CN1249801A - 连接燃料压力管至内燃机燃料喷嘴的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于连接燃料压力管(9)至内燃机侧面燃料喷嘴组件(2)的装置,它提供由喷嘴(2)至输出点的漏泄反馈转移用管道,以便回至燃料供给系统,它具有支架元件(10)用于装在喷嘴壳体上,以及供接收燃料压力管(9),外套元件(8),其形状与支架元件(10)配合以限定漏泄反馈贮槽(34),以及导管用于连通来自喷嘴的燃料漏泄反馈流及用于控制输送供重复使用的漏泄反馈的燃料。还提供了使用这种装置的方法。

Description

连接燃料压力管至 内燃机燃料喷嘴的装置及方法

本发明涉及一种燃料供给装置，更具体地说，涉及一种内燃机燃料喷嘴的高压燃料供给连接器，以提供漏泄反馈液体用的管道，一种连接这种装置的方法以及包括这种装置的发动机。

诸如柴油发动机使用的高压燃料喷射系统可能属于此种类型，其燃料来自“总管道”(高压燃料总管，喷射用燃料是根据喷嘴的需要从它吸取)。在此种系统中，为了限制发动机高度或其它原因可以方便地使燃料由管道通过压力管进入喷嘴侧面上的而不是上面的入口。

上述型号喷嘴的上部常常被气缸头的壳体包围，但是它可能需要一个帽罩来包容，例如凸轮轴外套设置在汽缸头上面，特别是在为了限制发动机的高度和/或重量，汽缸头高度较浅的情况下。

在上述系统中，连接侧面供应管至喷嘴时可能出现若干问题，特别是由喷嘴连接器附近的燃料漏泄可能与汽缸头内部或上面装的稀释的发动机润滑油混合。使这一问题变得更严重的是这种漏泄通常发生在发动机操作者视线以外。

此类喷嘴产生的进一步问题是侧向力可以传递至喷嘴壳体引起壳体变形，从而粘滞喷嘴的活动零件。在发动机设计不易允许喷嘴的上部直接支承在汽缸头上时这种情况可能特别严重。

进一步的问题是角度或横向失调，它可能发生在燃料供给管道与喷嘴壳体之间的界面上，具有限制装置的刚性连接器用于校正失调或公差叠加可能导致界面上更加严重的燃料漏泄和/或连接器或喷嘴壳体内的应力。

在制造紧固件和防漏泄燃料供给连接器至侧面供给喷嘴方面的问题在现有技术中有叙述。例如，美国专利US-A-5365907公布了连接至喷嘴的侧面供给连接器，其中设置了压力管，位于气缸头的凹槽内，使压力管的内端对准喷嘴的燃料入口，借助拧入气缸头的螺纹管螺帽将压力管与喷嘴牢固接合。压力管的外端延伸通过管螺帽并端接在供给管的紧固件上。

英国专利申请公报GB 2310891-A公开了类似的布置，其压力管具有截锥垫圈，用支承在垫圈上的松凸缘强迫其与喷嘴接合，以及用螺纹紧固件将其保持在气缸头上。日本专利申请JP 08-144886-A公开了另一种布置，其压力管通过气缸头内的通道与喷嘴接合，并用凸缘端接在外端处。然而没有一种现有技术公开的喷嘴侧供给装置，可适合于上面接合，而不是在气缸头壳体内接合。

例如在气缸头内被气体转化机构占据的空间留下的空隙不足以安装喷嘴侧供给连接器，或者气缸头仅具有浅的高度的情形下，可能只适合于在气缸头上面设置连接器。在此种情况下，这里不适合于用气缸头壳体直接支承喷嘴的上部，以抵消侧向力，侧向力是在安装普通的侧面供给连接器时施加的，其结果可能引起喷嘴弯曲。

除了燃料供给之外，还需要带有几条总管道喷射系统的燃料漏泄反馈措施，因为供给液体的一部分用于控制喷嘴的内部工作和/或冷却，以及随后返回燃料供给系统。换句话说它可称为燃料由喷嘴漏泄反馈，其方法是直接连通喷嘴内的较低的漏泄口与气缸头内的通道，但是气缸头内长而直径小的钻孔使该措施在加工方面有困难。

德国专利DE 4427717-C1公布的一种装置，它可以在气缸头主壳体上面一处设置燃料供给连接器至喷嘴的侧面，以及由于连接器可滑动的本性，喷嘴壳体的侧面载荷可以降至最小或避免。然而，没有提供适当的措施使燃料由喷嘴漏泄反馈至输出端，以及公开的漏泄通道由于存在螺纹部分而具有较高的阻力。

本发明的目的是提供一种装置和方法，用于固定由侧面供给喷嘴至输出端的燃料漏泄反馈转移器，以便返回至燃料供给系统，特别是提供一种装置和方法，用于转移由高压侧面供给喷嘴连接器至低压漏泄反馈装置的燃料漏泄以便重复使用，而只引起对喷嘴壳体最小的附加侧面载荷。

本发明的进一步目的是提供一种装置和方法，它可以在气缸头壳体上面的位置连接压力管至侧面供给喷嘴以及其方式可以避免或减少喷嘴的侧面载荷。

本发明的进一步目的是提供一种装置和方法，它具有的元件适合于压力管及喷嘴的入口之间的精确对准。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于连接燃料压力管至内燃机的侧面燃料喷嘴组件的装置，上述喷嘴组件包括在其侧壁上具有燃料供给孔的喷嘴壳体，它具有装在喷嘴壳体上的支架元件，喷嘴壳体用于接收燃料压力管，上述支架元件用的外套件的外形与上述支架元件配合使用以限定漏泄反馈贮槽，上述支架元件以及上述外套件内设置有导管以便由喷嘴出来的燃料漏泄反馈流与漏泄反馈贮槽连通，以及在贮槽内设置排放元件，以便能控制输送供重复使用的漏泄反馈燃料。

本装置从而提供了一种简单的和较直接的燃料漏泄反馈转移，用以将由侧面供给喷嘴运送至输出端的燃料返回到燃料供给系统。本装置特别适合于转移漏泄反馈燃料由高压侧面供给喷嘴连接器至低压漏泄反馈元件供重复使用。

最好，外套件具有适合于在内燃机壳体部件上固定用的主支架元件以及支架组件用的托架元件，它适合于在主支承元件上固定，使得支架装置可以在托架元件内活动，而支架装置可装配在喷嘴壳体上使处于工作位置，这时燃料压力管的鼻部位于喷嘴壳体侧壁的燃料供给孔内，这样使支架装置夹持在喷嘴壳体上，但是在支架装置与托架元件之间可以有相对运动。

这种布局有利于压力管在工作位置的控制加载以及有效密封垫的固定，同时使附加的喷嘴侧面载荷减至最小。

最好，支架装置具有套筒部分用以轴向装在喷嘴壳体上，支管部分用于接收燃料压力管，以及外套件的形状制成适合于通过支管部分支承支架装置并与支管部分配合用于限定漏泄反馈贮槽。

最好，主支承元件具有通孔以及托架元件具有凸出的鼻部通过该通孔，支架装置的支管部分可活动地放置在前鼻部内。

为了便于有效的密封及固定漏泄反馈贮槽和漏泄燃料用导管，支架装置的支管部分宜于具有一组有间距的环形凸缘，每个凸缘具有环形凹槽以接收密封环，与托架元件前鼻部的内孔啮合，而有间距的环形凸缘之间的环形容积组成了漏泄反馈贮槽。一个附加的密封环可以设置在燃料压力管与支架装置的支管之间。

最好，支管部分具有螺纹部分，用以拧入燃料压力管，而压力管可以与喷嘴壳体的侧面孔防漏接合。

被有间距的环形凸缘之间限定的环形容积组成了由喷嘴壳体燃料漏泄反馈的接收舱，应有适当的导管以便使漏泄反馈流由壳体通到上述接收舱，以及具有排放元件，例如在托架元件上的排放口，以便液体由接收舱流出。

最好，排放元件适合接收用以输送漏泄反馈的燃料的导管。排放元件最好相对于燃料压力管横向开口。

在一个最佳实施例中，主支承元件以可拆卸方式装配在内燃机的气缸头上，支承元件通孔的横截面仅稍大于托架元件的鼻部。

在该实施例中，为了将支架装置装配在喷嘴壳体内，主支承元件与支架装置一起由无气缸头的位置移动，以便使支架装置占据上述工作位置，而主支承元件可以固定到气缸头上。

在一个代替的实施例中，主支承元件与内燃机的气缸头制成整体以及主支承元件内的通孔具有适当的尺寸可使支架装置单独由无喷嘴壳体的位置移动至壳体上的上述工作位置。最好托架元件具有凸缘部分以便将托架元件装配到主支承元件上。

支架装置的套筒部分最好尺寸稍大于喷嘴壳体和具有带间距的密封元件，以便使喷嘴壳体在壳体侧面孔的任一侧密封接合。

托架元件可以用紧固件固定到主支承元件上，以及调节元件最好具有能使托架元件相对于上述紧固件横向移动的元件，更具体地说，紧固件最好具有延伸通过托架元件通孔的螺钉，以及通孔的尺寸稍大于螺钉，以实现上述的横向移动。

最好，喷嘴壳体的侧面孔具有锥度环形壁用以放置压力管的鼻部。侧面孔的锥度可具有比压力管的鼻部大的夹角，使管子的前角在与上述环形壁接合时受载荷而变形，以促进孔的密封整体性。进一步的调节是在支架装置与托架元件之间设置一定的横向可调节性来实现的。

根据本发明的另一方面，提供连接燃料压力管至上述内燃机侧面燃料喷嘴组件的装置，上述喷嘴组件包括侧壁上带有供给孔的喷嘴壳体，上述装置具有主支承元件，它放置在或适合于放置在内燃机的壳体上，特别是内燃机的气缸头上，燃料压力管用的支架装置，它适合固定在上述喷嘴壳体上，支架装置用的托架元件，它适合固定在上述主支承元件上，支架装置可在上述托架元件内活动，以及在喷嘴壳体的侧面孔内放置压力管鼻部的元件，布置应是这样的，喷嘴组件放置在内燃机上，支架装置通过喷嘴组件的外端或顶端装配到喷嘴壳体上，使其处于工作位置，而燃料压力管的鼻部放置在喷嘴壳体侧壁的燃料供给孔内，这样使支架装置保持在喷嘴壳体上，但支架装置与托架元件之间可以相对移动。

本发明也可以是带有上述装置的内燃机。

根据本发明的另一方面，提供了一种连接燃料压力管至内燃机侧面燃料喷嘴的方法，以便建立一条漏泄反馈通道，将喷嘴流出的漏泄反馈的燃料引导走，该方法包括以下步骤：提供接收压力管的支架装置；将压力管用的支架装置放置在喷嘴壳体上保持工作位置，将支架装置放置在带有紧固件的外套元件上，在支架装置处于工作位置时将外套元件固定到内燃机上，将压力管放置在支架装置内及使压力管位于侧面孔处从而保证喷嘴和排放元件通过漏泄反馈贮槽的液体连通。

在本方法的最佳实施例中，外套件具有主支承元件和支架装置用的托架元件，主支承元件固定在内燃机的壳体上，托架元件固定在主支承元件上，以及这样安装支架装置，使它可在托架元件内活动，因此支架装置在喷嘴壳体上时处于工作位置，而燃料压力管的鼻部位于喷嘴壳体侧壁的燃料供给孔内，这样使支架装置保持在喷嘴壳体上，但支架装置与托架元件之间可以相对运动。

最好，为了精密接合和控制侧面载荷，在喷嘴壳体的侧面孔内安装压力管时使用设置在托架元件与主支承元件之间的调节元件，以便控制其相对运动。

通过所述装置的实施例，本专业技术人员可明白本发明方法的其它特点。

根据本发明的另一方面，提供了一种在内燃机气缸头上面位置连接燃料压力管至内燃机侧面供给喷嘴的方法，上述方法包括以下步骤：提供压力管用支架装置，将支架装置放置在托架元件上，将支架装置装配到喷嘴组件的壳体上，使其在喷嘴壳体上处于工作位置，将托架元件在放置有支架装置时固定到与内燃机合并的主支承元件上，以及使压力管放置在喷嘴壳体侧壁的供给孔处，而这时它被支架装置支承在工作位置，这样使支架装置保持在喷嘴壳体上，而又允许支架装置与托架元件之间的相对运动，以避免或减轻对喷嘴组件的侧面加载。

以下利用实施例和参考附图对本发明解释，附图中：

图1为本发明第一实施例装置的侧视剖面图，其中它在内燃机上的装配一般是由喷嘴上方进行。

图2为本发明第二实施例装置的侧视剖面图，为了便于在内燃机上的装配，喷嘴上面的入口被遮断，或者框架(主支承元件)被由气缸头延伸出的壁限定。

参见附图，图1示出装配在内燃机上的气缸头H的一部分，其中燃料喷嘴2的喷管端1被梅花螺帽3夹持着。在此实例中，气缸头H为浅结构型以减少其重量以及因此具有较低的顶面4，结果使喷嘴壳体5的上端很大程度地伸出在气缸头上面。

一条普通的总管道6位于气缸头H的上面及一侧。该总管道6用于输送来自油泵(图中未示出)压力至1600bar(巴)的燃料。

框架7限定了一主支承元件，它可能是本发明装置专用的或者可以包括内燃机其它零件，例如凸轮轴(图中未示出)用的保持装置，在装配到内燃机上之前准备好框架，以一种装配方式(如后述)装上漏泄反馈外套8，该外套限定燃料压力管9的支架用的托架元件，支架的形状为T形件，见后述。

漏泄反馈外套8的准备是把密封环11装配到与外套的鼻部12相邻的但有间距的槽内。外套8随后放置在框架7上，这样使其鼻部12通过框架7的孔13。外套8被螺纹紧固件14松固定在框架上。为了以后提供一些位置的可调性，框架孔13的尺寸大于鼻部12以及外套8的紧固件孔15也比紧固件(螺钉)14大。

T形件10的准备是把两个密封环16，17装至T形件的套筒部分10A内的有间距槽16A，17A内，以及再把两个密封环18，19装至T形件的支管部分10B上的有间距的凸缘20，21上。T形件10随后装配入漏泄反馈外套的通道22内，其套筒部分10A呈公称的垂直状态，T形件10被密封环18，19摩擦保持在此位置。T形件10的支管部分10B具有螺纹23，其长度为其内通道公称长度的1/4。在压力管9与支管部分10B之间设置有密封环36。

T形件的套筒部分10A的内径稍大于喷嘴壳体5的外径，这样当随后装配到喷嘴上时如图所示，套筒与喷嘴的装配紧密，减少了密封环16，17的变形。

框架7与漏泄反馈外套8及T形件10一起下降至气缸头上的位置，在该操作中，T形件的套筒部分10A与喷嘴壳体5滑动接合。当框架7处于气缸头H上的位置时，它被螺纹紧固件24固定住。当T形件10处于图1所示工作位置时，产生紧固作用。

压力管9在其第一端具有截头锥形座25，在其第二端具有六角形头26以及沿其长度约一半处有外螺纹27，它拧入T形件的支管10B直至第一端25开始与喷嘴壳体5内的凹槽28啮合。压力管9与凹槽28对准后进入牢固啮合，漏泄反馈外套8可以用手相对于框架7轻松地滑动，以保证压力管的第一端25与凹槽28最佳的对准。

压力管9随后在T形件10内充分紧固以保证压力管的第一端25与喷嘴2之间无漏泄的连接。最好喷嘴内的凹槽28具有夹角大于压力管9第一端25夹角的锥形或截头锥形以提供一尖角，它可在载荷下变形以保证密封的整体性。

漏泄反馈外套8可以用拧紧螺纹紧固件14的方法牢固地夹持在框架7上。这样T形件10紧密装配在喷嘴内，而不引起任何有害的侧面载荷，因为支管10B可以在外套8的通道22内活动。

导管29可从总管道6连接至压力管9的第二端26。燃料的流动是通过导管29和压力管9而进入喷嘴内的供给通道30，供给通道30与凹槽28是液体连通的。

例如由于热膨胀引起的框架7或其它元件沿垂直于喷嘴的轴线A-A方向的任何运动，均将被漏泄反馈外套8及T形件的支管10B之间的轴向运动所补偿。在其它方向可能遇到的任何极小的运动将被T形件的支管10B和漏泄反馈外套8之间的密封环18，19的变形以及存在于凸缘20，21和通道22之间的小间隙所吸收。

可以看出，上述装置的形状可使漏泄反馈的燃料由喷嘴2通过通道31，32排走，通道31，32提供喷嘴的漏泄反馈口33及容积34之间的液体贯通，容积34被漏泄反馈外套8及两个凸缘20，21限定的T形件的支管的一部分所包容。通道35连接容积34与漏泄反馈外套内的普通漏泄反馈输出连接管(图中未示出)。连接装置内的漏泄反馈导管至容积34组成阻力较低的通道，从而促使漏泄反馈的燃料流向容积34。

图2为本发明的第二实施例。在该实施例中装置的形状适合与框架7装配，框架7为气缸头H的整体部分或业已固定在气缸头上。对该实施例的需要可能增加，例如，框架7是由气缸头H延伸出的壁件及与其不可分离。

本实施例装置与图1所示装置的不同之处在于漏泄反馈外套8的上部，密封环11的上部及框架孔13的上部各自在离开气缸头H的方向延伸一段距离，其大致范围将在下面叙述。

装置的装配顺序也不同于第一实施例，在将喷嘴2装配到气缸头H上之后，T形件10与密封环一起通过框架7的延伸孔13插入以及套筒10A与喷嘴壳体5滑动啮合以占据工作位置。孔13必须由气缸头延伸足够的距离，以便使支管10B在与喷嘴2啮合之前允许支管10B离开喷嘴。图2虚线示出的T形件处于离开喷嘴壳体5的位置以及通过孔13初次插入。

漏泄反馈外套8的尺寸是这样的，当处于对着框架7的位置时其上装配的密封环11将封住孔13。外套8与密封环11一起首先处于鼻部12对准孔的位置，并与T形件的支管10B在一条直线上。外套的鼻部12随后通过孔13，外套的镗孔22与T形件的支管10B上的密封环18，19进行啮合。外套8精确地压对着框架7和用螺纹紧固件14松固定在此位置。随后将压力管9拧入T形件的支管10B内。本发明上述实例的漏泄反馈路线避免了长的小直径钻孔及与之关联的在气缸头内的端接，而且至容积34的通道为阻力较低的通道，T形件支管10B内的径向通道32处于螺纹23之前，这些都促进了漏泄反馈的燃料流至容积34。

第二实施例装配程度的其余部分与第一实施例相同。

本发明的上述实例中当然还可以有改进，例如，T形件10的支管10B或至少支管10B的一部分是与T形件其余部分可拆的，这样上述其余部分就可由喷嘴壳体5的上面装配，从而消除了如图2所示全部T形件穿过孔13的需要。准备装配到该T形件的其余部分的可拆支管部分可通过孔13用螺纹连接保持在工作位置。

Claims (23)

1.一种用于连接燃料压力管至内燃机的侧面燃料喷嘴组件的装置，上述喷嘴组件包括在侧壁上带有燃料供给孔的喷嘴壳体，它具有装配到喷嘴壳体上用的支架元件，支架元件用于接收燃料压力管，上述支架元件用的外套件的外形与上述支架元件配合使用以限定漏泄反馈贮槽，上述支架元件内设置有导管以便由喷嘴出来的燃料的漏泄反馈流与漏泄反馈贮槽连通，以及在贮槽内设置排放元件，以便能控制输送供重复使用的漏泄反馈燃料。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于外套元件具有主支承元件适合于固定到内燃机的壳体部分上，以及支架装置用的托架元件适合于固定到主支承元件，使得支架装置可以在托架元件内活动，而支架装置可以固定到喷嘴壳体上，这样使其处于工作位置，这时燃料压力管的鼻部位于喷嘴壳体的侧壁的燃料供给孔内，从而使支架装置夹持在喷嘴壳体上，但支架装置与托架元件之间可以有相对运动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于主支承元件适合于放置在内燃机的气缸头上。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的装置，其特征在于支架装置具有套筒部分用于轴向装在喷嘴壳体上，支管部分用于接收燃料压力管，以及外套元件用于通过支管部分支承支架装置并与支管部分配合使用以限定漏泄反馈贮槽。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于主支承元件具有通孔以及托架元件具有延伸通过该孔的鼻部，支架装置的支管部分可活动安装在该鼻部。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于支架装置的支管部分具有一组有间距的环形凸缘，每个凸缘具有环形凹槽以接受与托架元件鼻部的内镗孔啮合的密封环，而在有间距的环形凸缘之间限定的环形容积组成了漏泄反馈贮槽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于在燃料压力管与支架装置的支管之间还设置有密封环。

8.根据权利要求3至6任何一项所述的装置，其特征在于支管部分具有螺纹部分用以螺接燃料压力管，而燃料压力管可以与喷嘴壳体的燃料供给孔进行防漏啮合。

9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于在托架元件内设置有排放口用于使液体由漏泄反馈贮槽流出。

10.根据权利要求2至9中任何一项所述的装置，其特征在于在托架元件与主支承元件之间设置有调节元件，以便使压力管可精确地座放在喷嘴壳体的侧面孔内。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于托架元件被紧固件固定到主支承元件上，以及调节元件可以相对于上述紧固件横向移动托架元件。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于该紧固件具有螺钉，延伸通过托架元件内的镗孔，而该镗孔的尺寸稍大于螺钉，以便实现上述横向移动。

13.根据权利要求10至12中任何一项所述的装置，其特征在于喷嘴壳体的上述侧面孔具有带锥度的环形壁以便放置压力管的鼻部。

14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于侧面孔的锥度具有的夹角大于压力管的鼻部的夹角，当与上述环形壁啮合时管子的前角在载荷下变形以促进孔的密封整体性。

15.根据前面任何一项权利要求所述的装置，其特征在于排放元件相对于燃料压力管横向开口。

16.根据前面任何一项权利要求所述的装置，其特征在于排放元件适合接收用于输送供重复使用的漏泄反馈燃料的导管。

17.一个内燃机，装有前面任何一项权利要求的装置。

18.一种连接燃料压力管至内燃机侧面燃料喷嘴的方法，这种连接提供漏泄反馈通道供导走由喷嘴引出的漏泄反馈的燃料，上述方法包括以下步骤：提供支架装置用以接收压力管；将压力管用支架装置放置到喷嘴壳体上的工作位置，将支架装置放置在带有紧固件的外套元件内，在支架装置处于工作位置时将外套元件固定到内燃机上，将压力管放置在支架装置内及使压力管位于侧面孔处从而保证喷嘴和排放元件通过漏泄反馈贮槽的液体连通。

19.根据前面权利要求中任一项所述的方法，其特征在于外套元件具有主支承元件及支架装置用的托架元件，主支承元件固定在内燃机壳体部分上，托架元件固定在主支承元件上，这样使支架装置可以在托架元件内活动，从而使支架装置处于喷嘴壳体上的工作位置，而燃料压力管的鼻部处于喷嘴壳体侧壁上的孔内，这样使支架装置保持在喷嘴壳体上，但支架装置与托架元件之间可以相对运动。

20.根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于在喷嘴壳体的侧面孔内放置压力管时使用设置在托架元件与主支承元件之间的调节元件，以控制其相对运动。

21.一种连接燃料压力管至内燃机侧面燃料喷嘴组件的装置，实质上如参考附图所述的。

22.一种内燃机，装有实质上如参考附图所述的连接燃料压力管至侧面燃料喷嘴组件装置。

23.一种连接燃料压力管至内燃机侧面燃料给喷嘴的方法，这种连接提供漏泄反馈通道用于导走喷嘴引出的漏泄反馈燃料，实质上如参考附图所述的。

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