CN101135286A - 用于高压火花点火直喷燃油供给部件的隔离系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压燃油喷射系统中的燃油喷射器隔离系统，该系统包括隔离的燃油轨组件。至少一个气缸具有气缸盖。燃油喷射器结合到燃油轨组件并且与燃油轨组件流体相通，燃油喷射器轴向延伸通过气缸盖中的开口，并且相对于所述气缸盖在开口内可以移动。

Description

用于高压火花点火直喷燃油供给部件的隔离系统
技术领域
本发明涉及高压火花点火直喷(SIDI)燃油供给，更具体地，涉及在隔离的SIDI燃油供给系统中用于高压燃油喷射器的附件系统。
背景技术
内燃机的火花点火直喷(SIDI)燃烧系统(和其它直喷燃烧系统)相对于传统的进气口燃油喷射燃烧系统提供了改进的燃油经济性和增加的功率.SIDI发动机包括将燃油直接喷入到燃烧室中的高压燃油喷射系统。燃油导入到燃烧室内特定的区域。结果，可以按需要在燃烧室中形成均质充气或分层充气。节流要求限制更少，燃油燃烧特性得到改进，由此改进了燃油经济性和发动机的输出。
现在参照图1，示例性的SIDI发动机10包括具有一个或多个气缸14的发动机气缸体12。火花塞16延伸进入燃烧室18。燃烧室18由活塞20、气缸14和气缸盖21限定。气缸14包括一个或多个排气口22和相应的排气门24。气缸14包括一个或多个进气口26和相应的进气门28。燃油喷射器30延伸进入燃烧室18。一个或多个燃油喷射器30连接到燃油轨32。
现在参照图1和图2，燃油轨32向燃油喷射器30提供燃油。燃油喷射器30根据SIDI发动机10的性能要求向燃烧室输送燃油.通常，低压(例如，约45-75psi)燃油供给泵40位于燃油箱42内。低压燃油供给泵40向高压燃油喷射泵44输送燃油.燃油喷射泵44取决于需要将燃油加压至约750psi到2250psi.燃油喷射泵44向燃油轨32提供加压后的燃油。燃油轨32被刚性地紧固到气缸14的气缸盖21。例如，燃油轨32经由燃油轨连接组件(未示出)紧固到气缸盖21。燃油喷射器30刚性地紧固(例如，夹持)在燃油轨32和气缸盖21或SIDI发动机10的另一个适合的夹具之间。优化燃油喷射器30相对于燃烧室18的定位，以及燃油喷射器喷嘴46的设计来实现所需的燃烧特性。
发明内容
一种高压燃油喷射系统中的燃油喷射器隔离系统包括隔离的燃油轨组件。至少一个气缸具有气缸盖。燃油喷射器到结合到燃油轨组件并且与燃油轨组件流体相通，燃油喷射器轴向延伸通过气缸盖中的开口，并且相对于所述气缸盖在开口内可以移动。
在其它特征中，一种车辆包括发动机气缸体，气缸体包括至少一个具有气缸盖和燃烧室的燃烧气缸。高压燃油喷射系统将燃油直接输送到燃烧室中.高压燃油喷射系统包括隔离的燃油轨组件和燃油喷射器，燃油喷射器结合到燃油轨组件并且与燃油轨组件流体相通，燃油喷射器轴向延伸通过气缸盖中的开口，并且相对于所述气缸盖在开口内可以移动.
进一步可应用的领域从此处提供的描述中变得明显。应该理解到该描述和具体的示例意在出于仅仅示例的目的，不意在限制本公开的范围。
附图说明
本发明从详细的描述和附图中将得到更充分的理解，其中：
图1是根据现有技术的火花点火直喷(SIDI)发动机气缸的剖视图；
图2是根据现有技术的SIDI燃油共轨组件的功能方框图；
图3A是根据现有技术的SIDI燃油系统噪声的图形表示；
图3B是根据现有技术的SIDI燃油系统噪声的图形表示；
图4是根据本发明第一实施例的SIDI燃油喷射器布置的剖视图；
图5是根据本发明第二实施例的SIDI燃油喷射器布置的剖视图；
图6A是根据本发明第三实施例的SIDI燃油喷射器安装系统的剖视图；
图6B示出用在根据本发明的SIDI燃油喷射器安装系统中的固定夹；
图6C是根据本发明的装配的SIDI燃油喷射器安装系统的剖视图；
图7是根据本发明第四实施例的SIDI燃油喷射器安装系统的剖视图；
图8A是根据本发明第五实施例的SIDI燃油喷射器安装系统的剖视图；
图8B是根据本发明的包含有固定板的装配的SIDI燃油喷射器安装系统的剖视图；和
图8C是根据本发明的燃油喷射器固定板。
具体实施方式
下面对优选实施例的描述实质上仅仅是示例性，决不是意于限制本发明、其应用或使用。出于清楚的目的，在附图中使用相同的参考标号来标示类似的元件。
典型的SIDI系统在正常工作过程中产生不需要的噪声。如在这里所使用，术语噪声是指在电、机械或机电装置的正常工作过程中产生的任何不想要的或者不需要的噪声。噪声不表示对这些装置的当前的和/或潜在的危害.如在图3A和图3B中示出，右侧的燃油轨和左侧的燃油轨上的压力脉冲(即，干扰)分别在60和62表示。对进油管路的压力波动在64处表示。压力脉冲60、62和64与控制高压燃油喷射泵44的电磁指令信号66(例如，来自传动系控制模块或PCM)同步。例如，这些系统的压力干扰60、62和64激励SIDI发动机的各种部件来发射如在68、70、72和74处表示的不想要的噪声脉冲。在每一个泵行程在高压泵44内产生的尖压力脉冲促成不想要的可听见的噪声。传统地，高压燃油喷射泵是由电控制的。例如，高压燃油喷射泵包括与电控制的电磁阀相连通的往复柱塞，该电控制电磁阀维持所需的燃油轨(喷射)压力.根据PCM指示，电信号脉冲66控制泵的电磁阀。类似地，当高压燃油输出(喷射)到燃烧室18中，在每一个燃油喷射器喷发时产生第二高频轨压力脉冲。总共，由泵和燃油喷射器产生的压力脉冲构成对发动机脉冲噪声激振的大部分。
此外，燃油喷射器的操作导致SIDI系统产生噪声。每次燃油喷射器“喷发”(即，将燃油供给到燃烧室)时，产生噪声，这可认为与电子PCM信号脉冲76相一致。这些脉冲同时由机电(电磁)和电液压力组成.燃油喷射器包括电控针阀开口。针阀开口的开启和关闭致动(例如，机电和/或液压致动)造成噪声脉冲78。
如上所描述，燃油喷射泵和燃油喷射器的工作是造成SIDI系统产生脉冲噪声的很大原因。尤其是，燃油轨和气缸盖之间，以及燃油喷射器和气缸盖之间的刚性机械接触在SIDI系统和发动机的各个部件之间传递噪声能量。本发明提供用于高压SIDI燃油供给系统的包含噪声隔离技术的燃油喷射器附装系统。更尤其是，本发明提供直接将燃油喷射器结合到燃油轨组件并且将燃油喷射器的元件与气缸盖隔离以中断噪声能量的传输路径的SIDI系统。利用以在此处描述的方式紧固到油轨的燃油喷射器，油轨隔离限制振动能量传递到发动机。
现在参照图4，示出根据本发明的隔离的SIDI燃油喷射器系统100.燃油喷射器102将油从隔离的燃油轨组件104通过气缸盖106输送到燃烧室108.传统地，SIDI燃油喷射器(以及SIDI燃油轨组件)刚性地安装和/或附于气缸盖106。在本发明中，燃油喷射器102悬挂到燃油轨组件104，并且尤其在轴向上基本与气缸盖106机械隔离。燃油喷射器102经由喷射器杯形凸台110、喷射器定位基体112、喷射器座114和卡环116直接结合到隔离的燃油轨组件104。喷射器座114支撑喷射器定位基体112的后球部118。喷射器座114(例如，对开式球座或其它适合的装置)固定和维持燃油喷射器102相对于喷射器杯形凸台110的所需的位置.O型环120提供湿式密封。
卡环116提供维持燃油喷射器102的所需位置的附加支撑。卡环116可以拆卸以允许燃油喷射器可插入地结合到喷射器杯形凸台110和/或从喷射器杯形凸台110卸下.SIDI燃油喷射器系统100还可以包括在喷射器杯形凸台110内接触燃油喷射器102的上部的前喷射器座(未示出)。
如以上所述，燃油喷射器102直接结合到燃油轨组件104而在喷射器杯形凸台110和气缸盖106之间没有刚性机械接触。喷射器座114限制燃油喷射器102相对于喷射器杯形凸台110的轴向位置。在本实施例中，燃油喷射器座114可以由弹性材料形成.本技术领域的技术人员能够理解到，本发明不限于使用弹性材料。包括而不限于尼龙、合成物和/或金属的其它材料也在预期中。例如，可以通过添加铝颗粒而增加形成喷射器座114的弹性材料的导热性。
气缸盖106包括容纳燃油喷射器102和燃油喷射器喷嘴124的开口122。在传统的SIDI系统(如在图1中所描述)中，气缸盖106和燃油喷射器102之间具有刚性机械接触来保持燃油喷射器的位置。结果，噪声在燃油喷射器102和气缸盖106之间经由相连的轴向接触传递。
在本实施例中，燃油喷射器102浮在开口122中，将燃油喷射器102和气缸盖106隔离.燃油喷射器102包括靠近燃油喷射器喷嘴124定位的燃烧密封件(例如，尼龙或聚四氟乙烯燃烧密封件)126。燃烧密封件126密封来自燃烧室隔108的燃烧气体，并且是燃油喷射器102和气缸盖之间唯一的接触。因而，燃油喷射器和气缸盖之间没有金属与金属(即，刚性)的接触。在这方式下，隔离的SIDI燃油喷射器系统100消除燃油喷射器102和气缸盖106之间实质的轴向接触。
可以包括诸如弹簧128的偏置元件.弹簧128提供向下的偏置力将燃油喷射器102定位在气缸盖106内.然而，可以理解到，对于正确定位燃油喷射器102，偏置元件不是必需的。例如，内部燃油轨压力通常足够偏置燃油喷射器抵靠燃油喷射器座114。进一步，尽管弹簧128示出为设置在喷射器杯形凸台110和燃油喷射器102的中间部130之间，但本技术领域的技术人员理解到弹簧128可以以其它的方式定位。例如如在图5中所示，弹簧128可以定位在喷射器杯形凸台110的上内表面132和燃油喷射器102的上部134之间。
如以上所述，保持了燃油喷射器102的纵向位置.以此方式，为了优化燃烧保持了燃油喷射器喷嘴124的正确定位。进一步地和如在136处所示，SIDI燃油喷射器系统100的构造允许燃油喷射器102相对于气缸盖106的角旋转.例如，喷射器定位基体112的球部118和喷射器座114允许一定程度的角度范围以补偿错位和/或轻微的位置误差。开口122足够大以容纳燃油喷射器102的角旋转，同时保持燃油喷射器102和气缸盖106之间的隔离。如在138示出的燃油喷射器102和气缸盖106之间的间隙允许燃油喷射器102受限制的纵向运动。例如，如果喷射器座114压缩和/或卡环116受损，则燃油喷射器102将未必接触气缸盖106.例如，喷射器基体的底部和气缸盖开口之间的受控间隙用作故障防护，以防止卡环116的不正确定位。喷射器置于共轨和气缸盖之间，由此保持湿式密封(即，O型环120)的完整性，所增加的噪声是系统唯一的劣化。
如在图6A、图6B和图6C所示，前面实施例的隔离的燃油喷射器布置可以与燃油喷射器安装系统150组合和/或结合。燃油喷射器152插入到燃油轨组件156的喷射器杯形凸台154中。固定夹158在图6B中示出和在图6A中以横截面示出，固定夹158将燃油喷射器152固定在喷射器杯形凸台154内.固定夹158接合设置在燃油喷射器152上的阶梯式挡圈160。如所示，固定夹158是开口的分段式卡扣固定器。然而，本技术领域的技术人员理解到可以使用其它类型固定夹。燃油喷射器安装系统150允许如在之前实施例中描述的角旋转和错位补偿，并且便于燃油喷射器152附装于燃油轨组件156。任何适合的工具可以应用来松开固定夹158，并且将燃油喷射器152卸下。
在图7中示出燃油喷射器安装系统170的另一个实施例。燃油轨组件172包括一个或多个燃油喷射器固定连接装置(例如，喷射器杯形凸台)174.连接装置174包括配置成容纳固定夹178a(在178b处以轮廓示出)的固定夹槽176。燃油喷射器180插入在连接装置174内。燃油喷射器套筒182插入到燃油喷射器180和连接装置174上。固定夹178a插入到一个或多个固定夹狭槽184并且通过固定夹槽176。
以此方式，固定夹178a结合燃油喷射器套筒182保持燃油喷射器180的轴向/纵向位置和径向位置.如在之前的实施例中所描述，燃油喷射器和气缸盖之间的间隙188提供隔离。燃油喷射器安装系统170的特征可以与之前在图4-图6中所描述的隔离的燃油喷射器的实施例组合/或结合.
在图8A、图8B和图8C示出燃油喷射器安装系统200的另一个实施例。燃油轨组件202包括一个或多个燃油喷射器固定连接装置204.读连接装置204包括固定板槽206。燃油喷射器208通过固定板212中的开口210插入到连接装置204。当燃油喷射器208适合地定位时，固定板212沿平行于燃油轨组件202的方向214滑动，来将燃油喷射器208在连接装置内204锁定到位。更具体地，开口210的锁定部216结合燃油喷射器208的喷射器固定槽218.
固定板212包括固定夹220。当固定板212定位成将燃油喷射器208锁定在适合位置时，固定夹220接合固定板槽206。以此方式，固定板212如在之前的实施例中所描述地那样保持燃油喷射器208的位置。在另一个实施例中，对应于多个固定连接装置204的多个单独的固定板(未示出)可以代替连续的固定板212。
本技术领域的技术人员现在能够从前述的描述中理解到，本发明的宽的技术教导能够以各种形式实施。因而，尽管本发明已经结合其特定的实施例描述，本发明的真正的范围不应当这样地限制，这是因为其它修改对于本技术领域的技术人员在研究了附图、说明书和权利要求后变得明显.

Claims (20)

1.一种高压燃油喷射系统中的燃油喷射器隔离系统，包括：
隔离的燃油轨组件；
具有气缸盖的至少一个气缸；
燃油喷射器，所述燃油喷射器结合到所述燃油轨组件并且与所述燃油轨组件流体相通，所述燃油喷射器轴向延伸通过所述气缸盖中的开口，并且相对于所述气缸盖在所述开口内可以移动。
2.根据权利要求1所述的燃油喷射器隔离系统，其中，所述燃油喷射器相对于所述气缸盖在角度方向和轴向方向中的至少一个方向上可移动。
3.根据权利要求1所述的燃油喷射器隔离系统，其中，所述燃油喷射器隔离系统包括所述气缸盖和所述燃油喷射器之间在纵向和横向中至少一个方向上的间隙。
4.根据权利要求1所述的燃油喷射器隔离系统，其中，所述开口的前部大于所述开口的后部，来允许所述燃油喷射器相对于所述气缸盖的角移动。
5.根据权利要求4所述的燃油喷射器隔离系统，进一步包括靠近所述喷射器喷嘴定位的燃烧密封件。
6.根据权利要求1所述的燃油喷射器隔离系统，进一步包括将所述燃油喷射器结合到所述燃油轨组件的喷射器杯形凸台。
7.根据权利要求6所述的燃油喷射器隔离系统，进一步包括位于所述喷射器杯形凸台和所述燃油喷射器之间的偏置元件，所述偏置元件将所述燃油喷射器向所述气缸盖偏置。
8.根据权利要求6所述的燃油喷射器隔离系统，其中，所述燃油喷射器可插入地结合到所述喷射器杯形凸台的内部。
9.根据权利要求6所述的燃油喷射器隔离系统，进一步包括喷射器套筒，其中，所述喷射器套筒将所述燃油喷射器结合到所述喷射器杯形凸台，并且所述燃油喷射器延伸通过所述喷射器套筒的开口进入所述气缸盖的开口中。
10.根据权利要求6所述的燃油喷射器隔离系统，进一步包括：
至少一个第二喷射器杯形凸台；
至少一个第二燃油喷射器；和
固定板，所述固定板将所述燃油喷射器结合到所述喷射器杯形凸台，并且将所述至少一个第二燃油喷射器结合到所述至少一个第二喷射器杯形凸台。
11.一种车辆，包括
发动机气缸体，包括至少一个具有气缸盖和燃烧室的燃烧气缸；和
高压燃油喷射系统，将燃油直接输送入所述燃烧室，所述高压燃油喷射系统包括：
隔离的燃油轨组件；和
燃油喷射器，所述燃油喷射器结合到所述燃油轨组件并且与所述燃油轨组件流体相通，所述燃油喷射器轴向延伸通过气缸盖中的开口，并且相对于所述气缸盖在所述开口内可以移动。
12.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述燃油喷射器相对于所述气缸盖在角度方向和轴向方向中的至少一个方向上可移动。
13.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述燃油喷射系统包括所述气缸盖和所述燃油喷射器之间在纵向和横向中至少一个方向上的间隙。
14.根据权利要求11所述的车辆，其中，所述开口的前部大于所述开口的后部，来允许所述燃油喷射器相对于所述气缸盖的角移动。
15.根据权利要求14所述的车辆，进一步包括靠近所述喷射器喷嘴定位的燃烧密封件。
16.根据权利要求12所述的车辆，进一步包括将所述燃油喷射器结合到所述燃油轨组件的喷射器杯形凸台。
17.根据权利要求16所述的车辆，进一步包括位于所述喷射器杯形凸台和所述燃油喷射器之间的偏置元件，所述偏置元件将所述燃油喷射器向所述气缸盖偏置。
18.根据权利要求17所述的车辆，其中，所述燃油喷射器可插入地结合到所述喷射器杯形凸台的内部。
19.根据权利要求16所述的车辆，进一步包括喷射器套筒，其中，所述喷射器套筒将所述燃油喷射器结合到所述喷射器杯形凸台，并且所述燃油喷射器延伸通过所述喷射器套筒的开口进入所述气缸盖的开口中
20.根据权利要求16所述的车辆，进一步包括：
至少一个第二喷射器杯形凸台；
至少一个第二燃油喷射器；和
固定板，所述固定板将所述燃油喷射器结合到所述喷射器杯形凸台，并且将所述至少一个第二燃油喷射器结合到所述至少一个第二喷射器杯形凸台。
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