內燃機的液壓致動的燃料泵的操作方法及液壓致動的燃料泵的製作方法
2023-05-31 21:04:41 4
專利名稱：內燃機的液壓致動的燃料泵的操作方法及液壓致動的燃料泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機的、特別是一兩衝程十字頭型發動機的液壓致動燃料泵的操作方法，該燃料泵具有在初級泵壓下將燃料分配給燃料泵的一燃料管以及將加壓的不同於燃料的液壓流體分配給燃料泵的一高壓管；在燃料泵內的一泵活塞，該活塞在一輸送衝程中被一致動器缸內的一致動器活塞向前驅動，與此同時從一泵腔中壓出燃料，而在一返回衝程中向後驅動，與此同時從燃料管向泵腔注入燃料；和由一電子致動的控制閥控制的致動器活塞，由此致動器缸內的一壓力腔可以從高壓管提供液壓流體或者被連接到一排洩裝置。
這樣的一種方法可由申請人的丹麥專利第151145號得知，根據該專利，燃料泵的輸送量是由泵活塞的旋轉來控制，並且泵活塞與致動器活塞相連。在輸送衝程的末端，泵活塞可以被致動器活塞拉回，與此同時通過迫使致動器活塞後退的一壓縮彈簧給泵腔重新注入燃料。該泵具有一複雜的構造(設計)，帶有許多獨立的部件，這些部件中的許多都必須很精確地加工，以使泵活塞和致動器活塞正確地工作。
從很早起就得知一液壓致動的燃料泵(申請人的1928年的丹麥專利第41046號)，該燃料泵將燃料用作液壓流體，並且在一實施例中泵的輸送量是由一凸輪控制的輸送泵來輸送，而在另一實施例中是由一凸輪控制的控制閥來確定，既沒有給泵活塞提供一具體的起點位置，也沒有提供一具體的輸送量，因為控制閥的凸輪軸驅動使得其依發動機的即時速度而不同地作用，而發動機在高速下比在低速下(燃料泵)提供有更多的能量。通過液壓力或者通過由致動器活塞造成的負壓來進行對燃料泵的注入，並且泵活塞被一彈簧向後推回。
美國專利第3516395號表示了一燃料泵，燃料的注入是由一電子閥控制，並且噴射的致動是由與曲軸的轉動同步的一第二閥控制。燃料用作液壓驅動流體。
已有許多年都不能在大型柴油機內將燃料用作液壓流體，因為這種燃料的特性使得其不適於液壓用途。典型的燃料是重型燃油，其需要預熱並且包含腐蝕性和磨蝕性的混合物。最近的發動機也可採用液化氣作為燃料，但這種氣體也不適於作為液壓流體，因為具有爆炸的危險和在冷卻時形成冰。
在目前已知的液壓驅動的泵中，燃料保持與液壓流體完全隔開，並且這些泵內燃料的配量是由泵活塞的旋轉來完成，從而其傾斜切斷邊緣的位置相對於泵缸側壁內的一切斷孔改變。除了上述丹麥專利外，還可提及一美國專利US4907555作為這種泵的一例子。在該情況中，用於輸送高壓液壓流體的控制閥既可凸輪致動，也可電子致動。此外，可由申請人的丹麥專利170121得知用於一液壓驅動燃料泵的一電子致動的控制閥，該控制閥是精確的和快速響應的。
本發明的目的是在結構(設計)、操作和維修方面簡化液壓致動的燃料泵，並獲得高的泵可靠性。
鑑於此，根據本發明的方法的特徵是在每一噴射序列(injectionsequence)中，通過泵腔內的泵活塞的端面上的燃料壓力的作用，泵活塞返回到一固定的起始位置，並且燃料泵的輸送量由在泵活塞已輸送所需的容量時，控制閥切斷向壓力腔的液壓流體的輸送來電子地控制。
通過使燃料具有初級泵壓力來將泵活塞返回到一固定的起始位置和通過在泵已輸送所需燃料量的準確時刻切斷液壓流體的輸送來控制輸送量，可以獲得一些優點。因此可調節切斷時間，直到實際發生切斷的時刻。當輸送量改變時，新的設置可立即起作用和可對進行噴射的汽缸產生影響，並且對在發動機的同一旋轉過程中其它汽缸內的接下來的噴射產生影響。對泵輸送的這種快速響應的電子控制能產生噴射序列，這些噴射序列可以根據需要從一個連續的噴射到以小間隔的一系列的噴射、或所謂的間歇噴射改變。
此外，本發明提供可以省去用於機械地返回和注入燃料以及用於控制輸送量的已知的機械元件的優點，從而可導致燃料泵設計的多種選擇。還可省去常用的燃油蓄能聚積器、亦稱為減振器。另一優點是可以在一相對長的時間周期內返回到起始位置，因為這種噴射是在發動機周期的一較短的時間內產生。在泵活塞和泵缸或致動器活塞之間無需一特定的旋轉角度。操作上的簡化和所獲得的機械上的簡化大大降低了泵失效的危險。
另外，該方法具有重要的效果，即與泵操作有關的能量損失最小，這部分是因為泵活塞和高壓液壓流體的消耗是停止在燃料輸送結束時，而不是已知的泵中所通常的那種連續地同時釋放泵腔的壓力，部分是因為固定的起始位置使得其可以使致動器的壓力腔內的無用容量最小，並且由此使在打開控制閥後馬上需要加壓的液壓流體的容量最小。
已知道內燃機的燃料可以與水混合，以減少在燃燒過程中形成不希望的NOx化合物。在已知的燃料泵中存在的一問題是，發動機必須或者以與規定量水的固定的混合比運轉，或者必須停機並重新設置以進行未附加水的操作。根據本發明的方法，其可以在操作過程中按照需要改變燃料泵的輸送量，因此可以被有利地應用，從而電子控制單元打開或關閉泵，以在相同的發動機負荷下輸送從所述發動機負荷下燃料量的1％～60％的附加容量，並且與此同時燃料與對應於附加容量的水混合。在發動機運轉的同時就容易實現到低NOx操作模式的這種改變，並且在操作過程中可按照需要改變附加容量佔燃料量的百分比，從而可以根據所需的NOx的減少和發動機負荷以及諸如吸入空氣的溫度和溼度之類的其它操作條件來連續地調節水的附加。當發動機用作定期航行在水中並受到NOx排放限制的一輪船的推進引擎時，這種突然改變到另一種操作模式的可能性是尤為有利的。
本發明還涉及用於一內燃機的、特別是一兩衝程柴油機的一液壓致動的燃料泵，包括一泵活塞，其可在一泵腔內縱向地移動並且具有一前端面，該前端面與泵缸一起限定一泵腔；和一致動器活塞，其位於泵活塞的延伸位置並且可在致動器缸內縱向地移動，且具有一活塞表面，該活塞表面位於一壓力腔內、背離泵活塞並且具有比泵活塞的橫截面面積大得多的一面積；帶有一單向閥的至少一個燃料輸入通道通向泵腔；和至少一個燃料輸出通道從泵腔引出並通向至少一個排出口。
當採用本發明的方法時，由於在容量和時間兩方面的燃料輸送的設置不會給燃料泵的設計帶來通常的限制，因此這可有利地得以簡化。根據本發明的燃料泵的特徵在於泵缸和致動器缸是獨立的單元，它們由一環形中間隔離部件相互隔開，並且泵缸具有向下突伸到隔離部件內的一下部段，和相對於該下部段徑向突伸的一上部段，並且它們由蓋螺栓安裝。
兩個缸作為獨立的單元製造，它們疊置在泵組件上，由中間元件分隔並且缸的軸線具有相對粗略的相互對齊度，而且在很大程度上不用考慮缸的軸線是否在徑向相互移動。兩個缸無需非常精確地裝配在一起的事實就大大簡化了零件的製造和安裝。泵殼體分為兩個缸和一個中間元件並且通過例如縱向螺栓的蓋螺栓來構成組件，這具有這樣的優點當泵腔加壓並且在腔的上壁作用一向上的力時，殼體會避免產生拉應力。中間元件和所述元件與兩個缸單元之間的固定可以相對輕微，因為該中間元件只需承受來自於組件的壓縮負荷。
在輸送衝程中，由作用於致動器活塞的活塞表面上的向前壓力將兩個活塞彼此相向地推壓，而在返回衝程中，通過來自於流入泵腔內的燃料的向後壓力的一相對小的力，這兩個活塞保持相互靠近。此外，在操作過程中，可通過泵活塞的向後端面相對於致動器活塞的一向前端面的一小的徑向位移來相互設置這兩個活塞，從而自動地補償泵的各個零件之間溫度與壓力的變化，並減少泵的磨損和改善其可靠性。可在一定程度上通過位於兩個泵缸之間的元件來在徑向控制活塞，例如，可以在泵活塞的相互面向的端面之間設置將有關當前的泵腔壓力數據傳送給一電子控制單元的一些壓力計。
帶有兩個獨立的泵缸的模件式建造的燃料泵還進一步提供一有利的可能性即僅將帶有相配活塞的致動器缸更換為其它的單元，其中致動器活塞的直徑大於或小於原單元的直徑，以改變泵的最大噴射壓力，該噴射壓力取決於高壓管內液壓流體的壓力和取決於致動器活塞與泵活塞之間的面積比。
在完全利用了相互獨立的活塞之優點的一優選實施例中，泵活塞通過泵缸內的相配的缸孔在徑向進行唯一的導向，而致動器活塞通過在相配的致動器缸內的缸孔在徑向進行唯一的導向，並且這兩個活塞可以在徑向相互自由地調節。該實施例包括最少的元件，從而使得製造簡單、可靠性高。
在一實施例中，致動器缸是帶有一軸向貫通的缸孔的一環形單元，並且燃料泵安裝在一分配器塊的頂面上，致動器缸的缸孔位於分配器塊頂面的一排出口的中間延伸部位，從而壓力腔由致動器缸徑向地限定和分別由致動器活塞的活塞表面以及分配器塊的頂面軸向地限定。致動器缸內的軸向貫通的缸孔使得致動器的結構(設計)在製造方面極其簡單，因為其僅包括兩個主要零件，即環形的無底的缸單元和圓柱形的致動器活塞。致動器的壓力腔是通過將燃料泵安裝在分配器塊的頂面上而產生的，因為分配器塊的頂面構成了腔的軸向限定底面。與此同時，分配器塊的頂面可用作這兩個活塞相向運動的一擋塊並由此確定它們的起始位置。在該位置壓力腔在很大程度上沒有液壓流體。由於電子致動的控制閥通常安裝在分配器塊上或內，因此只有較短的通道通向在分配器塊的頂面內的排出口，使得控制閥與致動器活塞之間的液壓流體的容量最優地減小，從而提供這樣的優點當控制閥為在一輸送衝程開始時高壓管內的壓力打開時，可以忽略用於加壓該流體量的能量消耗。同時，壓力腔內無用容量的最小化可用來改善電子致動的控制閥的快速響應特性，因為可以忽略閥因建立所要求的壓力而致動的時間延遲。
蓋螺栓可以將分成三部分的泵殼體固定到分配器塊的頂面上，這在燃料泵的檢修方面提供了一些優點。當鬆開蓋螺栓時，可以隨同中間元件一起提舉出帶有相配活塞的泵缸，同時將帶有相配活塞的致動器缸留在分配器塊上。雖然拆卸了泵，但致動器可防止塵土進入液壓系統下。由於大多數的檢修僅涉及受到燃料影響的泵缸，因此在維修和系統安全性兩方面，可以提舉出帶有相配缸的泵活塞是一主要的優點。
如果燃料泵用於檢修液化氣，則不需加熱泵。雖然本發明的泵比用於重型燃油的已知的泵要簡單得多，但當使用預熱過後能流過泵的重型燃油、而且當發動機處於準備起動模式時，這也是一優點。為此，泵缸的下部段的外表面可設有一環形凹口，該外表面在其頂部與底部相對於所環繞的隔離部件的內表面壓力密封，並且在中間部件的壁內的一燃料入口可引入由凹口和中間部件形成的環形腔內，而且帶有減壓限流裝置的一排出通道可以被連續地連接到該環形腔。因此燃料從入口經環形腔到排出通道循環，而限流裝置防止環形腔內的壓力降低，並且預熱的燃料通過循環而給泵缸提供加熱。
將致動器留作在分配器塊內靈敏的液壓零件上的一種鬆散的防塵蓋的上述優點還可通過下述措施來進一步改善在致動器缸的頂面上設有一直立的環形壁，該環形壁帶有比致動器缸的缸孔大的一內徑，並且一向上封閉的杯形護罩設置在泵活塞的離繞環形壁向下延伸的泵缸的下表面一定距離的下端。當提起泵缸和活塞時，繞致動器缸孔的直立的壁防止塵土顆粒進入致動器活塞頂部，(否則)連續的操作將會從該位置使塵土顆粒移動到汽缸與活塞之間的間隙內，從而因磨損而造成對滑動面的損壞。泵活塞的杯形護罩與壁一起提供在操作過程中對燃料往下洩漏到致動器活塞上的保護，因為經泵活塞與汽缸之間的環形間隙洩漏的燃料量會落到護罩的頂面上。由於護罩繞壁向下延伸，因此來自於護罩頂面的燃料僅向下運動到壁的外表面上，而壁防止燃料到達致動器活塞。致動器與泵之間的腔穴內的一燃料排洩裝置可防止繞壁聚集大量的燃料量。
杯形護罩位於由中間部件的高度所形成的腔內，並且該腔除了給護罩提供空間來使泵活塞可以運動和使燃料與液壓系統產生前述隔離外，並無其它的實際用途。因此由三部分組成的構造提供了能將腔用作其它目的的可能性。由於用於通過轉動泵活塞來機械地確定泵輸送量的所有已知的元件都已被經基於時間控制向致動器的液壓流體之輸送的容量調節所取代，因此在實際上，當控制閥已將致動器的壓力腔連接到高壓管上時，由於泵在液壓流體輸送速度之間的微小的變化，泵的輸送量也會出現微小的變化。通過連續地測量汽缸內的一個或多個燃燒參數，可以識別泵的輸送量的這種變化，並且然後通過電子致動控制閥而進行補償。可替換的是，腔內的可用空間可用於設計燃料泵，從而使得杯形護罩的壁厚向下減小，並且至少兩個傳感器安裝在中間部件內位於護罩的相對側，以檢測泵活塞的即時位置。這兩個相對的傳感器同時測量活塞的位置，並且接收測量信號的電子控制單元可補償一傳感器中由於活塞可自由設置在徑向而可能出現的測量變化。這些傳感器是公知的，並且可以例如基於位置的感應測量。
通過從一固定的下端起始位置開始來停止燃料泵的輸送衝程的燃料泵輸送量的電子控制可提供進一步改善泵可靠性的一種有利的可能性，所採取的措施是使泵缸具有以一壓力密封的方式繞泵活塞裝配的一下部段，和具有比該下部段大的一內徑的一腔段，燃料輸入通道通向腔段的側壁，並且至少兩個燃料輸出通道從腔段的側壁引出。眾所周知，對於具有燃料輸出通道和/或卸壓孔，並且由通過該通道或孔的活塞上的一邊緣來打開或關閉所述的通道或孔的現有技術的泵，活塞上的控制邊緣的通道內的壓力的突然變化會引起氣泡現象和對活塞與缸的其它衝蝕磨損。根據本發明的該優選實施例，通過給腔段提供比下端的壓力密封段更大的一內徑，泵活塞的缸表面在腔段的側壁內的一徑向距離內運動。用於燃料的輸入和輸出通道終止於或起始於腔段的側壁內，這意味著，連續地並且不管活塞的位置，燃料已完全進入泵腔內的通道開口內，因為在開口處至少具有一環形區域，該環形區域內填充有活塞缸表面與腔段側壁之間的燃料。這就消除了突然的磨蝕性的壓力變化並且改善了燃料泵的可靠性。此外，由於燃料中的磨蝕性顆粒，因此在通道的開口邊緣處可能出現磨損。開口位於離泵活塞的缸表面一徑向距離處就防止了因在孔邊緣處的磨損以劃痕的形式向活塞擴散的損傷，這進一步改善了可靠性。
在一實施例中，泵缸的增大直徑的上部段用於進一步簡化燃料泵的結構(設計)。在該實施例中，燃料輸出通道被連接到向上的排出口，並且用於連向燃料噴射器的壓力管的凸緣被安裝在泵缸的上部段的頂面上。這便於安裝壓力管和允許這樣的一結構(設計)，即在泵上的安裝位置附近沒有彎曲。泵缸頂面上的充足的空間使得可以在頂面上安裝多達4個壓力管。
一實施例允許腔段之上的區域內的泵缸具有一較小直徑的部段，該部段構成一向上封閉的阻尼腔，並且泵活塞具有一最上的部段，其高度相應於阻尼腔的高度並且其外徑略小於阻尼腔的直徑。阻尼腔改善了燃料泵的可靠性，因為當例如由於控制閥被粘住或者給控制閥的電子開關信號延遲或失效而使得對致動器的壓力腔的高壓不能終止時，降低了對泵損傷的危險。如果由於這種失效而使得泵活塞總是被向泵腔的頂部驅動，它就會繼續進入阻尼腔內並且與該封閉的腔的側壁一起會形成一環形間隙，阻尼腔內的燃料經該環形間隙而被擠出，同時阻尼腔內的壓力增大，促使活塞的運動顯著地減慢。因此阻尼腔構成防止泵活塞猛烈地撞擊腔頂部的一液壓緩衝器。泵活塞的最上部段佔據與阻尼腔幾乎同樣的容量，從而提供這樣的優點當活塞在其起始位置時，泵缸內燃料的總容量很大程度上不會由於附加了阻尼腔而增大。在開始燃料噴射之前，當燃料的總容量被加壓從而獲得噴射器的開啟壓力時，通過使該容量最小而獲得了能量的節約，因為降低了泵活塞用於加壓的行程，從而使得高壓液壓流體的消耗最小。
由於致動器活塞在靠近其下表面處具有一凹槽並且安裝在致動器缸壁內的一止動件伸入該凹槽內而獲得了一操作優點。當提舉缸時，該止動件防止致動器活塞落出缸外。當在長期操作後來拆卸致動器時，如果是不知道致動器缸沒有底的不熟練的員工來進行拆卸的話，則該特徵是尤其重要的。
下面結合附圖更詳細地描述本發明的一優選實施方式的一例子，其中
圖1表示根據本發明的安裝在一內燃機的一汽缸上的一燃料泵的輪廓的一側視圖；圖2表示圖1的燃料泵的一縱向剖視圖；和圖3表示燃料泵的俯視圖。
一燃料泵1安裝在一分配器塊2的頂面上，而分配器決2由一託架3支承。該託架被連接到用於液壓流體的一高壓管，該高壓管從未示出的一泵站供給有壓力在例如從125到325巴範圍內的液壓流體。該壓力可以固定，但最好可以根據發動機負荷來調節。泵站可以從一儲油箱來輸送，而液壓流體可以是例如一標準的液壓油，但最好是將發動機的潤滑油用作液壓流體，並且系統是從發動機的油底殼來輸送。
內燃機可以是一中速四衝程發動機，但一般是一低速兩衝程十字頭型發動機，這種發動機可以用作一輪船上的一推進引擎或者一發電廠的一固定原動機。該發動機可以被設計成單缸輸出功率從400kw(千瓦)到5500kw的各種尺寸，並且其在全負荷下可具有例如從最小尺寸發動機的200rpm(轉/分)到最大尺寸發動機的60rpm範圍的各種速度。在通常從160g/kwh(克/千瓦時)到185g/kwh間隔範圍內的一特定的燃料消耗下，在全負荷下每次噴射序列所需的燃料量可以從最小尺寸發動機的大約6g(克)到最大尺寸發動機的大約250g變化。根據本發明的燃料泵特別適於大容量的噴射，例如在全負荷下每次序列超過30g燃料容量的噴射。
從泵站連接的高壓管安裝在託架3的側面，而在託架3的頂面上支承分配器塊2。一壓力管4從分配器塊延伸到排氣閥的致動器。幾個、例如3個壓力管5從燃料泵1延伸到噴射器6，這些噴射器6將燃料噴射到發動機汽缸7的燃燒腔內。壓力管的下凸緣8被螺紋連接到泵1上。
發動機的每一汽缸都與一電子控制單元9相連，其中電子控制單元9經電線10接收總的同步和控制信號，並將這些電子控制信號經一電線12傳送到例如一控制閥11。控制單元經一電線13可從控制閥接收有關控制閥即時位置的信號。汽缸可具有一控制單元9，每一或幾個汽缸可與同一控制單元相連。該控制單元也可接收來自於所有這些汽缸所共用的一總控單元的信號。
在託架上，從高壓管分支的一通道14將加壓的液壓流體輸送到控制閥11上的一高壓口。通道14設有多個流體蓄能聚積器15，當控制閥打開時這些蓄能聚積器15輸送大多數流體量，而當控制閥關閉時可從高壓管二次輸送。控制閥上的一控制口經分配器塊內的一相對較短的通道16連接到塊的頂面17上的一排出口。
控制閥還具有一油箱口，該油箱口經一通道18連接到用於液壓流體的一回油管。回油管內的壓力可以在從大氣壓到幾個巴的剩餘壓力(overpressure)範圍內。
當燃料泵起動燃料輸送時，來自控制單元9的一控制信號就致動控制閥1 1到使高壓口與控制口相連的位置，從而高壓流體可以經通道16自由到達排出口。當泵的輸送衝程停止時，控制閥被致動到使油箱口與控制口相連的位置，從而洩掉通道16內的高壓。
因此，控制閥11具有至少3個口和至少2個位置。其可具有一快速反應的先導滑塊，該先導滑塊液壓地設定一主滑塊。控制閥可以是例如申請人的丹麥專利第170121號中所述的類型。
燃料泵1的頂面由託架3抬升到與發動機汽缸蓋19大約同樣的高度，從而壓力管5的長度可縮短，並且因而在起動每一噴射時可有利地只需加壓少量的燃料。燃料泵保持從一燃料管20輸送燃料，其中燃料管20通過一初級泵向燃料泵分配燃料，該初級泵具有在通常從4到15巴範圍內的一剩餘壓力、一般是在8巴的剩餘壓力。一分支管21從燃料管延伸到圖2所示的一燃料入口22。泵還連接到移走燃料洩漏的一排洩裝置23。
燃料泵包括兩個缸單元，即一致動器缸24和一泵缸25，它們由一中間元件26相互隔開，該中間元件26的下表面抵靠在致動器缸的頂面的一向上的環形面上，而其下表面則抵靠在泵缸的一向下的環形面上。該中間元件是環形和大致圓筒形的，並且具有小於兩個缸的壁厚的一半的一相對較小的壁厚。該中間元件通過較小加工的螺釘27固定到兩個缸上，從而當泵移動時將構成殼體的這三個部件連接在一起。
泵缸25具有一大致圓形的圓筒形下部段28和一上部段29，該上部段28具有一顯著大於下部段的一外徑。用於抵靠在中間元件26上的向下的環形面是由上部段的徑向突出部分的下表面形成並且緊挨地位於下部段28的外側，從而通過設置於下部段外表面的槽內的兩個O形圈29，使該部段在其圓筒形外表面的頂部和底部處壓力密封於中間元件的內表面上。
在這兩個軸向隔開的壓力密封件之間，下部段的外表面具有一凹口，其與中間元件的內表面共同限定一環形腔30，該環形腔部分地與燃料輸送口22相連，部分地與排出通道31相連，該排出通道31從環形腔連接到未示出的一循環管，以預熱燃料。一節流裝置32位於循環管的連接處並且設有限制燃料循環量的一限流裝置。
在分配器塊的頂面17的安裝部位設置燃料泵，從而致動器缸繞通道16的排出口設置，並且泵缸通過蓋螺栓33固定到分配器塊上，其中蓋螺栓33插入缸的上部段的突出部分的通孔34內。
致動器缸24是一環形單元，其帶有軸向貫通的缸孔35，該缸孔內容納有一壓力密封和縱向可移動的致動器活塞36。致動器活塞36的下邊緣被加工成具有一稍微較小的直徑，從而其具有一環形凹槽37，一螺釘的端部形式的一止擋件38突伸到該凹槽37內，其中該止擋件38插入經缸壁斜向地延伸的一孔內。螺釘的前段以一壓力密封方式裝入相配的孔內，此外一壓力密封墊圈設置在螺釘頭下。當移開螺釘時，致動器活塞可向下移出缸。致動器活塞的下表面59與缸孔及頂面17一起限定一壓力腔60，該壓力腔在所示的起點位置幾乎是空的，因為下表面抵靠在頂面17上。
一縱向可移動的泵活塞39插入泵缸內，該泵缸在其下部段40以一壓力密封的方式繞泵活塞安裝。該下部段經一錐形部段連續過渡到具有比下部段40更大的內徑的一上面的腔段41，並且缸孔在腔段的頂部連續過渡到上面的一阻尼腔42。
致動器活塞具有垂直於致動器縱軸線的一平面形的上端面43，並且泵活塞具有抵靠在所示活塞起點位置處的端面43上的一下端面44。兩個端面可以在泵活塞39與缸部段40之間以及在致動器活塞36與缸孔35之間的導向力的影響下沿徑向彼此獨立地運動。應當理解所指的向上、向下方向是為清楚起見而使用的，並且是用於所示燃料泵的安裝，其它的安裝方法、例如側向安裝在一垂直面上也是可以的。方向指示器也可以是向前和向後或者前和後，向前和前表示泵活塞在所開動的輸送衝程中的運動方向。
在由中間元件26產生的腔45內、在致動器缸24的頂部，安裝有一直立的環形壁46，該環形壁具有比缸孔35大的內徑。在泵活塞的下端，安裝一向上閉合的杯形護罩47，其側壁48向下延伸並且繞壁46的外表面向下伸出。該護罩和壁防止諸如洩漏的燃料和塵土顆粒之類的雜質進入致動器活塞的頂面內。代替圖中所示的護罩47的安裝(方式)，其中該圖中的護罩是由擰旋到泵活塞端部上的一螺母來壓緊到一錐形導面上的，也可將該護罩47緊縮(過盈)配合到泵活塞的一圓柱形導面上。靠近於致動器缸頂面的未示出的一排洩開口將腔45與排洩裝置23相連。
護罩側壁48的厚度向下減小。在中間元件26內，在側壁48的徑向相對側安裝有兩個傳感器49，這兩個傳感器49將信號經電線50傳送給控制單元9。這些信號可以是例如一電壓，其大小取決於傳感器與側壁48外表面之間的距離。由於該壁是傾斜的，因此當泵活塞向上運動時距離就增大，並且傳感器因而給控制單元提供有關活塞即時位置的反饋信號。
一燃料輸入通道51經排出通道31將泵腔52與環形腔30相連。在排出通道31與泵腔之間的流道中，設置一單向(止回)閥53，其僅允許燃料流入泵腔內。當泵腔內的壓力超過環形腔30內的初級泵壓力時，單向閥就關閉，而一旦當泵活塞的輸送衝程結束從而泵腔內的壓力又下降時，該單向閥再次打開並允許初級泵壓力下的燃料流入。該單向閥被擰旋到上部段29的一側向孔54內，帶來該單向閥不會佔據泵缸頂面上空間的優點。
三個燃料輸出通道55從腔段41引出並且在用於噴射器6的壓力管連接處終止於向上的排出口56。每一通道55包括一徑向孔和一軸向孔，其中徑向孔的外端由擰入其內的一元件57封堵。如圖3所示，這三個徑向孔和孔51、54可以均勻地分布在缸的圓周方向。在與壓力管相連的連接處，如果需要的話可以在壓力管內設置一單向閥，從而防止在輸送衝程結束後燃料流回到泵腔內。此外，可以設有一軸向中央孔58，其從阻尼腔42的頂部引出。該孔58由一元件57封堵，但如果需要的話，該孔可以用於插入一舉升工具，該舉升工具可被擰旋到泵活塞的頂部上，從而該活塞可以隨泵缸一起被提舉出來。
泵活塞具有一臺階形的前端面，該前端面具有一環形的徑向最外的部段61和一中央的徑向最內的部段62，其中徑向最內的部段62設置於部段61之上。由此所述泵活塞在這兩個部段之間具有一最上的部段63，其高度相應於阻尼腔42的高度，而其外徑則略小於阻尼腔的內徑。
燃料泵如下操作當控制閥11使致動器內的壓力腔60保持與排洩裝置、即閥的油箱口相連時，壓力腔內的流體壓力降低到例如0.5巴的剩餘壓力。在本文中，排洩裝置是指排洩所使用的液壓流體的一種一般的可能性。因此，該排洩裝置不需具有大氣壓力。連接到閥的油箱口的排洩裝置可以被加壓到一小的剩餘壓力，例如前述的0.5巴。當腔被連接到排洩裝置時，單向閥打開並且允許初級泵壓力下的燃料流入泵腔52內，從而所述腔內的壓力為例如8巴的剩餘壓力。當排洩壓力被設置在大氣壓以上時，致動器活塞與泵活塞面積之比必須小於泵腔內的初級泵壓力與致動器的壓力腔內的排洩壓力之比，以使作用於泵活塞上的向下的力超過作用於致動器活塞上的向上的力。在所示的實施例中，活塞面積之比是4∶1，而壓力絕對值之比是大約6∶1。
只要控制閥處於所述的位置，泵活塞與致動器活塞就會由泵腔內的壓力向下推，並因此而移回到所示的起始位置，活塞彼此抵靠並且致動器活塞的下表面59抵靠分配器塊的頂面17。
當控制閥被致動而使其高壓口連接到通道16時，壓力腔60內的壓力就會突然增大到高壓管內的壓力，例如增大到250巴。致動器活塞被該壓力向前推並將泵活塞驅動到泵腔52內，其中壓力的增大會導致單向閥53關閉並且壓力管5內的壓力增大。在活塞的一較短的運動後，管5內的燃料壓力達到噴射器的開啟壓力，其可以是例如400巴，並且開始燃料噴射。
當控制單元9使得噴射中斷並且發送一致動信號來轉換控制閥11時，通道16就重新連接到油箱口上，並且壓力腔內的壓力快速降低到排洩壓力，同時泵腔內的壓力也降低到初始泵壓力，並且泵活塞停止。接著，單向閥53打開，並且燃料又開始流入壓力腔內，從而將泵活塞和致動器活塞推回到它們的起始位置，隨後可以重複該過程來進行下一次噴射序列。
值得注意的是，在返回運動過程中，泵腔僅需供給對應於在前次序列中的噴射量的一燃料量，並且在一兩衝程發動機中通常是在發動機的1/15轉的過程中發生噴射，隨後保留髮動機的14/15轉來返回活塞，或者影響由同一泵對其它汽缸內的噴射。即使在活塞上具有相對較小的總的向下作用力，活塞也具有充足的時間來返回到其固定的起始位置。
當然，對上述實施例可以作多種變型。例如，通過給致動器缸設置通向壓力腔的一輸送通道，可以給致動器缸設計一封閉的底部。還可以不用進一步的措施來給致動器活塞的頂面提供不同的設計結構，例如臺階形的，並且致動器活塞上的一直立螺栓可以支承杯形護罩47，以獲得泵活塞的下表面鬆弛地抵靠在護罩頂面上的效果。當無需有關位置的信號時，泵活塞可以被設計成沒有護罩。可以、但不希望給燃料泵設計能以傳統的方式吸收張力的一殼體。此外，兩個泵缸可以成整體而沒有一實際的腔穴，致動器的缸孔可以例如階梯式地或者呈錐形地過渡到泵的缸孔，以獲得一較短的燃料泵，該燃料泵既沒有直立的內壁，也沒有一內護罩。如果泵要向4個噴射器輸送燃料，則限流裝置可以類似於單向閥那樣設置在一側向孔內。此外，排出口56可以是側向的，從而壓力管5被安裝到泵的側壁上。而且，燃料泵可以安裝成使致動器缸位於泵缸之上，並且同時可以省略環形壁46與杯形護罩47，因為沒有任何洩漏的燃油會向下流並與洩漏的液壓流體混合的可能性，其中洩漏的燃油通常排洩到柴油機的油底殼內。燃料泵也可設置在分配器下或旁或者其它地方，例如設置在缸蓋19上。
權利要求
1.用於操作一內燃機的、尤其是一兩衝程十字頭型發動機的一液壓致動的燃料泵(1)的一種方法，其中燃料泵具有用於在初級泵壓力下將燃料分配給燃料泵的一燃料管(20)；和用於將不同於燃料的一加壓液壓流體分配給燃料泵的一高壓管；在燃料泵內的一泵活塞(39)，其在一輸送衝程中通過在一致動器缸(24)內的一致動器活塞(36)向前驅動，與此同時從一泵腔(52)中壓出燃料，而在一返回衝程中向後驅動，與此同時從燃料管向泵腔注入燃料；和由一電子致動的控制閥(11)控制的致動器活塞，由此致動器缸內的一壓力腔可以從高壓管提供液壓流體或者被連接到一排洩裝置，其特徵是在每一噴射序列之間，通過泵腔(52)內的泵活塞的端面(61，62)上的燃料壓力的作用，泵活塞(39)返回到一固定的起始位置，並且燃料泵的輸送量由在泵活塞已輸送所需的容量時，控制閥(11)切斷向壓力腔的液壓流體的輸送來電子地控制。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵是一電子控制單元(9)打開或關閉燃料泵來在同一發動機負荷下輸送一附加的容量，該附加的容量是在所述發動機負荷下燃料量的1～60％，並且與此同時該燃料與相應於附加容量的水混合。
3.用於一內燃機的、特別是一兩衝程柴油機的一液壓致動的燃料泵，包括一泵活塞(39)，其可在一泵腔(29)內縱向地移動並且具有一前端面，該前端面與泵缸一起限定一泵腔(52)；和一致動器活塞(36)，其位於泵活塞的延伸位置並且可在致動器缸(24)內縱向地移動，且具有一活塞表面(59)，該活塞表面位於一壓力腔內、背離泵活塞並且具有一比泵活塞的橫截面面積大得多的面積，該泵活塞相對於致動器活塞是鬆弛的；帶有一單向閥(53)的至少一個燃料輸入通道(51)通向泵腔；和至少一個燃料輸出通道(55)從泵腔引出並通向至少一個排出口，其特徵在於泵缸(25)和致動器缸(24)是獨立的單元，它們由一環形中間隔離部件(26)相互隔開，並且泵缸具有向下突伸到隔離部件內的一下部段(28)，和相對於該下部段徑向突伸的一上部段(29)，並且它們由蓋螺栓(33)安裝。
4.如權利要求3所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是泵活塞(39)由泵缸(25)內的相配的缸孔在徑向進行唯一的導向，致動器活塞(36)由在相配的致動器缸內的缸孔(35)在徑向進行唯一的導向，並且這兩個活塞可以在徑向相互自由地調節。
5.如權利要求3或4所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是致動器缸(24)是帶有一軸向貫通的缸孔(35)的一環形單元，並且燃料泵安裝在一分配器塊(2)的頂面(17)上，致動器缸的缸孔(35)位於分配器塊頂面的一排出口的中間延伸部位，從而壓力腔由致動器缸徑向地限定和分別由致動器活塞的活塞表面以及分配器塊的頂面軸向地限定。
6.如權利要求3～5之任一所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是缸的下部段(28)的外表面設有一環形凹口，該外表面在其頂部與底部相對於所環繞的中間部件(26)的內表面壓力密封，在中間部件的壁內的一燃料入口(22)引入由凹口和中間部件形成的環形腔(30)內，並且帶有減壓限流裝置的一排出通道(31)被連續地連接到該環形腔。
7.如權利要求3～6之任一所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是在致動器缸(24)的頂面上具有一直立的環形壁(46)，該環形壁帶有比致動器缸的缸孔大的一內徑，並且一向上封閉的杯形護罩(47)設置在泵活塞(39)的離繞環形壁向下延伸的泵缸的下表面一定距離的下端。
8.如權利要求7所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是杯形護罩(47)的壁厚向下減小，並且至少兩個傳感器(49)安裝在中間部件內位於護罩的相對側，以檢測泵活塞(39)的即時位置。
9.如權利要求3～8之任一所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是泵缸具有以一壓力密封的方式繞泵活塞(39)裝配的一下部段(40)，和具有比該下部段大的一內徑的一腔段(41)，燃料輸入通道(51)通向腔段的側壁，並且至少兩個燃料輸出通道(55)從腔段的側壁引出。
10.如權利要求9所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是燃料輸出通道(55)被連接到向上的排出口(56)，並且用於通向燃料噴射器(6)的壓力管(5)的凸緣(8)被安裝在泵缸的上部段的頂面上。
11.如權利要求9或10所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是泵缸(25)的腔段(41)以上的區域具有一較小直徑的部段，其構成一向上封閉的阻尼腔(42)，並且泵活塞具有一最上的部段(63)，其高度相應於阻尼腔的高度並且其外徑略小於阻尼腔的直徑。
12.如權利要求3～11之任一所述的液壓致動的燃料泵，其特徵是致動器活塞(36)具有靠近其下表面的一凹槽(37)，並且安裝在致動器缸的壁內的一止動件(38)伸入該凹槽內。
全文摘要
用於一內燃機的一液壓致動的燃料泵(1)具有一泵活塞(39),該泵活塞通過一致動器活塞(36)在一輸送衝程中向前驅動。在每一噴射序列中,泵活塞(39)通過在泵腔(52)內的泵活塞的端面(61,62)上的燃料壓力的作用而返回到一固定的起始位置。燃料泵的輸送量由在泵活塞已經輸送所需量時,通過控制閥(11)切斷向壓力腔的液壓流體的輸送來電子地控制。泵缸(25)與致動器缸(24)是獨立的單元,它們由一中間隔離部件(26)相互隔開。
文檔編號F02M59/44GK1256742SQ98805230
公開日2000年6月14日 申請日期1998年5月27日 優先權日1997年5月28日
發明者漢寧·林奎斯特, 保羅·森克 申請人:曼B與W狄賽爾公司