技术领域

本发明涉及内燃机中的燃料直接喷射，更具体地说，涉及用于将燃料 直接喷射到火花点燃内燃机中的装置。本发明也涉及一种用于火花点燃内 燃机的组合燃料喷射及点火装置。

                         背景技术

对于火花点燃内燃机，通常，燃料借助于被构造成各组成部分的组件 的喷射器喷射，该组件作为一个单元装配到发动机上。然后，喷射器连接 到燃料及电力供给源上。当燃料夹带于诸如空气的气体中被喷射器输送到 燃烧室中时(如，例如借助于本申请人的美国专利4693224中所公开的结 构，该专利的内容合并于此作为参考)，喷射器一般还连接到诸如气体压缩 机的气源上。典型地是，在这种双流体喷射系统中的喷射器适于通过燃料 和空气供应干线连接到各种供给源上，(如，例如借助于本申请人的美国专 利RE36768所公开的，该专利的内容合并于此作为参考)，该燃料和空气供 给干线布置成对配装到发动机上的所有喷射器提供服务。该喷射器设置有 用于连接燃料和空气供给干线的适宜的接头，喷射器也设置有一个或多个 电端子，用于按需要连接到电子控制电路上。

典型地是，喷射器具有输送端部，该端部具有输送口，通过该输送口， 燃料被喷射到燃烧室内。输送端部一般包括阀座和阀门元件，阀门元件可 以移动而与阀座形成密封结合及与阀座脱离密封接合，以用于选择性地开 启和关闭输送口。阀门元件形成具有阀杆的阀门的一部分，阀杆的一端支 撑着阀门元件。一般，电磁系统被用于操纵阀门，以选择性地开启和关闭 输送口，电磁系统包括位于喷射器主体内、围绕阀杆的电磁铁线圈，和连 接到阀杆上的电磁铁衔铁。电磁铁线圈的供能一般会引发衔铁移动，从而 导致阀门元件克服弹簧的作用移动而与阀座脱离接合，弹簧一般将阀门保 持在密封或闭合状态下。

在双流体燃料系统中，由于喷射器需要连接到空气和燃料供给干线， 并还连接到电子控制电路上，就需要确保喷射器上的接头和电端子正确地 相对喷射器处于安装好状态时他们要匹配的配对部件对准。这需要在发动 机中仔细地安装喷射器。

也需要相对于电磁装置标定阀门，从而由于电磁装置功能所导致的阀 门的冲程长度与阀门需要开启的程度正确地相关，由于阀门一般所构建和 组装的方式，阀门的标定仅在其完全装配后才能进行，这经常在标定的精 度、稳定性和可靠性方面出现一些难度。

上述的困难在燃料喷射器与点火装置组合成一个单独单元的情况下易 于显著增大，在这种情况下，也需要为点火目的提供一条高电压电流路径， 并且还存在相关的安装问题。这一般上要求喷射器由各种材料构成，一些 材料具有导电特性，而另一些具有电绝缘特性。这些不同材料的存在经常 在标定方面造成显著的困难。

涉及组合的燃料喷射及点火装置的结构示例在美国专利4967708 (Linder等人)、EP0632198(Suzuki)、美国专利US5497744(Nagaosa等 人)以及美国专利US5730100(Bergsten)中公开。在此公开的每种组合的 燃料喷射及点火装置为单件组件，其安装和维护复杂，并一般在处于安装 好的条件下具有如上面所讨论的对准困难。此外，这种结构一般包括用于 其内存在的高压电流路径的复杂的连接，并因此伴随有安全问题。

本发明相对于背景技术以及与其相关的问题和困难而研制。

                        发明内容

本发明提供了一种用于内燃机的燃料输送喷射器，该燃料输送喷射器 包括第一部分和可拆卸地连接到第一部分上的第二部分，第一部分具有限 定于阀座和阀门元件之间的输送口，阀门元件相对于阀座可移动，以用于 开启和关闭输送口，致动元件设置于第一部分内并与阀门元件可操纵地连 接；并且致动装置设置在第二部分内，由此，当第一和第二部分连接到一 起时，致动装置可操纵地与致动元件相关联，从而提供了致动组件。

优选地是，发动机为火花点燃内燃机。

便利地是，该输送喷射器可以为单流体燃料输送喷射器或双流体燃料 输送喷射器，在后者中，空气和燃料通过喷射器输送到发动机中。

优选地是，致动元件可以为电磁铁衔铁，而致动装置可以为电磁铁线 圈。通过这种结构，致动组件包括电磁装置，其中第一和第二部分连接到 一起完成了包括电磁铁线圈和电磁铁衔铁的电磁装置的装配，然而，应理 解的是，致动元件和致动装置可以一同提供其它适宜类型的组件，如，例 如压电致动组件。

便利地是，第一部分以发动机的适宜部分布置到发动机上，从而输送 喷射器能够直接将燃料输送到发动机的燃烧室中。优选地是，第一和第二 部分连接到一起也构成了一条通过喷射器的流动路径，燃料装料可以沿着 该路径输送到燃烧室中。燃料流动路径便利地是包括第一部分内的第一流 动路径部分，和第二部分内的第二流动路径部分，当第一和第二部分连接 到一起时，两个流动路径部分连通而提供燃料流动路径。

优选地是，当第一和第二部分连接到一起时，电磁铁线圈同心地围绕 电磁铁衔铁设置。

喷射器可以形成为组合的喷射及点火装置的一部分，在该情况下，第 一和第二部分连接到一起也可以在两个部分之间建立一条高压电流路径， 从而形成点火电路的一部分。

点火电路可以包括由火花隙分隔开的主电极和次级电极，其中，一个 电极被布置成形成输送喷射器的一部分。优选地是，主电极安装到第一部 分上，以便在输送喷射器装配到发动机上时位于燃烧室内。便利地是，主 电极安装到阀门元件上或构造成阀门元件的一部分。优选地是，次级电极 也从属于喷射器的第一部分。然而，应理解的是，次级电极可以安装到发 动机的其它适宜的部件上，如活塞或气缸盖上。

便利地是，阀门元件包括一突起，而主电极由该突起提供。优选地是， 该突起从阀门元件向下悬挂，并布置成对输送口喷出的燃料提供一定的喷 射导引益处。这种突起例如在本申请人的美国专利5551638中描述，该专 利的内容包括于此以作为参考。便利地是，阀门元件是向外开口型的，在 变化的结构中，在单独的点火装置被用于实现点火事件的情况下，突起可 以布置成形成点火装置的一个电极。在这种情况下，突起可以构造成形成 阀门元件或输送喷射器的一部分，或另外，突起可以形成为点火装置本身 的一部分。

另外，不论喷射器是否形成组合的喷射及点火装置的一部分，点火电 路可以布置成使得火化直接跳动到作用为这种替换结构的电极的突起或阀 门元件上。

阀门还可以包括阀杆，阀杆的一端定位有阀门元件，致动元件借助于 阀杆可操纵地连接到阀门元件上，在这方面，致动元件或衔铁可以连接到 阀杆与阀门元件相对的端部上。

阀杆可以为中空结构，从而提供了一个中心孔，该中心孔形成了第一 流动路径部分的一部分。可以在阀杆的壁内设置开口，以允许燃料从中心 孔流动到外部区域，在输送口开启时，燃料可以从该区域被输送到燃烧室 中。这种中空杆喷射器例如在本申请人的美国专利RE36768中描述。阀杆 被导引而在喷射器的阀座内轴向移动，随着其移动，阀门元件与阀座形成 接合或脱离接合。

在替换的结构中，电磁装置的衔铁可以设置为永久磁铁，在这种结构 中，外部磁性电路的极性可以由相关的供能结构反转，从而衔铁可以由电 磁力控制，以开启和关闭阀门。

阀们可以偏压为正常状态，在该状态下阀门元件与阀座形成密封接合。 这可以通过作用在阀门元件上的阀门控制弹簧来实现，阀门可以为向外或 向内开口型任一种，其中，电磁装置的致动作用为克服阀门控制弹簧的作 用将阀门元件远离阀座移动。

其内支撑阀门的阀门壳体可以容纳在如例如陶瓷绝缘体的绝缘体中。 便利地是，阀门壳体为管状结构，且阀座设置在其一端。

绝缘体可以支撑在外壳上，外壳包括用于将第一部分连接到发动机上 的连接装置。便利地是，外壳可以由金属或其他导电材料构成。典型地是， 连接装置包括阳凸台部分，用于与发动机的气缸盖内设置的孔接合。与该 孔的结合可以借助于滑动配合、螺纹连接、或其它适宜的方式进行。便利 地是，凸台部分带有螺纹，以便它可以螺纹连接于发动机气缸盖内的孔中。 外壳也可以合并有限定了螺帽的六角形部分，借助于该螺帽，第一部分可 以旋转成与孔螺纹连接或旋转成与孔脱离连接。次级电极可以从阳凸台部 分伸出。

弹性的柔软密封件可以设置在绝缘体上、靠近外壳的位置处，以便在 第一和第二部分之间建立密封连接。

磁极元件(pole-piece)可以位于阀门壳体的一端、靠近其相对于阀座的端 部。磁极元件包括具有中心孔的铁磁体，阀杆可滑动地容纳于中心孔中。 磁极元件可以设置在衔铁和陶瓷绝缘体之间，并在磁极元件和衔铁之间存 在电磁装置的工作间隙，以适应阀杆的有限的轴向运动，用于将阀门元件 移动成为与阀座密封接合或与阀座脱离密封接合。便利地是，阀门控制弹 簧容纳在磁极元件和衔铁之间限定的空腔中，且弹簧作用在磁极元件和衔 铁之间，以便通过衔铁将阀杆偏压成与阀座结合。

终端部分可以设置在第一部分上、其与输送口相对的端部处。终端部 分优选地与衔铁分隔开，并借助于围绕衔铁的圆柱形套筒固定到磁极元件 上。通过这种结构，衔铁容纳在套筒的界限之内。终端部分可以限定一个 阳接头，该接头包括形成第一流动路径部分的一部分的中心孔，该中心孔 穿过分隔终端部分和衔铁的空间与阀杆内的中心孔对准，该套筒作用为提 供终端部分和磁极元件之间的连接，并封闭衔铁和终端部分之间的空间， 由此，保持第一流动路径部分的完整性。

套筒也作用为在阀门元件运动而与阀座形成接合及脱离接合时，导引 衔铁的轴向运动。

第二部分优选地为帽状结构的形式，其配装到第一部分上，且其内容 纳电磁铁线圈。对于这种结构，第二部分包括具有空腔的壳体，该空腔带 有开口端，第一部分通过此开口端容放。

第二部分可以包括输送管，输送管具有限定了第二流动路径部分的一 部分的中心孔。输送管可以包括阴接头，该接头适于密封地接收有第一部 分上的终端部分限定的阳接头。输送管的另一端可以限定一个适于与燃料 供给源(如燃料和空气供给干线)密封连接的接头。

输送管的一部分可以由核心磁性管围绕，该磁性管延伸而超过输送管 的一端，以在壳体内限定空腔的一部分。核心磁性管优选地由电绝缘材料 围绕。

电磁铁线圈可以适于通过供电线路连接到电磁铁控制电路上，供电线 路在电磁铁线圈和连接到壳体上的低压端子之间延伸。

诸如接线柱的高压端子也可以连接到壳体上。便利地是，当第一和第 二部分连接到一起时，高压电流路径存在于高压端子和主电极之间。在第 一和第二部分内的各种导电部件被用于在高压端子和主电极之间建立高压 电流路径。便利地是，第一和第二部分之间的高压电流路径由第二部分的 核心磁性管与第一部分的圆柱形套筒相互作用而实现，替换或与其相结合， 第一和第二部分之间的高压电流路径通过核心磁性管和磁极元件的相互作 用而实现。

本发明也提供了一种用于火花点燃内燃机的燃料输送喷射器，其包括 第一部分和适于可拆卸地连接到第一部分上的第二部分，其中：

(a)第一部分具有在阀座和阀门元件之间限定的输送口，阀门元件相对 于阀座可移动以用于开启和关闭输送口，电磁铁衔铁设置在第一部分中并 可操纵地连接到阀门元件上，并且电磁铁线圈设置在第二部分中，由此， 当第一和第二部分连接到一起时，电磁铁线圈与电磁铁衔铁可操纵地关联； 以及

(b)第一部分限定了第一流动路径部分，而第二部分限定了第二流动路 径部分，由此，从而在第一和第二部分连接到一起时，两个流动路径部分 协作，限定了用于将燃料输送到输送口的燃料流动路径。

本发明进一步提供了一种用于火花点燃内燃机的组合的燃料喷射及点 火装置，其包括第一部分和适于可拆卸地连接到第一部分上的第二部分， 其中：

(a)第一部分具有在阀座和阀门元件之间限定的输送口，阀门元件相对 于阀座可移动以用于开启和关闭输送口，电磁铁衔铁设置在第一部分中并 可操纵地连接到阀门元件上，并且电磁铁线圈设置在第二部分中，由此， 当第一和第二部分连接到一起时，电磁铁线圈与电磁铁衔铁可操纵地关联；

(b)第一部分限定了第一流动路径部分，而第二部分限定了第二流动路 径部分，由此，从而在第一和第二部分连接到一起时，两个流动路径部分 协作，限定了用于将燃料输送到输送口的燃料流动路径；以及

(c)当第一和第二部分连接到一起时，他们协作，从而限定了形成点火 电路一部分的高压电流路径。

点火电路可以包括两个由火花隙分隔开的电极，一个电极优选地安装 到阀门元件上，另一个电极可以安装到第一部分上，并与所述一个电极电 绝缘。

                      附图说明

图1是具有根据本发明的组合喷射及点火装置的典型的双凸轮轴内燃 机气缸盖的示意性透视图；

图2是图1的气缸盖的剖开的前视图；

图3是图1的气缸盖的剖开的局部视图，且该剖面通过形成组合喷射 及点火装置一部分的高压导线取得；

图4是组合喷射及点火装置的剖开的侧视图，且所示出的其第一和第 二部分连接到一起；

图5是与图4类似的视图，除了第一和第二部分被示为处于分开状态 以外；

图6是第一部分的剖开的侧视图；

图7是第二部分的剖开的侧视图；以及

图8是示意性示出磁性电路的局部视图，该磁性电路在组合点火及喷 射装置工作时形成于其中。

                        具体实施方式

参照附图，根据本实施例的装置10提供了一种用于往复活塞式、火花 点燃内燃机的组合的燃料喷射及点火装置。虽然本发明将主要相对于四缸 四冲程发动机加以描述，应理解的是本发明同样可以应用于其他具有人以 数量的气缸或气门的发动机结构中，并不论他们为四冲程或两冲程。

如从图1、2和3所示的气缸盖11中看出的，在本实施例中所参照的 发动机具有多个燃烧室13，燃料通过利用装置10之一的直接喷射过程输送 到每个燃烧室中。每个燃烧室13包括气缸15和安装成在气缸15内往复运 动的活塞(未示出)。气缸盖11包括有孔20，在每个孔20中，通过螺纹连 接固定有一个装置10。供给干线21设置成向每个装置10提供燃料和空气。

每个装置10根据发动机的工作以时间顺序选择性地将一定量的夹带于 空气中的燃料输送到相应的燃烧室13中。空气的存在有助于将燃料喷射到 发动机中。虽然燃料可以以任何适宜的方式夹带于空气中，尤其便利的是 利用美国专利4693224和RE36768中所公开的燃料喷射装置的特征，该专 利转让给了本申请人，且其内容合并于此作为参考。虽然以下本发明在双 流体燃料喷射系统方面加以描述，应理解的是本发明同样可以应用于单流 体燃料喷射系统中。此外，应理解的是本发明同样可以应用于与液体燃料 一同使用，或与诸如LPG、LNG和CNG的气态燃料一同使用。

装置10包括第一部分31和第二部分32，两个部分适于可拆卸地连接 到一起，以便提供工作组件。

第一部分31包括主体33，该主体33包括吸入端部35和合并有输送口 37的输送端部36。流动路径39存在于吸入端部35和输送端部36之间。 主体33容纳一陶瓷绝缘体41，该陶瓷绝缘体41围绕管状结构的阀门壳体 43，该阀门壳体43具有一中心孔45。陶瓷绝缘体41合并有突出部分47， 阀门壳体43的相邻端部稍微超过该突出部分47延伸。

陶瓷绝缘体41支撑在金属外壳51中，金属外壳包括有带螺纹的阳凸 台部分，用于与气缸盖11内设置的相应的孔20螺纹接合，并包括限定一 螺帽的六角形部分55，通过这个六角形部分55，第一部分31可以由一工 具转动，从而将其旋转成与气缸盖11内的孔20接合，或旋开而与气缸盖 11内的孔20脱离接合。如此前所阐明的，阳部分53并不一定需要与孔20 螺纹连接，而可以采用其它适宜的结合方式。例如，阳部分53可以简单地 确定尺寸为当其插入到相应的孔20中时提供密合的滑动配合。以这种方式， 气缸盖内的孔20或凹陷孔可一特定地确定尺寸并布置成在特定的方向接收 阳部分53，而不需要孔20为较大的尺寸，以便允许第一部分31转动。此 外，外壳51不用总是金属的，而在某些应用中，可以采用其它适宜的材料。

电极57从阳凸台部分53伸出，以限定用于点火电路的次级电极。点 火电路还包括主电极58，其与次级电极57协同，以限定火花隙60。

陶瓷绝缘体41超过金属外壳51的部分有弹性柔软密封件64围绕，该 密封件有助于在第一和第二部分之间建立密封连接，如下面更详细描述的 那样。

燃料-空气沿着流动路径39传送到输送口37，并在输送口37开启时作 为从输送口喷出的喷雾输送到燃烧室13中。

输送口37由阀门59和阀座61之间的协同工作而限定。阀座61包括 截圆锥形的环形表面，该表面设置在阀门壳体43的输送端上。阀门59包 括在阀杆65一端处的阀门元件63，阀门元件63具有密封面，该密封面可 以移动而与阀座61形成接合或与阀座脱离接合，以用于开启和关闭输送口 37。截圆锥形的菌形突起62从阀门元件63悬挂，其结构形成为在装置10 工作过程中提供燃料喷雾导引效果。在所描述的实施例中，主电极58实际 上由菌形突起62提供，然而，应理解的是主电极58可以由阀门元件63提 供，后者不带有从其悬挂的突起。在这种变型中，次级电极57可以布置成 长度上稍短，以便火花隙60可以处于阀门元件63和次级电极57之间。此 外，本实施例的阀门元件63被示出为向外开口的或为提升阀型。虽然这种 类型的阀门更适于组合的喷射及点火装置，然而，应理解的是本发明的益 处可以同样应用于适宜结构的向内开口或针阀型阀门。

阀杆65为中空结构，以便提供中心孔69，该中心孔形成了流动路径 39的一部分。开口71设置在阀杆65的壁内，以便允许燃料-空气从中心孔 69流到外部区域73，在输送口37开启时，燃料可以从外部区域73被输送 到燃烧室13内。这种中空的阀杆65在本申请人的美国专利US36768中公 开，该专利的内容合并于此作为参考。

阀杆65具有导引部分75，该部分在阀门壳体43之内的孔45中可以轴 向滑动，以用于导引阀门59的轴向运动，并由此随着阀门元件63移动而 与阀座61形成密封接合以及与阀座61脱离接合来导引阀门元件。阀门控 制弹簧81被设置为将阀门59偏压成阀门元件63与阀座61处于密封接合 的状态，由此封闭输送口37。

如从图4中清楚看出的，设置了电磁装置83，以用于选择性地克服阀 门控制弹簧81的偏压而移动阀门59，与阀座61脱离密封接合，从而开启 输送口37。电磁装置83为电磁铁形式，具有电磁铁线圈85和衔铁87。电 磁铁线圈85合并到第二部分32中，以下将更详细地加以描述。

衔铁87在阀杆相对于阀门元件63的端部处固定于阀杆65上，阀门59、 衔铁87、以及阀门壳体43相结合提供了阀门组件。

当第一和第二部分31、32连接到一起以提供工作组件时(如图4中清 楚看出的)，电磁铁线圈85围绕阀门59上的衔铁87同心地设置，从而电 磁铁线圈85的供能引发阀门59克服阀门控制弹簧81的作用而移动，从而 开启输送口37。

磁极元件89位于阀门壳体43的一端、靠近其相对于输送端部36的端 部处。磁极元件89包括具有较大部分90和较小部分92的金属体，且中心 孔91穿之而过，阀杆65布置于中心孔91中，以用于向上和向下运动。磁 极元件89设置在衔铁87和陶瓷绝缘体41之间，同时在磁极元件89和衔 铁87之间存在一工作间隙93，以便包容在阀门元件63移动而与阀座61形 成密封接合以及脱离密封接合的过程中阀门59的有限的轴向运动。阀门控 制弹簧81容纳在空腔95中，空腔95由两个分别在磁极元件89和衔铁87 中的相对凹槽97、99限定。

主体33的吸入端部35还包括有终端部分101，该终端部分具有适于与 装置10的第二部分32以下面将描述的方式密封接合的阳接头102。终端部 分101包括端面103，流动路径39通过该端面103开口。圆周凹槽105与 端面103向内间隔开并容纳O形圈形式的密封件107。

终端部分101与衔铁87分离，并牢固地位于圆柱形套筒109的一端， 该套筒109的另一端牢固地位于磁极元件89上。通过这种结构，衔铁87 容纳在套筒109的封闭区域内。终端部分101从套筒109向内减小以限定 阳接头102，并包括中心孔113，中心孔113形成流动路径39的一部分， 并跨过空间111与阀门59内的中心孔69对准，空间111将终端部分101 和衔铁87分隔开。套筒109作用为提供终端部分101和磁极元件89之间 的连接，并封闭衔铁87和终端部分101之间的空间，从而保持流动路径39 的完整性。

套筒109还作用为防止外部物质侵入衔铁87区域内的装置中，并尤其 是工作间隙93中。此外，套筒作用为导引衔铁87的轴向运动，并在该过 程中，与导引部分75协作以导引阀门59的轴向运动，并由此随着阀门元 件63移动而与阀座61形成密封接合以及脱离密封接合来导引阀门元件63。

如上所述，装置10的第二部分32适于可拆卸地连接到第一部分31上， 以便提供工作组件。第二部分32为帽状结构的形式，其配装到第一部分31 上。更具体地说，第二部分32包括壳体121，壳体121具有圆柱形侧壁123 以及开口端125，开口端以下面将描述的方式接受第一部分31。

壳体121具有中心空腔130，该空腔从开口端125向内延伸，中心空腔 部分130具有四个空腔部分，为第一空腔部分121、第二空腔部分132、第 三空腔部分133、以及第四空腔部分134。如图4中清晰可见的，当第一和 第二部分31、32连接到一起以形成工作组件时，第一部分31上的弹性的 柔软密封件64以及磁极元件89的较大部分90容放在第一空腔部分131中， 磁极元件89的较小部分92和套筒109的一部分容放在第二空腔部分132 中，套筒109的剩余部分和终端部分101的一部分容放在第三空腔部分133 中，而由终端部分101限定的阳接头102容放在第四空腔部分134中。

第二部分32包括限定了输送线路137的管路，输送线路137具有用于 将燃料和/或空气从供给干线21输送到第一部分31中的流体流动路径39的 流动路径138。输送管路137包括适于密封地容纳相配合的阳接头102的阴 接头139，其中阳接头102由第一部分31上的终端部分101限定。阴接头 139具有内部端面140，该端面140适于抵靠或邻接阳接头102的端面103， O形圈密封件107保持阳接头和阴接头102、139之间密封的完整性，从而 保持输送管路137中的流动路径与第一部分31中的流动路径39之间的流 体流动的完整性。输送管路137的外端限定了阳接头141，该接头包括O 形圈形式的密封件143，用于与第二部分32密封连接，从而提供了用于接 收燃料和/或空气源的供给干线21，以提供燃料-空气。阳接头141容纳在圆 柱形凹槽145中，该凹槽形成壳体121空腔147的一部分。空腔147适于 接收供给干线21的相应的连接部分，供给干线21包括用于与阳接头141 相接合的供给干线上的阴接头149。

在另外的结构中，输送管路137在端面140可以设置有长的圆柱形伸 出部分，其与阳接头102的中心空113相接合，此外，管路137可以为介 电塑料材料，以便在接头102的内侧提供一条绝缘路径，而不会中断流动 路径138且不需要增加装置10的高度。在某些结构中，这种变形在防止电 传导并从第一部分31传导到第二部分32方面提供了益处。

输送管路137的一部分151嵌入壳体121内绝缘材料形成的绝缘体153 中，输送管路137的另一部分15由核心磁性管156围绕，该核心磁性管 156延伸而超过输送管137的端部，以限定壳体121内的中心空腔130的第 三空腔部分133。核心磁性管156由导电铁磁材料形成。

核心磁性管156由电绝缘套筒158围绕。套筒158从绝缘体153向壳 体121的开口端125延伸，并包括一个内部台阶159，在该处套筒158从限 定第二空腔部分132的部分变化为限定第一空腔部分131的较大部分。台 阶159形成环形表面161，该表面适于承载第一部分31的磁极元件89的较 大部分90上的径向表面162。壳体121包括在连接到一起的部分中形成的 外罩173。

然而，可以构想的是绝缘体153和绝缘套筒158可以为同一个点火线 圈绝缘体的一部分，而在它们之间不需要任何连接或分隔部分。以这种方 式，这两个部件可以注塑模制成单独一个单元，从而使结构简单并消除了 一个组装工序。这种结构将保持电磁铁线圈85与高压电流路径绝缘(如下 面进一步描述的)，同时在某种程度上缩小第二部分32的直径。

如图4中清晰可见的，在第二空腔部分132中、壳体121和第一部分 31之间具有限定环形气隙的空间163，以用于包容第一和第二部分连接到 一起以提供工作组件时二者之间的角误差的目的。

电磁铁线圈85容纳在壳体121中，并由铁磁外壳171围绕。电磁铁线 圈85分别围绕第三和第四空腔部分133和134、并且局部围绕第二空腔部 分132同心定位，从而当第一和第二部分31、32连接到一起以提供工作组 件时围绕阀门59的衔铁87同心定位。通过这种结构，电磁铁线圈85可操 纵地相对于衔铁87布置，从而形成电磁装置83。

电磁铁线圈85借助于供电导线175连接到控制电路(未示出)上，供 电导线在电磁铁线圈85和连接到壳体121上的低压接线柱177之间延伸， 在特定的应用中，两个接线柱177可以设置有一个作用为接地的接线柱177。

高压接线柱181也连接到壳体121上。高压电流路径183存在于高压 接线柱181和主电极58之间。第一和第二部分31、32中的各种导电部件 被用于建立高压接线柱181和主电极58之间的电流路径183。电流路径183 包括连接在接线柱181和导电材料的核心磁性管156之间的线导体185。线 导体185嵌入绝缘材料的主体153内。当第一和第二部分31、32连接到一 起时，电流路径183借助于核心磁性管156和第一部分31上的套筒109之 间的紧密接触而得以连续。电流路径183沿着套筒109和磁极元件89延续 到阀杆65上，并随后延续到阀门59上，阀门59将高压电能输送到从阀门 元件63上突出的主电极58上。高压电能也可以遵循从套筒109到衔铁87 的路径并沿着阀杆65到达主电极58。核心磁性管156为高压电流路径的关 键部件，这是由于其将高压电流向下传导过装置10的核心，并利于将电流 传导到第一部分31上。借助于核心磁性管156的结构以及他与第一部分31 相互作用的方式，也有助于缩短整个组件。

然而，应理解的是这些元件中的一些的形状和结构可以改变，而不会 损害第一和第二部分31、32连接到一起时实现电流路径的整体特征。例如， 核心磁性管156和绝缘套筒158可以改进成当第一和第二部分31、32连接 到一起时，磁性管156与磁极元件89相接触。在这种情况下，高压电流路 径例如主要借助于磁极元件89和环形表面161之间的接合而提供。此外， 在需要的情况下，核心磁性管156和绝缘套筒158按照需要可以包括磁性 和非磁性材料的结合，这例如可以在防止电弧跨过第一部分31的吸入端部 35方面提供益处。

在电磁铁线圈85供能时建立的磁路如图8中所示，图8是以横截面示 出电磁铁线圈85、核心磁性管156、衔铁87、工作间隙93、磁极元件89、 绝缘套筒158以及外壳171的局部视图。应指出的是仅示出了围绕装置中 心线部分的一侧，如仅通过图中所示的电磁铁线圈85的一侧所清楚表明的。

在电磁铁线圈85供能之前，阀门59借助于阀门控制弹簧81偏压成与 阀座61密封接合，而工作间隙93存在于衔铁87和磁极元件89之间。在 电磁铁线圈85供能时，建立磁路。由磁路的建立所形成的磁通量的理论磁 力线绘于图8中并由附图标记190标示。在磁路部分中磁力线密度增大表 示磁通量强度较大的区域。磁通量的磁力线遵循一回路，在该回路中，他 们从铁磁外壳171、穿过191处的绝缘材料，而到达核心磁性管156。磁通 量的磁力线190从核心磁性管156向下穿过间隙192，并通过金属套筒109 而到达衔铁87。从衔铁87，磁通量的磁力线穿过工作间隙93并进入磁极 元件89中。磁力线然后穿过绝缘套筒158，返回到铁磁外壳171，并穿过 所围绕的绝缘材料。

在穿过工作间隙93的过程中，磁通量产生横跨间隙的力，该力克服阀 门控制弹簧81的作用而将衔铁87向磁极元件89拉动。衔铁87的这个运 动使阀门59运动，并由此使阀门元件63与阀座61脱离密封接合，从而开 启输送口37，以用于将燃料-空气喷射到燃烧室13中。衔铁87的运动范围、 以及由此的阀门59的运动范围由工作间隙93的大小加以限制。

本实施例的特定特征为第一和第二部分31、32的各个部分(他们一同 限定了通过整个组件的燃料流动路径)被用来建立操纵阀门59的磁路，并 且用来建立用于点火目的的高压电流路径。本实施例的另一特征为就磁路 而论，第一和第二部分31、32沿着径向磁力线连接(并由此可分离)。这 具有的特殊优点为磁路容许第一和第二部分31、32的轴向接合稍微变动。 即，在间隙192的高度方面具有一定程度的公差。

在使用中，第一部分31通过与孔20螺纹连接在气缸盖11上配装到位。 通过这种结构，装置10的输送端部36与相应的燃烧室13连通，夹带于空 气中的计量量的燃料以发动机工作的时序被输送到燃烧室13中。第一部分 31可以简单地螺纹连接到理想位置上，并且在其处于最终位置时不需要采 取任何特殊的取向。然后，第二部分32可以放置到第一部分31上，且如 前面所述第一部分31的吸入端部35容放到第二部分32的中心空腔130中。 虽然第二部分32需要在特殊方向上定位以便与供给干线21对准，但是这 可以非常容易地实现，这是因为不需要相对于第一部分31的特殊取向。第 二部分32以戴帽子的方式简单地推到第一部分31上，并转动以呈现出相 对于供给干线21的特殊取向。当完全结合后，第二部分32的环形表面161 承载第一部分31的极性元件89的径向表面162，同时第二部分32的内端 面140呈现出与第一部分31的端面103靠近并处于其附近。

再者，第一和第二部分31、32的特殊结构以及它们连接到一起的方式 允许二者之间的一定程度的横向柔性。即，在能够于第一部分31上轴向枢 转之外，也能够包容第二部分32和第一部分31之间有限程度的横向运动。 这个有限的运动主要是由于装置10所容许的吸入端部35和中心空腔部分 130之间的较小程度的轴向角误差而实现的，柔软密封件62也有助于这种 有限程度的横向柔性。在组装到发动机气缸盖11上的过程中这种公差可能 是有益的，其中这种横向和轴向的柔性有助于轻易连接到供给干线21和其 他电气和机械连接装置上。

当第一和第二部分31、32连接到一起以提供工作组件时，弹性的柔软 密封件62紧密容放在壳体121之内的中心空腔130的第一空腔部分131中。 在密封件62与绝缘套筒158之间的紧密连接保持第一和第二部分31、32 之间的绝缘特性的完整性方面是特别有益的。

当第一和第二部分31、32连接到一起以提供工作组件时，他们彼此协 作以进行三种不同的功能，即，(a)在电磁铁线圈85供能时产生磁路的电 磁装置83的组装；(b)燃料和/或空气沿着其输送到燃烧室13中的路径的建 立；以及(c)高压电沿着其可以从高压接线柱181传导到主电极58上的高 压电流路径的建立。功能(a)、(b)和(c)可以仅通过第一和第二部分31、32 组装到一起而简单并容易的实现。

在工作中，计量量的燃料沿着路径138和39相结合而建立的流动路径 输送，路径138和39通过连接到供给干线21内的空气干线(未示出)上 而与高压空气源连通。根据本实施例的双流体燃料系统的工作与本申请人 的美国专利FE36768中所描述的系统类似，该专利的内容合并于此作为参 考，同样，这种双流体燃料系统的工作细节将不再在本说明书中进一步详 细描述。在输送口37开启时，夹带于空气中的计量量的燃料按时序输送到 燃烧室13内，输送口37通常是关闭的。电磁铁线圈85由沿着低压导线175 供给到其上的电流供能，电磁铁线圈85的供能克服阀门控制弹簧81的作 用而向磁极元件89拉动衔铁87，以闭合工作间隙93。衔铁87的这个运动 导致阀门59相应的运动，由此将阀门元件63移动而脱离与阀座61的接合， 并因此开启输送口37。然后，封闭在流动路径39和外部区域73中的燃料- 空气喷射到燃烧室13中。在规定的喷射阶段之后，传导到电磁铁线圈85 上的供能电流中断，从而中止对衔铁87的磁性作用，并允许阀门元件返回 到与阀座61相接合的通常位置，从而关闭输送口37。

在装置10的常规工作期间，恰好在输送口37关闭之后，在火花隙60 处实现点火事件，从而燃烧燃烧室13内存在的燃料和空气混合物。这个点 火事件也由装置10实现，其中高压信号通过高压接线柱181施加到装置10 上，导致电流流过装置10并在主电极和次级电极58、57之间产生火花， 由此，燃料输送到发动机中以及发动机的点火由一个组件进行。

应指出的是点火事件不需要限制于在燃料供给事件发生后再发生，也 就是说，即使低压电流路径和高压电流路径包括装置10的一些相同的元件， 这不会限制装置10的工作，并且点火事件能够与燃料输送时间同时发生， 如果这种重叠需要的话。

虽然已经对其中阀门59的阀杆65为中空结构的实施例进行了描述， 但是，本发明同样可以应用于阀杆65为实心的这种装置中。例如，就第一 部分31而论，可以允许输送到吸入端部35的流体围绕衔铁87流过空腔95， 阀门控制弹簧81容纳在该空腔内并沿着阀杆65的外侧向下(即，在阀门 壳体43的中心孔45之内)。由此开口71将不需要设置于阀杆65的壁内， 这是由于流体将最终流动到外部区域73，从该处流体可以在输送口37开启 时输送到发动机。此外，通过使流体沿着如上所述的路径流动能够实现一 定的优点，第一部分31可以设计成允许流体产生流动，并象上面所描述的 那样使流体流过中空的阀杆65。

作为两个部分(为第一和第二部分31、32)的组件的装置10的结构尤 其是有益的。如上所述，它使装置能够以简单和便利的方式安装，而在将 第一部分旋转而与气缸盖11接合时不需要考虑装置10相对于供给干线21 对准的问题。此外，装置10可以简单地拆除，以在需要时进行保养和维修 工作。

虽然没有限制为所描述的，根据本发明的组合的喷射及点火装置尤其 可以应用于直接喷射的四冲程发动机。在这种发动机中，在气缸盖中相对 于各自气缸布置多个进气和排气气门、燃料输送喷射器和点火装置是富有 挑战性的，尤其是考虑到在气缸盖中也要存在润滑和/或冷却通道时。通过 以单独一个装置提供喷射及点火功能，可以缓解研制直接喷射的四冲程多 气门发动机时所遇到的空间有限和设计灵活性降低的问题。

该结构的另一优点在于包括阀门59、阀门壳体43(包括阀座61)、和 衔铁87的阀门组件可以在将阀门壳体43在陶瓷绝缘体41内装配就位之前 得以标定，从而确保了衔铁87移动时输送口37正确地开启。标定可以由 以下事实得以促进，即，阀门组件内的各部件与磁极元件89、阀门控制弹 簧81、以及终端部分101都为金属构件，并因此不易于受到温度影响，尤 其是热膨胀和收缩率不同的影响。由此，实际上为单独一个分离的单元的 阀门组件在插入到绝缘体41之前预标定。相反，公知的现有技术的装置只 能够在完全装配后、金属和陶瓷部件都存在的阶段进行标定，金属和陶瓷 部件二者的存在导致由于热膨胀和收缩率不同而产生的困难，因此导致标 定不可靠。

由装置10的结构所实现的另一优点在于在第一部分31和第二部分32 之间基本上仅需要单独一个密封元件，即，O形圈107。同样这个O形圈 107布置在吸入端部35的最上端这个事实优点在于在工作时，它很好地离 开一般较热的气缸盖11和与燃烧相关的部件，从而能够长时间保持O形圈 107的完整性。

尽管如此，柔软的密封件62在第一和第二部分31、32连接到一起时 吸入端部35存在一些裂缝或泄漏的情况下也作用为流体密封件。这可以使 装置10持续令人满意地工作，直到这种情况可以得到修理并必须确保不会 发生燃料泄漏到装置10之外时为止。

在这个实施例中，阀门壳体43一般通过粘结剂粘接固定到陶瓷绝缘体 41上，然而应理解的是其他结构也是有可能的。例如，阀门壳体43可以以 选择性可拆卸的方式固定到陶瓷绝缘体41上，如通过螺纹连接。这种结构 对于某些应用来说是有益的，是由于在需要时它允许更换阀门组件，而不 需抛弃陶瓷壳体41和其他相关的部件，反之亦然。

装置10的第一部分31也优选地作用为散热片，这可以提高装置10的 工作性能。也就是说，一般其内包含相对低温的液体燃料的金属阀门组件 有助于将陶瓷绝缘体41的温度保持在导致预先点火发生的程度之下，由此， 在工作过程中，在暴露于燃烧室13中的陶瓷绝缘体41将足以防止沉积在 其表面上的碳的累积的同时，正好邻近绝缘体41的阀门壳体43和其内的 燃料量将能够产生一定程度的热传导，这就防止了陶瓷绝缘体41变得过热。 也就是说，绝缘体的峰值温度呈现出更加稳定。

装置10的另一优点在于所有需要的机械和电气连接和接口布置成在第 二部分32中形成或容纳在第二部分32中。这大致在图4中加以强调，图4 示出了低压接线柱177、高压接线柱181、和相对于供给干线21的适宜的 燃料和/或空气供给连接装置都通过第二部分32实现。这具有如下的显而易 见的优点：即，这改善了对这些连接装置的接近，并且在一个或多个连接 装置需要拆下时不需要拆除或接近装置10的输送端部36。尤其是，第二部 分32相对于第一部分31的一定程度的轴向转动可以作用为使不同的连接 装置相对于他们相应的连接装置更充分地定位。

此外，通过将所有要被容纳的电气和流体连接装置布置在第二部分32 中，其作用为将这种连接装置与工作过程中易于在气缸盖11处存在的高温 分隔开。

应理解的是本发明的范围不局限于所描述的实施例的范围。尤其是， 应理解为本发明不局限于提供一种组合的燃料喷射及点火装置的装置。例 如，本发明可以仅提供一种与诸如传统的火花塞的独立的点火装置相关联 地工作的燃料喷射装置。再者，本发明的特定方面也可以应用于不需要火 花点火的发动机中。此外，如前面所阐述的，不论主要为液态燃料还是气 态燃料由输送喷射器输送，并且不论燃料借助于双流体燃料系统中的空气 辅助或借助于更传统的单流体燃料喷射系统的方式予以输送，本发明同样 可以应用。

虽然本发明的各方面已经主要参照单路径组合点火及喷射装置予以描 述，在该装置中，燃料和高压点火电流遵循大致相同的路径，应理解的是 本发明的某些特征并不一定限制于这种装置。也就是说，如在此描述的本 发明的特定特征对于燃料和高压点火电流不遵循相同的路径通过该装置的 组合点火及喷射装置同样具有应用性。

遍及本说明书，除非内容需要，否则词汇“包括”以及其各种时态变 化应理解为意味包括一定的整数或整数组，但并不排除其他整数或整数组。