專利名稱：在其過濾部分中設(shè)有孔的過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)置在流體通道內(nèi)的過濾器，其用來俘獲流體中所包含的異物，還涉及一種應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)中并使用過濾器的燃料噴射裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，為了符合柴油機(jī)排放條例，柴油機(jī)燃料被施加高壓，并且電控系統(tǒng)也被應(yīng)用在噴射系統(tǒng)上。關(guān)于燃料噴射裝置，傳統(tǒng)的自動閥控制系統(tǒng)已經(jīng)被具有電磁閥的電控噴嘴系統(tǒng)所代替。用來俘獲燃料內(nèi)的異物以保護(hù)燃料噴射器的過濾器的要求也提高了，例如要有一精確的滑動部分、一電磁閥和一噴嘴。過濾器大致分為兩類。一類是用來俘獲油內(nèi)正常的異物。另一類用來俘獲加工管道過程中產(chǎn)生的異物。后者被設(shè)置在高壓燃料通道內(nèi)。因此，壓力的損失必須降低。同時，需要有高的俘獲性能。
在JP-U-3-6052中的一種傳統(tǒng)過濾器中，異物是由一個間隙來俘獲的，該間隙位于過濾器外圓周表面和用于安裝過濾器的內(nèi)圓周表面之間。然而，薄異物和針狀異物能通過間隙。另一方面，如果間隙被減小以提高俘獲性能，則由于流動面積的減小而產(chǎn)生的壓力損失又將提高。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種過濾器和一使用該過濾器的燃料噴射裝置，其可以俘獲薄異物和針狀異物，并具有足夠的流動面積。同時還可以獲得高俘獲性能和低的壓力損失。
根據(jù)本發(fā)明，一種過濾器設(shè)置在流體通道內(nèi)。過濾器是圓柱形的并具有一入口部分和一過濾部分。過濾部分的終端部分是封閉的。過濾器設(shè)置在一燃料導(dǎo)入孔內(nèi)，所述孔的開放一側(cè)作為一入口。許多作為過濾孔的小孔在過濾部分的外周圓周表面上鉆孔形成。封閉終端部分被這樣成形，即在封閉終端部分外圓周表面和燃料入口內(nèi)表面之間形成的橫截面流動面積朝向下游方向逐漸變寬。
流體從入口部分的開放一側(cè)流入過濾部分。然后流體穿過過濾部分的許多小孔。如果每一小孔的直徑均小于異物，異物就不會穿過小孔，從而被俘獲。而過濾部分的終端部分沒有被鉆的孔。這樣如細(xì)微針形的異物就能在終端部分被俘獲。
通過許多小孔的流體朝向下游方向流過在過濾器和燃料入口之間的管狀的流動面積。過濾部分的終端成形為大致半球形或大致錐形或類似形狀。在過濾部分的終端，流動面積逐漸擴(kuò)大。這樣由于流動面積階進(jìn)式增長而出現(xiàn)的渦流就被抑制了。而且壓力損失也降低了。
優(yōu)選地，過濾部分成形為使管狀的流動面積的橫截面面積等于或小于小孔的橫截面面積總和，管狀的流動面積在過濾器和燃料入口之間形成。這樣，通過過濾器的流動速度就取決于管狀的流動面積。也就是，過濾部分的外徑和燃料入口的內(nèi)徑是流動速度的決定因素，而不管小孔的數(shù)量是多少或小孔的加工精度如何。所以，流動速度可以被精確控制，而單個的過濾器性能可以保持一致。
優(yōu)選將許多小過濾孔成形為每一孔朝向下游方向的直徑逐漸增加。這樣由于在小孔出口處的階進(jìn)式增長而出現(xiàn)的渦流就被抑制了。小孔外側(cè)的變寬也減小了在出口處的流動阻力。結(jié)果，壓力損失也降低了。錐孔或階梯直孔也能朝向下游方向上有效擴(kuò)大流動面積。
將多種形狀如大致半球形孔、直孔和錐孔相互組合可以用來獲得類似的使流動面積朝向下游增加的效果。組合形狀可以很容易獲得。例如，大致半球形凹坑通過壓制而形成，隨后直孔或錐孔在凹陷的半球形凹坑上鉆孔而形成。而且，壓制也使金屬晶體結(jié)構(gòu)變硬。
另外，過濾部分的終端可以被成形為如上所述使流動面積在終端部分逐漸增加。這樣，當(dāng)流體通過許多小過濾孔和流體流過終端部分時產(chǎn)生的壓力損失將降低。因此，壓力損失也就被進(jìn)一步減小。
一種燃料噴射裝置，其具有如上所述能消除燃料中包含的異物而不增加壓力損失的過濾器，過濾器也能有效保護(hù)裝置內(nèi)部的功能部件。


本發(fā)明的上述和其它的目的，特征和優(yōu)點將在結(jié)合附圖的下述詳細(xì)地描述中更清楚。在附圖中圖1是使用本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的過濾器的噴射器的整體剖視圖；圖2是第一優(yōu)選實施例的過濾器的放大剖視圖；圖3是本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的過濾器的放大剖視圖；圖4A是本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的過濾器的放大剖視圖；圖4B是用來圖解圖4A中示出的過濾器上每一小孔形狀的放大剖視圖；圖4C是用來圖解本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的過濾器上每一小孔形狀的放大剖視圖；圖5A一5C是用來圖解本發(fā)明第四、第五、第六優(yōu)選實施例的過濾器上每一小孔形狀的放大剖視圖；圖6是本發(fā)明第七優(yōu)選實施例的過濾器透視圖；和圖7是使用加工設(shè)備形成過濾器小孔的示意圖。
具體實施例方式
參考圖1，本發(fā)明的一種過濾器由附圖標(biāo)記50表示并應(yīng)用在一燃料噴射器1上，該燃料噴射器用在柴油機(jī)的共軌式燃料噴射系統(tǒng)中。噴射器1包括一具有殼體11的本體部分10、一噴嘴部分20和一電磁驅(qū)動部分30。噴射器1設(shè)置在一發(fā)動機(jī)的缸蓋上，用來將燃料導(dǎo)入相應(yīng)的氣缸內(nèi)。
殼體11大致為圓柱體，并且一燃料導(dǎo)入端口40從殼體11的外周表面沿側(cè)面方向伸出并整體形成為一燃料導(dǎo)入通道本體。一燃料導(dǎo)入通道41在燃料導(dǎo)入端口40內(nèi)形成，且過濾器50設(shè)置在燃料導(dǎo)入通道內(nèi)。燃料導(dǎo)入端口40與一共軌(未示出)相連接。
在噴嘴部分20中，一保持架24固定于殼體11的底端，且其內(nèi)不漏油地插有一末端密封墊21。一噴嘴孔22環(huán)繞噴嘴本體26的下凸形橫截面末端敞開。在噴嘴本體26的內(nèi)部，一閥針23位于豎直空腔內(nèi)并同軸連接噴嘴孔22。閥針23沿著軸線方向上下移動，且閥針23的末端可以從一閥座(未示出)脫離然后再支靠在閥座上。這樣，噴嘴孔22就能打開和關(guān)閉，以噴射燃料。在殼體11的氣缸部分內(nèi)部，一控制活塞12設(shè)置在針形閥23上并且沿著縱向整體上下移動。
一連接燃著料導(dǎo)入通道41的高壓燃料通道13豎直形成。高壓燃料通道13的底端連接著一在噴嘴部分20內(nèi)圍繞閥針23形成的燃料聚集腔27。高壓燃料通道13的頂端通過一導(dǎo)入口14連接一位于控制活塞12上的壓力控制腔15。當(dāng)一高壓燃料被引入壓力控制腔15時，控制活塞12被向下推壓。連接著控制活塞12的閥針23被推壓并關(guān)閉噴嘴孔22。一第一彈簧25被設(shè)置在控制活塞12的底部外周，以向下推壓閥針23。
電磁線圈本體31裝在殼體11的上部，以構(gòu)成一用來控制壓力控制腔15內(nèi)壓力的電磁閥。電磁閥具有電磁線圈32，其與一外部動力源相連接以驅(qū)動一具有“T”形橫斷面的銜鐵33。銜鐵33被第二彈簧34向下推壓并且與一位于底端部分的球形閥塞35相接觸。閥塞35在一流出口36的端口和一低壓腔37之間打開和關(guān)閉，所說的流出口36的端口位于壓力控制腔15的頂部表面上，所說的低壓腔37在環(huán)繞銜鐵33的底端上形成。一向上的壓力通過流出口36從壓力控制腔15施加在閥塞35上。
當(dāng)電磁線圈32被通電，銜鐵33向上被吸引并解除了一向下推動閥塞35的壓力。閥塞35被來自壓力控制腔15的壓力抬起，這樣流出口36的端口就打開了。一高壓燃料通過低壓腔37從壓力控制腔15排放到低壓燃料通道38。這樣，壓力控制腔15內(nèi)的壓力降低了。一向上推壓閥針23的力變得比向下推壓閥針23的力大。這樣，閥針23從閥座上脫離，燃料就從噴嘴孔22噴出。當(dāng)電磁線圈32被斷電，銜鐵33就被第二彈簧34向下推壓，從而推壓閥塞35以關(guān)閉流出口36的端口。這樣，壓力調(diào)節(jié)器15和低壓燃料通道38被斷開。這樣，壓力控制腔15內(nèi)的壓力增加。向下推壓閥針23的力變得比向上推壓閥針23的力大，閥針23再次壓靠在閥座上，從噴嘴孔22噴射的燃料就停止了。
從一共軌引入的燃料流入圖2所示的燃料導(dǎo)入通道41中，燃料流經(jīng)過濾器50的一開放終端部分，一入口部分51，一過濾部分52，并且流經(jīng)許多沿徑向鉆通在圓柱表面中的小孔53。
如圖2所示，第一實施例中的過濾器50是中空圓柱形，并且其底端側(cè)是封閉的。它具有入口部分51和一過濾部分52，入口部分包含一開放終端作為入口(圖2的左側(cè))。過濾器50是由金屬材料如不銹鋼制成并且是冷鍛形成。入口部分51的直徑(其外徑為d1)幾乎等于或略大于過濾器安裝孔42的直徑(其內(nèi)徑為D，這里，d1≥D)，所述過濾器安裝孔在燃料導(dǎo)入通道41內(nèi)鉆孔形成。入口部分51通過推壓插入或類似方法固定在安裝孔42內(nèi)部。許多的小孔53在過濾部分52的整個圓柱表面上通過鉆孔形成(過濾部分的外徑為d2；d1＞d2)，鉆孔部位不包括作為封閉底部的終端部分54。過濾器50的內(nèi)部通過小孔53與外部相通。小孔53的直徑設(shè)計成比異物尺寸小。浮在燃料上的異物就不能通過小孔53，并且被俘獲在過濾器50的內(nèi)部。也就是，小孔53作為過濾孔來俘獲流入小孔53內(nèi)的異物。
優(yōu)選地，相鄰的三個小孔53的中心點設(shè)置成大致成等邊三角形。這樣，許多的小孔能被有效布置并保持強度。
至于過濾部分52的終端部分54，則沒有被鉆的孔。如果具有如細(xì)微針形的異物流入過濾部分52，異物將不會通過終端部分54，這樣被俘獲了。
位于封閉終端一側(cè)(圖2的右側(cè))的過濾部分52的終端部分54這樣形成，其在終端部分54的外周表面和燃料導(dǎo)入端口40(安裝孔42)之間形成的橫截面流動面積向著封閉終端一側(cè)(圖2的右側(cè))逐漸增加。在這一實施例中，終端部分54是半球形，這樣，在終端部分54的流動面積不會階變式增加。因此，渦流現(xiàn)象就被抑制了。結(jié)果，壓力損失可以降低。同時，由于降壓分布在小孔53內(nèi)和終端部分54外周，因此氣穴現(xiàn)象被抑制，腐蝕被防止。
過濾部分52的直徑d2被設(shè)計成使流動面積S等于或小于小孔總計橫截面面積Sh，所述流動面積S是位于過濾部分52的筆直部分的外表面和燃料導(dǎo)入端口40的內(nèi)表面之間的環(huán)形間隙43的橫截面面積，所述小孔總計橫截面面積Sh是小孔53的橫截面面積的總和。環(huán)形間隙43的橫截面面積S可以用下式計算。
S＝π(D/2)2-π(d2/2)2(D燃料導(dǎo)入端口40的直徑，d2過濾部分52的外徑)D和d2被設(shè)計成使環(huán)形間隙43的橫截面面積S等于或小于小孔53的總計橫截面面積Sh。這樣，經(jīng)過過濾器50后的壓降就取決于環(huán)形間隙43的橫截面面積S。通過精確地加工過濾部分52外徑d2和燃料導(dǎo)入端口40的內(nèi)徑D，經(jīng)過過濾器50后的壓降能被精確地控制。在這里，并不需要精確加工每一小孔53。這樣，噴射器1性能的變化能很容易地調(diào)節(jié)。
在上述實施例中，過濾器50被固定在燃料導(dǎo)入端口40內(nèi)的入口部分51的外圓周表面內(nèi)。然而，過濾器也可以用環(huán)形或類似形狀的連接件固定在燃料導(dǎo)入端口40處。
圖3示出了第二實施例，過濾部分52的終端部分54是圓錐形的。也就是，終端部分54的直徑向著封閉終端一側(cè)(圖3的右側(cè))減小，圓錐部分的頂點形成為大致半球形。圓錐部分的頂點并不必須是半球形。只要在終端部分54外表面和燃料導(dǎo)入端口40的內(nèi)表面之間的橫截面面積能形成為朝向下游方向逐漸增加的所需面積，終端部分54也可以是其它形式。不同的形式如大致半球形，大致圓錐形，曲面形，球形、圓錐形與曲面形的組合等等，均可被采用。
在圖4A和4B示出的第三實施例中，通過改進(jìn)每一小孔53的橫截面形式，壓力損失減小的效果被進(jìn)一步提高了。
在上述的第一實施例(圖4C)中，每一小孔53的均成形為一直孔，其直徑D1沿著流動方向大致一致地分布。由于流動面積的階進(jìn)式增加，渦流V在出口B處產(chǎn)生。
另一方面，在圖4A示出的第三實施例中，每一小孔53均呈錐形，這樣直徑從內(nèi)表面一側(cè)向外表面一側(cè)逐漸加大(D2＞D1)。當(dāng)燃料向出口B流動時，流動方向在出口B除逐漸加寬。液流在出口B并不容易分層。錐孔的結(jié)構(gòu)阻止了在出口B處產(chǎn)生渦流。這樣，由渦流導(dǎo)致的壓力損失就被阻止了。
通常，管道內(nèi)的壓降與流動面積成相反比例，如下式表示，ΔP∝L/S (1)(ΔP壓降，L管道長度，S流動面積)通過采用錐孔，可以增加流動面積，進(jìn)而減小壓降。
小孔53的形狀并不必須是錐形的。只要過濾部分52的外圓周表面的直徑D2比內(nèi)圓周表面的直徑D1大，小孔53能充分減小壓力損失即可。將大直徑直孔和小直徑直孔結(jié)合，或者將多種孔形狀結(jié)合可以被采用。如圖5A至5C所示的將一大致半球形孔、一直孔和一錐孔之間的組合的形式是本發(fā)明的第四、第五和第六實施例。在每種實施例中，流動面積朝向通過小孔53的下游方向增加。在圖5C中，一錐孔位于上游側(cè)。然而，錐孔也可位于下游側(cè)。將孔形狀與孔尺寸結(jié)合來設(shè)計一適當(dāng)?shù)慕M合形式，這需要考慮到應(yīng)用條件和過濾器的形狀和直徑等因素。
如圖5A和5B所示的小孔可以按如下方法形成。首先，大致半球曲面通過一位于外圓周表面上的大致半球形末端壓制形成(壓坑)。隨后，直孔或錐孔可以通過激光器或類似設(shè)備鉆孔形成。這種方法中，鉆孔是在壁厚減小后完成的。因此，鉆孔可以很容易完成。而且，通過冷作處理可以使晶體結(jié)構(gòu)變硬。而這種硬化能有效阻止高壓流體裝置被腐蝕。不只是大致半球形孔，同時如圖5C所示或類似形狀，也可以通過冷作處理使在外圓周表面上形成曲面的形狀變硬，類似上述實施例。
在上述實施例中，小孔53均勻布置在不包括終端部分54的過濾部分52的圓周方向上。然而，如圖6所示(第七實施例)，許多小孔可以成螺旋形地布置。例如，小孔53沿著一具有一定間隔的螺旋線分布。螺旋線在外圓周表面上以恒定的節(jié)距沿軸線方向錯置。
至于結(jié)構(gòu)，例如，連續(xù)鉆孔可以由一激光加工設(shè)備60利用一簡單的程序來形成，并且加工時間可以減少。詳細(xì)地講，激光加工設(shè)備60包括一鉆具62和一過濾器支架61。過濾器支架61帶動過濾器50以指定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并帶動過濾器50沿軸線方向以指定速度移動。
小孔53可以從上游側(cè)到下游側(cè)連續(xù)、快速地被鉆孔。同時，相鄰的三個小孔53的中心點可以通過調(diào)節(jié)軸線方向節(jié)距和旋轉(zhuǎn)方向節(jié)距而布置成大致等邊三角形。這樣，許多小孔就能被有效布置并保持強度，而過濾器50具有高的耐用性和低壓力損失性能。
優(yōu)選利用激光加工方法鉆小孔53。采用這種方法，通過將加工能量調(diào)節(jié)到適當(dāng)值(用于穿透的最小值左右)，小孔53可以被鉆出所期望的橫載面形狀，并且加工時間可以縮短。機(jī)械鉆孔和放電加工或其它類似機(jī)加工方法也可以用來加工小孔53。
上述實施例中提到的過濾器不僅可以用在發(fā)動機(jī)的燃料供給系統(tǒng)中，也可以用在其它流體供給系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種過濾器(50)，用于裝配在一流體通道本體(40)的孔(42)內(nèi)，所述流體通道本體包括一限定出流體通道(43)的內(nèi)表面，所述過濾器包括一入口部分(51)，其固定在流體通道本體(40)的孔(42)的周面上；一過濾部分(52)，其與入口部分(51)形成一體并且具有多個孔(53)，所述孔用于在過濾部分的周面處過濾流體，所述周面和流體通道本體(40)的內(nèi)表面一起形成一管狀流體通道(43)；和一封閉終端部分(54)，其與過濾部分(52)形成一體，其特征在于封閉終端部分(54)被這樣成形，即在封閉終端部分(54)的外表面和流體通道本體(40)的內(nèi)表面之間形成的橫截面面積沿流體流動方向逐漸增加。
2.一種過濾器(50)，用于裝配在一流體通道本體(40)的孔(42)內(nèi)，所述流體通道本體包括一限定出流體通道(43)的內(nèi)表面，所述過濾器包括一入口部分(51)，其固定在流體通道本體(40)的孔(42)的周面上；一過濾部分(52)，其與入口部分(51)形成一體并且具有多個孔(53)，所述孔用于在過濾部分的周面處過濾流體，所述周面和流體通道本體(40)的內(nèi)表面一起形成一流體通道(43)；和一封閉終端部分(54)，其與過濾部分(52)形成一體，其特征在于封閉終端部分(54)沒有小孔，因而不能使流體沿著軸線方向流動。
3.一種過濾器(50)，用于裝配在一流體通道本體(40)的孔(42)內(nèi)，所述流體通道本體包括一限定出流體通道(43)的內(nèi)表面，所述過濾器包括一入口部分(51)，其固定在流體通道本體(40)的孔(42)的周面上；一過濾部分(52)，其與入口部分(51)形成一體并且具有多個孔(53)，所述孔用于在過濾部分的周面處過濾流體，所述周面和流體通道本體(40)內(nèi)表面形成一管狀流體通道(43)；和一封閉終端部分(54)，其與過濾部分(52)形成一體，其特征在于管狀流體通道(43)的橫截面面積等于或小于位于過濾部分(52)的周面上的小孔(53)的橫截面面積總和。
4.一種過濾器(50)，用于裝配在一流體通道本體(40)的孔(42)內(nèi)，所述流體通道本體包括一限定出流體通道(43)的內(nèi)表面，所述過濾器包括一入口部分(51)，其固定在流體通道本體(40)的孔(42)的周面上；一過濾部分(52)，其與入口部分(51)形成一體并且具有多個孔(53)，所述孔用于在過濾部分的周面處過濾流體，所述周面和流體通道本體(40)的內(nèi)表面一起形成一管狀流體通道(43)；和一封閉終端部分(54)，其與過濾部分(52)形成一體，其特征在于每一孔(53)被成形為在過濾部分(52)徑向外側(cè)的直徑比在過濾部分(52)徑向內(nèi)側(cè)的直徑大。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的過濾器(50)，其特征在于封閉終端部分(54)是大致半球形的，以使封閉終端部分(54)的直徑向著流體流動方向逐漸減小。
6.如權(quán)利要求1-4中任一所述的過濾器(50)，其特征在于封閉終端部分(54)是大致圓錐形的，以使封閉終端部分(54)的直徑向著流體流動方向逐漸減小。
7.如權(quán)利要求1一4中任一所述的過濾器(50)，其特征在于所述多個孔(53)中的每一個均是錐形的，以使其直徑向著過濾部分(52)的外側(cè)逐漸增大。
8.如權(quán)利要求1-4中任一所述的過濾器(50)，其特征在于所述多個孔(53)中的每一個均是階梯式的，以使其直徑向著過濾部分(52)的外側(cè)逐漸增大。
9.如權(quán)利要求1-4中任一所述的過濾器(50)，其特征在于所述多個孔(53)被成形為不同形狀。。
10.如權(quán)利要求1-4中任一所述的過濾器(50)，其特征在于所述多個孔(53)被成形為大致球形、直孔和錐孔中的任意兩種形狀。
全文摘要
一種過濾器(50)被推壓插入一噴射器(1)的安裝孔(42)內(nèi)。過濾器(50)具有位于燃料入口開放終端一側(cè)的入口部分(51)和包含很多孔(53)的過濾部分(52)。過濾部分(52)的底部是半球形的，以使半球形底部(54)的外表面和安裝孔(42)入口內(nèi)圓周表面之間形成的流動面積逐漸增加，從而有效減小壓力損失。
文檔編號B01D35/02GK1480639SQ0315258
公開日2004年3月10日 申請日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者山口隆, 依田稔之, 伊藤榮次, 東條千太, 之, 太, 次 申請人:株式會社電裝