用于燃料喷射器组件的管道结构的制作方法

本发明涉及一种用于发动机的燃料喷射器组件。更具体地，本发明涉及一种用于发动机的燃料喷射器组件的管道结构。

背景技术：

现代内燃机可包括一个或多个气缸作为发动机的一部分。气缸盖和相关联的活塞可以在它们之间限定燃烧室。用于燃烧的燃料通过例如与气缸相关联的燃料喷射器直接喷射到燃烧室中。燃料喷射器具有至少一个孔口，该孔口被设置成使得它能够将燃料直接喷射到燃烧室中。

燃料/空气混合物的不同混合物和/或当量比可以在燃烧期间产生不同的结果。喷射燃料与空气和燃烧室的其他环境要素混合和/或相互作用的方式可影响燃烧过程和相关排放。此外，如果燃料和空气混合不充分，则在燃烧室内形成的烟灰可能会更多。

美国专利公开no.2016/0298529公开了一种设置在发动机的燃烧室内的锥形管道结构。锥形管道结构限定形成对应于燃料喷射器的孔口的通道的多个管道。从燃料喷射器的孔口排出的燃料射流被引导通过管道进入燃烧室。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，公开了一种用于发动机的燃料喷射器组件的管道结构。燃料喷射器组件包括具有排出燃料的多个孔口的燃料喷射器。管道结构包括第一环形结构、多个管道、多个柱，以及接合结构。第一环形结构构造成联接到发动机的气缸盖，并限定中心轴线。多个管道围绕中心轴线圆形地排列，并且构造成给燃料喷射器排出的燃料提供通道。多个柱将多个管道连接到第一环形结构。此外，接合结构构造成与燃料喷射器接合以使多个管道与多个孔口对准，使得多个管道中的每一个构造成接收从多个孔口中的相应一个排出的燃料。

根据本发明的另一方面，公开了一种用于具有气缸盖的发动机的燃料喷射器组件。燃料喷射器组件包括燃料喷射器和管道结构。燃料喷射器具有排出燃料的多个孔口，并且包括设置在燃料喷射器外周的配合结构。管道结构包括第一环形结构、多个管道、多个柱，以及接合结构。第一环形结构构造成联接到发动机的气缸盖，并限定中心轴线。多个管道围绕中心轴线圆形地排列，并且构造成给燃料喷射器排出的燃料提供通道。多个柱将多个管道连接到第一环形结构。此外，接合结构与燃料喷射器接合，使多个管道与多个孔口对准，使得每个管道构造成接收从多个孔口中的相应一个排出的燃料。

根据本发明的又一方面，公开了一种发动机。该发动机包括限定气缸缸膛的气缸，以及气缸盖。气缸盖联接到气缸，并且具有火焰平台表面。该发动机还包括燃烧室、燃料喷射器和管道结构。燃烧室限定在火焰平台表面和设置在气缸缸膛内的活塞的活塞顶之间。此外，燃料喷射器具有将燃料排放到燃烧室中的多个孔口，并且包括设置在燃料喷射器外周的配合结构。管道结构设置在燃烧室内，并且包括第一环形结构、多个管道、多个柱，以及接合结构。第一环形结构联接到气缸盖，并限定中心轴线。多个管道围绕中心轴线圆形排列。中心轴线与燃料喷射器的纵向轴线对准。多个管道给燃料喷射器排出的燃料提供通道。此外，多个柱将多个管道连接到第一环形结构。此外，接合结构与燃料喷射器接合，使多个管道与多个孔口对准，使得每个管道构造成接收从多个孔口中的相应一个排出的燃料。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的包括具有管道结构的燃料喷射器组件的发动机的截面图；

图2示出了根据本发明的实施例的图1的燃料喷射器组件的放大截面图，示出了与管道结构接合的燃料喷射器；

图3示出了根据本发明的实施例的图1的燃料喷射器组件的仰视图；

图4示出了根据本发明的实施例的图1的管道结构的透视图；

图5展示了根据本发明的替代实施例的图4的管道结构的截面透视图；并且

图6示出了根据本发明的实施例的从发动机的气缸盖移除的管道结构，并且示出了气缸盖的联接结构。

具体实施方式

现在将详细参考具体实施例或特征，其示例在附图中示出。一般地，在整个附图中使用相应的附图标记来表示相同或相应的部分。而且，只要可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。

参见图1，公开了发动机100的一个示例性实施例。发动机100可以是内燃机并且可以包括柴油发动机、汽油发动机、燃气发动机、二冲程发动机、四冲程发动机或本领域已知的任何其他类似的内燃机。发动机100可包括气缸102、联接到气缸102的第一端108的气缸盖106、联接到气缸102的第二端的曲轴箱(未示出)。气缸盖106可以用作用于安装发动机100的各种其他部件(例如进气阀110、排气阀112等)的支撑结构。气缸盖106可以包括各种特征件，例如用于允许空气/废气进入燃烧室116的进气管道，和用于促进废气从燃烧室116排出的排气管道。

气缸102包括限定从第一端108延伸到第二端的气缸缸膛122的圆柱形壁120。发动机100还包括活塞126，活塞126设置在气缸缸膛122内，并构造成在气缸102的上止点(tdc)和气缸102的下止点(bdc)之间在气缸缸膛122内往复运动。活塞126包括面对气缸盖106的火焰平台表面130的活塞顶128。活塞126还可包括其他结构特征，例如便于燃料燃烧的活塞碗、容纳多个活塞环136的多个槽132等。

再次参见图1，发动机100包括具有燃料喷射器142的燃料喷射器组件140，并且包括管道结构144，管道结构144包括设置在燃烧室116内的多个管道146。燃烧室116被限定为火焰平台表面130、活塞顶128和气缸102的气缸缸膛122之间的封闭空间。因此，燃烧室116的一端由气缸盖106的火焰平台表面130限定，另一端由活塞126的活塞顶128限定。此外，燃烧室116可与燃料喷射器142流体连通以从燃料喷射器142接收燃料。

参考图1、图2和图3，燃料喷射器142可以安装到气缸盖106，并且包括主体150，主体150具有尖端部分152，尖端部分152穿过火焰平台表面130突出至燃烧室116内。燃料喷射器142包括形成在尖端部分152处的多个孔口154，以将燃料作为例如多个燃料射流158排放/喷射到燃烧室116中。多个管道146接收燃料喷射器142排出的多个燃料射流158。

此外，燃料喷射器142包括设置在燃料喷射器142的外周162处的配合结构160。如图所示，配合结构160可设置或形成在燃料喷射器142的尖端部分152的外周162处。配合结构160可构造成与管道结构144接合，以将多个孔口154对准多个管道146。因此，在配合结构160与管道结构144接合时，多个孔口154中的每一个与多个管道146中的相应一个对准。在某些实现方式中，如图2所示，配合结构160可以包括从本体150的尖端部分152的外周162径向向内延伸的一个或多个槽164(仅示出一个槽164)。在这种情况下，配合结构160可以仅延伸穿过主体150的厚度的一部分。因此，配合结构160可以是盲槽。或者，配合结构160可以是从主体150的尖端部分152的外周162径向向外延伸的一个或多个突出部(未示出)。尽管配合结构160被设想为槽164或突出部，但是可以理解，配合结构160可以是任何其他结构，例如花键、台阶或任何其他合适的结构，其构造成将燃料喷射器142的每个孔口154与多个管道146中的相应一个对准。

管道结构144连接并安装到气缸盖106。管道结构144可以联接到气缸盖106，使得多个管道146设置在燃烧室116中，并且多个管道146围绕燃料喷射器142的纵向轴线166排列。管道结构144可以设置在燃烧室116的火焰区域内。当活塞126处于或接近最大压缩距离或处于气缸102内的上止点位置时，火焰区域可被限定为燃烧室116的从火焰平台表面130延伸到活塞顶128的区域。管道结构144可通过螺栓、压配合、螺纹连接或任何其他合适的机构联接到气缸盖106。

参照图1至图6，管道结构144包括第一环形结构170和从第一环形结构170延伸的多个柱172。第一环形结构170是圆形的或环形的，其限定中心轴线174(在图4中最佳地示出)，并且可以包括第一轴向端部176和第二轴向端部178。第一环形结构170可以进一步包括围绕中心轴线174限定的内圆周表面180和外圆周表面182。此外，第一环形结构170围绕中心轴线174从第一轴向端176轴向延伸到第二轴向端178。第一轴向端176限定了可以接触气缸盖106或邻接气缸盖106的第一端面184，并且第二轴向端178限定了第二端面186，该第二端面186可以在第一环形结构170到气缸盖106的组件中暴露给燃烧室116。在某些实现方式中，第一端面184和第二端面186可以是基本上平坦的，并且可以基本上垂直于中心轴线174。第一环形结构170被构造成联接到发动机100的气缸盖106。在一个实施例中，第一环形结构170的第一端面184可以被构造成邻接并联接到气缸盖106的火焰平台表面130。

多个柱172将多个管道146连接到第一环形构件170。多个柱172在轴向方向上从第一环形结构170延伸到多个管道146。如图所示，每个柱172包括与第一环形结构170的第二端面186连接的第一端190和与多个管道146中相应的一个连接的第二端192。如图所示，每个柱172可以连接到相应管道146的中间部分。或者，每个柱172可以连接到相应管道146的端部。多个柱172用作支撑结构，并且因此第一环形结构170用作支撑结构，用于将多个管道146支撑并定位在第一环形结构170的中心轴线174周围。因此，每个柱172用作管道结构144的垂直柱，支撑并将多个管道146中相应的一个连接到第一环形结构170。在某些实现方式中，每个柱172可以是单个实心单体并且包括圆柱体形状，尽管柱172可以包括多种形状，例如立方体形状、椭圆形截面形状，或不规则形状。多个柱172围绕第一环形结构170的中心轴线174以圆形构造排列。柱172以圆形构造排列，使得每个柱172基本上平行于中心轴线174。因此，多个柱172从第一环形结构170沿基本上平行于中心轴线174的方向延伸。沿着柱172的阵列，在连续的柱172之间可能存在间隙。在一个实施例中，连续柱172之间的间隙相等。在一个实施例中，柱172的数量可以基于管道146的数量。如图所示，柱172的数量等于管道146的数量。每个柱172也可以相对于中心轴线174倾斜。

管道结构144可以被设置并布置在燃烧室116的火焰区域中，使得燃料喷射器142的每个孔口154排放的燃料射流158基本上完全进入多个管道146中相应的一个。在一个实施例中，管道结构144可以定位在燃烧室116内，使得多个管道146围绕燃料喷射器142的纵向轴线166以圆形构造布置/排列。在这种情况下，中心轴线174与燃料喷射器142的纵向轴线166对准，并且每个管道146的管道轴线194限定纵向轴线166相对于燃料喷射器142的角度。此外，管道结构144以及因此多个管道146被布置成使得每个管道146的管道轴线194与多个孔口154中相应的一个孔口的孔口轴线196对准。通过管道结构144的接合结构200(接合结构200的细节将在后面描述)与燃料喷射器142的配合结构160的接合来促进管道146与孔口154的这一对准。孔口154的孔口轴线196可以被限定为沿着孔口154的长度延伸的中心轴线。此外，每个管道146的管道轴线194可以被限定为沿着管道146的长度延伸的中心轴线。

多个管道146围绕第一环形构件170的中心轴线174圆形地排列，给燃料喷射器142排出的燃料提供通道。每个管道146由管状结构限定，该管状结构具有限定管道146的通道204的管状壁202。如图所示，每个管道146包括靠近中心轴线174设置并构造成靠近燃料喷射器142定位的第一端206，以及远离中心轴线174设置的第二端208。此外，每个通道204以及因此每个管道146包括限定在第一端206处的入口开口210和限定在第二端208处的出口开口212。为了确保每个燃料射流158的大部分(如果不是全部)燃料在由燃料喷射器142喷射时进入相应的管道146，每个管道146的入口开口210的开口宽度可以大于管道146的第一端206处的相应燃料射流的宽度。此外，管道结构144与气缸盖106联接并且设置在燃烧室116内，使得管道146的入口开口210可以设置/定位在孔口154的出口下方。可通过柱172的高度，或第一环形结构170的宽度，或其组合来促进管道146的这一定位。

而且，每个管道146的结构可以在燃料射流158的流动方向上会聚和/或发散。在一个实施例中，管道146可以是能够使燃料射流158在燃料射流158的流动方向上发散的发散管道。如此处参照管道146所定义的，″在燃料射流158的流动方向上发散″通常是指具有通道的管道，该通道的宽度沿着管道的长度，在燃料射流的大致流动方向上增加。或者，管道146可以是能够使燃料射流158在燃料射流158的流动方向上会聚的会聚管道。如此处参照管道146所定义的，″在燃料射流158的流动方向上会聚″通常是指具有通道的管道，该通道的宽度沿着管道的长度，在燃料射流的大致流动方向上减小。

管道结构144还可以包括联接到多个管道146的第二环形结构220。第二环形结构220可以将多个管道146彼此连接。第二环形结构220可以被设置成与第一环形结构170轴向间隔开，并且可以被设置成邻近多个柱172的第二端192。因此，在管道结构144与气缸盖106的组装构造中，第二环形结构220设置在距气缸盖106一定距离处。在一个实施例中，第二环形结构220可包括多个弧形部分222或由多个弧形部分222形成，每个弧形部分222具有第一弯曲端224和第二弯曲端226。多个弧形部分222中的每个弧形部分222沿着多个管道146的圆形阵列将多个管道146中的一个与多个管道146中连续的一个连接。在这种情况下，每个弧形部分222的第一弯曲端224与一个管道146连接，弧形部分222的第二弯曲端226沿着管道146的阵列与相邻的连续管道146连接。这样，多个弧形部分222与多个管道146连接。在一个实施例中，第二环形结构220的直径可以不同于第一环形结构170的直径。或者，第二环形结构220的直径可等于第一环形结构170的直径。在一个实施例中，柱172可以从第一环形结构170延伸到第二环形结构220的弧形部分222。在这种情况下，柱172的第二端192连接到弧形部分222以支撑管道146。

管道结构144还包括接合结构200，接合结构200构造成与燃料喷射器142接合，以使多个管道146与多个孔口154对准，使得每个管道146构造成接收燃料射流158，并因此接收从多个孔口154中的相应一个排出的燃料。在某些实现方式中，接合结构200被构造成用于将每个管道146的管道轴线194与多个孔口154中的一个孔口154的孔口轴线196对准。在一个实施例中，接合结构200可以是从第一环形结构170径向向内延伸(例如从第一环形结构170的内圆周表面180)朝向第一环形结构170的中心轴线174的一个或多个突出部228(仅示出一个突出部228)。接合结构200与燃料喷射器142的配合结构160接合，以将多个管道146与燃料喷射器142的多个孔口154对准。如图所示，一个或多个槽164与一个或多个突出部228接合，用于将多个管道146与多个孔口154对准。

在一个实施例中，接合结构200和配合结构160可以彼此互补。例如，接合结构200是突出部228，配合结构160是形成在燃料喷射器142的主体150中的槽164。在这种情况下，接合结构200插入配合结构160内以使多个管道146与多个孔口154对准。在另一示例中，接合结构200可以是形成在第一环形结构170中的一个或多个槽(未示出)。槽可以从内圆周表面180沿径向朝向外圆周表面182延伸。在这种情况下，配合结构160可以是从燃料喷射器142的主体150的外周162径向向外延伸的一个或多个突出部(未示出)，并且可以被构造成接合形成在第一环形结构170中的槽(未示出)以将孔口154对准到管道146。在一些实现方式中，接合结构200和配合结构160两者可以是从第一环形结构170的内周表面180和燃料喷射器142的本体150的外周162分别延伸的突出部，以将孔口154接合到管道146并且使孔口154与管道146对准。当接合结构200和配合结构160彼此接触时，管道146和孔口154彼此对准。尽管突出部和槽被认为是接合结构200和/或配合结构160，但是可以理解的是，其他结构例如花键、键和其他类似的便于管道146与孔口154对准的结构也是可能的。

另外，或任选地，第一环形结构170可以包括锁定结构230(在图4中最佳地示出)，该锁定结构239被构造成用于将第一环形结构170并且因此将管道结构144接合到气缸盖106上。当与气缸盖106接合时，锁定结构230构造成限制第一环形结构170的旋转，并因此限制管道结构144绕中心轴线174的旋转，以限制第一环形结构170和管道结构144相对于气缸盖106的旋转。锁定结构230被构造成与气缸盖106的联接结构232(在图6中最佳地示出)接合并联接，以限制第一环形结构170的旋转，并且因此限制管道结构144围绕中心轴线174并且相对于气缸盖106的旋转。

在一个实施例中，锁定结构230可以包括从第一环形结构170的第一端面184轴向延伸的一个或多个槽234(图4中示出了三个)。联接结构232可以包括一个或多个突出部236(图6中示出了三个)，突出部236从气缸盖106的火焰平台表面130轴向向外延伸到燃烧室116中。锁定结构230和联接结构232可以彼此互补。在某些其他实现方式中，锁定结构230可以包括一个或多个突出部(未示出)，并且联接结构232可以包括突出部插入的一个或多个槽(未示出)。尽管一个或多个突出部和一个或多个槽被认为是锁定结构230和/或联接结构232，但是可以理解的是，其他结构例如花键、键，以及便于第一环形结构170和管道结构144以及气缸盖106的接合并且限制/防止管道结构144相对于气缸盖106的相对运动/旋转的其他类似结构也是可能的。在某些其他实现方式中，锁定结构230可以从外圆周表面182径向地延伸。在这种情况下，第一环形结构170可以至少部分地延伸到形成在气缸盖106中的孔口(未示出)中以将管道结构144与气缸盖106联接，并且联接结构232可以从气缸盖106的孔口的内表面径向地延伸。

工业实用性

在组装过程中，管道结构144联接到气缸盖106。在一个实施例中，管道结构144联接到气缸盖106的火焰平台表面130，使得第一环形结构170的第一端面184邻接火焰平台表面130。在另一实施例中，管道结构144联接到气缸盖106，使得第一环形结构170的至少一部分设置在形成于气缸盖106中的孔口内。此外，在管道结构144与气缸盖106组装过程中，联接结构232与锁定结构230接合以限制管道结构144相对于气缸盖106或中心轴线174的旋转。在组装位置，多个管道146设置在发动机100的燃烧室116内。

此后，燃料喷射器142组装到气缸盖106，使得燃料喷射器142的尖端部分152至少部分地突出至燃烧室116内，并且燃料喷射器142的纵向轴线166与第一环形结构170的中心轴线174对准。因此，多个管道146围绕燃料喷射器142设置在燃烧室116内。

此外，燃料喷射器142组装成使得燃料喷射器142与管道结构144接合，使得接合结构200与配合结构160接合并联接，以便于多个孔口154与多个管道146对准。在一个实施例中，接合结构200与配合结构160的接合和联接确保每个管道146的管道轴线194与多个孔口154中的一个孔口154的孔口轴线196对准。管道146与孔口154的这一对准确保多个管道146中的每一个接收从多个孔口154中的相应一个排出的燃料。尽管可以设想在管道结构144与气缸盖106组装之后将燃料喷射器142与气缸盖106组装，但是也可以在管道结构144与气缸盖106联接之前将燃料喷射器142与气缸盖106组装。在某些其他实现方式中，燃料喷射器142和管道结构144彼此组装，并且此后燃料喷射器组件140与气缸盖106联接。在这种情况下，在燃料喷射器142与管道结构144组装过程中确保了接合结构200与匹配结构160的接合和联接。

当管道146与孔口154对准时，每个管道146接收由多个孔口154中相应的一个孔口排出的燃料。这确保最大量的燃料进入管道146，从而到达燃烧室116内的期望位置。这通过促进燃料与空气的适当混合来确保适当的燃烧和火焰传播，从而减少发动机100运行期间烟灰的形成。