[发明专利]流体工作机器及方法

说明书

发明领域

本发明涉及流体工作机器的领域，具体涉及包括至少一个周期性变化容积的工作室的流体工作机器，在这种流体工作机器中通过这个或每个工作室的流体净位移量是在一个逐周期的基础上通过至少一个电子可控制的阀进行调节的，以便确定流体通过这个或每个工作室的净通过量。

发明背景

流体工作机器包括受流体驱动的和/或由流体驱动的机器，如泵、马达、以及可以在不同的运行模式下或者作为一个泵或者作为一个马达而起作用的机器。

当流体工作机器作为泵来运行时，一个低压歧管典型地用作流体的一种净来源点(net source)而一个高压歧管典型地用作流体的净汇收点(net sink)。当流体工作机器作为一个马达来运行时，一个高压歧管典型地用作流体的净来源点而一个低压歧管典型地用作流体的净汇收点。在本说明书以及所附权利要求之中，术语“高压歧管”以及“低压歧管”是指彼此相对具有更高和更低压力的歧管。在高压和低压歧管之间的压力差、以及在高压和低压歧管中压力的绝对值将取决于应用。例如，在被优化用于高功率泵送应用的情况下一个泵的压力差可以比被优化用来精确地确定流体的净位移量的情况下的一个泵要更高，例如，用于分配测定量的流体(例如，液体燃料)的泵可以仅在高压与低压歧管之间具有一个最小的压力差。一个流体工作机器可以具有多于一个的低压歧管。

虽然将参照其中流体是一种液体(如，一种通常不可压缩的液压液)的应用对本发明进行说明，但该流体可替代性地是一种气体。

已知流体工作机器包括多个周期性地变化容积的工作室，其中通过这些工作室的流体的位移是在一个逐周期的基础上并且与工作室容积的多个周期成定相关系受到多个电子可控制的阀的调节以便确定通过该机器的流体净通过量。例如，EP 0 361 927披露了一种方法，该方法以与工作室容积的周期成定相关系通过打开和/或关闭多个电子可控制的提升阀来控制通过一个多室泵的流体净通过量，以便调节泵的这些单独的工作室与一个低压歧管之间的流体连通。其结果是，在一个逐周期的基础上，这些单独的室是通过一个控制器可选择的，以便或者将流体移位一个预定的固定容积或者进行一个没有流体净位移量的空转周期，由此使得该泵的净通过量能够与要求动态地相匹配。

EP 0 494 236发展了这一原理并且包括了在多个单独的工作室与一个高压歧管之间调节流体连通的多个电子可控制的提升阀，由此协助提供在交变的运行模式下或者作为泵或马达起作用的一种流体工作机器。EP 1 537 333介绍了部分周期的可能性，允许多个单独的工作室的多个单独的周期将多个不同的流体容积中的任何一个进行移位从而更好地与要求相匹配。

确定这种类型的流体工作机器的性能的关键因素包括这些电子可控制阀门的性能特征。这些阀门典型地是电磁激励的提升阀，虽然可以想象可采用其他阀门类型。相关的性能特征包括这些电子可控制阀门打开和关闭时的速度、它们能够打开的情况下所对抗的压力差、它们的工作寿命、以及阀门打开时通过其中的流动通路的截面，该截面限制了流体的通过量并且影响流进和流出工作室的流体的流动特征。因此，这些电子可控制的阀门是此类流体工作机器中昂贵并且限制性能的部件，并且令人希望的是减少对于这些电子可控制阀门所提出的要求中的一项或多项。

对于以上说明的类型的流体工作机器的一个显著技术问题涉及低压阀的打开，在一个流体工作马达(如，可以只作为马达起作用的一个流体工作机器、或可以在不同的运行模式中或作为马达或作为泵起作用的流体工作机器)中，该低压阀将一个工作室连接到一个低压歧管上。在一个机动周期中，与工作室相关联的一个高压阀在控制器的主动控制之下在膨胀冲程结束前被短时间地关闭。当工作室继续扩张时，被截留在工作室中的流体的压力降低。典型地，在工作室中截留的流体的压力将需要降低到接近在低压阀可以打开之前的低压歧管的压力。然而，因为几个原因，这可能花费显著长的一段时间来将在工作室之中截留的流体的压力降低到一个足够低的值。首先，在大多数流体工作机器中工作室容积的变化率在接近膨胀冲程的末端时下降。其次，在许多通常使用的液压流体的情况下，在工作室中截留的流体压力的变化不是工作室容积的一个线性函数。此外，在液压流体之中溶解的气体可能蒸发，这具有在工作室中减小预期的压力下降速率的作用。这种延迟可以降低流体工作马达的效率。确实，如果在工作室中的压力没有降低到一个足够低的值以使低压阀能够打开(例如在启动时、或在特别高的或低的温度条件下运行时)，故障就可能发生。