專利名稱：壓縮機(jī)入口壓力控制系統(tǒng)的制作方法
背景本發(fā)明涉及壓縮機(jī)。它發(fā)現(xiàn)了與壓縮機(jī)入口控制設(shè)備結(jié)合的特殊應(yīng)用，其調(diào)節(jié)汽車空氣壓縮機(jī)的入口壓力，下面將特定參照其進(jìn)行描述。然而，將會(huì)理解，本發(fā)明還可以用于其他應(yīng)用。
用于重型車輛的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)類型通常配備有渦輪增壓器，其使用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣以便壓縮大氣空氣，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管與與大氣壓之上的空氣交換。使用渦輪增壓器實(shí)質(zhì)上增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。雖然渦輪增壓器最經(jīng)常在用于重型卡車的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，但是也可能在其他用于機(jī)械增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中的壓力水平的設(shè)備例如增壓器中使用。如在本專利申請中使用的，術(shù)語“渦輪增壓器”應(yīng)當(dāng)被解釋為還表示增壓器和其他用于機(jī)械增加發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中的壓力水平的設(shè)備。
裝配有渦輪增壓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的重型車輛類型還通常提供有發(fā)動(dòng)機(jī)操作的空氣壓縮機(jī)，其壓縮大氣空氣以便例如在車輛空氣制動(dòng)系統(tǒng)中使用。因此，本發(fā)明涉及一種包括由車輛發(fā)動(dòng)機(jī)供電的空氣壓縮機(jī)的系統(tǒng)，該車輛發(fā)動(dòng)機(jī)具有進(jìn)氣歧管和用于將該發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管中的壓力水平增加到大于大氣壓的壓力水平的渦輪增壓器。該渦輪增壓器具有與該進(jìn)氣歧管連通的出氣口。該空氣壓縮機(jī)具有入口和出氣口。該空氣壓縮機(jī)入口與渦輪增壓器的出氣口連通，從而使得進(jìn)入空氣壓縮機(jī)入口的空氣被渦輪增壓器壓縮到大于大氣壓的壓力水平，并且該空氣壓縮機(jī)在其出氣口處將空氣壓縮機(jī)入口處的壓力水平增加到更高的壓力水平。
使用渦輪增壓器的輸出作為汽車空氣壓縮機(jī)入口具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。空氣壓縮機(jī)具有使?jié)櫥瓦M(jìn)入被壓縮空氣的趨勢。使用渦輪增壓器有助于減少這種油進(jìn)入空氣。而且，壓縮機(jī)進(jìn)入的空氣必須被過濾，并且通過將空氣壓縮機(jī)與渦輪增壓器輸出處的空氣(已經(jīng)被過濾的)連通消除了本應(yīng)需要的單獨(dú)的空氣過濾器。此外，由于進(jìn)入空氣壓縮機(jī)的空氣已經(jīng)壓縮到大于大氣的壓力水平，所以能夠增加空氣壓縮機(jī)的送風(fēng)量。然而，僅當(dāng)渦輪增壓器的輸出的壓力水平低于特定壓力水平時(shí)使用渦輪增壓器空氣才使有益的。
發(fā)明概述在一個(gè)實(shí)施例中，一種入口控制設(shè)備包括被設(shè)置成壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)的狀態(tài)閥，和用于將壓縮機(jī)入口的傳送壓力調(diào)節(jié)為輸入壓力、閥位置和壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)的裝置。
在另一實(shí)施例中，一種入口控制設(shè)備包括狀態(tài)閥和簧片閥。該狀態(tài)閥被設(shè)置成壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)。并且，該簧片閥向壓縮機(jī)入口傳送簧片輸出壓力，該壓力被作為1)簧片閥輸入端的簧片輸入壓力、2)狀態(tài)閥位置和3)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)。


在結(jié)合和構(gòu)成本說明的一部分的附圖中，圖示了本發(fā)明的實(shí)施例，其與上面所給出的本發(fā)明的概括說明以及下面所給出的詳細(xì)描述一起用于舉例說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在第一工作模式中的控制入口設(shè)備；和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在第二工作模式中的控制入口設(shè)備。
實(shí)施例詳細(xì)說明參照圖1，入口控制設(shè)備10控制(調(diào)節(jié))傳送到壓縮機(jī)12的輸入壓力。該輸入控制設(shè)備10包括狀態(tài)閥14和控制閥20。控制閥20具有控制閥輸入端22，控制閥輸出端24，和用于調(diào)節(jié)將控制閥20輸入端22的多少壓力傳送到輸出端24的控制機(jī)構(gòu)26。壓縮機(jī)12包括進(jìn)氣端口28，其將流體(例如空氣)連通到壓縮機(jī)12的進(jìn)氣歧管30。排氣端口32通過壓縮機(jī)12的限制設(shè)備34和曲柄箱36將流體連通到大氣。
狀態(tài)閥14被設(shè)定為壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，狀態(tài)閥14是被作為壓縮機(jī)12的狀態(tài)信號(hào)的函數(shù)而控制的活塞。更特別地，當(dāng)壓縮機(jī)12處于“負(fù)荷”或“負(fù)載”條件時(shí)，“負(fù)載”狀態(tài)信號(hào)被傳輸?shù)綘顟B(tài)閥14以將狀態(tài)閥14設(shè)定到提升位置，如圖1所示；當(dāng)壓縮機(jī)12處于“未負(fù)荷”或“無負(fù)載”條件時(shí)，“無負(fù)載”狀態(tài)信號(hào)被傳輸?shù)綘顟B(tài)閥14以將狀態(tài)閥14設(shè)定到降低位置(見圖2)。例如，在典型的制動(dòng)系統(tǒng)中，控制閥基于制動(dòng)器鍵中的空氣壓力而向壓縮機(jī)發(fā)送信號(hào)。
當(dāng)處于提升位置時(shí)，狀態(tài)閥14在控制閥20的輸出端24和壓縮機(jī)入口28之間形成自由(無限制)流體連通。因此，實(shí)質(zhì)上被傳送到控制閥20輸出端24的所有壓力都被傳送到壓縮機(jī)入口28。而且，狀態(tài)閥14實(shí)質(zhì)上密封排氣端口32。因此，當(dāng)狀態(tài)閥14處于提升位置時(shí)，被傳送到控制閥20輸出端24的壓力實(shí)質(zhì)上沒有通過排氣端口32進(jìn)入到大氣中。
當(dāng)處于降低位置時(shí)(見圖2)，狀態(tài)閥14實(shí)質(zhì)上限制了控制閥20輸出端24與壓縮機(jī)入口28之間的流體連通。而且，被傳送到控制閥20輸出端24的任何過多空氣都被排入排氣端口32。而且，在一個(gè)實(shí)施例中，狀態(tài)閥14減小控制閥14和壓縮機(jī)入口28之間的出口40，從而僅有一小部分傳送到控制閥20輸出端24的壓力被傳送到壓縮機(jī)入口28以減小壓縮機(jī)入口28處的壓力。因此，狀態(tài)閥14作為用于減少壓縮機(jī)入口28處的壓力的裝置工作。過多的受壓流體被送入排氣端口32并且通過限制設(shè)備34排出(排放)到大氣中。
如上所述，狀態(tài)閥14的位置控制壓縮機(jī)入口28、排氣端口32以及控制閥20輸出端之間的流體連通。
與輸入端22處的壓力相比，控制閥20減少輸出端24的壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，輸出端24處的壓力減少與流經(jīng)控制閥20的純質(zhì)量流量成比例。更特別地，輸出端24處的壓力隨著輸出端24處的質(zhì)量流量增加而增加。換句話說，輸出端24上的壓力隨著輸入端22上流體壓力的質(zhì)量流增加而減小。由于該質(zhì)量流量很大程度上由22處的上游壓力和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速所決定，所以該壓力減小將在低上游壓力和低轉(zhuǎn)速時(shí)為最低，而在高上游壓力和高轉(zhuǎn)速時(shí)為最高。
鑒于上述理由，控制閥20作為用于將傳送到壓縮機(jī)入口28的壓力調(diào)節(jié)為輸入端22輸入壓力、狀態(tài)閥14的位置以及質(zhì)量流量的函數(shù)的裝置而工作。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，控制閥20是簧片閥。然而，也可以預(yù)見到包括其他類型控制閥的其他實(shí)施例。例如，還可以預(yù)見到，控制閥20是微處理器控制的入口調(diào)節(jié)閥?？蛇x地，還可以預(yù)見到，控制閥20是任何類型的壓力敏感入口調(diào)節(jié)閥。
控制閥20將輸出端24上的傳送壓力量控制為輸入端22的壓力和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，輸入端22上的壓力與發(fā)動(dòng)機(jī)歧管壓力成比例?？刂崎y20用于控制被傳送到輸出端24的輸入端22上的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管壓力量。如上所述，控制閥20輸出端上的被傳送壓力與經(jīng)過閥20的質(zhì)量流成反比。因此，當(dāng)壓縮機(jī)12在“負(fù)載”模式工作時(shí)，通過將流體吸入到壓縮機(jī)中而增加輸入端22上的壓力，而且，減少從輸入端22傳送到輸出端24的壓力量。
例如，在上述控制閥20是簧片閥的實(shí)施例中，當(dāng)質(zhì)量流量增加時(shí)，簧片閥的控制機(jī)構(gòu)26移動(dòng)接近輸出端24處的閥片42。當(dāng)流體被吸入到壓縮機(jī)入口28中時(shí)可以獲得相同的效果。
可以理解，由于質(zhì)量定律的連續(xù)性，在22和24處的質(zhì)量流必須總是相等。如果質(zhì)量流量是零(0)，簧片26不向閥片42進(jìn)行任何移動(dòng)。因此，當(dāng)質(zhì)量流量增加時(shí)，簧片就逐漸關(guān)閉。
如上所述，當(dāng)壓縮機(jī)處于“負(fù)載”或“負(fù)荷”工作模式時(shí)，圖1所示的入口控制設(shè)備10處于提升位置。而且，當(dāng)壓縮機(jī)處于“無負(fù)載”或“未負(fù)荷”工作模式時(shí)，圖2所示的入口控制設(shè)備10處于降低位置。因此，在圖1和2中使用相同的參考標(biāo)記表示相似的部件。
雖然本發(fā)明是通過對其實(shí)施例的描述而進(jìn)行說明的，并且該實(shí)施例被描述得非常詳細(xì)，但是申請人并不希望限制或者以任何方式將所附權(quán)利要求的范圍限定到這些細(xì)節(jié)。其他優(yōu)點(diǎn)和修改對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，本發(fā)明在其更寬泛的方面，不限于所示和所述特定細(xì)節(jié)、代表性設(shè)備和示例。因此，可以根據(jù)這些細(xì)節(jié)作出改變而不脫離申請人的一般發(fā)明概念的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種入口控制設(shè)備，包括被設(shè)置成壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)的狀態(tài)閥；和簧片閥，用于向壓縮機(jī)入口傳送作為簧片閥輸入端的簧片輸入壓力輸入壓力、狀態(tài)閥位置和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)的簧片輸出壓力。
2.如權(quán)利要求1所述的入口控制設(shè)備，其中該狀態(tài)閥包括活塞，其被設(shè)置為壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的入口控制設(shè)備，其中該狀態(tài)閥被設(shè)置成當(dāng)壓縮機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)時(shí)，使得實(shí)質(zhì)上所有的簧片輸出壓力被傳送到壓縮機(jī)入口。
4.如權(quán)利要求3所述的入口控制設(shè)備，其中該狀態(tài)閥被設(shè)置成當(dāng)壓縮機(jī)處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，使得一部分簧片輸出壓力被排出到大氣中。
5.如權(quán)利要求4所述的入口控制設(shè)備，其中當(dāng)壓縮機(jī)處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，使得一部分簧片輸出壓力進(jìn)入壓縮機(jī)入口以減小壓縮機(jī)入口處的壓力。
6.如權(quán)利要求4所述的入口控制設(shè)備，還包括用于將該一部分簧片輸出壓力排放到大氣中的限制設(shè)備。
7.如權(quán)利要求1所述的入口控制設(shè)備，其中當(dāng)簧片輸入壓力和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，該簧片閥使得簧片輸出壓力降低。
8.如權(quán)利要求6所述的入口控制設(shè)備，其中當(dāng)簧片輸入壓力的質(zhì)量流增加時(shí)，該簧片閥導(dǎo)致簧片輸出壓力降低。
9.一種入口控制設(shè)備，包括被設(shè)置成壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)的閥；和用于將傳送到壓縮機(jī)入口的壓力調(diào)節(jié)為質(zhì)量流和閥位置的函數(shù)的裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的入口控制設(shè)備，其中該用于調(diào)節(jié)的裝置包括將該傳送壓力調(diào)節(jié)為與質(zhì)量流成反比的閥。
11.如權(quán)利要求10所述的入口控制設(shè)備，其中該用于調(diào)節(jié)的裝置是簧片閥。
12.如權(quán)利要求9所述的入口控制設(shè)備，其中當(dāng)壓縮機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)時(shí)，該閥被設(shè)定到第一位置；和當(dāng)壓縮機(jī)處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，該閥被設(shè)定到第二位置。
13.如權(quán)利要求12所述的入口控制設(shè)備，其中當(dāng)該閥位于第一位置時(shí)，將實(shí)質(zhì)上全部被傳送壓力都傳送到壓縮機(jī)入口，還包括用于當(dāng)該閥被設(shè)定到第二位置時(shí)減少壓縮機(jī)入口壓力的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的入口控制設(shè)備，其中該用于減少的裝置包括該閥調(diào)節(jié)要進(jìn)入壓縮機(jī)入口的一部分被傳送壓力。
15.一種用于控制壓縮機(jī)的輸入壓力的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓縮機(jī)的進(jìn)氣端口；排氣端口；包括閥輸入和閥輸出的閥；和被設(shè)置成壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)的活塞，用于控制該閥輸出和排氣端口之間的流體連通，該閥輸出處的壓力被作為閥輸入處壓力和活塞位置的函數(shù)而傳送到壓縮機(jī)進(jìn)氣端口。
16.如權(quán)利要求15所述的用于控制壓縮機(jī)的輸入壓力的系統(tǒng)，還包括在排氣端口中的壓力限制器，用于當(dāng)壓縮機(jī)處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，將一部分閥輸出壓力排放到大氣中。
17.如權(quán)利要求16所述的用于控制壓縮機(jī)的輸入壓力的系統(tǒng)，其中當(dāng)壓縮機(jī)處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，該閥使得一部分閥輸出壓力進(jìn)入到壓縮機(jī)入口中以減少壓縮機(jī)入口處的壓力。
18.如權(quán)利要求15所述的用于控制壓縮機(jī)的輸入壓力的系統(tǒng)，其中當(dāng)壓縮機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)時(shí)，該活塞被設(shè)置成在閥輸出和壓縮機(jī)進(jìn)氣端口之間形成自由流體連通；和當(dāng)壓縮機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)時(shí)，該活塞被設(shè)置成在閥輸出和排氣端口之間形成實(shí)質(zhì)上限制的流體連通。
19.如權(quán)利要求15所述的用于控制壓縮機(jī)的輸入壓力的系統(tǒng)，其中該閥是簧片閥。
20.如權(quán)利要求15所述的用于控制壓縮機(jī)的輸入壓力的系統(tǒng)，其中當(dāng)閥輸入壓力的質(zhì)量流增加時(shí)，該閥使得閥輸出壓力減少。
21.一種壓縮機(jī)，包括壓縮機(jī)進(jìn)氣端口；壓縮機(jī)排氣端口；被設(shè)定到負(fù)載工作位置和無負(fù)載工作位置之一的狀態(tài)閥；包括進(jìn)氣端口和出氣端口的控制閥，該控制閥出氣端口作為狀態(tài)閥位置的函數(shù)而與壓縮機(jī)進(jìn)氣端口和排氣端口流體連通。
22.如權(quán)利要求21所述的壓縮機(jī)，其中當(dāng)狀態(tài)閥被設(shè)定在負(fù)載工作位置時(shí)，該壓縮機(jī)進(jìn)氣端口與控制閥出氣端口流體連通；和當(dāng)狀態(tài)閥被設(shè)定在負(fù)載工作位置時(shí)，該壓縮機(jī)進(jìn)氣端口不與壓縮機(jī)排氣端口流體連通。
23.如權(quán)利要求22所述的壓縮機(jī)，其中當(dāng)狀態(tài)閥被設(shè)定在無負(fù)載工作位置時(shí)，該壓縮機(jī)進(jìn)氣端口與控制閥出氣端口之間的流體連通實(shí)質(zhì)上是受限的；和當(dāng)狀態(tài)閥被設(shè)定在無負(fù)載工作位置時(shí)，該壓縮機(jī)進(jìn)氣端口與壓縮機(jī)排氣端口流體連通。
24.如權(quán)利要求21所述的壓縮機(jī)，其中當(dāng)控制閥進(jìn)氣端口處的壓力增加時(shí)，該控制閥使得控制閥出氣端口處的壓力降低。
25.如權(quán)利要求21所述的壓縮機(jī)，其中該控制閥是簧片閥。
26.一種控制傳送到壓縮機(jī)入口的壓力的方法，該方法包括將一個(gè)閥門設(shè)置為壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)；和將傳送到壓縮機(jī)入口的壓力調(diào)節(jié)為輸入壓力和該閥位置的函數(shù)。
27.如權(quán)利要求26所述的控制傳送到壓縮機(jī)入口的壓力的方法，其中該設(shè)置包括當(dāng)壓縮機(jī)處于負(fù)載狀態(tài)時(shí)，將該閥設(shè)置成形成壓縮機(jī)入口的入口壓力的非限制流體連通。
28.如權(quán)利要求27所述的控制傳送到壓縮機(jī)入口的壓力的方法，其中當(dāng)壓縮機(jī)處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，該設(shè)置還包括將該閥設(shè)置成形成壓縮機(jī)入口的入口壓力的受限流體連通；和設(shè)置該閥以排出該入口壓力。
29.如權(quán)利要求26所述的控制傳送到壓縮機(jī)入口的壓力的方法，其中該設(shè)置包括當(dāng)壓縮機(jī)處于無負(fù)載狀態(tài)時(shí)，減小該傳送壓力進(jìn)入壓縮機(jī)入口所經(jīng)過的出口。
30.如權(quán)利要求26所述的控制傳送到壓縮機(jī)入口的壓力的方法，其中該調(diào)節(jié)包括當(dāng)該輸入壓力增加時(shí)，減少該傳送壓力。
全文摘要
一種入口控制設(shè)備，包括狀態(tài)閥和簧片閥。該狀態(tài)閥被設(shè)置成壓縮機(jī)狀態(tài)的函數(shù)。而且，該簧片閥向壓縮機(jī)的入口傳送作為簧片閥輸入端的簧片輸入壓力、狀態(tài)閥位置和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)的簧片輸出壓力。
文檔編號(hào)F04D25/00GK1965167SQ200580018711
公開日2007年5月16日 申請日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月10日
發(fā)明者P·G·賴辛格, H·布爾克哈德特, L·E·迪恩斯 申請人:奔迪士商業(yè)運(yùn)輸系統(tǒng)公司