[发明专利]液压往复活塞泵和泵送系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于供应低温流体、例如用于内燃发动机的低温存储的燃料的液压控制的低温泵。

背景技术

天然气用来作为用于内燃发动机的燃料，主要因为它比柴油或汽油产生的污染少。以前，天然气经过进气歧管引入到气缸，与进入的空气混合并以相对低的压力供给到气缸中。用于天然气供能的发动机的燃料供应系统相对简单。天然气保持在箱中并用稍大于发动机入口压力的工作压力从箱供应，或者经过调节器从压缩天然气缸供应，调节器将压力降低到发动机入口压力。

压缩天然气(CNG)通常在环境温度下以高达3600psig(24925kPa)的压力存储，并且由于有限的操作范围和存储箱的重的重量对于许多常规的卡车和公共汽车可能不适用。另一方面，液化天然气(LNG)通常在大约-240℉和-175℉(-150℃和-115℃)之间的温度和大约15和200psig(204和1477kPa)之间的压力存储在低温箱中，由此提供大约为CNG 4倍的能量密度。

然而，如果天然气在活塞的压缩冲程结尾处在高压下直接喷射到发动机气缸中，则可以实现更好的效率和排放。这需要可以在大约3000psig(20684kPa)及以上的压力输送天然气的燃料供应系统。这使得不可能从常规的LNG箱直接输送燃料，因为建立具有这样的高操作压力的LNG箱是不切实际和不经济的。同样，也不可能从常规的CNG箱直接输送天然气燃料，因为一旦少量燃料从CNG箱撤回，这种箱中的压力就低于喷射压力。因此，在两种情况下，需要增压泵来将压力从存储压力提高到喷射压力。

高压低温泵形式的增压泵是已知的，但已被证明难以使这些泵适应车辆泵的尺寸和需要。通常，低温泵应当具有正的抽吸压力。因此，常规的实践是将泵直接放置在LNG中，使得LNG的压头将供应希望的压力。这种方法的问题在于它将大量热泄漏引入到LNG存储箱。一些设计将泵置于存储箱外并通过使用大的第一阶段抽吸室减小要求的抽吸压力。被吸入这种室中的过量LNG返回到LNG箱，并且同样，另外的热被引入LNG，这是不希望的。

常规的低温泵通常是离心泵，它们要么被放置在存储箱内的液体中，要么被放置在存储箱下方单独的室中，且大的抽吸管线引自箱，泵和抽吸管线都被良好隔离。因为低温液体在存储时处于其沸腾温度，热量泄漏到抽吸管线中，并且压力减小会造成蒸汽形成。因此，如果离心泵被放置在箱外，将形成蒸汽，且蒸汽将造成泵成穴，流动停止。因此，离心式的低温泵需要正的供给压力来防止或减小泵成穴的趋势。还有，离心泵不能容易地产生高排放压力来将燃料适当地直接喷射到发动机气缸。

已经使用往复活塞泵来泵送LNG，但这种泵也需要正的供给压力来降低相对高速的活塞泵会出现的效率损失。这种泵可具有单个室，其中进气冲程后跟着排放冲程，因此入口流将在活塞执行排放冲程时停止一半时间。US 6898940公开一种避免上述问题的双室往复泵。

US 6898940的往复活塞低温泵是液压致动的。在压缩阶段期间，希望阻止活塞降至最低点，并且需要知道何时开始活塞缩回。一种常规的方案是感测液压系统压力的增加作为已经达到压缩冲程结尾且缩回冲程应当开始的信号。但是，这种方案仍会在高液压压力下造成活塞降至最低点。另一种方法使用估计的活塞速度的积分来指示何时达到压缩冲程的结尾。但是，如果体积效率(即，泄漏)有误差或者液压压力、气体压力或者消耗测量有误差，则这种方法不是最优的。另一种方法涉及放置位置传感器来指示压缩冲程的结尾。但是，这种设计不牢固，并且如果位置传感器有故障将不能防止活塞降至最低点。

因此，需要用于将LNG输送到内燃发动机的改善的液压致动的低温泵。

发明内容

在一个方面，公开一种泵送系统。该泵送系统可包括壳体，壳体可包括缩回端和泵送端，侧壁设置在缩回端和泵送端之间。缩回端和泵送端和侧壁可限定活塞室。活塞室可容纳活塞。侧壁可包括延伸到侧壁中的缩回溢出端口和同样延伸到侧壁中的泵送溢出端口。壳体可包括设置在缩回溢出端口和壳体的缩回端之间并与液压流体容器连通的第一液压通路。壳体还可包括设置在泵送溢出端口和壳体的泵送端之间且与液压流体容器连通的第二液压通路。活塞可包括缩回溢出通道，其提供从设置在活塞和壳体的泵送端之间的活塞室的泵送部分到缩回溢出端口的连通。活塞还可包括泵送溢出通道，其提供从设置在活塞和壳体的缩回端之间的活塞室的缩回部分到泵送溢出端口的连通。