǒng)允許在包括空轉的較低負荷下的低噪音特征，同時通過在高負荷運行期間防止不想要的噴射器運動保持燃料噴射器的耐用性。這提出一種挑戰(zhàn)，因為如果，沒有其他情況時，噴射器的安裝被穩(wěn)定至在空轉下滴答噪音衰減的點，當噴射器尖端密封時在高負荷下噴射器在汽缸蓋的噴射器凹槽內(nèi)的對應的軸向運動可以引起不利的耐用性影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決了現(xiàn)有技術中存在的技術問題。根據(jù)本實用新型的一方面，一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)包括汽缸蓋，該汽缸蓋具有延伸通過該汽缸蓋到燃燒室的噴射器凹槽/袋(pocket)，其中該凹槽具有錐形的下壁。燃料噴射器安裝在該噴射器凹槽內(nèi)，并且延伸到燃燒室。該噴射器具有錐形的安裝表面，用于接合該噴射器凹槽的錐形下壁。安裝在該噴射器的錐形安裝表面和噴射器凹槽的下壁之間的隔離體包括具有外表面和內(nèi)表面的錐形環(huán)。該隔離體構造成使得在較低的噴射負荷下，只有該錐形環(huán)的外表面上部接觸部分接觸所述噴射器凹槽的所述錐形下壁。而且在較低的噴射負荷下，只有錐形環(huán)的所述內(nèi)表面的下部接觸部分接觸該噴射器的錐形安裝表面。但是，在高噴射負荷下，在環(huán)的上部接觸部分和下部接觸部分之間延伸的該錐形環(huán)的部分被夾持在該噴射器的錐形安裝表面和該噴射器凹槽的錐形下壁之間。其中在所述噴射器以空轉運行期間所述隔離體被彈性地彎曲加載。[0007]根據(jù)本實用新型的另一方面，該隔離體構造成具有徑向取向的單一彈簧剛度系數(shù)(rate)和錐型夾角的錐形環(huán)，該錐型夾角大于對應于所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁的錐度的錐型夾角。根據(jù)本實用新型的另一方面，在該噴射器以較高的負荷運行期間，在環(huán)的上部接觸部分和下部接觸部分之間延伸的該錐形環(huán)的基本整個部分被緊密地/牢固地夾持在該噴射器的錐形安裝表面和該噴射器凹槽的錐形下壁之間，因而噴射器的軸向運動在較高的噴射器負荷下被限制。根據(jù)本實用新型的另一方面，在噴射器以空轉運行期間該隔離體對徑向負荷彈性地反作用，并且在較高的噴射負荷下緊密地堆疊在噴射器的錐形安裝表面和噴射器凹槽的錐形下壁之間，其中所述隔離體包括鋼結構。根據(jù)本實用新型的另一方面，一種內(nèi)燃發(fā)動機包括汽缸體；容納在該汽缸體內(nèi)的曲軸；安裝在所述曲軸上用于在所述汽缸體內(nèi)往復運動的活塞和連桿；安裝在所述汽缸 體上的汽缸蓋；延伸通過該汽缸蓋到燃燒室中噴射器凹槽，其中所述的噴射器凹槽具有錐形的下壁；安裝在該噴射器凹槽內(nèi)并延伸到所述燃燒室的燃料噴射器，其中所述噴射器具有用于接合所述噴射器凹槽的所述錐形下壁的錐形安裝表面；以及安裝在所述噴射器的錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述下壁之間的錐形的環(huán)形隔離體，其中所述隔離體在較低的噴射負荷下提供該噴射器的彈性安裝，并且在較高的噴射負荷下提供噴射器的緊密安裝，其中所述隔離體包括具有外表面和內(nèi)表面的錐形環(huán)，其中所述隔離體構造成使得在較低的噴射負荷下只有所述錐形環(huán)的所述外表面的上部接觸部分接觸所述噴射器凹槽的所述錐形下壁；在較低的噴射負荷下，只有所述錐形環(huán)的所述內(nèi)表面的下部接觸部分接觸所述噴射器的所述錐形安裝表面，并且在較高的噴射負荷下，在該上部接觸部分和下部接觸部分之間延伸的該錐形環(huán)的部分通過噴射器徑向向外位移，并且緊密地夾持在該噴射器的錐形安裝表面和該噴射器凹槽的錐形下壁之間，由此噴射器將與隔離體和汽缸緊密地堆疊，因而限制噴射器相對于汽缸蓋的軸向運動。根據(jù)本實用新型的另一方面，其中所述隔離體包括具有錐型夾角的單一彈簧剛度系數(shù)錐形金屬環(huán)，該錐型夾角大于對應于所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁的錐度的錐型夾角。根據(jù)本實用新型的另一方面，一種內(nèi)燃發(fā)動機包括汽缸體；安裝在該汽缸體內(nèi)的曲軸；安裝在所述曲軸上用于在所述汽缸體內(nèi)往復運動的活塞和的連桿；安裝在所述汽缸體上的汽缸蓋；延伸通過該汽缸蓋到燃燒室中的噴射器凹槽，其中所述凹槽有具有第一錐度角的錐形的下壁；安裝在所述噴射器凹槽內(nèi)并延伸到所述燃燒室的燃料噴射器，其中所述噴射器有具有第二錐度角的錐形安裝表面，用于接合所述噴射器凹槽的所述錐形下壁；以及具有不同于所述第一錐度角和所述第二錐度角的第三錐度角的錐形的環(huán)形隔離體，其中所述錐形環(huán)安裝在所述噴射器的錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述下壁之間，其中所述隔離體在較低的噴射負荷下提供該噴射器的彈性安裝，并且在較高的噴射負荷下提供噴射器的緊密安裝，其中所述隔離體構造成使得在較低的噴射負荷下，只有所述錐形環(huán)的上部和下部接觸部分接觸所述噴射器凹槽的所述錐形下壁和所述噴射器的所述錐形安裝表面；并且在較高的噴射負荷下，在該上部接觸部分和下部接觸部分之間延伸的該錐形環(huán)的部分通過噴射器徑向向外位移，并且緊密地夾持在在該噴射器的錐形安裝表面和該噴射器凹槽的錐形下壁之間，由此噴射器的軸向運動將受到限制。根據(jù)本實用新型的另一方面，其中所述隔離體包括具有錐型夾角的錐形環(huán)，該錐型夾角大于對應于所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁的錐度的錐型夾角；其中，所述隔離體包括具有錐型夾角的錐形環(huán)，該錐型夾角小于對應于所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁的錐度的錐型夾角。根據(jù)本實用新型的另一方面，其中所述隔離體包括具有第三錐度角的錐形環(huán)，該第三錐度角小于第一錐度角和第二錐度角；其中，所述隔離體包括具有第三錐度角的錐形環(huán)，該第三錐度角大于第一錐度角和第二錐度角，其中所述第一錐度角和所述第二錐度角是基本相等的。根據(jù)本實用新型的燃料噴射系統(tǒng)的優(yōu)點在于避免令人不愉快的滴答噪音，這種令人不愉快的滴答噪音在具有直接汽缸噴射器的發(fā)動機中是特別普遍的，同時保護噴射器尖端密封件不受由于柔性安裝系統(tǒng)將會發(fā)生的損害。 根據(jù)本實用新型的系統(tǒng)的另一個優(yōu)點是在噴射器以較低的負荷運行時，形成噴射器支架對施加于噴射器上的力的初始彈性響應量的單一速率負荷偏差曲線，其中在中等噴射器負荷和在中等噴射器負荷之上彈性被堆疊的緊密運行代替。根據(jù)本實用新型的燃料噴射系統(tǒng)的又一個優(yōu)點是用在本系統(tǒng)中的隔離體是容易可調(diào)的，以適應發(fā)動機運行參數(shù)的變化。本隔離系統(tǒng)的其他優(yōu)點以及特征對于本說明書的讀者將變得很明白。

圖I是具有根據(jù)本實用新型的燃料噴射系統(tǒng)的發(fā)動機的一部分的示意圖。圖2是根據(jù)本實用新型一方面安裝在汽缸蓋中的噴射器的局部示意圖。圖3示出圖2的噴射器的一部分，具體地，示出該噴射器安裝系統(tǒng)的隔離體部分。圖4是圖3的一部分的放大的透視圖，其更詳細地示出環(huán)形隔離體系統(tǒng)。圖5示出在對應于較低負荷運行的彈性狀態(tài)中的圖4的隔離體。圖6示出在對應于較高負荷運行的壓縮狀態(tài)中的圖4的隔離體。圖7是根據(jù)本實用新型的另一方面安裝在具有修改的隔離體的汽缸中的噴射器的局部不意圖。圖8示出圖7的噴射器的一部分，具體地示出該噴射器安裝系統(tǒng)的隔離體部分。圖9是圖8的一部分的放大透視圖，其更詳細地示出環(huán)形隔離體系統(tǒng)。圖10示出在對應于較低負荷運行的彈性狀態(tài)中的圖9的隔離體。圖11示出在對應于較高負荷運行的壓縮狀態(tài)中的圖9的隔離體。圖12示出在對應于較低負荷運行的彈性狀態(tài)中的反轉的錐度隔離體。圖13示出在對應于較高負荷運行的壓縮狀態(tài)中的圖12的隔離體。
具體實施方式
圖I示出具有曲軸8的發(fā)動機2，曲軸8具有與其連接的活塞4和連桿6，用于在形成在汽缸體16中的汽缸5內(nèi)往復運動。汽缸蓋26安裝在發(fā)動機2的頂部。燃料噴射器10安裝成通過汽缸蓋26以便將燃料直接供給由汽缸蓋26和活塞4形成的燃燒室13。[0033]圖2是根據(jù)本實用新型一方面具有噴射器隔離體的燃料噴射系統(tǒng)的局部示意圖。燃料噴射器10通過包括安裝在噴射器10的頂部的燃料軌罩12的供給系統(tǒng)接收燃料。噴射器10具有安裝在噴射器凹槽30內(nèi)的大致圓柱形的外本體14，該噴射器凹槽30形成在汽缸蓋26中。噴射器10具有尖端18，尖端18具有尖端密封22，其優(yōu)選用諸如聚四氟乙烯的塑料材料形成。噴射器尖端18延伸通過汽缸蓋26的點火平臺34。由于點火平臺34和活塞4的上表面構成燃燒室13，所以噴射器10被認為是直接噴射器。尖端密封的完整性很重要，因為尖端密封22防止從燃燒室13泄露高壓燃氣通過噴射器尖端18。鑒于本實用新型，本領域的技術人員將會明白，本噴射器安裝系統(tǒng)將與上部供給燃料或側面供給燃料的噴射器一起使用，或者與其他類型的噴射器一起使用。如圖3所示，噴射器凹槽30具有大致圓柱形的外壁30a和錐形下壁34。噴射器10與環(huán)形隔離體40 —起安裝在包括外壁30a表面和錐形下壁34表面的噴射器凹槽30內(nèi)，其中環(huán)形隔離體40安裝在噴射器10的錐形安裝表面44和噴射器凹槽30的錐形下壁34之間。噴射器凹槽的錐形下壁34被包含在插入噴射器凹槽30中的底環(huán)/基礎環(huán)38內(nèi)。 圖4示出形成為高強度彈性環(huán)的環(huán)形隔離體40，其優(yōu)選用諸如不銹鋼的金屬形成。環(huán)形隔離體40具有外表面40a和內(nèi)表面40b。環(huán)形隔離體40具有單一內(nèi)部徑向引導/定向的彈簧剛度系數(shù)，使環(huán)形隔離體40能夠用作彈性或彈簧安裝系統(tǒng)和緊密填隙片。圖5和圖6詳細示出環(huán)形隔離體40的使用。在圖5中，環(huán)形隔離體40用于較低的負荷運行，外表面40a的上部接觸部分40c與底環(huán)38的錐形下壁34接觸。設置在內(nèi)表面40b上的下部接觸部分40d與噴射器10的錐形安裝表面44接觸。大體上，當噴射器10以較低的負荷運行時，例如在空轉運行期間，環(huán)形隔離體40在錐形安裝表面44和錐形下壁34之間彈性地懸掛噴射器10。這種彈性或彈簧安裝有助于防止在噴射器10內(nèi)出現(xiàn)的滴答噪音被傳輸?shù)狡咨w16，因而減少令人不愉快的噪音。環(huán)形隔離體40能夠用作噴射器10的懸掛彈簧，因為錐形環(huán)形隔離體40的錐型夾角大于對應于噴射器10的錐形安裝表面44和噴射器凹槽30的錐形下壁34兩者的錐度的錐型夾角。圖6示出在較高的負荷運行期間的噴射器10，在該期間噴射器10被迫向下到噴射器凹槽30中。噴射器10向下的位移徑向向外驅(qū)動環(huán)形隔離體40，緊密地夾持環(huán)形隔離體40在錐形安裝表面44和錐形下壁34之間，具體說在上部接觸部分40c和下部接觸部分40d之間的間隔。實際上，噴射器10與汽缸蓋26緊密堆疊。這種緊密的堆疊對于噴射器10的另一軸向運動提供非常大的阻力量，保護尖端密封22不受損壞。圖7-11示出本隔離體的另一個實施例，其中，如圖9所示，錐形的上部環(huán)部分60a和60b與從該錐形環(huán)的下部延伸的環(huán)形板64連接，其中環(huán)形板64和錐形環(huán)是一件。增加隔離體60的剛度的環(huán)形板64可以用來調(diào)節(jié)隔離體60的運行以滿足具體發(fā)動機的需要。圖8、10和11還示出與汽缸蓋26的母體金屬為一件的錐形的下壁50。優(yōu)選用諸如鋼的高強度材料制造的蓋套/蓋襯里52用于保護汽缸蓋26免受隔離體60的磨損影響。不是打算作為彈性元件的蓋套52只是仿效錐形下壁50的外形。鑒于本實用新型，本領域的技術人員將會明白，根據(jù)選擇用于汽缸蓋26的合金，可以不需要蓋套52。還將會明白，這里公開的任何一個隔離體可以與一體的、一件式錐形下壁50 —起使用。正如圖5 —樣，圖10示出在較低負荷運行期間的本系統(tǒng)，其中上部接觸部分60c的表面和下部接觸部分60d的表面分別與蓋套52和噴射器安裝表面44接觸。隔離體60的彈性的、彈力彎曲提供噴射器10的彈簧懸掛。圖11示出當被錐形下壁50支撐時夾持在噴射器10的表面44和蓋套52之間的隔離體60。如前面一樣，在上部接觸部分60c和下部接觸部分60d之間延伸的錐形環(huán)60的部分通過噴射器10徑向向外位移并且緊密地夾持在錐形安裝表面44和噴射器凹槽30的錐形下壁50之間。圖12和13示出當被錐形下壁50支撐時安裝在噴射器10的表面44和蓋套52之間的反轉的錐度隔離體100。隔離體100被說成具有反轉的錐度，因為其錐形結構向下開口。所述的另一種方式，隔離體100具有錐型夾角，該錐型夾角小于對應于噴射器10/14的所述錐形安裝表面44和噴射器凹槽的錐形下壁34的錐度的錐型夾角。對應于表面44和下壁34的第一和第二錐角優(yōu)選大致相等。如前面一樣，在上部接觸部分IOOa和下部接觸部分IOObd之間延伸的錐形環(huán)100的部分通過噴射器10徑向向外位移并且緊密地夾持在錐形安裝表面44和噴射器凹槽30的錐形下壁50之間，但是僅在較高的負荷運行期間；在空轉和其他較低的負荷運行下，隔根據(jù)相關法定標準描述了前面的系統(tǒng)，因此該描述本質(zhì)上是示例性的而不是限制性的。對于公開的實施例的變化和修改對于本領域的技術人員而言是很顯然的并且屬于本實用新型的范圍內(nèi)。因此，合法的保護范圍僅通過研究所附權利要求確定。
權利要求1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，包括 氣缸蓋； 延伸通過該氣缸蓋到燃燒室的噴射器凹槽，其中所述凹槽具有錐形下壁； 安裝在所述噴射器凹槽內(nèi)，并且延伸到所述燃燒室的燃料噴射器，其中所述噴射器具有錐形安裝表面，用于接合所述噴射器凹槽的所述錐形下壁； 安裝在所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述下壁之間的隔離體，其中所述隔離體包括具有外表面和內(nèi)表面的錐形環(huán)。
2.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中所述隔離體包括具有錐形夾角的錐形環(huán)，該錐形夾角大于對應于所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁的錐度的錐形夾角。
3.根據(jù)權利要求2所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中所述隔離體還包括從所述錐形環(huán)的下部延伸的環(huán)形板，其中所述環(huán)形板和所述錐形環(huán)是一件。
4.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中在所述噴射器以較高的負荷運行期間，在所述錐形環(huán)外表面的上部接觸部分和所述錐形環(huán)內(nèi)表面的下部接觸部分之間延伸的該錐形環(huán)的基本整個部分被緊密地夾持在所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁之間，因而所述噴射器的軸向運動在較高的噴射器負荷下將被限制。
5.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中所述錐形環(huán)具有徑向取向的單一彈簧剛度系數(shù)。
6.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中所述噴射器凹槽的錐形下壁包含在插入所述氣缸蓋的底環(huán)內(nèi)。
7.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中所述噴射器凹槽的所述錐形下壁與所述氣缸蓋的母體金屬結合為一體。
8.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中在所述噴射器以空轉運行期間所述隔離體被彈性地彎曲加載，并且在較高噴射負荷下緊密地夾持在所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁之間。
9.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，其中在所述噴射器以空轉運行期間所述隔離體對徑向負荷彈性地反作用，并且在較高的噴射負荷下緊密地堆疊在所述噴射器的所述錐形安裝表面和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁之間，其中所述隔離體包括鋼結構。
10.根據(jù)權利要求I所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，還包括設置在所述隔離體和所述噴射器凹槽的所述錐形下壁之間的蓋套。
專利摘要本實用新型公開一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)，其包括形成在汽缸蓋內(nèi)的燃料噴射器凹槽，用于容納將燃料噴射到由汽缸蓋和活塞頭部形成的燃燒室中的噴射器。該噴射器與錐形隔離體一起安裝，該隔離體在發(fā)動機和噴射系統(tǒng)的較低的功率運行期間以較低的彈性剛度系數(shù)加載，在較高功率運行期間，該錐形隔離體被緊密地堆疊在該噴射器的錐形部分和汽缸蓋的對應的錐形部分之間。該隔離體控制不想要的噴射器滴答噪音，同時在較高的負荷運行期間通過防止噴射器的過分的軸向位移保護噴射器的尖端密封件的整體性。
文檔編號F02M61/16GK202545083SQ20112051378
公開日2012年11月21日 申請日期2011年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者G·小德魯斯, J·奇恩, P·布魯斯特姆, P·曾, S·勒特, S·安頓諾, V·P·索爾費里諾 申請人:福特環(huán)球技術公司