废气后处理系统和具有燃料过滤机构的发动机维护组件的制作方法

专利名称：废气后处理系统和具有燃料过滤机构的发动机维护组件的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种用于内燃发动机的废气后处理策略，并且更特别是涉及一种用于柴油发动机后处理系统的可维护燃料过滤机构。
背景技术：
在维护站或类似场合，在填充燃料罐时，多种不同的污染物会被引入燃料系统。这些污染物可以包括与石油蒸馏物的加工和处理相关的碎片以及与运输、存储和泵送机构相关的腐蚀或其它现象造成的碎片。另外，燃料系统内的腐蚀、运动部件上刮擦的碎片、螺纹材料和化学反应都可以是机械固有的燃料系统内颗粒的来源。不管来源如何，燃料碎片在内燃发动机内的负面作用是公知的，并且会影响部件的操作以及燃料的燃烧性能。近年来已经提出了许多类型的减少碎片的燃料过滤系统。通常是将碎片筛网放置在从燃料罐供应到内燃发动机的燃料喷射器的燃料的流路内。近年来，已经开发了一些策略，以出于发动机主要供能之外的其它目的来利用燃料。其中包括将燃料用于与发动机废气系统联接的燃烧器内，以便升高废气温度，从而启动或帮助废气颗粒捕集器内的截留颗粒材料燃烧。在这样一种通用的公知系统中，柴油燃料和空气的混合物被供应到废气导管内，并且在进入废气流时或之前被点燃。燃烧的燃料和空气产生火焰射流，从而增加到达颗粒捕集器的气体的温度，继而促使或帮助截留颗粒燃烧，使得燃烧材料到达废气出口。燃料过滤机构已经在一段时间内用来过滤供应到这种后处理燃烧器的燃料，但是在这种和其它环境下的传统燃料过滤策略应该能够改善。与任何流体过滤系统一样，燃料过滤器容易随着时间堵塞或者减小过滤效率。但是，传统的燃料过滤器并不总是容易接近或移除以进行维护或更换。

发明内容
在一个方面，一种维护具有颗粒捕集器的废气后处理系统的柴油发动机维护组件包括燃料过滤机构，燃料过滤机构包括主体部件，主体部件具有外部主体表面和限定具有纵向轴线并在第一主体端部和第二主体端部之间延伸的燃料通道的内部主体表面。燃料过滤机构还包括过滤部件和环形支承元件。第一主体端部包括具有第一外部螺纹的壳体连接器，并且第二主体端部包括具有第二外部螺纹的导管连接器。外部主体表面包括环绕纵向轴线并轴向定位在第一主体端部和第二主体端部之间以便与安装工具接合的多边形表面区段。过滤部件具有被构造成过滤在分别与第一主体端部和第二主体端部连接的壳体和燃料供应导管之间经过燃料通道的燃料的过滤器材料。过滤部件还包括细长杯形，并且具有三维润湿过滤器表面，以及与润湿过滤器表面邻接的安装表面。环形支承元件在主体部件和过滤部件之间径向延伸，并且与内部主体表面和安装表面的每个结合。在另一方面，一种用于废气后处理系统的燃料过滤机构包括主体部件，主体部件具有外部主体表面和限定具有纵向轴线并在第一主体端部和第二主体端部之间延伸的燃料通道的内部主体表面。第一主体端部包括具有第一外部螺纹的壳体连接器，并且第二主体端部包括具有第二外部螺纹的导管连接器。燃料过滤机构还包括过滤部件，过滤部件具有被构造成过滤在分别与第一主体端部和第二主体端部连接的壳体和燃料供应导管之间经过燃料通道的燃料的过滤器材料。过滤部件包括三维润湿过滤器表面、与润湿过滤器表面邻接的安装表面，并限定在附接到主体部件的开口杯端部和闭合杯端部之间延伸的细长杯形。燃料过滤机构还包括环形支承元件，环形支承元件在主体部件和过滤部件之间径向延伸并与内部主体表面和安装表面中的每个结合。在又一方面，提供一种制备包括燃料过滤机构的柴油发动机维护组件的方法，燃料过滤机构具有细长杯形过滤部件和具有燃料通道的主体部件，燃料通道的纵向通道轴线在第一主体端部和第二主体端部之间延伸。该方法包括至少部分地通过将环形支承元件结合到杯形过滤部件的安装表面和限定所述燃料通道的所述主体部件的内表面来组装燃料过滤机构。该方法还包括通过结合的环形支承元件相对于燃料通道在维护取向上支承杯形过滤部件，使得过滤部件的轴向长度的大部分没有与主体部件接触。该方法还包括在组装燃料过滤机构的过程中，响应于通过第一和第二主体端部限定的壳体联接器和导管连接器形式，在维护取向上放置杯形过滤部件，并且包装组装后的燃料过滤机构以便运输。在再一方面，一种用于内燃发动机的废气后处理系统包括燃烧头壳体，燃烧头壳体限定增压室和来自增压室以便将雾化燃料和空气供应到与内燃发动机的废气导管流体连通的燃烧室的出口。后处理系统还包括空气供应系统，空气供应系统具有与燃烧头壳体联接并与增压室流体联接的空气导管以及燃料系统。燃料系统包括限定在燃料入口和燃料出口之间延伸的燃料通道的燃料供应壳体、至少部分定位在燃料通道内的控制阀以及燃料过滤机构。燃料过滤机构具有安装到燃料供应壳体的主体部件以及附接到主体部件并定位在燃料通道内且流体地位于燃料入口和控制阀之间的过滤部件。燃料系统还包括安装在燃烧头壳体内并限定喷嘴出口的喷嘴，以及在燃料供应壳体和燃烧头壳体之间延伸并将燃料入口与喷嘴出口流体连接的燃料导管。控制阀包括打开状态和闭合状态，在打开状态，燃料系统限定从燃料入口到喷嘴出口的不受阻燃料流路。


图1是根据一种实施方式的发动机系统的示意图；图2是根据一种实施方式的燃烧头组件的透视图；图3是根据一种实施方式的废气后处理系统的一部分的示意截面侧视图；图4是穿过根据一种实施方式的燃烧头组件并包括详细放大图的局部截面侧视图；图5是穿过图4的燃烧头组件的不同截面侧视图；图6是根据一种实施方式的燃料过滤机构的局部剖切的示意侧视图；图7是穿过根据另一实施方式的燃料过滤机构的示意截面侧视图；图8是穿过根据又一实施方式的燃料过滤机构的截面侧视图；以及图9是根据一种实施方式的柴油发动机维护组件的示意图。
具体实施例方式参考图1，表示根据一种实施方式的发动机系统10。发动机系统10可在一种实施方式中包括压燃柴油发动机系统，但是本发明不由此受到限制，这里也可考虑例如火花点燃发动机的其它类型的发动机。发动机系统10可包括其中形成有多个缸16的发动机壳体 14。吸入导管18通过涡轮增压器20的压缩机22在空气入口 17和吸入歧管沈之间延伸。 废气歧管观接收来自缸16的废气，并且通过废气导管40连接到例如尾管和排气管的废气出口 41。来自废气歧管观的废气在去往废气出口 41的途中可经过涡轮增压器20的涡轮 26、和具有颗粒过滤器或捕集器32以及在捕集器32上游的过滤器再生系统31的后处理系统30。从下面说明中将进一步明白，后处理系统30可以进行独特构造，以便监控一些操作参数，并且与传统设计相比，包括针对增加的维护性能进行构造并配置的部件。发动机系统10还可包括燃料系统50，燃料系统50包括燃料罐51，在一种实施方式中燃料罐用作柴油蒸馏燃料的来源。可以使用例如生物柴油、混合燃料或其它液态碳氢燃料的其它类型的燃料。燃料系统50可包括发动机子系统52，发动机子系统52包括与罐 51流体连接并被构造成将燃料以低压供应到高压泵56的燃料传递泵M。在一种实施方式中，高压泵56可将燃料加压到高压，并且将高度加压的燃料供应到共轨58。共轨58可与多个燃料喷射器(未示出)流体连接，例如分别与每个缸16联接的液压致动电子控制的燃料喷射器。在其它实施方式中，可以使用凸轮致动单元喷射器或者例如混合式凸轮致动和液压致动燃料喷射器的另一种燃料喷射策略。燃料系统50还可包括后处理子系统60，后处理子系统60包括与罐51流体连接的泵62以及这里进一步描述的其它部件。在一种实施方式中，泵62可包括安装到发动机壳体14的电动泵。在其它实施方式中，泵62可经由发动机转动直接驱动。在任何情况下，泵62可在中压下将燃料从罐51提供到后处理系统30，以用于这里进一步描述的目的。虽然子系统52和60表示成连接到公共燃料罐51，在其它实施方式中，可以使用分开的燃料源。如上所述，后处理系统30可包括截留来自发动机12的废气中携带的颗粒的颗粒过滤器或捕集器32。这种颗粒可以是烟灰、灰尘和其它有机或无机物质。捕集器32可以主动再生，使得捕集器32内的颗粒过滤介质内积累的烟灰周期性受控燃烧，并且使得燃烧产品到达废气出口 41。由于积累的灰尘在再生过程中不能燃烧，需要周期性地从捕集器32 清洁灰尘。灰尘趋于比烟灰相对更加缓慢地积累，因此灰尘清洁可相对不太频繁。在一种实施方式中，根据发动机工作循环和本领域技术人员已知的其它因素，对积累烟灰的燃烧再生可通过每隔大约四个小时的二十到三十分钟持续时间的再生循环来进行。但是灰尘清洁可能直到发动机系统10已经操作一千小时以上，并且通常是几千小时以上才需要。在任何情况下，维护捕集器32以进行灰尘移除可包括将其从发动机系统10移除，然后通过例如强制通风或抽真空移除灰尘。如这里进一步描述，后处理系统30的一些其它部件可以在捕集器32从发动机系统10脱离以进行灰尘清洁或其它维护时维护和/或更换。如上所述，从废气歧管观到废气出口 41的废气会在进入捕集器32之前经过再生系统31。再生系统31可被构造成升高经过废气导管40的气体温度，使得捕集器32内的温度升高，以便启动或加速其中截留的烟灰的燃烧。为此，后处理系统30可包括限定增压室 34的燃烧头壳体33以及来自增压室34并用于将雾化燃料和空气供应到与废气导管40流体连通的燃烧室38的出口 36。雾化燃料和空气会在燃烧室38内燃烧，或在就要达到燃烧室38之前燃烧，并且火焰射流会喷射到废气导管40内，以便升高经过其中的废气的温度， 其方式是本领域普通技术人员所熟悉的。为了将雾化燃料和空气供应到燃烧室38，系统30
6还可包括空气供应系统42，空气供应系统42包括与壳体33联接并与增压室34流体连接的空气导管44。空气控制阀46可定位在空气导管44内，以便控制空气从例如涡轮增压器20 的压缩机22到壳体33的供应。至少部分由于靠近和接触废气导管40，以及后处理系统30内的燃料和空气的燃烧，冷却系统100可以经由入口管线106设置用于燃烧头壳体33。冷却系统100可包括泵 102，泵102将例如发动机冷却液的冷却流体供应到与壳体33联接的入口装配件110。冷却流体可以从入口装配件110经过在入口装配件110处的第一通道端部和同样与壳体33联接的出口装配件112处的第二通道端部之间延伸的冷却剂通道109。冷却剂出口管线108 可以从出口装配件112延伸到与泵102流体连接的热交换器104。如上所述，燃料系统50可包括后处理子系统60。子系统60可包括泵62以及限定在燃料入口 68和燃料出口 70之间延伸的燃料通道66的燃料供应壳体64。在一种实施方式中，第二燃料通道67可以通过壳体64限定，并在燃料入口 68和第二燃料出口 71之间延伸。控制阀72可以至少部分定位在通道66内，而第二控制阀74可至少部分定位在燃料通道67内。子系统60还可包括安装在燃烧头壳体33内并限定通向燃烧室38的喷嘴出口 88的喷嘴86。燃料导管90在与燃料供应壳体64联接的装配件73a和燃烧头壳体33之间延伸，并且将燃料入口 68与喷嘴出口 88流体连接。第二燃料导管91在与燃料供应壳体64 联接的装配件7 和燃烧头壳体33之间延伸，并且也将燃料入口 68与喷嘴出口 88流体连接。每个控制阀72和74可包括打开状态和闭合状态。在控制阀72的打开状态，燃料系统 50限定通过燃料导管90从燃料入口 68到喷嘴出口 88的不受阻燃料流路。在控制阀74的打开状态，燃料系统50限定通过燃料导管91从燃料入口 68到喷嘴出口 88的第二不受阻燃料流路。术语“不受阻”不应该必须理解为指的是从入口 68到出口 88流动的燃料路径内没有任何物质，而是在入口 68和出口 88之间没有例如阀的部件需要通过外部电或液压控制致动，使得燃料从入口 68流到出口 88。换言之，在阀72或74处于打开状态时，燃料可通过相应的导管90或91从入口 68自由流到出口 88。喷嘴86可包括正常打开的未受限制的喷嘴，没有运动的内部部件。废气后处理系统30还可包括与燃料供应壳体64联接并暴露于燃料通道66的燃料压力的压力传感器92。系统30还可包括与燃料供应壳体64联接并暴露于燃料通道67 的燃料压力的第二压力传感器93。燃料系统50可包括燃料过滤机构80，燃料过滤机构80 具有安装到壳体64的主体部件82和附接到主体部件82并定位在燃料通道66内流体位于燃料入口 68和控制阀72之间的过滤部件84。压力传感器92可以在流体地位于过滤部件 84和燃料出口 70之间并且可以流体地位于控制阀72和出口 70之间的检测位置处暴露于通道66的燃料压力。压力传感器93可以在流体地位于过滤部件84和燃料出口 71以及流体地位于控制阀74和出口 71之间的检测位置处暴露于燃料通道67的燃料压力。压力传感器92和93的定位以及由此形成的诊断策略的意义将在下面进一步讨论。如上所述，燃料和空气可经由出口 36供应到燃烧室38以便点燃，并且火焰射流和 /或热气体可以输送到废气导管40。为此，点燃器39可以定位在壳体33内以启动雾化燃料和空气的燃烧。在一种实际应用的策略中，点燃器39包括火花塞。为了进一步帮助实现燃料和空气混合物的点燃，例如电阻加热器的加热器86可定位在壳体33内，并靠近喷嘴88 定位，以便升高经由导管90和91供应的燃料温度。可包括发动机控制器或分开的独立式后处理系统控制器的电子控制单元49可以与火花塞39、加热器86以及控制阀72和74以及压力传感器92和93控制通信。在燃料和空气被供应到燃烧头壳体33时，电子控制单元 49可控制地启动加热器47，并且同样可控制地致动火花塞39。在一种实际应用策略中，火花塞39可周期性地致动，以便在再生循环的过程中启动或帮助启动来到燃烧室38的燃料和空气的燃烧。在其它实施方式中，火花塞39可以只一次性致动，以启动再生，或者甚至在再生循环过程中连续致动。致动火花塞39的目的可以不仅包括启动燃烧，而且还包括燃尽会趋于形成在火花塞39的电极上的沉积物。现在参考图2，表示了适用于后处理系统30并包括燃烧头壳体33的燃烧头组件 33的示意图。燃烧头壳体33包括外表面53和在图2中未示出并限定增压室34的内表面。 壳体33可进一步限定从外表面53到增压室34的空气入口 57。多个螺栓开口 122可通过壳体33限定，并且围绕出口 36布置成环形图案，如图1所示，以便将壳体33通过螺栓接合到废气导管40。在一种实施方式中，壳体33可以与多个附加部件联接，以形成组件35，并且可以被包装和运输，从而在附加部件已经在壳体33内定位成用于维护的情况下安装到发动机系统内。为此，组件35可包括冷却剂入口和出口装配件110和112、火花塞39和一组燃料过滤机构280和480。在被运输以便安装在维护环境时，例如喷嘴86、加热器47、温度传感器(未示出)的部件以及其它部件也可放置在壳体33内。现在同样参考图3，表示了穿过后处理系统30的一部分的截面图，表示其另外的细节。在图3中，表示了限定增压室34的内表面55。多个螺栓123也表示成延伸穿过壳体33并进入废气导管40，从而将壳体33固定到废气导管40。可以注意到壳体33包括围绕出口 36周向延伸的安装表面59以及夹持在壳体33和导管40之间的带凸缘罐43，其限定燃烧室38。垫片或附加安装机构和相关的部件也可定位在安装表面59和导管40之间。 在所示的实施方式中，罐43限定到废气导管40的出口 45，出于以上描述的目的，出口 45被构造成在燃烧室38和导管40内部之间提供流体连通。喷嘴86定位在与涡流板116联接的喷嘴壳体组件114内并由其支承。可设置接触并支承涡流板116并在形成在壳体33内的环形凹槽120内接合的卡扣环118。加热器47可以定位在壳体33内，并出于以上描述的目的延伸到靠近喷嘴86的位置。火花塞39也在图3中表示，并且向下并向内朝着燃烧室38伸出，使得经由喷嘴86供应到燃烧室38的燃料和经由增压室34供应的绕过或经过涡流板116的空气点燃。现在参考图4，表示了在另一截取平面穿过组件35的截面图，并表示其它进一步的特征。如上所述，多个过滤机构可以定位在壳体33内。壳体33可以限定燃料通道166， 并且燃料过滤机构280可包括安装到壳体33的主体部件观2以及附接到主体部件282并定位在燃料通道166内的过滤部件观4。在一种实施方式中，燃料过滤机构280可包括可逆地与壳体33联接的可维护燃料过滤机构。过滤部件284可包括定位在燃料通道166内的上游部件。0形圈247可围绕主体部件282延伸并在主体部件282和壳体33之间流体密封。组件35还可包括不可维护燃料过滤机构380，不可维护燃料过滤机构380包括主体部件382和同样定位在燃料通道166内的附接过滤部件384。过滤部件384可包括下游部件， 并且过滤机构380可与壳体33联接。允许下游燃料流动的单向止回阀99可以定位在燃料过滤机构380下游的燃料通道166内。在一种实施方式中，可维护燃料过滤机构280可包括与壳体33联接的螺纹，并且燃料过滤机构380可包括与壳体33联接的压配合。在燃料过滤机构380的情况下，颠倒滑动配合的尝试会容易使得过滤部件384变形和/或引入碎片。燃料过滤机构280可以在没有这些问题的情况下拆卸。喷嘴86可包括其中形成有喷嘴入口 85的第一喷嘴端部87和其中定位有喷嘴出口 88的第二喷嘴端部89。内部喷嘴表面95限定从喷嘴入口 85延伸到喷嘴出口 88的不受阻喷嘴通道96。应该理解到具有控制阀或其它被构造成挡住从入口到出口的喷嘴通道的流动控制机构的喷嘴构造不能合理地认为是包括不受阻喷嘴通道。内部喷嘴表面96还可包括形成于其中并与喷嘴出口 88流体连通的多个燃料雾化凹槽97。图4包括表示所述燃料雾化凹槽97的特征的详细放大图。在一种实施方式中，凹槽97可包括垂直于经过凹槽 97的燃料流动方向的宽度，该宽度小于大约200微米。同样在图4中表示的是冷却剂通道 109的一部分。现在参考图5，表示了穿过燃料过滤机构480以及也穿过空气入口 57的组件35的不同截面图。燃料过滤机构480可包括与壳体33可逆联接并具有类似于燃料过滤机构280 的构造的可维护燃料过滤机构，其包括主体部件482和附接到主体部件482并定位在另一燃料通道沈6内的过滤部件484。将在下面进一步描述机构480和机构280之间的一些差别。组件35还可包括不可维护燃料过滤机构580，不可维护燃料过滤机构580包括主体部件582和定位在燃料通道沈6内的附接过滤部件584。机构480可包括与壳体33联接的螺纹，而机构580可包括与壳体33联接的滑动配合，这与机构480类似。止回阀199可流体地定位在机构580和喷嘴86之间。如上所述，燃料通道166可通过形成在喷嘴端部87内的入口 85与喷嘴通道96流体连接。燃料通道266可通过流体地定位在喷嘴入口 85和喷嘴出口 88之间的第二燃料入口 83与喷嘴通道96连接。还可以从图4和5中注意到过滤部件观4、384、484和584中的每个在朝着喷嘴86 的下游方向上包括杯形开口。如这里进一步描述，将这里描述的相应的过滤部件形成杯形并为燃料过滤机构的不同部件选择某种材料使得有效以及可维护系统(适当的话)具有多种优于现有设计的优点。这些优点特别通过相对容易地接近和更换替代的燃料过滤机构的可维护过滤机构280、480和80来体现。现在参考图6，表示了燃料过滤系统80的局部截面侧视图，说明其构造的另外细节和特征。主体部件82可包括外部主体表面130、和限定具有在第一主体端部133和第二主体端部134之间轴向延伸的纵向轴线A 1的燃料通道132的内部主体表面131。环形过滤器支承元件136可设置成将过滤部件84附接到主体部件82。第一主体端部133可包括具有第一外部螺纹的壳体连接器138，并且第二主体端部134可包括具有第二外部螺纹141 的导管连接器140。在安装成在发动机系统10内进行维护时，壳体连接器138可接收在形成在燃料供应壳体64中的螺纹孔内。导管连接器140可以与在泵62和燃料供应壳体64 之间延伸的导管63螺纹联接。外部主体表面130还可包括环绕轴线A 1并轴向定位在第一主体端部133和第二主体端部134之间的多边形表面区段142。在一种实施方式中，区段142可包括六边形形状，并被构造成与安装工具接合，使得过滤机构80能够被转动到与例如燃料供应壳体64或导管63的其它部件螺纹接合，并且能够转动脱离接合从而进行维护或更换。0形圈147靠近区段142定位。在一种实施方式中，外部螺纹139可包括大直径外部螺纹，并且外部螺纹141可包括小直径外部螺纹。如上所述，壳体连接器138可用来将过滤机构80与燃料供应壳体64
9联接，而导管连接器140可用来将机构80与导管63联接。因此将理解到在机构80安装成进行维护时燃料流动的上游到下游方向在图6中是从左到右的方向，其中燃料从主体端部 Π4朝主体端部133流动。过滤部件84可以是形成细长杯形的圆柱形，并包括被构造成过滤从导管63到燃料供应壳体64经过燃料通道132的燃料的过滤器材料143。过滤部件84还可包括三维内部润湿过滤器表面144，三维外部润湿过滤器表面145和邻接过滤器表面145的安装表面 146。过滤器表面144可包括上游表面，并且过滤器表面145可包括下游表面。还可注意到过滤部件84的大部分定位在主体部件82的外部，并且通过过滤部件84限定的杯形开向上游方向，并且在下游方向上从环形支承元件136离开主体端部133伸出。过滤器支承元件 136可在主体部件82和过滤部件84之间径向延伸，并且与内部主体表面131和安装表面 146的每个结合。在一种实际应用的策略中，过滤器支承元件136包括适用于结合金属材料并不敏感于柴油燃料的环氧树脂材料，多种环氧树脂材料是公知的，并可以通过商业得到。 机构80的其它特征包括定位在主体部件82上并在主体端部134处环绕轴线Al延伸且被构造成在机构80安装成在发动机系统10内进行维护时与导管63的装配件或类似部件形成密封的环形密封元件150。在一种实际应用的策略中，元件150可包括橡胶0形圈。机构80还可包括位于端部133和134之间且平行于轴线Al的长度尺寸Li、过滤部件84的径向最外点之间并垂直于长度尺寸Ll定向的过滤器宽度尺寸Wl以及包括暴露于部件82外部的部件84的轴向长度的过滤器长度尺寸Fl。长度尺寸Ll可以在大约52毫米和大约60毫米之间。在一种特定的实施方式中，长度尺寸Ll可以等于大约56毫米，并且更具体的是等于大约56. 6毫米。过滤器宽度尺寸Wl可以在长度尺寸Ll的大约10%和 30%之间。过滤器长度尺寸Fl可以在长度尺寸Ll的大约25%和大约50%之间。如这里使用，“大约”56毫米指的是在55. 5毫米和56. 4毫米之间。大约56. 6毫米指的是在56. 55 毫米和56. 64之间，依次类推。现在参考图7，表示了机构观0的截面图。机构280可包括外部主体表面230和限定具有纵向轴线A 2并在第一主体端部233和第二主体端部234之间轴向延伸的燃料通道232的内部主体表面231。环形过滤器支承元件236在主体部件282和过滤部件284之间径向延伸，并且与内部主体表面231和过滤部件观4的安装表面M6的每个结合。第一主体端部233包括具有包括大直径螺纹的外部螺纹239的壳体连接器238，并且第二主体端部234包括具有包括小直径外部螺纹的第二外部螺纹Ml的导管连接器M0。外部主体表面232包括与上面结合机构80描述的区段142类似的多边形表面区段M2。过滤部件284 可包括被构造成过滤从分别与主体端部234和233连接的燃料供应导管90到壳体33经过燃料通道232的燃料的过滤器材料。过滤部件284可包括细长杯形、邻接安装表面M6的三维上游润湿过滤器表面244以及三维下游润湿过滤器表面M5。与图6的实施方式相比， 过滤部件284可以定位在主体部件观5的内部。通过过滤部件观4限定的杯形在上游方向上从支承元件236朝着第二主体端部234伸出。机构280还可限定平行于纵向轴线A2的长度尺寸L2、垂直于轴线A2定向的过滤器宽度尺寸W2以及包括平行于轴线A2的过滤部件284的总体轴向长度的过滤器长度尺寸 F2。长度尺寸L2可以在大约25毫米和大约43毫米之间。在一种特定实施方式中，长度L2 可以等于大约39毫米，并且更特别是可以等于大约39. 2毫米。过滤器长度尺寸F2可以在长度尺寸Ll的大约30%和大约50%之间。过滤器宽度尺寸W2可以在长度尺寸Ll的大约 20%和大约40%之间。0形圈247可以围绕主体部件282定位，并轴向位于区段242和壳体连接器238之间。参考图8，表示了机构480的截面图。机构480具有与机构观0的一些类似之处， 但是也有包括一些尺寸属性的差别。机构480包括主体部件482、过滤部件484以及在第一主体端部433和第二主体端部434之间延伸的纵向轴线A3。环形过滤器支承元件436在主体部件482和过滤部件484之间径向延伸。大直径外部螺纹439可以定位在第一主体端部 433上或附近，并且小直径外部螺纹441可以定位在第二主体端部434上或附近。机构480 的长度尺寸L3可以在大约四毫米和37毫米之间。在一种特定实施方式中，长度尺寸L3 可以等于大约34毫米，并且更特别是可以等于大约33. 7毫米。过滤器宽度尺寸W3、过滤器长度尺寸F3和长度尺寸L3之间的比例关系可以类似于结合机构280描述的比例关系。如上所述，为根据本发明的燃料过滤机构的不同元件选择某种类型材料可以有效和可靠地进行燃料过滤。主体部件82、282和482可以由例如任何适当钢材料的第一金属材料形成。过滤部件84、284和484可以由包括烧结不锈钢、特别是形成并限定所示杯形的烧结不锈钢纤维的第二金属材料形成。一种实际应用的策略包括对于每种过滤部件84、284 和 484 使用可从 Farmington，Connecticut 的 Mott Corporation 购买的中间级 40316L 不锈钢。烧结金属还可用于与不可维护燃料过滤机构380和580结合使用的过滤部件384和 584。已经发现烧结金属过滤器的使用特别有利于特定措施的过滤效率。特别是，对于给定尺寸的被截留颗粒来说，即在给定压力下经过机构80、280、480传递的燃料单位容积，与例如两维筛网或其它材料的网格过滤器的传统系统所希望的相比，使用本发明材料和部件几何形状有望得到优秀的过滤效率形式。与子系统52相比，燃料子系统60可以是相对低压、 低流速系统。与通常经过子系统52的情况下相比，每单位时间相对更少的燃料在相对更低的压力经过子系统60。本领域普通技术人员将熟悉过滤精度概念。用于流体过滤器的过滤精度是根据过滤器暴露于其中的颗粒尺寸表示过滤器介质移除污染物的能力的通用方式。 已经发现根据本发明的过滤器在其过滤精度以下的情况下使用时特别有效地移除颗粒。理解这种原理的另一种方式是根据本发明的过滤部件可以设计成具有可在使用过程中经过相应介质的最大许可颗粒尺寸，但是已经发现特别有效地过滤实际上大于这种最大许可颗粒尺寸的颗粒。在用于后处理系统30的燃料过滤的情况下，会需要只过滤大于大约75微米尺寸的颗粒，以便在燃料系统50的相关燃料过滤机构的维护寿命的过程中确保燃料雾化凹槽97保持没有或几乎没有碎片。由此已经发现过滤部件84、284和484特别有效地过滤大于大约75微米的颗粒，而不产生不能接受的高压力降。如上所述，机构80内所使用的环形过滤支承元件136可包括将过滤部件84附接到内部表面131的环氧树脂。在过滤机构280和480的情况下，可以使用焊接策略，而不是环氧树脂。环形支承元件236和463的每个可以通过烧结结合分别与过滤部件284和484 连接。因此，当在适当烧结设备内形成过滤部件284和484时，要在形成支承元件236和 436中使用的例如环形式的材料可以与过滤部件材料结合。为了组装机构280或480，包括过滤部件284或484和烧结结合环的组件可接着分别焊接到主体部件282或482，造成在完成的机构280或480内具有包括支承元件236或436 —部分的焊接材料。一旦部件284或 484如这里描述那样通过结合支承元件236或436而安装到主体部件282或482，部件284或484可以相对于相应的燃料通道在维护取向上得到支承，使其大部分轴向长度不接触相应的主体部件282或482。在机构80的情况下，可以通过环氧树脂支承元件136使用类似的支承策略。在实际应用的策略中，机构80、280和480基本上包括第一和第二金属材料和包括环氧树脂或焊接材料的第三材料。可以认为0形圈147、150、247和用于机构480的0 形圈(未标号)是附加部件，即不是相关过滤机构的严格部分或者使用所必须的部分。现在参考图9，表示了作为具有包装系统602的柴油发动机维护组件600的一部分的燃料过滤机构80。已经发现在这里考虑类型的后处理系统中用作替换部件的燃料过滤机构会对包装、运输和/或安装过程中遇到的污染物敏感。由于需要经由这里描述的过滤机构截留的颗粒的尺寸相对小，因此希望避免过滤部件84、284和484暴露于环境碎片。为此， 包装系统602可独特地构造成避免这些问题。包装系统602可包括运输容器604和定位在运输容器604内的排除颗粒封装件606。容器604可以包括纸板或纸材料，并且封装件606 可包括例如塑料薄膜袋的塑料材料或类似物。过滤机构80可定位在封装件606内，并在其中流体密封。同样已经发现在运输过程中，塑料封装件或类似物会被例如螺纹141或139的螺纹刺破。刺破封装件606会造成来自运输容器602的例如纤维质颗粒的颗粒或者例如道路灰尘的其它碎片进入封装件606，并且污染机构80的烧结金属过滤器材料的风险。为了减小刺破封装件606的危险，一组可移除塑料防穿刺盖608和610可以装配到机构80上， 使得螺纹139和141甚至不能接触封装件606。在一种实施方式中，盖608和610由尼龙形成，这是由于已经发现尼龙在安装或移除过程中比例如聚丙烯的其它材料产生更少的碎片，但是本发明不局限于此。包括印刷的安装指令或维护人员可以浏览安装指令的网址的使用指令607也可以作为包装系统600 —部分被包含。在一种实施方式中，指令607可以包括使得过滤器/捕集器32与发动机系统10脱离、使得泵62与发动机壳体14脱离以便维护或更换的指令以及如何换出安装的燃料过滤器以便用来自维护组件600的机构80更换的指令。类似的包装构造可用于作为更换部件提供的过滤器机构280和480。工业实用性返回图1，发动机系统10的操作可包括在每个缸16内燃烧燃料和空气的混合物。 燃料可例如经由与共轨58联接的燃料喷射器输送，而燃烧空气可经由吸入歧管沈在压缩状态下输送。如上所述，燃料和空气在缸16内燃烧产生多种不同类型的颗粒。这些颗粒携带在废气流中通过废气歧管观进入导管40内。自导管40，废气中携带的颗粒可通过过滤器32截留，并且被过滤的废气排出废气出口 41。在适合进行过滤器再生时，再生系统31可被致动，以便升高经过捕集器32的废气温度，从而启动积累的烟灰的燃烧。在希望供应燃料和空气以便在燃烧室38内燃烧时，泵62可例如经由来自电子控制模块49的控制信号来接通，并且可以打开阀46。如果控制阀72和74处于通常所处的挡住通道66和67的闭合状态，控制阀72和74中的一个或两个可以经由来自控制单元49的控制信号来致动，并运动到打开位置，在打开位置上，形成从入口 68到喷嘴出口 88的不受阻燃料流路。燃料可接着经过导管90和91中的一个或两个流到喷嘴86，并在通过燃料雾化凹槽97雾化之后朝着燃烧室38流动并进入燃烧室38。同时，空气可经由导管44输送到增压室34，并且在所需时刻，火花塞39可以经由来自控制单元49的控制信号致动，从而启动燃烧，并如这里描述那样，产生喷入导管40的火焰射流。随着时间流逝，流到喷嘴88的燃料中的颗粒可以经由这里描述的燃料过滤机构过滤。供应到喷嘴88的燃料中携带的颗粒可以具有多种不同来源。在这些来源中具有填充燃料罐51时引入的颗粒。颗粒的其它来源包括来自燃料系统50中的多种螺纹装配件的金属碎片，以及泵62中所使用的刷的碳材料。其它颗粒的来源可能不容易识别，但是如果要避免燃料雾化凹槽97的堵塞以及随之喷嘴86的燃料雾化能力的退化，就必须要处理。在早期系统中，定位在系统内的多个位置上的燃料过滤器通常要周期性地更换。 虽然检查会指出燃料过滤器是否堵塞，并且因此适用于进一步维护，以前为了接近燃料过滤器而拆卸多种发动机系统部件所需的时间和努力通常导致更换燃料过滤器，即使这样做不是必须的。在本发明的情况下，使用压力传感器92和93，以及在机构80内使用与位于壳体33内的过滤机构观0、380、480和580相比具有相对较高压力降的过滤部件82，实现了可以避免不需要的过滤器更换的独特诊断策略。特别是，压力传感器92和93可用来分别检测通道66和67内的燃料压力。由于机构80可包括相对高压力降的过滤器，如果通道66 和67中的一个或两个内的被检测燃料压力低于期望的燃料压力，可以得出过滤机构80堵塞、正在变得堵塞或性能退化，并因此需要维护或更换。如果通道66和67内的燃料压力高于希望的，可以得出位于壳体33内的下游过滤部件观0、380、480、580中的一个或多个需要进行维护或更换。过滤部件84可以以多种方式被设计成限定高于下游过滤部件观0、380、 480,580的压力降的上游到下游压力降。过滤器材料243可以制成比下游过滤部件内所使用的过滤器材料更加致密，或者例如过滤部件84的过滤器表面面积会相对于下游过滤部件的过滤器表面面积变化，以便实现所需的压力降。本领域的普通技术人员可以根据总体发动机系统构造来熟悉可以接近内燃发动机的某些部件以进行维护的变化的便利性，以及在特定维护过程中其它部件是保持安装， 还是移除。在捕集器32移除时便于接近过滤机构280和480来进行维护。在一种实施方式中，机构80可在不移除捕集器32的情况下得以接近，因此在多种燃料过滤机构中最便于维护。为此，由于过滤机构80可截留最大量的颗粒，使得过滤机构80成为后处理系统30 中所使用的最紧凑的过滤机构还可确保机构80是最可能需要经常更换的。因此，将压力诊断与相对紧凑的上游过滤机构80相关能够容易确定最可能维护的过滤机构实际上是否需要维护或更换。在希望对机构280和480中的一个或两个进行维护时，捕集器32可以被移除，并且被清洁，换入新的过滤机构代替现有的过滤机构，并且发动机系统10被重新组装以便返回工作。如上所述，在一种实际应用的策略中，燃料过滤机构80可以是后处理系统30中所使用的多种燃料过滤机构中最便于接近的。在其它设计中，下游过滤机构280或480的一个或两个可以是最便于接近的，因此便于维护。为此，制备柴油发动机维护组件以便更换燃料过滤机构可以包括考虑多个不同的燃料过滤机构的哪个是最有望更换的。在下游燃料过滤机构280或480之一被设计或确定成一旦要维护是最便于更换或最需要更换的燃料过滤机构的情况下，制备柴油发动机维护组件可包括制备维护组件，使其包括便于对机构280 或480中的一个或两个进行更换的燃料过滤机构。相比之下，在需要更换的燃料过滤机构是机构80的情况下，可以制备柴油发动机维护组件，使其包括被构造成对机构80进行更换的燃料过滤机构。上游燃料过滤机构80和下游燃料过滤机构280和480之间的一个基本差别涉及通过主体部件82、282和482的相应第一和第二主体端部限定的壳体连接器和导管连接器形式。如上所述，主体部件82的第一主体端部134可包括具有相对小直径的外部螺纹的导管连接器140，而主体端部133可包括具有相对大直径的外部螺纹139的壳体连接器138。 在机构80的情况下，相对大直径的外部螺纹139或其它壳体连接器与相对小直径的外部螺纹141或其它导管连接器之间的尺寸差别可以相对小。在机构280的情况下，相对大直径的外部螺纹239或其它壳体连接器与相对小直径的外部螺纹241或其它导管连接器之间的尺寸差别可以相对大。理解这种区别的另一方式在于机构80的壳体连接器138和导管连接器140会相对接近相同尺寸，而机构观0的壳体连接器238和导管连接器240可以具有相对大的尺寸差别。机构480的壳体连接器和导管连接器可类似地具有相对大的尺寸差别。上游燃料过滤机构80和下游燃料过滤机构280和480之间的另一区别与定位其中的过滤部件相对于相应燃料通道的维护取向相关。如上所述，在机构80中，过滤部件84 可被定向成，使其杯形包括在上游方向上定向的杯开口，而过滤部件284和484可被定向成，使得杯开口面向下游方向。对于给定尺寸的过滤部件，不同的维护取向可使得燃料中的待过滤颗粒遇到的过滤器表面面积具有相对不同的大小。因此，具有尺寸“X”的上游开口过滤部件具有燃料流中的颗粒所初始遇到的相对较小的过滤器表面面积，并且具有尺寸 “X”的下游开口过滤部件具有相对较大的过滤器表面面积。在制备这里描述的柴油发动机维护组件时，在组装相应的燃料过滤机构80、280和480的过程中，过滤部件84、284、484可以响应于相应主体端部限定的壳体连接器和导管连接器形式在维护取向上放置。如果壳体连接器和导管连接器形式如这里所述限定了相对大的尺寸差别，相关过滤部件观4、484的杯开口可以在下游方向上定向，并且过滤部件的至少大部分可以定位在相应主体部件观2、 482的内部。如果尺寸差别相对小，过滤部件84可以定向成使得杯开口面向上游方向，并且至少大部分过滤部件84可以定位在主体部件82的外部。制备这里描述的柴油发动机维护组件的又一因素可以包括根据所述的壳体连接器和导管连接器之间的相对尺寸差别选择或设计由相关过滤部件限定的上游到下游压力降。特别是，如果尺寸差别相对大，可以选择相对大的上游到下游压力降，并且如果尺寸差别相对小，可以选择相对小的上游到下游压力降。一旦组装了适当构造的燃料过滤机构，可以进行包装以便以这里描述的方式运输。当前的描述只是出于示例目的，并且不应该认为以任何方式缩小本发明的范围。 因此，本领域的普通技术人员将理解到可以对当前公开的实施方式进行多种变型而不偏离本发明的完整和合理的范围。其它方面、特征和优点将在阅读附图和权利要求时得以明白。
权利要求
1.一种维护具有颗粒捕集器的废气后处理系统的柴油发动机维护组件，包括燃料过滤机构，其包括主体部件，所述主体部件具有外部主体表面和限定具有纵向轴线并在第一主体端部和第二主体端部之间延伸的燃料通道的内部主体表面，所述燃料过滤机构还包括过滤部件和环形支承元件；所述第一主体端部包括具有第一外部螺纹的壳体连接器，并且所述第二主体端部包括具有第二外部螺纹的导管连接器，并且所述外部主体表面包括环绕所述纵向轴线并轴向定位在所述第一主体端部和所述第二主体端部之间以便与安装工具接合的多边形表面区段；所述过滤部件具有被构造成过滤在分别与所述第一主体端部和第二主体端部连接的壳体和燃料供应导管之间经过所述燃料通道的燃料的过滤器材料，所述过滤部件包括细长杯形，并且具有三维润湿过滤器表面，以及与所述润湿过滤器表面邻接的安装表面；以及所述环形支承表面在所述主体部件和所述过滤部件之间径向延伸，并且与所述内部主体表面和所述安装表面的每个结合。
2.根据权利要求1所述的柴油发动机维护组件，其中，所述主体部件由第一金属材料形成，所述过滤器材料包括第二金属材料，并且所述环形支承元件由第三材料形成，并且还包括由第四材料形成并在轴向位于所述多边形表面区段和所述第二主体端部之间的位置处定位在所述主体部件上的0形圈。
3.根据权利要求2所述的柴油发动机维护组件，其中所述第二金属材料包括烧结金属，并且所述第三材料包括焊接材料； 所述过滤部件定位在所述主体部件的内部，并且所述杯形在上游方向上从所述环形支承元件朝着所述第二主体端部伸出；以及所述第一外部螺纹包括大直径螺纹，并且所述第二外部螺纹包括小直径螺纹。
4.根据权利要求2所述的柴油发动机维护组件，其中所述第二金属材料包括烧结金属，并且所述第三材料包括环氧树脂材料； 所述过滤部件的大部分定位在所述主体部件的外部，并且所述杯形在下游方向上从所述环形支承元件离开所述第一主体端部伸出；以及所述第一外部螺纹包括大直径螺纹，并且所述第二外部螺纹包括小直径螺纹。
5.一种用于废气后处理系统的燃料过滤机构，包括主体部件，其具有外部主体表面和限定具有纵向轴线并在第一主体端部和第二主体端部之间延伸的燃料通道的内部主体表面，所述第一主体端部包括具有第一外部螺纹的壳体连接器，并且所述第二主体端部包括具有第二外部螺纹的导管连接器；过滤部件，其具有能够过滤在分别与所述第一主体端部和第二主体端部连接的壳体和燃料供应导管之间经过所述燃料通道的燃料的过滤器材料，所述过滤部件包括三维润湿过滤器表面、与所述润湿过滤器表面邻接的安装表面，并且限定在附接到所述主体部件的开口杯端部和闭合杯端部之间延伸的细长杯形；以及环形支承元件，其在所述主体部件和所述过滤部件之间径向延伸并与所述内部主体表面和所述安装表面中的每个结合。
6.根据权利要求5所述的燃料过滤机构，其中，所述主体部件由第一材料形成，并且所述过滤器材料由包括烧结金属的第二材料形成。
7.一种制备包括燃料过滤机构的柴油发动机维护组件的方法，所述燃料过滤机构具有细长杯形过滤部件和具有燃料通道的主体部件，所述燃料通道的纵向通道轴线在第一主体端部和第二主体端部之间延伸，所述方法包括如下步骤至少部分地通过将环形支承元件结合到所述杯形过滤部件的安装表面和限定所述燃料通道的所述主体部件的内表面来组装所述燃料过滤机构；通过结合的环形支承元件相对于所述燃料通道在维护取向上支承所述杯形过滤部件， 使得所述过滤部件的轴向长度的大部分没有与所述主体部件接触；在组装所述燃料过滤机构的过程中，响应于通过所述第一主体端部和第二主体端部限定的壳体连接器和导体连接器形式，在所述维护取向上放置所述杯形过滤部件；以及包装组装后的燃料过滤机构以便运输。
8.根据权利要求7所述的方法，其中放置步骤还包括响应于定位在所述第一主体端部的大直径壳体连接器和定位在所述第二主体端部的小直径导管连接器之间的尺寸差别，将所述过滤部件的杯开口定向到上游方向或下游方向；放置步骤还包括如果所述尺寸差别相对大，将所述杯开口定向在从所述第二主体端部朝着所述第一主体端部延伸的下游方向上，并且如果所述尺寸差别相对小，将所述杯开口定向在从所述第一主体端部朝着所述第二主体端部延伸的上游方向上，以及组装的步骤还包括如果所述尺寸差别相对大，将所述过滤部件的至少大部分定位在所述主体部件的内部，并且如果所述尺寸差别相对小，将所述过滤部件的至少大部分定位在所述主体部件的外部。
9.一种用于内燃发动机的废气后处理系统，包括燃烧头壳体，其限定增压室和来自所述增压室以便将雾化燃料和空气供应到与内燃发动机的废气导管流体连通的燃烧室的出口；空气供应系统，其包括与所述燃烧头壳体联接并与所述增压室流体联接的空气导管；以及燃料系统，其包括限定在燃料入口和燃料出口之间延伸的燃料通道的燃料供应壳体、 至少部分定位在所述燃料通道内的控制阀以及燃料过滤机构，所述燃料过滤机构具有安装到所述燃料供应壳体的主体部件以及附接到所述主体部件并定位在所述燃料通道内且流体地位于所述燃料入口和所述控制阀之间的过滤部件；所述燃料系统还包括安装在所述燃烧头壳体内并限定喷嘴出口的喷嘴，以及在所述燃料供应壳体和所述燃烧头壳体之间延伸并将所述燃料入口与所述喷嘴出口流体连接的燃料导管，并且其中所述控制阀包括打开状态和闭合状态，在所述打开状态，所述燃料系统限定从所述燃料入口到所述喷嘴出口的不受阻燃料流路。
10.根据权利要求9所述的废气后处理系统，还包括与所述燃料供应壳体联接并在流体地位于所述过滤部件和所述燃料出口之间的检测位置处暴露于所述燃料通道的燃料压力的压力传感器。
全文摘要
本发明涉及一种废气后处理系统和具有燃料过滤机构的发动机维护组件。废气后处理系统包括燃烧头壳体和包括与增压室流体连接的空气导管的空气供应系统。后处理系统还包括燃料系统，其具有燃料供应壳体、控制阀以及燃料过滤机构。喷嘴安装在燃烧头壳体内，并限定喷嘴出口，燃料导管在燃料供应壳体和燃烧头壳体之间延伸。控制阀包括燃料系统限定从燃料入口到喷嘴出口的不受阻燃料流路的打开状态。不可维护燃料过滤机构与燃烧头壳体联接，并且可维护燃料过滤机构与燃烧头壳体可逆地联接，并且定位在不可维护燃料过滤机构上游。在相关方面，柴油发动机维护组件包括燃料过滤机构，其具有螺纹主体部件和具有杯形并由烧结金属过滤器介质形成的过滤部件。
文档编号F01N3/025GK102434252SQ20111028849
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月19日 优先权日2010年9月17日
发明者T·R·麦克鲁尔 申请人:卡特彼勒公司