用于控制流體到系統(tǒng)的供給以允許流體消耗最優(yōu)化的設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制流體到系統(tǒng)的供給的設(shè)備，通過其流體消耗可以最優(yōu)化，例如在內(nèi)燃機中用于控制油供給到活塞冷卻噴霧器的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機與活塞冷卻噴霧器逐漸地適配，其作用是在壓力下從活塞下面的發(fā)動機潤滑回路引導(dǎo)油以冷卻活塞使得它們它們不損失它們的機械特性。這些冷卻噴霧器在發(fā)動機中是大耗油件。這些油在壓力下通過栗被迫使到冷卻噴霧器中。通常地，試圖減少能量消耗，例如通過減少栗的操作來減小能量消耗。這通過試圖改進對油消耗與油壓力的控制來實現(xiàn)。
[0003]通常地，用于供給冷卻噴霧器的栗具有可變?nèi)萘?，這提供了控制發(fā)動機油壓的方式。
[0004]冷卻噴霧器如下操作:當(dāng)供給壓力小于最小值時它閉合并且然后其不傳送油。在此最小值以上，噴霧器以給定壓力輸出給定流量的油。還要求噴霧器應(yīng)該在活塞上的精確位置處以最大噴射速度輸出油流量。因此還要求減少水頭損失。
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的冷卻噴霧器由本體構(gòu)成，此本體具有在壓力下連接到油源的一個端部以及由噴霧器的自由端形成的另一個端部以將油噴射傳送到活塞的底部。在此兩個端部之間插入閥，此閥包括閥座與柱塞，此柱塞通過彈簧達到與閥座接觸。當(dāng)在供給端的油壓大于固定的最小值時，柱塞遠離閥座移動以允許油在壓力下朝向面向活塞底部的噴霧器的端部流動。
[0006]當(dāng)閥打開時，在其中流量快速地增加的瞬態(tài)以后，作為供給油壓的函數(shù)的在噴霧器出口處的流量變化是線性函數(shù)并且通過噴霧器出口的橫截面面積來調(diào)節(jié)。
[0007]期望的是制造一種噴霧器，其將輸出不以線性方式改變的流量以使冷卻與栗的消耗最優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)備，其用于控制到系統(tǒng)的流體供給，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所能實現(xiàn)的控制設(shè)備相比其能夠提供作為壓力的函數(shù)的輸出流體流量中的更加復(fù)雜的變化。
[0009]通過控制流體供給到系統(tǒng)的設(shè)備實現(xiàn)了上述目的，該設(shè)備包括閥，該閥具有閥座以及插入在壓力下的流體的供給入口與在壓力下的流體的排放出口之間的柱塞，此出口具有給定的橫截面面積。當(dāng)壓力小于最小值時，閥閉合。在此最小值以上，柱塞和/或其中柱塞安裝為自由移動的鉆孔，構(gòu)造為使得在其中柱塞與閥座分離的相位以后，閥具有取決于壓力的幾個打開狀態(tài)，這些狀態(tài)中的每個的橫截面面積都與其它打開狀態(tài)的橫截面面積不同，這些部分中的至少一個使得其調(diào)節(jié)在排放出口處的流量，并且這些部分中的至少另一個使得通過出口橫截面調(diào)節(jié)在排放出口處的流量。
[0010]在一個優(yōu)選實施方式中，在分離相位以后的打開狀態(tài)的橫截面使得其調(diào)節(jié)流體流量并且與較高壓力相應(yīng)的打開狀態(tài)的橫截面面積使得出口剖面調(diào)節(jié)流量。
[0011]換句話說，制成具有至少兩個不同橫截面面積的閥，這些橫截面中的一個小于出口橫截面使得限定部分調(diào)節(jié)流量，并且另一個橫截面大于出口橫截面使得出口部分是調(diào)節(jié)流量的限定部分。
[0012]有利地，定義限定橫截面面積的輪廓在鉆孔中。
[0013]本發(fā)明對于制造冷卻噴霧器或者控制到一個或幾個冷卻噴霧器的供給是尤其有用的。
[0014]因此，本發(fā)明的目的是用于在壓力下控制從源到系統(tǒng)的流體供給的設(shè)備，其包括用于在壓力下的所述流體的供給入口、用于在壓力下的流體的排放出口、連接供給入口與排放出口的鉆孔，所述排放出口具有給定的橫截面面積、閥，其包括柱塞，該柱塞安裝為在所述鉆孔中自由滑動并且在閉合狀態(tài)與形成在鉆孔中的閥座接觸地支撐。在其中柱塞與閥座分離的第一相位以后，閥包括幾個開打狀態(tài)，每個打開狀態(tài)對應(yīng)于流體壓力值的不同范圍，每個打開狀態(tài)的柱塞與鉆孔之間的橫截面面積與其它狀態(tài)的橫截面面積不同，這些打開狀態(tài)中的至少一個具有的橫截面面積使得它調(diào)節(jié)在排放出口處的流體流量，并且這些打開狀態(tài)中的至少一個具有的橫截面面積使得通過排放出口的橫截面面積調(diào)節(jié)流量。
[0015]優(yōu)選地，具有使得通過所述排放出口的橫截面面積調(diào)節(jié)流量的橫截面面積的打開狀態(tài)是包括最高壓力值的壓力值的范圍的打開狀態(tài)。
[0016]根據(jù)另一個特征，鉆孔可以具有從閥座開始沿著流體流動方向增大的橫截面面積。例如，鉆孔包括形成閥座的第一部分、連同柱塞界定小于排放出口的橫截面面積的橫截面面積的至少一個第二部分、以及連同柱塞界定大于排放出口的橫截面面積的橫截面面積的第三部分，第一部分、第二部分與第三部分沿著流體流動的方向以此順序布置。鉆孔可以包括幾個第二橫截面，所述第二橫截面沿著流體流動的方向布置使得它們與柱塞一起界定沿著流動方向增大的橫截面面積。
[0017]在一個實例實施方式中，第二部分具有圓柱形橫截面并且第三部分具有錐形橫截面。
[0018]在另一個實例實施方式中，至少一個第二部分與所述柱塞一起界定變化的橫截面面積。
[0019]本發(fā)明的另一個目的是用于內(nèi)繞機的至少一個活塞的冷卻系統(tǒng)，其包括根據(jù)本發(fā)明的至少一個冷卻噴霧器與控制設(shè)備，控制設(shè)備定位在在壓力下的流體源與至少一個噴霧器之間，排放出口由噴霧器的自由端形成。
[0020]本發(fā)明的另一個目的是用于內(nèi)燃機的活塞的冷卻噴霧器，其包括根據(jù)本發(fā)明的控制設(shè)備，所述設(shè)備包括在噴霧器的本體中，排放出口由噴霧器的自由端形成。
【附圖說明】
[0021]在閱讀下面的描述與附圖后將會更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0022]圖1A是根據(jù)本發(fā)明處于閉合狀態(tài)的冷卻噴霧器的實例實施方式的橫截面視圖；
[0023]圖1B是處于第一調(diào)節(jié)狀態(tài)的圖1A中的冷卻噴霧器的橫截面視圖；
[0024]圖1C是圖1B的細節(jié)圖；
[0025]圖1D是處于第二調(diào)節(jié)狀態(tài)的圖1A中的冷卻噴霧器的橫截面視圖；
[0026]圖2A是根據(jù)本發(fā)明處于閉合狀態(tài)的冷卻噴霧器的另一個實例實施方式的橫截面視圖；
[0027]圖2B是處于第一調(diào)節(jié)狀態(tài)的圖2A中的噴霧器的橫截面視圖；
[0028]圖2C是圖2B的細節(jié)圖；
[0029]圖2D是處于第二調(diào)節(jié)狀態(tài)的圖2A中的冷卻噴霧器的橫截面視圖；
[0030]圖3是作為以巴(bar)為單位的壓力的函數(shù)的圖2A至圖2D中的來自冷卻噴霧器的在出口處的以Ι/min為單位的流量變化的圖示；
[0031]圖4是作為以巴為單位的壓力的函數(shù)的圖2A至圖2D中的來自冷卻噴霧器的在出口處的以Ι/min為單位的流量變化，以及根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的作為用于冷卻噴霧器的壓力的函數(shù)的流量變化，以及用于出口具有較大橫截面的冷卻噴霧器的圖示，
[0032]圖5是根據(jù)本發(fā)明處于打開狀態(tài)的冷卻噴霧器的變型實施方式的橫截面視圖。
【具體實施方式】
[0033]在下面的描述中，控制設(shè)備應(yīng)用到內(nèi)燃機的活塞的冷卻噴霧器。然而本發(fā)明可適用于利用流體并且要求它們的供給控制的全部領(lǐng)域。為了簡化的原因我們還利用術(shù)語“油”來表示循環(huán)通過此設(shè)備的流體但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明不限于油的供給并且其包括可以循環(huán)并且可為其調(diào)節(jié)流量的任意其它流體。
[0034]圖1A至圖1D中以及在圖2A至圖2D中示出的噴霧器設(shè)計為布置在加壓流體源例如發(fā)動機潤滑回路，與內(nèi)燃機中的活塞的底部之間。冷卻噴霧器設(shè)計為與活塞的底部接觸地噴射油(未不出)。
[0035]在圖1A至圖1D中的噴霧器G1包括本體2，本體2具有將連接到加壓流體源(未示出)的第一端4以及第二排放端6。在示出的實例中，疏散端由連接到本體2的噴霧器管7的自由端形成。
[0036]管6的自由端具有橫截面面積S2。
[0037]冷卻噴霧器還包括閥8，閥8包括安裝為沿著本體2的鉆孔11中的X軸自由地移動的柱塞10以及閥座12，柱塞10與閥座12接觸放置在噴霧器的閉合狀態(tài)中。
[0038]在示出的實例中柱塞10通過由彈簧形成的彈性裝置14彈性地返回為與閥座12接觸。彈簧14調(diào)節(jié)為使得柱塞以表示為P1的給定壓力值從閥座12提升，低于P1時噴霧器是閉合的。供給油壓將柱塞的位置沿著X軸固定在鉆孔11中。
[0039]如可以在圖1C中所見，鉆孔11的輪廓使得在閥打開相位以后，其沿著排放出口方向界定作為鉆孔11中的柱塞的縱向位置的函數(shù)的兩個流體橫截面面積。
[0040]在圖1C中示出的實例中，沿著油流動方向，鉆孔包括具有形成閥座12的錐形形狀的第一部分11.1、具有圓形橫截面的第二圓柱形部分11.2、以及第三錐形部分11.3使得鉆孔的橫截面沿著油流動方向增大。
[0041]在圖1C中示出的位置中，通過圓柱形部分11.2界定柱塞10與鉆孔之間的流體通道的橫截面面積，此橫截面面積將表示為S3。
[0042]在圖1D中示出的位置中，其中柱塞位于距離閥座12足夠距離處，鉆孔與柱塞10之間的橫截面面積通過第三部分11.3和柱塞10來確定并且長于通過圓柱形部分。此橫截面大于在管排放出口處的橫截面S2并且不再是限定部分。因此部分S2是限定橫截面。
[0043]因此，當(dāng)油入口壓力足夠高以使柱塞遠離閥座移動時，閥具有其中油流量不同地調(diào)節(jié)的至少兩個打開狀態(tài)。在其中流量快速地改變的分離相位以后，閥具有帶有橫截面S3的打開狀態(tài)。只要柱塞通過第二圓柱形部分11.2界定橫截面S3，此狀態(tài)就持續(xù)。指出的是當(dāng)壓力增大時，柱塞沿著X軸遠離閥座移動但是盡管這樣移動，只要下端面向第二圓柱形部分11.2，柱塞便與鉆孔一起界定用于給定壓力范圍的橫截面S3。
[0044]由于S3小于S2，因此通過部分S3調(diào)節(jié)流量。
[0045]當(dāng)壓力充分地增大從而柱塞10縱向地移動，使得限定在柱塞10與錐形部分11.3之間的橫截面面積大于S2時，通過噴霧器出口部分S2調(diào)節(jié)流量。
[0046]現(xiàn)在將參照圖3描述圖1A至圖1D中的冷卻噴霧器的操作，圖3示出了作為以巴為單位的壓力P的函數(shù)的以Ι/min為單位的流量變化D。
[0047]當(dāng)油供給壓力小于壓力P1時，冷卻噴霧器閉合，柱塞10保持接觸支撐抵靠閥座12，閥座12干擾供給入口 4與排放出口 6之間的流量(圖3中的曲線中的部分1.1)。
[0048]當(dāng)油壓超過值P2時，在