專利名稱：高壓泵以及減少高壓泵中流體混合的方法
技術領域：
本發(fā)明整體涉及高壓泵，并且更具體地涉及減少高壓泵中的流體混合。
背景技術：
諸如機油的潤滑流體通常被泵送通過流體泵，以潤滑泵中的運動部件。潤滑流體 與被泵送的流體的混合會漸漸破壞潤滑流體的潤滑性且/或使得被泵送的流體被潤滑流 體所污染。例如，很多燃料系統(tǒng)包括將燃料從燃料艙中抽出的低壓輸送泵以及在噴射之前 增加燃料壓力的高壓泵。潤滑流體(一般是機油)在高壓泵中流動以潤滑運動部件。高壓 泵的活塞缸中由凸輪驅動往復運動的活塞增加燃料的壓力?；钊耐鶑瓦\動和活塞缸中的 壓力可以導致一些燃料在活塞與活塞缸之間移動。如果允許燃料移動出活塞缸外并進入凸 輪室區(qū)域，燃料將直接與潤滑油混合，降低潤滑油的潤滑質量，從而導致整個潤滑系統(tǒng)潛在 的嚴重問題。為了降低往復運動的活塞與活塞缸之間的燃料移動，已知一種方法是將諸如0形 環(huán)的密封件定位在活塞缸和往復運動的活塞之間以阻止燃料移動進入潤滑油系統(tǒng)中。但 是，很多流體泵送往復運動的活塞可能承受相當劇烈的壓力變化，因而縮短了密封件的壽 命并降低密封能力。為了減小作用于0形環(huán)的壓力并進一步減少流體混合，于1999年5月11日授權予 Stockner等人的編號為5，901，686的美國專利中說明的一種流體密封件被設計用于一種 包括在活塞缸內往復運動的活塞的燃料噴射器，該活塞缸包括使燃料壓力提高的增壓室。 流體密封件包括由活塞限定并且定位在增壓室與0形環(huán)之間的環(huán)形壓力蓄積容積。燃料噴 射器主體限定了壓力釋放通道，當活塞處于縮回位置時壓力釋放通道定位在蓄積容積和增 壓室之間，并使得活塞缸與低壓返回線路流體連接。隨著當活塞推進以使得增壓室內的燃料增壓時燃料在活塞缸與活塞之間移動，一 些燃料從活塞缸流入壓力釋放通道使得0形環(huán)上的壓力被降低，同時另一部分燃料在壓力 蓄積容積內蓄積。當推進的活塞的壓力蓄積容積與壓力釋放通道對準時，由于壓力蓄積容 積下降至與低壓返回線路同樣的低壓，所以0形環(huán)上的壓力顯著地下降。當活塞推進超過 壓力釋放通道時，蓄積容積內的壓力又將上升，直至噴射事件結束。雖然通過壓力蓄積容積與壓力釋放通道的結合降低了 0形環(huán)上的壓力，但是在大 部分的活塞壓力沖程中移動到活塞缸的燃料仍然可以在活塞缸中移動和蓄積。僅在壓力蓄 積容積與壓力釋放通道流體連接的短暫時間中，壓力蓄積容積中的燃料能夠從活塞缸中排 出ο本發(fā)明旨在克服上述的一個或多個問題或其他問題。
發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個方面，一種泵包括殼體、活塞、第一環(huán)和第二環(huán)。殼體包括用于第 一流體的入口、用于具有第二壓力的第二流體的入口、以及與用于第一流體的入口流體聯(lián)接的活塞缸。活塞能夠在活塞缸內運動，并且具有暴露于第一流體的第一端和暴露于第二 流體的第二端。第一環(huán)與用于第二流體的入口流體聯(lián)接。第二環(huán)與具有第三壓力的泄出回 路流體聯(lián)接且第三壓力低于第二壓力。第一環(huán)和第二環(huán)沿著活塞缸的長度定位。在本發(fā)明的另一個方面，一種燃料系統(tǒng)包括燃料源、潤滑流體源、低壓泵、高壓泵 和至少一個燃料噴射器。低壓泵包括低壓泵入口和低壓泵出口。低壓泵入口流體聯(lián)接至燃 料源。高壓泵包括殼體、活塞、第一環(huán)和第二環(huán)。殼體包括與低壓泵出口流體聯(lián)接的高壓 泵入口、高壓泵出口、潤滑流體入口、以及能夠流體連接至高壓泵入口和高壓泵出口的活塞 缸?；钊軌蛟诨钊變冗\動，且活塞的第一端暴露于燃料且第二端暴露于潤滑流體。第 一環(huán)位于活塞缸內并且與潤滑流體入口流體聯(lián)接。第二環(huán)位于活塞缸內并且與低壓泵入口 流體聯(lián)接。至少一個燃料噴射器與高壓泵出口流體聯(lián)接。潤滑流體入口的壓力大于低壓泵 入口的壓力。在本發(fā)明的又一個方面，提供一種用于阻止第一室中的第一流體與第二室中的第 二流體混合的方法，其中第一室與第二室位于缸的相反的端部并且由能夠在缸內運動的組 成元件隔開，該方法包括將第三流體源流體聯(lián)接至缸的第一部分的步驟。該方法還包括將 第三流體增壓至第三壓力、將流體泄出口與缸的第二部分流體聯(lián)接、并且將流體泄出口保 持為泄出壓力的步驟。該方法還包括將第三壓力保持為高于泄出壓力，使得第三流體能夠 從組成元件和缸之間的缸的第一部分流動至缸的第二部分以及至流體泄出口的步驟。
圖1是根據本發(fā)明的一種實施方式的燃料系統(tǒng)的示意圖。圖2是圖1的燃料系統(tǒng)的復合泵組件的等軸測圖。圖3是圖2的復合泵組件的高壓泵沿著AA線截取的側剖視圖。圖4是根據本發(fā)明的另一種實施方式的高壓泵的一部分的剖視圖。
具體實施例方式如圖1所示，示出了根據本發(fā)明的燃料系統(tǒng)10的示意圖。燃料系統(tǒng)10包括多個 燃料噴射器11，每個燃料噴射器通過單獨的分支通道13連接至高壓燃料共軌12。高壓燃 料共軌12由高壓泵14供給高壓燃料，高壓泵14由低壓泵15供給相對低壓的燃料。高壓 泵14的高壓泵殼體17限定與燃料共軌12流體連接的高壓泵出口 23以及通過第一返回線 路53與燃料艙19流體連接的返回線路出口 54。低壓泵15的低壓泵殼體18限定與燃料艙 19流體連接的低壓泵入口 26，燃料艙也通過第二返回線路20與燃料噴射器11流體連接。 雖然根據本發(fā)明在示出的實施方式中高壓泵14和低壓泵15在單獨的殼體內互相分開，但 是低壓泵15和高壓泵14也可以都包含在復合泵組件16中。高壓泵14的高壓泵殼體17 可以以傳統(tǒng)方式連接至低壓泵15的低壓泵殼體18，例如通過使用螺栓。低壓泵殼體18限 定低壓泵出口 25，低壓泵出口 25與高壓泵殼體17所限定的高壓泵入口 24流體連接。高壓 泵殼體17還限定潤滑流體入口27和潤滑流體出口 28。潤滑流體入口 27和潤滑流體出口 28分別通過潤滑供給線路30和潤滑返回線路31流體聯(lián)接至潤滑流體源29，圖中示出為發(fā) 動機機油槽。可以設置泵(未示出)以將潤滑流體從潤滑流體源29抽出并將潤滑流體加 壓以輸送至潤滑流體入口 29。泵將潤滑流體加壓至何種壓力可以根據應用而變化。但是，根據一種示例性的實施方式，潤滑流體保持在比低壓泵入口 26高的壓力。在一些情況下， 潤滑流體可以被加壓至600kPa或更高。在其他的情況或應用下，潤滑流體的壓力可以大于 或小于600kPa。通過泵連通線路22連接至高壓泵14并通過連通線路(未示出)連接至各個燃料 噴射器11的電子控制模塊21以傳統(tǒng)的方法控制燃料系統(tǒng)10的操作。當操作時，電子控制 模塊21產生的控制信號確定高壓泵14排入共軌12的燃料的量以及時間，以及燃料噴射器 11操作的時刻和持續(xù)時間(指示燃料噴射量)。未輸送至燃料共軌12的燃料可以通過第 一返回線路53再循環(huán)回到燃料艙19。參照圖2，示出了圖1的燃料系統(tǒng)10中的復合泵組件16的等軸測圖。應當理解， 復合泵組件16中已經去除了高壓泵殼體17的一部分和將低壓泵出口 25與高壓泵入口 24 連接起來的流體連通線路，以顯示出高壓泵14的內部結構。高壓泵殼體17的外周由虛線 示出。低壓泵殼體18限定了多個螺栓孔34，可以通過螺栓孔34將高壓泵殼體17螺栓連接 至低壓泵殼體18。高壓泵殼體17包括兩個筒35，每個筒35部分地限定活塞缸33(如圖3 所示)。泄出線路32將各朝向相應的活塞缸33開口的兩個環(huán)40(如圖3所示)流體連接 至低壓泵15的低壓泵入口 26，用作環(huán)40的泄出回路。雖然示出的實施方式包括兩個活塞 缸，應當理解，泵14可以包括任何數量的活塞缸，每個活塞缸均朝向環(huán)開口。泄出線路32 可以通過傳統(tǒng)的T形連接器41連接至低壓泵入口 26。因此，泄出線路32將通常處于相對 高壓的活塞缸33與流入低壓泵15的低壓燃料流體連接起來，從而形成了壓差。本領域技 術人員將理解，燃料流動的速度越大，低壓泵入口 26中的壓力越小。潤滑流體入口 27和出 口(未示出)允許機油流入和流出高壓泵殼體17，并且潤滑運動部件。參照圖3，示出了圖2的復合泵組件16的高壓泵14的側剖視圖。作為泵殼體17 的一部分的筒35限定活塞缸33，活塞37在活塞缸中往復運動。雖然僅示出一個活塞缸33 內的一個活塞37，但是應當理解，兩個活塞/活塞缸對的操作是類似的。活塞37和活塞缸 33限定了可以與高壓通道38和低壓燃料供給通道39流體連接的泵送室36。高壓通道38 流體連接至高壓泵出口 23，且低壓燃料供給通道39流體連接至高壓泵入口 24?；钊?7以 傳統(tǒng)的方式通過挺桿43聯(lián)接至凸輪42。凸輪42旋轉且挺桿43在由凸輪殼體46限定的凸 輪區(qū)域45內往復運動。雖然沒有示出，第二活塞隨著第二凸輪而往復運動。根據一種示例 性的實施方式，可操作成對凸輪以使得活塞互相異相地往復運動，且凸輪由發(fā)動機驅動并 且以使得泵送運動與燃料噴射運動同步的速率旋轉。應當理解，包括凸輪42的凸輪和挺桿 43由潤滑流體流潤滑。因此，凸輪區(qū)域45內存在機油的流動。根據一種示例性的實施方式，當活塞37經歷縮回沖程時，新的低壓燃料被從低壓 燃料供給通道39經過入口單向閥44抽入泵送室36。此時，泵送室36和低壓燃料供給通 道39之間通過溢出控制閥47的流體聯(lián)通被阻斷。溢出控制閥47包括電致動器，在泵送沖 程時電致動器可以用于控制溢出控制閥47以控制泵送室36的輸出。當活塞37經歷泵送 沖程且控制閥47打開時，泵送室36內的壓力使得溢出控制閥47的梭閥構件(未示出)運 動，以將泵送室36通過溢出控制閥47流體聯(lián)接至低壓燃料供給通道39。燃料可以從泵送 室36通過溢出控制閥47排出至低壓通道39。當溢出控制閥47關閉時，泵送室36內的燃 料會被推出經過出口單向閥進入高壓通道38并進入高壓共軌12。本領域技術人員將理解， 電致動器通電的正時(例如溢出控制閥47打開和關閉的正時)決定活塞運動所排出的燃料量中的哪些部分被推入高壓通道38而哪些其他部分被排出回到低壓通道39。因為活塞 互相異向地往復運動，且在泵送沖程中泵送室36僅通過溢出控制閥47連接至低壓燃料供 給通道39，所以泵送室36可以共用一個溢出控制閥47。應當理解，這里說明的系統(tǒng)和方法 可以使用各種高壓泵，包括以與所示出的不同的方式改變泵的輸入或輸出的泵，以及不具 有任何可變排量能力的泵。例如這里說明的系統(tǒng)和方法可以使用具有與各個活塞/活塞缸 對相關聯(lián)的電致動溢出控制閥的泵，其中溢出控制閥可以在使得低壓燃料供給通道與泵送 室流體連接的打開位置和使得低壓燃料供給通道與泵送室的連接斷開的關閉位置之間運 動。如同上述實施方式一樣，與各個溢出控制閥相關聯(lián)的電致動器被通電的正時決定活塞 運動所排出的燃料量中的哪些部分被推入高壓通道而哪些其他部分被排出回到低壓通道。 根據一種示例性的實施方式，環(huán)40 (也被稱為滲出環(huán))朝向活塞缸33開口并且通 過由高壓泵殼體17限定的泄出通道48流體連接至泄出線路32。筒35可選地限定密封槽 50，密封件51可以定位在密封槽中。密封件51可以是0形環(huán)、格來(glyd)環(huán)或類似物。密 封槽50可以在滲出環(huán)40和凸輪區(qū)域45之間沿著活塞缸33定位。當活塞37往復運動時， 在活塞37和活塞缸33之間移動的燃料可以被抽入滲出環(huán)40和泄出通道48中。因為通常 發(fā)生燃料移動時活塞缸33的壓力比低壓泵入口 26高，所以移動的燃料在到達機油循環(huán)的 凸輪區(qū)域45中之前被抽到低壓入口 26。沒有被抽入滲出環(huán)40的任何燃料可以通過密封件 51相對凸輪區(qū)域45密封。根據另一種示例性的實施方式，也可以設置朝向活塞缸33開口的環(huán)60。現(xiàn)在如圖 4所示，環(huán)60與滲出環(huán)40之間由活塞缸33的區(qū)域64隔開，并且沿著活塞缸33的長度位于 滲出環(huán)40和凸輪區(qū)域45之間。環(huán)60通過由高壓泵殼體17限定的潤滑流體通道62與潤 滑流體入口 27流體連接。其中定位有密封件51的密封槽50可選地沿著活塞缸33定位在 環(huán)60和凸輪區(qū)域45之間。當活塞37往復運動時，在活塞37和活塞缸33之間移動的燃料 可以被抽到滲出環(huán)40和泄出通道48中。因為通常發(fā)生燃料移動時，活塞缸33的壓力比低 壓泵入口 26的壓力高，所以移動的燃料在到達潤滑流體循環(huán)的凸輪區(qū)域45之前被抽到低 壓入口 26。類似地，因為潤滑流體入口 27的壓力比低壓泵入口 26高，所以任何在活塞37 和活塞缸33之間移動的潤滑流體將會被抽入滲出環(huán)40和泄出通道48中。潤滑流體從環(huán) 60朝向滲出環(huán)40的移動能夠形成密封或阻礙，從而阻止或基本阻止任何燃料(以與潤滑流 體流相反的方向)流過滲出環(huán)40。雖然一些潤滑流體可以從環(huán)60流向(通常處于較低壓 力的)凸輪區(qū)域45，但是因為凸輪區(qū)域45充滿同樣的潤滑流體，所示任何這種流動是無關 緊要的。從環(huán)60朝向滲出環(huán)40移動的潤滑流體的量可以至少部分地取決于活塞37和活 塞缸33之間的間隙。一般來說，間隙越大(或者活塞37和活塞缸33之間的空間越大)，能 夠移動至滲出環(huán)40的潤滑流體越多。根據一種示例性的實施方式，活塞37和活塞缸33之 間的間隙相對較小，通常導致僅很少或最少量的潤滑流體移動至滲出環(huán)40?？梢酝ㄟ^調整 區(qū)域64的長度來改變潤滑流體到滲出環(huán)40的轉移以及燃料到環(huán)60的轉移。例如，根據一 種示例性的實施方式，可以通過配置區(qū)域64使其具有比活塞37的沖程更長的長度來減少 任何這種轉移。當這樣配置區(qū)域64時，因為活塞37上沒有特定位置會同時經過或進入滲 出環(huán)40和環(huán)60，所以當活塞37往復運動時活塞37將潤滑流體從環(huán)60拖曳或攜帶至滲出 環(huán)40或者將燃料從滲出環(huán)40拖曳或攜帶至(或甚至經過)環(huán)60的能力將下降。根據多種示例性的和替代的實施方式，可以在活塞37和活塞缸33之間設置任何合理的間隙。根據其他的多種示例性的和替代的實施方式，區(qū)域64可以具有適合于特定應用的任何長度。高壓泵殼體17可選地限定與低壓燃料供給通道39流體連接的沉屑槽49。沉屑槽 49是由筒35限定的腔，其延伸至與泵送室36相連接的底部加注端口 52下方。因此，進入 底部加注端口 52中的比燃料更重的碎屑可以在重力作用下被拉至沉屑槽49，而不是進入 泵送室36?？蛇x地，本發(fā)明中每個活塞缸均包括沉屑槽。工業(yè)實用性如圖1至圖4所示，將討論減少復合泵組件16的高壓泵14中的流體混合的系統(tǒng) 和方法。雖然將關于燃料系統(tǒng)10討論該系統(tǒng)和方法的操作，但是應當理解，該系統(tǒng)和方法 可以類似地用于包括低壓流體泵和高壓流體泵的任何流體系統(tǒng)。此外，低壓泵和高壓泵不 需要如所示出的是復合泵的一部分。此外，雖然將參照一個活塞缸33討論這里所說明的系 統(tǒng)和方法，但是應當理解，該系統(tǒng)和方法類似地在多個活塞缸中進行操作。潤滑流體(在本發(fā)明中示出的為機油)從潤滑流體源29通過潤滑流體供給線路 30被供給至高壓泵14。機油通常由泵(未示出)從源29中抽出并且在包括由凸輪殼體46 限定的凸輪區(qū)域45的高壓泵14的腔中循環(huán)。機油對運動的凸輪42和挺桿43進行潤滑。 有限量的機油可能在活塞37和活塞缸33之間移動(并經過密封件51 (如果有的話))，這 種情況下機油會與燃料混合并且被從滲出環(huán)40中排出并最終在燃燒室中與燃料一起被燃 燒。不移動經過密封件51的機油可以通過潤滑返回線路31返回到潤滑流體源29。第二種流體(即燃料)從燃料艙19通過低壓泵15被泵送至高壓泵14。應當理解，雖然高壓泵殼體17連接至低壓泵殼體18，但是根據本發(fā)明可以想到兩個泵可以是獨立 的并且互相分開。燃料從低壓泵出口 25流至高壓泵入口 24并進入高壓泵14的低壓燃料 供給通道39，直至被抽入泵送室36進行加壓。高壓泵14的活塞缸33中的泵送室36內的燃料壓力增加。雖然本發(fā)明僅討論一 個活塞37/活塞缸33對，但是應當理解，兩個活塞/活塞缸對類似地操作，只是活塞的往復 運動互相異相。此外，應當理解，本發(fā)明可以用于具有包括僅一個的任意數量的活塞缸的 泵，或者每個缸使用一個溢出控制閥的泵。當活塞37經歷縮回沖程時，燃料會通過低壓燃 料供給通道39被抽入泵送室36。因為當活塞37回縮時溢出控制閥47不會將低壓燃料供 給通道39與泵送室36流體連接，所以燃料將通過入口單向閥44和底部加注端口 52流入 泵送室36。沉屑槽49可以定位在底部加注端口 52下方并流體聯(lián)接至低壓燃料供給通道 39。沉屑槽49是在低壓燃料供給通道39中的燃料進入底部加注端口 52之前收集其中的 碎屑的腔。當通過底部加注端口 52將燃料抽入泵送室36中時，至少一些碎屑可以由于重 力而從燃料中分離并且收集在沉屑槽49中。因為碎屑與燃料分離并且被保持在泵送室36 夕卜，所以碎屑干擾活塞37的運動和導致泵卡住的可能性更低。當活塞37經歷泵送沖程時，泵送室36根據溢出控制閥47的位置，或者通過溢出 控制閥47與低壓燃料供給通道39流體連接，或者與高壓通道38流體連接。當溢出控制閥 47打開時，推進的活塞37將燃料推入低壓燃料供給通道39。當希望從泵14輸出高壓燃料 時，溢出控制閥47的電致動器致動，從而關閉溢出控制閥47并且阻止燃料到低壓燃料供給 通道39的流動并迫使受壓燃料經過出口單向閥流入高壓通道38。雖然本發(fā)明包括單個溢 出控制閥47以控制泵14的燃料輸出，但是應當理解，根據本發(fā)明可以想到使用多個溢出控制閥，以及使用不具有溢出控制閥和/或可變排量能力的泵。當活塞37推進時，泵送室36中增加的壓力可以導致一些燃料在活塞缸33的側面 和活塞37之間移動?；钊?7的縮回運動也可以拖曳活塞37和活塞缸33之間的一些燃料。 類似地，當活塞37推進時，活塞37將傾向于將一些潤滑流體拖曳入活塞缸33中。此外，如 果滲出環(huán)40中的流體壓力低于潤滑流體的壓力，則潤滑流體將傾向于流向滲出環(huán)40。根據一種示例性的實施方式，通過將滲出環(huán)40與低壓泵15的低壓入口 26流體連 接，可以至少部分地降低燃料與機油的混合。隨著燃料沿著活塞缸33和活塞37之間向下運 動，燃料將到達滲出環(huán)40?；钊?3與流入低壓泵入口 26的低壓燃料之間的壓差將滲出 環(huán)40中的流體通過泄出通道48和泄出線路32抽至低壓泵入口 26。因為泄出線路32通過 T形連接器41流體連接至低壓入口 26，所以泄出線路32流體連接至從燃料艙19到低壓泵 15的低壓燃料流。因此，T形連接器41可以進一步地增加導致滲出環(huán)40排放的壓差。如 果任何燃料不從滲出環(huán)40排出而是繼續(xù)沿著活塞缸33向下移動，密封件51可以將活塞缸 33中的燃料相對于凸輪區(qū)域45中的機油密封。類似地，密封件51可以密封住通過活塞37 的往復運動被抽入活塞缸33的機油，阻止機油與燃料混合。如果確實有一些機油移動越過 密封件51，機油將被抽入滲出環(huán)40，通過泵14和15循環(huán)返回，被送至燃料噴射器11并且 與其它燃料一起被燃燒。本領域技術人員將理解，相比燃料系統(tǒng)10中的少量機油，潤滑流 體系統(tǒng)中的燃料是更加不希望的。機油中的燃料可以降低潤滑性并且導致需要潤滑的運動 部件損壞。雖然在部分燃燒過程中燃燒潤滑流體可能影響發(fā)動機的排放，但該影響是可以 忽略的(取決于燃燒的潤滑流體的量)，可以有后處理系統(tǒng)進行補償，或者在使用泵的應用 中對排放的影響是可以接受的。例如，對于諸如使用重質燃料的一些船舶發(fā)動機，與燃料一 起燃燒一些潤滑流體對排放的影響可以忽略，或者該影響在設定可接受排放水平的標準的 法規(guī)中仍然是可接受的。根據另一種示例性的實施方式，通過將滲出環(huán)40流體連接至低壓泵15的低壓入 口 26并將環(huán)60流體連接至潤滑流體入口 27，至少部分地減少了燃料與機油的混合。隨著 燃料沿著活塞缸33和活塞37向下移動，燃料將到達滲出環(huán)40。活塞缸33與流入低壓泵入 口 26的低壓燃料之間的壓差將滲出環(huán)40中的流體通過泄出通道48和泄出線路32抽至低 壓泵入口 26。因為環(huán)60中的潤滑流體與滲出環(huán)40中的流體之間的壓差，潤滑流體也將被 抽向滲出環(huán)40。隨著潤滑流體沿著活塞缸33和活塞37向上運動，潤滑流體將到達滲出環(huán) 40。通過以與燃料相反的方向朝向滲出環(huán)40流動的來自環(huán)60的潤滑流體，可以阻止或基 本阻止任何燃料沿著活塞缸33和活塞37向下移動超出滲出環(huán)40。因此，沿著活塞缸33和 活塞37向上行進的潤滑流體形成一種阻止或基本阻止燃料流過的液體密封。如果任何潤 滑流體沿著活塞缸33向下而非朝向滲出環(huán)40移動，因為它只是與已經存在于凸輪區(qū)域45 中的潤滑流體匯合，所以將不會造成損害?？蛇x地，也可以使用密封件51將活塞缸33中的 潤滑流體相對于凸輪區(qū)域45中的潤滑流體密封。被抽入滲出環(huán)40中的潤滑流體將通過泵 14和15循環(huán)返回，被送至燃料噴射器11，并且與其他燃料一起被燃燒。因為這里說明的系統(tǒng)和方法降低了由于燃料到機油的移動而造成的流體混合的 風險，以及活塞缸33中碎屑的風險，因此是有利的。為了減少燃料與機油的混合，這里說明 的系統(tǒng)和方法的一種實施方式使用流入低壓泵入口26的低壓流體與活塞37和活塞缸33 之間的流體的壓差以持續(xù)地將燃料從滲出環(huán)40中抽出。因為活塞缸33中的壓力通常保持在比低壓泵入口 26的壓力高的壓力，所以移動至滲出環(huán)40的燃料和機油將持續(xù)地通過泄 出線路32排出而非沿著活塞缸33向下移動進入凸輪區(qū)域45內的機油中。泄出線路32和 低壓泵入口 26之間的T形連接器41可以進一步增大壓差，以及由此增大將燃料從活塞缸 33中抽出的抽吸力。本發(fā)明的另一種實施方式不僅使用流入低壓泵入口 26中的低壓流體 與活塞缸33中的流體的壓差來持續(xù)地將燃料從滲出環(huán)40中抽出，而且額外地使用流入低 壓泵入口 26的低壓流體與第二環(huán)60中的潤滑流體之間的壓差來持續(xù)地將潤滑流體從第二 環(huán)60抽至滲出環(huán)40。潤滑流體從第二環(huán)60流到滲出環(huán)40形成了密封或屏障，用于阻止或 基本阻止燃料流過該密封或屏障。通過滲出環(huán)40排出的任何潤滑流體最終與燃料混合并 且在燃燒過程中與燃料一起燃燒。此外，通過將活塞缸33相對于凸輪區(qū)域45密封，密封件 51可以用來額外地防止燃料到機油的混合，反之亦然。因為減少了燃料與機油的混合，高壓 泵14和其他發(fā)動機組成元件可以更充分地由機油潤滑，使用壽命更長且操作更加高效。 這里所述的系統(tǒng)和方法的另一優(yōu)點是高壓泵14可以更抗碎屑，也就是說燃料中 的碎屑進入泵送室36的可能性降低了。在燃料進入泵送室36之前可以利用重力將至少一 部分碎屑從燃料中分離出來。在燃料通過底部燃料端口 52流入泵送室36的同時碎屑的重 量將導致碎屑被收集在沉屑槽49中。因為在燃料進入泵送室36之前至少一部分碎屑與燃 料分離，所以碎屑干擾活塞37的往復運動的可能性降低，從而增加了泵14正常工作的可能 性。應當理解，這里提供的說明僅意于用作示例，而不意于以任何方式限制這里說明 的系統(tǒng)和方法的范圍。因此，本領域技術人員將理解，根據對附圖、說明書和權利要求書的 研究可以了解所公開的系統(tǒng)和方法的其他方面、目的和優(yōu)點。
權利要求
一種泵，包括殼體，其包括用于第一流體的入口、能夠接收具有第二壓力的第二流體的入口、以及與所述用于第一流體的入口流體聯(lián)接的活塞缸；活塞，其能夠在所述活塞缸內運動，所述活塞具有暴露于所述第一流體的第一端和暴露于所述第二流體的第二端；第一環(huán)，其與所述用于第二流體的入口流體聯(lián)接；以及第二環(huán)，其能夠與具有第三壓力的泄出回路流體聯(lián)接；其中，所述第一環(huán)和所述第二環(huán)沿著所述活塞缸的長度定位，且其中所述第二壓力大于所述第三壓力。
2.根據權利要求1所述的泵，其中，所述第一流體為燃料，且所述第二流體為機油。
3.根據權利要求1所述的泵，其中，所述第二環(huán)與所述第一環(huán)沿著所述活塞缸的長度 隔開。
4.根據權利要求1所述的泵，其中，所述殼體限定凸輪區(qū)域，且其中所述凸輪區(qū)域與所 述用于第二流體的入口流體聯(lián)接。
5.根據權利要求1所述的泵，其中，泵送室被設置在所述活塞缸的第一端，且凸輪區(qū)域 被設置在所述活塞缸的第二端。
6.根據權利要求5所述的泵，其中，所述第一環(huán)沿著所述活塞缸的長度定位在所述第 二環(huán)和所述凸輪區(qū)域之間。
7.一種燃料系統(tǒng)，包括 燃料源；潤滑流體源；低壓泵，其包括低壓泵入口和低壓泵出口，所述低壓泵入口流體聯(lián)接至所述燃料源； 高壓泵，包括殼體，其包括與所述低壓泵出口流體聯(lián)接的高壓泵入口、高壓泵出口、潤滑流體入口、 以及能夠流體連接至所述高壓泵入口和所述高壓泵出口的活塞缸；活塞，其能夠在所述活塞缸內運動，所述活塞的第一端暴露于燃料且第二端暴露于潤 滑流體；第一環(huán)，其位于所述活塞缸內并且與所述潤滑流體入口流體聯(lián)接；以及 第二環(huán)，其位于所述活塞缸內并且與所述低壓泵入口流體聯(lián)接；以及 至少一個燃料噴射器，其與所述高壓泵出口流體聯(lián)接； 其中，所述潤滑流體入口的壓力大于所述低壓泵入口的壓力。
8.根據權利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述潤滑流體為機油。
9.根據權利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述第二環(huán)與所述第一環(huán)沿著所述活塞缸 的長度隔開。
10.根據權利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述殼體限定凸輪區(qū)域，且其中所述凸輪 區(qū)域與所述潤滑流體入口流體聯(lián)接。
11.根據權利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其中，泵送室被設置在所述活塞缸的第一端，且 凸輪區(qū)域被設置在所述活塞缸的第二端。
12.根據權利要求11所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述第一環(huán)沿著所述活塞缸的長度定位在所述第二環(huán)和所述凸輪區(qū)域之間。
13.一種用于基本阻止第一室中的第一流體與第二室中的第二流體混合的方法，所述 第一室與所述第二室位于缸的相反的端部并且由能夠在所述缸內運動的組成元件隔開，該 方法包括下述步驟將第三流體源流體聯(lián)接至所述缸的第一部分；將所述第三流體增壓至第三壓力；將流體泄出口與所述缸的第二部分流體聯(lián)接；將所述流體泄出口保持為泄出壓力；以及 將所述第三壓力保持為高于所述泄出壓力，使得所述第三流體能夠從所述組成元件和 所述缸之間的所述缸的第一部分流動至所述缸的第二部分，以及流動至所述流體泄出口。
14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述第三流體與所述第二流體為同樣的流體。
15.根據權利要求14所述的方法，其中，泄出流體為所述第一流體與所述第二流體的 混合物。
16.根據權利要求15所述的方法，還包括將所述第一流體從第一流體源中抽出并將所 述第一流體泵送至所述第一室的抽出步驟。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述抽出步驟還包括將所述泄出流體從所述 流體泄出口抽出并將所述泄出流體泵送至所述第一室的步驟。
18.根據權利要求17所述的方法，還包括將所述第一室內的所述第一流體和所述第一 室內的所述泄出流體泵送至至少一個燃料噴射器的步驟。
19.根據權利要求13所述的方法，還包括由所述第三流體在所述缸的第一部分與所述 缸的第二部分之間形成密封的步驟。
20.根據權利要求19所述的方法，還包括使所述第三流體在所述組成元件和所述缸之 間朝向遠離所述第二室的方向流動的步驟。
全文摘要
在泵中泵送的流體與潤滑流體的混合可能降低潤滑流體的潤滑性。在本發(fā)明中為了減少泵中流體的混合，提供一種包括殼體、活塞、第一環(huán)以及第二環(huán)的泵。殼體包括用于泵送流體的入口、用于具有第一壓力的潤滑流體的入口、以及與用于泵送流體的入口流體聯(lián)接的活塞缸?；钊梢栽诨钊變冗\動。第一環(huán)與用于潤滑流體的入口流體連接。第二環(huán)能夠與泄出回路流體聯(lián)接，泄出回路具有比第一壓力低的第二壓力。第一環(huán)和第二環(huán)沿著活塞缸的長度設置。
文檔編號F02M59/44GK101842579SQ200880114475
公開日2010年9月22日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權日2007年11月1日
發(fā)明者A·R·斯托克納, S·F·謝弗 申請人:卡特彼勒公司