带有至少一个控制元件的陶瓷活塞 |
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| 申请号 | CN201280037756.2 | 申请日 | 2012-07-11 | 公开(公告)号 | CN103717895A | 公开(公告)日 | 2014-04-09 |
| 申请人 | 卡特彼勒发动机有限及两合公司; | 发明人 | A·冯德奥斯滕-扎克; | ||||
| 摘要 | 一种用于在 燃料 泵 （100）的泵筒（71） 中轴 向运动和转动的 活塞 （50），包括基本成形为柱形的由陶瓷材料制成的活塞轴（51）以及用于控制所述活塞（50）的转动 角 度的至少一个控制元件（54）。所述至少一个控制元件（54）附装到所述活塞轴（51）。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于在燃料泵（100）的泵筒（71）中轴向运动和转动的活塞（50、50’），所述活塞（50、50’）包括： |
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| 说明书全文 | 带有至少一个控制元件的陶瓷活塞技术领域背景技术[0002] 如从例如EP2339166A1和DE4137224C1的现有技术中已知的，燃料泵壳可以具有活塞。具有活塞的燃料泵例如可以是高压泵，它能够用于船用发动机、建筑机械发动机或者其他的大型发动机。 [0004] 此外，燃料泵能以任意类型的燃料运行，包括用作柴油燃料（DFO）、轻燃油（LFO）和重燃油（HFO）的替代品的替代燃料或低硫燃料。 [0005] 替代燃料包括第一代生物燃料（例如，棕榈油，菜籽油，基于动物脂肪的油）和第二代生物燃料（例如，由非食品作物即废弃生物质制成的油）。第二代生物燃料的示例包括由木材或农业废料例如麦秆或玉米杆、草、木材、木屑、葡萄和甘蔗热解得到的“热解油”。 [0006] 低硫燃料和诸如热解油的替代燃料的化学组成和物理性能可能与DFO、LFO和HFO的组成和性能明显不同，特别是水和氧的含量较高，酸性PH值处于大约例如2至3.5的范围内，并且热值相当低。此外，替代燃料和低硫燃料可能具有很差的润滑能力或完全丧失润滑能力，并且通常包含小尺寸例如0.1-5μm范围内的颗粒。另外，替代燃料和低硫燃料的使用温度一般地比例如HFO的使用温度低。对于热解油而言，60℃的温使用度一般可提供粘性，此温度下的燃料适用于喷射到发动机的燃烧室中。 [0007] 本发明旨在至少部分地改善或克服现有系统中的一个或多个缺点。 发明内容[0008] 根据本发明的第一方面，用于在燃料泵的泵筒中轴向运动和转动的活塞（柱塞）包括由陶瓷材料制成的例如基本成形为柱形的活塞轴以及用于控制该活塞的转动角度的至少一个控制元件。所述至少一个控制元件附装到所述活塞轴。 [0009] 根据本发明的第二方面，一种燃料泵包括活塞，该活塞具有由陶瓷材料制成的活塞轴以及用于控制该活塞的转动角度的至少一个控制元件，所述至少一个控制元件附装到所述活塞轴。 [0010] 根据本发明的活塞可具有耐磨性能，例如可抵抗腐蚀性的替代燃料、低硫或无硫燃料。此外，可以通过机械控制可靠地控制使用这种活塞的燃料泵的燃料供给量。因此，使用根据本发明的活塞的燃料泵的使用寿命能够延长，并且可以改善该燃料泵的燃料供给量的控制。 附图说明[0012] 图1是燃料泵的正视图； [0013] 图2是图1的燃料泵的俯视图； [0014] 图3是沿图1的剖面线III-III截取的剖面图； [0015] 图4是沿图2和图5的剖面线IV-IV截取的剖面图； [0016] 图5是沿图1、图2和图4的剖面线V-V的剖面图； [0017] 图6是根据本发明的第一实施例的活塞的侧视图； [0018] 图7是根据第一实施例的活塞的另一侧视图，其部分地示出了沿图6的剖面线VII-VII的剖面图； [0019] 图8是沿图6的线VIII-VIII截取的根据第一实施例的活塞的剖面图； [0020] 图9是根据本发明的第二实施例的活塞的侧视图； [0021] 图10是根据第二实施例的活塞的另一侧视图，其部分地示出了沿图9的线X-X的剖面图； [0022] 图11是沿图9的线XI-XI截取的根据第二实施例的活塞的剖面图。 具体实施方式[0023] 下面对本发明的典型实施例进行详细说明。本文说明和在附图中示出的典型实施例意图说明本发明的原则，使得本领域中的普通技术人员能够在不同的环境下和在不同的应用场景下使用本发明。因此，这些典型的实施例不试图也不应该认为限定了专利保护的范围。相反，专利保护的范围应该由所附的权利要求来限定。 [0024] 本发明涉及具有活塞的燃料泵。具体地讲，本发明涉及具有这种活塞的燃料泵，即，该活塞能将燃料从燃料储存器中供给到燃料喷射器中，其中，该活塞例如能够借助于发动机的凸轮轴的旋转运动在燃料泵的泵筒中轴向移动。 [0025] 本发明基于如下的事实：以替代燃料或低硫燃料或甚至无硫燃料运行的发动机可能需要使用由诸如陶瓷的材料制成的活塞，从而抵抗腐蚀性的替代燃料以及腐蚀性的低硫或无硫燃料。然而，陶瓷燃料可能很易碎且很容易破裂。因此，由陶瓷材料一体地制成、例如由一体件制成的活塞限制了活塞的机械控制。这是为什么一般地从电学上控制由陶瓷材料制成的活塞的原因。然而，在控制技术方面机械控制可能需要更少的工作，并且可能比电学控制更加可靠。因此，本发明涉及也可能被机械控制的陶瓷活塞，例如由控制机构来进行机械控制，该控制机构包括用于使得活塞转动的控制套管。因为使用活塞的燃料泵的机械控制更可靠且在控制技术上需要更少的工作，所以本发明的提案总体上能够简化使用活塞且以替代燃料或低硫燃料或无硫燃料运行的燃料泵的控制。特别地，本发明的提案可以简化燃料泵从正常燃料向替代燃料的变换。 [0026] 在下文中，接合图1至图5大体上描述具有活塞的燃料泵的典型实施例。接合图6至图11描述根据本发明的活塞的两个典型实施例。因此，图1至图11描述陶瓷活塞，该陶瓷活塞可以允许借助于使控制套筒转动的控制杆机械地控制燃料供给量，该控制杆与安装在陶瓷活塞上的一对控制元件接合。 [0027] 在下文中，“上”和“下”分别与图1的向上的方向和向下的方向相对应。类似地，“右”和“左”分别与图1的右向和左向相对应，并且“前”和“后”与从图1的平面伸出的向前方向和伸入图1的平面中的向后方向相对应。此外，“纵向”与图1的上下方向上的燃料泵的延伸方向相一致，“横向”与图1的前后方向相对应。 [0028] 图1示出燃料泵100。燃料泵100可含有泵头10，该泵头10设置在图1的上部部分中并且具有阀座11。也可设置有泵壳20，该泵壳20设置在泵头10之下且具有设置在图1的下部部分中的挺杆体座21和设置在泵头10和挺杆体座21之间的上泵壳31。泵头10可适用于连接到燃料喷射器（未示出）。泵壳20特别是挺杆体座21可适用于连接到发动机的曲柄轴（未示出），其中燃料泵100将燃料供给到该发动机。 [0029] 燃料泵100可以以不同类型的燃料运行，例如汽油、柴油、低硫燃料或无硫燃料以及其他任意矿物燃料，但也可以以替代燃料运行，例如棕榈油、菜籽油、基于动物脂肪的油或者生物油如由非食品作物即废弃生物质制成的油，例如由木材或农业废料如麦秆或玉米杆、草、木、木屑、葡萄和甘蔗热解得到的“热解油”。 [0030] 如图1进一步所示，上泵壳31可以基本上形成为柱体，而阀座11和挺杆体座21可形成为帽状。阀座11可通过螺钉14连接到上泵壳31。此外，阀座11可通过螺钉16连接到泵筒71（图1中未示出）。挺杆体座21可通过螺钉15连接到上泵壳31。也可使用附加的或替代性的固定元件来分别将阀座11和挺杆体座21连接到上泵壳31和泵筒71。 [0031] 图2示出了如图1所示的燃料泵100的俯视图。如图2所示，阀座11可通过围绕6个螺钉16的同心圆设置成一个同心圆的12个螺钉14连接到如图1所示的上泵壳31。螺钉14可用于将泵头10固定到上泵壳31。螺钉16可在泵头10和泵筒71之间提供液压密封。分别用于将阀座11连接到上泵壳31和泵筒71的螺钉14和螺钉16的数量可根据燃料泵100的尺寸改变。此外，图2示出了均作为以下将说明的控制机构60的一部分的止动件63和控制杆62。 [0032] 在图3中，示出了控制机构60。控制机构60可设置在上泵壳31中且可具有控制套管61、控制杆62、止动件63、控制杆弹簧64和加压气口65。 [0033] 控制套管61可围绕具有大致环形横截面的泵筒71同心地设置。泵筒71也可围绕具有基本圆形横截面的活塞轴51同心地设置。在泵筒71和活塞50之间可存在很小的间隙，例如游隙。控制套管61、泵筒71和活塞50可在上下方向（垂直地通过图3的平面向外的方向）上延伸。此外，控制套管61可以围绕其外周面至少局部具有齿部。如图3所示，控制套管61的外周面的大约一半（图3的右半部分）可设置有齿部。 [0034] 控制泵62在上泵壳31的一部分中可以在前后方向（图3的上下方向）上布置，并因此垂直于控制套管61、泵筒71和活塞50。在下文中，上泵壳31的设置有控制杆62的部分称为控制杆壳34。控制杆62可从控制杆壳34的一侧（图3中的下端）突出。控制杆62也可具有齿部。特别是控制杆62可以局部设置有齿部，例如在与控制套管61的齿部接触的区域处，并且控制杆62的两端不用设置有齿部。 [0035] 止动件63可设置在控制杆壳34的后端（图3的上端）。特别地，止动件63可设置在控制杆壳34这样的端部处，即，该端部与控制杆壳34的其中控制杆62从控制杆壳34上突出的端部相反。在控制杆壳34中的止动件63所处的位置处，加压气口65可延伸通过控制杆壳34。 [0036] 控制杆弹簧64在控制杆壳34中可设置在止动件63和控制杆62之间。 [0037] 图4和图5示出了燃料泵100的彼此之间移位90°的剖面图。 [0038] 如已经参考图1说明的，燃料泵100可具有位于泵头10处的阀座11和位于泵壳20处的上泵壳31和挺杆体座21，上泵壳31设置在阀座11和挺杆体座21之间。 [0039] 如图4和5所示，阀座11可容纳阀单元，该阀单元包括行程限制件13和阀12。 [0040] 上泵壳31可以是中空柱，即，上泵壳31可具有通孔32。在上泵壳31的通孔32中，在从泵壳100的外侧到内侧的方向上，可设置有泵弹簧81（在图4和图5中仅局部地示出）、控制套管61、泵筒71和活塞50。 [0041] 泵弹簧81可以在上泵壳31的下部部分中沿燃料泵100的纵向围绕控制套管61同心地设置。泵弹簧81的上端部分可抵接上阀盘82，泵弹簧81的下端部分可就座于下阀盘83。 [0042] 控制套管61可以沿燃料泵100的纵向设置在上泵壳31的中间部分中并且围绕泵筒71同心地设置。如图4所示，控制套管61可接触控制杆62。 [0043] 泵筒71在上泵壳31的上部在燃料泵100的纵向上可围绕活塞50同心地设置。如图4所示，泵筒71可具有两个端口72（在图4中，一个位于泵筒71的右侧，一个位于泵筒71的左侧），这两个端口72沿左右方向穿过泵筒71的上部部分形成，从而泵筒71的内侧可与泵筒71的外侧连通。 [0044] 如图4和图5所示，活塞50可以几乎在整个上泵壳31中延伸。活塞50可由陶瓷制成。陶瓷具有优良的耐磨性能、封闭的表面结构，并且由于降低的范德瓦尔斯力以及降低的粘滞力、例如约20mN/m，可以在燃料正从泵腔45中泄露出来的情况下防止燃料堆积，该泵腔将在下文中描述并且位于活塞50和泵筒71之间。或者，活塞50可由具有优良的耐磨性能、封闭的表面结构及降低的范德瓦尔斯力的其它材料制成，例如类陶瓷材料。 [0045] 如图4进一步地示出，两个阻流体孔33（一个位于图4中上泵壳31的右侧，一个位于左侧）可以沿左右方向穿过上泵壳31的上部部分形成。 [0046] 此外，如图5所示，燃料入口41、燃料进入通道43、燃料供给廊44、泵腔45、燃料排出通道47和燃料出口48可形成在上泵壳31中。燃料进入通道43和燃料排出通道47可在前后方向（图5的左右方向）上延伸。在燃料进入通道43中，可设置燃料入口节流螺钉42，在燃料排出通道47中，可设置燃料出口节流螺钉46。燃料供给廊44可以是围绕泵筒71的上部部分同心地设置的环形空间。 [0047] 泵腔45能够设置在泵筒71的上部部分中。泵腔45能够经由阻流体孔33连接到燃料供给廊44。燃料供给廊44也能够分别经由燃料入口通道43和燃料出口通道47连接到燃料入口41和燃料出口48。此外，各个阻流体孔33可设置有阻流体49。 [0049] 如图5所示，活塞50可具有活塞轴51、位于活塞轴51的上部部分的控制缘52和位于活塞轴51的下部部分的至少一个控制元件54。控制缘52能够是形成在活塞50的上圆周面中的槽。如图4和5所示，控制缘52能够是弯曲的。控制缘52还可具有适于控制从燃料泵100供给到发动机的燃料的供给量的其他构型。 [0050] 在如图5所示的实施例中，活塞50能够具有一对控制元件54。该对控制元件54能够形成为垂直于活塞轴51的纵向设置的延伸体。该对控制元件54可附装到活塞轴51上，以使该对控制元件54可以垂直于活塞轴51的纵向在前后方向（图5的左右方向）上突出。各控制元件54的与活塞51接触的面可称为控制元件54的控制元件侧接触面。活塞51的安装有该对控制元件54的面可称为活塞侧接触面。 [0051] 该控制元件54可与控制套管61相互作用。具体地讲，控制套管61可具有两个纵向狭槽（未示出），该对控制元件54可分别利用它们的外端进入该纵向狭槽中。 [0052] 图6至图8示出了根据本发明的活塞50的第一实施例。如图6和7所示，活塞轴51可形成为大致柱形。此外，各个控制元件54可形成为垂直于活塞轴51突出的延伸体，例如平面延伸体。在如图8所示的剖面图中，各个控制元件54可形成为大致矩形，远离活塞 50的一侧（图8中的控制元件54的最右侧或最左侧）向外弯曲。 [0053] 在活塞50的纵向上设置有该对控制元件54的位置处，活塞轴51的表面可被机加工、例如磨削和整平，从而活塞轴51可具有作为活塞侧接触面的两个平行的侧面。由于活塞轴51的平行的侧面，各个控制元件54的与各控制元件54的弯曲侧相对的平坦侧可能以二维的方式接触活塞轴51。 [0054] 图9至图11示出了根据本发明的活塞50’的又一实施例。如图9和10所示，活塞50’可具有大致形成为柱形的活塞轴51’。此外，活塞50’可具有一对控制元件54’。如图10所示，各个控制元件54’可形成为垂直于活塞轴51’突出的延伸体。此外，如图11所示，各个控制元件54’可形成为大致矩形，各控制元件的与活塞轴51’接触的一侧和与接触活塞轴51’的一侧相反的一侧都是向外弯曲的，而另外两侧是直的和平行的，从而控制元件54’的弯曲侧中的附装到活塞50’的一侧形成为凹形。 [0055] 与活塞50相反，活塞50’的表面在布置该对控制元件54’的位置处可以不被磨削和整平，而是可以具有凸形形状，例如圆形横截面。因此，各个控制元件54’的凹形侧具有与活塞轴51’的布置有各个控制元件54’的位置处的曲面形状基本对应的弯曲形状。 [0056] 附加地或替代性地，控制元件54、54’可具有适于允许通过将控制套管61的转动力传递到活塞50、50’而使活塞50、50’转动的各种其他实施例。例如，控制元件54、54’可形成为三角形，例如直角三角形或包含钝角或锐角的三角形。在该实施例中，三角形的接触活塞轴51的一侧可形成为平的或凹形的。此外，控制元件54、54’的与活塞轴51、51’接触的一侧可局部地形成为凹形的和平坦的。换句话说，控制元件54、54’的与活塞轴51、51’接触的一侧可具有平坦的边缘部分和凹状的中间部分，例如半圆或者三角凹面。也就是说，在控制元件54、54’的与活塞轴51、51’接触的一侧并非全都是凹面。 [0057] 此外，活塞50、50’可仅设置一个控制元件54、54’或如上所述设置两个以上的控制元件54、54’。特别地，活塞50、50’可以设置三个控制元件54、54’。在使用三个控制元件54、54’的情况下，控制元件54、54’可以围绕活塞轴51、51’沿着活塞50、50’的纵向布置在相同位置，例如，彼此相隔120°。或者，三个控制元件54、54’可以成列对齐地或按一定角度隔开地沿着活塞50、50’的纵向设置在不同位置。或者，三个控制元件54、54’中的两个可沿着活塞轴51、51’的纵向设置在相同位置处，这三个控制元件54、54’中的第三个在活塞轴51、51’的纵向上可设置在与其他两个控制元件54、54’的位置不同的位置，该第三个控制元件54、54’与其他两个控制元件54、54’中的一个对齐或者与其他两个控制元件54、54’相隔特定的角度。类似地，可以在活塞50、50’上设置四个、五个、六个或更多的控制元件54、54’。换句话说，在使用两个以上的控制元件54、54’的情况下，控制元件54、54’可以在活塞轴51、51’的纵向上的相同位置处成对地布置和/或至少部分地布置在沿着活塞轴51、51’的纵向的不同位置处。附加地或替代地，在此情况下，沿着活塞轴51、51’的纵向，控制元件54、54’可彼此对齐或者彼此间隔一定的角度，例如25°、50°、75°、90°或 180°。 [0058] 在上述实施例中，可通过一个螺钉55、55’将控制元件54、54’安装到活塞轴51、51’。螺钉55、55’可以是精密螺钉。或者，可使用两个或更多螺钉将控制元件54、54’安装到活塞轴51、51’。例如，可以仅用一个精密螺钉55、55’将两个控制元件54、54’附装到活塞轴51、51’。换句话说，一个螺钉55、55’能够与两个或更多控制元件54、54’相互作用。 螺钉55、55’的压力可以垂直地作用于活塞侧接触面和控制元件接触面。精密螺钉55、55’的压力可以比使活塞50、50’转动所需的力大。换句话说，能够选择螺钉55、55’的夹紧力或力矩从而使得一对控制元件54、54’分别抵抗当控制套管61使活塞50、50’转动时由控制套管61施加的力和力矩，例如，从而当活塞50、50’转动时，控制元件54、54’不会从活塞轴51、51’松开。例如，在由控制套管61施加的力根据燃料泵100的尺寸而定为约8到35牛顿（N）的情况下，螺钉55、55’的夹紧力可以大于8至35N。在使螺钉55、55’旋紧的力矩根据螺钉55、55’的尺寸而定为约4.2至10.6牛顿米（Nm）的情况下，当使活塞50、50’转动时由控制套管61施加的力矩可以小于4.2至10.6。例如，由尺寸为M4的螺钉55、55’可实现4.2Nm的扭矩。例如，由尺寸为M5的螺钉55、55’可实现7.1Nm的扭矩。例如，由尺寸为M6的螺钉55、55’可实现10.6Nm的扭矩。然而，因为螺钉55、55’的尺寸取决于燃料泵 100的尺寸，因此也可能使用其他尺寸的螺钉55、55’。 [0059] 为了将控制元件54、54’夹紧到活塞轴51、51’，控制元件54、54’可设置有精密螺纹孔，而活塞轴51、51’可设置有精密孔腔。或者，活塞轴51、51’可具有精密螺纹孔或精密孔腔，精密螺纹衬套插入到该精密螺纹孔或精密孔腔中。在此情况下，控制元件54、54’可具有精密孔腔，该精密孔腔可以是或不是螺纹孔。精密孔腔和精密孔可分别形成在控制元件54、54’和活塞50、50’各自的接触面中，并且可垂直于或以任意其他角度相对于控制元件54、54’和活塞50、50’各自的接触面延伸。 [0060] 此外，该对控制元件54、54’可由金属材料或陶瓷材料制成。控制元件54、54’的表面可由涂层保护。涂层能够降低控制元件54、54’和控制套管61之间的磨损和撕扯，因此可用于延长活塞50、50’的使用寿命。例如，控制元件54、54’可涂有氮化铬（CrN）、氮化钛（TiN）、碳化钛（TiC）、氮化铝钛铬（AlTiCrN）、氮化钛铬（TiCrN）、氮化铝钛（AlTiN）、氮化钛铝（TiAlN）、二氮化钛（TiO2）或者IV-氮化钛、碳化钨涂层（WC/C，WCC），也可能带有CrN中间层、类金刚石碳涂层（DLC）。另一涂层可能是碳氮化钛（TiCN）。或者，在控制元件54、54’和控制套管61之间可使用适于减小磨损的其他涂层或层状材料。在金属材料的情况下，该对控制元件54、54’能由具有较好的抗压能力、抗拉能力、抗剪切能力的钢制成。在陶瓷材料的情况下，该对控制元件54、54’可以通过烧结工艺以及附加地通过对成品控制元件 54、54’进行热等静压处理（HIP）而由陶瓷材料制成。利用HIP，可以生产无孔陶瓷材料，该无孔陶瓷材料具有高等级保护表面和较高的表面密度以用于技术挑战性的应用场合。该对控制元件54、54’也可由足以抵抗施加的压力载荷、拉伸载荷和剪切应力的任何其他材料制成。 [0061] 在上述实施例中，活塞轴51、51’在位于控制元件54、54’之上的位置处具有比控制元件54、54’之下的位置处的直径大的直径。活塞轴51、51’的具有较大直径的一侧称为燃料侧，活塞轴51、51’的具有较小直径的一侧称为控制侧。 [0062] 工业适用性 [0063] 在燃料泵100的运行期间，储存在燃料储存器、例如储箱（未示出）中的燃料可经由燃料入口41进入燃料泵100，其中，可通过另一燃料泵（未示出）来压迫燃料。 [0064] 根据负载条件（加速运行、恒速运行、减速运行），发动机可能需要不同的燃料供给量。因此，供给到燃料喷射器中的燃料量必须尽快随着负载条件调整，因此，发动机负载发生改变。为了调整燃料供给量，活塞50、50’可设置有控制缘52，它可由在活塞的上端沿圆周倾斜地布置的槽形成，并且可与泵腔45和至少一个用于排出多余燃料的口72连通。通过围绕活塞50、50’的纵轴转动活塞50、50’，该活塞50、50’的行程能够发生变化，直到控制缘52可在泵腔45和至少一个用于排出多余燃料的口72之间建立连通。为使活塞50、50’转动，活塞50、50’可具有连接到控制套管61的至少一个控制元件54、54’，该控制元件通过经由齿部与控制套管61接合的控制杆62转动。 [0065] 燃料可经由燃料进入通道43从燃料入口41进入到燃料供给廊44中，并且经由开口72从燃料供给廊44流入到泵腔45中。燃料入口节流螺钉42和燃料出口节流螺钉46可用作燃料流量限制件，从而用于限制燃料流动速度以避免燃料的压力变化。 [0066] 在泵腔45中，可通过使活塞50、50’在泵腔45中往复运动将燃料加压且经由阀12和行程限制件13向上供给到发动机的燃烧室（未示出）。活塞50、50’的往复运动可由发动机的凸轮轴（未示出）引起。特别地，泵弹簧81可经由凸轮轴辊（未示出）向下朝向凸轮轴偏压和强制挺杆体22，该凸轮轴滚轴可设置在凸轮轴引导结构23中。一旦凸轮轴转动，凸轮轴每一圈的转动所引起的辊的向上运动可使挺杆体22和活塞50、50’向泵腔45的方向升高，并且可通过泵弹簧81的偏压力使挺杆体22和活塞50、50’降低到其初始位置。 [0067] 根据当前负载条件，发动机可能需要或多或少的燃料以响应有效负载变化。例如，当操作者增加发动机的负载时以及例如需要加速时，发动机可能需要比操作者选择以恒定的速度和负载驱动发动机（稳定运行）时所需的燃料多的燃料。相反，当操作者降低负载或驱动速度时，发动机可能需要比当操作者保持发动机的稳定运行时所需的燃料少的燃料。 [0068] 通过控制机构60控制从燃料泵100供给到发动机的燃烧室中的燃料量。例如，控制杆62可连接到管理器（未示出），并且可以在操作者改变发动机的速度/负载的情况下被线性地操作。该管理器可以是发动机速度控制器，它通过将当前发动机速度与目标发动机速度进行比较来操作控制杆62。如果发动机停止，则可使用止动件63和控制杆弹簧64。在此情况下，可经由加压气口65供给加压空气。加压空气可将控制杆62推至最远位置，例如图3中的最低位置，因此也就是控制杆62的初始位置。因为控制杆62可经由齿部与控制套管61接合，所以如果控制杆62线性移动则控制套管61旋转。此外，因为活塞50、50’经由设置在控制套管61的两个线性狭槽中的一对控制元件54、54’与控制套管61连接，所以活塞50、50’也可旋转。 [0069] 由于活塞50、50’的转动，控制缘52可以朝向或远离开口72中的一个移动。通过控制缘52，多余的燃料（未供给到发动机）可经由开口72中的至少一个、燃料供给廊44和燃料排出通道47排出到燃料出口48且进入油箱（未示出）中。因为控制缘52可形成为弯曲槽，所以活塞50、50’的使燃料（过剩燃料）可从泵腔45流过控制缘52所需的行程可随着活塞50、50’的转动而改变。例如，在如图6和9所示的活塞50、50’分别顺时针转动（从顶部观察时）的情况下，与活塞50、50’逆时针转动的情况相比，可将更多的燃料从燃料泵100供给到发动机的燃烧室中。换句话说，控制缘52越早与开口72重叠、例如到达开口72，供给到发动机的燃料就越少，反之亦然。 [0070] 当控制缘52到达开口72中的至少一个时，燃料供给廊44中的压力可能减小。由于压力减小，燃料供给廊44中的燃料以可能造成压力波动和气穴现象的高速度朝向燃料泵100的外部运动。为了吸收压力波动的力，阻流体49可在燃料供给廊44中突出。如图4所示，阻流体49可以是螺栓。然而，阻流体49也可以是构造为在燃料供给廊44内突出以便吸收上述压力波动的力的任何其他类型的部件。未作为过剩燃料排出的燃料可在泵腔45中被加压，并且被经由包括阀12和行程限制件13的阀单元供给，该阀单元作为防止燃料的压力波动的流量限制件。 [0071] 因为活塞50、50’可以由陶瓷制成，因此可以提高耐磨性能、抵抗低PH值燃料例如替代燃料或低硫燃料的能力、以及抵抗覆盖活塞轴的表面的燃料堆积的能力。 [0072] 特别地，就耐磨性能而言，活塞50、50’的控制缘52可建立成稳定的，并且可以不产生气穴现象—即每次泵送操作过程中由于燃料泵100中的压力骤减而产生的负压所形成的气孔。此外，活塞50、50’可具有自润滑性能（良好的摩擦性能），从而不需要额外的润滑，由此避免在燃料泵100的泵筒71中卡住活塞50、50’，或避免使活塞50、50’的直径显著地减小。 [0073] 此外，就抵抗燃料堆积的性能而言，控制元件54、54’可具有减小的范德瓦尔斯力，也就是减小的表面粘滞力，从而从泵腔45泄露到活塞50、50’和泵筒71之间的燃料较少地附着在活塞50、50’的表面上，从而减少了覆盖活塞轴的表面并降低活塞在泵壳中的可移动性的燃料堆积（燃料的聚合）。此外，筒71和活塞50、50’之间的间隙可降低到最小值。该间隙减小可附加地显著减小泄露到活塞50、50’和泵筒71之间的燃料的量。 [0074] 除了陶瓷材料的优点之外，活塞50、50’的转动可被机械地控制，因为控制元件、例如该对控制元件54、54’可由金属或陶瓷材料制成，且可连接到活塞50、50’，从而由于活塞50、50’和控制元件54、54’分开制造，所以很容易制造活塞50、50’。活塞轴51、51’和控制元件54、54’之间的连接可以构造为使得该连接能抵抗在活塞50、50’的转动操作期间由控制套管61加载到活塞50、50’上的力和扭矩。 [0075] 因此，通过使用燃料泵100中的活塞50、50’，一方面，可延长和延伸活塞50、50’的使用寿命以及因此燃料泵100的使用寿命，另一方面，燃料供给量的控制可以更容易和更可靠。 [0076] 在一些实施例中，所述至少一个控制元件54、54’可由金属材料或陶瓷材料制成。 [0077] 在一些实施例中，所述至少一个控制元件54、54’可涂有碳基、钨基、钛基、铝基或铬基涂层，例如碳化钨涂层或类金刚石碳涂层。 [0078] 在一些实施例中，活塞50、50’和所述至少一个控制元件54、54’的接触面可成形为至少局部是平面。 [0079] 在一些实施例中，活塞50、50’和所述至少一个控制元件54、54’的接触面可分别成形为至少局部是凸面以及至少局部是凹面。 [0080] 在一些实施例中，活塞50、50’和所述至少一个控制元件54、54’的接触面可围绕活塞50、50’的圆周的至少25%、30%、35%、40%、45%或50%延伸。 [0081] 在一些实施例中，可以通过至少一个固定元件55、55’，例如精密螺钉来附装所述至少一个控制元件54、54’，以将所述至少一个控制元件54、54’夹紧到活塞轴51、51’。 [0082] 在一些实施例中，固定元件55、55’的扭矩可以比使活塞50、50’转动的扭矩大，例如大于4Nm。 [0083] 在一些实施例中，活塞50、50’可包括附加控制元件54、54’，从而形成附装在活塞轴50、50’的相对两侧的一对控制元件54、54’。 [0084] 在一些实施例中，至少一个固定元件55、55’能与该对控制元件54、54’相互作用，从而将该对控制元件54、54’夹紧到活塞轴51、51’。 [0085] 在一些实施例中，活塞轴51、51’可具有至少一个控制缘52，该控制缘52例如是弯曲的。 [0086] 在一些实施例中，控制缘52可形成为槽部。 [0087] 在一些实施例中，活塞轴51、51’可具有在所述活塞轴51、51’的纵向上位于该活塞轴的不同位置的控制侧和燃料侧，所述至少一个控制元件54、54’可位于控制侧，所述至少一个控制缘52、52’可位于燃料侧。 [0088] 在一些实施例中，活塞轴51、51’能够以阶梯的形式形成，活塞轴51、51’在燃料侧的直径比该活塞轴51、51’在控制侧的直径大。 [0089] 在一些实施例中，至少一个控制元件54、54’可以具有至少一个螺纹，活塞轴51、51’具有至少一个孔腔，以用于通过至少一个固定元件55、55’将至少一个控制元件54、54’固定到活塞轴51、51’。 [0090] 在一些实施例中，燃料泵100可包括活塞50、50’。 [0091] 在本发明的一个方面，用于控制燃料泵100的燃料供给量的方法可包括如下步骤：根据负载条件线性地移动控制杆62，由此通过向附装到活塞50、50’且与控制套管61接触的控制元件54、54’施加力来使控制套管61和活塞50、50’转动，利用发动机的凸轮轴线性地移动活塞50、50’，其中，当活塞50、50’的控制缘52到达燃料泵100的开口72时，未供给到发动机的过剩燃料从泵腔45通过控制缘52到开口72并且经由燃料供给廊44、燃料排出通道47和燃料出口48排出到燃料泵100的外侧。 [0092] 一般而言，本文说明的活塞轴整体可由陶瓷材料制成，也就是，该活塞轴不是设置有陶瓷涂层，而是整体由陶瓷材料制成。附装到陶瓷活塞轴的控制元件可以由与活塞轴相同的材料制成，或者可以由不同的材料制成。在这两种情况下，控制元件可以不是与活塞轴一体的部件，但它可以附装或安装到活塞轴。 |
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