专利名称：转动锁定式燃料喷嘴总成的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机中燃料喷嘴总成的部件和方法。
背景技术：
各种类型的内燃机都使用共用的燃料导管将燃料分布到各个燃料喷嘴中，燃料喷嘴将指定量的燃料喷射到对应的进气口中或直接喷射到汽缸中。通常使用燃料喷头将燃料喷嘴的上端连接到燃料导管，而喷嘴的下端位于进气歧管或汽缸头对应的孔中。喷嘴/喷头接口包括上部(燃料)密封，而喷嘴/孔接口包括下部(空气)密封。可以使用喷嘴固定/定位卡子在组装(和/或维护)期间帮助正确定位燃料喷嘴并固定喷嘴以在发动机组装和操作期间保持上部和下部密封。另外，燃料喷嘴/喷头组合可以使用“按扣”特性将喷头连接到燃料喷嘴而不使用喷嘴卡子。这两种方法都需要各个部件具有相对紧的公差，才能确保与燃料导管、喷头、燃料喷嘴、卡子(当出现时)及进气歧管/汽缸头关联的总公差堆叠得到控制，以在发动机操作期间保持上部和下部密封的完整性。
发明内容
本发明提供燃料系统和相应的操作方法，其包括具有连接装置的燃料喷嘴和相关的燃料喷头，连接装置规定旋转方向同时允许燃料喷嘴相对于喷头在组装之后进行轴向滑动接合。
本发明的实施形态包括燃料喷嘴及关联的喷头，其包括至少一个槽和对应的键以允许喷嘴在安装到汽缸头或进气歧管中之后相对于喷头进行轴向移动，从而改进公差及堆叠要求。在一种实施形态中，燃料喷嘴包括大致彼此对置的、并位于喷嘴上部密封之上的两个轴向槽，而喷头包括与槽接合的相应的压痕或键，用以限制喷嘴相对于喷头的旋转移动同时允许轴向移动。为了帮助组装，轴向槽可以延伸至喷嘴的顶部，喷嘴顶部也可以包括截头圆锥体部分。另一种实施形态包括位于喷嘴顶部，连接到螺旋或螺线沟，并终止于轴向锁沟的导槽或沟，导槽或沟和锁沟提供转动和锁定组合装置的运动以允许喷嘴和喷头之间的轴向移动，但限制旋转移动。
根据本发明的一个方面，内燃机的燃料系统包括连接到燃料导管并用于分布燃料的燃料喷头及燃料喷嘴，燃料喷嘴的一端插入到燃料喷头中，其中燃料喷头和燃料喷嘴包括允许燃料喷嘴在已组装燃料喷嘴和燃料喷头之后相对于燃料喷头进行轴向移动同时限制它们之间的旋转移动的连接装置。
根据本发明的另一个方面，多汽缸内燃机的燃料系统包括连接于燃料导管并用于分布燃料的燃料喷头，燃料喷头包括至少一个径向地向内扩展的固定凸耳；及，包括顶部可插入燃料喷头的燃料喷嘴，顶部包括与至少一个固定凸耳协作的至少一个沟，以便限制燃料喷头和燃料喷嘴在组装之后的旋转运动，同时允许轴向运动。
本发明的又一个方面是这样的一种方法，其中包括使关联于燃料喷头的连接装置和关联于燃料喷嘴的连接装置对齐，并接合这些连接装置，直到达到允许燃料喷头和燃料喷嘴进行相对轴向移动但是限制旋转移动的锁定位置。
本发明能够提供许多优点。例如，本发明允许消除任何外部的喷嘴定位/固定卡子及关联的组装步骤。本发明也放松了保持上部和下部密封所需的相对于燃料导管、喷头、喷嘴及进气歧管/汽缸头的公差堆叠要求。此外，本发明还可以通过消除与喷嘴卡子有关的相对于喷头/卡子接口和卡子/喷嘴接口的附加公差，来减少当喷嘴安装在汽缸头/进气歧管中时径向的或转动的变化。
本发明的上述优点和其他优点及特性将结合附图通过下面对较佳实施形态的详细说明得以阐明。
图1为根据本发明的一种实施形态的燃料喷嘴和喷头的透视图；图2为图1的喷嘴和喷头的可选透视图，展示本发明的一种实施形态中的导沟、螺旋沟及锁沟；图3为喷嘴的部分顶视图，展示本发明的一种实施形态中不同深度的槽或沟；图4为根据本发明的一种实施形态的喷嘴和喷头组合的上部的截面图；图5为根据本发明的一种实施形态的具有轴向槽和截头圆锥体顶部的喷嘴的透视图；图6为图5所示喷嘴的喷嘴和喷头组合的截面图；图7为根据本发明的另一种实施形态展示了轴向槽或沟的喷嘴的透视图。
具体实施例方式
参考附图对本发明的特性的各种组合进行展示和说明。熟悉技术的人应理解，虽然不一定在此明确展示或说明，本发明的特性可以单独使用、在所示的组合中使用，或在其他与本发明宗旨一致的组合中使用。
图1为透视图，展示本发明的一种实施形态中的燃料喷嘴和喷头。燃料系统总成10包括燃料喷嘴12及关联的燃料喷头14。在典型的内燃机应用中，喷头14由金属或塑料材质构成，并通过铜焊操作、或通过能将连接部分30的顶面16或侧表面18连接到燃料导管体的类似操作被固定到燃料导管体(未展示)上。连接部分30包括通孔20，用于将喷头14由流体连接到燃料导管并向喷嘴12输送燃料。在此实施形态中，喷头14包括密封部分32，后者包括有助于将喷嘴12安装到喷头14中而不损坏O环密封46的锥口36，O环密封46通常由有弹力的聚合材料构成。
如图1所示，总成10还包括与喷嘴12和喷头14有关的连接装置34、38，在将喷嘴12安装到喷头14中之后，用以限制喷嘴12相对于喷头14的旋转运动，同时允许轴向运动。在此实施形态中，该装置是通过喷嘴12中的至少一个轴向或纵向沟或槽44以及喷头14中的一个或多个对应的压痕或键48来实现的。较佳地，轴向槽44和键48位于上部O环密封46之上，以防止在喷嘴12和喷头14组装期间，以及随后的当键48在轴向槽44内滑动时相对的轴向运动期间对密封46的损坏。
本领域的普通技术人员将能认识到，连接装置的其他实现可以包括一个或多个通过喷嘴上的突起和喷头中对应的槽或沟来实现的键连接。类似地，对喷头中使用了O环密封的应用，连接装置较佳地位于密封之下，以避免在组装/拆卸期间损坏。
在图1所示实施形态中，喷嘴装置38包括大致在直径方向上对置的一对装置38、38’(图2和3)，其中每个都具有导沟或槽40，导沟或槽40连接到螺旋或螺线形的沟或槽42，而螺旋沟或槽42连接到轴向的锁沟或槽44。如图2的透视图和图3的顶视图更好地所示，每个导沟40包括斜面50，在对齐导沟40与喷头装置34时可帮助操作者执行将燃料喷嘴12插入喷头14中的组装工作，在此实施形态中，这通过喷头14中对应的在直径方向上对置的压痕或固定凸耳48来实现。在固定凸耳48与导沟40接合之后，喷嘴12的旋转将喷嘴拉向喷头14，从而密封部分32的内部通过上部O环46构成燃料密封。
如图3中喷嘴12的部分顶视图所示，轴向锁沟44可以比螺旋沟42和导沟40更深，从而提供了能帮助保持凸耳48在锁沟44内的锁定特性或锁定装置，并在将凸耳固定进入锁沟44之后阻止喷嘴12相对于喷头14旋转。螺旋沟42和锁沟44之间的转换可以包括适当的半径52，以阻止在发动机操作期间发生旋转，还有助于在施加了足够的旋转力或转矩时从喷头14中拆卸喷嘴12。
图4为根据本发明的一种实施形态的喷嘴和喷头组合的上部的截面图。喷头60包括可选择装置38’，其与喷头60的相应装置34’协作以允许轴向移动并改进公差同时限制旋转移动，并提供喷嘴62相对于喷头60的定位。在此实施形态中，喷头装置34’包括大致在直径方向上对置的不对称固定凸耳64、66，它们与对应尺寸的导沟或螺旋沟协作(图1-3)，以相对于喷头60唯一地定位喷嘴62，即，从而喷嘴62的安装不能超出其预定位置180度。本领域的普通技术人员应理解到，可以提供各种其他布置来实现这样的特性。例如，可以不对称、放射状地定位键和槽，使得喷嘴装置和喷头装置仅在一个旋转位置上接合。另外，也可以修改固定凸耳和对应的槽的宽度、高度或形状，使得每个凸耳具有唯一的槽等等。
图5和6展示本发明的一种实施形态中具有轴向槽和截头圆锥顶部的喷嘴。在此实施形态中，装置38”至少包括一个位于喷嘴70顶部设于上部密封46之上的轴向槽72。如所示，轴向槽72并不延伸到喷嘴70的顶部表面。喷嘴70的顶部以截头圆锥部分74终止，此有助于与对应的喷头76组装，而固定凸耳或 痕78安装于轴向沟72内，以在安装后提供轴向移动同时限制旋转移动。轴向沟72和固定凸耳78可以包括圆角的上边以帮助拆卸。如前面展示和说明的实施形态，将轴向槽72定位在上部密封46之上降低了密封46在组装和/或拆卸期间由于与对应喷头的 痕或固定凸耳接触而被损坏的可能性。
图7为根据本发明的另一种实施形态的喷嘴的透视图，该喷嘴具有允许在安装之后进行轴向移动的装置。在图7所示实施形态中，喷嘴80包括在喷嘴80和对应的喷头之间提供相对轴向移动同时限制旋转移动的装置82。装置82包括被位于装置82底面处的突起88分离的导沟84和同轴的锁沟86。突起88的作用是将对应的固定凸耳保持在锁沟86内，使得在组装之后允许在喷嘴80和对应的喷头之间进行相对的轴向移动。导沟或槽84包括有助于组装的斜面90。
本发明的燃料喷嘴和对应的喷头的组合通过对齐与燃料喷嘴有关的装置和与喷头有关的装置，以及接合上述装置直到达到允许喷嘴和喷头之间的相对轴向移动而限制喷嘴和喷头之间的旋转移动的锁定位置。在一种实施形态中，燃料喷嘴装置包括具有导引部分、螺旋或螺线部分、以及轴向锁定部分的沟，而喷头装置包括与喷嘴的沟协作的键或凸耳。在此实施形态中，组合包括相对于喷头旋转喷嘴，同时键沿着螺旋部分旋转，这将会把喷嘴拉向喷头，直到键进入锁定位置。在另一种实施形态中，组合过程包括使喷头上的键或压痕与喷嘴上对应的轴向沟对齐，并滑动喷嘴使之进入喷头，直到压痕经过突起或其他与沟关联的锁定装置，使得压痕固定在锁定装置和沟末端之间，从而允许喷嘴和喷头在组合之后进行相对的轴向移动。
只详细说明了实现本发明的最佳模式，但熟悉本发明相关技术的人应认识到由本发明权利要求所定义的实现本发明的各种可选设计和实施形态。
权利要求
1.一种内燃机的燃料系统，所述燃料系统包括连接到燃料导管并用于分布燃料的燃料喷头；及一端可插入所述燃料喷头的燃料喷嘴，其中所述燃料喷头和燃料喷嘴包括允许燃料喷嘴在组合燃料喷嘴和燃料喷头之后相对于燃料喷头进行轴向运动同时限制它们之间的旋转运动的连接装置。
2.如权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，所述连接装置包括在所述燃料喷头上的至少一个凸耳及在所述燃料喷嘴上的至少一个对应的槽。
3.如权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，所述连接装置包括所述燃料喷头上大致在直径方向上对置的压痕；及所述燃料喷嘴中大致在直径方向上对置的沟。
4.如权利要求3所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料喷嘴中的每个沟都包括延伸至所述燃料喷嘴顶面的导引部分、螺旋部分，及轴向锁定部分。
5.如权利要求4所述的燃料系统，其特征在于，每个沟的所述轴向锁定部分都深于所述螺旋部分。
6.如权利要求3所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料喷嘴中的每个沟都包括延伸至燃料喷嘴顶面的轴向导引部分和轴向锁定部分，由沟底面的突起分离所述导引部分和锁定部分。
7.如权利要求3所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料喷嘴中的每个沟都包括终止于燃料喷嘴顶面之下的轴向沟。
8.如权利要求3所述的燃料系统，其特征在于，所述燃料喷嘴包括截头圆锥体的顶部。
9.如权利要求3所述的燃料系统，其特征在于，所述压痕的形状是不对称的。
10.如权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，还包括位于燃料喷嘴和燃料喷头之间并构成燃料紧密密封的上部密封，其中所述连接装置设置于比所述上部密封更接近燃料喷嘴顶面的位置。
11.一种用于多汽缸内燃机的燃料系统，其特征在于，所述燃料系统包括连接燃料导管并用于分布燃料的燃料喷头，所述燃料喷头包括至少一个径向地向内扩展的固定凸耳；及具有顶部可插入所述燃料喷头中的燃料喷嘴，所述顶部包括与所述至少一个固定凸耳协作的至少一个沟，以限制燃料喷头和燃料喷嘴在组合之后的旋转运动同时允许轴向运动。
12.如权利要求11所述的燃料系统，其特征在于，所述至少一个沟包括大致在直径方向上对置的轴向沟。
13.如权利要求11所述的燃料系统，其特征在于，所述喷嘴包括对置的沟，所述对置的沟具有延伸至顶面的导引部分及连接所述导引部分与轴向锁定部分的螺旋部分。
14.如权利要求13所述的燃料系统，其特征在于，所述轴向锁定部分比所述螺旋部分更深。
15.如权利要求11所述的燃料系统，其特征在于，所述喷嘴的顶部包括截头圆锥体部分，且所述至少一个沟包括终止于所述截头圆锥体部分之下的轴向沟。
16.如权利要求11所述的燃料系统，其特征在于，所述至少一个沟包括延伸至所述燃料喷嘴顶面的轴向沟，并包括被所述沟底面的突起分离的导引部分和锁定部分。
17.如权利要求11所述的燃料系统，其特征在于，所述至少一个固定凸耳包括尺寸不对称的对置的固定凸耳，且所述至少一个沟包括对应的尺寸不对称的对置的沟，以便将燃料喷嘴以唯一的方向确定在所述燃料喷头内。
18.一种方法，所述方法包括使关联于燃料喷头的连接装置和关联于燃料喷嘴的连接装置对齐；及接合所述连接装置，直到达到允许燃料喷头和燃料喷嘴进行相对的轴向运动但限制旋转运动的锁定位置。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述关联于燃料喷头的连接装置包括对置的压痕，所述关联于燃料喷嘴的连接装置包括对应的对置的轴向沟。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述接合连接装置的步骤包括相对于所述燃料喷头旋转所述燃料喷嘴。
全文摘要
本发明涉及用于内燃机中燃料喷嘴总成的燃料系统和方法。现有的方法需要各个部件具有相对紧密的公差，才能确保与燃料导管、喷头、燃料喷嘴、卡子及进气歧管/汽缸头关联的总公差堆叠得到控制，从而在发动机操作期间保持上部密封和下部密封的完整性。根据本发明的一个方面，燃料系统和方法包括具有燃料喷嘴和相关的燃料喷头的整体装置，整体装置提供旋转定位同时在组装之后允许燃料喷嘴相对于喷头进行轴向滑动接合。一种实施例包括喷头上的固定凸耳连接喷嘴上相应的沟槽。本发明消除任何外部的喷嘴定位/固定卡子及相关的组装步骤。本发明还放松了保持上部和下部密封所需的相对于燃料导管、喷头、喷嘴及进气歧管/汽缸头的公差堆叠需求。
文档编号F02M61/14GK1760530SQ200510106678
公开日2006年4月19日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年9月28日
发明者约翰·诺克特, 约翰·基尔比, 凯文·富尔默 申请人:福特环球技术公司