具有外部过滤器的燃料喷射器组件及其制造方法与流程

总体上，本发明涉及对燃料喷射器的致动流体中的颗粒进行过滤，并且更具体地，涉及将形成滤网的环形过滤器定位在燃料喷射器周围，以捕集进入的致动流体中的颗粒。

背景技术

各种各样的内燃机燃料系统众所周知并广泛使用，其中就有许多现代的液体燃料系统，这些液体燃料系统包括燃料喷射器，用于将量取数量的液体燃料输送到发动机气缸。数十年来，已经开发出了几乎无数种燃料喷射器设计，试图以一种或多种方式优化发动机性能和操作。该领域中的创新稳步推进，在寻求减排提效的同时，出现了新的工程性挑战，这些挑战已经成为诸多创造性尝试的关注对象。由于减排策略，燃料喷射器部件和相关联的燃料系统部件(例如，泵)的构造和控制变得精确化，从而实现持续一致、用量精准的燃料输送。

鉴于部件的高速运动、紧密的间隙和其他因素，人们认为，流经燃料喷射器、用于喷射或致动的流体，应当经过高度过滤，以减轻细颗粒在移动部件之间行进的风险。例如，在燃料喷射器内，或在向燃料喷射器供应流体的其他设备中产生的微小金属碎屑，可能导致部件损坏或劣化，最终影响性能，或者甚至导致零部件卡住。

已经提出了各种策略，来尽可能避免燃料喷射器部件暴露于潜在的破坏性微粒。Sims等人所拥有的第No.6,446,885号美国专利。公开了一种已知的用于燃料喷射器的过滤器组件。在Sims等人所拥有的该专利中，过滤器安装在燃料喷射器内的针阀组件上，并且包括用于捕集一定尺寸的颗粒的孔。Sims等人提出的策略可以在一定条件下防止问题的发生，但仍有很大的改进和发展空间。

技术实现要素：

在一方面，一种燃料喷射器组件，包括燃料喷射器，燃料喷射器具有喷嘴外壳和喷射器本体，喷嘴外壳具有喷嘴外壳螺纹组。喷射器本体具有形成在其中的致动流体入口和在下游方向上从该致动流体入口延伸的致动流体通道。喷射器本体包括与喷嘴外壳螺纹组相接合的喷射器本体螺纹组。燃料喷射器组件还包括环形过滤器，环形过滤器限定纵向轴线，并且包括与喷嘴外壳或喷射器本体中的一个卡扣配合的第一轴向端，以及与喷嘴外壳或喷射器本体中的另一个卡扣配合的第二轴向端。环形过滤器还包括穿孔壁，穿孔壁在第一轴向端与第二轴向端之间轴向地延伸，并且形成滤网，滤网覆盖致动流体入口并且定位在致动流体入口的上游，以便捕集进入的致动流体中的颗粒。

在另一方面，一种制造燃料喷射器组件的方法，包括：将限定纵向轴线的环形过滤器的第一轴向端与燃料喷射器的第一本体部件卡扣配合，并将环形过滤器的第二轴向端与燃料喷射器的第二本体部件滑动配合。该方法还包括：使第一本体部件的第一螺纹组与第二本体部件的第二螺纹组相接合，以便将第一本体部件附接到第二本体部件上。该方法进一步包括：通过第一螺纹组与第二螺纹组的接合，来定位环形过滤器的穿孔壁，穿孔壁在致动流体入口的上游形成滤网，以便捕集进入的致动流体中的颗粒。

在又一方面，一种用于燃料喷射器的过滤器，包括环形本体，环形本体限定在环形本体的第一轴向端与第二轴向端之间延伸的纵向轴线。第一轴向端包括围绕纵向轴线周向延伸并且朝向纵向轴线径向向内延伸的卡扣肩部，用于将第一轴向端与燃料喷射器的第一本体部件卡扣配合。第二轴向端包括围绕纵向轴线周向延伸的端箍，用于使第二轴向端与燃料喷射器的第二本体部件滑动配合。环形本体还包括穿孔壁，穿孔壁围绕纵向轴线周向地延伸并且在第一轴向端与第二轴向端之间轴向地延伸。穿孔壁形成滤网，滤网用于覆盖燃料喷射器中的致动流体入口，并且定位在致动流体入口的上游，以便捕集进入的致动流体中的颗粒。

附图说明

图1是根据一个实施例的发动机系统的图示；

图2是根据一个实施例的燃料喷射器组件的剖面侧视图的局部图示；

图3是图2燃料喷射器组件的一部分的图示；

图4是图2燃料喷射器组件的一部分的剖面图，包括细节放大；

图5是根据一个实施例的用于燃料喷射器的过滤器的剖面侧视图；和

图6是图5过滤器的形象化图示。

具体实施方式

参见图1，示出了根据一个实施例的内燃机系统10，内燃机系统10包括发动机12，发动机12具有气缸体14，气缸体14中形成有多个气缸16。在一个实施例中，发动机12可以包括压燃式柴油发动机，并且具有任意数量和任意合适布置(例如，直列式构造、V形构造或另外的构造)的气缸16。发动机12可以使用液体燃料来运行，比如，使用柴油馏分燃料、生物柴油、这些的混合物，或其他燃料。发动机12还可以包括各种各样的双燃料发动机中的任一种，例如，液气双燃料发动机。多个活塞(未示出)将定位在每个气缸16内，并构造成响应于燃料和空气在气缸16内的燃烧而往复运动，从而以大致传统的方式使曲轴旋转。发动机12还包括构造成同样以大致已知的方式容纳气缸16的气体交换阀的发动机缸盖18。

发动机系统10还包括燃料系统20，燃料系统20具有燃料供应22(诸如，传统燃料箱)、燃料泵24和燃料供应管道26，燃料供应管道26构造成将通过燃料泵24泵送的燃料输送到发动机缸盖18中。燃料系统20还包括定位在发动机缸盖18内的多个燃料喷射器组件28，并且每个燃料喷射器组件28延伸到气缸16中的一个中。本文中，任何一个部件都描述为单数，对此，应当理解为，这是以类推的方式，指称可以用于发动机系统10的相应多个部件中的任何一个。每个燃料喷射器组件28包括燃料喷射器30，可根据多种不同燃料喷射器控制策略中的任一种，通过电子控制单元(ECU)36，以电子方式控制燃料喷射器30。燃料喷射器30包括：喷射控制阀32，其可由电致动；以及燃料加压机构，例如，柱塞34，其构造成在燃料喷射器30内将燃料加压到适当的喷射压力。发动机系统10还包括致动流体系统40，致动流体系统40包括流体源42、泵44和流体导管46，流体导管46构造成将致动流体从泵44输送至发动机缸盖部18，以输送至燃料喷射器30。应当理解，发动机系统10包括双流体系统，其中，用于喷射的燃料被输送至多个燃料喷射器30中的每一个，并且至少部分地通过经由致动流体系统40输送的流体来致动多个燃料喷射器中的每一个。泵44可以对致动流体加压，以使得致动流体能够驱动柱塞34以大致已知的方式对燃料加压并且通过液压方式控制和/或操作其他部件。在一个实现方式中，致动流体是发动机油，然而，在其他实施例中，致动流体可以是，例如，不同类型的油、喷射的相同的燃料，或者甚至是发动机冷却剂。在其他实施例中，发动机系统10可以是单个流体系统，并且待喷射的燃料也可以在单个流体回路内用作致动流体。此外，除了通过流体致动的柱塞34对喷射燃料加压之外，在其他情况下，柱塞34可以是凸轮致动的，或者燃料经过加压被喷射到燃料喷射器30外部。每个燃料喷射器组件28还包括致动流体过滤器38，其构造成捕集进入的致动流体中的颗粒。如将从下面的描述中进一步清楚了解到的，过滤器38可以构造成与相应的燃料喷射器30简单且直接地组装，并持续有效地过滤颗粒。已经发现，对于希望避免进入燃料喷射器30的碎屑，诸如流体泵44的加压泵可能是其来源。泵44可以包括各种泵中的任何一种，例如，入口计量活塞泵或出口计量活塞泵，但是本发明不限于此。

现在还参见图2，示出了贯穿燃料喷射器组件28的剖面图，示出了更多的细节。燃料喷射器30可以由多个不同的本体部件构成，本体部件例如有，包括喷嘴外壳48的第一本体部件，以及包括附接至喷嘴外壳48的喷射器本体52的第二本体部件，其中，喷嘴外壳48具有第一螺纹组或喷嘴外壳螺纹50。其他本体部件(未标号)可容纳控制阀32，并以任何适当的布置方式附接到喷射器本体52或其他部件。本文使用的术语“第一”和“第二”以及其他数字标识仅仅是为了描述方便。喷射器本体52具有形成在其中的致动流体入口54和在致动流体入口54的下游方向上延伸的致动流体通道56。喷射器本体52还包括与喷嘴外壳螺纹50接合的第二螺纹组或喷射器本体螺纹58。在所示实施例中，喷嘴外壳螺纹50包括单头内螺纹，喷射器本体螺纹58包括单头外螺纹。然而，本发明不应被理解为受限于任何特定的螺纹设计、螺纹数、螺距或任何其他螺纹特征。

现进一步参见图3，燃料喷射器组件28还包括限定纵向轴线100的环形过滤器38。可以看出，环形过滤器38在喷射器本体52和喷嘴外壳48之间轴向延伸，并且定位成覆盖致动流体入口54，并且因此定位在致动流体入口54的上游，以捕集进入的致动流体中的颗粒。喷射器本体52还包括第一密封件载肩94和第二密封件载肩96。第一密封件98(例如，常规O形环密封件)定位在密封件载肩94上，且第二密封件99(例如，另一O形环)定位在密封件载肩96上。当安装完毕用于发动机12中时，密封件98和密封件99可以密封发动机缸盖部18，并将致动流体的流动限制在它们之间，该致动流体通过环形过滤器38供应到致动流体入口54。

燃料喷射器30还包括末端件60，其具有喷嘴腔62和形成在其中的多个喷嘴出口66。出口止回阀64可在末端件60内移动，以响应于控制室76中的致动流体的压力，以大致已知的方式打开和关闭喷嘴出口66。控制室76可形成在叠堆68的叠堆件70中。叠堆件68还包括具有形成在其中的柱塞腔82的另一叠堆件或间隔件74。喷嘴外壳螺纹50和喷射器外壳螺纹58的接合将叠堆68夹紧在喷射器外壳52和喷嘴外壳38之间。因为被夹紧，叠堆68可在燃料喷射器30中保持轴向压缩，并且叠堆68可包括另外的叠堆件，另外的叠堆件包括构造为孔板的叠堆件72，用于将致动流体与控制室76连通，并用于将燃料输送到喷嘴腔62。

燃料喷射器30还具有形成在其中的燃料路径78，燃料路径78经由柱塞腔82，在喷嘴外壳48中的燃料入口80和喷嘴腔62之间延伸。在喷射器本体52和喷嘴外壳48之间夹紧叠堆68，这产生并密封了形成燃料路径78的流体连接。柱塞34至少部分地定位在叠堆68内，并且包括柱塞致动表面86和燃料加压表面84。燃料喷射器30还具有形成在其中的低压出口90，并且柱塞致动表面86暴露于致动流体入口54和低压出口90之间的致动流体。燃料加压表面84通过流体形式位于燃料入口80和喷嘴出口66之间。致动流体路径88由致动流体入口54、进入致动通道88和低压出口90形成。致动流体路径88可以被进一步理解为延伸至控制室76。控制阀32可在致动流体入口54与控制室76流体连接的第一位置和致动流体入口54和控制室76与低压出口90流体连接的第二位置之间移动。短管阀92与控制阀32相关联并且可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，柱塞致动表面86暴露于致动流体入口54的流体压力，在第二位置，柱塞致动表面86暴露于低压出口90的流体压力。控制阀32、短管阀92、柱塞34和出口止回阀64的布置基本上是已知的。

现在还参见图4，环形过滤器38包括环形过滤器本体39，其具有第一轴向端102和第二轴向端104，第一轴向端102与包括喷嘴外壳48或喷射器本体52中的一个的燃料喷射器30的第一本体部件卡扣配合，第二轴向端104与包括喷嘴外壳38或喷射器本体52中的另一个的燃料喷射器30的第二本体部件滑动配合。环形过滤器38还包括在第一轴向端102和第二轴向端104之间轴向延伸的穿孔壁106。穿孔壁106可以围绕纵向轴线100周向地延伸，并且形成滤网107，滤网107覆盖致动流体入口54并且定位在致动流体入口54的上游，以便捕集进入的致动流体中的颗粒。图4包括滤网107的一部分细节的放大图，示出了在其中形成的多个穿孔108。穿孔108可以按照任何适当的样式布置，并且可以具有任何适当的数量。在一个实现方式中，穿孔108的分布在穿孔壁106中是基本上周向且轴向均匀的，穿孔108径向地延伸穿过穿孔壁106。穿孔108的数目可以是几千个或几万个，或者可能甚至更多。在一种实际方法中，穿孔108可以是激光钻出的孔，并且可以进一步向内逐渐变细，使得在径向向外位置处的入口端110的直径大于在径向向内位置处的每个穿孔108的出口端112的直径。

从图4还可以注意到，第一轴向端102包括向内突出的卡扣肩部114。卡扣肩部114可以围绕纵向轴线100周向地延伸。第二轴向端104包括也围绕纵向轴线100周向延伸的端箍116。喷射器本体52还可包括形成在其中的凹槽118，凹槽118围绕纵向轴线100周向地延伸，并容纳在凹槽119内与喷射器本体52卡扣配合的卡扣肩部118。如本文所用，术语“卡扣配合”或相关术语应理解为通过互锁特征件形成的部件之间的配合，以弹性形变的方式附接在一起，意味着第一轴向端102的实质性部分，即卡扣肩部114，经受环向应变并变形，以实现第一轴向端102与喷射器本体52的卡扣配合。仅依靠摩擦的过盈配合不是卡扣配合。

通过卡扣配合，固定了环形过滤器38相对于喷射器本体52的位置。该特征还可以这样理解：定位环形过滤器38，并且在制造燃料喷射器组件28期间，通过卡扣肩部114在凹槽118内的卡扣配合，进行组合。第二轴向端104相对于喷嘴外壳48位置并不固定，而是通过喷嘴外壳螺纹50和喷射器本体螺纹58的接合，相对于喷嘴外壳48定位。因此，可以理解，在制造燃料喷射器组件28期间，环形过滤器38可以在将喷射器本体52附接到喷嘴外壳48之前，附接到喷射器本体52。在喷射器本体52和环形过滤器38形成组件的情况下，喷射器本体52可以插入喷嘴外壳38中，并且喷嘴外壳螺纹50和喷射器本体螺纹58接合，喷嘴外壳48和喷射器本体52相对于彼此旋转，以附接零件、夹紧叠堆68，并且同时围绕喷嘴外壳38滑动配合第二轴向端104，即端箍116。术语“滑动配合”和相关术语意味着间隙至少表面上在滑动配合部件之间延伸。

图4包括示出端箍116和喷嘴外壳48之间的界面的另一细节放大图。端箍116包括内表面120和邻接内表面120的引入倒角122。内表面120与喷嘴外壳48的外表面123间具有径向间隙124。径向间隙124可以包括等于或小于穿孔壁106内的穿孔108的至少平均穿孔尺寸的间隙尺寸。在一种实现方式中，穿孔108的穿孔尺寸(出口端112处的最小直径尺寸)可以是约100微米或0.100毫米。在一项改进中，穿孔尺寸可以是约75微米或0.075毫米。如本文所用，术语“约”所指的情况应是：进行常规四舍五入，至有效位数的某一一致数目。因此，″约100”意指50至145，“约75”意指74.5至75.4，等。间隙124的尺寸可以使得端箍116和喷嘴外壳48一起形成边缘过滤器，穿孔壁106形成二维筛网过滤器。根据本讨论，还可以理解，在第二轴向端104和喷嘴外壳48之间采用滑动配合，可以放宽任何严格控制环形过滤器38的特定尺寸和比例属性的要求。换句话说，由于在端箍116和喷嘴外壳48之间不需要牢固的连接或止挡，所以将喷嘴外壳48和喷射器本体52螺纹连接在一起，以期望的方式夹紧和定位部件，而不必非常精确地容纳或定位第二轴向端104。在图4中示出了端箍116和喷嘴外壳48的肩部之间的轴向间隙126，并且在制造燃料喷射器组件28期间，通过喷嘴外壳螺纹50和喷射器本体螺纹58的接合，轴向间隙126的尺寸可以减小到大于零的任一间隙尺寸。

现进一步参考图5和图6，其中更详细地示出了环形过滤器38的其他特征。包括环形过滤器本体39的环形过滤器38，限定外部尺寸132和轴向长度尺寸140。外径尺寸132可以大于轴向长度尺寸140，例如大出大约两倍或更多。环形过滤器本体39进一步界定端箍116的另一轴向长度尺寸142。端箍116可以被构造成使得内表面120和外表面121每个都是圆柱形的并且彼此同心。外表面121与内表面120之间的径向厚度138可以小于轴向长度尺寸142，例如，是轴向长度尺寸142的约50％或更小。还可以注意到，环形体39包括第一颈部128和第二颈部130，第一颈部128在轴向向内的方向上直径变窄并在第一轴向端102和穿孔壁106之间过渡，第二颈部130在轴向向内的方向上直径变窄并在第二轴向端104和穿孔壁106之间过渡。环形本体39还可以具有在穿孔壁106内的径向厚度136，该径向厚度小于第一轴向端102的径向厚度134并且小于径向厚度138。引入倒角122相对于纵向轴线100成角度地定向，并且围绕纵向轴线100周向地延伸。引入倒角122可有助于在滑动配合环形过滤器38与喷嘴外壳48期间，围绕喷嘴外壳48导向环形过滤器38。倒角122可以被定向成相对于纵向轴线100成角度，例如在远离第二轴向端104的轴向向外方向上张开的一个角度，从约30°至约60°，但是本发明不受限于此。卡扣肩部114和端箍116中的每一个径向偏离穿孔壁106，意味着卡扣肩部114的材料和端箍118的实质性部分定位在穿孔壁106的径向向内或径向向外的空间中。该径向偏离可以发生在径向向内方向和径向向外方向两个方向上。图5中还示出了卡扣肩部114的内肩部表面115。表面115可以具有圆形轮廓以帮助卡扣到凹槽118中，凹槽118也可以被圆化，与其大致成镜像。当进行卡扣配合连接时，颈部128可以稍微弯曲。

工业实用性

如上所述，制造燃料喷射器组件38可包括：将环形过滤器38的第一轴向端102与燃料喷射器30的第一本体部件(例如，喷射器本体52)卡扣配合。制造燃料喷射器组件28还可包括：使环形过滤器38的第二轴向端104与燃料喷射器30的第二本体部件(例如，喷嘴外壳38)滑动配合。如上所述，环形过滤器38可附接到喷射器本体52以形成组件，然后通过将诸如喷嘴外壳螺纹50的第一螺纹组与诸如喷射器本体螺纹58的第二螺纹组接合，而将该组件附接到喷嘴外壳38，从而将喷嘴外壳48附接到喷射器本体52。环形过滤器38的穿孔壁106可通过喷嘴外壳螺纹50和喷嘴本体螺纹58的接合而定位，以在致动流体入口54的上游位置处形成覆盖致动流体入口54的滤网107，从而捕集进入的致动流体中的颗粒。从附图中可以进一步注意到，第一密封件载肩94定位成邻近凹槽118并且邻接第一轴向端102。第二密封件载肩96定位成邻近端箍118，并且轴向间隙126在端箍118与第二密封件载肩96之间延伸。

如本文所讨论和在附图中所描绘的，第一轴向端102的卡扣配合可以包括：将环形过滤器38的卡扣肩部114卡扣配合在喷射器本体52中的凹槽118内。环形过滤器38的第二轴向端104的滑动配合可包括：绕喷嘴外壳48的外表面123，滑动配合环形过滤器38的端箍116。在可选实施例中，环形过滤器38可以卡扣配合到喷嘴外壳48，并且与喷射器本体52滑动配合，基本上与附图中所示的构造和方法相反。叠层68通过喷嘴外壳螺纹50与喷嘴外壳螺纹58的接合而夹在喷射器外壳52和喷嘴外壳48之间。同样如上所述，在实际实施中，端箍116绕外表面123滑动配合，形成边缘滤波器。第二轴向端104的滑动配合与喷嘴外壳螺纹50和喷射器本体螺纹58的接合同时发生。

本说明书仅用于说明目的，不应以任何方式解释为缩小本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的全面且公允的范围和精神的情况下，可以对当前公开的实施例进行各种修改。通过检查附图和所附权利要求，其他方面、特征和优点将是显而易见的。如本文所用，冠词″a”和“an”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个(one ormore)”互换使用。如果仅意图表示一项，则使用定语“one”或类似的语言。此外，如本文所用，术语“具有”及其变体等旨在是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分基于”。