專利名稱：直噴式燃料噴嘴和燃燒室的密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及裝有直噴式燃料噴嘴的內(nèi)燃機(jī)。
直噴式燃料噴嘴有一噴頭端，它通常配置在通向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的氣缸蓋中的通孔內(nèi)，并與其密封。燃料噴入燃燒室空間內(nèi)，在那里它和空氣混合形成一種經(jīng)燃燒產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)功率的混合物。這種苛刻的工作環(huán)境要求噴嘴噴頭端跟該通孔密封。商業(yè)上可接受的密封裝置須具有至少跟發(fā)動(dòng)機(jī)壽命相等的使用壽命，同時(shí)允許直接暴露于燃燒過(guò)程的壓力、溫度和化學(xué)物之中。而且，在燃料噴嘴噴頭端的附近，密封裝置是在熱而大的發(fā)動(dòng)機(jī)體和燃料噴嘴體之間僅有的接觸，因此是從燃料噴嘴體的噴頭端進(jìn)行熱傳導(dǎo)的唯一途徑。
一種業(yè)已應(yīng)用于這種場(chǎng)合的公知密封裝置是一種扁平金屬擠壓墊圈，一般為鋁或紫銅。雖然這樣一種密封裝置是比較便宜并有良好的導(dǎo)熱性以及充份的柔性，以便擠壓成一種用于這種場(chǎng)合的有效導(dǎo)熱密封裝置，然而，它的擠壓特性常常是作為缺點(diǎn)來(lái)工作的?，F(xiàn)在解譯為什會(huì)這樣。
可以認(rèn)為該密封裝置的像一個(gè)彈簧元件，在被軸向壓縮時(shí)，迫使自己頂靠在燃料噴嘴和氣缸蓋的各自的凸肩上，結(jié)果它被擠壓，和上述兩部件形成密封接觸。這種擠壓是為使燃料噴嘴體夾持在氣缸蓋上而通常須施加較大的安裝力而造成的。
由于接近氣缸蓋的空間限制，該力可能不得不傳遞到跟噴頭端反向的燃料噴嘴體的端頭上，因此，燃料噴嘴體可能以無(wú)法預(yù)料的方式產(chǎn)生應(yīng)力，這些應(yīng)力影響其內(nèi)部部件。例子，精確的對(duì)中和間隙可能按無(wú)法預(yù)料的方式改變，導(dǎo)致對(duì)性能造成潛在有害的影響，尤其是，如果誘發(fā)應(yīng)力的幅值接近將燃料噴嘴的各部件安裝在一起的裝配力的幅值。在具有多個(gè)燃燒室和燃料噴嘴的發(fā)動(dòng)機(jī)中，產(chǎn)生不規(guī)則的保持力可導(dǎo)致嘴咀之間可不接受的變化。當(dāng)燃料噴咀體和氣缸蓋的材料具有不同的熱膨脹系數(shù)時(shí)，諸如鋁氣缸蓋和鐵材料噴嘴體的情況，問(wèn)題是復(fù)雜的。
另一種不依靠產(chǎn)生影響密封效果的大軸向力的密封方式，即諸如O型環(huán)、V型密封、唇形密封等，為可能包括一個(gè)或多個(gè)下列因素的某些缺點(diǎn)所困惑價(jià)格較高，導(dǎo)熱性差，公差配合差和難以安裝。
本發(fā)明保留采用所需要的密封效果的軸向力，但卻沒(méi)有諸如上述那樣的伴隨缺點(diǎn)。簡(jiǎn)方之，按本發(fā)明原理采用的密封裝置可以設(shè)想是一種環(huán)形件，它能被軸向擠壓，以及像徑向密封裝置那樣適合同樣的環(huán)形空間或空腔?？涨坏妮S向許差和環(huán)形件的特性可被這樣控制，在預(yù)期的許差和預(yù)期的熱膨脹范圍內(nèi)，可獲得適當(dāng)?shù)拿芊狻：蛿D壓墊圈相比，環(huán)形件具有較低的回彈率，這樣，對(duì)噴嘴施加較低的軸向保持力，便獲得可接受的密封效果。這樣，避免使燃料噴嘴體產(chǎn)生過(guò)度的應(yīng)力，因而避免破壞它固有的精確關(guān)系。環(huán)形件是一種彈性金屬環(huán)，它最好涂以一薄層較軟的諸如鋅、錫或鎘的材料，這樣，另件的貼合面無(wú)須進(jìn)行表面拋光。制造環(huán)形件的成本是低的，因?yàn)樗梢杂射撃菢拥慕饘儆弥T如沖壓的金屬成形技術(shù)制造。由于環(huán)形件為導(dǎo)熱金屬，它提供了自燃料噴嘴體噴頭端到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的導(dǎo)熱途徑。
在隨后的說(shuō)明書和權(quán)利要求中，將會(huì)看到本發(fā)明的上述和其它的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和益處，其中說(shuō)明書和權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)和附圖一起考慮。這些附圖表示了本發(fā)明的目前最佳實(shí)施例，它們?cè)诂F(xiàn)時(shí)被設(shè)想為實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。


圖1為配備本發(fā)明的燃燒密封裝置的燃料噴嘴的部分縱剖視圖;
圖2為燃料噴嘴噴頭端的破碎縱剖視圖，其中包括配置于通至燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的通孔內(nèi)的密封裝置;
圖3為密封裝置本身的縱向視圖;
圖4為密封裝置的側(cè)視圖;
圖5為沿圖4中箭頭5-5方向所取的放大徑向橫剖視圖;
圖1表示一種直噴式燃料噴嘴10，包括一個(gè)具有縱向中心軸線14的普通圓柱形體12。燃料噴嘴10有一個(gè)在本體12側(cè)壁上的燃料入口16和一個(gè)在縱向低端的噴頭18。在內(nèi)部，燃料噴嘴包括一噴針20，它被有選擇地操作，使座合于閥座22上或自閥座上提升，以便控制燃料自入口16流到噴頭18。噴針的操作機(jī)構(gòu)包括將噴針20偏置于閥座22上以切斷燃料流的彈簧24和當(dāng)經(jīng)一對(duì)外部可見(jiàn)的端子27通電時(shí)使噴針自閥座上提升以允許燃料經(jīng)噴頭18輸送的電磁閥26。本體12的噴頭端為圓柱形，并包括一個(gè)當(dāng)燃料噴嘴裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)面向發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的凸肩。
圖2表示這種噴嘴安裝的例子。在往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒室空間為圓柱形，以標(biāo)號(hào)30標(biāo)記，它在頂部以氣缸蓋32為界。燃料噴嘴安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上，其噴頭端配置于全缸蓋32中的通孔34內(nèi)。燃料經(jīng)氣缸蓋中的內(nèi)通道供給燃料噴嘴10，并經(jīng)噴頭噴入燃燒室空間。通孔34有一個(gè)面向凸肩28的凸肩36。本發(fā)明的燃燒密封裝置38配置于在軸向以凸肩28和36為界、在圓周方向以本體12和通孔34為界的環(huán)形空間39內(nèi)。
圖3-5公開了燃燒密封裝置38的其它細(xì)節(jié)，它是一個(gè)非穿孔的金屬環(huán)，在徑向橫剖面內(nèi)表現(xiàn)為在相應(yīng)的相反兩表面上具有普通半圓形凹凸表面40和42的普通半圓形曲面帶條。如在圖5中看到的，普通半圓形橫剖曲面的主體是真實(shí)的半圓44，普通半圓橫剖面的終點(diǎn)是自實(shí)際半圓44的相反兩端切向延伸的平行的短部46，48。當(dāng)燃料噴嘴安裝于通孔34內(nèi)時(shí)，凸肩28和36自相反方向壓靠表面42于46、48部分上，使密封裝置的徑向橫截面輕微變形。由46、48部分提供足夠的支承面積。結(jié)果，由彈性壓靠在凸肩28和36上的表面42產(chǎn)生密封作用。密封裝置38是這樣配置的，使表面42徑向向內(nèi)，使表面40徑向向外。和本體12的其它密封作用可以通過(guò)相對(duì)于本體12的被包圍外徑確定密封裝置的內(nèi)徑來(lái)產(chǎn)生，因此處于半圓44中點(diǎn)的表面42部分壓靠體12。密封裝置38為涂有一薄層軟金屬的金屬是有利的。
普通制造工藝能使環(huán)形空間39和密封裝置38的尺寸得以控制到許差，這樣，當(dāng)噴嘴安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)，本身也會(huì)形成適當(dāng)?shù)拿芊饬?。為產(chǎn)生這些密封力所需的安裝力大大地小于早先提到的擠壓密封裝置情況中的安裝力，因此，燃料噴嘴中的安裝應(yīng)力值也會(huì)相當(dāng)?shù)偷?，這樣，燃料噴嘴中內(nèi)部關(guān)系的破壞將會(huì)被忽略，因此當(dāng)安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí)不損害燃料噴嘴的性能。
雖然已表示和說(shuō)明了本發(fā)明的目前最佳實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解這些原理也可適用于其它實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，包括一個(gè)可燃燃料一空氣混合物在其內(nèi)燃燒使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率的燃燒室空間，一個(gè)通向所述燃燒室空間的通孔和一個(gè)具有安裝在所述通孔中的噴頭端以便將燃料噴入所述燃燒室空間內(nèi)的燃料噴嘴以及用以密封噴頭端和所述通孔的密封裝置，其特征在于，其改進(jìn)包括所述噴頭端具有一個(gè)面向燃燒室空間的凸肩，所述通孔有一個(gè)面向噴頭端凸肩的凸肩；一個(gè)配置于所述兩凸肩間的密封環(huán)，所述密封環(huán)包括一個(gè)在徑向橫截面內(nèi)表面為在相反兩面上具有普通半圓形凹、凸曲面的普通半圓形曲面帶條的非穿孔體，所述普通半圓形凸曲面靠壓在所述兩凸肩上。
2.一種如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述密封環(huán)是這樣配是的，使所述普通半圓形凸曲面徑向向內(nèi)朝向，而普通半圓形凹曲面徑向向外朝向。
3.一種如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于和頂靠所述兩凸肩的支承面有一間隔的普通半圓形凸曲面的一部分靠壓在所述噴頭端上。
4.一種如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述密封環(huán)是金屬。
5.一種如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于所述密封環(huán)是涂以一薄層比環(huán)本身金屬較軟的金屬。
全文摘要
一種用于密封直噴式燃料噴嘴噴頭端和燃燒室的燃燒密封裝置(38)。該密封裝置是一種安裝在噴頭端的頗像環(huán)的非穿孔金屬環(huán)。該環(huán)的徑向斷面為半圓形，它被壓在噴頭端和氣缸蓋內(nèi)安裝燃料噴嘴的通孔的相應(yīng)兩凸肩(28，36)之間。該環(huán)為鐵金屬，被涂以一層諸如鋅的軟金屬。
文檔編號(hào)F02M61/14GK1089689SQ9311780
公開日1994年7月20日 申請(qǐng)日期1993年9月15日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月17日
發(fā)明者R·J·韋克曼 申請(qǐng)人:西門子汽車公司