流体泵组件的比例流量控制的制作方法
【专利说明】流体栗组件的比例流重:彳￡制
[0001]相关申请的交叉援引
[0002]本申请在2013年12月20日作为PCT国际专利申请提交，并且要求2012年12月21日提交的美国专利申请系列号N0.61/740，854的优先权，其全文通过引用结合入本文。
【背景技术】
[0003]用在不同应用中的流体系统常具有不同的要求。例如，流体系统可能需要不同的流率和不同的流体压力。负载感测泵可用于调整泵的运行以满足给定流体系统的不同的流动要求。典型的负载感测泵使用流体系统中的流动和压力反馈来调节泵的流动要求。流体系统的可变性质还对用于对泵的动力源提出不同需求。需要改进泵的控制和动力源的管理。
【发明内容】
[0004]本发明一方面涉及一种泵控制组件。该泵控制组件包括具有流体泵和负载感测阀的流体泵组件。该流体泵包括流体入口和流体出口。该流体泵包括可变排量机构。该负载感测阀适于调节可变排量机构的位置。该负载感测阀包括第一端和相对地布置的第二端。致动器与流体泵组件流体连通。
[0005]该泵控制组件还包括设置在负载感测阀的第一端和流体泵之间的流量控制组件。在一个实施例中，流量控制组件包括孔口、第一阀组件和第二阀组件。在一个构型中，当第一阀组件位于打开位置且第二阀组件位于第一位置时，流过孔口的流体的一部分被引导到流体贮存器，流过孔口的流体的另一部分被引导到负载感测阀的第一端。当第一阀组件位于关闭位置且第二阀组件位于第二位置时，通过孔口的全部流体被引导到负载感测阀的第一端。也可以设置与第一和第二阀组件电连通的电子控制单元。所述电子控制单元可以配置成响应于为流体泵供给动力的原动机的运行参数向第一和第二阀组件输送输出电流。
[0006]本发明的另一方面涉及一种用于致动泵控制组件的方法。该方法可包括以下步骤:将所述泵控制组件设置在正常运行状态；接收指令以致动与所述泵控制组件相关联的致动器组件；以及发送信号到控制阀以启动致动器。该方法还可包括指挥一个流量控制组件来引导流体从系统泵通过孔口并到达配置成调节泵流动输出的负载感测阀。在一个步骤中，接收系统指令以基于向系统泵供给动力的原动机的运行参数来减少或管理穿过泵的流体流动负。另一步骤包括调节流量控制组件的第一阀以重引导流过孔口的流体的至少一部分到流体贮存器以减少流动到负载感测阀的流体，同时维持泵压力。该方法还可包括连续监测原动机运行参数的步骤。
[0007]将在下文的描述中说明许多附加的方面。这些方面可涉及单独的特征和特征的组合。应理解，上文的概述和下文的详细描述都只是示例性的和说明性的，并且不限制本文公开的实施方式所基于的广义的概念。
【附图说明】
[0008]图1是根据本发明的原理的具有示例性的特征方面的泵控制组件的示意图。
[0009]图2是适于在图1的泵控制组件中使用的工作回路的示意图。
[0010]图3是适于在图1的泵控制组件中使用的流体泵组件的示意图。
[0011]图4是用于运行图1的泵控制组件的方法的图示。
【具体实施方式】
[0012]现在详细参照本发明的在附图中示出的示例性方面。只要可能，在全部附图中使用相同的附图标记表示相同的或相似的结构。
[0013]现在参照图1，示出了泵控制组件10。该泵控制组件10适于基于致动器的位置来控制流体泵的输出。在本实施例中，泵控制组件10适于通过操纵负载感测线来减少从流体泵的流动，同时维持泵输出压力以允许车辆发动机在给定的发动机RPM下的峰值转矩曲线上运行，并且防止泵负载引起发动机失速。发动机失速对于已转换成在液态天然气(LNG)上运行的发动机是特别值得关注的问题，因为低端扭矩输出与使用汽油或柴油燃料的发动机相比被降低。泵控制组件10也适于当致动器到达其行程极限时防止出现流体压力峰值。在图1所示的实施例中，泵控制组件10包括流体泵组件12、致动器组件14、流量控制组件14和电子控制单元18。
[0014]流体泵组件
[0015]现在参照图1和3，描述流体泵组件12。流体泵组件12包括流体泵20和负载感测补偿阀组件22。
[0016]流体泵20包括流体入口 24、流体出口 26、排放端口 28和负载感测端口 30。流体泵20的流体入口 24与流体贮存器32流体连通。流体出口 26与致动器组件16流体连通。排放端口 28与流体贮存器32流体连通。
[0017]流体泵20还包括轴34。轴34联接到使轴34旋转的动力源(例如，发动机、电动机等)。当轴34旋转时，流体从流体入口 24泵送到流体出口 26。
[0018]流体泵20是可变排量流体泵。作为可变排量泵，流体泵20包括可变排量机构36。在所示实施例中，流体泵20是轴向活塞泵，可变排量机构36是旋转斜盘。旋转斜盘36可以在中间/中性/空挡位置和全行程位置之间移动。在中间位置，流体泵20的排量约为零。在零排量下，当轴34旋转时，没有流体通过流体泵20。在全行程位置，当轴34旋转时，最大量的流体通过流体泵20。
[0019]流体泵20包括控制活塞38和偏压构件40。控制活塞38和偏压构件40作用在旋转斜盘36上以调节旋转斜盘36的位置。控制活塞38适于将旋转斜盘36的位置从全行程位置调节到中间位置。控制活塞38与流体泵20的流体出口 26选择性地流体连通。控制活塞38与负载感测补偿阀组件22流体连通。
[0020]偏压构件40适于将流体泵20偏压向全行程位置。偏压构件40包括将旋转斜盘36偏压向全行程位置的弹簧。
[0021]负载感测补偿阀组件22适于在采用流体泵20的系统的流动和压力要求发生变化时改变来自流体泵20的流体的流量和流体的压力。在所示实施例中，负载感测补偿阀组件22包括负载感测阀42和压力限制补偿器44。在一个实施例中，负载感测补偿阀组件22在流体泵20的外部。在另一实施例中，负载感测补偿阀组件22集成在流体泵20中。
[0022]负载感测阀42提供控制活塞38与流体泵20的排放端口 28或流体出口 26中任一者之间的选择性的流体连通。在所示实施例中，负载感测阀42是两位三通比例阀。在第一位置P1，负载感测阀42提供了控制活塞38与排放端口 28之间的流体连通，使得作用在控制活塞38上的流体通过排放端口 28排放到流体贮存器32。当负载感测阀42位于该第一位置Pl时，旋转斜盘36被偏压构件40偏压向全行程位置。
[0023]在第二位置P2，负载感测阀42提供控制活塞38和流体出口 26之间的流体连通，使得加压流体作用在控制活塞38上。当负载感测阀42位于该第二位置P2时，控制活塞38作用在偏压构件40上以使旋转斜盘36朝中间位置移动。
[0024]负载感测阀42包括第一端46和相对地设置的第二端48。第一端46与负载感测端口 30流体连通。来自负载感测端口 30的流体作用在第一端46上，以将负载感测阀42致动到第一位置。在所示的实施例中，轻型弹簧50也作用在负载感测阀42的第一端46上，以将负载感测阀42偏压向第一位置Pl。在一个实施例中，作用在负载感测阀42的第一端46上的组合负载等于来自负载感测端口 30的流体的压力加上约200psi至约400psi。
[0025]负载感测阀42的第二端48与流体泵20的流体出口 26流体连通。当作用在第二端48上的流体压力大于作用在第一端46上的流体压力时，控制活塞38沿朝向中间位置的方向致动旋转斜盘36，从而减小第一流体泵20的流体排量。
[0026]压力限制补偿器44属于压力释放阀的类型。在所示的实施例中，压力限制补偿器44是两位三通比例阀。压力限制补偿器44包括第一端52和相对地设置的第二端54。重型弹簧56作用在压力限制补偿器44的第一端52上，而来自流体出口 26的流体作用在第二端54上ο
[0027]压力限制补偿器44包括第一位置PCl和第二位置PC2。在第一位置PC1，压力限制补偿器44提供通向排放端口 28的流体通路。当压力限制补偿器44位于第一位置PCl且负载感测阀42位于第一位置Pl时，作用在控制活塞38上的流体经排放端口 28排放到流体贮存器32。在压力限制补偿器44位于该第一位置PCl且负载感测阀42位于第一位置Pl的情况下，旋转斜盘36被偏压部件40偏压向全行程位置。
[0028]在第二位置PC2，压力限制补偿器44提供控制活塞38和流体出口 26之间的流体连通，以使得加压流体作用在控制活塞38上。在压力限制补偿器44位于该第二位置PC2的情况下，控制活塞38作用在偏压部件40上，以使得旋转斜盘36朝中间位置移动。
[0029]随着流体出口 26中的流体压力上升并接近重型弹簧56的负载设置，压力限制补偿器44朝第二位置PC2移位，从而允许流体通向控制活塞38。随着流体作用在控制活塞38上，旋转斜盘36的位置朝中间位置移动。该移动持续到流体泵20的流体出口 26处的流量足够低以将系统压力维持在重型弹簧56的负载设置、或者直到流体泵20位于中间位置。在一个实施例中，重型弹簧56提供的负载设置为约2500psi至约3500psi系统压力。
[0030]致动器组件
[0031 ] 现在参照图1和2，致动器组件14包括致动器60和控制阀组件61，控制阀组件61具有方向控制阀62和两个先导阀63a、63b。致动器60可以是线性致动器(例如气缸等)或旋转致动器(例如马达等)。在本实施例中，致动器60是线性致动器。
[0032]致动器60包括壳体64。壳体64包括第一轴向端65和相对地设置的第二轴向端
66ο
[0033]壳体64限定孔口 67。活塞组件68配置在孔口 67中。活塞组件68包括活塞70和杆72。孔口 67包括第一腔室74和第二腔室76。第一腔室74配置在活塞70的第一侧，而第二腔室76配置在活塞70的相对地设置的第二侧。
[0034]致动器60包括第一控制端口 82和第二控制端口 84。第一控制端口 82与第一腔室74流体连通，而第二控制端口 84与第二腔室76流体连通。
[0035]方向控制阀62与致动器60流体连通。在所示的实施例中，方向控制阀62是先导式三位四通阀。方向控制阀62包括第一位置I3DI，第二位置PD2和中位关闭中间位置TON。
[0036]在第一位置roi，方向控制阀62提供流体泵20和第一控制端口 82之间以及第二控制端口 84和流体贮存器或储罐32之间的流体连通。在所示的实施例中，第一位置HH引起活塞组件68从壳体64伸出。在第二位置TO2，方向控制阀62提供流体泵20和第二控制端口 84之间以及第一控制端口 82和流体贮存器之间的流体连通。在所示的实施例中，第二位置TO2引起活塞组件68的缩回。
[0037]在所示的实施例中，方向控制阀62由先导阀