專利名稱：壓縮機入口壓力控制系統(tǒng)的制作方法
背景本發(fā)明涉及壓縮機。它發(fā)現(xiàn)了與壓縮機入口控制設備結(jié)合的特殊應用，其調(diào)節(jié)汽車空氣壓縮機的入口壓力，下面將特定參照其進行描述。然而，將會理解，本發(fā)明還可以用于其他應用。
用于重型車輛的柴油發(fā)動機類型通常配備有渦輪增壓器，其使用發(fā)動機的廢氣以便壓縮大氣空氣，從而使得發(fā)動機的進氣歧管與與大氣壓之上的空氣交換。使用渦輪增壓器實質(zhì)上增加了發(fā)動機的效率。雖然渦輪增壓器最經(jīng)常在用于重型卡車的柴油發(fā)動機中使用，但是也可能在其他用于機械增加發(fā)動機進氣歧管中的壓力水平的設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”應當被解釋為還表示增壓器和其他用于機械增加發(fā)動機進氣歧管中的壓力水平的設備。
裝配有渦輪增壓柴油發(fā)動機的重型車輛類型還通常提供有發(fā)動機操作的空氣壓縮機，其壓縮大氣空氣以便例如在車輛空氣制動系統(tǒng)中使用。因此，本發(fā)明涉及一種包括由車輛發(fā)動機供電的空氣壓縮機的系統(tǒng)，該車輛發(fā)動機具有進氣歧管和用于將該發(fā)動機進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氣歧管連通的出氣口。該空氣壓縮機具有入口和出氣口。該空氣壓縮機入口與渦輪增壓器的出氣口連通，從而使得進入空氣壓縮機入口的空氣被渦輪增壓器壓縮到大于大氣壓的壓力水平，并且該空氣壓縮機在其出氣口處將空氣壓縮機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入口具有多個優(yōu)點。空氣壓縮機具有使?jié)櫥瓦M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入空氣。而且，壓縮機進入的空氣必須被過濾，并且通過將空氣壓縮機與渦輪增壓器輸出處的空氣(已經(jīng)被過濾的)連通消除了本應需要的單獨的空氣過濾器。此外，由于進入空氣壓縮機的空氣已經(jīng)壓縮到大于大氣的壓力水平，所以能夠增加空氣壓縮機的送風量。然而，僅當渦輪增壓器的輸出的壓力水平低于特定壓力水平時使用渦輪增壓器空氣才使有益的。
發(fā)明概述在一個實施例中，一種入口控制設備包括被設置成壓縮機狀態(tài)的函數(shù)的狀態(tài)閥，和用于將壓縮機入口的傳送壓力調(diào)節(jié)為輸入壓力、閥位置和壓縮機旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)的裝置。
在另一實施例中，一種入口控制設備包括狀態(tài)閥和簧片閥。該狀態(tài)閥被設置成壓縮機狀態(tài)的函數(shù)。并且，該簧片閥向壓縮機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描述一起用于舉例說明本發(fā)明的實施例。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在第一工作模式中的控制入口設備；和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例在第二工作模式中的控制入口設備。
實施例詳細說明參照圖1，入口控制設備10控制(調(diào)節(jié))傳送到壓縮機12的輸入壓力。該輸入控制設備10包括狀態(tài)閥14和控制閥20?？刂崎y20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的控制機構(gòu)26。壓縮機12包括進氣端口28，其將流體(例如空氣)連通到壓縮機12的進氣歧管30。排氣端口32通過壓縮機12的限制設備34和曲柄箱36將流體連通到大氣。
狀態(tài)閥14被設定為壓縮機狀態(tài)的函數(shù)。在一個實施例中，狀態(tài)閥14是被作為壓縮機12的狀態(tài)信號的函數(shù)而控制的活塞。更特別地，當壓縮機12處于“負荷”或“負載”條件時，“負載”狀態(tài)信號被傳輸?shù)綘顟B(tài)閥14以將狀態(tài)閥14設定到提升位置，如圖1所示；當壓縮機12處于“未負荷”或“無負載”條件時，“無負載”狀態(tài)信號被傳輸?shù)綘顟B(tài)閥14以將狀態(tài)閥14設定到降低位置(見圖2)。例如，在典型的制動系統(tǒng)中，控制閥基于制動器鍵中的空氣壓力而向壓縮機發(fā)送信號。
當處于提升位置時，狀態(tài)閥14在控制閥20的輸出端24和壓縮機入口28之間形成自由(無限制)流體連通。因此，實質(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入口28。而且，狀態(tài)閥14實質(zhì)上密封排氣端口32。因此，當狀態(tài)閥14處于提升位置時，被傳送到控制閥20輸出端24的壓力實質(zhì)上沒有通過排氣端口32進入到大氣中。
當處于降低位置時(見圖2)，狀態(tài)閥14實質(zhì)上限制了控制閥20輸出端24與壓縮機入口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，在一個實施例中，狀態(tài)閥14減小控制閥14和壓縮機入口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入口28以減小壓縮機入口28處的壓力。因此，狀態(tài)閥14作為用于減少壓縮機入口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。在一個實施例中，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)速時為最低，而在高上游壓力和高轉(zhuǎn)速時為最高。
鑒于上述理由，控制閥20作為用于將傳送到壓縮機入口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，在一個實施例中，控制閥20是簧片閥。然而，也可以預見到包括其他類型控制閥的其他實施例。例如，還可以預見到，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的壓力和壓縮機轉(zhuǎn)速的函數(shù)。在一個實施例中，輸入端22上的壓力與發(fā)動機歧管壓力成比例?？刂崎y20用于控制被傳送到輸出端24的輸入端22上的發(fā)動機歧管壓力量。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，當壓縮機12在“負載”模式工作時，通過將流體吸入到壓縮機中而增加輸入端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是簧片閥的實施例中，當質(zhì)量流量增加時，簧片閥的控制機構(gòu)26移動接近輸出端24處的閥片42。當流體被吸入到壓縮機入口28中時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進行任何移動。因此，當質(zhì)量流量增加時，簧片就逐漸關(guān)閉。
如上所述，當壓縮機處于“負載”或“負荷”工作模式時，圖1所示的入口控制設備10處于提升位置。而且，當壓縮機處于“無負載”或“未負荷”工作模式時，圖2所示的入口控制設備10處于降低位置。因此，在圖1和2中使用相同的參考標記表示相似的部件。
雖然本發(fā)明是通過對其實施例的描述而進行說明的，并且該實施例被描述得非常詳細，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節(jié)。其他優(yōu)點和修改對于本領域普通技術(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節(jié)、代表性設備和示例。因此，可以根據(jù)這些細節(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
1.一種入口控制設備，包括被設置成壓縮機狀態(tài)的函數(shù)的狀態(tài)閥；和簧片閥，用于向壓縮機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所述的入口控制設備，其中該狀態(tài)閥包括活塞，其被設置為壓縮機狀態(tài)的函數(shù)。
3.如權(quán)利要求1所述的入口控制設備，其中該狀態(tài)閥被設置成當壓縮機處于負載狀態(tài)時，使得實質(zhì)上所有的簧片輸出壓力被傳送到壓縮機入口。
4.如權(quán)利要求3所述的入口控制設備，其中該狀態(tài)閥被設置成當壓縮機處于無負載狀態(tài)時，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所述的入口控制設備，其中當壓縮機處于無負載狀態(tài)時，使得一部分簧片輸出壓力進入壓縮機入口以減小壓縮機入口處的壓力。
6.如權(quán)利要求4所述的入口控制設備，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備。
7.如權(quán)利要求1所述的入口控制設備，其中當簧片輸入壓力和壓縮機轉(zhuǎn)速增加時，該簧片閥使得簧片輸出壓力降低。
8.如權(quán)利要求6所述的入口控制設備，其中當簧片輸入壓力的質(zhì)量流增加時，該簧片閥導致簧片輸出壓力降低。
9.一種入口控制設備，包括被設置成壓縮機狀態(tài)的函數(shù)的閥；和用于將傳送到壓縮機入口的壓力調(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所述的入口控制設備，其中當壓縮機處于負載狀態(tài)時，該閥被設定到第一位置；和當壓縮機處于無負載狀態(tài)時，該閥被設定到第二位置。
13.如權(quán)利要求12所述的入口控制設備，其中當該閥位于第一位置時，將實質(zhì)上全部被傳送壓力都傳送到壓縮機入口，還包括用于當該閥被設定到第二位置時減少壓縮機入口壓力的裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的入口控制設備，其中該用于減少的裝置包括該閥調(diào)節(jié)要進入壓縮機入口的一部分被傳送壓力。
15.一種用于控制壓縮機的輸入壓力的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓縮機的進氣端口；排氣端口；包括閥輸入和閥輸出的閥；和被設置成壓縮機狀態(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)而傳送到壓縮機進氣端口。
16.如權(quán)利要求15所述的用于控制壓縮機的輸入壓力的系統(tǒng)，還包括在排氣端口中的壓力限制器，用于當壓縮機處于無負載狀態(tài)時，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的輸入壓力的系統(tǒng)，其中當壓縮機處于無負載狀態(tài)時，該閥使得一部分閥輸出壓力進入到壓縮機入口中以減少壓縮機入口處的壓力。
18.如權(quán)利要求15所述的用于控制壓縮機的輸入壓力的系統(tǒng)，其中當壓縮機處于負載狀態(tài)時，該活塞被設置成在閥輸出和壓縮機進氣端口之間形成自由流體連通；和當壓縮機處于負載狀態(tài)時，該活塞被設置成在閥輸出和排氣端口之間形成實質(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的輸入壓力的系統(tǒng)，其中當閥輸入壓力的質(zhì)量流增加時，該閥使得閥輸出壓力減少。
21.一種壓縮機，包括壓縮機進氣端口；壓縮機排氣端口；被設定到負載工作位置和無負載工作位置之一的狀態(tài)閥；包括進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)而與壓縮機進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，其中當狀態(tài)閥被設定在負載工作位置時，該壓縮機進氣端口與控制閥出氣端口流體連通；和當狀態(tài)閥被設定在負載工作位置時，該壓縮機進氣端口不與壓縮機排氣端口流體連通。
23.如權(quán)利要求22所述的壓縮機，其中當狀態(tài)閥被設定在無負載工作位置時，該壓縮機進氣端口與控制閥出氣端口之間的流體連通實質(zhì)上是受限的；和當狀態(tài)閥被設定在無負載工作位置時，該壓縮機進氣端口與壓縮機排氣端口流體連通。
24.如權(quán)利要求21所述的壓縮機，其中當控制閥進氣端口處的壓力增加時，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，其中該控制閥是簧片閥。
26.一種控制傳送到壓縮機入口的壓力的方法，該方法包括將一個閥門設置為壓縮機狀態(tài)的函數(shù)；和將傳送到壓縮機入口的壓力調(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入口的壓力的方法，其中該設置包括當壓縮機處于負載狀態(tài)時，將該閥設置成形成壓縮機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入口的壓力的方法，其中當壓縮機處于無負載狀態(tài)時，該設置還包括將該閥設置成形成壓縮機入口的入口壓力的受限流體連通；和設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入口的壓力的方法，其中該設置包括當壓縮機處于無負載狀態(tài)時，減小該傳送壓力進入壓縮機入口所經(jīng)過的出口。
30.如權(quán)利要求26所述的控制傳送到壓縮機入口的壓力的方法，其中該調(diào)節(jié)包括當該輸入壓力增加時，減少該傳送壓力。
全文摘要
一種入口控制設備，包括狀態(tài)閥和簧片閥。該狀態(tài)閥被設置成壓縮機狀態(tài)的函數(shù)。而且，該簧片閥向壓縮機的入口傳送作為簧片閥輸入端的簧片輸入壓力、狀態(tài)閥位置和壓縮機轉(zhuǎn)速的函數(shù)的簧片輸出壓力。
文檔編號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)運輸系統(tǒng)公司