专利名称：直喷式燃料喷嘴和燃烧室的密封的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，尤其涉及装有直喷式燃料喷嘴的内燃机。
直喷式燃料喷嘴有一喷头端，它通常配置在通向发动机燃烧室的气缸盖中的通孔内，并与其密封。燃料喷入燃烧室空间内，在那里它和空气混合形成一种经燃烧产生发动机功率的混合物。这种苛刻的工作环境要求喷嘴喷头端跟该通孔密封。商业上可接受的密封装置须具有至少跟发动机寿命相等的使用寿命，同时允许直接暴露于燃烧过程的压力、温度和化学物之中。而且，在燃料喷嘴喷头端的附近，密封装置是在热而大的发动机体和燃料喷嘴体之间仅有的接触，因此是从燃料喷嘴体的喷头端进行热传导的唯一途径。
一种业已应用于这种场合的公知密封装置是一种扁平金属挤压垫圈，一般为铝或紫铜。虽然这样一种密封装置是比较便宜并有良好的导热性以及充份的柔性，以便挤压成一种用于这种场合的有效导热密封装置，然而，它的挤压特性常常是作为缺点来工作的。现在解译为什会这样。
可以认为该密封装置的像一个弹簧元件，在被轴向压缩时，迫使自己顶靠在燃料喷嘴和气缸盖的各自的凸肩上，结果它被挤压，和上述两部件形成密封接触。这种挤压是为使燃料喷嘴体夹持在气缸盖上而通常须施加较大的安装力而造成的。
由于接近气缸盖的空间限制，该力可能不得不传递到跟喷头端反向的燃料喷嘴体的端头上，因此，燃料喷嘴体可能以无法预料的方式产生应力，这些应力影响其内部部件。例子，精确的对中和间隙可能按无法预料的方式改变，导致对性能造成潜在有害的影响，尤其是，如果诱发应力的幅值接近将燃料喷嘴的各部件安装在一起的装配力的幅值。在具有多个燃烧室和燃料喷嘴的发动机中，产生不规则的保持力可导致嘴咀之间可不接受的变化。当燃料喷咀体和气缸盖的材料具有不同的热膨胀系数时，诸如铝气缸盖和铁材料喷嘴体的情况，问题是复杂的。
另一种不依靠产生影响密封效果的大轴向力的密封方式，即诸如O型环、V型密封、唇形密封等，为可能包括一个或多个下列因素的某些缺点所困惑价格较高，导热性差，公差配合差和难以安装。
本发明保留采用所需要的密封效果的轴向力，但却没有诸如上述那样的伴随缺点。简方之，按本发明原理采用的密封装置可以设想是一种环形件，它能被轴向挤压，以及像径向密封装置那样适合同样的环形空间或空腔。空腔的轴向许差和环形件的特性可被这样控制，在预期的许差和预期的热膨胀范围内，可获得适当的密封。和挤压垫圈相比，环形件具有较低的回弹率，这样，对喷嘴施加较低的轴向保持力，便获得可接受的密封效果。这样，避免使燃料喷嘴体产生过度的应力，因而避免破坏它固有的精确关系。环形件是一种弹性金属环，它最好涂以一薄层较软的诸如锌、锡或镉的材料，这样，另件的贴合面无须进行表面抛光。制造环形件的成本是低的，因为它可以由钢那样的金属用诸如冲压的金属成形技术制造。由于环形件为导热金属，它提供了自燃料喷嘴体喷头端到发动机气缸盖的导热途径。
在随后的说明书和权利要求中，将会看到本发明的上述和其它的特点、优点和益处，其中说明书和权利要求应当和附图一起考虑。这些附图表示了本发明的目前最佳实施例，它们在现时被设想为实施本发明的最佳方式。
图1为配备本发明的燃烧密封装置的燃料喷嘴的部分纵剖视图;
图2为燃料喷嘴喷头端的破碎纵剖视图，其中包括配置于通至燃烧室的发动机气缸盖的通孔内的密封装置;
图3为密封装置本身的纵向视图;
图4为密封装置的侧视图;
图5为沿图4中箭头5-5方向所取的放大径向横剖视图;
图1表示一种直喷式燃料喷嘴10，包括一个具有纵向中心轴线14的普通圆柱形体12。燃料喷嘴10有一个在本体12侧壁上的燃料入口16和一个在纵向低端的喷头18。在内部，燃料喷嘴包括一喷针20，它被有选择地操作，使座合于阀座22上或自阀座上提升，以便控制燃料自入口16流到喷头18。喷针的操作机构包括将喷针20偏置于阀座22上以切断燃料流的弹簧24和当经一对外部可见的端子27通电时使喷针自阀座上提升以允许燃料经喷头18输送的电磁阀26。本体12的喷头端为圆柱形，并包括一个当燃料喷嘴装于发动机上时面向发动机燃烧室的凸肩。
图2表示这种喷嘴安装的例子。在往复活塞式发动机中的燃烧室空间为圆柱形，以标号30标记，它在顶部以气缸盖32为界。燃料喷嘴安装于发动机上，其喷头端配置于全缸盖32中的通孔34内。燃料经气缸盖中的内通道供给燃料喷嘴10，并经喷头喷入燃烧室空间。通孔34有一个面向凸肩28的凸肩36。本发明的燃烧密封装置38配置于在轴向以凸肩28和36为界、在圆周方向以本体12和通孔34为界的环形空间39内。
图3-5公开了燃烧密封装置38的其它细节，它是一个非穿孔的金属环，在径向横剖面内表现为在相应的相反两表面上具有普通半圆形凹凸表面40和42的普通半圆形曲面带条。如在图5中看到的，普通半圆形横剖曲面的主体是真实的半圆44，普通半圆横剖面的终点是自实际半圆44的相反两端切向延伸的平行的短部46，48。当燃料喷嘴安装于通孔34内时，凸肩28和36自相反方向压靠表面42于46、48部分上，使密封装置的径向横截面轻微变形。由46、48部分提供足够的支承面积。结果，由弹性压靠在凸肩28和36上的表面42产生密封作用。密封装置38是这样配置的，使表面42径向向内，使表面40径向向外。和本体12的其它密封作用可以通过相对于本体12的被包围外径确定密封装置的内径来产生，因此处于半圆44中点的表面42部分压靠体12。密封装置38为涂有一薄层软金属的金属是有利的。
普通制造工艺能使环形空间39和密封装置38的尺寸得以控制到许差，这样，当喷嘴安装于发动机上时，本身也会形成适当的密封力。为产生这些密封力所需的安装力大大地小于早先提到的挤压密封装置情况中的安装力，因此，燃料喷嘴中的安装应力值也会相当低的，这样，燃料喷嘴中内部关系的破坏将会被忽略，因此当安装于发动机上时不损害燃料喷嘴的性能。
虽然已表示和说明了本发明的目前最佳实施例，然而应当理解这些原理也可适用于其它实施例。
权利要求
1.一种内燃机，包括一个可燃燃料一空气混合物在其内燃烧使发动机发出功率的燃烧室空间，一个通向所述燃烧室空间的通孔和一个具有安装在所述通孔中的喷头端以便将燃料喷入所述燃烧室空间内的燃料喷嘴以及用以密封喷头端和所述通孔的密封装置，其特征在于，其改进包括所述喷头端具有一个面向燃烧室空间的凸肩，所述通孔有一个面向喷头端凸肩的凸肩；一个配置于所述两凸肩间的密封环，所述密封环包括一个在径向横截面内表面为在相反两面上具有普通半圆形凹、凸曲面的普通半圆形曲面带条的非穿孔体，所述普通半圆形凸曲面靠压在所述两凸肩上。
2.一种如权利要求1所述的内燃机，其特征在于所述密封环是这样配是的，使所述普通半圆形凸曲面径向向内朝向，而普通半圆形凹曲面径向向外朝向。
3.一种如权利要求2所述的内燃机，其特征在于和顶靠所述两凸肩的支承面有一间隔的普通半圆形凸曲面的一部分靠压在所述喷头端上。
4.一种如权利要求1所述的内燃机，其特征在于所述密封环是金属。
5.一种如权利要求1所述的内燃机，其特征在于所述密封环是涂以一薄层比环本身金属较软的金属。
全文摘要
一种用于密封直喷式燃料喷嘴喷头端和燃烧室的燃烧密封装置(38)。该密封装置是一种安装在喷头端的颇像环的非穿孔金属环。该环的径向断面为半圆形，它被压在喷头端和气缸盖内安装燃料喷嘴的通孔的相应两凸肩(28，36)之间。该环为铁金属，被涂以一层诸如锌的软金属。
文档编号F02M61/14GK1089689SQ9311780
公开日1994年7月20日 申请日期1993年9月15日 优先权日1992年9月17日
发明者R·J·韦克曼 申请人:西门子汽车公司