专利名称：压缩机入口压力控制系统的制作方法
背景本发明涉及压缩机。它发现了与压缩机入口控制设备结合的特殊应用，其调节汽车空气压缩机的入口压力，下面将特定参照其进行描述。然而，将会理解，本发明还可以用于其他应用。
用于重型车辆的柴油发动机类型通常配备有涡轮增压器，其使用发动机的废气以便压缩大气空气，从而使得发动机的进气歧管与与大气压之上的空气交换。使用涡轮增压器实质上增加了发动机的效率。虽然涡轮增压器最经常在用于重型卡车的柴油发动机中使用，但是也可能在其他用于机械增加发动机进气歧管中的压力水平的设备例如增压器中使用。如在本专利申请中使用的，术语“涡轮增压器”应当被解释为还表示增压器和其他用于机械增加发动机进气歧管中的压力水平的设备。
装配有涡轮增压柴油发动机的重型车辆类型还通常提供有发动机操作的空气压缩机，其压缩大气空气以便例如在车辆空气制动系统中使用。因此，本发明涉及一种包括由车辆发动机供电的空气压缩机的系统，该车辆发动机具有进气歧管和用于将该发动机进气歧管中的压力水平增加到大于大气压的压力水平的涡轮增压器。该涡轮增压器具有与该进气歧管连通的出气口。该空气压缩机具有入口和出气口。该空气压缩机入口与涡轮增压器的出气口连通，从而使得进入空气压缩机入口的空气被涡轮增压器压缩到大于大气压的压力水平，并且该空气压缩机在其出气口处将空气压缩机入口处的压力水平增加到更高的压力水平。
使用涡轮增压器的输出作为汽车空气压缩机入口具有多个优点。空气压缩机具有使润滑油进入被压缩空气的趋势。使用涡轮增压器有助于减少这种油进入空气。而且，压缩机进入的空气必须被过滤，并且通过将空气压缩机与涡轮增压器输出处的空气(已经被过滤的)连通消除了本应需要的单独的空气过滤器。此外，由于进入空气压缩机的空气已经压缩到大于大气的压力水平，所以能够增加空气压缩机的送风量。然而，仅当涡轮增压器的输出的压力水平低于特定压力水平时使用涡轮增压器空气才使有益的。
发明概述在一个实施例中，一种入口控制设备包括被设置成压缩机状态的函数的状态阀，和用于将压缩机入口的传送压力调节为输入压力、阀位置和压缩机旋转速度的函数的装置。
在另一实施例中，一种入口控制设备包括状态阀和簧片阀。该状态阀被设置成压缩机状态的函数。并且，该簧片阀向压缩机入口传送簧片输出压力，该压力被作为1)簧片阀输入端的簧片输入压力、2)状态阀位置和3)压缩机旋转速度的函数。
在结合和构成本说明的一部分的附图中，图示了本发明的实施例，其与上面所给出的本发明的概括说明以及下面所给出的详细描述一起用于举例说明本发明的实施例。
图1示出了根据本发明的一个实施例在第一工作模式中的控制入口设备；和图2示出了根据本发明的一个实施例在第二工作模式中的控制入口设备。
实施例详细说明参照图1，入口控制设备10控制(调节)传送到压缩机12的输入压力。该输入控制设备10包括状态阀14和控制阀20。控制阀20具有控制阀输入端22，控制阀输出端24，和用于调节将控制阀20输入端22的多少压力传送到输出端24的控制机构26。压缩机12包括进气端口28，其将流体(例如空气)连通到压缩机12的进气歧管30。排气端口32通过压缩机12的限制设备34和曲柄箱36将流体连通到大气。
状态阀14被设定为压缩机状态的函数。在一个实施例中，状态阀14是被作为压缩机12的状态信号的函数而控制的活塞。更特别地，当压缩机12处于“负荷”或“负载”条件时，“负载”状态信号被传输到状态阀14以将状态阀14设定到提升位置，如图1所示；当压缩机12处于“未负荷”或“无负载”条件时，“无负载”状态信号被传输到状态阀14以将状态阀14设定到降低位置(见图2)。例如，在典型的制动系统中，控制阀基于制动器键中的空气压力而向压缩机发送信号。
当处于提升位置时，状态阀14在控制阀20的输出端24和压缩机入口28之间形成自由(无限制)流体连通。因此，实质上被传送到控制阀20输出端24的所有压力都被传送到压缩机入口28。而且，状态阀14实质上密封排气端口32。因此，当状态阀14处于提升位置时，被传送到控制阀20输出端24的压力实质上没有通过排气端口32进入到大气中。
当处于降低位置时(见图2)，状态阀14实质上限制了控制阀20输出端24与压缩机入口28之间的流体连通。而且，被传送到控制阀20输出端24的任何过多空气都被排入排气端口32。而且，在一个实施例中，状态阀14减小控制阀14和压缩机入口28之间的出口40，从而仅有一小部分传送到控制阀20输出端24的压力被传送到压缩机入口28以减小压缩机入口28处的压力。因此，状态阀14作为用于减少压缩机入口28处的压力的装置工作。过多的受压流体被送入排气端口32并且通过限制设备34排出(排放)到大气中。
如上所述，状态阀14的位置控制压缩机入口28、排气端口32以及控制阀20输出端之间的流体连通。
与输入端22处的压力相比，控制阀20减少输出端24的压力。在一个实施例中，输出端24处的压力减少与流经控制阀20的纯质量流量成比例。更特别地，输出端24处的压力随着输出端24处的质量流量增加而增加。换句话说，输出端24上的压力随着输入端22上流体压力的质量流增加而减小。由于该质量流量很大程度上由22处的上游压力和压缩机转速所决定，所以该压力减小将在低上游压力和低转速时为最低，而在高上游压力和高转速时为最高。
鉴于上述理由，控制阀20作为用于将传送到压缩机入口28的压力调节为输入端22输入压力、状态阀14的位置以及质量流量的函数的装置而工作。此外，在一个实施例中，控制阀20是簧片阀。然而，也可以预见到包括其他类型控制阀的其他实施例。例如，还可以预见到，控制阀20是微处理器控制的入口调节阀。可选地，还可以预见到，控制阀20是任何类型的压力敏感入口调节阀。
控制阀20将输出端24上的传送压力量控制为输入端22的压力和压缩机转速的函数。在一个实施例中，输入端22上的压力与发动机歧管压力成比例。控制阀20用于控制被传送到输出端24的输入端22上的发动机歧管压力量。如上所述，控制阀20输出端上的被传送压力与经过阀20的质量流成反比。因此，当压缩机12在“负载”模式工作时，通过将流体吸入到压缩机中而增加输入端22上的压力，而且，减少从输入端22传送到输出端24的压力量。
例如，在上述控制阀20是簧片阀的实施例中，当质量流量增加时，簧片阀的控制机构26移动接近输出端24处的阀片42。当流体被吸入到压缩机入口28中时可以获得相同的效果。
可以理解，由于质量定律的连续性，在22和24处的质量流必须总是相等。如果质量流量是零(0)，簧片26不向阀片42进行任何移动。因此，当质量流量增加时，簧片就逐渐关闭。
如上所述，当压缩机处于“负载”或“负荷”工作模式时，图1所示的入口控制设备10处于提升位置。而且，当压缩机处于“无负载”或“未负荷”工作模式时，图2所示的入口控制设备10处于降低位置。因此，在图1和2中使用相同的参考标记表示相似的部件。
虽然本发明是通过对其实施例的描述而进行说明的，并且该实施例被描述得非常详细，但是申请人并不希望限制或者以任何方式将所附权利要求的范围限定到这些细节。其他优点和修改对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，本发明在其更宽泛的方面，不限于所示和所述特定细节、代表性设备和示例。因此，可以根据这些细节作出改变而不脱离申请人的一般发明概念的精神或范围。
权利要求
1.一种入口控制设备，包括被设置成压缩机状态的函数的状态阀；和簧片阀，用于向压缩机入口传送作为簧片阀输入端的簧片输入压力输入压力、状态阀位置和压缩机转速的函数的簧片输出压力。
2.如权利要求1所述的入口控制设备，其中该状态阀包括活塞，其被设置为压缩机状态的函数。
3.如权利要求1所述的入口控制设备，其中该状态阀被设置成当压缩机处于负载状态时，使得实质上所有的簧片输出压力被传送到压缩机入口。
4.如权利要求3所述的入口控制设备，其中该状态阀被设置成当压缩机处于无负载状态时，使得一部分簧片输出压力被排出到大气中。
5.如权利要求4所述的入口控制设备，其中当压缩机处于无负载状态时，使得一部分簧片输出压力进入压缩机入口以减小压缩机入口处的压力。
6.如权利要求4所述的入口控制设备，还包括用于将该一部分簧片输出压力排放到大气中的限制设备。
7.如权利要求1所述的入口控制设备，其中当簧片输入压力和压缩机转速增加时，该簧片阀使得簧片输出压力降低。
8.如权利要求6所述的入口控制设备，其中当簧片输入压力的质量流增加时，该簧片阀导致簧片输出压力降低。
9.一种入口控制设备，包括被设置成压缩机状态的函数的阀；和用于将传送到压缩机入口的压力调节为质量流和阀位置的函数的装置。
10.如权利要求9所述的入口控制设备，其中该用于调节的装置包括将该传送压力调节为与质量流成反比的阀。
11.如权利要求10所述的入口控制设备，其中该用于调节的装置是簧片阀。
12.如权利要求9所述的入口控制设备，其中当压缩机处于负载状态时，该阀被设定到第一位置；和当压缩机处于无负载状态时，该阀被设定到第二位置。
13.如权利要求12所述的入口控制设备，其中当该阀位于第一位置时，将实质上全部被传送压力都传送到压缩机入口，还包括用于当该阀被设定到第二位置时减少压缩机入口压力的装置。
14.如权利要求13所述的入口控制设备，其中该用于减少的装置包括该阀调节要进入压缩机入口的一部分被传送压力。
15.一种用于控制压缩机的输入压力的系统，该系统包括压缩机的进气端口；排气端口；包括阀输入和阀输出的阀；和被设置成压缩机状态的函数的活塞，用于控制该阀输出和排气端口之间的流体连通，该阀输出处的压力被作为阀输入处压力和活塞位置的函数而传送到压缩机进气端口。
16.如权利要求15所述的用于控制压缩机的输入压力的系统，还包括在排气端口中的压力限制器，用于当压缩机处于无负载状态时，将一部分阀输出压力排放到大气中。
17.如权利要求16所述的用于控制压缩机的输入压力的系统，其中当压缩机处于无负载状态时，该阀使得一部分阀输出压力进入到压缩机入口中以减少压缩机入口处的压力。
18.如权利要求15所述的用于控制压缩机的输入压力的系统，其中当压缩机处于负载状态时，该活塞被设置成在阀输出和压缩机进气端口之间形成自由流体连通；和当压缩机处于负载状态时，该活塞被设置成在阀输出和排气端口之间形成实质上限制的流体连通。
19.如权利要求15所述的用于控制压缩机的输入压力的系统，其中该阀是簧片阀。
20.如权利要求15所述的用于控制压缩机的输入压力的系统，其中当阀输入压力的质量流增加时，该阀使得阀输出压力减少。
21.一种压缩机，包括压缩机进气端口；压缩机排气端口；被设定到负载工作位置和无负载工作位置之一的状态阀；包括进气端口和出气端口的控制阀，该控制阀出气端口作为状态阀位置的函数而与压缩机进气端口和排气端口流体连通。
22.如权利要求21所述的压缩机，其中当状态阀被设定在负载工作位置时，该压缩机进气端口与控制阀出气端口流体连通；和当状态阀被设定在负载工作位置时，该压缩机进气端口不与压缩机排气端口流体连通。
23.如权利要求22所述的压缩机，其中当状态阀被设定在无负载工作位置时，该压缩机进气端口与控制阀出气端口之间的流体连通实质上是受限的；和当状态阀被设定在无负载工作位置时，该压缩机进气端口与压缩机排气端口流体连通。
24.如权利要求21所述的压缩机，其中当控制阀进气端口处的压力增加时，该控制阀使得控制阀出气端口处的压力降低。
25.如权利要求21所述的压缩机，其中该控制阀是簧片阀。
26.一种控制传送到压缩机入口的压力的方法，该方法包括将一个阀门设置为压缩机状态的函数；和将传送到压缩机入口的压力调节为输入压力和该阀位置的函数。
27.如权利要求26所述的控制传送到压缩机入口的压力的方法，其中该设置包括当压缩机处于负载状态时，将该阀设置成形成压缩机入口的入口压力的非限制流体连通。
28.如权利要求27所述的控制传送到压缩机入口的压力的方法，其中当压缩机处于无负载状态时，该设置还包括将该阀设置成形成压缩机入口的入口压力的受限流体连通；和设置该阀以排出该入口压力。
29.如权利要求26所述的控制传送到压缩机入口的压力的方法，其中该设置包括当压缩机处于无负载状态时，减小该传送压力进入压缩机入口所经过的出口。
30.如权利要求26所述的控制传送到压缩机入口的压力的方法，其中该调节包括当该输入压力增加时，减少该传送压力。
全文摘要
一种入口控制设备，包括状态阀和簧片阀。该状态阀被设置成压缩机状态的函数。而且，该簧片阀向压缩机的入口传送作为簧片阀输入端的簧片输入压力、状态阀位置和压缩机转速的函数的簧片输出压力。
文档编号F04D25/00GK1965167SQ200580018711
公开日2007年5月16日 申请日期2005年1月6日 优先权日2004年6月10日
发明者P·G·赖辛格, H·布尔克哈德特, L·E·迪恩斯 申请人:奔迪士商业运输系统公司