喷射器孔板过滤器的制造方法
【专利摘要】箍状过滤器适合于防止共轨燃料喷射器的压力控制孔板被污染燃料堵塞。以带的形式成形，过滤器配置为接合压力控制孔板的圆周。为了过滤，孔板具有与至少一个内部孔相交的周向槽；该槽被箍状过滤器的主体从外部盖住。在一个实施例中，带形的箍状过滤器具有适合于过滤任何一种尺寸大于50微米的颗粒的小孔。在另一个公开的实施例中，箍状过滤器是没有任何孔的实心带形边缘过滤器；改为孔板外围包括周向间隔的竖直槽，其与过滤器的底部和顶部边缘交接以限制污染物颗粒进入。
【专利说明】喷射器孔板过滤器
【技术领域】
[0001]本发明总的涉及一种防止共轨电子燃料喷射系统受到被污染燃料的潜在损害的系统和方法。更具体而言，本发明涉及燃料过滤器，其适合于防止颗粒物质堵塞这种系统的燃料喷射器中所用的燃料压力控制孔板的孔。
【背景技术】
[0002]共轨燃料喷射系统通常与内燃发动机相连，最常见的是与柴油发动机相连，用于供给燃料来为这种发动机提供动力。喷射器包括可在喷嘴压力控制腔内移动的针阀。每个针阀都适合于响应于喷嘴压力控制腔内的受控压力水平变化打开和关闭用于将燃料喷射到燃烧缸内的喷嘴出口。
[0003]典型情况下，每个燃料喷射器包括具有燃料进口、至少一个喷嘴出口和排出口的喷射器主体。每个喷射器都在其主体内设置喷嘴腔，针阀适合于在该腔内快速地往复运动。喷嘴腔经受通过电子燃料压力控制器管理的高低燃料压力循环。
[0004]在燃烧循环中，将燃料喷射到发动机活塞缸内的每次喷射都必须精确定时。出于这种目的，燃料压力是通过分别流体连接和断开喷嘴腔和低压排出口的电磁致动的二通阀或三通阀进行控制的。燃料到燃烧室中的每次喷射都只在阀处于高压时才发生。当阀断电时，这种喷射事件中的每一个都结束，正如共同拥有的美国专利US7，331，329 (三通阀实施例)和US6，986，474 ( 二通阀实施例)中谈及和描述的。
[0005]燃料颗粒污染物间或地被弓I入源自各种来源的燃料内，最终被引入喷射器内。这样，燃料过滤器可用来过滤出这种颗粒，因此，包括其小腔和孔的喷射器没有碎屑。否则这种碎屑会阻塞喷射器的所述内部零件，并且不利地妨碍各个零件的精确功能。
[0006]在用来过滤这种颗粒的常见燃料过滤策略中，必须对管理通常与大燃料体积的过滤有关的压降给予特别关注，尤其是在流经喷射器的燃料处于其最大体积时的较高负荷下。例如，转让给西门子的美国专利US5，423，489提供一种燃料喷射系统，其具有适合于过滤供给到喷射器的100%的燃料的内部过滤器。然而，在超大型发动机中，由于过大的压降，这种方法是不实用的。在另一个实施例中，转让给同一公司的W02004070199A1提供一种网式过滤器，虽然同样适合于过滤供给到喷射器的100%的燃料。
[0007]就过滤的最关键方面是在燃料喷射器中的控制孔的交接(interfaces)处来说，并且由于控制孔仅仅接收供给到喷射器的总燃料的1_3%，因此一个机会是仅仅过滤燃料喷射系统的后部以避免喷射器上的明显燃料压降。当然，除了在燃料喷射器自身处或其内部的任意过滤考虑之外，常规燃料箱过滤器可同时位于适当位置。
【发明内容】
[0008]本发明的一个方面包括一种具有控制孔板的燃料喷射器，其被配置为响应于由电子燃料压力控制器控制的燃料压力。控制孔板可包括至少一个内部孔，并且可形成为具有上下表面。周向槽可在控制孔板的外部周围延伸，并且限定出壁的箍状过滤器紧密地贴靠孔板的圆周并置并围绕孔板的圆周延伸。箍状过滤器可完全盖住周向槽，并且内部孔可与该槽相交。
[0009]在本发明的另一方面，燃料喷射压力控制系统可具有电子燃料压力控制器，并且可包括具有被配置为响应于通过该电子燃料压力控制器控制的燃料压力的至少一个控制孔板的燃料喷射器。控制孔板可包括至少一个内部孔，并且可形成为具有上下表面。周向槽可在控制孔板的外部周围延伸，并且具有壁的箍状过滤器可紧密地贴靠孔板的圆周并置并可围绕孔板的圆周延伸。箍状过滤器可盖住圆周槽，并且内部孔可与该槽相交。
[0010]在本发明的又一方面，制造被配置为过滤燃料喷射器的圆形孔板的箍状过滤器的方法可包括将过滤器形成为限定出连续壁的高温金属环，以及激光蚀刻出贯穿壁的多个径向延伸孔。孔可形成为使得任何给出的孔尺寸都不大于50微米。箍状过滤器可紧紧箍在可包括周向槽的孔板的圆周上。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是包括孔板过滤器的电子致动的共轨燃料喷射器的横截面视图。
[0012]图2是图1的共轨燃料喷射器的控制孔部分，显示出被配置为包括本发明的过滤器(以虚线显示)的孔板。
[0013]图3是与箍环过滤器相连的孔板的透视图，设计该过滤器尺寸并使其适合于与图2的孔板一起使用。
[0014]图4是箍环过滤器的备选实施例，图示为位于变型孔板附近。
【具体实施方式】
[0015]开始参考图1，共轨燃料喷射器10包括上主体部分12和下主体部分14，每个部分12、14包括即将描述的各个部件。燃料喷射器10包括轴线“a-a”，上下主体部分12、14关于该轴线定向。尽管上下主体部分12、14被图示为固定在一起的分体结构，它们也可以替代地形成为单个的整体结构。
[0016]在燃料喷射器10的上主体部分12中，电子致动器16可由电磁或压电电子致动系统致动，正如本领域普通技术人员所理解的那样。致动器16可直接耦合到衔铁18上。因此，致动器16适合于克服控制阀偏压弹簧20的力机械地移动燃料压力控制阀22。在燃料喷射器10中，弹簧20通常将控制阀推动器21偏压贴靠控制阀22以在致动器16断电时使控制阀22保持在其关闭位置上。反之，在通电时，致动器16适合于克服弹簧20的力使控制阀22有效地从其座23抬起。
[0017]现在参考图2，例如与最常与提升阀相关的锥形座相比，座23可以是具有平面表面的所谓“平座”。
[0018]再次参考图1，响应液压压力的针阀24设于燃料喷射器10的下主体部分14中。针阀容纳在喷嘴压力控制腔25内，并且其运动通常是由针阀弹簧26直接偏压的。然而，液压力是受控的以便允许针阀24克服弹簧26的力在针导向件28内往复运动，用来管理燃烧敏感的定时喷射事件。为此，弹簧26位于针导向件28的轴向面对的环形支承表面30和针阀24的相对的、下方的类似面对的环形支承表面32之间。
[0019]针阀24的底端或下端34适合于在定时喷射事件之间物理接合控制喷嘴出口 36，即堵死控制喷嘴出口 36。尽管针阀24的运动是克服弹簧26的力液压诱导的，推动器21和压力控制阀22是克服弹簧20的力电机械致动的，正如本领域普通技术人员所理解的那样。
[0020]继续参考图1，燃料喷射器10包括燃料进口 40，其具有适合于容纳常规燃料套管(未示出)的座42。燃料进口 40适配极高压下的燃料供给通道44，例如在大约200到250巴的范围内。因而，每当低压排出口 46关闭，即在喷射事件之间，燃料在压力下完全填充喷射器内的所有内部开口和/或通道，正如本领域普通技术人员所理解的那样。
[0021]现在参考图2，在压力控制阀22下方设有隔板50和孔板52。隔板50包括具有扩张底部53的单个竖直排出通道51，扩张底部53允许通道51便于排出口 46和孔板52中的多个孔以及其相应的燃料供给通道之间的快速互接。因此，尽管通道51仅仅与一个燃料供给通道61和孔板52上的一个孔65直接物理连接，通道51可与所有燃料流动通道60、61、62及其每个相应的孔63、64、65液压互接。
[0022]作为用来管理喷射事件并且被配置为与孔板52相互作用的燃料压力控制系统的一部分，隔板50可包括位于其上下表面上的一系列不连续的密封平台54和槽56以适应燃料压力并且控制各个所述部件中的燃料流体积。孔板52通常可被配置为柱或者盘。在所示实施例中，孔板52还包括上截头圆锥部分52a，后者被配置为与隔板50合作。
[0023]孔板52只暴露于输送到燃料喷射器10的燃料总量的很小百分比。因此，为了管理燃料压力，通过燃料供给通道60、61和62及其相应的孔63、64和65接收少量或者“控制”量的燃料。为此，燃料供给通道44与孔板52的圆周直接连通。
[0024]现在同时参考图3，就存在被污染燃料的给定供给中的颗粒堵塞任何一个相对小的孔63、64、65的问题而言，可由相对薄的筒形壁71形成的箍状过滤器70可紧紧安装在孔板52的圆周72周围。箍状过滤器70可通过仅仅作为一个实施例的收缩配合制造工序进行安装。一系列小孔74穿过带式箍状过滤器设置，如图所示，以过滤首先从燃料供给通道44进入形成在孔板52的周向延伸侧中的槽58的控制油。因此，多个间隔的孔可径向延伸穿过筒形壁71。在所公开的实施例中，孔可具有不大于50微米的最大尺寸以过滤出任何颗粒。
[0025]孔74可设在整个箍状过滤器70上，或者如在此公开的可在策略上定位在位于紧靠着槽58上的箍状过滤器区域内。在图2和3中，孔板52包括所述的多个燃料供给通道60、61、62，每个通道都通向其各自的控制孔63、64和65，如图所示。在所示实施例中，相对较大的燃料供给通道被描述为适合于辅助控制燃料系统压力的体积。每个孔和相关的供给通道的尺寸可设置成避免燃料流阻问题，例如粘性及其他流体静力学现象，正如本领域普通技术人员所理解的那样。
[0026]每个单独的孔63、64和65分别与至少一个孔供给通道60、61和62互接，如图所示。相对较大的燃料流动通道的大小和/或尺寸设计为适应较大的燃料体积以避免非故意压降；实际上对于最佳燃料压力管理来说，所有压降理想地只出现在孔内，这些孔被有意设计为远远小于其相关燃料供给通道，正如图2和3中最为清晰可见的。与孔以及其燃料供给通道的确切大小和/或方位有关的任何具体信息都超出了本申请的范围。
[0027]现在参考图4，孔板52 (图3)的备选实施例图示为孔板52’。在该实施例中，孔板的圆周包括类似的周向槽58’，但还包括多个周向间隔的竖直槽80和竖直平台82。后者与箍状过滤器70’配合以过滤出任何污染物颗粒。在这种情况下，箍状过滤器70’是由不包含孔的连续周向带限定的，与图3的箍状过滤器70不同。因而，当箍状过滤器70’紧紧地设置在孔板52’的圆周周围时，过滤发生在箍状过滤器70’的上下末端或者边缘84、86处，即在槽80、平台82和箍状过滤器70’的紧密带状结构之间。在所公开的实施例中，这样限定的滤孔可适于允许燃料流动但是限制具有大于50微米的任意尺寸的任何污染物颗粒。
[0028]尽管在此描述的实施例体现了特定的形状和尺寸方面，其他实施例也将落入本发明的精神和范围内。例如，上述系统提出了圆形孔板52。然而，孔板52可以是方形的、六边形的、八角形的或者具有任何希望的其他形状。此外，虽然在此已经论述限于不多于50微米的最大颗粒尺寸的燃料污染物，某些系统可需要防止小于50微米的燃料污染物颗粒。后者的过滤要求也被认为落入本发明的范围内。工业实用性
[0029]所公开的燃料喷射器10及其相关的喷射器孔板过滤器70在具有高压共轨燃料源的任何燃料喷射系统中都有实用性，包括凸轮致动的燃料喷射器和混合喷射器。尽管本发明发现对于利用二通阀的燃料喷射器具有特定实用性，但还发现对于利用三通阀的燃料喷射器也具有潜在实用性。
[0030]在操作中，燃料进入燃料进口 40并进入燃料供给通道44。在控制喷嘴出口 36处的喷射事件期间，低压排出口 46关闭，弹簧20和26从其相应的推动器21和针阀24部件向上偏压。在任一给出的燃料喷射事件结尾，电子致动器16提升衔铁18，使压力控制阀22从其座23释放，这继而释放燃料系统压力并使低压排出口 46打开。本发明所属领域的普通技术人员应当理解的是，尽管压力控制阀22是电机械致动的，针阀24的底端34严格通过克服机械弹簧的液压压力打开和关闭控制喷嘴出口 36。
[0031]在顺序喷射事件期间，箍状过滤器70可有效过滤出具有大于孔74的任何尺寸的燃料污染物颗粒。因此，例如所公开的，孔74的尺寸不大于50微米。
[0032]一种提供为燃料喷射器的圆形孔板配置的箍状过滤器70的方法可包括例如通过冲压形成实际的箍状结构。例如，该方法可包括形成具有连续壁的筒环形状的箍状过滤器，以及激光蚀刻穿过该壁的多个径向延伸孔，使得任一给出的孔尺寸不大于50微米。作为最终步骤，该方法可包括将箍状过滤器紧紧地装配到孔板圆周周围。
[0033]提供备选箍状过滤器70’的方法可包括在孔板52’的圆周72’中形成多个周向的轴向取向的槽80和平台82，以及随后形成没有孔的箍状过滤器70’ ；然后将该箍状过滤器紧紧地绑在孔板52’的圆周72’周围以分别在上下边缘84、86处进行过滤，滤孔是由箍状过滤器70’和槽80形成的，并且滤孔的最大尺寸不大于50微米。
【权利要求】
1.一种包括控制孔板的燃料喷射器，其响应于通过电子燃料压力控制器控制的燃料压力，包括: 包括至少一个内部孔的控制孔板，该板具有上表面和下表面； 环绕所述控制孔板的外部延伸的周向槽；和 限定出壁的箍状过滤器，其紧紧贴靠孔板的圆周并置并围绕孔板的圆周延伸，其中箍状过滤器能够盖住周向槽； 其中，所述至少一个内部孔与该槽相交。
2.如权利要求1的燃料喷射器，其中，箍状过滤器包括径向延伸穿过筒形壁的多个间隔的孔。
3.如权利要求2的燃料喷射器，其中，孔是居中地定位的以盖住孔板的周向槽。
4.如权利要求1的燃料喷射器，其中，箍状过滤器收缩装配到孔板的圆周上。
5.如权利要求2的燃料喷射器，其中，任一给出的孔具有50微米或更小的最大尺寸。
6.如权利要求1的燃料喷射器，其中，孔板包括具有多个间隔的竖直平台和槽的圆周，并且箍状过滤器包括环绕孔板的连续周向带。
7.如权利要求6的燃料喷射器，其中，箍状过滤带与每一对相邻的平台和槽交接从而限定孔，其中，多个孔由此设在筒形箍状过滤带的周向延伸的上下末端。
8.如权利要求6的燃料喷射器，其中，箍状过滤带收缩装配到孔板的圆周上。
9.如权利要求6的燃料喷射器，其中，任一给出的孔具有50微米或更小的最大尺寸。
10.一种具有电子燃料压力控制器的燃料喷射压力控制系统，包括: 燃料喷射器，其具有能够响应于通过电子燃料压力控制器控制的燃料压力的至少一个控制孔板； 所述控制孔板包括至少一个内部孔，该板具有上表面和下表面； 环绕控制孔板的外部延伸的周向槽；和 限定出壁的箍状过滤器，其紧紧贴靠孔板的圆周并置并且围绕孔板的圆周延伸，其中该箍状过滤器适于盖住所述周向槽； 其中，所述至少一个内部孔与所述槽相交。
11.如权利要求10的燃料喷射压力控制系统，其中，箍状过滤器包括径向延伸穿过筒形壁的多个间隔的孔。
12.如权利要求11的燃料喷射压力控制系统，其中，孔是居中定位的以盖住孔板的周向槽。
13.如权利要求10的燃料喷射压力控制系统，其中，箍状过滤器收缩装配到孔板的圆周上。
14.如权利要求11的燃料喷射压力控制系统，其中，任一给出的孔具有50微米或更小的最大尺寸。
15.如权利要求10的燃料喷射压力控制系统，其中，孔板包括具有多个间隔的竖直平台和槽的圆周，并且箍状过滤器包括环绕孔板的无孔连续周向带。
16.如权利要求15的燃料喷射压力控制系统，其中，箍状过滤带与每一对相邻的平台和槽交接从而限定孔，其中，多个孔由此设在筒形箍状过滤带的周向延伸的上下末端。
17.如权利要求15的燃料喷射压力控制系统，其中，箍状过滤带收缩装配到孔板的圆周上。
18.如权利要求15的燃料喷射压力控制系统，其中，任一给出的孔具有50微米或更小的最大尺寸。
19.如权利要求15的燃料喷射压力控制系统，其中，竖直槽激光蚀刻到孔板的圆周上。
20.一种制造用于燃料喷射器的圆形孔板的箍状过滤器的方法，包括: 形成具有连续壁的环形箍状过滤器； 激光蚀刻多个径向延伸穿过该壁的孔，使得任一给出的孔尺寸不大于50微米；和 将该箍状过滤器紧紧装配到孔板的圆周周围。
【文档编号】F02M61/16GK104279104SQ201410309089
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2013年7月2日
【发明者】D·C·马克 申请人:卡特彼勒公司