[0001] 本发明涉及一种用在共轨燃料喷射系统中的喷射器和轨道组件。特别地，本发明涉及一种用在内燃机的共轨燃料喷射系统中的喷射器和轨道连接组件。

[0002] 在汽油直接喷射燃料系统中，来自轨道的燃料经由相应的轨道插座供应到多个喷射器。喷射器需要使用机械连接器组件连接到轨道插座，并且用于机械连接器组件的最合适的布置取决于喷射器安装在发动机中的方式。两种配置是可能的；夹紧式喷射器安装，其中，喷射器被夹紧到发动机缸盖；和“悬挂式”喷射器安装，其中，喷射器悬垂于轨道插座。机械连接器组件必须在结构上坚固，易于安装并防止燃料泄漏，同时允许燃料从轨道流向喷射器。然而，对于不同的喷射器安装具有不同类型的机械组件，这对于制造商是不方便的，这是因为这致使制造、供应和安装效率低。

[0003] 现有的机械连接器组件依赖于喷射器‑插座界面处的弹性体O形环。然而，对提高燃料效率和减少废气排放的需求日益增加，这意味着需要在高燃料压力(优选超过500巴)下喷射。这对密封要求提出了挑战，因为弹性体密封件在长的使用寿命内易于发生性能退化和失效。密封件在其使用寿命内经受的宽温度范围也不利于密封性能。

[0004] 针对该背景已经设计了本发明。

[0035] 参见图1和图2，用于汽油直喷式发动机的燃料系统的总体上被称为10的喷射器和轨道组件包括共轨壳体12，该共轨壳体限定了用于储存高压燃料的储存器容积或轨道容积14并且包括杆16(仅在图2中可见)，该杆限定了用于将高压燃料从储存器容积14输送到总体上被称为20的燃料喷射器的头端18的通路，该燃料喷射器夹紧到轨道壳体12。喷射器具有与杆16的纵向轴线对齐的纵向轴线。杆16通常锻造或钎焊到主轨道壳体12上。自适应安装装置的形式的喷射器‑轨道连接总体上被标识为项目22。实际上，根据发动机中气缸的数量，可以沿共轨壳体的长度夹紧由几个喷射器。诸如图2中的杆16的杆限定用于将高压燃料从储存器容积14输送到相应的一个燃料喷射器的头端的通路。如在现有技术中那样，在该布置中没有插座，而是本发明依赖于自适应安装装置以将喷射器牢固地连接到轨道壳体12的杆16，如下面进一步详细描述的那样。

[0036] 杆包括直径不同的至少两个区域。杆16的上部区域具有相对较大的第一直径，并包括上部外螺纹部分16a。杆16的下部区域具有相对较小的第二直径，并包括下部外螺纹部分16b。自适应安装装置22设置在杆16上，用于将燃料喷射器20密封地安装到杆16。还参照图3，能调节的安装装置包括用于安装在杆16的下螺纹部分16b上的主螺母24。主螺母24限定内部通道26，该内部通道包括对应于杆16的下螺纹区域16b的上螺纹区域27。内部通道26还包括在主螺母24的上部外表面30中(在主螺母24的轨道端)的扩大的凹部28，该凹部被称为上凹部28。内部通道26还包括在主螺母24的面向喷射器的下端面34(在主螺母的喷射器端)中的扩大的凹部32(其被称为下凹部32)，该扩大的凹部32包括内螺纹区域25。

[0037] 具有C形横截面的金属环形密封件36位于杆16(在图1中不可见)上并位于上凹部28内。上凹部28由主螺母24的内表面限定，所述内表面为下表面或底板38和垂直于下表面或底板38的径向壁40的形式。副螺母42(也称为顶部螺母)承载在杆16的上螺纹部分16a上。
环形密封件36的上表面与副螺母42的下表面44接合。因此，环形密封件36与上凹部28的垂直的第一表面38和第二表面40、副螺母42的表面和杆16的一部分接合(即，环形密封件36具有四个接触表面)。

[0038] 在主螺母24的喷射器端处的下凹部32包括锥形壁部分46，该锥形壁部分通向竖直壁部分，该竖直壁部分是下凹部32的下螺纹区域25。喷射器20包括部分球形的喷射器头部50，该喷射器头部被接纳在内部通道的锥形壁部分46内。喷射器20的头部50具有至少部分球形的形式，并与下凹部32的锥形壁部分46接合以形成燃料密封界面。有利地，这防止了在喷射器20的头部50与锥形壁部分46之间的界面处的燃料泄漏，并提高了燃料喷射器的整体耐久性。第三螺母52位于主螺母24的喷射器端处的下凹部32的螺纹部分25内。第三螺母52采用开槽螺母52的形式，该开槽螺母52包括槽54，以便能够将开槽螺母52组装到喷射器20上，如图4中最佳示出的以及如下面进一步描述的。开槽螺母52限定了直径变化的内部通道
56。

[0039] 喷射器20的头部50承载在喷射器颈部上，该喷射器颈部向下延伸穿过由开槽螺母52限定的内部通道56。在开槽螺母52安装在喷射器20的颈部上的情况下，开槽螺母52的径向外螺纹部分58与下凹部32的竖直壁部分中的下凹部32的螺纹区域25接合。开槽螺母52的内部通道56的对应于外螺纹部分58的区域与喷射器20的颈部限定间隙G。间隙G允许喷射器轴线相对于安装组件22的纵向轴线有一些倾斜，但是该间隙的尺寸被设置为将该倾斜限制为大约2至3度。有利地，这为喷射器20围绕喷射器轴线倾斜提供了一些公差，这使得组装容易，同时将倾斜限制到相对小的角度，这保持了喷射器20的稳定性和刚性。当开槽螺母52拧入主螺母24的下凹部32时，开槽螺母52的上端处的锥形凹部59支承部分球形的喷射器头部
50的下部，使得与部分46处的球/锥界面一起允许喷射器轴线相对于杆16的纵向轴线倾斜定向或倾斜。

[0040] 当自适应安装组件22与夹紧式喷射器安装一起使用时，遵循以下组装步骤，如参考图5(a)至图5(g)所描述的。

[0041] 参照图5，作为第一步骤，将副螺母42插入到轨道壳体的杆16的上螺纹部分16a上(步骤(a))。然后将环形密封件36定位在主螺母24的上凹部28中(步骤(b)和(c))，并且将主螺母24与密封件36一起引入到杆16的下螺纹部分16b上(步骤(d))。然后将喷射器20的头部50部分地插入主螺母24的下端(步骤(e))。然后，通过将槽54插在颈部上，将开槽螺母52引入到喷射器20的颈部上，相对于喷射器轴线在侧向方向插入(步骤(f))，随着开槽螺母52和下凹部32的相应螺纹部分接合并且开槽螺母52拧到下凹部32上。该动作将喷射器20的头部
50拉向主螺母24的锥形凹部46，以将这些部件接合在一起。重要的是，此时喷射器的头部50仅部分地而不是完全地插入到主螺母24中，否则开槽螺母52不能安装到喷射器20上。

[0042] 一旦这些部件被组装，喷射器20就被对准到发动机凹坑(未示出)中并夹紧到发动机缸盖(未示出)上，并且轨道壳体16被螺栓连接到发动机缸盖上。转动主螺母24以便以不透流体的密封方式与喷射器20的头部50建立完全接触。然后将副螺母42完全拧紧以锁定到主螺母24上，并在环形密封件36周围建立高压密封。然后，将开槽螺母52完全拧紧以在主螺母24和喷射器20之间建立牢固的连接。

[0043] 组装过程以图2所示形式的安装结束。

[0044] 下凹部32的锥形壁部分46及其与喷射器20的部分球形的头部50的接合提供了球‑锥机械界面的优点，该球‑锥机械界面可适应喷射器轴线与杆16a，16b的纵向轴线的任何微小未对准以及喷射器轴线的任何倾斜。然后可转动主螺母24以竖直调节并接合以与喷射器20的头部50密封。这种调节有助于避免由于在将轨道系统安装到发动机缸盖期间累积的公差变化而在轨道安装凸台(未示出)的下侧与发动机缸盖(未示出)的顶部之间形成任何间隙。

[0045] 上述步骤描述了燃料喷射器20在组件中与轨道壳体16的连接，其中，燃料喷射器20夹紧到发动机缸盖。自适应安装组件22还可被实施为在喷射器20悬垂于杆16而进入发动机缸盖上的喷射器凹坑(未示出)中但未被夹紧的安装中将喷射器20连接到轨道壳体12。

[0046] 主螺母24与环形密封件36和副螺母42在轨道壳体16的杆16a，16b上的组装遵循与图5中的安装相同的步骤((a)至(e))顺序。

[0047] 参照图6，对于悬垂式喷射器安装，开槽螺母52相对于喷射器20的纵向轴线侧向引入，并拧入主螺母24中的下凹部32的螺纹部分25中。然后将轨道12安装在发动机缸盖(未示出)上，并将喷射器20对准在发动机缸盖的喷射器凹坑中。然后拧紧主螺母24以使其与喷射器20的头部50接触。然后，开槽螺母52在下凹部32内完全拧紧到喷射器20的颈部上，以在这些部件之间在球/锥界面处建立流体密封。然后将副螺母42完全拧紧到主螺母24上，以在环形密封件36和主螺母24中的上凹部28之间建立密封界面。组装过程以图2所示形式的安装结束。虽然从视觉上可以理解，喷射器和轨道组件的最终安装对于夹紧式喷射器安装与对于悬垂式安装是相同的，但是可以理解，安装的最终步骤在整个喷射器和轨道组件如何与发动机缸盖放在一起方面是不同的。

[0048] 参照图7和图8，在本发明的替代实施例中，自适应安装组件122不必包括前述实施例的副螺母。在该实施例中，自适应安装组件122仅包括主螺母24和开槽螺母52。与前面附图中所示的那些部件类似的部件用相同的附图标记表示，并且将不必进一步详细描述。

[0049] 在该实施例中，轨道壳体12的杆16采取与图2所示不同的形式。杆16仅包括一个螺纹部分16c并且包括终止于杆16的尖端16e的阶梯直径区域16d。对于前述实施例，主螺母24限定内部通道26。阶梯直径区域16d由垂直表面60，62限定，垂直表面60，62为环形密封件36限定了方便位置。环形密封件36的外表面因此具有三个界面表面：两个表面在表面60，62处与杆16接合，并且一个表面与主螺母24的内部通道26接合。在该实施例中，内部通道26包括与杆16上的螺纹部分16c接合的上螺纹区域127和与开槽螺母52上的螺纹部分58接合的下螺纹区域25。

[0050] 主螺母24的内部通道26包括与图2所示相同形式的下凹部32。因此，下凹部32包括锥形壁部分46和竖直壁螺纹部分25。换句话说，内部通道26因此包括锥形壁部分46和竖直壁部分25。图7和图8中的喷射器具有与前述相同的构造，包括支撑部分球形的头部50的颈部。如在前面的实施例中，喷射器20的部分球形的头部50的上部以密封的方式与锥形壁部分46接合，并且部分球形的头部50的下部与开槽螺母52中的锥形凹部59接合。在开槽螺母52中的内部通道56的表面(该表面对应于下凹部32的螺纹区域25)与喷射器头部50之间存在间隙G，6从而允许喷射器20相对于发动机缸盖上的喷射器凹坑(未示出)的轴线倾斜。

[0051] 对于其中喷射器悬垂于发动机缸盖的喷射器安装，现在将参照图9(a)至图9(e)描述图8中的喷射器和轨道组件的组装步骤。

[0052] 最初，环形密封件36以推入配合的方式位于轨道壳体12的杆16上(步骤(a)和(b))。然后将主螺母24插在杆16上(步骤(c))，使得环形密封件36夹在杆16与主螺母24中的内部通道26的表面之间。因此，密封件36与主螺母24的内表面以及杆16的阶梯区域16d的垂直表面60，62密封地接合，以限定用于密封件36的三个界面表面。此外，密封界面具有公差尺寸，使得环形密封件36将弹性压缩，以在环形密封件36的区域中在杆16与主螺母24之间建立流体密封。在燃料喷射系统操作期间，燃料压力在C形截面密封件36的内壁上施加径向力以使密封件膨胀并增加密封件的密封功能。然后在主螺母24的下端(喷射器面对端)将喷射器20部分地插入主螺母24的内部通道中(步骤(d))。然后将开槽螺母52侧向地插入到喷射器颈部上(即垂直于喷射器轴线)并插入到下凹部32中(步骤(e))，并拧入到下凹部32的内螺纹部分25中。如果在步骤(d)中喷射器20的头部50完全插入到主螺母24中，则开槽螺母52不能安装到喷射器20中，因此仅部分插入它是重要的。然后，喷射器20的部分球形的头部
50与下凹部32的锥形壁部分46接合。将开槽螺母52拧到下凹部32上的动作将喷射器20的头部50拉向锥形凹部46以将部件完全接合在一起。然后，该组件采取图8中的布置的形式。

[0053] 然后通过螺栓将带有喷射器20的轨道12(喷射器和轨道组件)安装到发动机缸盖(未示出)上。喷射器20在发动机凹坑(喷射器应被接纳在该发动机凹坑中)内适当地对准。开槽螺母52相对于主螺母24的最终拧紧在主螺母24中的凹部的锥形壁部分46与喷射器20的部分球形的头部50之间建立了流体密封。如前所述，在喷射器轴线和发动机缸盖上的喷射器凹坑的轴线没有精确对准的情况下，喷射器20和主螺母24之间的球/锥界面允许喷射器轴线有一定程度的倾斜(并由间隙G允许)。

[0054] 对于悬垂式喷射器组装所描述的前述组装步骤顺序对于其中喷射器夹紧到发动机缸盖的喷射器安装是相同的，直到并包括图9中的步骤(c)。

[0055] 对于夹紧式喷射器组装，参见图10(a)，此时主螺母24拧到杆16的螺纹部分16c上并且环形密封件36夹在这些部件之间，将喷射器20对准到发动机缸盖内的喷射器凹坑中并且夹紧在缸盖上的适当位置中。然后将轨道12螺栓连接到发动机缸盖上。然后将开槽螺母52插在喷射器颈部上。然后拧紧主螺母24，直到在主螺母24的内部通道和喷射器头部50之间在球/锥界面处形成流体密封(步骤(b))。开槽螺母在主螺母24的喷射器端处螺纹接合到下凹部32中，并且开槽螺母52被完全拧紧。

[0056] 应当理解，对于悬垂式喷射器构造和夹紧式喷射器构造，安装组件部件是相同的，包括主螺母24、开槽螺母52和环形密封件36。这提供了成本优势并且利于制造和组装过程，这减少了对用于不同喷射器安装构造(例如，夹紧或悬垂)的多种不同连接布置的要求。在图7至图10的组装中也实现了前述的优点，这些优点涉及通过喷射器与主螺母之间以及喷射器与开槽螺母之间的球/锥界面的喷射器轴线的倾斜，以及主螺母24经由环形密封件36与杆16的密封。

[0057] 本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以对本发明进行修改以采取本文所述的许多替代形式。例如，在其他实施例中，开槽螺母52不需要包括槽54，而是可以采用弹性(即可变形)实心截面螺母的形式。而且，喷射器20的头部50与主螺母24中的内部通道26的锥形壁部分之间的球/锥界面可以具有不同的形式(例如锥对锥)，同时仍然允许良好的密封和喷射器轴线的足够的倾斜度。燃料密封界面处的表面区域的尺寸和形状足以防止燃料在高操作压力下泄漏。此外，重要的是，燃料密封界面的表面积不要大到使作用在燃料喷射系统上的动态力导致喷射器头部50和锥形壁部分46的大表面上的磨损和撕裂，这可能导致性能随时间退化。本发明的优点在于，它提供了柔性安装组件22，该柔性安装组件可以被设计成适应几个不同的燃料密封界面表面区域中的一个。因此，燃料密封界面表面区域的尺寸和形状可以根据需要进行优化。

[0058] 部件列表

[0059] 10－喷射器和轨道组件

[0060] 12－轨道壳体

[0061] 14－用于燃料的储存器/轨道容积

[0062] 16－轨道壳体的杆

[0063] 18－燃料喷射器的头端

[0064] 20－燃料喷射器

[0065] 22，122－自适应安装装置

[0066] 24－主螺母

[0067] 25－内部通道26的竖直壁部分(下螺纹区域)

[0068] 26－主螺母的内部通道

[0069] 27，127－内部通道26的上螺纹区域

[0070] 28－主螺母中的上凹部

[0071] 30－主螺母的外表面

[0072] 32－主螺母中的下凹部

[0073] 34－主螺母的端面

[0074] 36－环形密封件

[0075] 38－上凹部的底板表面

[0076] 40－上凹部28的壁表面

[0077] 42－副螺母

[0078] 44－副螺母的下表面

[0079] 46－下凹部32的锥形壁部分

[0080] 50－喷射器的球形头部

[0081] 52－开槽螺母

[0082] 54－开槽螺母中的槽

[0083] 56－开槽螺母的内部通道

[0084] 58－开槽螺母的径向外表面

[0085] 59－开槽螺母中的锥形凹部

[0086] 60，62－杆的垂直表面