燃料喷射器过滤器的制作方法

本发明涉及用于给内燃机的燃烧空间输送燃料(比如柴油)的燃料喷射器，更具体地涉及用于燃料喷射器的控制流的过滤器。

背景技术：

本发明涉及用于给这类内燃机的气缸输送燃料的燃料喷射器，在这类内燃机中，燃料(比如柴油)从高压储蓄器(例如共轨)供应到燃料喷射器。

这种燃料喷射器一般包括针阀，该针阀在主体内滑动且能与针阀阀座接合，从而控制来自高压燃料供应管线的燃料穿过喷射器主体的流动。

喷射器由控制阀装置间接地控制，控制阀装置控制位于喷射器针阀上方的喷嘴控制腔的增压或泄压。当控制阀装置被关闭时，阀构件在弹簧的作用下与阀座接触。一旦致动致动器(比如螺线管)，弹簧力被克服，并且控制阀通过阀构件远离阀座的移动而打开，由此打开喷嘴控制腔和低压泄流通道之间的流动路径。随着喷嘴控制腔内的压力降低，由于作用在阀座附近的针阀的一部分上的压力，针阀离开针阀阀座。

当控制阀被关闭时，为了喷射器的正确运行，阀座必须被彻底地密封。在现有技术的实施方式中，在控制阀阀座处的静态泄漏是已知的问题。阀座的泄漏导致效率降低或者可能的喷射器失效。静态泄漏是相当重要的，这是因为控制阀的关闭比打开更频繁，并且考虑到被喷入燃烧室的燃料朝向更高的工作压力(例如2200至3000巴)的持续趋势，静态泄漏是尤其重要的。

在控制阀阀座处的泄漏可能由流过控制阀的燃料流中的能引起阀座损坏的硬质污染颗粒所造成。

另外，泄漏能由于控制阀阀体和/或控制阀阀构件的变形而出现，该变形由被施加给控制阀阀体腔制阀阀构件的径向负载所导致。

技术实现要素：

本发明的目标是至少消除与现有技术的燃料喷射器和控制阀相关的一些问题。

因而，在第一方面，本发明提供一种用于在内燃机中输送燃料的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括喷嘴、控制阀阀体、燃料供应管线以及能移动以控制燃料穿过至少一个喷嘴孔喷出的针阀，所述燃料供应管线经由进料口将燃料供应至喷嘴控制腔并供应至所述喷嘴；所述针阀受所述喷嘴控制腔内的燃料的压力的变化控制；所述喷嘴控制腔内的燃料的压力由所述控制阀阀体中的控制阀控制，所述控制阀能在打开位置和关闭位置之间移动，在所述打开位置，在所述喷嘴控制腔和低压燃料返回管线之间经由溢流口和所述控制阀提供燃料路径，在所述关闭位置，所述控制阀关闭流动路径；其中，过滤器被设置在从所述燃料供应管线到所述进料口的入口和所述控制阀之间，使得燃料在进入所述控制阀之前穿过所述过滤器。

本发明提供对进入控制阀的流动的过滤，由此阻止可能导致控制阀阀座磨损的硬质污染颗粒穿过控制阀阀座，由此减少泄漏、性能下降或喷射器失效的风险。

过滤口可以被设置在围绕所述控制阀的套管上，并可以包括槽或微钻孔，所述槽或微钻孔的与所述套管的径向轴线一致或不一致。

所述过滤口可以围绕所述套管对称地布置。

所述套管可以包括环形过滤元件，在所述过滤元件上设置有所述过滤口，所述过滤元件附接到至少一个其他的套管元件。

所述过滤器可以位于从所述燃料供应管线到所述进料口的入口和所述溢流口通道之间。

在替代实施方式中，所述过滤器可以由包括多个过滤口的过滤元件提供，所述过滤元件可能位于所述喷嘴控制腔和所述溢流口通道之间，或者位于从所述燃料供应管线到所述进料口的所述入口和所述喷嘴控制腔之间。

所述过滤元件可以包括具有多个过滤口的过滤板。所述过滤板与电绝缘隔板是一体的，所述电绝缘隔板将所述控制阀阀体和所述喷射器的包含所述喷嘴控制腔的其他部分隔开。

所述过滤板位于所述喷嘴控制腔和所述溢流口通道之间，或者位于从所述燃料供应管线到所述进料口的所述入口和所述喷嘴控制腔之间。

所述燃料喷射器还可以包括喷嘴路径口，来自所述燃料供应管线的燃料穿过所述喷嘴路径口流入所述喷嘴控制腔，其中，所述喷嘴路径口由过滤板形成。

在另一个替代实施方式中，所述过滤器可以由位于所述喷嘴控制腔和所述溢流口通道之间的多个微钻通道提供。

所述过滤器可以形成溢流口或所述进料口。

在另一个替代实施方式中，所述过滤器可以由位于所述溢流口通道中的过滤管提供。

附图说明

图1至图4是根据现有技术的喷射器的剖视图；

图5是根据本发明的第一实施方式的喷射器的剖视图；

图6是图5的喷射器的控制阀装置的剖视图；

图7是图5的喷射器的控制阀装置的局部剖视图；

图8是图5的喷射器的控制阀装置的局部等距视图，其中环形腔和SPO通道被示为透明的；

图9是根据本发明的第一组的第二实施方式的控制阀装置的局部剖视图；

图10是图8的控制阀装置的局部细节图，其中环形腔和SPO通道被示为透明的；

图11是根据本发明第一组的第三实施方式的控制阀装置的局部剖视图；

图12是图11的控制阀装置的剖视图；

图13是图11的控制阀装置的局部等距视图，其中环形腔和SPO通道被示为透明的；

图14是根据本发明的第二组的第一实施方式的控制阀装置的剖视图；

图15是图14的控制阀装置的过滤元件的局部等距视图，其中喷射器周围的零件以截面形式示出；

图16是根据本发明第二组的第二实施方式的控制阀装置的剖视图；

图17是图16的控制阀装置的过滤元件的细节等距视图，其中喷射器周围的零件以截面形式示出；

图18是根据本发明第二组的第二实施方式的包含两个过滤元件的替代控制阀组件的细节图，其中喷射器周围的零件被示为透明的；

图19是根据本发明第二组的第三实施方式的控制阀装置的剖视图；

图20是根据本发明的第二组的第四实施方式的控制阀装置的剖视图；以及

图21是图20的喷射器的局部等距视图，其中零件被示为透明的。

具体实施方式

在图1至图4中示出的已知的燃料喷射器1包括具有相对小直径的第一区域(喷嘴体8)和被扩大的第二区域的喷射器主体10。膛孔11延伸穿过喷射器1的喷嘴体8和第二区域。细长的喷射器针阀12能在膛孔11内滑动，喷射器针阀12包括被布置以接合针阀阀座的末梢区域14，针阀阀座由喷嘴体8的靠近膛孔11的远端的内表面限定。喷嘴体8设有与膛孔11连通的一个或多个喷嘴孔(未示出)，喷嘴孔被定位成使得针阀末梢14与针阀阀座的接合阻止流体穿过孔从喷射器主体10漏出，并且在针阀末梢14被从针阀阀座上抬起时，燃料可以穿过喷嘴孔被输送。

如图1所示，喷射器针阀12被定形以使得喷射器针阀12在喷射器喷嘴体8内延伸的区域的直径小于膛孔11，从而允许燃料在喷射器针阀12和喷嘴体8的内表面之间流动。在喷射器主体10的第二区域内，喷射器针阀12的直径相对较大，因此基本上阻止了流体在喷射器针阀12和喷射器主体10之间流动，但开槽区域除外，开槽区域允许燃料从被设置在喷嘴体8的第二区域中的环形道16流出。

环形道16通过NPO 58(喷嘴路径口，也被称为喷射供应口)与燃料供应管线18连通，燃料供应管线被布置成接收来自关联燃料输送系统(未示出)的储蓄器的高压燃料。

喷嘴控制腔/弹簧腔22被设置在喷射器主体10的第二区域内，在远离针阀12的末梢区域14的位置。燃料供应管线18还通过INO 54(进料口，也被称为腔灌注口)给喷嘴控制腔22提供燃料。INO 54在入口19处与燃料供应管线18交汇。主燃料流沿着燃料供应管线18进入喷射器1，并且在INO 54的入口19处，所述主流被分成两支，从而主燃料流的一部分进入INO 54并且主燃料流的剩余部分继续沿燃料供应管线18到达NPO 58。

压缩弹簧30被设置在喷嘴控制腔22中，用于朝着针阀阀座偏压针阀12。

图1中的喷射器还包括位于包含阀体51的控制阀装置50上方的电磁致动器装置44。

控制阀装置50包括控制阀阀构件60，控制阀阀构件60在其一端带有电枢62。控制阀阀构件60能在控制阀装置50的膛孔64内滑动。在阀构件60的电枢端设有密封面66，该密封面能与在膛孔64的一端的阀座68接合。当密封面66与阀座68接触时，形成接触压力密封。阀簧46位于电枢62上方，为控制阀提供用来迫使密封面66与阀座68接合的关闭力，并在阀装置50被关闭时保持阀座68上的接触压力。

控制阀装置50还可以包括围绕控制阀阀构件60的套管80，如图3和图4所示。

控制阀装置50还通过INO 54、SPO 56(溢流口，也被称为控制腔排油口)以及SPO通道55与燃料供应管线18流体连通。

当控制阀装置50被关闭且密封面66与阀座68接合时，在喷嘴控制腔22和低压燃料返回管线27之间没有流体连通。喷嘴控制腔22受到共轨(未示出)内的燃料的压力。这种高压燃料在针阀12的顶部上施力，该力和弹簧30的压力一起将针阀偏压到落座位置，使得不存在穿过喷嘴孔的喷射。

致动器44的通电使电枢62抬起，使得阀装置50打开，即密封面66从阀座68上抬起。被容纳在喷嘴控制腔22内的燃料现在具有流动路径，该流动路径穿过SPO 56和SPO通道55、典型地穿过两个连通孔(未示出)进入控制阀控制腔53、经过控制阀座68、然后到达低压燃料返回管线27。因此，燃料从喷嘴控制腔22流到低压燃料返回管线27，从而导致喷嘴控制腔22中燃料压力的下降。然后，喷嘴体8中的燃料压力高于喷嘴控制腔22中的燃料压力，并且被施加给喷射器针阀12的压力克服弹簧30的偏压。喷射器针阀12从它的落座位置被抬起并打开喷嘴孔，从而允许经NPO 58流入喷嘴体8的燃料被喷入燃烧室(未示出)。

为了停止喷射，电磁致动器44被断电，并且阀簧关闭控制阀装置50。来自供应管线18经INO 54进入喷嘴控制腔22的高压燃料引起喷嘴控制腔22中的压力升高，直到针阀12被再次朝着落座位置驱动，由此导致穿过喷嘴孔的喷射中止。

本发明的喷射器的实施方式区别于上述现有技术的实施方式的特征在于：提供一个对进入控制阀装置50的控制腔53的流进行过滤的过滤器。该过滤器能位于从燃料供应管线到INO或SPO的入口和控制阀之间的多个位置，从而提供对进入控制阀的燃料流的必要过滤。

第一组

在本发明的第一组中，颗粒过滤器位于控制阀套管上或由控制阀套管形成。

参见图5，与现有技术的喷射器一样，本发明的喷射器101包括：具有喷嘴体108的喷射器主体110；燃料供应管线118，主燃料供应在所述燃料供应管线中进入喷射器101并在INO 154的入口119处分开；位于膛孔111内的针阀112，该针阀被压缩弹簧130偏压到落座位置。喷射器的其他部件和操作与图2和图3的现有技术的实施方式的相同。

本发明的第一组的第一实施方式还包括设置在套管180上的过滤器。SPO通道155经环形腔182与套管180流体连通。过滤器包括多个过滤口，所述过滤口在图5至图8所示的实施方式中是由微钻孔202形成。当控制阀装置150打开时，即当致动器装置144在阀簧146上作用时，使得电枢162抬起，因此将电枢的密封表面166从控制阀阀座168上抬起，一条沿SPO 156、沿SPO通道155以及经控制阀装置150沿低压燃料返回管线127的燃料路径被打开。然后，从SPO通道155流入环形腔182的燃料必须在抵达控制阀座168之前穿过过滤口。因此，任何因过大而不能通过过滤口的燃料污染颗粒被捕获在控制阀阀座168的上游，即这些颗粒不会抵达控制阀阀座168，因此这些颗粒对控制阀阀座168造成的损坏被防止。

微钻孔202每一个都可以具有与套管180的径向轴线一致的径向轴线。替代地，微钻孔202可以具有相对套管180的径向轴线偏移的轴线，因此使穿过该微钻孔流入阀控制腔153的燃料产生涡流/旋流。

过滤口202的数量被选成使得由过滤口202所提供的总流动面积大于SPO 156所提供的上游节流。

微钻孔202围绕套管180被对称地定位，因此所产生的应力明显低于现有技术的的实施方式(所述现有技术的实施方式包含进入阀控制腔的两个连通孔，所述连通孔会产生机械应力集中)。本发明防止控制阀阀构件160的变形，因此也减少了阀座168处泄漏的可能性。

此外，微钻孔202的液压容积小于现有技术中两个连通孔的液压容积，从而为多点喷射过程提供更适合的实施方式。

污染颗粒的停留区可能创建在具备微钻孔202的区域的底部。颗粒停留区在图8中大致用“P”表示。

图9和图10示出了第一组的第二实施方式。第二实施方式类似于第一实施方式，区别仅在于改良的套管180’具备替代第一实施方式的孔202的多个槽204。小于槽204的宽度的燃料污染颗粒不能通过套管180’，因此被阻止抵达阀座168。

以类似于第一实施方式的方式，创建颗粒停留区，在图10中大致以“P”表示。

在图11至图13所示的第一组的第三实施方式中，环形过滤元件206被集成到改良套管180”。环形过滤元件206位于第一环形套管部分184和第二环形套管部分186之间，并包括多个过滤口208。在其他替代实施方式中，第一套管部分184或第二套管部分186可以被省略；过滤元件206可以位于剩余的套管部分184，186的上方或下方(按图中所示的方位)。

第二组

根据本发明的第二组实施方式大致上类似于第一实施方式；下面将使用相同的附图标记。

在第二组的实施方式中，颗粒过滤器被设置在SPO 156或INO 154的区域中，或者在SPO通道155中。第二组的所有实施方式都能够应用于具备或不具备套管180的喷射器。

参见图14和图15，第二组的第一实施方式包括由位于腔194内的过滤元件190所提供的过滤器，该腔被设置在阀体151中，与SPO 156相邻。过滤元件190包括多个过滤口192。

在图14和图15所示的实施方式中，除了SPO 156之外，还设置过滤元件190。但是，过滤口192或过滤元件190的数量和大小能够被选择，从而提供具有与原SPO156相同效果的节流，即提供相同的流动面积并因此提供原来由SPO 156提供的在过滤元件190两侧的相同压降。因此，过滤元件190能够取代SPO 156。

相同的原理能应用于INO 154，即INO 154能够被具备多个过滤口的过滤元件取代，过滤口的数量和大小被选择，从而提供与标准的单个INO 154相同的流动面积。替代地，过滤器能够仅被设置在INO 154处或由INO 154提供，由此在燃料流进入喷嘴控制腔122之前(即在燃料流进入SPO 156、SPO通道155和控制阀装置150之前)，对抵达INO 154的颗粒进行过滤。

本发明的第二组的第二实施方式——如图16至图18所示——包括由集成在隔板198上的过滤板196所形成的过滤器，该隔板可以是电绝缘的，位于控制阀阀体151和喷射器的包含喷嘴控制腔122的下段103之间。

在该实施方式中，过滤器的相对定位相比本发明的第二组的第一实施方式被简化。此外，集成的过滤板196能改善控制阀阀体151和喷射器的下段103之间的密封界面，因此减少或消除了这两个部分之间的泄漏。

过滤板196也能作为节流元件，由此允许取消目前的SPO 156。在用于代替SPO 156而设置的过滤板196之外或取代该过滤板196，类似的过滤板也能用于取代目前的INO 154。除位于SPO 156处的过滤板196之外，图16也示出了位于INO 154处的类似的板式过滤器196’。

类似地，目前的NPO 158能够被类似于过滤板196的过滤板所取代。

参见图19，在本发明的第二组的第三实施方式中，过滤器由位于SPO通道中的过滤管210形成。因此，在流过SPO通道155的燃料中的大于过滤管210的过滤孔的污染颗粒被阻止通过过滤管210以及被阻止进入控制阀装置150。

图20和图21，过滤器由在控制阀阀体151中的腔194和SPO通道155之间的多个微钻通道212提供。在该实施方式中，微钻通道212取代SPO 156；微钻通道212的数量和直径被选择成提供与原SPO 156相同的节流。除了允许通过控制微钻通道212的直径来调节抵达控制阀阀座168的污染颗粒的大小之外，该实施方式还允许对SPO 156进行校准。

应明白的是能够在不脱离本发明的范围的情况下对本文中所描述的喷射器和控制阀装置做出多种改变和改良。

附图标记

现有技术

燃料喷射器1

喷射器喷嘴8

喷射器主体10

膛孔11

喷射器针阀12

末梢区域14

环形道16

燃料供应管线18

入口(从燃料供应管线到INO)19

喷嘴控制腔22

低压燃料返回管线27

压缩弹簧30

电磁致动器装置44

阀簧46

控制阀装置50

控制阀阀体51

阀控制腔53

INO 54

SPO通道55

SPO 56

NPO 58

控制阀阀构件60

电枢62

膛孔64

阀构件密封面66

阀座68

控制阀套管80

本发明

燃料喷射器101

喷射器的下段103

喷射器/阀主体110

喷射器喷嘴108

喷射器主体/喷嘴支架体110

膛孔111

喷射器针阀112

末梢区域114

环形道116

燃料供应管线118

入口(从燃料供应管线到INO)119

控制腔122

低压燃料返回管线127

压缩弹簧130

电磁致动器装置144

阀簧146

控制阀装置150

控制阀阀体151

控制阀控制腔153

隔离部件152

INO 154

SPO通道155

SPO 156

NPO 158

控制阀阀构件160

电枢162

膛孔164

阀构件密封面166

阀座168

控制阀套管180，180’，180”

环形腔182

第一环形套管部分184

第二环形套管部分186

(在控制阀阀体腔中的)过滤元件190

(过滤元件的)过滤口192

(在阀体中)腔194

过滤板196，196’

隔板198

微钻孔202

槽204

(套管的)过滤元件206

(过滤元件的)过滤口208

过滤管210

微钻通道212

颗粒停留区P