CN113309646B - 具有改进的密封性能的燃料泵 - Google Patents

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Abstract

一种用于将燃料泵送至燃料阀的燃料泵。燃料泵具有带有第一膛孔和第二膛孔的壳体。液压驱动的致动活塞可滑动地被接收在第一膛孔中，并被配置成能够在回缩位置与伸展位置之间移动。驱动柱塞可操作地连接至致动活塞，从而与致动活塞一致地移动。驱动柱塞以第一间隙可滑动地被接收在第二膛孔中。泵柱塞以第二间隙可滑动地被接收在第二膛孔中，并被配置成能够在回缩位置与伸展位置之间移动。密封液室被布置在第二膛孔中、处于驱动柱塞的远侧与泵柱塞的近侧之间。泵室被布置在第二膛孔中、位于泵柱塞的远侧。本公开还涉及一种燃料阀，以及一种具有十字头的大型二冲程单流扫气式涡轮升压内燃发动机。

Description

具有改进的密封性能的燃料泵
技术领域
本公开涉及一种用于向大型二冲程内燃发动机的燃料阀泵送燃料的燃料泵，特别地涉及一种充当增压器的燃料泵。
背景技术
近年来，用于大型二冲程内燃发动机的代用燃料(alternative fuel：可替代燃料、人造液体燃料)已经有了发展。常规地，这些发动机是使用燃油或重燃油来运行的。然而，排放要求促使人们转向产生较少排放物的代用燃料。这些代用燃料中的一些，诸如例如天然气在环境条件下是气态的，且具有高易燃性(低闪点)，并有与空气形成爆炸性混合物的风险。
用于泵送气态燃料的燃料泵，诸如例如液态石油气(LPG)或液态天然气(LNG)不得将任何燃料泄漏到环境或发动机的其他系统诸如润滑系统或冷却系统的液体中，因为这些代用燃料的挥发性和爆炸性会产生爆炸的危险。因此，如果这样的代用燃料泄漏到例如冷却系统中，则冷却系统中的所有液体将不得不被调换，在燃料泄漏期间导致昂贵的操作。
燃料泵通常包括往复式泵柱塞，该泵柱塞以一定间隙可滑动地接收在膛孔中。泵柱塞在回缩位置与伸展位置之间往复运动，并形成从回缩位置到伸展位置的泵送冲程，以及从伸展位置到回缩位置的抽吸冲程。泵室设置在泵柱塞的一侧上的膛孔内。泵室通常经由第一单向阀连接至燃料供给，并经由第二单向阀连接至一个或更多个燃料阀。第一单向阀允许将燃料从燃料供给抽吸至泵室，以及第二单向阀允许将燃料从泵室排放至燃料阀。
经加压密封液被泵送到间隙中，以防止燃料进入间隙，并且使燃料最终终止在泵柱塞的另一侧上。为了确保没有燃料泄漏到柱塞的另一侧，有利的是确保间隙中的密封液的压力高于泵室中的燃料的压力。然而，燃料室中的压力从与在抽吸冲程期间向燃料泵供给燃料所处的压力大致对应的低水平波动到与在泵送冲程期间泵的输出压力相对应的高水平。密封液的供给压力可以选择为高于泵送冲程期间燃料在泵室中的最高压力，以确保没有燃料进入间隙。然而，这将使得密封液稳定地流入泵室，因为间隙中的压力总是高于泵室中的压力，并且在抽吸冲程期间会明显地更高。还已知的是，供给密封液的压力介于泵室中的最低压力与泵室中的最高压力之间，并确保间隙的轴向长度以及向间隙供给密封液的位置处与间隙敞开至泵室中的位置处之间的轴向距离足以吸收暂时流入间隙中的燃料。因此，在泵送冲程期间，由于密封液压力低于泵送冲程期间的燃料压力，因此燃料将进入间隙，并且在抽吸冲程期间，由于密封液压力高于抽吸冲程期间的燃料压力，因此在泵送冲程期间进入间隙的该燃料将随后从间隙中被排出。然而，为了安全起见，供给密封液的压力应被选择为使得比燃料还多的密封液进入间隙，并且因此，将仍然有大量的密封液终止于燃料中，从而使燃料被密封液污染。由于密封液通常是矿物油，当它污染代用燃料时，将增大排放水平。
US2019003406公开了一种根据相关技术的燃料阀。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服或至少减少上述缺点问题的燃料泵。
通过本发明的实施方式实现前述以及其他目的。根据本发明的说明书和附图，另外的实施形式是明显的。
根据第一方面，提供了一种用于将燃料泵送至燃料阀的燃料泵，该燃料泵包括：
壳体，
液压驱动的致动活塞，该致动活塞可滑动地被接收在壳体的第一膛孔中，并被配置成能够在回缩位置与伸展位置之间移动，
驱动柱塞，该驱动柱塞可操作地连接至致动活塞，从而与致动活塞一致地移动，
该驱动柱塞以第一间隙可滑动地被接收在壳体的第二膛孔中，
泵柱塞，该泵柱塞以第二间隙可滑动地被接收在第二膛孔中，并被配置成能够在回缩位置与伸展位置之间移动，
密封液室，该密封液室被布置在第二膛孔中、在驱动柱塞的远侧与泵柱塞的近侧之间，以及
泵室，该泵室在第二膛孔中、在泵柱塞的远侧。
发明人得出的见解是，如果向间隙供给密封液所处的压力遵循泵室中燃料的波动压力，使得密封液的压力可以被选择成始终都与燃料压力相同或略高于燃料压力，这将是理想的。简单地增置以遵循燃料压力波动的压力来供给密封液的系统，将使燃料泵明显地更加复杂且昂贵。然而，发明人意识到，通过将两个柱塞以单个膛孔中一前一后(intandem：协力地、相继地)地移动的方式串联布置，使两个柱塞之间布置有密封液室，就将有可能在不使燃料泵变得复杂的情况下建立这样的系统。因此，柱塞中之一充当驱动柱塞，该驱动柱塞推动另一泵柱塞而两个柱塞之间没有直接接触，并且密封液室中的压力迫使泵柱塞跟随驱动柱塞的移动。
当泵室中的压力增大时，密封液室中的压力也将相应地增大。因此，围绕泵柱塞的间隙将在其两个轴向端部处经受相同的压力。近侧轴向端部将经受密封液室中的压力，以及远侧轴向端部将经受泵室中的压力。
优选地，以比向泵供给燃料所处的压力略高的压力向泵供给密封液。因此，可以确保的是，随着时间的推移，穿过泵柱塞周围的间隙的流的总体方向是从密封液室到泵室，由此确保燃料将永远不会到达泵柱塞的近侧。通过正确地选择密封液与燃料的供给压力之间的裕度)，可以调整该流的大小，从而保持所需的安全裕度，而不会将不必要的过多密封液驱动到泵室中。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵包括：用于连接至经加压密封液源的密封液端口；将密封液室流体地连接至密封液供给端口的密封液供给通道。
在第一方面的可能实施形式中，当致动活塞处于其回缩位置时，密封液供给通道在接近驱动柱塞的远侧端部的位置处向密封液室打开。
在第一方面的可能实施形式中，当致动活塞处于其回缩位置与其伸展位置之间的任何位置时，驱动柱塞将密封液通道从密封液室断开连接。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵包括密封液返回通道，该密封液返回通道连接至密封液返回端口，并且对于泵柱塞在其回缩位置与其伸展位置之间的任何位置，密封液返回通道都向第二间隙打开。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵包括弹性元件，该弹性元件被设置在泵柱塞的近侧与驱动柱塞的远侧之间。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵包括机械端部止动件，该机械端部止动件限制驱动柱塞的远侧端部与泵柱塞的近侧端部之间的最大距离。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵包括燃料进口端口以及将燃料进口端口连接至泵室的燃料供给通道。优选地，第一单向阀被布置在燃料供给通道中，该第一单向阀允许从燃料进口端口到泵室的流，并且该第一单向阀防止从泵室到燃料进口端口的流。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵包括连接至燃料室的燃料出口通道。优选地，燃料出口通道包括第二单向阀，该第二单向阀防止通过出口通道朝向泵室的流。
在第一方面的可能实施形式中，第二膛孔与第一膛孔对准。
在第一方面的可能实施形式中，密封液端口以第一压力连接至密封液源，其中，泵室以第二压力连接至经加压燃料源，并且其中，密封液出口端口以第三压力连接至密封液循环回路，第一压力高于第二压力，并且第二压力优选地高于第三压力。
在第一方面的可能实施形式中，驱动柱塞与泵柱塞被串联布置在第二膛孔中，使得驱动柱塞与泵柱塞在第二膛孔中一前一后地移动，其中密封液室被布置在驱动柱塞与泵柱塞之间。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵包括：泵柱塞在从其回缩位置移动到其伸展位置时执行泵送冲程，并且其中，泵柱塞在从其伸展位置移动到其回缩位置时执行抽吸冲程。
在第一方面的可能实施形式中，驱动柱塞在泵送冲程期间推动泵柱塞，而驱动柱塞与泵柱塞之间没有直接接触，并且其中，密封液室中的压力使得泵柱塞跟随驱动柱塞的移动。
在第一方面的可能实施形式中，燃料泵以第一压力连接至密封液源，并且以第二压力连接至燃料源，并且其中，第一压力高于第二压力。
在第一方面的可能实施形式中，致动室被布置在第一膛孔中、在致动活塞的近侧。
在第一方面的可能实施形式中，第二膛孔的直径大于第一膛孔的直径，因此使燃料泵成为增压器。
优选地，密封液是密封油。
根据第二方面，提供了一种包括根据第一方面或其任何可能的实施形式的燃料泵的燃料阀，该燃料泵优选地布置在燃料阀的壳体中。
根据第二方面的可能实施形式，燃料阀包括喷嘴和控制从泵室到喷嘴的流的阀针。
根据第二方面的可能实施形式，在燃料阀中，阀针与阀座配合，当阀针已经从阀座提升时，阀针允许从泵室到喷嘴的流，并且其中，阀针的提升由控制信号控制，并且优选地不由燃料的压力控制。
根据第三方面，提供了一种具有十字头的大型二冲程单流扫气式涡轮升压内燃发动机，该发动机包括根据第一方面或其任何可能的实施形式的燃料泵，或者包括根据第二方面或其任何可能的实施形式的燃料阀。
根据以下描述的实施方式这些和其他方面将是明显的。
附图说明
在本公开内容的以下详细部分中，将参考附图中所示出的示例性实施方式更详细地解释方面、实施方式和实施形式，其中：
图1是根据示例性实施方式的大型二冲程柴油发动机的高视角正视图。
图2是图1的大型二冲程发动机的高视角侧视图。
图3是根据图1的大型二冲程发动机的图解表示。
图4是用于在图1和图2的发动机中使用的燃料阀的实施方式的示意图，示出了连接至燃料阀的液体源。
图5是根据一实施方式的燃料阀的立视图，并且包括根据一实施方式的燃料泵，以及
图6至图8是图5的燃料阀的剖视图，例示了根据一实施方式的燃料泵和增压器。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参照示例性实施方式中具有十字头的大型二冲程低速单流涡轮升压压缩点火内燃发动机，描述了一种燃料泵、一种增压器、一种燃料阀以及在其中具有这样的燃料泵、这样的增压器和这样的燃料阀的内燃发动机。
图1、图2和图3示出了一种具有曲轴8和十字头9的大型低速涡轮升压二冲程低速柴油发动机。图3示出了大型低速涡轮升压二冲程柴油发动机及其吸入和排出系统的图解表示。在该示例性实施方式中，发动机具有成一列(in line，串联、直列式、呈线性排列、联机的)的六个缸。大型低速涡轮升压二冲程柴油发动机通常具有成一列的四个至十四个缸，这些缸由通过发动机架11承载的缸架23承载。发动机可以例如用作海上船舶中的主发动机或用作用于使发电站中的发电机运行的固定式发动机。发动机的总输出可以例如在1,000至110,000kW的范围内。
在该示例性实施方式中，发动机是二冲程单流型的压缩点火式发动机，具有在缸衬套1的下部区域处的扫气端口18和在缸衬套1的顶部处的中央排出阀4。扫气空气从扫气空气接收器2通向各个缸1的扫气端口18。缸衬套1中的活塞10对扫气空气进行压缩。燃料通过缸盖22中的燃料阀50注入。随后燃烧，并生成废气。燃料阀50适合于将缓慢点火的液体燃料注入到燃烧室中。燃料的一示例是液态石油气(LPG)。液体燃料的其它示例是甲醇、乙醇、汽油、二甲醚或氨。
这些燃料通常具有低闪点，这意味着必须避免这样的燃料向泵的外部或向其它系统诸如例如控制油系统、润滑油系统或冷却系统中的任何泄漏。
燃料优选地以液态形式被递送到燃料阀，并从燃料阀的喷嘴孔被注入到燃烧室中。燃料以例如50巴的燃料供给压力被供给到燃料阀。
在一实施方式中，发动机还另外设置有用于供给常规燃料的燃料供给系统(未示出)，其包括用于将常规燃料(诸如例如燃油、船用柴油或重燃油)注入到燃烧室中的专用燃料阀。
当打开排出阀4时，废气流动穿过与缸1相关联的排出管进入到废气接收器3中，并且向上通过第一排出导管19到达涡轮升压器5的涡轮6，废气从该涡轮升压器的涡轮流走，穿过第二排出导管经由经济器20到达出口21并进入大气。涡轮6通过轴驱动压缩机7，该压缩机经由空气入口12被供给新鲜空气。压缩机7将经加压的扫气空气递送到通向扫气空气接收器2的扫气空气导管13。扫气空气导管13中的扫气空气经过中间冷却器14，以用于对扫气空气进行冷却。
当涡轮升压器5的压缩机7没有为扫气空气接收器2递送足够的压力时，即处于发动机的低负荷或部分负荷的状况下，经冷却的扫气空气经由通过电机17驱动的辅助鼓风机16传递。在较高的发动机负荷下，涡轮升压器的压缩机7递送足够的经压缩的扫气空气，并且然后辅助鼓风机16经由止回阀15被旁通。
发动机在至少一个运行模式下，使用代用燃料诸如例如LPG、乙醇、汽油、二甲醚或氨来运行，并由燃料供给系统30以液态形式以基本上稳定的压力和温度来供给。然而，取决于燃料供给系统30的细节和所供给的燃料类型，温度和压力的轻微变化是不可避免的。此外，燃料的成分也会出现轻微的变化。在一实施方式中，发动机是双燃料发动机，并且还设置有用于供给常规燃料诸如例如燃油或重燃油的常规燃料供给系统(未示出)。
燃料供给系统30通过供给导管31以相对低的供给压力(例如在大约8巴至大约100巴的压力之间)为燃料注入阀50供给燃料。
图4是燃料阀50的图解表示，该燃料阀经由第一电控控制阀41以及经由第二电控控制阀45连接至经加压燃料源60、经加压密封液源57、经加压致动液(例如控制油)源39。
燃料供给导管31从经加压燃料源60通向燃料阀50的壳体中的燃料进口端口。第二电控控制阀45控制燃料注入事件。燃料阀50包括燃料泵40，该燃料泵可以同时充当增压器(如图5至图8所示)，以用于将燃料加压至注入压力。燃料泵40在第一控制阀41的控制下被液压地致动。
如图5至图8所示，燃料阀50包括伸长阀壳体52，该伸长阀壳体包括远侧部分53和近侧部分59。喷嘴54可释放地附接至伸长阀壳体52的远侧端部，从而在喷嘴54失效或磨损时可以方便地将其更换。喷嘴54设置有多个喷嘴孔(未示出)，以用于创建进入到燃烧室中的燃料射流。
近侧部分59包括连接至致动室85的致动流体进口端口78。当燃料阀50安装在缸盖22中时，近侧部分59从缸盖22突出。在本实施方式中，燃料阀50围绕中央排出阀4被放置在缸盖22中，即相对地接近于缸衬套1的壁。伸长阀壳体52和燃料注入阀50的其它部件以及喷嘴54在一实施方式中由钢诸如例如工具钢或不锈钢制成。
喷嘴54利用下述联管螺母55连接至阀壳体52的远侧端部：所述联管螺母固定并包围喷嘴本体的一部分，并部分地包围伸长阀壳体52的远侧部分53。远侧部分53设置有轴向膛孔，轴向可移动阀针61以很小的间隙可滑动地被接收在该轴向膛孔中。轴向膛孔的直径在轴向膛孔最接近于阀座63的部分中基本上大于阀针61的直径，以形成包围阀针61的燃料腔58。燃料腔58还作为用于被布置在燃料腔58中的螺旋弹簧(未示出)的弹簧室，并且螺旋弹簧被配置为使阀针朝向阀座63偏置。
轴向膛孔在喷嘴本体中最远离喷嘴54尖端的部分具有与针致动活塞62的直径相匹配的放大的直径。针致动活塞62的压力表面面向针致动室88。
针致动室88经由控制油通道(未示出)和控制油端口(未示出)被流体地连接至控制油导管44。因此，一旦第二电控控制阀45将控制导管44连接至罐，针致动室88中的压力将被降压，并且通过由燃料腔58中的燃料压力所产生的力作用在阀针61上以克服螺旋弹簧的偏置，来将阀针61从阀座63上提升。因此，阀针61被预张紧的螺旋线弹簧弹性地朝向其封闭位置偏置。在阀针61的封闭位置，阀针61的优选地锥形尖端与远侧部分53的尖端中的优选地锥形阀座63抵接，并且基本上封闭燃料腔58与喷嘴54之间的流体连接。当阀针61已经从阀座63提升时，即当阀针61被迫使朝向燃料阀50的近侧端部抵抗螺旋线弹簧的偏置时，建立了燃料腔58与喷嘴54之间的流体连接。当针致动室88降压，以及燃料腔58中的燃料压力作用在阀针61上以克服螺旋线弹簧68的偏置时，阀针61被提升。在此，阀针61在阀座63处的直径小于阀针61在其被接收在轴向膛孔中的直径。
当针致动室88由将控制信号导管48连接至经加压控制源39的第二电控控制阀45加压时，阀针61返回到阀座。
燃料泵/增压器40包括较大直径的致动活塞83，该致动活塞被连接至较小直径的驱动柱塞80，以与其一致地移动。因此，驱动柱塞80可操作地连接至致动活塞83，以与致动活塞83一致地移动。在所示的实施方式中，致动活塞83与驱动柱塞80形成为一个一体件，但应该理解的是，驱动柱塞80只需要例如通过杆可操作地连接致动活塞83，从而使致动活塞83与驱动柱塞80一致地移动。
致动柱塞83具有图6和图7中所示的回缩位置和图8中所示的伸展位置。由于驱动柱塞80与致动活塞83一致地移动，所以驱动柱塞80具有对应的回缩位置和伸展位置。
致动活塞83可滑动地被接收在泵/燃料阀壳体52的第一膛孔84中。驱动柱塞80以第一间隙91可滑动地被接收于被布置在泵/燃料阀壳体52中的第二膛孔81中。
在其近侧，致动活塞83面向致动室84，该致动室可以与致动液经加压源39连接或与受第一控制阀41控制的罐连接。
驱动柱塞80的远侧面向密封液室86，该密封液室经由密封液供给通道93连接至密封液进口端口70。密封液进口端口经由密封液供给管线36连接至经加压密封液源57。
泵柱塞87以第二间隙92可滑动地被接收在第二膛孔81中。泵柱塞87能够在回缩位置与伸展位置之间移动。密封液室86被布置在第二膛孔81中、在驱动柱塞80的远侧与泵柱塞87的近侧之间。
泵室82被布置在第二膛孔81中、在泵柱塞87的远侧。
因此，驱动柱塞80与泵柱塞87被串联地布置在第二膛孔81中，使得驱动柱塞80与泵柱塞87在第二膛孔81中一前一后地移动，其中密封液室86被布置在驱动柱塞80与泵柱塞87之间。
泵柱塞87在其从其回缩位置移动到其伸展位置时执行泵送冲程，以及泵柱塞87在其从其伸展位置移动到其回缩位置时执行抽吸冲程。
驱动柱塞80在泵送冲程期间推动泵柱塞87，而驱动柱塞80与泵柱塞87之间没有直接接触。密封液室86中的压力使得泵柱塞87跟随驱动柱塞80的移动。
当致动活塞83处于其回缩位置时，泵/阀壳体52中的密封液供给通道93将密封液室86与密封液供给端口70流体地连接。当致动活塞83和驱动柱塞80处于它们的回缩位置时，密封液供给通道93在接近于驱动柱塞80的远侧端部的位置处向密封液室86打开。
当驱动柱塞80处于其回缩位置与其伸展位置之间的任何位置时，驱动柱塞80将密封液供给通道93从密封液室86断开连接，即仅当驱动柱塞80处于其回缩位置时，密封液室86才与密封供给通道93连接(如图6和图7所示)。当这个情况发生时，密封液供给通道93替代地向第一间隙91打开。
在一实施方式中，弹性元件优选地螺旋弹簧42被设置在泵柱塞87的近侧与所述驱动柱塞80的远侧之间。弹性元件是密封液室86在泵送冲程后恢复到其全容积的额外保证(对于密封液室86在泵送冲程后恢复到其全容积的主要保证是当驱动柱塞80处于其回缩位置时通过密封液供给通道93供给到液体室的密封液的压力)。
在一实施方式中，设置了机械端部止动件，该机械端部止动件限制驱动柱塞80的远侧端部与泵柱塞87的近侧端部之间的最大距离。机械端部止动件包括从驱动柱塞80的远侧端部突出的偏心突出部32。偏心突出部32突出到泵柱塞87的近侧中的凹部35中。偏心突出部32在其尖端处设置有向外指向的凸缘33。凹部35的开口设置有向内指向的凸缘34。向外指向的凸缘33与向内指向的凸缘34抵接，以形成确保驱动柱塞80的远侧端部与泵柱塞87的近侧端部之间的距离不超过给定的最大值的端部止动件。由于突出部32是偏心的，并且止动件可以通过驱动柱塞80相对于泵柱塞87的旋转来脱离，例如与装配或拆卸燃料泵40相结合。
密封液端口70以第一压力连接至密封液源57。泵室82以第二压力连接至经加压燃料源60，以及密封液出口端口以第三压力连接至密封液返回管线37。优选地，第一压力高于第二压力，以及第二压力优选地高于第三压力。在一示例中，第一压力约为80巴，第二压力约为50巴，以及第三压力约为42巴。然而，可以理解的是，第一压力可以在15巴至200巴之间，第二压力可以在10巴至100巴之间，以及第三压力可以在5巴至95巴之间。
泵室82经由壳体52中的第一单向阀(未示出)连接至燃料供给导管31，并连接至壳体52中的用于将高压燃料递送至燃料腔58的高压燃料供给管线(未示出)。壳体52中的第二单向阀90防止燃料从燃料腔58回流到泵室82。
当致动室85连接至罐时，供给导管31中的燃料供给压力足以使得泵柱塞87完成抽吸冲程。在其抽吸冲程期间，泵柱塞87驱动驱动柱塞80，并随之致动活塞83回到它们的回缩位置。在一实施方式中，位置传感器(未示出)感测致动活塞83(或驱动柱塞80)的位置，并将致动活塞83/驱动柱塞80的位置传达到电子控制单元25。
第一电控控制阀41经由致动导管44连接至燃料阀50中的致动室85、连接至高压液压流体源以及连接至罐。第一电控控制阀41经由第一信号线缆26连接至电子控制单元25。
当要对泵室中的燃料进行加压时，电子控制单元25向第一电控控制阀41发出指令信号，以使致动室85连接至经加压控制油源39。此时，如图6和图7中所示，致动活塞83处于其回缩位置。如图6和图7中所示，驱动柱塞80和柱塞87也将处于它们相应的回缩位置。泵室81将处于其最大的大小处并填充有燃料，并且密封液室86将处于其最大的大小处并填充有密封液。
在对致动室85加压时，致动室85中的压力作用在致动活塞83上，将致动活塞83和驱动柱塞80朝向它们的伸展位置驱动。密封液室86中的密封液基本上被截留在密封液室86中(它只能通过显著限制流的第一和第二间隙91、92逸出)，并且因此，驱动柱塞80的移动对密封液室86加压，这进而将泵柱塞87朝向其伸展位置驱动，从而作出了泵送冲程。泵柱塞87朝向其伸展位置的移动将使泵室82的容积减小，并且由此对泵室82中的燃料加压，并将泵室中的燃料泵送至泵室出口66。
一旦驱动柱塞80从其回缩位置向其伸展位置作出了小幅移动，密封液室86与密封液供给通道93之间的连接就会被中断。因此，密封液室86中的密封液基本上被截留，并且仅通过第一间隙91和第二间隙92逸出密封液室。
由于没有实质性的机械力作用于泵柱塞87，除了在泵柱塞87与第二膛孔81之间的第一间隙92中的液体(密封液居多，燃料较少)的粘滞阻力所产生的较小粘滞阻力之外，密封液室86中的压力将与泵室82中的压力基本上相同。
因此，密封液室86中的密封液的压力将固有地跟随泵室82中燃料的压力的任何改变，由此确保从密封液室86进入第二间隙92的密封液的压力始终等于从泵室82进入第二间隙92的燃料的压力。
在泵送冲程期间，少量的密封液将进入第一间隙91和第二间隙92，并且因此在泵送冲程期间，密封液室86的容积将会略微减小，如图8所示。
当泵送冲程结束并且驱动柱塞80和泵柱塞87大约处于如图8所示的位置时，第二电控控制阀45将致动室85连接至罐，并且由此确保致动室85中的压力较低(例如约4巴至18巴)。
在泵室82中的燃料压力等于向泵室82供给的燃料所处的压力，并且该压力足以使得泵柱塞87执行从其伸展位置到其回缩位置的抽吸冲程。由于密封液被截留在密封液室86中，泵柱塞87的抽吸冲程使得驱动柱塞80与致动活塞83一起从其伸展位置移动到其回缩位置。在驱动柱塞87已经返回到其回缩位置后，密封液室86与密封液供给通道93重新连接，并且密封液室86被重新填充到其最大容积(密封液室86的进一步膨胀被机械端部止动件阻止)。因此，如图6和图7所示，驱动柱塞80和泵柱塞87返回到它们的回缩位置，并且燃料泵40准备好进行另一泵循环。
在一实施方式中，每个缸设置有两个或三个燃料阀50，上述燃料阀围绕中央布置的排出阀4被布置在缸盖22中。
如图4所示，每个燃料阀50经由密封液供给管线36连接至经加压密封液供给57，并与密封液回流管线37连接。在一实施方式中，穿过燃料阀50的流动密封液相对较大，使得密封液还用作用于燃料阀50的冷却介质。
每个燃料阀50连接至燃料阀致动信号导管48。燃料阀致动信号导管48中的压力由第二电控控制阀45控制。第二液压控制阀45优选地是比例阀，并且被配置成将致动信号导管48连接至高压液压流体源39或罐。由于在一实施方式中第二液压控制阀45是比例阀，它能够采用在与高压液压流体源39的连接和与罐的连接之间的任何中间位置。第二电控控制阀45经由第二信号线缆28连接至电子控制单元25。电子控制单元25被告知第二电控控制阀45的位置。
第一液压控制阀41优选地是比例阀，并且被配置为将致动导管44连接至高压液压流体源39或连接至罐。由于第一液压控制阀41是比例阀，其能够调节致动导管44中的被递送至增压器40的压力，并且因此，其能够调节燃料泵/增压器40的效果。
电子控制单元25经由在图4中例示为中断线的信号线缆接收来自各个传感器的信号。来自不同传感器的信号包括例如扫气压力、桃形燃烧室压力温度、排出压力、温度、曲柄角和速度，不过要注意的是，这个列表并不是详尽无遗的，并将取决于发动机的结构，例如其是否包括废气再循环、其是否包括涡轮升压器等。电子控制单元25控制燃料注入阀50，即电子控制单元确定燃料阀50何时需要打开(燃料注入事件的开始)，并确定打开时间的持续时间(燃料注入事件的持续时间)。电子控制单元25还控制燃料泵/增压器40的操作，即增压器40的加压时机(timing，时间的选择、特定时间)以及燃料泵/增压器40的加压持续时间。在一实施方式中，电子控制单元25还控制燃料泵/增压器40的致动室85被加压到的水平。
燃料注入的时机高度地影响大型二冲程涡轮升压柴油发动机(压缩点火式发动机)中的燃烧压力。燃料阀50关于曲轴角度或关于发动机循环而打开时机很大程度上决定了燃烧压力和发动机所传递的扭矩。燃料阀50打开的持续时间决定了被许可进入缸1的燃料量，其中持续时间增大引起每发动机转数被许可进入缸1的燃料量增大。
电子控制单元25被配置成通过经由第二信号线缆28到第二电控控制阀45的电子信号来控制燃料阀50的打开时机。当接收到信号后，电子控制阀45改变位置并将致动信号导管48连接至高压液压流体的源。致动信号导管48中的高压使燃料阀50打开，即，使阀针61移动至提升位置。
在一实施方式中，燃料泵/增压器40和燃料阀50是分开的物理单元(未示出)。在另一实施方式中，燃料泵/增压器40是燃料阀50的成一体化部分。具有一体式燃料泵/增压器40的燃料阀50的实施方式在图5至图8中示出。
在所示的实施方式中，燃料泵40是燃料阀50的一体化部分。然而，可以理解的是，燃料泵在一实施方式(未示出)中是与燃料阀分开的实体，其中，燃料泵具有其自身的壳体和端口。
在所示实施方式中，第一膛孔84和致动活塞83的直径大于第二膛孔81、驱动柱塞80和泵柱塞87的直径。这使得燃料泵变成了增压器/增强器。然而，在一实施方式(未示出)中，第一膛孔和致动活塞83的直径等于第二膛孔81、驱动柱塞80和泵柱塞87的直径。在这个情况下，第一和第二膛孔84、81可以是燃料泵的壳体中的一个且相同的膛孔，并且燃料泵是燃料泵而不是增压器。
结合本文的不同实施形式已经描述了不同方面和实施方案。然而，通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的主题中可以理解和实现对所公开的实施方式的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a)”或“一(an)”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载的某些方案仅仅是并不表示不能有利地使用这些方案的组合的事实。
权利要求中使用的附图标记不应当被解释为限制范围。除非另有说明，附图意在与说明书一起阅读(例如，剖面线、零件的布置、比例、程度等)，并被视为本公开内容的全部书面描述的一部分。如描述中使用的，术语“水平”、“竖向”、“左”、“右”、“上”和“下”，及其形容词和副词派生词(例如，“水平地”、“向右地”、“向上地”等)，仅仅是指当特定的附图面向读者时结构被例示的定向。类似地，术语“向内地”和“向外地”一般是指表面相对于其伸长轴线或旋转轴线的定向，视情况而定。

Claims (22)

1.一种用于将燃料泵送至燃料阀的燃料泵(40)，所述燃料泵包括：
壳体，
液压驱动的致动活塞(83)，所述致动活塞可滑动地被接收在所述壳体中的第一膛孔(84)中，并被配置成能够在回缩位置与伸展位置之间移动，
驱动柱塞(80)，所述驱动柱塞可操作地连接至所述致动活塞(83)，从而与所述致动活塞(83)一致地移动，所述驱动柱塞(80)以第一间隙(91)可滑动地被接收在所述壳体中的第二膛孔(81)中，
其特征在于
泵柱塞(87)，所述泵柱塞以第二间隙(92)可滑动地被接收在所述第二膛孔(81)中，并被配置成能够在回缩位置与伸展位置之间移动，
密封液室(86)，所述密封液室被布置在所述第二膛孔(81)中、处于所述驱动柱塞(80)的远侧与所述泵柱塞(87)的近侧之间，以及
泵室(82)，所述泵室在所述第二膛孔(81)中、位于所述泵柱塞(87)的远侧。
2.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，包括用于连接至经加压密封液源(57)的密封液供给端口(70)，当所述致动活塞(83)处于其回缩位置时，密封液供给通道(93)将所述密封液室(86)流体地连接至所述密封液供给端口(70)。
3.根据权利要求2所述的燃料泵(40)，其中，当所述致动活塞(83)处于其回缩位置时，所述密封液供给通道(93)在接近于所述驱动柱塞(80)的远侧端部的位置处向所述密封液室(86)打开。
4.根据权利要求3所述的燃料泵(40)，其中，当所述致动活塞(83)处于其回缩位置和其伸展位置之间的任何位置时，所述驱动柱塞(80)将所述密封液供给通道(93)与所述密封液室(86)断开连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的燃料泵(40)，其中，弹性元件被设置在所述泵柱塞(87)的近侧与所述驱动柱塞(80)的远侧之间。
6.根据权利要求5所述的燃料泵(40)，其中，所述弹性元件为螺旋弹簧(42)。
7.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，其中，设置了机械端部止动件，所述机械端部止动件限制所述驱动柱塞(80)的远侧端部与所述泵柱塞(87)的近侧端部之间的最大距离。
8.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，包括燃料进口端口和将所述燃料进口端口连接至所述泵室(82)的燃料供给通道。
9.根据权利要求8所述的燃料泵(40)，其中，第一单向阀被布置在所述燃料供给通道中，所述第一单向阀允许流从所述燃料进口端口去往所述泵室(82)，并且所述第一单向阀防止流从所述泵室(82)去往所述燃料进口端口。
10.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，包括连接至所述泵室(82)的燃料出口通道(66)。
11.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，其中，所述第二膛孔(81)与所述第一膛孔(84)对准。
12.根据权利要求8所述的燃料泵(40)，其中，所述燃料泵(40)的密封液供给端口(70)以第一压力连接至经加压密封液源(57)，其中，所述泵室(82)以第二压力连接至经加压燃料源(60)。
13.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，其中，所述驱动柱塞(80)和所述泵柱塞(87)被串联地布置在所述第二膛孔(81)中，使得所述驱动柱塞(80)和所述泵柱塞(87)被布置成在所述第二膛孔(81)中一前一后地移动，其中，所述密封液室(86)被布置在所述驱动柱塞(80)与所述泵柱塞(87)之间。
14.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，其中，所述泵柱塞(87)被配置为当它从其回缩位置移动到其伸展位置时执行泵送冲程，并且其中，所述泵柱塞(87)被配置为当它从其伸展位置移动到其回缩位置时执行抽吸冲程。
15.根据权利要求14所述的燃料泵(40)，其中，所述驱动柱塞(80)被配置为在泵送冲程期间推动所述泵柱塞(87)，而所述驱动柱塞(80)与所述泵柱塞(87)之间没有直接接触，并且其中，所述密封液室(86)中的压力被配置为使得所述泵柱塞(87)跟随所述驱动柱塞(80)的移动。
16.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，其中，所述燃料泵(40)以第一压力连接至经加压密封液源(57)，并且以第二压力连接至经加压燃料源(60)，并且其中，所述第一压力高于所述第二压力。
17.根据权利要求1所述的燃料泵(40)，其中，致动室(85)被布置在所述第一膛孔(84)中、位于所述致动活塞(83)的近侧。
18.一种燃料阀(50)，包括根据权利要求1所述的燃料泵。
19.根据权利要求18所述的燃料阀(50)，其中，所述燃料泵布置在所述燃料阀(50)的壳体(52)中。
20.根据权利要求18或19所述的燃料阀(50)，包括喷嘴(54)和控制从所述泵室(82)到所述喷嘴(54)的流的阀针(61)。
21.根据权利要求20所述的燃料阀(50)，其中，在所述燃料阀(50)中，所述阀针(61)与阀座(63)配合，当所述阀针(61)已经从所述阀座(63)升举时，所述阀针(61)允许流从所述泵室(82)去往所述喷嘴(54)，当所述阀针(61)搁置在所述阀座(63)上时，所述阀针(61)不允许流从所述泵室(82)去往所述喷嘴(54)，并且其中，所述阀针(61)的升举由控制信号控制。
22.一种具有十字头(9)的大型二冲程单流扫气式涡轮升压内燃发动机，所述发动机包括根据权利要求1至17中任一项所述的燃料泵(40)和/或根据权利要求18至21中任一项所述的燃料阀(50)。
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