專利名稱：用于大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)的燃料泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)的燃料泵，更具體地，涉及一種用于用不具有良好的潤滑性能的代用燃料操作或者用有磨蝕性的燃料操作的大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)的燃料泵。
背景技術(shù)：
具有十字頭的大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)通常在例如集裝箱運(yùn)貨船的大型遠(yuǎn)洋船舶中或在發(fā)電廠中用作原動機(jī)。
不斷上漲的油價(jià)導(dǎo)致嘗試用例如DME (二甲醚)、石油焦和煤泥之類的替代燃料類型來操作大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)。這種燃料具有可用的燃燒性能，但它們與例如燃料油或重質(zhì)燃料油等傳統(tǒng)燃料的最大不同在于，它們在實(shí)用中缺乏潤滑性能。缺乏潤滑性能對于將高壓燃料輸送至發(fā)動機(jī)氣缸頂部中的燃料閥的高壓燃料泵中形成一些挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)燃料泵具有凸輪或接收于膛孔中的液壓驅(qū)動的往復(fù)式柱塞，在該柱塞和膛孔之間具有限定間隙。在柱塞的圓周表面和在膛孔的內(nèi)表面之間的潤滑由被泵壓力推到該限定間隙之中的燃料油提供。在該間隙中的燃料油提供足夠的潤滑。然而，在使用多種代用燃料時卻不是這樣的情況，并且，如果不改型，傳統(tǒng)的燃料泵會由于在使用不具有良好潤滑性能或甚至為有磨蝕性的代用燃料操作時卡死等而失效。
JP1030676公開一種使用二甲醚的柴油發(fā)動機(jī)，其中，安裝連通管用于將燃料噴射泵的柱塞下腔室與凸輪腔室連通。使從柱塞和柱塞套之間的間隙中泄漏并且蒸發(fā)的DME(二甲醚)燃料氣體通過該連通管流動到凸輪腔室之中，則能夠減少該DME燃料氣體通過噴射泵的挺桿部分向凸輪腔室的流動。在凸輪腔室中流動的DME從進(jìn)氣管通過凸輪軸、發(fā)動機(jī)曲柄箱和竄漏氣體導(dǎo)管送至發(fā)動機(jī)的燃燒室，以作為燃料被使用。在凸輪腔室中的潤滑油的油位由于流入到該凸輪腔室中的氣體而增高，使得能夠充分地獲得對柱塞下部零件的潤滑。發(fā)明內(nèi)容
在該背景下，本申請的目的是提供一種克服或至少減少上文指出的問題和缺點(diǎn)的發(fā)動機(jī)。
該目的通過提供一種用于具有十字頭的大型多缸二沖程渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)的燃料泵而實(shí)現(xiàn)，所述燃料泵包括:殼體，所述殼體限定主膛孔；主柱塞，所述主柱塞以第一限定間隙可滑動地接收于所述主膛孔中，所述主柱塞被構(gòu)造為在所述主膛孔中往復(fù)運(yùn)動；通過所述膛孔和所述主柱塞限定的泵腔室；與所述泵腔室流體連接的至少一個燃料端口 ；輔助柱塞，所述輔助柱塞以第二限定間隙可滑動地接收于輔助膛孔中；通過所述輔助膛孔和所述輔助柱塞限定的輔助泵腔室；與所述輔助泵腔室流體連接的潤滑油進(jìn)口 ；布置于所述主柱塞中的潤滑油導(dǎo)管，所述潤滑油導(dǎo)管連接至所述輔助泵腔室并通到所述第一限定間隙中。
通過將潤滑油導(dǎo)管一體結(jié)合到主柱塞中，能夠提供向第一限定間隙的緊湊且有效的潤滑/密封油供給裝置，使得主活塞被很好地潤滑并且使得能夠避免燃料進(jìn)入到主間隙中。
在一個實(shí)施方式中，所述輔助柱塞為所述主柱塞的減小直徑的延伸部，并且所述輔助膛孔為所述主膛孔的減小直徑的延伸部。因此，這兩個柱塞占據(jù)很小的空間并且容易在Iv過程中由一塊材料制造。
在一個實(shí)施方式中，所述輔助柱塞與所述主柱塞一致地移動。因此，使燃料泵簡單且可靠，并且潤滑油供給通過燃料噴射事件自動地正時。
在一個實(shí)施方式中，所述潤滑油導(dǎo)管的一個末端直接連接至所述輔助泵腔室。
在一個實(shí)施方式中，所述輔助膛孔形成于所述主柱塞中，并且，所述輔助柱塞與所述殼體固定在一起并伸出通過所述泵腔室并伸入到所述輔助膛孔中。因此，使燃料泵簡單且可靠，并且潤滑油供給通過燃料噴射事件自動地正時。
在一個實(shí)施方式中，潤滑油供給通道將輔助泵腔室連接至潤滑油進(jìn)入導(dǎo)管，并且該潤滑油供給通道形成于輔助柱塞中和泵殼體中。
在一個實(shí)施方式中，所述輔助柱塞的直徑、所述第一限定間隙和所述第二限定間隙的尺寸構(gòu)造為使得潤滑/密封油在泵行程期間被從所述第一限定間隙和從所述第二限定間隙推壓到所述泵腔室中。因此，避免燃料進(jìn)入到第一或第二限定間隙中并確保潤滑/密封油存在于第一和第二限定間隙中以便潤滑主柱塞和輔助柱塞。
上文的目的還通過提供一種慢速運(yùn)行的大型二沖程渦輪增壓直流柴油發(fā)動機(jī)而實(shí)現(xiàn)，該柴油發(fā)動機(jī)包括多個氣缸、十字頭、潤滑油供給系統(tǒng)、與所述氣缸關(guān)聯(lián)的燃料噴射閥、低壓燃料供給系統(tǒng)、燃料泵，所述燃料泵具有:殼體，所述殼體限定主膛孔；主柱塞，所述主柱塞以第一限定間隙可滑動地接收于所述主膛孔中，所述主柱塞被構(gòu)造為在所述主膛孔中往復(fù)運(yùn)動；通過所述膛孔和所述主柱塞限定的泵腔室；與所述泵腔室流體連接的至少一個燃料進(jìn)口，所述燃料進(jìn)口連接至所述低壓燃料供給系統(tǒng)；燃料出口，所述燃料出口連接至一個或更多個燃料閥；輔助柱塞，所述輔助柱塞以第二限定間隙可滑動地接收于輔助膛孔中；通過所述輔助膛孔和所述輔助柱塞限定的輔助泵腔室；與所述輔助泵腔室流體連接的潤滑油進(jìn)口，所述潤滑油進(jìn)口連接至所述潤滑油供給系統(tǒng)；布置于所述主柱塞中的潤滑油導(dǎo)管，所述潤滑油導(dǎo)管連接至所述輔助泵腔室并通到所述第一限定間隙中。
從具體實(shí)施方式
部分，根據(jù)本公開的燃料泵和大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的其他目標(biāo)、特征、優(yōu)點(diǎn)和性能將變得清楚。


在本說明書的以下詳細(xì)說明部分中將參照附圖示出的示例性實(shí)施方式更詳細(xì)地說明該燃料泵，附圖中:
圖1為通過根據(jù)示例性實(shí)施方式的燃料泵的截面圖；以及
圖2為通過根據(jù)另一示例性實(shí)施方式的燃料泵的截面圖。
具體實(shí)施方式
在下文的詳細(xì)說明中，將通過示例性實(shí)施方式描述該用于大型二沖程發(fā)動機(jī)的燃料泵10。圖1和2示出根據(jù)示例性實(shí)施方式的燃料泵以及慢速運(yùn)行的大型低速渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)的其他一些部分。
該燃料系統(tǒng)包括一個或更多個燃料罐。能夠?yàn)樘囟ǖ娜剂显O(shè)置專用燃料罐。這種燃料罐能夠?yàn)橛糜谥刭|(zhì)燃料油的加熱燃料罐，或者為具有攪拌裝置和煤與水混合單元的煤泥罐，或者為具有攪拌裝置和石油焦與水混合單元的石油焦罐。
大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)包括多個用于將高壓燃料輸送至位于發(fā)動機(jī)氣缸頂部處的燃料閥的燃料泵。通常，為每個氣缸提供單獨(dú)的燃料泵。通過低壓泵向燃料泵10提供例如重質(zhì)燃料油、煤泥或石油焦之類的燃料。在圖1和2中，燃料罐、供給系統(tǒng)和低壓泵由帶標(biāo)號12的源符號表示。
帶有泵筒體的主柱塞14可滑動地接收于圓筒殼體或泵筒16中的主膛孔15中，其中在主柱塞14和主膛孔15之間具有第一限定間隙。主柱塞14通過由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的凸輪軸在輸送方向上移動，并通過柱塞彈簧歸位，或者，該主柱塞14通過液壓在輸送方向上移動并通過柱塞彈簧或燃料壓力歸位。凸輪壓力或液壓在圖1中用箭頭17指示。液壓通過比例閥(未示出)控制。該比例閥通過電子控制單元控制。比例閥的電子-液壓控制允許燃料噴射速率整形和可變噴射正時。
在發(fā)動機(jī)中使用的泵的凸輪驅(qū)動的形式是可逆的。在相反的旋轉(zhuǎn)方向上，通過相對于凸輪改變滾子的位置而預(yù)定噴射正時。該凸輪驅(qū)動的泵為VIT (可變噴射正時)泵。
主柱塞的與主壓力腔室19相對的縱向端部設(shè)置有將漏油引導(dǎo)至漏油收集通道的傘狀件13，并且主柱塞的該端部與促動柱塞17的第一端部毗鄰。凸輪或液壓17作用于促動柱塞16的另一端部。
當(dāng)該燃料泵被凸輪驅(qū)動時，主柱塞14的行程長度是固定的，主柱塞14在凸輪軸的每一轉(zhuǎn)中通過完整行程并進(jìn)行進(jìn)氣行程和壓縮行程。然而，在凸輪驅(qū)動形式的燃料泵10中，有效行程一即，與泵行程關(guān)聯(lián)的位移一能夠通過偏斜切斷邊緣(未示出)與主柱塞的可調(diào)旋轉(zhuǎn)位置的結(jié)合而以熟知的方式改變。
泵腔室19被限定于泵殼體11中并位于主柱塞14的頂部和主膛孔15的一個端部的內(nèi)壁之間。
泵腔室19經(jīng)由導(dǎo)管21連接至燃料進(jìn)口 23和燃料出口 25。
燃料進(jìn)口 23經(jīng)由燃料供給導(dǎo)管27連接至燃料供給系統(tǒng)12。出口 25連接至發(fā)動機(jī)氣缸(未示出)的燃料閥(未示出)。在燃料供給導(dǎo)管27中的止回閥28防止燃料流回到燃料供給系統(tǒng)12之中。
在進(jìn)氣行程期間，主柱塞14經(jīng)由燃料進(jìn)口 23將燃料吸入到泵腔室19之中。
在泵行程期間，壓力在泵腔室19中建立，并且，當(dāng)超過閾值時，燃料閥打開且燃料從泵腔室19輸送至出口 25。
輔助柱塞30從主柱塞14上延伸。該輔助柱塞30在該實(shí)施方式中與主柱塞14同心并且與主柱塞14成一體，但是應(yīng)當(dāng)理解到，該輔助柱塞30和主柱塞14能夠由兩個連接的元件組成。輔助柱塞30從主柱塞14上延伸通過主泵腔室19進(jìn)入到形成于泵殼體11中的輔助膛孔之中。輔助膛孔為主膛孔15的同心的延伸部。輔助柱塞30以第二限定間隙可滑動地且往復(fù)地接收于輔助膛孔中。輔助泵腔室32通過輔助膛孔和輔助柱塞30限定。輔助泵腔室連接至潤滑油進(jìn)口 34。低壓潤滑油泵36將潤滑或密封油從潤滑或密封油儲液器38經(jīng)由潤滑或密封油供給管線40供給至潤滑油進(jìn)口 34。
主柱塞14中布置有潤滑油導(dǎo)管42。潤滑油導(dǎo)管42的一個末端連接至輔助泵腔室19，并且潤滑油導(dǎo)管的另一末端通到第一間隙中。潤滑油導(dǎo)管42能夠形成分支，使得它具有在若干個呈放射狀地且軸向地間隔的位置處通到第一限定間隙中的多個末端。
輔助柱塞30與主柱塞14 一致地移動。在泵行程期間，輔助泵腔室19也被加壓。輔助泵腔室19中的壓力是潤滑/密封油的質(zhì)量流的函數(shù)，該質(zhì)量流又依賴于在主柱塞和主膛孔之間的第一限定間隙和在輔助柱塞30和輔助膛孔之間的第二限定間隙。
輔助柱塞14的往復(fù)運(yùn)動將形成大小由輔助柱塞30的直徑的尺寸和第一限定間隙的尺寸以及第二限定間隙的尺寸來確定的密封或潤滑油壓力，密封/潤滑油通過該壓力逸出并最后終止于主泵腔室中且與燃料混合或者最后終止于排油通道中。主間隙、輔助間隙和輔助柱塞30的直徑的尺寸相對于彼此地構(gòu)造成使得從各個間隙中流出到主泵腔室19中的密封/潤滑油的實(shí)際壓力高于主泵腔室19中的實(shí)際壓力。
大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)的燃料噴射壓力現(xiàn)今約為800巴，并期望在未來變得更高。在泵行程期間，在主間隙和輔助間隙中的密封/潤滑油的壓力應(yīng)當(dāng)比泵行程中的壓力高出至少50巴。相應(yīng)地，在輔助泵腔室32中的峰值壓力需要比在主泵腔室中的峰值壓力高出約100巴以確保在泵行程期間限定間隙中的密封/潤滑油的壓力高于泵腔室中的燃料的壓力，以使得確保密封/潤滑油以受控速率從限定間隙流至主泵腔室之中，并且確保燃料無法進(jìn)入限定間隙中。
由于輔助柱塞30和主柱塞14 一致地移動，密封或潤滑油供給通過燃料噴射正時，防止燃料進(jìn)入在柱塞和膛孔之間的兩個限定間隙，因而防止卡死。
潤滑油泵36應(yīng)當(dāng)以至少稍高于燃料供給壓力的壓力來供給密封/潤滑油，以避免燃料進(jìn)入處于低壓期的限定間隙。圖2示出燃料泵的另一示例性實(shí)施方式。該實(shí)施方式本質(zhì)上與根據(jù)圖1的實(shí)施方式相同，除了輔助柱塞30與泵殼體11固定在一起并通過主泵腔室19伸入到形成于主柱塞30的一個端部中的輔助膛孔之中。相應(yīng)地，輔助泵腔室32通過輔助柱塞30和輔助膛孔限定并形成于主柱塞14內(nèi)，在該輔助柱塞30和輔助膛孔之間具有第二限定間隙。將潤滑/密封油進(jìn)口 34連接至輔助泵腔室32的潤滑/密封油供給導(dǎo)管33形成于泵殼體11內(nèi)部以及輔助柱塞30內(nèi)部。
當(dāng)主柱塞13被液壓促動器或凸輪17推動以進(jìn)行泵行程時，輔助柱塞被推動到輔助膛孔之中，并且潤滑/密封油的輸送因而通過燃料噴射事件自動地正時，正如根據(jù)圖1的示例性實(shí)施方式中的一樣。兩個限定間隙以及輔助活塞的直徑的尺寸構(gòu)造也與根據(jù)圖1的實(shí)施方式相同。
輔助柱塞30在上面的實(shí)施方式中已經(jīng)被描述為圓柱形狀的。然而，應(yīng)當(dāng)理解，該輔助柱塞可具有橢圓的其他適合的橫截面形狀，或者具有中空的環(huán)形形狀的橫截面。此外，可以有兩個較小的輔助活塞，代替一個大的輔助活塞。
術(shù)語潤滑油或密封油應(yīng)當(dāng)被廣義地解釋并包括任何具有適合的潤滑性能的液體，例如，重質(zhì)燃料油、燃料油(柴油)或?qū)Ｓ脻櫥汀?br> 在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包括”不排除其他元件或步驟。在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“一”不排除為多個的情況。單個處理器或其他單元可完成在權(quán)利要求中闡述的若干裝置的功能。
在權(quán)利要求中使用的參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。
雖然出于說明的目的，已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解，這些細(xì)節(jié)完全是用于該說明目的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在不背離本發(fā)明的范圍的情況下對其進(jìn)行變型。
權(quán)利要求
1.一種燃料泵(10)，用于具有十字頭的大型多缸二沖程渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)，所述燃料泵包括: 殼體(11)，所述殼體(11)限定主膛孔(15)； 主柱塞(14)，所述主柱塞(14)以第一限定間隙可滑動地接收于所述主膛孔(15)中，所述主柱塞(14)被構(gòu)造為在所述主膛孔(15)中往復(fù)運(yùn)動； 通過所述膛孔(15)和所述主柱塞(14)限定的泵腔室(19)； 與所述泵腔室(19)流體連接的至少一個燃料端口(23、25)； 輔助柱塞(30)，所述輔助柱塞(30)以第二限定間隙可滑動地接收于輔助膛孔中； 通過所述輔助膛孔和所述輔助柱塞(30)限定的輔助泵腔室(32)； 與所述輔助泵腔室(32)流體連接的潤滑油進(jìn)口( 34); 布置于所述主柱塞(14)中的潤滑油導(dǎo)管(42)，所述潤滑油導(dǎo)管(42)連接至所述輔助泵腔室(32)并通到所述第一限定間隙中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料泵，其中，所述輔助柱塞(30)為所述主柱塞(14)的減小直徑的延伸部，并且所述輔助膛孔為所述主膛孔(15)的減小直徑的延伸部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料泵，其中，所述輔助柱塞(30)與所述主柱塞(14)一致地移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料泵，其中，所述潤滑油導(dǎo)管(42)的其中一個末端直接連接至所述輔助泵腔室(32)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料泵，其中，所述輔助膛孔形成于所述主柱塞(14)中，并且，所述輔助柱塞與所述殼體(11)固定在一起并伸出通過所述泵腔室(19)并伸入到所述輔助膛孔中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的燃料泵，包括將所述輔助泵腔室(32)連接至潤滑油進(jìn)口(34)的潤滑油供給通道(33)，所述潤滑油供給通道(33)形成于所述輔助柱塞(30)中和所述泵殼體(11)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料泵，其中，所述輔助柱塞(30)的直徑、所述第一限定間隙和所述第二限定間隙的尺寸構(gòu)造為使得潤滑/密封油在泵行程期間被從所述第一限定間隙和從所述第二限定間隙推壓到所述泵腔室(19)中。
8.一種慢速運(yùn)行的大型二沖程渦輪增壓直流柴油發(fā)動機(jī)，包括多個氣缸、十字頭、潤滑油供給系統(tǒng)、與所述氣缸關(guān)聯(lián)的燃料噴射閥、低壓燃料供給系統(tǒng)、燃料泵，所述燃料泵具有:殼體(11)，所述殼體(11)限定主膛孔(15);主柱塞(14)，所述主柱塞(14)以第一限定間隙可滑動地接收于所述主膛孔(15)中，所述主柱塞(14)被構(gòu)造為在所述主膛孔(15)中往復(fù)運(yùn)動；通過所述膛孔(15)和所述主柱塞(14)限定的泵腔室(19);與所述泵腔室(19)流體連接的至少一個燃料進(jìn)口(23)，所述燃料進(jìn)口連接至所述低壓燃料供給系統(tǒng)；燃料出口(25)，所述燃料出口連接至一個或更多個燃料閥；輔助柱塞(30)，所述輔助柱塞(30)以第二限定間隙可滑動地接收于輔助膛孔中；通過所述輔助膛孔和所述輔助柱塞(30)限定的輔助泵腔室(32);與所述輔助泵腔室(32)流體連接的潤滑油進(jìn)口(34)，所述潤滑油進(jìn)口(34)連接至所述潤滑油供給系統(tǒng)；布置于所述主柱塞(14)中的潤滑油導(dǎo)管(42)，所述潤滑油導(dǎo)管(42)連接至所述輔助泵腔室(32)并通到所述第一限定間隙中。
全文摘要
一種用于大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)的燃料泵(10)，該大型渦輪增壓二沖程柴油發(fā)動機(jī)用不具有良好的潤滑性能的代用燃料進(jìn)行操作或者用甚至有磨蝕性的燃料進(jìn)行操作。該燃料泵(10)設(shè)置有輔助柱塞(30)、輔助膛孔和輔助泵腔室(32)，以便將潤滑/密封油泵送至主柱塞(14)和主膛孔(15)之間的間隙中以及輔助柱塞(30)和輔助膛孔之間的間隙中，從而防止燃料進(jìn)入那些間隙并且確保恰當(dāng)?shù)臐櫥?。潤?密封油導(dǎo)管(42)形成在主柱塞(14)中并將輔助泵腔室(32)連接至在主柱塞(14)和主膛孔之間的間隙。
文檔編號F02M59/44GK103161634SQ201210535970
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者約翰內(nèi)斯·弗拉魯普 申請人:曼柴油機(jī)和渦輪公司,德國曼柴油機(jī)和渦輪歐洲股份公司的聯(lián)營公司