CN101688506A - 具有喷射器密封件保持能力的燃料喷射器组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有喷射器密封件保持能力的燃料喷射器组件，其包括燃料喷射器主体，喷射器主体包括设置在燃料喷射器主体的远端处的喷射器喷嘴壳体。喷射器主体适于具有凹槽部，从而牢固地保持喷射器密封件，以便防止喷射器密封件在将燃料喷射器组件安装到发动机气缸盖和/或从其中取出的过程中丢失。

Description

具有喷射器密封件保持能力的燃料喷射器组件

技术领域

本发明总体上涉及燃料喷射器密封组件。更具体地，本发明涉及具有可靠的喷射器密封件保持能力的燃料喷射器组件。

背景技术

在大多可用于内燃机的燃料供应系统中，使用燃料喷射器来将燃料脉冲(fuel pulse)引入到发动机燃烧室中。常用的喷射器是闭式喷嘴喷射器(closed-nozzle injector)，其包括具有弹簧加载喷嘴阀元件的喷嘴组件，该弹簧加载喷嘴阀元件邻近喷嘴孔(orifice)设置，以便在允许燃料喷射到发动机气缸中的同时，阻止废气回流到喷射器的泵送室或剂量分配室(metering chamber)中。喷嘴阀元件也用来为燃料喷射提供有计划的突然结止，因而防止会导致废气中有未燃烧的碳氢化合物的二次喷射。喷嘴阀设置在喷嘴腔中并由喷嘴弹簧加载，从而阻挡燃料流经喷嘴孔。在许多燃料系统中，当喷嘴腔中的燃料压力超过喷嘴弹簧的加载力时，喷嘴阀元件向外移动，从而允许燃料通过喷嘴孔，因此表示喷射的开始。

而且，燃料喷射器通常与内燃机，如柴油机发动机一起使用，从而将可燃的燃料输送到发动机气缸内燃烧室。本领域中已经实施多种喷射器设计，但大多燃料喷射器具有如下喷嘴：该喷嘴具有可移动地设置在其中的阀元件，当阀元件开启时，提供喷射到气缸的燃烧室中的燃料喷射。在这方面，燃料喷射器通常包括：喷嘴，该喷嘴包括外筒(outer barrel)；固定器(retainer)；喷射器密封件(injector seal)和容纳燃料喷射器阀元件的喷射器喷嘴壳体(housing)。燃料喷射器通常安装在内燃机气缸盖中的喷射器钻孔(bore)中，并且喷嘴孔通常至少部分地延伸到燃烧室中，以便燃料可经其提供。在这方面，固定器和喷射器密封件容纳在气缸盖的喷射器钻孔内，并包括靠近发动机气缸燃烧室的开口(opening)，该开口允许喷嘴壳体延伸到燃烧室中。喷射器密封件围绕喷射器喷嘴设置，并被压在钻孔内的喷嘴与气缸盖之间，因而有效地密封或阻止任何膨胀气体在发动机工作期间经气缸盖的喷射器钻孔从燃烧室逸出。

喷射器密封件可构造成圆形环，从而在具有一定外径的喷射器喷嘴壳体上轴向地滑动，直到喷射器密封件在喷射器喷嘴壳体的外径上达到过盈配合(interference fit)。通过如下设置喷射器喷嘴壳体外径上的位置来预先确定该过盈配合：所述位置优选地接近气缸盖密封面和喷射器密封面，以便在组装后将喷射器密封件有效地卡在或夹在这两个密封面之间。过盈配合的使用已经不是获得喷射器密封件的有效方法。例如，如果喷射器密封件偏移或从喷射器喷嘴壳体外径上的预定过盈配合位置移动，则在拆卸过程中从钻孔取出燃料喷射器时，喷射器密封件可脱离喷射器喷嘴壳体或自身粘在喷射器钻孔中。

然而，还存在对改进的具有喷射器密封件保持能力的燃料喷射器组件的需要，该燃料喷射器组件具有改进的喷射器密封件保持能力的喷嘴及喷射器密封件的组合。特别地，还有一种没有达到的需求是，使得这样的喷嘴在将燃料喷射器安装到发动机气缸盖或喷射器钻孔中和/或从其中取出燃料喷射器的过程中，该喷嘴会更牢固地保持(capture)喷射器密封件。在这方面，需要这样的喷嘴构造，即，该喷嘴构造能牢固地保持喷射器密封件，因而防止喷射器密封件丢失，避免喷射器密封件不经意地从喷射器喷嘴壳体脱离，和/或在取出燃料喷射器后，避免喷射器密封件留在喷射器钻孔中使得取出密封件困难、防止费时和高代价。此外，用于适当保持喷射器密封件的构造可使得组装过程中喷射器喷嘴的未对准最小化。

因此，需要提供一种如下的方法和设备：其将喷射器密封件保持在喷射器喷嘴壳体上，即使是在安装和/或取出燃料喷射器的过程中。

发明内容

在很大程度上，本发明满足了前述需求，其中一个方面，提供了一种设备，在某些实施例中，提供了一种这样的方法和设备，即，其将喷射器密封件保留或保持在喷射器喷嘴壳体上，即使在安装和/或取出燃料喷射器的过程中。

按照本发明的一个方面，提供了一种燃料喷射器组件，其用于通过轴向卡紧载荷而安装在内燃机发动机的发动机气缸盖内，该组件包括细长的燃料喷射器主体，该燃料喷射器主体包括设置在燃料喷射器主体的远端处的喷射器喷嘴壳体，燃料喷射器主体包括形成在燃料喷射器主体的外径中的凹槽部，其邻近喷射器喷嘴壳体；形成在喷射器主体上的喷射器密封面；以及设置在燃料喷射器主体的外径上的凹槽部中的喷射器密封件，其被设置成邻近喷射器密封面延伸，以便在将燃料喷射器组件安装在发动机气缸盖内后接收轴向卡紧载荷。

按照本发明的另一方面，提供了一种燃料喷射器系统的发动机，该燃料喷射器系统用于在发动机气缸盖内进行操作，包括细长的燃料喷射器主体，该燃料喷射器主体包括设置在燃料喷射器主体的远端处的喷射器喷嘴壳体，该喷射器喷嘴壳体包括形成在喷射器喷嘴壳体的外径中的凹槽部；形成在喷射器主体上的喷射器密封面；设置在喷射器喷嘴壳体的外径上的凹槽部中的喷射器密封件，其被设置成邻近喷射器密封面延伸，该喷射器密封件设置成靠近喷射器密封面且位于喷射器喷嘴壳体的下部。

按照本发明的又一个方面，提供了一种将燃料喷射器组件密封在内燃机的发动机气缸盖内的方法，该方法包括以下步骤：设置喷射器密封件；将位于燃料喷射器主体的外径上的凹槽部设置在喷射器密封件的最后位置处，其中，喷射器密封件的内环直径的直径的尺寸构造成与燃料喷射器主体的外径形成过盈配合；使喷射器密封件沿燃料喷射器主体的外径轴向滑动，导致与外径的过盈配合；使喷射器密封件卡合到凹槽部中；将喷射器密封件保持在凹槽部中，其中，喷射器密封件适于当一旦处于凹槽部内时就回弹；以及将燃料喷射器组件插入位于发动机气缸盖内的喷射器钻孔中。

因此，已经相当宽泛地概述了本发明的某些实施例，以便可更好地理解在此对它的详细说明，以及为了更好地理解本发明对现有技术做出的贡献。当然，本发明的其他实施例将在下面说明并构成所附权利要求的主题。

在这方面，在详细解释本发明的至少一个实施例之前，应理解本发明不限于应用于以下说明书中阐述的或附图中示出的构件的构造和布置细节。本发明能具有除所述那些之外的实施例，并可以各种方式实施和执行。而且，应理解，在此和摘要中采用的短语和术语是为了说明的目的而不应视为限制的目的。

类似地，本领域技术人员将理解作为本公开的基础的概念可容易地用作设计用于执行本发明的几个目的的其他结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求被视为包括这种等效构造，只要它们不偏离本发明的精神和范畴。

附图说明

图1A是根据本发明一个实施例的燃料喷射器组件的局部示意和局部横截面图，该燃料喷射器组件具有安装在发动机气缸盖内的改进的喷嘴和喷射器密封件的组合。

图1B是放大的横截面示图，其示出了图1A中所示燃料喷射器的燃料喷射器喷嘴。

图2是横截面图，其示出了安装在发动机气缸盖中的传统燃料喷射器喷嘴组件。

图3是分解透视图，其示出了组装前的图1B中的本发明。

具体实施方式

现在参考附图说明本发明，在所有附图中，相似的参考标号表示相似的部件。根据本发明的实施例提供了一种包括喷射器密封件保持能力的燃料喷射器组件。

参考图1A，本发明的燃料喷射器组件10包括典型的电力操作的燃料喷射器主体15，其通过下压箝(clamp hold down)25和下压箝螺栓(clamp hold down bolt)20设置并保持在内燃机(未示出)的发动机气缸盖40的喷射器钻孔35内。燃料喷射器主体15包括喷射器喷嘴壳体55，该壳体具有设置在燃料喷射器主体15的远端处并通过喷嘴固定器45保持在适当位置的喷嘴尖部(tip)60。燃料入口供应部(fuel inlet supply)30经发动机气缸盖40通过传统方式流体连接到燃料喷射器主体15，从而将燃料从燃料源(未示出)引导到喷射器腔(cavity)32。喷射器喷嘴壳体55可具有设置在喷嘴尖部60处的多个喷嘴孔59，从而在操作中经发动机气缸盖40喷射燃料。阀元件50可移动地与喷射器喷嘴壳体55一起安装，从而允许并控制燃料按需要从喷嘴孔59流到例如燃烧室或进气管(intake duct)中。为了将燃料喷射器主体15适当地密封在发动机气缸盖40中，喷射器密封件70安装在喷射器主体15上，以便密封喷射器主体15与气缸盖40之间的邻接处(abutment)，如下面所述。喷射器密封件70可构造成保持于喷射器主体15(即，喷射器喷嘴壳体55)上的凹槽部75内，从而保持所需的密封特性。喷射器密封件70可以是圆筒形环或垫圈(washer)状。

参考图1B，喷射器喷嘴壳体55包括外径(OD)67，该外径包括设置在最终安装的喷射器密封件位置处的凹槽部75。喷射器喷嘴壳体55可具有沿燃料喷射器主体15的长度引导的喷嘴纵向轴线65。阀元件50与喷嘴壳体55内的纵向轴线65重合。当阀元件50处于闭合位置时，其与邻近喷嘴孔59的阀底座57邻接。阀元件50在开启位置时与阀底座57隔开，因而允许燃料流经孔59。阀元件50可移动地安装在喷射器喷嘴壳体55内的腔52内。喷射器壳体设置在发动机气缸盖钻孔53内。发动机气缸盖钻孔53向燃烧室42开口，因而燃烧气体可经位于喷嘴壳体55周围的环形间隙或空间54通过喷嘴壳体55而进入钻孔53，直到遇到喷射器密封件70，因而有效闭合间隙54，并将燃料喷射器主体15的剩余部分密封在喷射器钻孔35内，防止任何燃烧室气体逸出。

参考图1B和图3，喷射器密封件70可由任何相对软的金属材料制成，该金属材料具有金属的适当弹性变形的特性，从而允许回弹效果。喷射器密封件70可以是具有中心开口92的圆环形或环状，以允许喷射器喷嘴壳体55在组装时通过。当施加的轴向卡紧载荷100施加到燃料喷射器主体15上时，喷射器密封件70在气缸盖密封面80与喷射器密封面90之间形成密封。喷射器密封面90适于邻接喷射器密封件70，并可位于燃料喷射器主体15的邻近喷射器喷嘴壳体55的远端处。喷射器密封件70在喷射器密封件内径与外径之间的宽度足以从凹槽部75延伸到喷射器密封面90与气缸盖密封面80之间的位置。图1B中所示的形成喷射器密封件70的圆环的横截面形状可以是矩形。凹槽部75可以是围绕喷射器喷嘴壳体55周向地设置在喷嘴壳体55的下部的圆形棘爪(annular detent)，以便为牢固地保持喷射器密封件70提供最大接触表面。

喷嘴外径(OD)67可以是直的或渐细的，然而如下的渐细部63可以是优选的：渐细部63的较小直径从喷嘴尖部60开始，以便在安装到发动机气缸盖40之前组装燃料喷射器组件10的过程中更容易地应用喷射器密封件70。凹槽部75的直径小于渐细时最外直径处的喷嘴OD 67。喷嘴OD 67的最外直径可以构造成：在组装过程中，随着喷射器密封件70从喷嘴尖部60朝着喷射器密封面90移动而形成与喷射器密封件70的内孔直径77的过盈配合。一旦喷射器密封件70卡合到喷嘴凹槽75中，过盈被消除且喷射器密封件70被牢固地保持。

参考图2，传统燃料喷射器组件12可包括：传统喷嘴壳体68，具有带喷嘴孔64的喷嘴尖部61；阀元件51以及传统喷射器密封件71，当安装到喷嘴壳体68上时只利用压配合或过盈配合。当组装时，通过施加的适当的喷射器轴向卡紧载荷100使喷射器密封件71可卡在或夹在发动机气缸盖密封面80与喷射器密封面90之间。在该构造中，喷射器密封件71可在燃料喷射器组件12安装到和/或从发动机气缸盖40取出的过程中脱离(come off)喷嘴壳体68。

关于本发明，再次参考图3，喷射器密封件70可在燃料喷射器组件10安装到发动机气缸盖40中之前组装到喷射器喷嘴壳体55上。喷射器密封件70可压在喷射器喷嘴壳体55上，直到其底部贴着喷射器密封面90。内孔直径77由喷射器密封件70的内部部分74限定，其小于喷嘴OD 67，导致过盈配合。当喷射器密封件70通过喷嘴OD 67时，密封材料弹性地伸展，导致当喷射器密封件70达到喷嘴OD 67中的凹槽部75时有一定的回弹。该回弹使得内部部分74保持喷射器密封件70，该内部部分74稍小于凹槽部75的边缘处的喷嘴OD 67，这可防止喷射器密封件70轻易地从喷射器喷嘴壳体55滑落或取出。

如果超过材料的屈服强度，则喷射器密封件70也可在组装过程中塑性变形，但仍然会发生一定量的弹性回弹，因此防止喷射器密封件70从喷射器喷嘴壳体55滑落。喷射器密封件70的塑性变形可通过选择相关部件的适当部件几何结构、公差和材料特性来实现。利用喷射器密封件70的塑性变形可允许利用喷射器密封件70的内部部分74和喷嘴OD 67的较大公差。

使用喷嘴OD 67上的渐细部63可避免相对软的喷射器密封件70在通过喷嘴OD 67时其内部部分74过度材料剪切，这导致改进的密封件保持能力。如果渐细部63的小端比喷射器密封件70的内部部分74所限定的内孔直径77小，则渐细部63也可允许更容易地组装喷射器密封件70。

喷射器密封件70可在内孔直径77中具有任意数量的松开部(relieved portion)72。虽然所示喷射器密封件70的例子使用四个松开区域72，但可以理解也可使用其他构造。例如，密封件70的内孔直径77可以是不变的，没有任何松开部。如果有，则这些松开区域72由于允许喷射器密封件材料不仅在张力下伸展而且弯曲从而减小了喷射器密封件组装应力。结果，较小的材料屈服提供了内孔直径77的额外回弹和额外的喷射器密封件70保持能力。

再参考图3，本发明提供了以下特征，其在提供容易的组装的同时导致喷射器密封件70被保持在喷射器喷嘴壳体55上：1)在喷射器密封件70的最终位置处的喷嘴OD 67上的凹槽部75；2)喷射器密封件70的内孔直径77的尺寸可构造成与喷嘴OD 67形成过盈配合；以及可以具有3)喷嘴OD 67上的渐细部63，其具有从喷嘴尖部60开始的较小直径的渐细部63；和/或4)设置在内孔直径77中的松开部72。

在组装过程中，喷射器密封件70可压在喷射器喷嘴壳体55上，且喷射器密封件70可在其沿喷嘴OD 67移动时向外弹性变形。喷射器密封件70也可以同样方式塑性变形。当喷射器密封件70达到喷嘴OD 67上的凹槽部75时，喷射器密封件70回弹到凹槽部75中，并因此被牢固地保持。以这种方式，喷射器密封件70不会在组装和拆卸的过程中意外地脱离喷射器喷嘴壳体55。

在操作中，将喷射器密封件70围绕喷嘴纵向轴线65设置在喷射器喷嘴壳体55上，且在喷射器密封件70上施加过盈配合，直到其卡合到凹槽部75内的适当位置。当喷射器密封件70完全保持在喷射器喷嘴壳体55周围的适当位置时，将燃料喷射器主体15放置在发动机气缸盖40的喷射器钻孔35内。然后，通过下压箝25并结合可调整的下压箝螺栓20将喷射器轴向卡紧载荷100加在燃料喷射器主体15上。当施加该轴向卡紧载荷100时其导致喷射器密封件70压在发动机气缸盖40与喷射器密封面90之间。一旦将燃料喷射器组件10完全调整并固定到发动机气缸盖40上，结合传统燃料喷射器的控制和操作，可通过燃料供应部30开始燃料喷射。

从详细说明书中，本发明的许多特征和优点是显而易见的，且因此所附权利要求旨在覆盖落在本发明的实际精神和范畴内的所有这些本发明的特征和优点。此外，因为本领域技术人员易于想到无数修改和变化，所以不希望将本发明限于所示和所述的确切构造和操作，且因此所有合适的修改和等价物都落在本发明的范畴内。

Claims (20)

1.一种用于通过轴向卡紧载荷安装在内燃机的发动机气缸盖中的燃料喷射器组件，包括：

细长的燃料喷射器主体，包括设置在所述燃料喷射器主体的远端处的喷射器喷嘴壳体，所述燃料喷射器主体包括凹槽部，所述凹槽部形成在所述燃料喷射器主体的靠近所述喷射器喷嘴壳体的外径中；

在所述喷射器主体上形成的喷射器密封面；以及

喷射器密封件，设置在所述燃料喷射器主体的外径上的所述凹槽部中，所述喷射器密封件的尺寸设置成临近所述喷射器密封面延伸，以便在将所述燃料喷射器组件安装到所述发动机气缸盖中时接收所述轴向卡紧载荷。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器组件，其中，所述喷射器喷嘴壳体包括渐细部。

3.根据权利要求1所述的燃料喷射器组件，其中，所述喷射器密封件在处于所述轴向卡紧载荷下的同时被卡在所述喷射器密封面与发动机气缸盖密封面之间，所述发动机气缸盖密封面与所述喷射器密封面相对设置。

4.根据权利要求1所述的燃料喷射器组件，其中，所述喷射器密封件是包括中心孔的圆筒状圆盘。

5.根据权利要求4所述的燃料喷射器组件，其中，所述中心孔适于在所述燃料喷射器主体的外径上过盈配合，并适于在被放置在所述凹槽部中时回弹。

6.根据权利要求4所述的燃料喷射器组件，其中，所述喷射器密封件的中心孔构造有至少一个向内的径向凸起。

7.根据权利要求5所述的燃料喷射器组件，其中，所述凹槽部是围绕所述燃料喷射器主体周向地设置的圆形棘爪。

8.一种包括用于在发动机气缸盖内操作的燃料喷射器系统的发动机，包括：

细长的燃料喷射器主体，包括设置在所述燃料喷射器主体的远端处的喷射器喷嘴壳体，所述喷射器喷嘴壳体包括形成在所述喷射器喷嘴壳体的外径中的凹槽部；

在所述喷射器主体上形成的喷射器密封面；以及

喷射器密封件，设置在所述喷射器喷嘴壳体的外径上的所述凹槽部中，所述喷射器密封件的尺寸设置成邻近所述喷射器密封面延伸，所述喷射器密封件被设置成靠近所述喷射器密封面并处于所述喷射器喷嘴壳体的下部。

9.根据权利要求8所述的发动机，其中，所述喷射器喷嘴壳体包括渐细部。

10.根据权利要求8所述的发动机，其中，所述喷射器密封件在处于轴向卡紧载荷下的同时被卡在所述喷射器密封面与发动机气缸盖密封面之间，所述发动机气缸盖密封面与所述喷射器密封面相对设置。

11.根据权利要求8所述的发动机，其中，所述喷射器密封件是包括中心孔的圆筒状圆盘。

12.根据权利要求11所述的发动机，其中，所述中心孔构造成在所述喷射器喷嘴壳体的凹槽部内过盈配合。

13.根据权利要求12所述的发动机，其中，所述凹槽部是围绕所述喷射器喷嘴壳体周向地设置的圆形棘爪。

14.根据权利要求11所述的发动机，其中，所述喷射器密封件的中心孔构造有至少一个向内的径向凸起。

15.一种将燃料喷射器组件密封在内燃机的发动机气缸盖内的方法，包括：

设置喷射器密封件；

设置凹槽部，所述凹槽部位于所述喷射器密封件的最终位置处的燃料喷射器主体的外径上，其中，所述喷射器密封件的内圆直径的直径尺寸设置成与所述燃料喷射器主体的外径形成过盈配合；

使所述喷射器密封件沿所述燃料喷射器主体的外径轴向地滑动，导致与所述外径过盈配合；

使所述喷射器密封件卡合到所述凹槽部中；

将所述喷射器密封件保持在所述凹槽部内，其中，所述喷射器密封件适于当一旦处于所述凹槽部内时就回弹；以及

将所述燃料喷射器组件插入到位于所述发动机气缸盖内的喷射器钻孔中。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括以下步骤：

一旦所述喷射器密封件插入到所述发动机气缸盖中，对所述喷射器密封件施加轴向卡紧载荷。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述喷射器主体包括喷射器喷嘴，所述喷射器喷嘴位于所述喷射器主体的下部并适于在远端处包括渐细部。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述喷射器密封件是包括中心孔的圆筒状圆盘。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述圆盘的内径适于在其中包括至少一个松开部。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述喷射器密封件的尺寸设置成邻近所述喷射器密封面延伸，以便在所述燃料喷射器组件安装在所述发动机气缸盖内时接收所述轴向卡紧载荷。

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