CN102282358B - 用于燃油喷射系统的双相弹簧组件 - Google Patents

用于燃油喷射系统的双相弹簧组件 Download PDF

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Abstract

一种用于燃料喷射系统的双相弹簧组件，所述组件包括金属主体和橡胶环。所述主体包括与圆周壁一体连接的基底，所述圆周壁具有径向倾斜的边缘。所述基底限定中心开口。所述径向倾斜的边缘成角度地远离所述主体的中心。所述橡胶环固定在所述基底上且被固定到所述圆周壁的内表面。所述橡胶环覆盖所述基底的横档，而所述径向倾斜的边缘是外露的。所述橡胶环设置成直接邻接所述燃料喷射系统的至少第一部分，并且所述径向倾斜的边缘设置成直接邻接所述燃料喷射系统的第二部分。

Description

用于燃油喷射系统的双相弹簧组件
相关申请
本申请涉及并要求了于2009年1月26日递交的名称为“用于燃料喷射器的双相弹簧”的美国临时专利申请61/145,346的优先权，该临时申请在此通过参考它的全部并入本申请中。
技术领域
本发明的实施例总的涉及用于内燃机的燃料喷射系统，并且更具体地涉及包括双相弹簧组件的燃料喷射系统。
背景技术
名称为“燃料喷射器隔离座”的美国专利7,293,550和名称为“燃料喷射器隔离和密封构件”、公开号为2007/0113828的美国专利申请公开了传统的燃料喷射器隔离构件。
图1说明了内燃机汽缸头12内的传统燃料喷射系统10的前视图。汽缸头12包括阶梯状的喷射器孔14，该喷射器孔容纳燃料喷射系统10的至少一部分。燃料喷射系统10包括主体16和从主体16轴向延伸出的顶端18。
喷射器孔14包括主燃烧室20，燃料喷射系统10的主体16位于主燃烧室20内。喷射器孔14还包括锥形燃烧室22，顶端18进入其中。
在操作中，燃料喷射系统10直接传送预定量的燃料到燃烧室24。环状燃烧密封装置26绕顶端18的柱身固定。燃烧密封装置26密封地接合汽缸头紧邻锥形燃烧室22的一端的一部分和顶端18，从而防止在燃烧室24内的气体向上进入锥形燃烧室22。
环状对准环28安装在紧邻主燃烧室20和锥形燃烧室22接合处的气缸头12的内部横档30上。环状对准环28通常为金属环，其在燃料喷射系统14的主体16和汽缸头12之间提供硬触点。然而如美国专利7，293，550的描述和所示，橡胶环构件和杯形弹簧垫圈可被用于代替图1所示的隔离环28。
总之，无论如何，对准环在内燃机工作的整个范围内提供无变化的弹簧刚度。而且，通常使用另外的部件来确保隔离环固定在燃料喷射系统中。
发明内容
本发明的某些实施例提供了双相弹簧组件，设置成用于燃料喷射系统。该组件可包括金属主体和橡胶环。
所述主体包括与圆周壁一体连接的基底，所述圆周壁具有径向倾斜的边缘。基底限定中心开口。径向倾斜的边缘成角度地远离主体的中心。
所述橡胶环被固定在基底的上且被固定到圆周壁的内表面。所述橡胶环可被粘合到所述基底并且覆盖所述基底的横档。所述径向倾斜的边缘是外露的。也即，所述径向倾斜的边缘不被所述橡胶环覆盖。所述橡胶环设置成直接邻接所述燃料喷射系统的至少第一部分，并且所述径向倾斜的边缘设置成直接邻接所述燃料喷射系统的第二部分。
所述径向倾斜的边缘和橡胶环设置成相配合以牢固地将燃料喷射系统相对于内燃机的汽缸头保持在合适位置。所述径向倾斜的边缘成一与燃料喷射系统的一部分相配合的角度。
所述橡胶环的内缘可朝向所述中心开口延伸超过基底的内缘。
所述圆周壁和所述基底限定内部腔。所述橡胶环容纳在所述内部腔内。
本发明的某些实施例提供一种内燃机系统，所述内燃机系统包括汽缸头、燃料喷射器和双相弹簧组件。所述汽缸头可包括燃料喷射器孔，所述燃料喷射器孔具有与锥形燃烧室连通的主燃烧室。
所述燃料喷射器可包括主喷射器体和从主喷射器体轴向延伸出的顶端。所述主喷射器体的至少一部分位于主燃烧室内。所述顶端的至少一部分位于锥形燃烧室内。
所述双相弹簧组件使所述燃料喷射器处于汽缸头内的合适位置。所述组件包括金属主体，所述金属主体包括与圆周壁一体连接的基底，所述圆周壁具有径向倾斜的边缘。所述基底限定中心开口。所述径向倾斜的边缘成角度地远离所述主体的中心。
橡胶环被固定在基底上且被固定到所述圆周壁的内表面。所述橡胶环覆盖所述基底的横档，从而所述径向倾斜的边缘是外露的，所以所述橡胶环接触不到它。所述橡胶环直接邻接所述主喷射器体的至少第一部分。所述径向倾斜的边缘直接邻接主喷射器体的第二部分。
附图说明
图1所示为内燃机汽缸头内的传统燃料喷射系统的正视图。
图2所示为根据本发明实施例的双相弹簧组件的等比例俯视图。
图3所示为根据本发明实施例的双相弹簧组件的侧视图。
图4所示为根据本发明实施例的双相弹簧组件的横向剖视图。
图5所示为根据本发明实施例的内燃机汽缸头内的燃料喷射系统的简化正视图。
图6所示为与传统的隔离环相比，根据本发明实施例有关的燃料喷射系统的双相弹簧组件的改进频率响应曲线图。
图7所示为与传统的隔离环相比，根据本发明实施例有关的燃料喷射系统的双相弹簧的阻尼效应的时间曲线图。
在详细说明本发明实施例之前，应当理解本发明的应用将不限于下述描述和图中说明的部件的设置和结构细节。本发明能有其他实施例并能以各种方式实施。而且，应当理解本发明所用的措辞和术语仅用于说明的目的并不应视为限制。“包括”和“包含”以及其变化的使用是为了包括其后所列出的物和该物的等同物以及增列的物体和其等同物。
具体实施方式
图2和图3分别说明了根据本发明实施例的双相弹簧组件40的等比例俯视图和侧视图。组件40通常包括拉制金属主体，该金属主体结合到内部橡胶构件。
参考图2和图3，组件40包括拉制金属弹簧构件，该金属弹簧构件在轴向截面上可能是圆形的。组件40包括平面基底42，该平面基底42限定中心圆形开口44。圆周壁46与基底42的外部边缘(即外径)一体形成并从该外部边缘处向上延伸。
圆周壁46的上部圆周边缘48径向成角度地远离组件40的中心X。如图5所述，成角边缘48设置成有助于使组件40相对于燃料喷射系统处于合适位置。而且，当成角边缘48紧邻燃料喷射系统时其还具有硬的弹性刚度。
模制橡胶环50粘合到由基底42的上表面限定的横档52(图4所示)上。模制橡胶环50可为任何类型的橡胶材料。关于粘合过程的方面，对横档52和圆周壁46的内表面进行预处理和施加粘合剂。一旦模制橡胶环50被模制到金属表面，组件40被硫化，从而牢固地将橡胶环50粘合到金属，以防止橡胶环从金属上剥落。
图4所示为双相弹簧组件40的横向剖视图。如图所示，模制橡胶环50牢固地粘合到成角边缘48之下的直立壁46的横档52的内表面上。可选择地，橡胶环50粘合到横档52和壁46上的部分比图4所示的可多可少。橡胶环50位于组件40内，与组件40相对比，其低于或高于组件40。
如图4所示，边缘48径向成角度地远离组件40的中心轴。即边缘48远离组件40的中心倾斜。此外，橡胶环50的内部边缘延伸超过基底52的内部边缘的边缘进入内部腔室54。与金属边缘48具有硬的弹簧刚度相反，橡胶环50减弱振动并且具有软的弹簧刚度。
图5所示为根据本发明实施例的内燃机汽缸头62内的燃料喷射系统的简化正视图。除了使用双相弹簧组件40来替代金属隔离环外，燃料喷射系统60与图1所示的系统相类似。
组件40位于汽缸头62的主燃烧室66内，使得金属基底42安装于孔穴的锥形燃烧室70之上的横档68上。如图5所示，橡胶环50延伸超过基底42的边缘。同样地，限定橡胶环50的内部开口的边缘直接邻接燃料喷射系统的主体72。此外，橡胶环50的上部表面夹在基底42的横档52和燃料喷射系统60的主体72的水平基面76之间，从而支承燃料喷射系统60。橡胶环50可通过干涉配合固定主体72或可选择地被粘合到主体72。
也如图5所示，上部边缘48成一定角度以配合容纳并牢固地保持主体72的靠下部有角的部分78。金属上部边缘48直接邻接主体72，它们之间没有橡胶物。
如上所述，上部边缘48与主体72的成角部分48的配合与支撑主体72的橡胶环50一起协力将燃料喷射系统60固定在汽缸头62内的垂直位置。由于组件40在金属(边缘48)接触面和橡胶(橡胶环50)接触面处接触燃料喷射系统60，因而组件40提供双相弹簧效应。成角边缘48确保保持燃料喷射系统60处于合适的位置。成角边缘48和橡胶环50相配合以形成杯状结构(具有中心开口)，以容纳并保持燃料喷射系统60的主体72的靠下部分。
燃料喷射系统60的高程基准由组件60控制。高程基准是指组件40设置喷射器顶端处于汽缸头62中的位置。高度随着定位条件变化而极少量的变化。但是，正如提到的，由于边缘48的相对于主体72的有角的部分78相配合地接受角度，边缘48保持燃料喷射系统60处于合适的位置。相应地，高度基准被控制。
关于组件40的双相性质，组件10的第一相包括橡胶环50，该橡胶环50在低负载(例如发动机空转，通常1000N以下)时提供隔离和阻尼。组件10的第二相为拉制金属的成角边缘48，该边缘48在高负载(例如当汽油压力大大增加通常增至3500N时，油门全开状态)时提供耐久性并限制系统的运动。
橡胶环50的阻尼效应防止燃料喷射系统60共振和产生空气传播噪声以及结构传递噪声。结构传递噪声通常为从一个部件传递到另一个部件的振动。空气传播噪声是人从发出响声或振动的物体接收到的可听噪声。通常空气传播噪声由喷射系统60本身产生，而结构传递噪声是由喷射系统60传递到汽缸头62的噪声。橡胶环50抑制这两种类型的噪声。
与传统的隔离环相反，本发明的实施例提供的双相弹簧组件具有两个明显不同的弹簧刚度以便在低负载时提供隔离和在高负载时限制运动。本发明的实施例也为定位喷射器顶端于燃烧室中设置高程基准。粘合的橡胶环50也提供阻尼效应到喷射系统以限制从喷射系统传递到汽缸头的振动。橡胶环50的阻尼效应也防止喷射器体共振并产生空气传播噪声和结构传递噪声。
图6所示为与传统的隔离环相比，用于根据本发明实施例的燃料喷射系统的、改进的双相弹簧组件的频率响应曲线图。图7所示为与传统的隔离环相比，用于根据本发明实施例的燃料喷射系统的双相弹簧组件的阻尼效应的时间曲线图。如图6和7所示，可以发现本发明的实施例优于图1描述和所示的传统的隔离环。
本发明的实施例提供用于使其处于合适位置的自动系统。边缘48的角度设置成保持喷射系统始终垂直以限制在燃烧室喷射器密封装置的侧面负载。相应地，密封装置的耐久性和性能得到改进。
而且，组件40被单独地安装到喷射器体，从而通常用于传统的系统的额外部件就不需要了。
当各种空间和方向的术语，如顶部、底部、靠下部、中部、侧部、水平、垂直、前部和类似的用语用于描述本发明的实施例时，应当理解这种术语仅仅是用于图中所示的方向。该方向可以倒转、转动或有其他的改变，如上部分可以是靠下部分，反之亦然，水平变成垂直，以及类似的情况。
前述的变化和改进都落入本发明的范围内。应当理解本发明公开的和本发明所限定的内容涵盖了所有可选择的两个或多个所述单个特征的组合或者从本发明和/或附图显而易见的组合。所有这些不同的组合构成了本发明各种可选择的方面。本发明描述的实施例说明了用于实施本发明的已知的最佳方式。
本发明的各种特征阐明在下述权利要求中。

Claims (20)

1.一种被构造用于燃料喷射系统的双相弹簧组件，所述组件包括：
金属主体，所述金属主体包括与圆周壁一体连接的基底，所述圆周壁具有径向倾斜的边缘，所述基底限定中心开口，其中所述径向倾斜的边缘成角度地远离所述主体的中心；和
橡胶环，所述橡胶环被固定在所述基底上且被固定到所述圆周壁的内表面，所述橡胶环覆盖所述基底的横档，所述径向倾斜的边缘是外露的，其中所述橡胶环设置成直接邻接所述燃料喷射系统的至少第一部分，并且其中所述径向倾斜的边缘设置成直接邻接所述燃料喷射系统的第二部分；
所述橡胶环位于所述组件内。
2.根据权利要求1所述的组件，其中所述径向倾斜的边缘和所述橡胶环设置为相配合以牢固地将所述燃料喷射系统相对于内燃机的汽缸头保持在合适的位置。
3.根据权利要求1所述的组件，其中所述橡胶环的内缘朝向所述中心开口延伸超过所述基底的内缘。
4.根据权利要求1所述的组件，其中所述径向倾斜的边缘成一与燃料喷射系统的一部分相配合的角度。
5.根据权利要求1所述的组件，其中所述橡胶环被粘合到所述基底。
6.根据权利要求1所述的组件，其中所述圆周壁和所述基底限定内部腔，其中所述橡胶环容纳在所述内部腔内。
7.一种内燃机系统，包括：
汽缸头，所述汽缸头包括燃料喷射器孔，所述燃料喷射器孔具有与锥形燃烧室连通的主燃烧室；
燃料喷射器，所述燃料喷射器包括主喷射器体和从所述主喷射器体轴向延伸的顶端，所述主喷射器体的至少一部分位于所述主燃烧室内，并且所述顶端的至少一部分位于所述锥形燃烧室内；和
双相弹簧组件，所述双相弹簧组件使所述燃料喷射器处于所述汽缸头内的合适位置，所述双相弹簧组件包括：
金属主体，所述金属主体包括与圆周壁一体连接的基底，所述圆周壁具有径向倾斜的边缘，所述基底限定中心开口，其中所述径向倾斜的边缘成角度地远离所述主体的中心；和
橡胶环，所述橡胶环被固定在所述基底上且被固定至所述圆周壁的内表面，所述橡胶环覆盖所述基底的横档，所述径向倾斜的边缘是外露的，其中所述橡胶环直接邻接所述主喷射器体的至少第一部分，并且其中所述径向倾斜的边缘直接邻接所述主喷射器体的第二部分；
所述橡胶环位于所述组件内。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述基底的靠下部分邻接靠近所述主燃烧室过渡到所述锥形燃烧室的位置的汽缸横档。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述橡胶环邻接所述主体的下部水平基底部分和所述主体的垂直部分。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述径向倾斜的边缘和所述橡胶环配合以牢固地将所述燃烧喷射器相对于所述汽缸头保持在合适的位置。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述橡胶环的内缘朝向所述中心开口延伸超过所述基底的内缘。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述径向倾斜的边缘成一与所述燃料喷射器的一部分相配合的角度。
13.根据权利要求7所述的系统，其中所述橡胶环被粘合到所述基底。
14.根据权利要求7所述的系统，其中所述圆周壁和所述基底限定内部腔，其中所述橡胶环容纳在所述内部腔内。
15.一种用于燃料喷射系统的双相弹簧组件，所述组件包括：
主体，所述主体包括与圆周壁一体地连接的基底，所述圆周壁具有径向倾斜的边缘，所述径向倾斜的边缘成角度地远离所述主体的中心，所述基底限定中心开口；和
橡胶环，所述橡胶环固定在所述基底的横档上，所述径向倾斜的边缘是外露的，其中所述橡胶环设置成直接邻接所述燃料喷射系统的至少第一部分，并且其中所述径向倾斜的边缘设置成直接邻接所述燃料喷射系统的第二部分；
所述橡胶环位于所述组件内。
16.根据权利要求15所述的组件，其中所述主体由第一材料形成，并且所述橡胶环由第二材料形成，其中所述第一材料不同于所述第二材料。
17.根据权利要求16所述的组件，其中所述第一材料包括金属。
18.根据权利要求15所述的组件，其中所述径向倾斜的边缘和所述橡胶环设置为相配合以牢固地将所述燃料喷射系统相对于内燃机的汽缸头保持在合适位置，其中所述橡胶环的内缘朝向所述中心开口延伸超过所述基底的内缘，并且其中所述径向倾斜的边缘成一与所述燃料喷射系统的一部分相配合的角度。
19.根据权利要求15所述的组件，其中所述橡胶环被粘合到所述基底。
20.根据权利要求15所述的组件，其中所述圆周壁和所述基底限定内部腔，其中所述橡胶环容纳在所述内部腔内。
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