CN1991163A - 燃油喷射器隔离及密封构件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种燃油喷射器隔离及密封构件，其具有套筒部，该套筒部限定有被构造为足以接收所述燃油喷射器的至少一部分的孔。此外，该燃油喷射器隔离及密封构件还包括凸缘部，该凸缘部从所述套筒部向内延伸。该凸缘部轴向偏移以偏压所述孔内的所述燃油喷射器。该燃油喷射器隔离及密封构件包括孔部，其至少部分地由内部隔离及密封层覆盖并至少部分地由外部隔离及密封层覆盖。所述内部隔离及密封层与所述外部隔离及密封层优选地由碳氟弹性聚合物形成，而所述芯部优选地由不锈钢形成。还提供了结合有所公开的隔离及密封构件的内燃机及燃油喷射系统。

Description

燃油喷射器隔离及密封构件

参照相关申请

本申请主张申请于2005年11月22日的美国临时专利申请号60/738798的优先权。

技术领域

本发明涉及用于内燃机的燃油供给系统。

背景技术

用于内燃机的燃油供给系统可以以各种不同形式获得。其中更常用的一种燃油供给系统是进气口燃油喷射系统。该进气口燃油喷射系统使用多个燃油喷射器，每个燃油喷射器都向关联的燃烧室的进气口供给预定量的燃油。在该系统中，燃油喷射器安装在歧管或燃油轨的座部或喷射器凸台中，歧管或燃油轨工作以将燃油传输至各个喷射器。

燃油供给及燃烧研究的最新发展已允许使直喷(或DI)燃油供给系统更加普及。该DI燃油供给系统在内燃机的汽缸盖内设置燃油喷射器。DI燃油喷射器工作以直接向燃烧室内以预定时间喷射预定量的燃油。因为燃烧室内的气压数量级高于进气口的气压数量级，故DI燃油轨及燃油喷射器以相较于进气口燃油喷射系统中的类似组件高得多的燃油压力工作。DI燃油供给系统可实现更高的峰值功率水平、改进的燃油经济性、以及更低的废气排放。DI燃油供给系统的这些有益方面归因于对喷射进入燃油室内的燃油的精确计量，以及进入燃烧室内的改进的进气气流。

DI燃油供给系统的燃油喷射器以计量脉冲将燃油供给至燃烧室，所述计量脉冲被定时以控制所供给的燃油量并将所述供给与发动机的工作周期的特定点协调。对燃油喷射器的顺序激发可能会使得在燃油轨内产生压力脉动，这将引起产生噪音的振动。在DI燃油供给系统中产生的振动能量可至少通过两条路径传输至发动机结构，例如：从燃油喷射器至汽缸盖，以及从燃油轨至很可能是汽缸盖的各个附装点。

发明内容

提供了一种燃油喷射器隔离及密封构件，用于密封并隔离诸如直喷燃油喷射器的燃油喷射器。所述隔离及密封构件包括芯部，该芯部具有套筒部，该套筒部限定有被构造为足以接收所述燃油喷射器至少一部分的孔。凸缘部，该凸缘部从所述芯部径向向内地延伸，并被构造为足以偏压在所述孔内的所述燃油喷射器。所述芯部与所述凸缘部中的至少一者具有外部隔离及密封层与内部隔离及密封层中的至少一者。

所述套筒部可大体为圆柱形，而所述凸缘部可具有可用来偏压所述孔内的所述燃油喷射器的轴向偏移。此外，所述内部隔离及密封层与所述外部隔离及密封层中的至少一者可由碳氟弹性聚合物材料与粘弹性材料中的一者形成，而所述芯部可由不锈钢形成。燃油喷射器隔离及密封构件与所述燃油喷射器的结合可被构造为至少部分地接收在内燃机的汽缸盖内。还提供了结合有所公开的燃油喷射器隔离及密封构件的燃油系统及内燃机。

结合附图，本发明的上述特征及优点以及其他特征及优点通过以下对实施本发明的最佳模式的详细描述将变得清楚。

附图说明

图1是内燃机的一部分的示意性剖面透视图，示出了根据本发明的燃油供给系统；

图2是燃油喷射器隔离及密封构件的剖切透视图；及

图2a是沿图2的线A-A所取的燃油喷射器隔离及密封构件的剖面视图。

具体实施方式

参考附图，其中类似的参考标号表示类似或相同的组件，在图1中示出了总体以标号10表示的内燃机的一部分。内燃机10包括汽缸体12、汽缸盖14、以及燃油喷射系统16。汽缸体12界定了活塞19在其中可往复运动的汽缸孔18。尽管在图1中仅示出一个汽缸孔18，但本领域的技术人员都理解本发明揭示的方面也可应用于具有多个汽缸孔18的发动机，诸如4、6、8、10、12及16汽缸发动机。汽缸盖14相对于汽缸体12可拆卸地安装，并与汽缸孔18及活塞19配合以形成可变容积燃烧室20。在图1中示出的内燃机10是直喷(或DI)发动机，其中将被燃烧的燃油通过燃油喷射系统16被直接喷射进入燃烧室20。

在优选实施例中，燃油喷射系统16包括直喷燃油喷射器22、燃油喷射器隔离及密封构件23、燃油轨24、以及电子控制单元26。电子控制单元26包括预可编程数字计算机，并工作以对燃油喷射器22提供控制信号，由此命令燃油喷射器22在发动机周期中的特定时间点供给预定量的燃油。燃油轨24用作将加压燃油供给至燃油喷射器22的导管或歧管。燃油轨24包括被构造为足以接收燃油喷射器22的一端并相对于燃油轨24保持燃油喷射器22的安装凸台28。在优选实施例中，燃油轨24相对于汽缸盖14可拆卸地安装燃油喷射器22。燃油喷射器22还包括主体部或壳体部30，其具有从其轴向延伸的末端部32。燃油喷射器隔离及密封构件23包括大体圆柱形的套筒部34，该套筒部34具有从其大体径向向内延伸的凸缘部36。套筒部34界定有孔38，该孔38被构造为足以接收燃油喷射器22的主体部30，使得主体部30的径向向内延伸表面40抵靠凸缘部36。凸缘部36朝向孔38在轴向上偏移。

汽缸盖14界定了台阶孔42。台阶孔42包括大体圆柱形第一孔部44，以及相对于第一孔部44共轴布置的大体圆柱形第二孔部46。圆周台肩48设置在第一孔部44与第二孔部46之间。台阶孔42被构造为足以接收燃油喷射器22。具体而言，第一孔部44被构造为足以使得末端部32可穿过汽缸盖14以与燃烧室20连通。此外，第二孔部46被构造为足以接收安装有燃油喷射器隔离及密封构件23的燃油喷射器22的主体部30。圆周台肩48用作将燃油喷射器22定位在汽缸盖14内的装置。凸缘部36的轴向偏移特性用于在台阶孔42内偏压燃油喷射器22远离圆周台肩48，由此在燃油喷射器22与汽缸盖14之间提供了柔性措施。环状燃烧密封件50围绕末端部32设置以密封地配合第一孔部44以防止燃烧室20内的加压气体穿过台阶孔42。

参考图2并参考图1，将对燃油喷射器隔离及密封构件23的结构进行更详细的描述。燃油喷射器隔离及密封构件23包括芯部52，该芯部52附装有外部隔离及密封层54以及内部隔离及密封层56。在优选实施例中，外部隔离及密封层54及内部隔离及密封层56将由诸如碳氟弹性聚合体化合物的对热、磨损、及燃油具有足够抵抗力的材料制成。但是，本领域的技术人员将理解，在要求保护的范围内，诸如某些粘弹性材料的其他材料也是适用的。芯部52优选地由不锈钢或具有足够的结构刚性以抵抗燃油喷射器22或燃油喷射器隔离及密封构件23插入汽缸盖14所导致的巨大形变的材料形成。此外，制成芯部52的上述材料应具有足够的硬度以提供在燃油喷射器22工作期间偏压燃油喷射器22远离圆周台肩48所需的力。芯部52还应由具有足够的硬度以消除燃油喷射器22在完全隔离的燃油供给系统中的运动的材料形成。本领域的技术人员可理解，在要求保护的范围内，芯部52也可由诸如铝、不锈钢、合成物等其他材料形成。

图2a是沿图2的线A-A所取的燃油喷射器隔离及密封构件23的真实剖面视图。本领域的技术人员将理解，芯部52以及外部隔离及密封层54和内部隔离及密封层56的相对厚度取决于具体应用及其中使用的材料。此外，图2a示出了用于将燃油喷射器22密封至燃油喷射器隔离及密封构件23的大体环状第一密封部58，以及用于将燃油喷射器隔离及密封构件23密封至汽缸盖14的大体环状第二密封部60。

在内燃机10工作期间，希望防止燃烧室20内的气体穿过台阶孔42。如上所述，燃烧密封件50用于将台阶孔42从燃烧室20密封开。此外，因为在燃烧室20内的燃油燃烧的原因，可能会在燃烧密封件50附近形成碳坝。该碳坝进可一步阻挡气体进入台阶孔42。尽管通常情况下燃烧密封件50与碳坝是奏效的，但在特定的发动机工作状态下两者可能不能完全密封台阶孔42防止燃烧气体进入。此外，尽管燃烧密封件50在静态或非隔离燃油供给系统中是有效的，但在完全隔离的燃油供给系统中，燃烧密封件50的耐用性及密封效果可能会降低。因此，燃油喷射器隔离及密封构件23，更具体而言第一密封部58及第二密封部60用于进一步密封台阶孔42防止燃烧室20的气体进入。这对于蒸发排放物的目的是特别有利的。

与在内燃机10工作期间直接喷射燃油进入燃烧室20所需的存在于燃油轨24内的高燃油压力相结合，燃油喷射器22的打开/关闭或脉动特性会将产生使人不快的噪音的振动从燃油喷射器22传递至汽缸盖14及内燃机10的其他组件。燃油喷射器隔离及密封构件23用于隔离这些振动。凸缘部36的偏移特性通过以类似锥形弹簧的弹簧形式进行工作而增加了燃油喷射系统16的柔性。通过偏压燃油喷射器22远离圆周台肩48，燃油喷射器22将更小可能地接靠至汽缸盖14，从而从汽缸盖14隔离了燃油喷射器22。此外，外部隔离及密封层54及内部隔离及密封层56提供了对燃油喷射器22的隔离及振动吸收措施。燃油喷射器隔离及密封构件23还可提供隔热措施，使得离开汽缸盖14的热能更小可能地被传递至燃油喷射器22及燃油喷射系统16内的燃油。

本发明的燃油喷射器隔离及密封构件23可以对现存部件进小改变或不进行改变而安装在燃油喷射系统16内。尽管在优选实施例中描述的燃油喷射器隔离及密封构件23本身大体为圆柱形，本领域的技术人员可理解，在要求保护的范围内，燃油喷射器隔离及密封构件23也可形成为其他形状。

虽然已经对实施本发明的最佳方式进行了描述，但相关于本发明的领域的描述人员可以构思出落入所附权利要求范围内的、实施本发明的各种替代设计及实施例。

Claims (19)

1.一种燃油喷射器隔离及密封构件，用于对燃油喷射器的密封及隔离，所述燃油喷射器隔离及密封构件包括：

芯部，该芯部具有套筒部，该套筒部限定出被构造为足以接收所述燃油喷射器的孔；

凸缘部，该凸缘部从所述芯部径向向内地延伸，其中所述凸缘部被构造为足以偏压在所述孔内的所述燃油喷射器；且

其中，所述芯部与所述凸缘部中的至少一者具有外部隔离及密封层与内部隔离及密封层中的至少一者。

2.如权利要求1所述的燃油喷射器隔离及密封构件，其中所述套筒部大体为圆柱形，而所述凸缘部具有可用来偏压所述孔内的所述燃油喷射器的轴向偏移。

3.如权利要求1所述的燃油喷射器隔离及密封构件，其中所述燃油喷射器是直喷燃油喷射器。

4.如权利要求1所述的燃油喷射器隔离及密封构件，其中所述内部隔离及密封层与所述外部隔离及密封层中的至少一者由碳氟弹性聚合物材料形成。

5.如权利要求1所述的燃油喷射器隔离及密封构件，其中所述内部隔离及密封层与所述外部隔离及密封层中的至少一者由粘弹性材料形成。

6.如权利要求1所述的燃油喷射器隔离及密封构件，其中所述芯部由不锈钢形成。

7.如权利要求1所述的燃油喷射器隔离及密封构件，此燃油喷射器隔离及密封构件与所述燃油喷射器结合，其中所述燃油喷射器以及所述燃油喷射器隔离及密封构件被构造为至少部分地布置在内燃机的汽缸盖内。

8.一种内燃机，包括：

汽缸盖，该汽缸盖限定有大体台阶状孔，所述大体台阶状孔被构造为足以接收燃油喷射器；

燃油喷射器隔离及密封构件，该燃油喷射器隔离及密封构件被布置在所述燃油喷射器与所述汽缸盖之间；

其中所述燃油喷射器隔离及密封构件包括限定有孔的套筒部，所述孔被构造为足以接收所述燃油喷射器；且

其中所述燃油喷射器隔离及密封构件包括凸缘部，该凸缘部从所述套筒部向内延伸。

9.如权利要求8所述的内燃机，其中所述燃油喷射器是直喷燃油喷射器。

10.如权利要求8所述的内燃机，其中所述燃油喷射器隔离及密封构件包括芯部，所述芯部至少部分地覆盖有内部隔离及密封层；且

其中所述芯部至少部分地覆盖有外部隔离及密封层。

11.如权利要求10所述的内燃机，其中所述内部隔离及密封层与所述外部隔离及密封层中的至少一者由碳氟弹性聚合物材料形成。

12.如权利要求10所述的内燃机，其中所述内部隔离及密封层与所述外部隔离及密封层中的至少一者由粘弹性材料形成。

13.如权利要求8所述的内燃机，其中所述大体台阶状孔包括台肩；且

其中所述凸缘部朝向由所述套筒部限定的所述孔轴向地偏移，使得所述凸缘部偏压所述燃油喷射器离开所述台肩。

14.如权利要求8所述的内燃机，其中所述芯部由不锈钢形成。

15.一种燃油喷射系统，包括：

燃油喷射器；

燃油喷射器隔离及密封构件，该燃油喷射器隔离及密封构件可用于基本上密封并隔离所述燃油喷射器，其中所述燃油喷射器隔离及密封构件包括：

芯部，该芯部具有大体圆柱形套筒部，并限定出被构造为足以接收所述燃油喷射器的孔；

凸缘部，该凸缘部从所述芯部径向向内地延伸，其中所述凸缘部具有可用来偏压在所述孔内的所述燃油喷射器的轴向偏移；且

其中，所述芯部与所述凸缘部中的至少一者具有外部隔离及密封层与内部隔离及密封层中的至少一者。

16.如权利要求15所述的燃油喷射系统，其中所述燃油喷射器是直喷燃油喷射器。

17.如权利要求15所述的燃油喷射系统，其中所述内部隔离及密封层与所述外部隔离及密封层中的至少一者由碳氟弹性聚合物材料与粘弹性材料中的一者形成。

18.如权利要求15所述的燃油喷射系统，其中所述芯部由不锈钢形成。

19.如权利要求15所述的燃油喷射系统，其中所述燃油喷射器与所述燃油喷射器隔离及密封构件适于至少部分地布置在内燃机的汽缸盖内。

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