燃料喷射器、使用燃料喷射器的内燃机和组装方法与流程

本发明涉及一种用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中的燃料喷射器，并且更具体地，涉及这种具有定位销的燃料喷射器，该定位销将燃料喷射器相对于燃烧室定向并防止燃料喷射器旋转。

背景技术：

现代内燃机中的燃料系统通常将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。燃料喷射器包括喷嘴主体，该喷嘴主体沿着喷嘴主体轴线插入到内燃机的燃料喷射器接收孔中。为了实现由燃料喷射器提供的燃料的最佳燃烧，因而使燃料效率最大化和使有害废气排放最小化，已知以最有利于实现最佳燃烧的方式相对于燃烧室将燃料喷射器定向。一种将燃料喷射器定向的已知方法在瑞特格(rettig)等人的美国专利第7,886,717中示出，其中，燃料喷射器设置有固定装置，该固定装置被接收在内燃机的凹部内，该凹部限制了喷嘴主体能够在燃料喷射器接收孔内旋转的程度。瑞特格等人的固定装置是一种如下的特征，即，在塑料注射成型过程中用燃料喷射器的阀壳体形成。在诸如瑞特格等人的布置中，固定装置被设计成提供与凹部的间隙配合，从而在形成固定装置时适应制造上的变化。这种间隙配合允许燃料喷射器绕着喷嘴主体轴线的一些旋转，由此导致来自燃料喷射器的喷洒如何被引入到燃烧室中的方式发生变化。结果是，来自燃料喷射器的喷洒不能最佳地放置在燃烧室内，这会导致燃料经济性降低和有害废气排放增加。

所需要的是一种燃料喷射器，其最小化或消除了如上所述的一个或多个缺点。

技术实现要素：

简要地描述，本发明提供了一种燃料喷射器以用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室中。燃料喷射器包括：喷嘴主体，该喷嘴主体构造成沿着喷嘴主体轴线插入到内燃机的燃料喷射器接收孔中；阀壳体，该阀壳体与喷嘴主体保持固定关系；以及定位销，该定位销从阀壳体沿着定位销轴线从被固定在阀壳体上的定位销固定端延伸到定位销自由端，使得定位销构造成将喷嘴主体在燃料喷射器接收孔中径向地定向，该定位销被构造成插入到定位孔中。定位销轴线相对于喷嘴主体轴线偏心并且具有：1)在第一方向上的宽度，该第一方向径向地相对于喷嘴主体轴线并且通过定位销轴线，以及2)在第二方向上的长度，该第二方向垂直于宽度，使得宽度小于长度。定位销包括从其向外突出的第一挤压肋，并且还包括从其向外突出的第二挤压肋，使得第一挤压肋和第二挤压肋在定位销的长度上沿直径方向相对，并且使得第一挤压肋和第二挤压肋构造成在插入到定位孔中时塑性变形，由此防止燃料喷射器绕着喷嘴主体轴线的旋转运动。本发明还提供了一种包括燃该料喷射器的内燃机。本发明还提供了一种将燃料喷射器组装到内燃机的方法。该方法包括：将喷嘴主体插入到燃料喷射器接收孔中；将定位销插入到定位孔中；以及当定位销插入到定位孔中时，第一挤压肋和第二挤压肋发生塑性变形，使得定位销将喷嘴主体径向定向在燃料喷射器接收孔中，并且由此防止燃料喷射器绕着喷嘴主体轴线旋转。

本文中包括的燃料喷射器、内燃机以及将燃料喷射器组装到内燃机的方法通过将定位销推到定位孔的中心，提供了燃料喷射器相对于内燃机的燃烧室的正向定向，这对于实现期望的燃料燃烧是必需的，由此使燃料效率最大化，且有害废气排放量最小化，并且使燃料喷射器对燃烧室位置的变化最小。

通过阅读下面仅通过非限制性示例并参考附图给出的本发明的优选实施例的详细描述中，本发明的其它特征和优点将会显得更清楚。

附图说明

将参考附图进一步描述本发明，其中：

图1是根据本发明的燃料喷射器被安装在内燃机中的正视图；

图2是图1的燃料喷射器的示意图；

图3是图1的燃料喷射器的等轴测图；

图4是图1的燃料喷射器的定位销的端视图；

图5是定位销的正视图；以及

图6是定位销的另一个正视图，该定位销与图5相比围绕定位销轴线旋转了90°。

具体实施方式

根据本发明的优选实施例，首先参考图1和图2，示出了安装在内燃机12中的燃料喷射器10，其中燃料喷射器10设置成将燃料喷射到内燃机12的燃烧室14中，其中燃料在该燃烧室中燃烧，这是本领域普通技术人员众所周知的。由燃料喷射器10喷射到燃烧室14中的燃料可以是由内燃机通常使用的多种燃料中的任何一种，但可以优选地是液体燃料，仅作为非限制性示例，其可以是汽油、酒精、乙醇、柴油燃料、生物柴油等或它们的一种或多种的混合物，或者可以是气态燃料，例如压缩天然气(cng)或丙烷。

燃料喷射器10通常包括喷嘴主体16，该喷嘴主体16构造成沿着喷嘴主体轴线20插入到内燃机12的燃料喷射器接收孔18中，使得喷嘴末端24与燃烧室14连通并且在其中包括一个或多个喷嘴开口26，从这些喷嘴开口26选择性地将燃料从燃料喷射器10排放到燃烧室14中。从喷嘴开口26排放的燃料由位于喷嘴主体16内的阀针28控制，其中，阀针28选择性地与阀座30座置(在图2的放大部分中以实线示出)以停止燃料通过喷嘴开口26排放，并且选择性地与阀座30解除座置(在图2的放大部分中以虚线示出)以将燃料从燃料喷射器10排放到燃烧室14中。阀针28的运动由致动器32控制，该致动器32在本文中图示为螺线管致动器。如本文所实施的，致动器32包括线材绕组34、固定的极片36、可与阀针28一起移动的电枢38以及复位弹簧40，该复位弹簧40沿着与阀座30座置的方向推动阀针28。当线材绕组34通电时，电枢38磁吸到极片36，由此将阀针28从阀座30解除座置。相反，当停止流向线材绕组34的电流时，电枢38与极片36之间的磁吸也停止，由此允许复位弹簧40移动阀针28与阀座30座置。尽管致动器32在本文中被图示为螺线管致动器，但是应当理解，致动器32可以采用其它形式，仅作为非限制性示例的方式，其可以是压电致动器。此外，虽然已经将致动器32示为直接致动阀针28，但是应当理解，致动器32可以间接作用，使得致动器可以用于控制控制室中的燃料压力，使得控制室中的燃料压力影响阀针28的位置。

燃料喷射器10还包括阀壳体42，该阀壳体42在喷嘴末端24的远侧。阀壳体42以固定的关系保持至喷嘴主体16，从而阻止了阀壳体42与喷嘴主体16之间的相对运动。阀壳体42由热塑性材料制成，该热塑性材料优选地在塑料注射成型工艺中形成，其中将液化塑料注入到模具(未示出)中，其中，液化塑料在从模具中移除之前允许被固化。阀壳体42包括：阀壳体第一部分42a，其用于将阀壳体42相对于喷嘴主体16固定；阀壳体电连接器42b，其在其中包括用于提供电连接到致动器32的电端子44；以及阀壳体中间部分42c，其将阀壳体第一部分42a结合到阀壳体电连接器42b。阀壳体电连接器42b构造成与互补的电连接器(未示出)配合，该互补的电连接器与电端子44形成电连接以便选择性地向其供应电流。

为了实现产生低水平排放的期望的燃烧，喷嘴末端24必须绕着喷嘴主体轴线20相对于燃烧室14正确定向，由此允许来自喷嘴开口26发出的燃料以促进有效燃烧的方式引入到燃烧室14中。重要的是要注意，喷嘴末端24相对于燃烧室14的期望的定向取决于许多因素，仅作为非限制性示例，这些因素可以是燃料喷射器接收孔18相对于燃烧室14的位置，以及可以用来将燃料点火的火花塞(未示出)的位置。此外，本领域普通技术人员将能够例如通过建模或经验测试来确定喷嘴末端24相对于燃烧室14的期望取向。燃料喷射器10包括从阀壳体42延伸的定位销46，定位销46构造成插入到定位孔48中，从而确保喷嘴末端24绕着喷嘴主体轴线20相对于燃烧室14正确定向，使得定位销46阻止燃料喷射器10绕着喷嘴主体轴线20的旋转运动。定位孔48可以位于内燃机12内定位有燃料喷射器接收孔18的同一部分中，或者可以位于另一元件中，该另一元件相对于燃烧室14保持在固定位置。定位销46将在随后的段落中更详细地描述。

现在额外参考图3至图6，定位销46沿着定位销轴线50从阀壳体42，并且更具体地从阀壳体中间部分42c延伸。定位销46从固定到阀壳体42的定位销固定端46a延伸到使定位销46终止的定位销自由端46b。定位销轴线50偏心于喷嘴主体轴线20，并且还优选地平行于喷嘴主体轴线20，使得定位销46围绕定位销轴线50对中。如图4所示，定位销46在第一方向上具有宽度52，第一方向径向地相对于喷嘴主体轴线20且通过定位销轴线50。定位销46还在第二方向上具有长度54，第二方向垂直于宽度52并且垂直于定位销轴线50的平面，使得长度54在大小上大于宽度52。从图4中应当明显的是，通过使长度54的大小大于宽度52，通过使销46在长度54处定位来确定喷嘴末端24的方向，并且通过使销46在长度54处定位来防止绕着喷嘴主体轴线20旋转。

定位销46包括第一挤压肋56，第一挤压肋56从定位销46向外突出并沿着从定位销固定端46a朝向定位销自由端46b的方向延伸。定位销46还包括第二挤压肋58，第二挤压肋58从定位销46向外突出并且沿着从定位销固定端46a朝向定位销自由端46b的方向延伸，使得第一挤压肋56和第二挤压肋58在长度54处彼此沿直径方向相对。如本文中所使用的，“沿直径方向相对”包括完全地沿直径方向相对，即，围绕定位销轴线50间隔开180°，并且还包括围绕定位销轴线50的完全地沿直径方向相对的至多10°的偏差。第一挤压肋56和第二挤压肋58构造成当将定位销46插入到定位孔48中时塑性变形，由此，喷嘴主体16在燃料喷射器接收孔18中径向定向，并且也由此，防止了燃料喷射器10绕着喷嘴主体轴线20的旋转运动。应当注意，图4以实线示出了第一挤压肋56和第二挤压肋58以表示插入定位孔48之前的状态，并且还以虚线示出了第一挤压肋56和第二挤压肋58以表示在插入定位孔48之后的状态，其中第一挤压肋56和第二挤压肋58塑性变形。

第一挤压肋56从定位销轴线50径向向外终止在第一挤压肋顶点60中，该第一挤压肋顶点60是直线性的，如图3中的虚线所示。类似地，第二挤压肋58从定位销轴线50径向向外终止在第二挤压肋顶点62中，该第二挤压肋顶点62是直线性的，如图5中的虚线所示。第一挤压肋顶点60和第二挤压肋顶点62位于共用平面64中，使得定位销轴线50优选地与共用平面64重合，即，假设定位销轴线50和共用平面64无限延伸，定位销轴50的每个点都位于共用平面64上。第一挤压肋顶点60优选地相对于定位销轴线50倾斜，使得第一挤压肋顶点60在定位销自由端46b近侧的位置相比比定位销固定端46a近侧的位置更靠近定位销轴线50。例如，第一挤压肋顶点60可以相对于定位销轴50倾斜多达10°。类似地，第二挤压肋顶点62优选地相对于定位销轴线50倾斜，使得第二挤压肋顶点62在靠近定位销自由端46b的位置处比在靠近定位销固定端46a的位置处更靠近定位销轴线50。例如，第二挤压肋顶点62可以相对于定位销轴50倾斜多达10°。以此方式，实现了定位销46与定位孔48的更大的过盈配合，将另外的定位销46插入到定位孔48中。

当沿平行于定位销轴线50的方向观察时，即如图4所示，第一挤压肋56为弧形，从而在第一挤压肋56的每个侧上形成第一挤压肋弯曲部(拐折)66，使得第一挤压肋弯曲部66限定了第一挤压肋56围绕定位销46的周缘延伸的程度，即绕着定位销轴线50围绕外周延伸的程度。第一挤压肋56关于定位销轴线50围绕定位销46的外周延伸不超过45°。类似地，当沿平行于定位销轴线50的方向观察时，第二挤压肋58为弧形，从而在第二挤压肋58的每个侧上形成第二挤压肋弯曲部(拐折)68，使得第二挤压肋弯曲部68限定了第二挤压肋58围绕定位销46的外周延伸的程度，即绕着定位销轴线50围绕外周延伸的程度。第二挤压肋58关于定位销轴线50围绕定位销46的外周延伸不超过45°。第一挤压肋56和第二挤压肋58将定位销46的外周分成第一定位销表面70和第二定位销表面72。从定位销轴线50上的点径向向外至第一挤压肋顶点60的第一距离74与从定位销轴50上的该点径向向外至第一挤压肋弯曲部66中的任一个的第二距离76相比大了不超过25％，第一挤压肋弯曲部66即第一定位销表面70和第一挤压肋56的相交处。类似地，从定位销轴线50上的点径向向外至第二挤压肋顶点62的第三距离78与从定位销轴50上的点径向向外至第二挤压肋弯曲部68中的任一个的第四距离80相比大了不超过25％，第二挤压肋弯曲部68即第二定位销表面72和第二挤压肋58的相交处。由于第一挤压肋56和第二挤压肋58各自向外突出不超过第一定位销表面70和第二定位销表面72的25％，并且第一挤压肋56和第二挤压肋58各自关于定位销轴线50围绕定位销46的外周延伸不超过45度，第一挤压肋56和第二挤压肋58不加固或不加强定位销46，并且当将定位销46插入到定位孔48中时还允许第一挤压肋56和第二挤压肋58塑性变形。

为了将燃料喷射器10组装到内燃机12，喷嘴主体16首先与燃料喷射器接收孔18对准并且至少部分插入到其中。接下来，使定位销46与定位孔48对准，并且将定位销46插入到定位孔48中，使得插设定位销46包括第一挤压肋56和第二挤压肋58的塑性变形，由此防止燃料喷射器10绕着喷嘴主体轴线20旋转。将定位销46插入到定位孔48中的步骤还可包括将喷嘴主体16进一步插入到定位孔48中。

虽然已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，但是并不意在限制本发明，而是仅在所附权利要求中阐述的范围内。