用于燃料系统和方法的阀组件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体涉及一种内燃机燃料系统中的阀组件，更具体地说，涉及一种所述阀组件的冲击零件上的多层涂层，所述阀组件具有硬金属氮化物基层和软金属氮化物外层。
【背景技术】
[0002]现代内燃机燃料系统中的各种燃料系统部件均经受恶劣的操作条件。高燃料压力、碎片颗粒和重复地冲击部件均倾向于要求用于这样的系统中的硬件是稳健的。如果各种工作中的和断裂磨损的现象不能得到解决，则可能导致性能退化和潜在系统故障。材料的硬化、特定部件的涂覆以及严格的制造公差均为已用于各种形式中用以延长燃料系统使用寿命的技术。
[0003]Taylor等人的第11/863，777号美国专利申请涉及一种涂覆燃料系统部件的方法。Taylor等人指出提供基底和涂层，其中所述基底包括钢，所述涂层包括金属氮化物，用于燃料系统部件的生产。Taylor等人提出的策略似乎会使部件耐磨损。尽管Taylor等人提出了一些优点，但仍然存在改进的余地。
【发明内容】
[0004]一方面，用于内燃机中的燃料系统的阀组件包括阀体，所述阀体内具有流体地位于第一流体通道和第二流体通道之间的阀座，并由第一金属基底形成。所述阀组件进一步包括阀构件，其可在阀体内的第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置处阀构件与阀座接触并阻断第一流体通道和第二流体通道之间的流体连通，在第二位置处流体连通是打开的，所述阀构件由第二金属基底形成。所述阀座和所述阀构件各自都包括位于密封接口中的多层涂层，所述密封接口通过在第一位置上接触形成，并具有粘附在对应的第一金属基底或第二金属基底上的金属氮化物基层以及金属氮化物外层。所述金属氮化物基层具有较大硬度，使得金属氮化物基层相对不耐受第一位置处阀构件和阀座之间的冲击，并在所述燃料系统中的阀组件工作期间限制阀构件和阀座的磨损。金属氮化物外层具有较小的硬度，这样使得金属氮化物外层相对耐受冲击，并因此可变形，以使密封接口在所述燃料系统中的阀组件断裂期间扩大。
[0005]另一方面，用于内燃机的燃料系统包括壳体，所述壳体限定第一燃料通道和第二燃料通道，并具有由第一金属基底形成并流体地位于第一燃料通道和第二燃料通道之间的阀座。所述燃料系统进一步包括阀组件，所述阀组件至少部分地位于壳体内，并配置成控制第一燃料通道和第二燃料通道之间的燃料的流动，以及包括由第二金属基底形成的阀构件。所述阀组件可在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置处阀构件与阀座接触并阻断所述第一燃料通道和第二燃料通道之间的流体连通，在第二位置处流体连通是打开的。所述阀座和所述阀构件各自都包括位于密封接口中的多层涂层，所述密封接口通过在第一位置接触形成，并具有粘附在对应的第一金属基底或第二金属基底上的金属氮化物基层以及金属氮化物外层。所述金属氮化物基层具有较大硬度，使得金属氮化物基层相对不耐受第一位置处阀构件和阀座之间的冲击，并在所述燃料系统中的阀组件工作期间限制阀构件和阀座的磨损。所述金属氮化物外层具有较小的硬度，这样使得金属氮化物外层相对耐受冲击，并因此可变形，以使密封接口在所述燃料系统中的阀组件断裂期间扩大。
[0006]在又一个方面中，在内燃机的燃料系统中的阀组件断裂期间限制阀损坏的方法包括将所述阀组件的阀构件从第一位置移动到第二位置，其中在所述第一位置处所述燃料系统中的第一燃料通道和第二燃料通道通过阀座流体连通，在第二位置处阀构件与阀座接触以阻断流体连通。所述方法进一步包括将第二位置处阀座上的阀构件的冲击力从阀构件和阀座中的至少一者上的金属氮化物涂层的较软外层传输至粘附在阀构件和阀座中的至少一者的金属基底上的金属氮化物涂层的较硬基层上。所述方法进一步包括通过响应于冲击使较软外层变形来防止较硬基层因响应于力的传输而失效。
【附图说明】
[0007]图1是根据一个实施例的具有燃料系统的内燃机的示意图；
[0008]图2是适用于图1中所述发动机和燃料系统中的燃料喷射器的侧剖视图；
[0009]图3是根据一个实施例的阀组件的示意图；
[0010]图4是根据一个实施例的接合阀部件的一部分的侧剖视图；
[0011]图5是断裂初期的图4所示部件的一部分的近视图；以及
[0012]图6是断裂后期的类似于图5的视图。
【具体实施方式】
[0013]参照图1，示出了根据一个实施例的具有燃料系统12的发动机10。发动机10包括发动机壳体22，其内部形成有多个气缸24 ；以及多个活塞26，每个活塞26均在每个气缸24内以常规方式做往复运动。在某些实施例中，发动机10可以包括直接燃料喷射的压燃式柴油机，尽管本发明并不局限于此。燃料系统12可以包括燃料箱14和燃料泵16，燃料泵16配置用于将燃料从燃料箱14处加压以提供至共轨18。泵16可以包括配置用于将共轨18保持在较高压力的高压泵，在某些实施例中压力可高达350兆帕，另外，在某些实施例中可以在燃料箱14和泵16之间流体地固定另外一个低压燃料传输泵。燃料泵16可以包括用于将加压燃料提供至共轨18的共轨出口 17以及用于将并非提供给共轨18的泵送燃料送回到燃料箱14的排放出口 19。燃料系统12进一步包括多个燃料喷射器20，每个燃料喷射器20均包括燃料喷射器壳体34，其具有流体地连接到共轨18的高压入口 28以及流体地连接回燃料箱14的低压出口 30。虽然只有其中一个喷射器20通过参考数字进行了标记，但那些标记的和描述的特征将被理解为存在于燃料系统12的所有燃料喷射器中。类似的理解将适用于活塞26和气缸24。每个燃料喷射器20均可以进一步包括阀组件36，其至少部分地位于对应的燃料喷射器壳体34内。每个燃料喷射器20均进一步包括喷嘴出口 32，其位于喷射燃料的其中一个气缸24内。泵16可以包括阀组件38，其可以是出口计量阀，例如上文所述的泰勒等人所公开的出口计量阀。从如下描述中将了解，与某些已知的设计相比，通过在一些阀组件的部件上采用独特的涂层，可以将阀组件36和阀组件38独特配置以延长发动机10的使用寿命。
[0014]现参照图2，示出了其中一个燃料喷射器20的侧剖视图。图2中所述的设计是一种切实可行的实施策略，但本领域技术人员将认识到燃料喷射器20只是可能在本发明的范围之内的众多不同的燃料系统部件类型和配置中的一种。如上所述，燃料喷射器20可以包括壳体34内形成的高压入口 28，配置用于通过套管接头或类似装置(未示出)流体地连接到共轨18。高压入口 28可以经由喷嘴供给通道44连接到燃料喷射器20的喷嘴39上，其中一个或多个喷嘴出口 32如上所述形成。出口止回阀40，例如已知的针形止回阀，可以位于喷射器壳体34内，并配置成以通常已知的方式可控制地打开和关闭出口 32，如通过阀组件36进行控制。高压燃料通道46从喷嘴39延伸到阀组件36，并将高压燃料提供至阀组件36。压力控制通路48还形成于壳体34内，并在阀组件36和出口止回阀40之间延伸，特别用于确定施加于出口止回阀40的闭合液压表面42上的燃料压力。排放通道49从阀组件36延伸到低压出口 30。
[0015]如上所述，阀组件36可以包括出口止回阀40的控制阀组件。阀组件36可以包括阀体52，其可以被视为壳体34的一部分，并且其内具有阀座54，所述阀座54流体地位于诸如第一燃料通道46的第一流体通道和诸如第二燃料通道48或第二燃料通道49的第二流体通道之间。任一通道46、48和49均可以被理解为形成于阀体52内并由其限定，同样理解为形成于壳体34内并由其限定，因为阀体52可以被视为壳体34的一部分。任一通道46、48和49均可以进一步被理解为第一流体通道或第一燃料通道，同样可以被理解为第二流体通道或第二燃料通道，或者理解为第三流体通道或第三燃料通道。因此可以认识到，所述标签“第一”、“第二”和“第三”可以根据不同的观点进行广泛地应用。在所示的实施例中，阀组件36包括三通阀组件，其用于改变通道46、48和49之间的流体连通，并且与出口止回阀40可操作地耦合。在备选燃料喷射器设计策略以及其它燃料系统部件中，根据本发明，可以将阀组件设计成双通阀组件。阀组件38可以为采用这种双通阀组件设计的阀组件。作为一种三通阀组件实施策略，阀体52内可以包括第二阀座56，其同样可以被理解为流体地位于第一流体或燃料通道和第二流体或燃料通道之间。
[0016]阀组件36进一步包括阀构件58，其在第一位置和第二位置之间的阀体52内移动，在所述第一位置处阀构件58与阀座54接触并阻断第一流体通道和第二流体通道之间的流体连通，在第二位置处流体连通是打开的。在第二位置处，阀构件58可以与阀座56接触并阻断第一流体通道与第二