流體泵組件的比例流量控制的制作方法
【專利說明】流體栗組件的比例流重:彳￡制
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉援引
[0002]本申請(qǐng)?jiān)?013年12月20日作為PCT國際專利申請(qǐng)?zhí)峤唬⑶乙?012年12月21日提交的美國專利申請(qǐng)系列號(hào)N0.61/740，854的優(yōu)先權(quán)，其全文通過引用結(jié)合入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]用在不同應(yīng)用中的流體系統(tǒng)常具有不同的要求。例如，流體系統(tǒng)可能需要不同的流率和不同的流體壓力。負(fù)載感測(cè)泵可用于調(diào)整泵的運(yùn)行以滿足給定流體系統(tǒng)的不同的流動(dòng)要求。典型的負(fù)載感測(cè)泵使用流體系統(tǒng)中的流動(dòng)和壓力反饋來調(diào)節(jié)泵的流動(dòng)要求。流體系統(tǒng)的可變性質(zhì)還對(duì)用于對(duì)泵的動(dòng)力源提出不同需求。需要改進(jìn)泵的控制和動(dòng)力源的管理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明一方面涉及一種泵控制組件。該泵控制組件包括具有流體泵和負(fù)載感測(cè)閥的流體泵組件。該流體泵包括流體入口和流體出口。該流體泵包括可變排量機(jī)構(gòu)。該負(fù)載感測(cè)閥適于調(diào)節(jié)可變排量機(jī)構(gòu)的位置。該負(fù)載感測(cè)閥包括第一端和相對(duì)地布置的第二端。致動(dòng)器與流體泵組件流體連通。
[0005]該泵控制組件還包括設(shè)置在負(fù)載感測(cè)閥的第一端和流體泵之間的流量控制組件。在一個(gè)實(shí)施例中，流量控制組件包括孔口、第一閥組件和第二閥組件。在一個(gè)構(gòu)型中，當(dāng)?shù)谝婚y組件位于打開位置且第二閥組件位于第一位置時(shí)，流過孔口的流體的一部分被引導(dǎo)到流體貯存器，流過孔口的流體的另一部分被引導(dǎo)到負(fù)載感測(cè)閥的第一端。當(dāng)?shù)谝婚y組件位于關(guān)閉位置且第二閥組件位于第二位置時(shí)，通過孔口的全部流體被引導(dǎo)到負(fù)載感測(cè)閥的第一端。也可以設(shè)置與第一和第二閥組件電連通的電子控制單元。所述電子控制單元可以配置成響應(yīng)于為流體泵供給動(dòng)力的原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)向第一和第二閥組件輸送輸出電流。
[0006]本發(fā)明的另一方面涉及一種用于致動(dòng)泵控制組件的方法。該方法可包括以下步驟:將所述泵控制組件設(shè)置在正常運(yùn)行狀態(tài)；接收指令以致動(dòng)與所述泵控制組件相關(guān)聯(lián)的致動(dòng)器組件；以及發(fā)送信號(hào)到控制閥以啟動(dòng)致動(dòng)器。該方法還可包括指揮一個(gè)流量控制組件來引導(dǎo)流體從系統(tǒng)泵通過孔口并到達(dá)配置成調(diào)節(jié)泵流動(dòng)輸出的負(fù)載感測(cè)閥。在一個(gè)步驟中，接收系統(tǒng)指令以基于向系統(tǒng)泵供給動(dòng)力的原動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)來減少或管理穿過泵的流體流動(dòng)負(fù)。另一步驟包括調(diào)節(jié)流量控制組件的第一閥以重引導(dǎo)流過孔口的流體的至少一部分到流體貯存器以減少流動(dòng)到負(fù)載感測(cè)閥的流體，同時(shí)維持泵壓力。該方法還可包括連續(xù)監(jiān)測(cè)原動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的步驟。
[0007]將在下文的描述中說明許多附加的方面。這些方面可涉及單獨(dú)的特征和特征的組合。應(yīng)理解，上文的概述和下文的詳細(xì)描述都只是示例性的和說明性的，并且不限制本文公開的實(shí)施方式所基于的廣義的概念。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的具有示例性的特征方面的泵控制組件的示意圖。
[0009]圖2是適于在圖1的泵控制組件中使用的工作回路的示意圖。
[0010]圖3是適于在圖1的泵控制組件中使用的流體泵組件的示意圖。
[0011]圖4是用于運(yùn)行圖1的泵控制組件的方法的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0012]現(xiàn)在詳細(xì)參照本發(fā)明的在附圖中示出的示例性方面。只要可能，在全部附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的或相似的結(jié)構(gòu)。
[0013]現(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了泵控制組件10。該泵控制組件10適于基于致動(dòng)器的位置來控制流體泵的輸出。在本實(shí)施例中，泵控制組件10適于通過操縱負(fù)載感測(cè)線來減少從流體泵的流動(dòng)，同時(shí)維持泵輸出壓力以允許車輛發(fā)動(dòng)機(jī)在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)RPM下的峰值轉(zhuǎn)矩曲線上運(yùn)行，并且防止泵負(fù)載引起發(fā)動(dòng)機(jī)失速。發(fā)動(dòng)機(jī)失速對(duì)于已轉(zhuǎn)換成在液態(tài)天然氣(LNG)上運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)是特別值得關(guān)注的問題，因?yàn)榈投伺ぞ剌敵雠c使用汽油或柴油燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)相比被降低。泵控制組件10也適于當(dāng)致動(dòng)器到達(dá)其行程極限時(shí)防止出現(xiàn)流體壓力峰值。在圖1所示的實(shí)施例中，泵控制組件10包括流體泵組件12、致動(dòng)器組件14、流量控制組件14和電子控制單元18。
[0014]流體泵組件
[0015]現(xiàn)在參照?qǐng)D1和3，描述流體泵組件12。流體泵組件12包括流體泵20和負(fù)載感測(cè)補(bǔ)償閥組件22。
[0016]流體泵20包括流體入口 24、流體出口 26、排放端口 28和負(fù)載感測(cè)端口 30。流體泵20的流體入口 24與流體貯存器32流體連通。流體出口 26與致動(dòng)器組件16流體連通。排放端口 28與流體貯存器32流體連通。
[0017]流體泵20還包括軸34。軸34聯(lián)接到使軸34旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)等)。當(dāng)軸34旋轉(zhuǎn)時(shí)，流體從流體入口 24泵送到流體出口 26。
[0018]流體泵20是可變排量流體泵。作為可變排量泵，流體泵20包括可變排量機(jī)構(gòu)36。在所示實(shí)施例中，流體泵20是軸向活塞泵，可變排量機(jī)構(gòu)36是旋轉(zhuǎn)斜盤。旋轉(zhuǎn)斜盤36可以在中間/中性/空擋位置和全行程位置之間移動(dòng)。在中間位置，流體泵20的排量約為零。在零排量下，當(dāng)軸34旋轉(zhuǎn)時(shí)，沒有流體通過流體泵20。在全行程位置，當(dāng)軸34旋轉(zhuǎn)時(shí)，最大量的流體通過流體泵20。
[0019]流體泵20包括控制活塞38和偏壓構(gòu)件40?？刂苹钊?8和偏壓構(gòu)件40作用在旋轉(zhuǎn)斜盤36上以調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤36的位置?？刂苹钊?8適于將旋轉(zhuǎn)斜盤36的位置從全行程位置調(diào)節(jié)到中間位置?？刂苹钊?8與流體泵20的流體出口 26選擇性地流體連通?？刂苹钊?8與負(fù)載感測(cè)補(bǔ)償閥組件22流體連通。
[0020]偏壓構(gòu)件40適于將流體泵20偏壓向全行程位置。偏壓構(gòu)件40包括將旋轉(zhuǎn)斜盤36偏壓向全行程位置的彈簧。
[0021]負(fù)載感測(cè)補(bǔ)償閥組件22適于在采用流體泵20的系統(tǒng)的流動(dòng)和壓力要求發(fā)生變化時(shí)改變來自流體泵20的流體的流量和流體的壓力。在所示實(shí)施例中，負(fù)載感測(cè)補(bǔ)償閥組件22包括負(fù)載感測(cè)閥42和壓力限制補(bǔ)償器44。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)載感測(cè)補(bǔ)償閥組件22在流體泵20的外部。在另一實(shí)施例中，負(fù)載感測(cè)補(bǔ)償閥組件22集成在流體泵20中。
[0022]負(fù)載感測(cè)閥42提供控制活塞38與流體泵20的排放端口 28或流體出口 26中任一者之間的選擇性的流體連通。在所示實(shí)施例中，負(fù)載感測(cè)閥42是兩位三通比例閥。在第一位置P1，負(fù)載感測(cè)閥42提供了控制活塞38與排放端口 28之間的流體連通，使得作用在控制活塞38上的流體通過排放端口 28排放到流體貯存器32。當(dāng)負(fù)載感測(cè)閥42位于該第一位置Pl時(shí)，旋轉(zhuǎn)斜盤36被偏壓構(gòu)件40偏壓向全行程位置。
[0023]在第二位置P2，負(fù)載感測(cè)閥42提供控制活塞38和流體出口 26之間的流體連通，使得加壓流體作用在控制活塞38上。當(dāng)負(fù)載感測(cè)閥42位于該第二位置P2時(shí)，控制活塞38作用在偏壓構(gòu)件40上以使旋轉(zhuǎn)斜盤36朝中間位置移動(dòng)。
[0024]負(fù)載感測(cè)閥42包括第一端46和相對(duì)地設(shè)置的第二端48。第一端46與負(fù)載感測(cè)端口 30流體連通。來自負(fù)載感測(cè)端口 30的流體作用在第一端46上，以將負(fù)載感測(cè)閥42致動(dòng)到第一位置。在所示的實(shí)施例中，輕型彈簧50也作用在負(fù)載感測(cè)閥42的第一端46上，以將負(fù)載感測(cè)閥42偏壓向第一位置Pl。在一個(gè)實(shí)施例中，作用在負(fù)載感測(cè)閥42的第一端46上的組合負(fù)載等于來自負(fù)載感測(cè)端口 30的流體的壓力加上約200psi至約400psi。
[0025]負(fù)載感測(cè)閥42的第二端48與流體泵20的流體出口 26流體連通。當(dāng)作用在第二端48上的流體壓力大于作用在第一端46上的流體壓力時(shí)，控制活塞38沿朝向中間位置的方向致動(dòng)旋轉(zhuǎn)斜盤36，從而減小第一流體泵20的流體排量。
[0026]壓力限制補(bǔ)償器44屬于壓力釋放閥的類型。在所示的實(shí)施例中，壓力限制補(bǔ)償器44是兩位三通比例閥。壓力限制補(bǔ)償器44包括第一端52和相對(duì)地設(shè)置的第二端54。重型彈簧56作用在壓力限制補(bǔ)償器44的第一端52上，而來自流體出口 26的流體作用在第二端54上ο
[0027]壓力限制補(bǔ)償器44包括第一位置PCl和第二位置PC2。在第一位置PC1，壓力限制補(bǔ)償器44提供通向排放端口 28的流體通路。當(dāng)壓力限制補(bǔ)償器44位于第一位置PCl且負(fù)載感測(cè)閥42位于第一位置Pl時(shí)，作用在控制活塞38上的流體經(jīng)排放端口 28排放到流體貯存器32。在壓力限制補(bǔ)償器44位于該第一位置PCl且負(fù)載感測(cè)閥42位于第一位置Pl的情況下，旋轉(zhuǎn)斜盤36被偏壓部件40偏壓向全行程位置。
[0028]在第二位置PC2，壓力限制補(bǔ)償器44提供控制活塞38和流體出口 26之間的流體連通，以使得加壓流體作用在控制活塞38上。在壓力限制補(bǔ)償器44位于該第二位置PC2的情況下，控制活塞38作用在偏壓部件40上，以使得旋轉(zhuǎn)斜盤36朝中間位置移動(dòng)。
[0029]隨著流體出口 26中的流體壓力上升并接近重型彈簧56的負(fù)載設(shè)置，壓力限制補(bǔ)償器44朝第二位置PC2移位，從而允許流體通向控制活塞38。隨著流體作用在控制活塞38上，旋轉(zhuǎn)斜盤36的位置朝中間位置移動(dòng)。該移動(dòng)持續(xù)到流體泵20的流體出口 26處的流量足夠低以將系統(tǒng)壓力維持在重型彈簧56的負(fù)載設(shè)置、或者直到流體泵20位于中間位置。在一個(gè)實(shí)施例中，重型彈簧56提供的負(fù)載設(shè)置為約2500psi至約3500psi系統(tǒng)壓力。
[0030]致動(dòng)器組件
[0031 ] 現(xiàn)在參照?qǐng)D1和2，致動(dòng)器組件14包括致動(dòng)器60和控制閥組件61，控制閥組件61具有方向控制閥62和兩個(gè)先導(dǎo)閥63a、63b。致動(dòng)器60可以是線性致動(dòng)器(例如氣缸等)或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器(例如馬達(dá)等)。在本實(shí)施例中，致動(dòng)器60是線性致動(dòng)器。
[0032]致動(dòng)器60包括殼體64。殼體64包括第一軸向端65和相對(duì)地設(shè)置的第二軸向端
66ο
[0033]殼體64限定孔口 67?；钊M件68配置在孔口 67中?；钊M件68包括活塞70和桿72?？卓?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的第一側(cè)，而第二腔室76配置在活塞70的相對(duì)地設(shè)置的第二側(cè)。
[0034]致動(dòng)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與第一腔室74流體連通，而第二控制端口 84與第二腔室76流體連通。
[0035]方向控制閥62與致動(dòng)器60流體連通。在所示的實(shí)施例中，方向控制閥62是先導(dǎo)式三位四通閥。方向控制閥62包括第一位置I3DI，第二位置PD2和中位關(guān)閉中間位置TON。
[0036]在第一位置roi，方向控制閥62提供流體泵20和第一控制端口 82之間以及第二控制端口 84和流體貯存器或儲(chǔ)罐32之間的流體連通。在所示的實(shí)施例中，第一位置HH引起活塞組件68從殼體64伸出。在第二位置TO2，方向控制閥62提供流體泵20和第二控制端口 84之間以及第一控制端口 82和流體貯存器之間的流體連通。在所示的實(shí)施例中，第二位置TO2引起活塞組件68的縮回。
[0037]在所示的實(shí)施例中，方向控制閥62由先導(dǎo)閥