CN105917111A - 用于燃料喷射器的过滤器组件、燃料喷射器以及用于组装过滤器组件的方法 - Google Patents
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Abstract
公开一种用于将燃料喷射到内燃机中的喷射器(100)的过滤器组件(110)。过滤器组件(110)具有纵向轴线(105)。其包括：具有圆柱形区段(180)的过滤器元件(165)，所述圆柱形区段(180)具有第一轴向端部(220)和第二轴向端部(225)；以及管状过滤器外壳(170)，过滤器元件(165)接纳在其中。过滤器外壳(170)具有径向突出部(305)，其支撑圆柱形区段(180)的第一轴向端部(220)。过滤器组件(110)还具有帽(175)，其用于在第二轴向端部(225)处保持过滤器元件(165)。帽(175)沿着外圆周环绕过滤器外壳(170)。第二轴向端部(225)直接抵靠在帽(175)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于燃料喷射器的过滤器组件。更具体地，本发明涉及一种过滤器组件、一种燃料喷射器以及一种用于组装过滤器组件的方法。
背景技术
内燃机（尤其活塞式内燃机）可使用燃料喷射器来将燃料喷射到燃烧室中。燃料喷射器包括在制造喷射器期间通常在轴向方向上压入配合至喷射器中的过滤器组件。
EP 1 229 239
A2示出具有这样的过滤器的燃料喷射器。
过滤器组件包括过滤器元件和用于接纳过滤器元件的管状过滤器外壳。过滤器元件具有带有肩部的侧壁，该肩部用于在过滤器外壳上支撑过滤器元件的轴向端部。
当过滤器组件压入配合到喷射器中时，相当大的轴向力在肩部的区域中可抵靠侧壁作用。过滤器元件可暂时或永久变形，使得可能较差地限定过滤器组件的上部区段相对于喷射器的位置。另外，相当大的拉紧可发生在过滤器元件的肩部和轴向端部之间。这可导致过滤器元件的破裂，使得未过滤燃料可通过喷射器的精细阀系统。
发明内容
本发明的目标是详细说明一种过滤器组件、一种燃料喷射器以及一种用于组装过滤器组件的方法，其在燃料喷射器中的组装或安装期间防止过滤器组件变形。
这些目标通过根据独立权利要求所述的过滤器组件、燃料喷射器和方法实现。从属权利要求指示优选实施例。
根据本发明的一个方面，详细说明一种用于将燃料喷射到内燃机中的喷射器的过滤器组件。根据又一方面，详细说明包括所述过滤器组件的燃料喷射器。
所述过滤器组件包括过滤器元件，所述过滤器元件带有具有第一轴向端部和第二轴向端部的圆柱形区段。所述圆柱形区段优选地环状成形。所述区段是圆柱形区段尤其意味着其具有带有圆柱的侧向表面的基本形状的周向外表面。所述圆柱形区段优选地具有轴向延伸穿过所述圆柱形区段的中心开口。所述圆柱形区段优选地包括塑料材料或由塑料材料组成。
适宜地，所述过滤器元件可包括过滤器筛。所述过滤器筛优选地固定至所述圆柱形区段。所述过滤器筛优选地轴向重叠所述圆柱形区段并突出超过所述圆柱形区段的第一端部。
所述过滤器组件还包括用于接纳过滤器元件的管状过滤器外壳。所述过滤器外壳具有带有径向突出部的侧壁，所述径向突出部用于支撑所述圆柱形区段的第一轴向端部。当所述过滤器组件处于其已组装状态时，过滤器元件接纳于管状过滤器外壳中，以使圆柱形区段的第一轴向端部由肩部支撑（即，尤其与肩部直接机械接触）。
另外，所述过滤器组件包括帽，其用于在其第二轴向端部处保持过滤器元件。所述帽沿着外圆周环绕过滤器外壳。尤其用于在其第二轴向端部处保持过滤器元件，过滤器元件的第二轴向端部直接抵靠在帽上。以该方式，圆柱形区段的轴向移位可能在一个方向上受到肩部的阻挡并且在相反方向上受到帽的阻挡。
关于优点，本过滤器组件的过滤器元件在所述过滤器元件已插入至过滤器外壳中之后（例如通过径向向内弯曲过滤器外壳的端部）在两个轴向方向上固定而不使管状过滤器外壳变形。以该方式，避免在制造期间过滤器组件上的过度轴向应变。由于在向内弯曲过滤器外壳的端部期间的轴向力可高达1500 N并且更大，因此过滤器组件可较不易于在制造、安装或操作期间发生机械变形或甚至故障。
尤其，过滤器外壳和/或帽各自包括金属或合金，或者优选地由金属或合金组成。以该方式，可实现过滤器组件的高机械稳定性。
例如，燃料喷射器包括阀针和用于朝向封闭位置偏压阀针的校准弹簧。在此情况下，过滤器外壳可在其远离帽的轴向端部处适宜地包括用于校准弹簧的弹簧座。过滤器外壳在该情况下可表示校准管，并且过滤器组件可用于在燃料喷射阀的组装期间设置校准弹簧的预加载。金属外壳和/或金属帽可为过滤器组件的该校准功能提供足够机械阻力。
过滤器外壳在突出部和帽之间的轴向长度可小于过滤器元件的圆柱形区段的轴向长度。以该方式，可确保将帽向下按压到过滤器外壳上的轴向力不通过过滤器外壳的侧壁而是通过过滤器元件的圆柱形区段传递到径向突出部的区段。换句话说，以该方式可避免帽和管状过滤器外壳之间的形式配合连接，在通过按压帽使过滤器组件压入配合到燃料喷射阀的另一部件中时该形式配合连接可在组装过滤器组件期间或在燃料喷射阀的制造期间将过度大的轴向力以其它方式从帽无意地传递到过滤器外壳。
径向突出部可以是过滤器外壳中的肩部的一部分。圆柱形区段可比肩部径向向内延伸更远。以该方式，可保证轴向突出超过圆柱形区段的过滤器筛和过滤器外壳之间的预定距离。额外地或替代地，由于肩部的小的径向延伸，因此可以以降低的过滤器外壳变形风险将轴向力有效传递到过滤器外壳超过肩部区段的管状区段。
为在组装过滤器组件期间采用预定摩擦力在帽和过滤器外壳之间建立压紧配合连接，帽的内径可与过滤器外壳的外径对齐。即，帽可压入配合到过滤器外壳。这可提供帽的容易安装和帽在过滤器外壳上的牢固保持。因此，帽的内径可与过滤器外壳的外径对齐，以便当过滤器组件处于其已组装状态时采用预定摩擦将帽与过滤器外壳处于压紧配合接合。
在一个实施例中，过滤器帽具有轴向重叠过滤器外壳的敞开端部。其还具有在从圆柱形区段的第一轴向端部朝向第二轴向端部的轴向方向上定位在圆柱形区段之后的相对端部。所述相对端部尤其部分封闭。例如，其由在轴向方向上由一个或多个通孔穿孔的帽的径向延伸盖部分包括。以该方式，流体可在过滤器外壳远离帽的轴向端部处在离开过滤器组件之前流过帽进入到圆柱形区段的中心开口中并进一步流过过滤器筛进入到过滤器外壳中。
在一个实施例中，过滤器帽包括邻近其敞开端部的第一轴向区段和邻近其相对端的第二轴向区段，其中锥形部定位在所述区段之间使得第二区段的内径小于第一区段的内径。在帽的安装期间，第一区段可因此更容易推到过滤器元件的圆柱形区段上。
此外，优选地，第二区段的内径与过滤器元件的圆柱形区段的外径对齐，以便使过滤器元件侧向抵靠在第二区段上。该对齐可变化。例如，如果侧向稳定性较不重要则可选择松动配合，而可实施紧密配合以便以改进方式将过滤器元件、帽和过滤器外壳保持在一起。尤其，帽可构造成通过与帽的第二区段的机械相互作用在径向方向上固定圆柱形区段的第二轴向端部的位置。
优选地，过滤器组件适于通过过滤器外壳与喷射器的另一部件轴向压入配合。为此，过滤器组件可构造成使得帽上的轴向力平滑传递到过滤器外壳超过过滤器元件的圆柱形区段的一部分，即，传递到过滤器外壳在轴向方向上定位在肩部的远离帽的侧面上的一部分。这可暗示过滤器外壳的笔直壁到尽可能高的程度。然而，需要时可添加具有斜面的锥形部。
在一个实施例中，圆柱形区段在其第二轴向端部处设置有斜面。以该方式，发生在其上边缘的外圆周处的圆柱形区段的意外变形的风险特别小。
根据一个实施例，燃料喷射器包括本体和块状件，所述本体尤其是燃料喷射器的中空阀体，所述块状件尤其是燃料喷射器的电磁致动器的极片。所述块状件优选地定位在本体内部，尤其在中空阀体的凹部中。其可适宜地相对于本体在位置上固定。过滤器组件优选地通过块状件和过滤器外壳之间的摩擦在燃料喷射器中保持在其位置中。尤其，极片具有中心开口，并且过滤器组件通过与极片的中心开口的周向表面的摩擦来保持在其位置中。这在过滤器组件具有用于校准弹簧的弹簧座时对校准弹簧的预加载的容易设置尤其有利。
根据另一方面，公开一种用于组装过滤器组件的方法。用于组装根据上述实施例中的至少一个的过滤器组件的所述方法包括如下步骤：将过滤器元件轴向插入到过滤器外壳中；以及将帽轴向按压到过滤器外壳上直到圆柱形区段的第二轴向端部与帽接触。
通过使用所述方法，可实现过滤器组件的较快且更具成本效率的组装。通过消除过滤器外壳在制造过程期间的物理变形的风险，可维持过滤器组件的机械稳定性和完整性。
附图说明
现将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例，其中：
图1以纵向截面视图示出燃料喷射器；
图2以纵向截面视图示出安装在图1的燃料喷射器中的过滤器组件；
图3以纵向截面视图示出根据图1或2的过滤器组件，并且
图4示出在用于组装根据图1或图3的过滤器组件的方法期间的不同阶段。
具体实施方式
图1示出用于尤其在机动车辆的动力系中将燃料喷射到内燃机中的燃料喷射器100。燃料喷射器100沿着纵向轴线105延伸，并且在入口115和尖端120之间包括用于在燃料通过喷射器100的路径中过滤燃料的过滤器组件110。过滤器组件110和燃料喷射器100优选地共享纵向轴线105作为共用纵向轴线。
在本示例性实施例中，此外，燃料喷射器100包括本体125、壳体130和块状件（block）135。块状件135适于从轴向方向接纳过滤器组件110，并且过滤器组件110优选地适于压入配合到块状件135中。
本体125优选地是燃料喷射器的中空阀体。壳体130尤其是燃料喷射器的燃料入口管，其液压连接至阀体以实现从入口115（其尤其由燃料入口管包括）至尖端120（其尤其由阀体包括）的流体流动。块状件135优选地是燃料喷射器100的电磁致动器145的极片。块状件135相对于本体125在位置上固定。
在喷射器100的一个实施例中，提供用于控制燃料通过尖端120的流动的阀140和用于操作阀140的致动器145。致动器145可包括螺线管150和电枢155。当螺线管150通电时，其吸引电枢155，电枢155耦接至阀140以使阀140的阀针远离其封闭位置移位，以便准许燃料通过喷射器100的流动。
阀针可加载有校准弹簧160，校准弹簧160在与螺线管150的吸引力相反的方向上（即，朝向封闭位置）推动阀针。在本实施例中，过滤器组件110在校准弹簧160远离阀针的轴向侧上与校准弹簧160接触。校准弹簧160上的预加载力可通过改变过滤器组件110相对于块状件135的轴向位置来调节。由此，可校准喷射器100的动态流动特性。这样的校准可在制造喷射器100期间实施。
过滤器组件110包括过滤器元件165、过滤器外壳170和过滤器帽175。过滤器元件165具有圆柱形区段180，用于过滤的筛185附接至圆柱形区段180。筛185可包括细筛、棉网（fleece）、织造或非织造织物或者类似物。圆柱形区段180优选地通过模制由塑料制造。筛185可在相同或连续过程中模制到框架180。圆柱形区段180具有环形形状，其具有在轴向方向上延伸穿过圆柱形区段180的中心开口。因此，圆柱形区段180还可表示为圆柱形框架。
过滤器外壳170可以是金属部件，例如通过深拉成形由金属片制造。帽175可还包括成形的片状金属，并且其也可通过深拉成形制造。帽175可压入配合到过滤器外壳170上。优选地，帽175包括用于准许燃料朝向过滤器元件165的流动的孔。在通过过滤器元件165之后，燃料可通过过滤器外壳170中的另一孔（靠近图1中的过滤器组件110的底部）离开以朝向阀140流动。
图2示出在图1的燃料喷射器100中的安装期间的过滤器组件110。按压力205施加到过滤器帽175，该按压力205经由帽185和过滤器外壳180之间的压紧配合耦接件从过滤器帽175传递到过滤器外壳170。另外，按压力205可经由过滤器元件165的圆柱形区段180传递到过滤器外壳180。按压力可在200-1000 N的范围内或甚至更大。过滤器外壳170和块状件135之间的侧向摩擦产生在与按压力205相反的方向上作用的阻力210。此外，校准弹簧160的预加载力215抵抗按压力205作用于过滤器外壳170上。如果按压力205超过阻力210和预加载力215的总和，则过滤器组件110进一步压入配合到喷射器100的块状件135中。可执行过滤器组件110的压入配合直到流体通过喷射器100的流速已达到期望值。然后可将按压力205移除，并且过滤器组件110通过块状件135和过滤器外壳170之间的摩擦相对于块状件135保持在其位置中。因此，过滤器外壳170还可表示为校准管。
过滤器外壳170具有肩部，其中过滤器外壳170的内径在过滤器帽175的下游减小。在图2中，圆柱形区段180具有邻近肩部的第一轴向端部220和邻近帽175的第二轴向端部225。通常，按压力205经由与肩部轴向接触的圆柱形区段180从过滤器元件165传递到过滤器外壳170。
在优选实施例中，圆柱形区段180在其第二轴向端部225处设置有斜面230以确保帽170在径向和轴向表面之间的弯曲半径不妨碍圆柱形区段180。
图3示出根据图1和图2的过滤器组件110。对本发明不重要的细节可不同于在图1和图2中描绘的实施例。
过滤器元件165接纳于过滤器外壳170的内侧。第一轴向端部220邻接在突出部305上，突出部305在本实例中实施为过滤器外壳170中的肩部。突出部305可替代地以如同采用隔膜的另一方式完成。位于圆柱形区段180远离过滤器元件165的端部上的过滤器外壳170的区段可构造成用于压入配合到喷射器100的元件（像块状件135）中。优选地，过滤器外壳170在此区段中具有笔直壁到尽可能远的程度。然而，可引入一个或多个锥形部310。
优选地，过滤器元件165的圆柱形区段180的轴向长度315超过过滤器外壳170从突出部305朝向圆柱形区段180的第二轴向端部225延伸的区段的轴向长度320。这确保可产生圆柱形区段180的第二轴向端部225和帽175的内侧之间的物理接触，并且帽175的径向延伸盖部分保持与过滤器外壳170轴向间隔开。
帽175具有用于接纳过滤器外壳170的敞开端部325和位于相对轴向侧处用于在内侧上抵靠在圆柱形区段180的盖端部330上。优选地，帽175在盖端部330处具有孔335以便准许燃料进入到过滤器组件110中的流动。帽175的内径在其轴向重叠过滤器外壳170的区域中优选地与过滤器外壳170的外径对齐。该对齐可选择成使得帽175和过滤器外壳170之间的摩擦力防止过滤器外壳170从帽175滑出。在本实施例中，帽175包括相邻于敞开端部325的第一轴向区段340和相邻于盖端部330的第二轴向区段345。锥形部350位于区段340和345之间，并且第一区段340的内径足够宽以接纳过滤器外壳170，而第二区段345优选地具有较小直径。帽175在径向段和轴向段之间（即，尤其在径向延伸盖部分和从盖端部330延伸到敞开端部325的周向侧壁之间）的弯曲半径优选地选择成使得圆柱形区段180的斜面230在弯曲区域中不与帽175接触。
图4示出用于组装根据图1至图3的过滤器组件110的方法400的不同阶段。在第一步骤405中，将过滤器元件165轴向插入到过滤器外壳170中。第二步骤410示出安装在过滤器外壳170处的过滤器元件165使得圆柱形区段180的第一端部220邻接在过滤器外壳170的突出部305上。
在后续步骤415中，帽175轴向按压到过滤器外壳170上，直到帽175在盖端部330处的轴向表面与过滤器元件165的圆柱形区段180的第二轴向端部225接触，如步骤420中所示。这可能需要克服第一轴向区段340和过滤器外壳170之间和/或第二轴向区段345和圆柱形区段180之间的摩擦力的按压力。可通过帽175的内径和圆柱形区段180或外壳170的外径的对齐来确定该摩擦力。
在一个实施例中，按压继续直到按压力超过大于预定摩擦力的总和的预定力。这用于确保圆柱形区段180以轴向方式位于帽175的盖端部330和过滤器外壳170的突出部305之间。
Claims (14)
1. 一种用于将燃料喷射到内燃机中的喷射器(100)的过滤器组件(110)，所述过滤器组件(110)具有纵向轴线(105)并包括：
- 具有圆柱形区段(180)的过滤器元件(165)，所述圆柱形区段(180)具有第一轴向端部(220)和第二轴向端部(225)；
- 管状过滤器外壳(170)，所述过滤器元件(165)接纳在所述管状过滤器外壳(170)中；
- 所述过滤器外壳(170)具有径向突出部(305)，所述径向突出部(305)支撑所述圆柱形区段(180)的所述第一轴向端部(220)；
- 帽(175)，所述帽(175)用于在所述第二轴向端部(225)处保持所述过滤器元件(165)，
- 所述帽(175)沿着外圆周环绕所述过滤器外壳(170)，
其中
- 所述第二轴向端部(225)直接抵靠在所述帽(175)上。
2. 如权利要求1所述的过滤器组件(110)，其中
- 所述圆柱形区段(180)在其第二轴向端部(255)处设置有斜面(230)和/或
- 所述圆柱形区段(180)比所述过滤器外壳(170)的肩部(305)径向向内延伸更远。
3. 如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(110)，其中，所述过滤器元件(165)包括固定至所述圆柱形区段(180)的过滤器筛(185)，并且其中所述圆柱形区段(180)包括塑料材料或由塑料材料组成。
4. 如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(110)，其中，所述过滤器外壳(170)和所述帽(175)包括金属或合金，或者由金属或合金组成。
5. 如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(110)，其中，所述过滤器外壳在所述突出部(305)和所述帽(175)之间的轴向长度(320)小于所述过滤器元件(165)的所述圆柱形区段(180)的轴向长度(315)。
6. 如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(110)，其中，所述帽(175)的内径与所述过滤器外壳(170)的外径对齐，以使所述帽(175)采用预定摩擦力与所述过滤器外壳(170)处于压紧配合接合。
7. 如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(110)，其中，所述过滤器帽(175)具有轴向重叠所述过滤器外壳(170)的敞开端部(325)和在从所述第一轴向端部(220)朝向所述第二轴向端部(225)的轴向方向上定位在所述圆柱形区段(180)之后的部分封闭的相对端部(325)，并且其中所述过滤器帽(175)包括邻近所述敞开端部(325)的第一轴向区段(340)和邻近所述相对端部(330)的第二轴向区段(345)，并且锥形部(350)定位在所述第一轴向区段和第二轴向区段(340, 345)之间使得所述第二区段(345)的内径小于所述第一区段(340)的内径。
8. 如权利要求7所述的过滤器组件(110)，其中，所述第二区段(345)的内径与所述过滤器元件(165)的所述圆柱形区段(180)的外径对齐，以使所述过滤器元件(165)侧向抵靠在所述第二区段(345)上。
9. 如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(110)，其中，所述过滤器组件(110)构造成通过所述过滤器外壳(170)与所述喷射器(100)的另一部件轴向压入配合。
10. 一种具有如前述权利要求中的任一项所述的过滤器组件(110)的燃料喷射器(100)。
11. 如权利要求10所述的燃料喷射器(100)，其还包括本体(125)和块状件(135)，所述本体(125)是所述燃料喷射器(100)的中空阀体，所述块状件(135)是所述燃料喷射器(100)的电磁致动器(145)的极片，其中所述过滤器组件(110)通过所述块状件(135)和所述过滤器外壳(170)之间的摩擦在所述燃料喷射器(100)中保持在其位置中。
12. 如前述权利要求10和11中的任一项所述的燃料喷射器(100)，其还包括阀针和用于朝向封闭位置偏压所述阀针的校准弹簧(160)，其中所述过滤器外壳(170)在其远离所述帽(175)的轴向端部处包括用于所述校准弹簧(160)的弹簧座。
13. 一种用于组装如权利要求1至9中的任一项所述的过滤器组件(110)的方法(400)，所述方法包括以下步骤：
- 将所述过滤器元件(165)轴向插入(405)到所述过滤器外壳(170)中；
- 将所述帽(175)轴向按压(415)到所述过滤器外壳(170)上直到所述圆柱形区段(180)的所述第二轴向端部(225)与所述帽(175)接触。
14. 如权利要求13所述的方法(400)，其中，继续(420)所述按压直到达到预定按压力，所述预定力超过所述过滤器帽(175)和所述过滤器外壳(170)之间的摩擦力。
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