用于燃油喷射器的碎屑分流器保护罩.pdf

一种管状碎屑防护罩和分流器，安装在燃油喷射器内的一高压流通道中，提供使带有大碎屑微粒的高压燃油的主流量通过相对较大的排放开口，例如喷射器喷射孔，而同时又使一些高压燃油能够流过多个很小的横向孔至一敏感液压组件，例如进入喷射器控制阀回路，的双重功能。在一个实施例中，管道的壁厚在约0.1至0.5毫米的范围中，至少有约2000个孔，直径范围在约20至30微米。

权利要求书
1.  一种燃油喷射器(10)，具有高压燃油主通道(30)和从所述主通道至所述喷射器内的 液压组件(26、36)的辅助通道(52、52’)，其特征在于：所述主通道中的管状碎屑分流器 防护罩(62)，由此，主流量轴向(60)通过管道的内壁，且辅助流量在输送至所述液压组件 之前通过从内壁至外壁横向延伸的多个孔(62)。

2.  根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于：
具有上端和下端的细长的主体(12)；纵向孔(14)，所述纵向孔通向与下端相邻的喷射 器阀座(18)和通向在下端处具有排放孔(22)的尖端；
喷射器阀(16)，可在所述纵向孔中往复运动，所述喷射器阀具有能够抵靠喷射器阀座密 封的下端，和承受喷射器控制腔(26)中的流体压力的上端(24)；
控制阀(36)，所述控制阀的上游侧与所述喷射器控制腔流体连通，且所述控制阀的下游 侧与一低压油箱流体连通(48)；
所述高压燃油供应通道于喷射器阀座上游与所述纵向孔流体连通，来自高压通道的分支 管路(52、52’)与所述喷射器控制腔和与所述控制阀的上游侧流体连通(34、50、34’、 50’)；
致动器(42)，用于选择性地关闭和打开控制阀，由此，当控制阀关闭时，所述控制腔中 的高压燃油迫使喷射器阀抵靠喷射器阀座，以防止高压燃油从所述纵向孔流至排放孔，而当 控制阀打开时，控制腔流体地连接(48)至低压油箱，从而降低控制腔中和喷射器阀上端上 的流体压力，使喷射器阀从喷射器阀座升起并通过排放孔排放燃油；且
所述碎屑防护罩(32)位于所述分支管路上游的高压燃油供应通道(30a)中，中央通道 (60)与燃油供应通道对齐，且与所述多个横向孔(62)对齐，用于运送高压燃油至分支管 路。

3.  根据权利要求1或2所述的喷射器，其特征在于：碎屑防护罩位于主体中的防护罩腔 (64、64’)中，所述防护罩腔由从管道径向隔开的防护罩腔壁限定。

4.  根据权利要求1-3中任一项所述的喷射器，其特征在于：管道具有相对的端部(66、 68)，且管道在端部处固定至主体。

5.  根据权利要求1-4中任一项所述的喷射器，其特征在于：
所述主体包括上主体部分(70)，容纳控制阀和燃油供应通道的上部(30a)；下主体部分 (72)，容纳喷射器阀和燃油供应通道的下部(30b)；独特的中央主体部分(74)，具有上表 面和下表面(76、78)，牢固地卡在上主体部分和下主体部分之间；以及流体地连接燃油供应 通道的上部和下部的防护罩腔(64)；且
碎屑防护罩位于防护罩腔中。

6.  根据权利要求5所述的喷射器，其特征在于：管道具有相对的端部(66、68)，从中央 主体部分的上表面延伸至下表面，且管道在上主体部分和下主体部分之间以纵向压紧力固定 至主体。

7.  根据权利要求2所述的喷射器，其特征在于：
所述分支管路从防护罩腔通向第一(Z)管口(54)，将燃油运送至第一通道(50)，第一 通道通向喷射器控制腔；
第二(A)管口(56)设置于第一通道和通向控制阀的第二通道(34)之间；且
分支管路和第一、第二管口在中央主体部分中。

8.  根据权利要求7所述的喷射器，其特征在于：
孔径向延伸通过管道；
防护罩腔由从管道径向隔开的防护罩腔壁限定，且包括收集坑道(80)。

9.  根据权利要求8所述的喷射器，其特征在于：分支管路从收集坑道延伸至中央主体部 分中。

10.  根据权利要求9所述的喷射器，其特征在于：
燃油供应通道的第一部分和管道在中央主体部分的上表面处同轴对齐，沿平行于纵向孔 并从纵向孔横向偏移的第一轴；
来自燃油供应通道的第一部分的燃油在流至所述分支管路前必须要穿过孔和坑道；
坑道延伸至中央主体部分的下表面；
分支管路从中央主体部分的下表面从坑道以斜向上的角度向纵向孔的轴线延伸；
所述第一通道终止于在第一和第二管口之间的中央主体部分内，且指向沿从喷射器控制 腔斜向上至燃油供应通道的第一部分的轴线。

11.  根据权利要求1-10中任一项所述的喷射器，其特征在于：孔具有小于50微米的直径， 优选地小于25微米。

12.  根据权利要求1-10中任一项所述的喷射器，其特征在于：管道的长度在约3至4毫 米的范围内，壁厚在约0.1至0.5毫米的范围内，且管道具有至少约2000个孔，其直径在约 20至30微米的范围内。

13.  根据权利要求1所述的喷射器，其特征在于：
液压控制喷射器阀(16)可操控地与燃油供应通道和与喷射器孔(22)相连接，所述喷 射器孔用于排放来自喷射器的高压燃油；
控制阀(36)液压地控制喷射器阀，上游侧(46)与所述燃油供应通道流体连通，下游 侧与低压油箱流体连通(48)；
致动器(42)，选择性地关闭和打开控制阀，由此，当控制阀关闭时，液压力关闭喷射器 阀，以防止高压燃油流至排放孔，而当控制阀打开时，液压力打开喷射器阀，以通过排放孔 排放燃油；且
其中，用于喷射的高压燃油轴向通过管道，且流向控制阀的上游侧的高压燃油径向通过 管道上的孔。

14.  根据权利要求13所述的喷射器，其特征在于：
管道位于防护罩腔(64)中，所述防护罩腔在管道外部具有坑道(80)，用于积聚已经通 过孔的燃油；
所有用于喷射的高压燃油轴向通过管道，且所有流向控制阀的上游侧的高压燃油从坑道 通过至少一个管口(54、56)。

15.  根据权利要求14所述的喷射器，其特征在于：控制阀具有枢轴(44)，所述枢轴通过 电磁执行器致动，以抵靠底座(46)密封和以最小升程从底座(46)升起，且管道中的孔的 直径小于所述最小升程。

说明书用于燃油喷射器的碎屑分流器保护罩
技术领域
本发明涉及燃油喷射器，特别是用于车辆内燃机的燃油喷射器。
背景技术
在一种已知类型的燃油喷射器中，喷射阀通过打开和关闭电磁驱动控制阀进行打开和关 闭。两阀都承受来自供给泵或共轨的高压燃油。为减少发动机排放，燃油系统设计为在越来 越高的压力下喷射。为了在关闭控制阀的过程中密封高压燃油，有必要增大夹紧力，从而避 免处于这些较高压力下时阀座泄漏。
当打开或关闭控制阀期间有碎屑卡住或挤住时，较高的控制阀座力增大了底座损坏的潜 在风险。为了满足更加严格的排放法规，人们已经发现需要在一个燃烧事件过程中多次喷射 燃油。为了实现燃油喷射器快速开启和关闭，控制阀开启和关闭更快，阀升程更小。控制阀 升程在50微米以下是很常见的。理想情况下，碎屑应足够小，以便能够通过阀座区。
卡在底座区中的碎屑在底座打开和关闭时将会持续对底座造成损害。这极大地降低了喷 射器的寿命。损坏后，控制阀座不再适当地密封。当控制阀座泄漏时，燃油喷射器喷出的燃 油往往会增加。这种性能变化导致燃油喷射意外地增加，由于过多地加燃油会导致发动机损 坏，由于燃油不均匀地输送到各个发动机汽缸会导致发动机工作不平稳。因此，更换燃油喷 射器最常见的原因是由于控制阀座损坏所造成的性能问题。
已知技术在某种程度上解决了这一问题。来自油箱的燃油在到达燃油喷射器之前先通过 多个过滤器，但是一些碎屑也会通过这些过滤器。主过滤器和次过滤器设在油箱和高压油泵 入口之间。在燃油喷射器入口处，一第三小型过滤器在由高压泵产生的高压下运行。主过滤 器和次过滤器在燃油进入高压油泵之前阻隔燃油中约99％的碎屑。燃油中剩余的碎屑和来自 组件例如高压泵的其它碎屑卡在小过滤器(通常是边缘过滤器或激光钻孔过滤器)中。
喷射器入口处用于捕获碎屑的过滤器的一个问题是要以合理的成本进行设计。这些过滤 器通常在喷射器的使用寿命中不进行维修，且为了避免堵塞，理论上设计为允许直径小于30 微米至60微米的碎屑通过。但是，通常喷射器入口处的过滤器一般将允许小于约50微米的 微粒通过。相对于通常大于100微米的燃油喷射器的排放孔，这不带来堵塞的问题，但对于 控制阀的耐用性则带来问题。直径小于60微米但长度达150至200微米的杆状微粒仍能够通 过入口过滤器。如果这些微粒进入控制阀会造成损坏。
即使入口边缘过滤器的边缘区域也设计为具有50微米的通道，较大的微粒不会永久卡 住，而是作为有效直径约为50微米的杆或片通过通道挤出。因此，通过一般的入口过滤器， 到达控制阀的碎屑总量并没有减少。控制阀必须将挤出的碎屑打碎成将通过控制阀的尺寸。
发明内容
本发明的目标是避免碎屑损坏燃油喷射器内的液压组件，特别是用于针喷射阀的控制阀， 通过将到达该组件的碎屑限制为能够任意通过该组件的大小。
在这种控制阀的情况下，碎屑优选地限制为有效直径小于50微米，特别是小于25微米。
该目标通过在喷射器内部一小型空间中提供一简单、低成本的过滤类型的设备实现，所 述过滤类型的设备在喷射器的使用寿命期间保持在原位，不会堵塞。
所述设备实质上是一种在喷射器内的一高压流通道中的管状碎屑防护罩和分流器，提供 使通过入口过滤器的带有大碎屑微粒的高压燃油的主流量向下通过相对较大的排放开口，例 如喷射器喷射孔，而同时又使一些高压燃油能够流过多个很小的横向孔至液压组件，例如进 入喷射器控制阀回路，的双重功能。
小孔防止碎屑穿过管道的壁，通过管道中央的流量携带有可能堵塞这些通向喷射器孔的 小孔的碎屑。主流量冲掉微粒，并有助于防止小孔堵塞。
在一个方面，本发明针对一种碎屑防护罩，所述碎屑防护罩处于分支管路上游的高压燃 油供应通道中，分支管路通向控制阀，碎屑防护罩包括一固定至喷射器主体的管道，其中央 通道与主燃油供应通道和多个横向孔对齐，高压燃油通过横向孔输送至分支管路。这样，用 于喷射的高压燃油轴向通过管道，且流向控制阀的上游侧的高压燃油径向通过管道上的孔。
有害的碎屑密度大于燃油，因此碎屑更有可能经过(而不穿过)小孔，小孔优选地与主 流量成90度角。小孔(约20-25微米)不太可能堵塞，这是由于微粒进入小孔在其方向上需 要改变90度。
孔入口处的碎屑不会承受很大的穿过该孔的压降，所以，不像在边缘过滤器中，不会产 生挤出力迫使较大的微粒通过孔。孔的横向入口就像防护罩，尽量减少碎屑穿透进入孔中。 此外，孔入口处较大的微粒在通过管道的主轴向流量中从孔那里冲走(即转向)。
因此，本发明的一个重要优势是大微粒既不会积聚，也不会挤出，且穿过分流器防护罩 的微粒其有效尺寸使它们能够很容易地通过控制阀，而不会击碎成更小的尺寸。
在较优选的实施例中，所述喷射器主体包括一上部分，其容纳控制阀和燃油供应通道上 部，一下部分，其容纳喷射器阀和燃油供应通道下部，一独特的中央板状部分，其具有牢固 地卡在主体的上部分和下部分之间的上表面和下表面，以及流通地连接燃油供应通道的上部 和下部的防护罩腔。碎屑防护罩位于防护罩腔中，其相对两端从主体的中央部分的上表面延 伸至下表面。管道在主体的上部分和下部分之间纵向压紧固定至主体。
碎屑防护罩设置在一中央板中，管道在板之上有略微的突起，这允许管道变形为控制的 量。板的厚度易于控制为封闭的尺寸。进入板中的管道的独特结构非常有利于进行低成本改 进和简化制造。因为制造管道的材料能够屈曲而不破裂，管道长度的尺寸控制不严格，这有 助于降低成本。管道变形和稍微屈曲，以确保其抵靠主体的上部分和下部分密封。在两端密 封管道很重要，以确保不会发生泄露，发生泄露会使大微粒进入控制阀流体通道。
附图说明
以下将参照附图对本发明的实施例进行描述，其中：
图1为第一实施例的燃油喷射器的纵截面图；
图2为第一实施例的详细截面图；
图3为第二实施例的详细截面图。
具体实施方式
图1所示为体现本发明的一个方面的一种喷射器10。所述喷射器具有一主体12，主体 12包括一中心孔14，一针阀16在其中轴向往复运动，以选择性地抵靠主体下部尖端20附近 的阀座18密封和从阀座18升起。在阀座18下的尖端中形成多个喷射孔(或喷射管口)22。 针阀16具有一位于针控制腔26中的上端24，这样，液压力和弹力的合力就能够选择性地使 阀16的鼻部抵靠阀座18关闭或使阀16从阀座18升起，这取决于腔26中的压力。
在通过一高压过滤器(未显示)后，高压燃油通过端口28供给至喷射器，进入具有上部 30a和下部30b的主通道30，上部30a通向阀体12，下部30b与孔14流体连通。以熟知的方 式使针16上及其周围不同的区域轮廓和液体体积实现所需的液压平衡，以便使高压燃油选择 性地通过孔22排放。当针阀16关闭时，针控制腔26中的高压燃油迫使喷射器阀16抵靠喷 射器阀座18，防止高压燃油从孔14流至孔22，当针阀打开时，针控制腔26连接至一低压油 箱，从而减小控制腔26中和针阀16的上端24上的流体压力，使针阀从喷射器阀座18升起 并通过孔22释放燃油。
参照图1和2，本发明提供了喷射器内的一碎屑防护罩32，其中一些高压燃油从高压供 应通道(例如，30a)经由辅助通道或分支34输送至控制阀36。控制阀36与针控制腔26流 体连通，并控制针控制腔26中的压力，从而关闭和打开针阀16。一执行器主体38通过螺纹 连接至一大致为管状的主体连接器40而连接至阀体12，且包含一电磁执行器42，电磁执行 器42对应抵靠底座44b密封和从底座44b升起的枢轴44a或类似物。底座44b置为，以使控 制阀腔的一上游区域46与高压通道34流体连通，下游区域48与低压油箱(如燃油箱或连接 至高压供应泵的低压燃油输送管路)流体连通。
在所示的实施例中，来自高压供应通道30a的辅助流量经由通道52进入通道50，前者 与针控制腔26和通道34直接流体连通。优选地，辅助通道52包括一通向通道50的管口54， 另一管口56位于通道50和通道34之间。
碎屑防护罩32在高压燃油供应通道30的中间部分30c中，在部分30a和30b之间。碎 屑防护罩包括一管道58，管道58具有一中心轴向通道60和多个穿过管壁的径向孔62。用于 喷射的高压燃油轴向注入和离开管道58，流向控制阀36的上游侧46的高压燃油径向通过管 道上的孔62。在所示的实施例中，碎屑防护罩在分支通道52上游的高压燃油供应通道30c 中，这样，通过碎屑防护罩的径向流量就能进入通道50和通道34。但是，由于碎屑防护罩 的主要目的是为了防止碎屑进入控制阀36，上游流动通道34可直接连接至径向流量离开碎 屑防护罩处的流体体积。
因此，应当理解，碎屑防护罩32处于主高压燃油供应通道30中，通向控制阀36的分支 管路34的上游，且包括一固定至主体12的管道或类似物58，其中心通道60与燃油供应通 道对齐，和多个横向孔62，高压燃油通过所述横向孔62输送至分支管路34。
碎屑防护罩32优选地位于主体中的一防护罩腔64中，由从管道径向隔开的防护罩腔壁 限定。管道具有相对的端部66、68，且管道在端部处固定至主体。优选地，阀体12包括一 上部70，所述上部70包含高压供应通道30a的一垂直部分、控制阀座44b和通道34至底座 44b的上游入口点46。阀体12还包括一下部72，所述下部72包含喷射器阀16、针控制腔 26和燃油供应通道30的下部30b。阀体12的一独特的中央部分74呈板状，具有上表面和下 表面76、78，牢固地卡在主体的上部和下部70、72之间。防护罩腔64流体地连接至燃油供 应通道的上部和下部30a、30b。辅助通道52、通向针控制腔26的通道50以及管口54和56 也优选地位于中央板74中。
管道58相对的端部66、68之间的标称距离优选地大于主体的中央部分74的上表面76 和下表面78之间的距离。但是，在喷射器已组装的条件下，主体部分70、72和74通过主体 连接器40(参见图1)紧密地结合在一起，以便使管道58在主体的上部和下部70、72之间 通过纵向压紧固定至主体。
防护罩腔64优选地在与辅助通道52的交界处包括一收集坑道80。所有供应至通道34 的燃油都必须通过孔62和坑道80。优选地，所述坑道延伸至主体的中央部分74的下表面78， 辅助通道52从主体的中央部分的下表面从坑道以一斜向上的角度延伸至孔14的轴线。通道 50终止于在第一和第二管口54、56之间的主体的中央部分74内，且指向沿从喷射器控制腔 斜向上至燃油供应通道的第一部分30a的一轴线。
碎屑防护罩的孔62直径小于30微米，优选地为约20微米。控制阀枢轴44a通过电磁执 行器42致动，以抵靠底座44a密封和从底座44a以最小升程提升，且管道中孔62的直径应 小于该最小升程。管道58的材料成分和壁厚应设置为，以使在安装过程中管道受到压缩，而 不会有将影响孔62的直径的过度张力。
图3所示为第二实施例，其中，碎屑分流器防护罩32在喷射器内的不同位置处，且用于 实现控制喷射器的相关通道不同于图2中所示的那些。在图3中，与图2中所示相同的组件 采用相同的附图标记表示，而不完全相同但提供相同或相似功能的组件采用加标上撇号(’) 的附图标记表示。在该实施例中，碎屑防护罩32位于上部块70’内高压通道的上部30a’中， 部块72中的下部30b和部块74’中的中间部分30c’为直孔。
通道30a’的下部具有一限定了内肩部84的沉孔82。分流器防护罩32的上端66抵靠肩 部84，分流器防护罩32的下部68抵靠中间部分74’的上表面76’。如图1和2中的实施例， 分流器防护罩32从而被压紧并牢固地保持在合适的位置。
通道30a’中的高压燃油进入碎屑分流器32，一些流量通过横向孔进入坑道64’、分支 管路52’并进入针控制腔26。当控制阀36关闭时，针控制腔26、通道50’和通道34’中 保持高压。一旦升起控制阀36，该高压燃油就暴露于48处的低压，从而使针型阀在腔26内 升起。
应当理解，一管状穿孔的碎屑分流器防护罩可位于喷射器中的任何位置，这样，主高压 燃油流量就能够轴向通过管道，辅助流量就能够横向穿过通向喷射器内的一组件的穿孔，所 述组件容易受到存在的小微粒碎屑的损害。尤其是在所示和类似的实施例中，穿过孔的压降 相对较小。例如，当控制阀36关闭时，基本没有压降，因为通向控制阀的通道处于供应管路 30中的燃油的压力下。当控制阀36打开时，例如在54和56处的管口在坑道64中保持相对 较高的压力。即使主通道30中的压力高于20000磅/平方英寸，穿过孔的压降也可低至约30 磅/平方英寸。人们可权衡，使用激光钻较少的孔所带来的较低成本，应对压降增加至例如约 100磅/平方英寸。
轴向通过管道的稳健的主流量、穿孔的横向朝向和跨过穿孔的小的压降的组合，避免了 作用于微粒上的基本横向的力，这样，它们甚至不会开始通过孔挤出。由于微粒上的低横向 力，它们往往保持在穿孔的入口附近，且立即被主流量冲至喷射器的区域，此处它们能够很 容易地通过喷射器孔。
应当理解，在载客车辆典型的实施方式中，碎屑分流器防护罩32将具有范围在约3-4毫 米的长度，约2.5毫米的外直径，约1.5毫米的内直径(例如，壁厚在约0.1-0.5毫米的范围 内)，且至少有约2000个孔，孔的直径范围在约20-30微米。但是，分流器防护罩的尺寸和 孔的数目针对更重的最终用途将会相应地更大，但孔的尺寸应保持在相同的范围内，供具有 相同燃油类型的使用，所述相同的燃油类型具有相似的碎屑特征。
在流至喷射器控制阀的典型的燃油中，本发明显著降低了碎屑污染的影响。原始燃油包 含有尺寸可达1000微米的碎屑。喷射器上游典型的过滤器允许有效直径达60微米的碎屑通 过后进入喷射器，且其它碎屑也可能在过滤器下游的燃油管路中通过硬件组件引入到燃油中。 喷射器处典型的边缘过滤器不能过滤小于30-50微米的碎屑，更大尺寸的碎屑被挤出，并从 而在进入喷射器中的主通道前尺寸减小到30-50微米的范围内。通常的燃油具有很多碎屑， 即使大微粒在喷射器内转向至一聚集腔或类似物，容量也将不足以仅在喷射器的一部分所需 的使用寿命期间处理积累的转向碎屑。根据本发明，碎屑减少的程度能够随燃油中的微粒尺 寸分布而改变。但是，在喷射器入口处具有燃油管路过滤器和边缘过滤器的传统燃油系统， 与相同的但是增加了如此处所示和所述的碎屑分流器的系统之间对比到达控制阀的总碎屑 量，降低量超过10倍。