專利名稱：流體工作機(jī)器及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體工作機(jī)器的領(lǐng)域，具體涉及包括至少一個周期性變化容積的工作 室的流體工作機(jī)器，在這種流體工作機(jī)器中通過這個或每個工作室的流體凈位移量是在一 個逐周期的基礎(chǔ)上通過至少一個電子可控制的閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的，以便確定流體通過這個或每 個工作室的凈通過量。本發(fā)明的某些實(shí)施方案涉及將流體供給一種流體工作機(jī)器的工作室或從其接收 流體的一種方法。本發(fā)明的某些實(shí)施方案的目的是在一種流體工作機(jī)器的一個機(jī)動周期的 過程中協(xié)助打開一個電子可控制的閥門。
背景技術(shù)：
流體工作機(jī)器包括受流體驅(qū)動的和/或由流體驅(qū)動的機(jī)器，如泵、馬達(dá)、以及可以 在不同的運(yùn)行模式下或者作為一個泵或者作為一個馬達(dá)而起作用的機(jī)器。當(dāng)流體工作機(jī)器作為泵來運(yùn)行時，一個低壓歧管典型地用作流體的一種凈來源點(diǎn) (net source)而一個高壓歧管典型地用作流體的凈匯收點(diǎn)(net sink)。當(dāng)流體工作機(jī)器作 為一個馬達(dá)來運(yùn)行時，一個高壓歧管典型地用作流體的凈來源點(diǎn)而一個低壓歧管典型地用 作流體的凈匯收點(diǎn)。在本說明書以及所附權(quán)利要求之中，術(shù)語“高壓歧管”以及“低壓歧管” 是指彼此相對具有更高和更低壓力的歧管。在高壓和低壓歧管之間的壓力差、以及在高壓 和低壓歧管中壓力的絕對值將取決于應(yīng)用。例如，在被優(yōu)化用于高功率泵送應(yīng)用的情況下 一個泵的壓力差可以比被優(yōu)化用來精確地確定流體的凈位移量的情況下的一個泵要更高， 例如，用于分配測定量的流體(例如，液體燃料)的泵可以僅在高壓與低壓歧管之間具有一 個最小的壓力差。一個流體工作機(jī)器可以具有多于一個的低壓歧管。雖然將參照其中流體是一種液體(如，一種通常不可壓縮的液壓液)的應(yīng)用對本 發(fā)明進(jìn)行說明，但該流體可替代性地是一種氣體。已知流體工作機(jī)器包括多個周期性地變化容積的工作室，其中通過這些工作室的 流體的位移是在一個逐周期的基礎(chǔ)上并且與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系受到多個 電子可控制的閥的調(diào)節(jié)以便確定通過該機(jī)器的流體凈通過量。例如，EP 0 361 927披露了 一種方法，該方法以與工作室容積的周期成定相關(guān)系通過打開和/或關(guān)閉多個電子可控制 的提升閥來控制通過一個多室泵的流體凈通過量，以便調(diào)節(jié)泵的這些單獨(dú)的工作室與一個 低壓歧管之間的流體連通。其結(jié)果是，在一個逐周期的基礎(chǔ)上，這些單獨(dú)的室是通過一個控 制器可選擇的，以便或者將流體移位一個預(yù)定的固定容積或者進(jìn)行一個沒有流體凈位移量 的空轉(zhuǎn)周期，由此使得該泵的凈通過量能夠與要求動態(tài)地相匹配。EP 0 494 236發(fā)展了這一原理并且包括了在多個單獨(dú)的工作室與一個高壓歧管 之間調(diào)節(jié)流體連通的多個電子可控制的提升閥，由此協(xié)助提供在交變的運(yùn)行模式下或者作 為泵或馬達(dá)起作用的一種流體工作機(jī)器。EP 1 537 333介紹了部分周期的可能性，允許多 個單獨(dú)的工作室的多個單獨(dú)的周期將多個不同的流體容積中的任何一個進(jìn)行移位從而更 好地與要求相匹配。確定這種類型的流體工作機(jī)器的性能的關(guān)鍵因素包括這些電子可控制閥門的性能特征。這些閥門典型地是電磁激勵的提升閥，雖然可以想象可采用其他閥門類型。相關(guān) 的性能特征包括這些電子可控制閥門打開和關(guān)閉時的速度、它們能夠打開的情況下所對抗 的壓力差、它們的工作壽命、以及閥門打開時通過其中的流動通路的截面，該截面限制了流 體的通過量并且影響流進(jìn)和流出工作室的流體的流動特征。因此，這些電子可控制的閥門 是此類流體工作機(jī)器中昂貴并且限制性能的部件，并且令人希望的是減少對于這些電子可 控制閥門所提出的要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)。具體地講，當(dāng)在一個工作室的膨脹沖程過程中流體從一個低壓歧管流入一個泵的 工作室中時，出現(xiàn)了一個重要的技術(shù)問題，這個技術(shù)問題確定了用于一個特定應(yīng)用的電子 可控制閥門的規(guī)格。流體流動的速率受到通過該提升閥的流動路徑的截面以及幾何形狀以 及這種工作流體的特性的限制。當(dāng)流入工作室的流體是一種液體時，它經(jīng)受到空穴作用，這 種空穴作用增加了噪音、通過要求橫跨提升閥的壓力差而降低了效率、并且導(dǎo)致機(jī)器的損 壞。在一個馬達(dá)中的工作室的收縮沖程過程中當(dāng)流體流出到一個低壓歧管時出現(xiàn)一個不同 的問題，此時一個增加的壓力降造成低效率，并且此時提升閥可以意外地被關(guān)閉從而致使 有可能損壞閥門和非故意的泵送。對于較高通過量的應(yīng)用或要求優(yōu)秀的流體流動特征的應(yīng)用，這個問題已經(jīng)典型地 通過限定更大的電子可控制閥門而得到解決。然而，更大的電子可控制閥門是更昂貴的并 且在性能特征中可能有一定的讓步。例如，更大的電子可控制閥門比更小的閥也許打開和 關(guān)閉得更慢，或者使用更多的電功率，迫使對其作出折衷。因此，本發(fā)明的某些方面是旨在減少對這些電子可控制閥門的性能要求，以協(xié)助 改進(jìn)的性能或使之能夠被采用與原來的情況相比更小和/或規(guī)格被降低的電子可控制閥 門從而獲得具有限定的性能特征的流體工作機(jī)器。本發(fā)明的某些方面還旨在減少在徑向活 塞泵和/或馬達(dá)中的曲軸箱內(nèi)可能發(fā)生的熱流體的積聚。本發(fā)明的另一些方面著手解決與打開一個流體工作馬達(dá)(如，可以只作為馬達(dá)起 作用的一個流體工作機(jī)器、或可以在不同的運(yùn)行模式中或作為馬達(dá)或作為泵起作用的流體 工作機(jī)器)中的低壓閥相關(guān)聯(lián)的問題，該低壓閥將一個工作室連接到一個低壓歧管上。在 一個機(jī)動周期中，與工作室相關(guān)聯(lián)的一個高壓閥在控制器的主動控制之下在膨脹沖程結(jié)束 前被短時間地關(guān)閉。當(dāng)工作室繼續(xù)擴(kuò)張時，被截留在工作室中的流體的壓力降低。典型地， 在工作室中截留的流體的壓力將需要降低到接近在低壓閥可以打開之前的低壓歧管的壓 力。然而，因?yàn)閹讉€原因，這可能花費(fèi)顯著長的一段時間來將在工作室之中截留的流體的壓 力降低到一個足夠低的值。首先，在大多數(shù)流體工作機(jī)器中工作室容積的變化率在接近膨 脹沖程的末端時下降。其次，在許多通常使用的液壓流體的情況下，在工作室中截留的流體 壓力的變化不是工作室容積的一個線性函數(shù)。此外，在液壓流體之中溶解的氣體可能蒸發(fā)， 這具有在工作室中減小預(yù)期的壓力下降速率的作用。這種延遲可以降低流體工作馬達(dá)的效 率。確實(shí)，如果在工作室中的壓力沒有降低到一個足夠低的值以使低壓閥能夠打開(例如 在啟動時、或在特別高的或低的溫度條件下運(yùn)行時)，故障就可能發(fā)生。因此，本發(fā)明的某些方面的目的是在流體工作機(jī)器的機(jī)動周期的過程中協(xié)助打開 一個低壓閥，該低壓閥調(diào)節(jié)一個工作室內(nèi)部與一個低壓歧管之間的連通。發(fā)明概述根據(jù)本發(fā)明的一個第一方面，在此提供了一種流體工作機(jī)器，該流體工作機(jī)器包
6括一個控制器以及具有周期性變化容積的一個工作室，該工作室具有與其相關(guān)聯(lián)的一個電 子可控制的初級低壓閥以便控制該工作室到一個低壓歧管的連接，該控制器是可運(yùn)行的從 而以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系來主動地控制至少該初級低壓閥，以便在一個逐 周期的基礎(chǔ)上通過該工作室確定流體的凈位移量，其特征在于，該工作室進(jìn)一步包括一個 次級低壓端口，該次級低壓端口是可打開和可關(guān)閉的，這種打開和關(guān)閉與工作室容積的多 個周期成定相關(guān)系，以便將該工作室連接到一個低壓歧管上，從而使流體能夠在工作室容 積的至少某些周期的一部分的過程中同時通過該初級低壓閥以及該次級低壓端口兩者而 流入或流出該工作室。對于在一個逐周期的基礎(chǔ)上通過該工作室確定流體的凈位移量而論，我們是指在 工作室容積的多個單獨(dú)周期的過程中從流體的多個可能凈位移量(這可以是離散的凈位 移量和/或選自凈位移量的一個連續(xù)范圍)之中確定通過該工作室的流體凈位移量。為了 確定通過該工作室的流體凈位移量，該控制器可以主動地控制多個電子可控制的閥門。該流體工作機(jī)器可以包括多個所述工作室。在這種情況下，該控制器可以是可運(yùn) 行的以便與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系來主動地控制多個電子可控制閥門(這些 閥包括與該多個所述工作室的每一個相關(guān)聯(lián)的至少該初級低壓閥)，以便在一個逐周期的 基礎(chǔ)上確定所述多個工作室的每一個的凈位移量。典型地，這就確定了通過作為一個整體 的流體工作機(jī)器的流體凈通過量。該控制器可以是可運(yùn)行的以便在工作室容積的多個單獨(dú) 周期的過程中通過多個單獨(dú)的工作室或多組工作室來確定流體的凈位移量。通過“主動地控制” 一詞，我們是指在至少某些情況下通過一個控制機(jī)構(gòu)使該控制 器能夠影響一個電子可控制閥門的狀態(tài)，該控制機(jī)構(gòu)消耗功率并且不專門是一種被動響應(yīng) (例如，僅響應(yīng)于跨越一個閥的壓力差來打開或關(guān)閉一個閥)。相關(guān)的術(shù)語如“主動控制” 應(yīng)相應(yīng)地予以解釋。盡管如此，初級低壓閥、以及的一個或多個其他電子可控制閥門(當(dāng)存 在時)優(yōu)選地也是可運(yùn)行的以便通過被動方式打開或關(guān)閉。由于在該工作室中的壓力降低 (如在一個進(jìn)氣沖程的過程中)，典型地該初級低壓閥就被動地打開。例如，該初級低壓閥、 或一個或多個其他電子可控制閥門(當(dāng)存在時)可以在至少某些周期的過程中由于一個壓 力差而被動地打開并且在該周期的一部分過程中在該控制器的主動控制下是選擇性地可 關(guān)閉的。通過“主動地控制”(以及相關(guān)的術(shù)語如“主動控制”)一詞，我們包括了以下可能 性，即該控制器是可運(yùn)行的以便選擇性地致使一個電子可控制閥門執(zhí)行一次或多次打開、 關(guān)閉、保持打開和/或保持關(guān)閉。該控制器也許僅能夠在一個工作周期的一部分過程中影 響一個電子可控制閥門的狀態(tài)。例如，在該工作室中的壓力是相當(dāng)大時，該控制器可能無法 對抗在一個工作周期的大部分過程中的一個壓力差而打開該初級低壓閥。典型地，該控制 器通過將一個控制信號或者直接傳送到一個電子可控制閥門上或到一個電子可控制閥門 驅(qū)動器(如，一個半導(dǎo)體開關(guān))上來主動地控制該電子可控制的初級低壓閥、以及一個或多 個其他電子可控制閥門(當(dāng)它們存在時)。就傳送一個控制信號而論，我們包括了傳送一個 指示電子可控制閥門的預(yù)期狀態(tài)(例如，打開或關(guān)閉的)的信號或指示一個電子可控制閥 門應(yīng)該被改變的狀態(tài)(例如，該閥應(yīng)該被打開或關(guān)閉)的一個脈沖、或指示一個電子可控制 閥門應(yīng)該被保持的狀態(tài)的一個脈沖。該控制器可以在一個連續(xù)的基礎(chǔ)上傳送一個信號并且 停止或改變該信號以便致使一個電子可控制閥門的狀態(tài)的一種改變，例如，該電子可控制的初級低壓閥、或一個或多個其他電子可控制閥門(當(dāng)它們存在時)可以包括一個常閉的 螺線管打開的閥門，該閥門通過提供一個電流而被保持打開并且通過切斷該電流而被主動 地關(guān)閉。就“與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系”而論，我們是指參照該工作室的容積 周期的相位來確定通過該初級低壓閥、以及一個或多個其他電子可控制閥門(當(dāng)它們存在 時)的控制器的主動控制的定時。因此，該流體工作機(jī)器典型地包括工作室相位確定裝置， 如一個位置傳感器。例如，在工作室容積的周期是機(jī)械地與一個軸的旋轉(zhuǎn)相聯(lián)接時，該流體 工作機(jī)器優(yōu)選地包括一個軸位置傳感器、以及可任選地一個軸速度傳感器，并且該控制器 是可運(yùn)行的以便從該軸位置傳感器接收一個軸位置信號、并且從一個所述軸速度傳感器可 任選地接收一個軸速度信號。在包括多個工作室(不同工作室的容積周期之間具有一個 相位差)的多個實(shí)施方案中，該控制器將典型地是可運(yùn)行的以確定多個單獨(dú)的工作室的相 位。以此方式，該初級低壓閥與次級低壓端口一起工作以便在工作室容積的至少某些 周期的一部分的過程中從至少一個低壓歧管供應(yīng)流體進(jìn)入或離開該工作室。其結(jié)果是，該 工作室的充滿或排空特征優(yōu)于以下可能的情況，即假如該工作室可以僅通過該初級低壓閥 來使流體與一個或多個低壓歧管相連通。例如，由于該工作室與這個或每個低壓歧管之間 的壓力差，對抗該工作室的膨脹或收縮而起作用的力可以被減小。在該流體是一種液體時， 對于該次級低壓端口所改進(jìn)的流體特征可以消除在使用一個電子可控制的初級低壓閥時 形成的空穴作用，該電子可控制的低壓閥否則會具有一個太小的截面區(qū)域。這就可能具有 減小噪聲和/或改進(jìn)該流體工作機(jī)器的效率和/或增加該機(jī)器的工作壽命的作用。當(dāng)該液 壓流體是處于相對低的溫度并且因此具有相對高的黏度時，在一個膨脹沖程過程中為流體 提供一個次級流動通路可以特別地改進(jìn)泵在啟動時或在冷的條件下的性能。優(yōu)選地，該次級低壓端口被關(guān)閉用于工作室容積的每個周期的至少一部分。優(yōu)選 地，僅在由控制器確定的工作室容積的選定周期的過程中才同時關(guān)閉該初級低壓閥以及該 次級低壓端口。例如，該初級低壓閥可以在由該控制器確定的工作室容積的選定周期的整 個過程中保持打開。優(yōu)選地，在當(dāng)該初級低壓閥開放的情況之間該初級低壓閥以及該次級 低壓端口同時被關(guān)閉。典型地，至少在某些運(yùn)行條件下，在該初級低壓閥以及該次級低壓端 口是同時打開的順序的時間段之間該初級低壓閥以及該次級低壓端口同時被關(guān)閉。典型地，在工作室容積的多個順序的周期的過程中該初級低壓閥以及該次級端口 是同時開放的。盡管當(dāng)流體工作機(jī)器開始運(yùn)行時該初級低壓閥以及該次級端口可以是同時 開放的，在工作室容積的一個完整周期已經(jīng)完成之前，當(dāng)該流體工作機(jī)器被啟動時發(fā)生的 工作室容積的第一周期之后，在工作室容積的至少某些周期并且典型地是工作室容積的至 少某些順序周期的過程中該初級低壓閥以及該次級端口是典型地同時開放的。該至少一個工作室可以具有與其相關(guān)聯(lián)的一個轉(zhuǎn)接器，以便交替地將該電子可控 制的初級低壓閥附接在(i)所述低壓歧管和(ii) 一個高壓歧管(例如，如在EP 1 738 077 中所披露的)上。然而，該工作室典型地包括一個高壓閥來控制該工作室到一個高壓歧管 上的連接。該高壓閥可以包括一個壓力操作的止回閥(例如，在一個泵的情況下)或一個 另外的電子可控制閥門(例如，在一個馬達(dá)、或可運(yùn)行的以作為或者一個泵或者一個馬達(dá) 起作用的一個流體工作機(jī)器的情況下)，該閥優(yōu)選地在該控制器的控制下。
優(yōu)選地，就工作室容積的至少某些周期(在這些周期中該初級低壓閥以及該次級 低壓端口兩者是同時開放的)而言，該控制器是可運(yùn)行的，以便在該控制器的主動控制下 使該初級低壓閥關(guān)閉，從而在該次級低壓端口關(guān)閉之后的一段時間使該工作室與這個或每 個所述低壓歧管脫離連通。在這些情況下，當(dāng)該控制器可以致使該初級低壓閥關(guān)閉以使該 工作室與這個或每個所述低壓歧管脫離連通時該次級低壓端口已經(jīng)被關(guān)閉，并且因此在該 工作室與一個、或可任選地兩個或更多低壓歧管處于流體連通的一個時期的結(jié)束點(diǎn)保持處 于該控制器的控制之下。這使該控制器能夠例如通過選擇該初級低壓閥相對于工作室容積 的多個周期的相位關(guān)閉的時間，例如通過可任選地選擇該工作室的一個空轉(zhuǎn)周期(在該周 期中不存在通過該工作室的流體的凈位移量)，或許通過保持該初級低壓閥在一個周期的 整個過程中開放(例如，如在EP 0361927中所披露的)或保持該工作室在一個周期的整個 過程中與任何低壓歧管脫離流體連通(例如，如在WO 2007/088380中披露的)來選擇在一 個逐周期的基礎(chǔ)上通過該工作室的流體的凈位移量。典型地，工作室容積在空轉(zhuǎn)周期的過 程中繼續(xù)周期性地變化，在這些空轉(zhuǎn)周期中不存在通過該工作室的流體的凈位移量。此外， 與使用一個非電子可控制閥門時可能的情況相比，該控制器可以更精確地限定在該工作室 與一個或可任選地兩個或更多低壓歧管處于流體連通的過程中的時間段的結(jié)束點(diǎn)。因此，與如果未提供該次級低壓端口的情況相比該初級低壓閥不要求是同樣大的 一個流動通路截面。與否則將會發(fā)生的情況相比，這可以允許采用具有更小流動通路截面 的一個電子可控制閥門來獲得所希望的性能特征。因此，該初級低壓閥可以被選擇為在其 性能上更加強(qiáng)調(diào)在一個工作室與一個或可任選地兩個或更多低壓歧管處于流體連通的過 程中限定該時間段的結(jié)束點(diǎn)，例如，這是由于其關(guān)閉速度、其反抗一個壓力梯度打開的能 力、其功率消耗、或其可靠性，而不是假如該初級低壓閥的流動通路截面是一個更高優(yōu)先權(quán) 的情況。該初級低壓閥和次級低壓端口各自可以是可打開的，以便使該工作室與同一個低 壓歧管進(jìn)入和脫離流體連通?？商娲?，該初級低壓閥和次級低壓端口各自可以是可打開 的，以便使該工作室與一個不同的低壓歧管進(jìn)入和脫離流體連通。在這種情況下，這兩個低 壓歧管將典型地具有類似的壓力。這可以是該初級低壓閥以及該次級低壓端口在該工作室的一個膨脹沖程過程中 僅是同時開放的，例如，在該流體工作機(jī)器作為一個泵運(yùn)行時。該次級低壓端口可以僅在該 工作室的一個膨脹沖程的過程中是可打開的，但是該初級低壓閥可以任選地在該控制器的 主動控制下在收縮沖程的開始的時刻(一個活塞機(jī)器中的下死點(diǎn))之中或恰好在其之前被 關(guān)閉并且在該工作室的收縮沖程結(jié)束(一個活塞機(jī)器中的上死點(diǎn))時是可打開的。這可以是該初級低壓閥以及該次級低壓端口在該工作室的一個收縮沖程過程中 僅是同時開放的，例如，在一個流體工作機(jī)器作為一個馬達(dá)運(yùn)行的情況下，如一個流體工作 機(jī)器中的高壓閥包括在控制器的主動控制下的一個電子可控制閥門。該次級低壓端口可以 僅在該工作室的一個收縮沖程過程中是可打開的，但是該電子可控制低壓閥可以任選地在 該控制器的主動控制下在收縮沖程結(jié)束(一個活塞機(jī)器中的上死點(diǎn))之前被關(guān)閉并且在收 縮沖程結(jié)束(一個活塞機(jī)器中的上死點(diǎn))時或之后是可打開的。優(yōu)選地，視情況而定，在工作室容積的至少某些周期的過程中，在一個膨脹或收縮 沖程中該工作室容積的變化率是最大的一個點(diǎn)處，該初級低壓閥以及該次級低壓端口在使用中均是開放的，因?yàn)檫@時對應(yīng)地要求流體進(jìn)入或排出的最大速率。確實(shí)，因?yàn)榭缭皆摮跫?低壓閥的壓力差與流經(jīng)該初級低壓閥的流體速率的平方是成比例的，在在使用中視情況而 定的一個膨脹或收縮沖程的一個有限部分的過程中使該初級低壓閥以及該次級低壓端口 兩者都是開放的可能就是足夠的。一個膨脹或收縮沖程的所述有限部分優(yōu)選地是小于視情 況而定的一個膨脹或收縮沖程的持續(xù)時間的50%，包括視情況而定在一個膨脹或收縮沖程 中該工作室的容積的變化率是最大的點(diǎn)。在選定周期的過程中在該次級低壓端口以及該初級低壓閥兩者是同時開放的時 間段的過程優(yōu)選地是小于一個收縮沖程或膨脹沖程(視情況而定)的持續(xù)時間的90%并且 優(yōu)選地是大于30%。這對于在從一個周期到另一個周期該次級低壓端口的關(guān)閉與該初級低 壓閥的關(guān)閉之間過去的時間段中變化允許一定范圍，以便選擇在工作室容積的單獨(dú)周期的 過程中的流體的不同凈位移量，同時使該次級低壓端口對于收縮沖程或膨脹沖程的相當(dāng)大 一部分能夠提供或接收額外的流體。在該流體工作機(jī)器作為一個泵起作用時(例如，在該流體工作機(jī)器是一個泵時， 或在該流體工作機(jī)器是可運(yùn)行的以便在可替代的運(yùn)行模式中作為或者一個泵或者一個馬 達(dá)起作用的情況下是作為一個泵起作用時)，這可以是在一個泵送周期的膨脹沖程的開始 處(也就是說，在上死點(diǎn)處)，該初級低壓閥以及該次級低壓端口被同時關(guān)閉，并且該次級 低壓端口在一段時間保持關(guān)閉，這段時間足以致使該工作室中的壓力降低到該低壓歧管的 壓力之下，這樣存在橫跨該低壓閥的一個凈壓力差，從而驅(qū)使該低壓閥打開。因?yàn)樵摴ぷ魇?是一個關(guān)閉的膨脹容積，其中該低壓閥、次級低壓端口以及高壓閥全部被同時關(guān)閉，所以發(fā) 生了這種壓力減小。然后在工作室容積的至少某些(并且在某些實(shí)施方案中是所有)周期 的過程中在該低壓閥已經(jīng)打開之后該次級低壓端口打開。這種配置是特別有利的，其中該 低壓閥是一個被動打開的電子可控制閥門，因?yàn)樗鼫p小了為了使該低壓閥正確地起作用而 它必須被偏置到開放位置的程度。在某些實(shí)施方案中，該低壓閥未被偏置到該開放位置。因 此，可以將該低壓閥快速并且可靠地打開，而將到該開放位置的偏置最小化或排除。有利的 是在這種偏置阻礙該低壓閥的主動關(guān)閉時減小或去除這種偏置。優(yōu)選地，該工作室中的壓 力充分降低而在上死點(diǎn)之后、在該初級低壓閥或該次級低壓端口開放之前引起空穴作用。這可以是在工作室容積的至少某些周期的過程中該初級低壓閥在該次級低壓端 口之后打開。這可以是在工作室容積的至少某些周期的過程中該初級低壓閥在該次級低壓 端口之前打開。在某些實(shí)施方案中，該控制器是可運(yùn)行的以便在一個逐周期基礎(chǔ)上確定該 初級低壓閥是否在該次級低壓端口之前或之后打開。優(yōu)選地，無論初級低壓閥以及次級低壓端口中的哪個在工作室容積的所述某些周 期的過程中首先打開，它是在該工作室的容積周期的過程中該工作室與該低壓歧管之間的 壓力差是最小(例如小于該工作室的最大設(shè)計壓力的5%)的一個時間處打開?？梢酝ㄟ^或可以不通過該控制器來控制該次級低壓端口的打開和/或關(guān)閉。該次 級低壓端口可以是被動地可打開的，例如，響應(yīng)于該工作室中的壓力是低于該對應(yīng)的低壓 歧管中的壓力的至少一個預(yù)定的量值。因此，該次級低壓端口可以是一個壓力運(yùn)行的閥門。在某些實(shí)施方案中，該次級低壓端口是通過一個次級電子可控制閥門可打開或可 關(guān)閉的，該次級電子可控制閥門的打開或關(guān)閉或打開和關(guān)閉兩者是在該控制器的主動控制 下，以便使該工作室通過該次級低壓端口與一個低壓歧管進(jìn)入或脫離流體連通。該次級低壓端口可以是通過一個次級電子可控制閥門可打開和可關(guān)閉的，該次級電子可控制閥門在 使用中響應(yīng)于該工作室中的壓力是低于該低壓歧管中的壓力被動地打開。該次級低壓端口 可以是通過一個次級電子可控制閥門可打開和可關(guān)閉的，該次級電子可控制閥門在使用中 響應(yīng)于該工作室中的壓力是高于該對應(yīng)的低壓歧管中的壓力動地關(guān)閉。在該次級低壓端口是通過一個次級電子可控制的低壓閥可打開或可關(guān)閉時，該初 級低壓閥以及該次級電子可控制的低壓閥可以被選擇為各自具有多種運(yùn)行特征，這些運(yùn)行 特征更好的適合于對應(yīng)地最后關(guān)閉和首先打開該工作室與這個或每個低壓歧管之間的連 接的作用。該次級低壓端口可以是除了通過一個電子可控制閥門之外而可打開的。例如，該 次級低壓端口可以是常閉的，但是在響應(yīng)于該工作室中的壓力是低于與該次級低壓端口連 通的低壓歧管中的壓力的一個預(yù)定量時是可打開的。因此，該次級低壓端口可以包括一個 常閉的、壓力可打開的止回閥。該次級低壓端口的打開和關(guān)閉的相位相對于工作室容積的周期可以是不變的，這 就是說，該次級低壓端口的打開和關(guān)閉可以是相位鎖定的。在一個流體工作機(jī)器是可運(yùn)行 的以便在不同的運(yùn)行模式下作為一個泵亦或作為一個馬達(dá)而起作用的情況下，該次級低壓 端口的打開和關(guān)閉優(yōu)選地不是相位鎖定的。這是因?yàn)樵谝粋€泵送周期的膨脹沖程和一個機(jī) 動周期的收縮沖程但并非兩者的過程中該次級低壓端口典型地是可打開的。在每個次級低壓端口的打開和關(guān)閉被相位鎖定到該工作室的膨脹和收縮周期時， 每個次級低壓端口可以被一個機(jī)械安排打開和關(guān)閉，該機(jī)械安排可運(yùn)行地與該工作室的膨 脹和收縮周期相連接。在該流體工作機(jī)器包括一個可轉(zhuǎn)動的軸(如一個曲軸)時，該次級低壓端口的打 開和關(guān)閉可以通過一個機(jī)械安排被可運(yùn)行地與該可轉(zhuǎn)動的軸的角度相聯(lián)接。因此，該初級 低壓閥在該控制器的主動控制下在一個逐周期的基礎(chǔ)上可以是可打開的，但是該次級低壓 端口的打開和關(guān)閉在一個逐周期的基礎(chǔ)上也許不是可變化的，并且例如通過可運(yùn)行地與一 個可轉(zhuǎn)動的軸(當(dāng)它存在時)的角度相聯(lián)接的一個機(jī)械安排可以被固定地相位鎖定到該工 作室的膨脹和收縮周期上。該次級低壓端口可以包括一個機(jī)械致動的閥門，該機(jī)械致動的 閥門是由一個與該工作室的膨脹和收縮周期機(jī)械相聯(lián)接的推桿來運(yùn)行的。該次級低壓端口可以包括在該工作室中的一個或多個孔，例如，在該工作室包括 一個空心活塞時，該次級低壓端口可以包括在該空心活塞中的一個孔，如在該空心活塞的 基底中的一個孔。該流體工作機(jī)器可以是可運(yùn)行的以便使一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管周期 性地與所述一個或多個孔對齊，以便由此使該工作室在一段時間上與一個歧管進(jìn)入流體連 通，典型地這種連通與工作室容積的周期成定相關(guān)系，并且優(yōu)選地相位鎖定到其上。在該 流體工作機(jī)器包括多個所述工作室時，一個單一引導(dǎo)流體的導(dǎo)管可以周期性地與這些孔對 齊，這些孔進(jìn)而與多個所述工作室相關(guān)聯(lián)。典型地，這個或每個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管被形成為一 個可轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，如一個可轉(zhuǎn)動的軸，或一個可轉(zhuǎn)動的偏心件或具有多個葉片(如，一個環(huán) 形凸輪)的軸。例如，該流體工作機(jī)器可以是一個活塞泵，其中該工作室具有由一個汽缸和往復(fù) 的活塞(例如，一個空心活塞)限定的容積。該流體工作機(jī)器可以是一個徑向活塞泵，其中 一個汽缸具有一個基底，該基底與附接在一個可轉(zhuǎn)動的曲軸上(典型地被整合和到該曲軸
11的表面中)的一個偏心件處于滑動接觸。在該流體工作機(jī)器包括多個所述工作室時，這些 工作室由多個汽缸限定，這些汽缸中各自具有與相同的偏心件處于滑動接觸的一個基底， 該偏心件可以包括一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管，這些引導(dǎo)流體的導(dǎo)管被適配為周期性地使 與該偏心件處于滑動接觸的每個汽缸的基底中的一個孔與一個低壓歧管進(jìn)入流體連通，進(jìn) 而由此打開與每個工作室相關(guān)聯(lián)的次級低壓端口，進(jìn)而與工作室容積的周期成定相關(guān)系， 從而使每個工作室與所述低壓歧管進(jìn)入流體連通并且隨后脫離流體連通。所述低壓歧管可 以包括一個徑向活塞泵的曲軸箱。該一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管可以包括圍繞該偏心件的 部分圓周延伸的一個或多個外圍槽縫。因此，這個或每個外圍槽縫可以周期性地以與工作 室容積的周期成定相關(guān)系以便使多個活塞的內(nèi)部與環(huán)繞的曲軸箱中的流體進(jìn)入流體連通?？商娲兀摿黧w工作機(jī)器可以是一個軸向活塞泵，在該軸向活塞泵中該工作室 具有通過一個汽缸和往復(fù)活塞(例如，一個空心活塞，該活塞被一個擺動板驅(qū)動并且與其 處于連通)來限定的一個容積，其中該工作室包括一個孔，該孔作為次級低壓端口起作用， 并且該擺動板包括一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管，這個或這些引導(dǎo)流體的導(dǎo)管被適配為周期 性地使該汽缸的基底中的所述孔與一個低壓歧管處于流體連通，由此周期性地打開該工作 室的次級低壓端口。在提供了多個所述工作室時，這些工作室中的多于一個具有通過一個 汽缸和往復(fù)活塞(該活塞與相同的擺動板處于連通)來限定的一個容積，該一個或多個引 導(dǎo)流體的導(dǎo)管優(yōu)選地被安排為周期性地使每個所述工作室的基底中的孔與一個低壓歧管 處于流體連通，以便由此進(jìn)而打開每個所述工作室的次級低壓端口。與一個或多個引導(dǎo)流 體的導(dǎo)管處于連通的低壓歧管可以包括一個軸向活塞泵的曲軸箱。該一個或多個引導(dǎo)流體 的導(dǎo)管可以包括一個或多個在該擺動板的表面中的槽縫，該擺動板被安排為周期性地使該 活塞的內(nèi)部或所述多個活塞中的每個進(jìn)而與環(huán)繞的曲軸箱中的流體處于流體連通并且隨 后脫離流體連通，與工作室容積的周期成定相關(guān)系。該工作室優(yōu)選地在其最大的尺度上是狹長的并且該初級低壓閥以及該次級低壓 端口可以被提供為沿著該工作室的長度被間隔開，例如，處于或接近該工作室的相對末端。 就“沿著長度被間隔開”而論，我們是指從該初級低壓閥延伸到該次級低壓端口的一個向量 具有平行于該工作室的長度的一個分量而不是指意味著限于所述向量必須平行于該工作 室的軸線。通過在兩個不同位置(這兩個位置沿著該工作室的長度被間隔開)提供用于流體 進(jìn)入該工作室的通路，流進(jìn)或流出該工作室的流體的流動特性比該初級低壓閥以及該次級 低壓端口是鄰近的情況要更好。在該工作室同時在最大尺度當(dāng)是狹長形時，該初級低壓閥 以及該次級低壓端口優(yōu)選地被提供在該工作室的相對末端處以便使這個效果最大化。在該工作室是一個活塞汽缸時，該活塞汽缸具有一個總體上固定的末端和一個移 動的末端(例如，在一個徑向或軸向活塞機(jī)器的情況下)，該初級低壓閥優(yōu)選地被提供在該 汽缸的固定末端處，以便使該初級低壓閥的移動最小化。該初級低壓閥可以與該汽缸同軸 或在該汽缸的固定末端處從該汽缸上徑向延伸。該高壓閥也典型地被提供在該汽缸的固定 末端處，典型地或者與該低壓閥同軸或者從該低壓閥上徑向延伸。在這些安排中，該次級低 壓端口優(yōu)選地被提供在該汽缸的相對末端處。這所具有的優(yōu)點(diǎn)是致使在每個周期上在該汽 缸的所有部分中的流體交換，從而減小圍繞汽缸的基底的流體中的熱點(diǎn)。例如，該次級低壓 端口可以與該汽缸同軸或在該汽缸的移動末端處從該汽缸上徑向地延伸。
該控制器是可運(yùn)行的以便控制該初級低壓閥的打開和/或關(guān)閉。在該高壓閥包括 一個電子可控制閥門時，該控制器優(yōu)選地是可運(yùn)行的以便控制所述電子可控制閥門的打開 和/或關(guān)閉。在該次級低壓端口通過一個次級電子可控制的低壓閥是可打開和/或可關(guān) 閉的時，該控制器優(yōu)選地是可運(yùn)行的以便控制該次級電子可控制的低壓閥的打開和/或關(guān) 閉。該控制器優(yōu)選地是可運(yùn)行的，以便在一個逐周期的基礎(chǔ)上通過確定在一個特定周 期的過程中是否打開和/或關(guān)閉一個特定的電子可控制的閥門、并確定一個特定的電子可 控制閥門相對于該工作室的容積的一個周期的打開和/或關(guān)閉的相位中的任一個或優(yōu)選 地這二者來控制該至少一個電子可控制閥門(包括至少該初級低壓閥)的打開和/或關(guān) 閉。就控制該至少一個電子可控制閥門的打開和/或關(guān)閉而論，我們包括了保持一個閥打 開或關(guān)閉的可能性。典型地，通過在一個逐周期的基礎(chǔ)上控制該至少一個電子可控制閥門(包括至少 該初級低壓閥)的打開和/或關(guān)閉的相位，該控制器是可運(yùn)行的以便在一個逐周期的基礎(chǔ) 上致使該工作室移走一個容積的流體，該容積的流體選自多個不同的可選擇的容積。典型 地，該多個不同的可選擇的容積包括被一個單獨(dú)工作室可移位的最大容積，而不是凈位移 量。通過一個空轉(zhuǎn)周期不能實(shí)現(xiàn)任何凈位移量，在該空轉(zhuǎn)周期中該電子可控制的低壓閥在 工作室容積的一個周期的整個過程中保持打開或者通過在工作室容積的一個周期的整個 過程中將該工作室密封，例如，如在WO 2007/088380中所說明的。通過位移一詞，我們是指 流體從這個或每個低壓歧管到該(或每個)高壓歧管的凈移動量，或反之亦然，并且不是指 在多個低壓歧管或高壓歧管之間可以發(fā)生的流體的凈移動量。該多個不同的可選擇的容積 優(yōu)選地還包括至少一個容積，以及優(yōu)選地在非凈位移與由該工作室可移位的最大容積之間 的多個容積(例如，一個連續(xù)的容積范圍)。然而，在提供了多個工作室時，該控制器也可以 按這種方式控制多組工作室。該控制器典型地按照一個所接收的指令信號(它可以是恒定 的或可變的)來平衡一個或多個工作室的流體的時間平均的凈通過量。該流體工作機(jī)器被 典型地與高和/或低壓儲能器結(jié)合使用，這些儲能器對應(yīng)地與高和/或低壓歧管相連通，以 便使輸入和/或輸出流體的壓力或流量平穩(wěn)。該一個或多個電子可控制閥門(包括在提供供了它們的情況下該電子可控制的 初級低壓閥、以及該高壓閥和/或該次級電子可控制閥門)典型地是面密封的閥門。該一 個或多個電子可控制閥門(包括在提供供了它們的情況下該電子可控制的初級低壓閥、以 及該高壓閥和/或該次級電子可控制閥門)典型地是提升閥。該一個或多個電子可控制閥 門(包括在提供供了它們的情況下該電子可控制的初級低壓閥、以及該電子可控制的高壓 閥和/或該次級電子可控制閥門)可以是電磁致動的提升閥。該一個或多個電子可控制閥 門(包括在提供供了它們的情況下該電子可控制的初級低壓閥、以及該電子可控制的高壓 閥和/或該次級電子可控制閥門)可以是螺線管運(yùn)行的提升閥。該初級低壓閥是典型地朝向該工作室向內(nèi)打開的。該高壓閥是典型地離開該工作 室向外打開的。該流體工作機(jī)器可以是一個泵。該流體工作機(jī)器可以是一個馬達(dá)。該流體工作機(jī) 器可以是在可替代的運(yùn)行模式中作為一個泵亦或一個馬達(dá)可運(yùn)行而起作用的。該流體工作 機(jī)器可以進(jìn)一步包括一個或多個歧管，這些歧管與該初級低壓閥、次級低壓端口和/或高壓閥相連通。在該流體工作機(jī)器包括多個所述工作室的多個實(shí)施方案中，在此所討論的任選的 和優(yōu)選的特征，視情況而定，典型地應(yīng)用到每個所述工作室和初級低壓閥、次級低壓端口和 在此有關(guān)的與每個所述工作室相關(guān)聯(lián)的高壓閥。典型地，這個或每個低的和高壓歧管與多 于一個(例如，每個)的該多個所述工作室相連通。根據(jù)本發(fā)明的一個第二方面，在此提供了一種方法，該方法在周期性地變化容積 的流體工作機(jī)器工作室的進(jìn)氣或排氣沖程的過程中對應(yīng)地將流體供應(yīng)到該工作室或從其 接收流體，該方法包括打開一個電子可控制的初級低壓閥，這種打開與工作室容積的多個 周期成定相關(guān)系，以便在一個逐周期的基礎(chǔ)上在一個控制器的主動控制下使該工作室與一 個低壓歧管處于流體連通，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括打開一個次級低壓端口，這種打 開與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系，以便使該工作室通過一個第二通路與一個低壓歧 管處于流體連通，這樣，在工作室容積的至少某些周期的一部分過程中，該初級低壓閥以及 該次級低壓端口是同時打開的，這樣視情況而定流體通過該初級低壓閥以及該次級低壓端 口兩者而流入或流出該工作室。優(yōu)選地，在工作室容積的至少某些周期的過程中，在這些周期中所述初級低壓閥 以及所述次級低壓端口兩者是同時打開的，該控制器是可運(yùn)行的，以便在該次級低壓端口 關(guān)閉之后將該初級低壓閥關(guān)閉一段時間。本發(fā)明的第二方面的另外的可任選的特征對應(yīng)于聯(lián)接以上本發(fā)明的第一方面所 討論的那些特征。根據(jù)本發(fā)明的一個第三方面，在此提供了一種流體工作機(jī)器，該流體工作機(jī)器包 括一個控制器以及具有周期性變化容積的一個工作室，該工作室具有與其相關(guān)聯(lián)的一個高 壓閥以便控制該工作室到一個高壓歧管的連接，以及一個電子可控制的初級低壓閥以便控 制該工作室到一個低壓歧管的連接，該控制器是可運(yùn)行的從而以與工作室容積的多個周期 成定相關(guān)系來主動地控制至少該初級低壓閥，以便在一個逐周期的基礎(chǔ)上通過該工作室確 定流體的凈位移量，該流體工作機(jī)器是可運(yùn)行的以便在至少某些情況下執(zhí)行一個機(jī)動周 期，其特征在于，該流體工作機(jī)器被適配為在一個機(jī)動周期的過程中在該初級低壓閥打開 之前從該工作室釋放加壓的流體。所造成的加壓的流體的釋放優(yōu)選地協(xié)助該初級低壓閥的打開。優(yōu)選地，該高壓閥 也是電子可控制的，并且被該控制器主動地控制的至少一個閥門典型地還包括該高壓閥。該流體工作機(jī)器可以包括降壓裝置，該裝置是可運(yùn)行的以便在一個機(jī)動周期的過 程中在該初級低壓閥打開之前從該工作室釋放加壓的流體，以便協(xié)助打開該初級低壓閥。優(yōu)選地，該工作室具有與其相關(guān)聯(lián)的一個次級低壓端口，該次級低壓端口是可打 開和可關(guān)閉的，這種打開和關(guān)閉與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系，以便在一個機(jī)動周 期的過程中在該初級低壓閥的打開之前例如通過將該工作室連接到一個低壓歧管上而從 該工作室釋放加壓的流體，從而減小該工作室中的壓力并且由此協(xié)助該初級低壓閥的打 開。因此，通過在一個機(jī)動周期的過程中在該低壓閥的打開之前從該工作室釋放加壓 的流體，該工作室中的壓力比在其他情況下降得更快，或比在其他情況下降到一個更低的 值，從而協(xié)助該低壓閥的打開。確實(shí)，打開該次級低壓端口可以引起該初級低壓閥的打開。
就在該初級低壓閥的打開之前從該工作室釋放加壓的流體而論，我們是指在一個 給定的機(jī)動周期的過程中在該初級低壓閥的打開之前從該工作室釋放加壓的流體。典型 地，該加壓的流體是在一個膨脹沖程的后半部分的過程中釋放的。典型地，該加壓的流體是 在該高壓閥關(guān)閉之后被釋放。典型地，該加壓的流體是在該高壓閥關(guān)閉的時間與該初級低 壓閥打開的時間之間被釋放的。優(yōu)選地，該次級低壓端口是以與工作室的多個周期成定相關(guān)系可打開和可關(guān)閉 的，以便通過運(yùn)行性地與該工作室的膨脹和收縮周期相連接的一種機(jī)械安排從該工作室釋 放加壓的流體。有利地，可以提供一種機(jī)械安排，該機(jī)械安排可以對抗一個相當(dāng)大的壓力差 而打開，該壓力差實(shí)質(zhì)性地超過該低壓閥可以與之對抗而打開的壓力差。該次級低壓端口的打開和關(guān)閉的定時是根據(jù)該流體工作機(jī)器的所預(yù)期的應(yīng)用來 選擇的。例如，在該流體工作機(jī)器包括一個可轉(zhuǎn)動的軸(例如，在一個旋轉(zhuǎn)活塞機(jī)器中)、并 且該流體工作機(jī)器被適配為使得該可旋轉(zhuǎn)的軸總是或主要在一個方向上旋轉(zhuǎn)時，該次級低 壓端口的打開與下死點(diǎn)之間的時間段可以不同于在下死點(diǎn)與該次級低壓端口的關(guān)閉之間 的時間段。在該流體工作機(jī)器總是或主要是作為一個馬達(dá)運(yùn)行時，該次級低壓端口可以略 微在下死點(diǎn)之前、在下死點(diǎn)處、或略微在下死點(diǎn)之后被打開，并且該次級低壓端口可以顯著 地在下死點(diǎn)之后關(guān)閉，并且優(yōu)選地在工作室容積中間下死點(diǎn)與上死點(diǎn)的最大變化率的點(diǎn)上 或在其之后。在該流體工作機(jī)器主要作為一個泵運(yùn)行時，該次級低壓端口可以略微在下死 點(diǎn)之前、或在下死點(diǎn)處關(guān)閉。在與該工作室相關(guān)聯(lián)的次級低壓端口是以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系 而可打開和可關(guān)閉、以便在一個機(jī)動周期的過程中在該低壓閥的打開之前將該工作室連接 到一個低壓歧管上從而釋放加壓的流體并且由此減小該工作室中的壓力并且協(xié)助該低壓 閥的打開的情況下，它可以是該次級低壓端口保持打開直到在隨后的收縮沖程中的至少工 作室容積的減小率是最大的一點(diǎn)，以協(xié)助流體流出該工作室到達(dá)一個或多個低壓歧管。然 而，這可以是在該低壓閥已經(jīng)打開之后的短時間內(nèi)該次級低壓端口關(guān)閉。這可以是在該低 壓閥打開之前該次級低壓端口關(guān)閉。該流體工作機(jī)器可以包括一個可轉(zhuǎn)動的軸，如，一個曲軸。在這種情況下，該次級 低壓端口的打開和關(guān)閉可以通過一種機(jī)械安排被可運(yùn)行地與該可轉(zhuǎn)動的軸的角度相聯(lián)接。 因此，該初級低壓閥在該控制器的主動控制下在一個逐周期的基礎(chǔ)上可以是可打開的，但 是該次級低壓端口的打開和關(guān)閉在一個逐周期的基礎(chǔ)上可能不是可變化的，并且可以例如 通過可運(yùn)行地與一個可轉(zhuǎn)動的軸(當(dāng)它存在時)的角度相聯(lián)接的一個機(jī)械安排被固定地相 位鎖定到該工作室的膨脹和收縮周期上。該次級低壓端口可以包括一個機(jī)械控制閥，該機(jī) 械控制閥被與該工作室的膨脹和收縮周期機(jī)械性聯(lián)接的一個推桿來操作。該次級低壓端口可以包括在該工作室中的一個或多個孔，例如，在該工作室包括 一個空心活塞時，該次級低壓端口可以包括在該空心活塞中的一個孔，如在該空心活塞的 基底中的一個孔。該流體工作機(jī)器可以是可運(yùn)行的以便使一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管周 期性地與所述一個或多個孔對齊，以便由此使該工作室在一段時間與一個歧管處于流體連 通，典型地這種連通與工作室容積的周期成相位關(guān)系，并且優(yōu)選地相位鎖定到工作室容積 的周期上。在該流體工作機(jī)器包括多個所述工作室時，一個單個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管進(jìn)而可以 周期性地與這些孔對齊，這些孔與多個所述工作室相關(guān)聯(lián)。典型地，這個或每個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管被形成為一個可轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，如一個可轉(zhuǎn)動的軸、或一個可轉(zhuǎn)動的偏心件或具有多個 葉片(如，一個環(huán)形凸輪)的軸。例如，該流體工作機(jī)器可以是一個活塞泵，其中該工作室具有由一個汽缸和往復(fù) 的活塞(例如，一個空心活塞)限定的容積。該流體工作機(jī)器可以是一個徑向活塞泵，其中 一個汽缸具有一個基底，該基底與附接在一個可轉(zhuǎn)動的曲軸上(典型地被整合到該曲軸的 表面中)的一個偏心件處于滑動接觸。在該流體工作機(jī)器包括多個所述工作室時，這些工 作室由多個汽缸限定，這些汽缸中的每個具有與相同的偏心件處于滑動接觸的一個基底， 該偏心件可以包括一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管，這些引導(dǎo)流體的導(dǎo)管被適配為周期性地使 與該偏心件處于滑動接觸的每個汽缸的基底中的一個孔與一個低壓歧管進(jìn)入流體連通，進(jìn) 而由此打開與每個工作室相關(guān)聯(lián)的次級低壓端口，進(jìn)而與工作室容積的周期成相位關(guān)系， 以便使每個工作室與所述低壓歧管進(jìn)入流體連通并且隨后脫離流體連通。所述低壓歧管可 以包括一個徑向活塞泵的曲軸箱。該一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管可以包括圍繞該偏心件的 部分圓周延伸的一個或多個外圍槽縫。因此，這個或每個外圍槽縫與工作室容積的周期成 相位關(guān)系而可以周期性地使多個活塞的內(nèi)部與環(huán)繞的曲軸箱中的流體處于流體連通?？商娲?，該流體工作機(jī)器可以是一個軸向活塞泵，在該軸向活塞泵中該工作室 具有通過一個汽缸和往復(fù)活塞(例如，一個空心活塞，該活塞被一個擺動板驅(qū)動并且與其 處于連通)來限定的一個容積，其中該工作室包括一個孔，該孔作為次級低壓端口起作用， 并且該擺動板包括一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管，該或這些引導(dǎo)流體的導(dǎo)管被適配為周期性 地使該汽缸的基底中的所述孔與一個低壓歧管處于流體連通，由此周期性地打開該工作室 的次級低壓端口。在提供了多個所述工作室時，這些工作室中的多于一個具有通過一個汽 缸和往復(fù)活塞(該活塞與相同的擺動板處于連通)來限定的一個容積，一個或多個引導(dǎo)流 體的導(dǎo)管優(yōu)選地被安排為周期性地使每個所述工作室的基底中的孔與一個低壓歧管進(jìn)入 流體連通，以便由此進(jìn)而打開每個所述工作室的次級低壓端口。與一個或多個引導(dǎo)流體的 導(dǎo)管處于連通的低壓歧管可以包括一個軸向活塞泵的曲軸箱。該一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo) 管可以包括一個或多個在該擺動板的表面中的槽縫，該擺動板與工作室容積的周期成相位 關(guān)系而被安排為周期性地使該活塞的內(nèi)部或所述多個活塞中的每個進(jìn)而與環(huán)繞的曲軸箱 中的流體進(jìn)入流體連通并且隨后脫離流體連通。因此，該次級低壓端口可以包括在該工作室中的一個或多個孔，這些孔被周期性 地顯露或被帶入與一個流體導(dǎo)管(例如，置入一個可轉(zhuǎn)動的曲軸的表面中的一個槽縫)對 齊。在該工作室包括一個在汽缸中往復(fù)運(yùn)動的空心活塞時，該次級低壓端口可以包括一個 孔，該孔在該空心活塞、或該汽缸的任一個或在兩者之中，在一個機(jī)動周期的過程中，該孔 被顯露或這些孔朝向該膨脹沖程的末端被對齊，以便從該工作室釋放加壓的流體，減小該 工作室中的壓力，并且由此協(xié)助打開該低壓閥。優(yōu)選地，在該工作室與在該次級低壓端口中釋放加壓流體的低壓歧管之間的壓力 差比該初級低壓閥可以打開時的壓力差超過至少為10的一個因數(shù)，并且典型地是至少100 或至少1000。該流體工作機(jī)器可以是一個馬達(dá)，在這種情況下它可以是可運(yùn)行的以便僅執(zhí)行機(jī) 動周期。然而，該流體工作機(jī)器可以是可運(yùn)行的以便在不同的運(yùn)行模式下或作為一個馬達(dá) 或作為一個泵起作用，在這種情況下在它作為一個馬達(dá)運(yùn)行時的情況下它將僅執(zhí)行機(jī)動周
該流體工作機(jī)器典型地包括多個所述工作室。在這些對應(yīng)的工作室的容積的多個 周期中的不同時間從單獨(dú)的所述工作室、或單獨(dú)組的所述工作室可以釋放出加壓的流體， 例如，單獨(dú)的所述工作室、或單獨(dú)組的所述工作室可以通過一個次級低壓端口在對應(yīng)的工 作室的容積的多個周期中的不同時間釋放出加壓的流體。因此，多個單獨(dú)的工作室、或單獨(dú) 組的工作室可以被優(yōu)化用于不同的目的。該流體工作機(jī)器還可以包括一個或多個工作室，這些工作室不是可運(yùn)行的而在該 初級低壓閥的打開之前從該工作室釋放加壓的流體。該流體工作機(jī)器可以包括一個可轉(zhuǎn)動的曲軸，該曲軸具有多個工作室，這些工作 室單獨(dú)地亦或成組地安排在沿著該可轉(zhuǎn)動的曲軸的長度的軸向間隔開的位置處，每個軸向 間隔開的位置在該可轉(zhuǎn)動的曲軸中具有一個外圍槽縫，通過該外圍槽縫可以從這些對應(yīng)的 工作室釋放加壓的流體，其中至少兩個外圍槽縫被定位在圍繞該曲軸的軸線的不同角度 處，這樣加壓的流體不能同時被保持在定位于該曲軸一側(cè)上的所有工作室之中，由此減小 了在該曲軸上的最大潛在的合力。在這種情況下，至少兩個外圍槽縫被典型地定位在軸向 間隔分開的偏心凸輪上，并且這可以是至少兩個所述軸向間隔的偏心凸輪圍繞該曲軸的軸 線以不同的角度被定位，對應(yīng)的外圍槽縫各自相對于它們定位在其上的偏心凸輪以類似的 方向被定位。本發(fā)明的第三方面的另外特征可以對應(yīng)于以上聯(lián)接本發(fā)明的第一和第二方面討 論的特征。根據(jù)本發(fā)明的一個第四方面，在此提供了在一個流體工作機(jī)器工作室的一個機(jī)動 周期的過程中運(yùn)行該工作室的周期性變化容積的一種方法，該方法包括以與工作室容積的 周期成定相關(guān)系打開一個電子可控制的初級低壓閥以便使該工作室在一個逐周期的基礎(chǔ) 上在一個控制器的主動控制下與一個低壓歧管處于流體連通，其特征在于，該方法進(jìn)一步 包括在一個所述機(jī)動周期的膨脹沖程的過程中在該初級低壓閥的打開之前釋放該工作室 中的壓力。所造成的加壓流體的釋放須優(yōu)選地協(xié)助該初級低壓閥的打開。優(yōu)選地，在該初級 低壓閥的打開之前通過打開一個次級低壓端口來釋放該工作室中的壓力，而流體通過該次 級低壓端口可以從該工作室中釋放。同樣優(yōu)選地，該次級低壓端口被一個機(jī)械安排打開，該機(jī)械安排被可運(yùn)行地與工 作室容積的多個周期相連接。典型地，該流體工作機(jī)器包括一個可轉(zhuǎn)動的軸，并且該次級低 壓端口的打開是機(jī)械地與該可轉(zhuǎn)動的軸相聯(lián)接的。該方法的優(yōu)選和任選的特征對應(yīng)于聯(lián)系本發(fā)明的前三個方面所討論的那些特征。根據(jù)本發(fā)明的一個第五方面，在此提供了一種流體工作機(jī)器，該流體工作機(jī)器包 括一個控制器以及具有周期性地變化容積的一個工作室，該工作室具有與其相關(guān)聯(lián)的一個 電子可控制的初級低壓閥以便控制該工作室到一個低壓歧管的連接，該控制器是可運(yùn)行的 從而以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系來主動地控制至少該初級低壓閥，以便在一個 逐周期的基礎(chǔ)上通過該工作室確定流體的凈位移量，其特征在于，在使用中，在工作室容積 的一個泵送周期的過程中，在一個膨脹沖程的開始時關(guān)閉該初級低壓閥，這樣該工作室被 密封并且在這之后該工作室中的壓力充分降低到該低壓歧管的壓力之下以便將該初級低壓閥拉開。優(yōu)選地，該工作室中的壓力下降到足夠低以便在該工作室之中引起空穴作用。優(yōu) 選地，該流體工作機(jī)器是一個泵、或是可運(yùn)行的以便在可替代的運(yùn)行模式中作為一個泵或 者一個馬達(dá)來起作用的一個機(jī)器。根據(jù)本發(fā)明的一個第六方面，在此提供了一種運(yùn)行流體工作機(jī)器的方法，該流體 工作機(jī)器具有一個周期性地變化容積的一個工作室、一個低壓歧管以及一個電子可控制的 初級低壓閥，其特征為，在工作室容積的一個泵送周期的過程中執(zhí)行以下這些步驟，在該工 作室到達(dá)一個容積最小值之前使該初級低壓閥關(guān)閉，這樣使得該工作室被密封，并且在該 工作室的容積開始膨脹時該工作室保持被密封，這樣該工作室中的壓力充分降低到該低壓 歧管的壓力之下以便將該初級低壓閥拉開。典型地，至少該初級低壓閥是以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系而主動地行 控制的，以便在一個逐周期的基礎(chǔ)上確定通過該工作室的流體凈位移量。優(yōu)選地，該工作室中的壓力充分降低到以致使得在該工作室之中形成空穴作用。 優(yōu)選地，該流體工作機(jī)器是一個泵、或是可運(yùn)行的以便在可替代的運(yùn)行模式中作為一個泵 或者一個馬達(dá)起作用的一種機(jī)器。本發(fā)明的第五和第六方面的另外的任選和優(yōu)選的特征對應(yīng)于以上關(guān)于本發(fā)明的 前四個方面所討論的那些特征。本發(fā)明在一個第七方面中還擴(kuò)展到程序代碼，該程序代碼當(dāng)在一個流體工作機(jī)器 控制器上執(zhí)行時致使該流體工作機(jī)器作為根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一個流體工作機(jī)器起 作用，或致使該流體工作機(jī)器作為根據(jù)本發(fā)明的第三方面的一個流體工作機(jī)器起作用，或 作為根據(jù)本發(fā)明的第五方面的一個流體工作機(jī)器起作用，以便執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第二方面 的一種方法，或以便執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第四方面的一種方法、或以便執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第 六方面的一種方法。該程序代碼可以采取的形式為源代碼、目標(biāo)代碼、一種代碼中間源，如處于部分編 譯的形式、或適合用于執(zhí)行本發(fā)明的這些方法的任何其他形式。該程序代碼可以被儲存在 一個載體上或一個載體中，該載體典型地是一種計算機(jī)可讀載體，如一個ROM，例如，一個CD ROM或一個半導(dǎo)體ROM，或一個磁記錄媒質(zhì)，例如一個軟盤或硬盤。此外，該載體可以是一個 可傳輸?shù)妮d體，如一種電的或光的信號，該信號可以通過電纜或光纜或通過無線電或其他 裝置進(jìn)行傳輸。當(dāng)一個程序被嵌入在可以通過電纜直接傳輸?shù)男盘栔袝r，該載體可以由這 種電纜或其他器件或裝置來構(gòu)成。


現(xiàn)在將參考以下附圖展示本發(fā)明的一個實(shí)例實(shí)施方案，在附圖中圖1是一個流體工作機(jī)器的一個單獨(dú)的工作室的示意圖；圖2是一個定時圖，展示了在一個泵送周期的過程中初級低壓閥、次級低壓端口、 以及高壓閥的狀態(tài)，連同一個工作室中的壓力；圖3是在一個膨脹沖程的過程中進(jìn)入一個液壓徑向活塞泵的工作室中的流體流 動的示意圖；圖4是在一個收縮沖程過程中流體流出圖3的液壓徑向活塞泵的工作室的示意圖；圖5是一個定時圖，展示了在一個機(jī)動周期的過程中初級低壓閥、次級低壓端口、 以及高壓閥的狀態(tài)，連同一個工作室中的壓力；圖6是用于具有一個降壓端口的一個液壓馬達(dá)、或液壓泵/馬達(dá)的一個定時圖，展 示了在一個機(jī)動周期的過程中初級低壓閥、降壓端口、以及高壓閥的狀態(tài)，連同一個工作室 中的壓力、以及曲軸扭矩；圖7是流體流出具有一個降壓端口的一個液壓馬達(dá)、或液壓泵/馬達(dá)的工作室的 示意圖；圖8是流體流出具有一個降壓端口的一個液壓馬達(dá)、或一個液壓泵/馬達(dá)的一個 替代實(shí)施方案的工作室的示意圖；圖9是流體流出具有一個降壓端口的一個液壓馬達(dá)、或液壓泵/馬達(dá)的另一個實(shí) 例的工作室的示意圖；并且圖10是一個示意圖，它示出了在一個曲軸上來自從兩組活塞釋放的加壓流體的 合力的下降。示例件實(shí)施方案的詳細(xì)說明實(shí)例一在一個第一實(shí)例中，一種液壓泵形式的流體工作機(jī)器包括多個工作室。圖1展示 了一個單獨(dú)的工作室2，該工作室具有由一個汽缸4的內(nèi)部表面和一個活塞6限定的一個容 積，該活塞被一個曲柄機(jī)構(gòu)9從一個曲軸8驅(qū)動，并且該活塞在汽缸中往復(fù)運(yùn)動以周期性地 改變該工作室的容積。一個軸位置和速度傳感器10確定該軸的瞬時角位置和旋轉(zhuǎn)速度，并 且將軸位置和速度信號傳送到一個控制器12上，這能夠使該控制器確定每個單獨(dú)的工作 室的周期的瞬時相位。該控制器典型地是在使用中執(zhí)行存儲程序的一個微處理器或微控制器。該工作室包括一個初級低壓閥，該初級低壓閥是處于一個電子可驅(qū)動的面密封式 提升閥14的形式，該初級低壓閥面向內(nèi)朝向該工作室并且是可運(yùn)行的以便選擇性地封鎖 從該工作室延伸到一個第一低壓歧管16的一個通道，該低壓歧管在使用中總體上作為一 個流體凈來源點(diǎn)(net source)起作用。該初級低壓閥是一個通常打開的螺線管關(guān)閉的閥 門，該初級低壓閥在一個進(jìn)氣沖程過程中在該工作室中的壓力小于該第一低壓歧管中的壓 力時被動地打開，以便使工作室與第一低壓歧管進(jìn)入流體連通，但是在控制器的主動控制 下是選擇性地可關(guān)閉的以便使工作室與第一低壓歧管脫離流體連通。本領(lǐng)域中的普通技術(shù) 人員將理解，可以采用替代性的電子可控制閥門，如常閉的螺線管打開的閥。該工作室進(jìn)一步包括一個高壓閥18，該高壓閥是處于一個壓力致動的傳送閥的形 式。該高壓閥從該工作室面向外并且是可運(yùn)行的以便密封從該工作室延伸到一個高壓歧管 20的一個通道，該高壓歧管在使用中作為一個流體凈匯收點(diǎn)起作用。該高壓閥作為一個常 閉的壓力打開的止回閥起作用，該高壓閥在該工作室中的壓力超過該高壓歧管中的壓力時 被動地打開。一個次級低壓端口 22是通過一個次級低壓閥M可打開和可關(guān)閉的，當(dāng)該次級低 壓閥打開時使該工作室與一個第二低壓歧管26進(jìn)入流體連通，該第二低壓歧管在使用中 也作為一個流體凈來源點(diǎn)起作用。在這個實(shí)例中，該初級低壓閥以及該次級低壓端口被連接到兩個完全不同的類似壓力的低壓歧管上。然而，它們可以可替代地被連接到相同的低 壓歧管上。該次級低壓端口的打開和關(guān)閉可以被相位鎖定到該工作室的工作周期，例如，憑 借該曲軸與該次級低壓閥之間的一個機(jī)械連接觀?？商娲兀摯渭壍蛪洪y的打開或關(guān)閉 可以憑借一個電子連接30被該控制器主動控制。可替代地，該次級低壓閥可以是一個常閉 的壓力可打開的止回閥，該次級低壓閥響應(yīng)于該工作室的壓力相對于該第二低壓歧管降低 而打開，在這種情況下既沒有機(jī)械連接也沒有電子連接需要存在。圖2是一個定時圖，展示了初級低壓閥、次級低壓端口、以及高壓閥的狀態(tài)，連同 在一個泵送周期的過程中該工作室中的壓力。該初級低壓閥在上死點(diǎn)處或周圍打開，因?yàn)?該第一低壓歧管與該工作室之間的壓力差，這允許流體從該第一低壓歧管流進(jìn)該工作室中 以開始一個進(jìn)氣沖程。通過該初級閥的流體的增加速度致使該工作室壓力在該進(jìn)氣沖程過 程中下降一段時間直到該次級低壓閥打開。該次級低壓端口的打開可以被機(jī)械相位鎖定到 該曲軸的位置并且在該初級低壓閥打開之后發(fā)生一段時間?？商娲?，該低壓歧管與該工 作室之間的增加壓力差可以致使該次級低壓閥的打開。當(dāng)工作汽缸容積的變化率是最大并 且額外的流體流動具有最大益處時該次級低壓端口在泵送周期中的點(diǎn)處是打開的。一旦該次級低壓閥已經(jīng)打開，液壓流體通過該初級低壓閥以及該次級低壓端口兩 者從該低壓歧管進(jìn)入該工作室。在一段時間之后，該次級低壓閥關(guān)閉，這樣使得流體僅通過 該初級低壓閥從該低壓歧管再一次進(jìn)入該工作室。該控制器使用接收到的軸位置和速度信號并且在下死點(diǎn)處或周圍確定工作室泵 送周期的相位，作出選擇一個泵送周期或一個空轉(zhuǎn)周期的決定。在圖2所展示的實(shí)例中， 該控制器選擇一個泵送周期并且發(fā)送一個信號使該初級低壓閥關(guān)閉。在該次級低壓端口 關(guān)閉之后，該初級低壓閥關(guān)閉一段時間。一旦該初級低壓閥關(guān)閉，該工作室與該低壓歧管隔 離開，該工作室中的壓力增加并且該高壓閥打開以便接收限定容積的流體進(jìn)入該高壓歧管 中。在其他周期的過程中，該控制器可以可替代地致使該初級低壓閥保持打開，這樣使得從 兩個低壓歧管接收的低壓流體被放回到該第一低壓歧管，而沒有從這些低壓歧管到這些高 壓歧管的流體凈位移量。通過提供一個次級低壓端口，在一個進(jìn)氣沖程過程中進(jìn)入該工作室的液壓流體的 流動特性比僅提供該初級低壓閥的情況好。例如，比起其他情況，更少的空穴作用發(fā)生，并 且更少的拖拽力被施加以阻止該工作室的膨脹。然而，因?yàn)樵摯渭壍蛪憾丝诘拇蜷_和關(guān)閉 被定相為遠(yuǎn)離該初級低壓閥的打開和關(guān)閉，該電子可控制的初級低壓閥控制該工作室與該 第一低壓歧管之間的連通正時以便開始和結(jié)束該進(jìn)氣沖程。因此，該初級低壓閥可以具有 比所有流體通過該初級低壓閥進(jìn)入該工作室的情況更小的流體流動截面。重要地，連同確定是否在一個逐周期的基礎(chǔ)上關(guān)閉或保持打開該初級低壓閥，該 控制器是可運(yùn)行的以便相對于該變化的工作室容積變化該初級低壓閥關(guān)閉的精確定相，以 便確定在一個泵送周期的過程中從該低壓歧管到該高壓歧管的流體的凈位移量。如以上所 述，通過在一個周期期間保持該初級低壓閥打開可以發(fā)生一個空轉(zhuǎn)沖程，在該沖程中盡管 流體從這些低壓歧管流進(jìn)該工作室中并且流出該第一低壓歧管，但是沒有從這些低壓歧管 到該高壓歧管的凈位移量。(這也許是從該第二低壓歧管到該第一低壓歧管的凈位移量，但 是這不被認(rèn)為是由泵造成的凈位移量)。移動等于該工作室的一部分(通常是一個相對小 的部分)容量的流體容積的一部分沖程可以通過延遲該初級低壓閥的關(guān)閉以及該高壓閥
20的打開直到恰好上死點(diǎn)之前而被執(zhí)行，并且被移動的精確的容積可以通過這些事件的精確 正時來選擇。該初級低壓閥以及該高壓閥的打開和/或關(guān)閉的精確正時在特定情況下也可 以被變化，這些情況如啟動、在仍然相對冷的期間的運(yùn)行、以及裝置的關(guān)閉。這些正時選擇 的其他細(xì)節(jié)被披露在EP 0 361 927,EP 0 494 236和EP 1 537 333中，這些專利的內(nèi)容通 過本參考被結(jié)合在此。通過該高壓歧管排出的流體典型地被傳送到一個蓄壓器上以便使輸出壓力平穩(wěn) 并且時間平均的通過量是由該控制器在以現(xiàn)有技術(shù)的方式在該控制器所接收的一個要求 信號的基礎(chǔ)上進(jìn)行改變。實(shí)例二在一個第二實(shí)例中，該流體工作機(jī)器是可運(yùn)行的以便作為或者一個馬達(dá)或一個泵 起作用。第二實(shí)例流體工作機(jī)器的結(jié)構(gòu)也對應(yīng)于圖1中所展示的結(jié)構(gòu)。在這個實(shí)施方案中， 該初級低壓閥在泵送或機(jī)動模式中對應(yīng)地作為流體凈來源點(diǎn)或凈匯收點(diǎn)起作用。該次級低 壓端口也對應(yīng)地作為或者流體凈來源點(diǎn)或者凈匯收點(diǎn)起作用，并且該高壓閥對應(yīng)地作為或 者流體凈匯收點(diǎn)或者凈來源點(diǎn)起作用。一個單獨(dú)的低壓歧管作為或者泵送模式中的流體凈 來源點(diǎn)或作為機(jī)動模式中的流體凈匯收點(diǎn)起作用，并且該高壓歧管作為或者泵送模式中的 流體凈匯收點(diǎn)或作為機(jī)動模式中的流體凈來源點(diǎn)起作用。在多個空轉(zhuǎn)沖程過程中，在這些 空轉(zhuǎn)沖程中一個工作室被保持與該低壓歧管處于流體連通，兩個歧管都不作為流體的凈來 源點(diǎn)或凈匯收點(diǎn)起作用。對于該第一實(shí)例，該主要低壓端口是一個面向內(nèi)的電子可控制的提升閥。然而，在 這個實(shí)例中，該次級低壓端口以及該高壓閥同樣包括電子可驅(qū)動的提升閥，這些提升閥對 應(yīng)地向內(nèi)和向外并且這些提升閥在一個逐周期的基礎(chǔ)上通過電子連接30和32被該控制器 主動控制。在泵送模式中，該次級低壓端口以及該高壓閥的正時與該第一實(shí)例中的相同。在 機(jī)動模式中，在工作室膨脹沖程過程中流體通過該高壓閥被接收以便驅(qū)動曲軸并且在工作 室收縮沖程的過程中通過該初級低壓閥輸出。該次級低壓端口對于一部分的收縮沖程打開 以便為有待從該工作室移走的流體提供一個額外的通路。通過使用一個電子可控制閥門來調(diào)節(jié)該次級低壓端口，而不是從曲軸驅(qū)動的一種 機(jī)械安排，該控制器在該流體工作機(jī)器作為一個泵運(yùn)行時在膨脹沖程過程中并且在該流體 工作機(jī)器作為一個馬達(dá)運(yùn)行時在收縮沖程過程中可以打開該次級低壓端口。在這個第二示例性實(shí)施方案的一個替代實(shí)施中，該次級低壓端口可以通過不在該 控制器的控制下一個壓力運(yùn)行的止回閥而被關(guān)閉。在該初級低壓閥是開放時，在膨脹沖程 上該壓力運(yùn)行的止回閥允許流體從該低壓歧管被接收在該汽缸中。通過使用一個壓力運(yùn)行 的止回閥來為流體進(jìn)入該工作室提供一個第二通路，該工作室更容易地能夠從該低壓歧管 接收流體并且可以因此避免空穴作用。該壓力運(yùn)行的止回閥將在一個空轉(zhuǎn)亦或馬達(dá)排氣沖 程中向該低壓歧管中排氣時在收縮沖程上被關(guān)閉，并且在一個馬達(dá)沖程過程中在膨脹沖程 上被關(guān)閉。實(shí)例三在一個第三示例性實(shí)施方案中，處于一種液壓徑向活塞泵形式的流體工作機(jī)器使 用一個有槽縫的曲軸來提供一個次級低壓端口。圖3展示了流體流經(jīng)一個單獨(dú)的工作室 100 (該工作室由一個汽缸102的內(nèi)部表面和往復(fù)的空心活塞104限定)而部分地通過一個膨脹沖程。該工作室具有一個初級低壓閥106，該初級低壓閥是處于一種電子可控制的提升 閥的形式，該初級低壓閥是可打開和可關(guān)閉的以使該工作室與一個第一低壓歧管108進(jìn)入 和脫離流體連通。處于一種壓力可運(yùn)行的排出閥形式的高壓閥110是可打開和可關(guān)閉的以 使該工作室與一個高壓歧管112進(jìn)入和脫離流體連通。該活塞的基底114與一個曲軸偏 心件116處于滑動接觸。該活塞的基底中的一個孔118作為一個次級低壓端口起作用，該 次級低壓端口在一個槽縫120(該槽縫在該偏心件的一部分圓周周圍延伸)延伸穿過該活 塞壁的任一側(cè)時是打開的，以便使該工作室的內(nèi)部與曲軸箱122中的液壓流體進(jìn)入流體連 通，該曲軸箱作為一個第二低壓歧管起作用。因此，對于該膨脹沖程的一部分，流體將(i) 通過該初級低壓閥和(ii)通過該曲軸槽縫以及該活塞基底中的孔兩者而流進(jìn)該工作室之 中。如前所述，由于工作室100中的壓力降到它不再保持關(guān)閉的水平，在該初級低壓 閥打開之后該次級低壓端口打開一段時間，并且在該控制器可以任選地發(fā)送一個信號之前 該次級低壓端口關(guān)閉一段時間，以便致使該初級低壓閥關(guān)閉從而在收縮沖程上開始泵送模 式。圖4展示了在隨后的收縮沖程過程中的流體流動，在此該初級低壓閥和次級低壓 端口兩者對應(yīng)地通過電子可控制的提升閥和曲軸偏心件本體而被關(guān)閉，并且流體通過該高 壓排出閥被移位到高壓歧管。該次級低壓端口的打開和關(guān)閉被相位鎖定到工作室容積的周 期上，如被該曲軸偏心件上的槽的位置所限定。在膨脹和收縮沖程過程中工作室壓力的變 化對應(yīng)于圖2所展示的那些。這種安排具有幾個優(yōu)點(diǎn)。首先，通過在膨脹沖程的一部分的過程(在此這些工作 室的容積最快速地增加)中同時從狹長的工作室的每一末端提供流體，流體不需要流動得 如此快速并且因此改進(jìn)進(jìn)入這些工作室的流體的流動特征。其次，在每個工作室的移動末 端處不存在一池流體，這可以從一個周期到下一個周期保持在原位。在每個周期的過程中 新提供的流體進(jìn)入每個活塞的基底中的孔從而冷卻每個活塞的基底。此外，在凈流體從該 曲軸流動到該高壓出口時離心力作用在相同的方向上從而增加泵的總體效率。實(shí)例四圖3和圖4的安排可以通過使用一個主動高壓閥并且通過改變槽縫在曲軸上的位 置而作為一個液壓徑向活塞馬達(dá)來運(yùn)行，以改變該次級低壓端口的打開相位，這樣該次級 低壓端口在收縮沖程而不是膨脹沖程過程中打開。圖5展示了在機(jī)動周期的過程中該相位 鎖定的次級低壓端口的打開和關(guān)閉。在這種情況下，在工作室中的壓力在流體通過該主要 低壓端口排出到該低壓歧管的過程中升高，直到該相位鎖定的次級低壓端口的打開提供了 一個可替代的流體通路并且減小了工作室壓力。實(shí)例五一個第五示例性實(shí)施方案著手解決以下技術(shù)問題，這些問題涉及在一個流體工作 馬達(dá)、或可以在不同運(yùn)行模式中作為一個馬達(dá)或一個泵運(yùn)行的一個流體工作機(jī)器的一個機(jī) 動周期的過程中打開一個低壓閥。本實(shí)施方案對應(yīng)于實(shí)例四的液壓徑向活塞馬達(dá)，除了該曲軸上的槽縫的位置被定 位為使得該次級低壓端在高壓閥已經(jīng)關(guān)閉之后在膨脹沖程的結(jié)束點(diǎn)之前不久打開、并被相位鎖定到工作室容積的周期上。這個安排對該流體工作機(jī)器的運(yùn)行的作用被展示在圖6中。該流體工作馬達(dá)的運(yùn) 行在膨脹沖程的第一部分過程中是常規(guī)性的。加壓的流體是通過一個主動高壓閥從該高壓 歧管接收到該工作室中。一旦該高壓閥被關(guān)閉，該工作室中的壓力開始減少，然而該工作室 中的流體保持加壓狀態(tài)。在高壓閥關(guān)閉之后，但在下死點(diǎn)之前，該槽縫與形成一個次級低壓 端口的工作室活塞的基底對齊。加壓的流體經(jīng)由該曲軸槽縫從該工作室的內(nèi)部排放進(jìn)入該 曲軸箱中。因此，該工作室中的壓力快速降低到接近該低壓歧管的壓力。由一個弱彈簧被 輕輕地偏置到開放位置的低壓閥因此僅反抗一個最小的壓力差而被動地打開。略微在下死 點(diǎn)之后，該槽縫不再與該活塞的基底對齊并且因此該次級低壓端口關(guān)閉。當(dāng)工作室中的壓 力是足夠低時該低壓閥能夠可替代地被拖拉打開。因?yàn)樵摬劭p被整合到該曲軸上，它可以打開盡管在該工作室與該環(huán)繞曲軸箱之間 有實(shí)質(zhì)性的壓力差。一個電子可控制的低壓閥(它若能夠?qū)乖谠S多實(shí)際應(yīng)用中在一個機(jī) 動周期中的這一點(diǎn)處發(fā)生的這種實(shí)質(zhì)性壓力差而打開)將會要求有相當(dāng)大的功率和/或更 緩慢地打開。此外，提供一個次級低壓端口或其他降低壓力的裝置使在該高壓閥的關(guān)閉與 該低壓閥的打開之間消逝的時間能夠小于否則會發(fā)生的情況，從而允許該高壓閥比否則會 發(fā)生的情況更晚關(guān)閉和/或該低壓閥更早打開，并且由此使該工作室或者不接收高壓流體 或?qū)⒘黧w釋放給低壓歧管的時間量最小化，并且由此增加該流體工作機(jī)器的能量效率。在 圖6所展示的實(shí)例中，假若它不是用于使用該次級低壓端口釋放加壓的流體，該工作室中 的壓力將會跟隨用一條虛線展示的路徑，在這種情況下該低壓閥將不會打開。在此還設(shè)想到，該次級低壓端口可以保持打開直到至少收縮沖程中該工作室的容 積是在最快速地變化的一點(diǎn)，以便使流體能夠同時通過初級低壓閥以及次級低壓端口兩者 流出工作室到該低壓歧管。實(shí)例六在圖8所展示的另一個示例性實(shí)施方案中，一個孔123被提供為朝向一個活塞的 徑向向外的末端。包括該孔的活塞的部分延伸超出該汽缸，從而形成一個次級低壓端口，液 壓流體可以通過該次級低壓端口從下死點(diǎn)略微之前到略微之后被釋放到該曲軸箱。在圖9 所展示的一個替代實(shí)施方案中，一個孔124被替代提供為朝向該汽缸的徑向向內(nèi)的末端， 從而形成一個次級低壓端口，加壓的液壓流體可以通過該次級低壓端口從下死點(diǎn)略微之前 到略微之后被釋放到該曲軸箱。在另一個實(shí)施方案中，多個孔可以提供在該活塞以及該汽 缸的每一個中，這些孔從下死點(diǎn)略微之前到略微之后重疊一段時間。本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，這些次級低壓端口(它們在一個機(jī)動沖程過 程中打開以便從一個流體工作機(jī)器的工作室排放流體從而協(xié)助打開一個初級低壓閥)能 夠以許多方式來執(zhí)行。將該次級低壓端口的打開和關(guān)閉機(jī)械地連接到工作室容積的周期具 有的優(yōu)點(diǎn)是該次級低壓端口可以對抗一個實(shí)質(zhì)性的壓力差而被打開。通過參見圖10，本發(fā)明的一個可能的實(shí)現(xiàn)方式是在一個流體工作機(jī)器中(該流體 工作機(jī)器包括一個曲軸)，使多組工作室(130a至130f、以及132a至132f)安排在沿該曲軸 的軸向間隔開的位置處，每組具有一個偏心凸輪116。優(yōu)選地，這些偏心凸輪被安排為處于 彼此相對的不同相位中。在這種情況下，對于每組工作室可以提供在每個曲軸偏心件(122a 和122b)中的一個外圍槽縫，并且每個偏心件中的這些外圍槽縫可以被安排為在相對于放
23置它們的偏心件的類似的取向上，這樣不可能在該曲軸的任一側(cè)上在所有工作室中同時保 持加壓的流體。因?yàn)槎鄠€加壓的工作室對所述曲軸施加垂直于該曲軸軸線的多個力，這在 垂直于該曲軸的軸線的一個平面中減小了在該曲軸上的最大潛在合力，從而減小了該曲軸 上的這些凈力、潛在地增加工作壽命、且減小震動。
在此披露的本發(fā)明的范圍之中可以做另外的變形和修改。
權(quán)利要求
1.一種流體工作機(jī)器，包括一個控制器(1 以及一個具有周期性變化容積的工作室 0，100)，該工作室具有與其相關(guān)聯(lián)的一個電子可控制的初級低壓閥(14，106)以便控制該 工作室到一個低壓歧管(16，108)的連接，該控制器是可運(yùn)行的從而以與工作室容積的多 個周期成定相關(guān)系來主動地控制至少該初級低壓閥以便在一個逐周期的基礎(chǔ)上確定通過 該工作室的流體凈位移量，其特征在于，該工作室進(jìn)一步包括一個次級低壓端口 02，118)， 該次級低壓端口是以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系而可打開和可關(guān)閉的以便將該 工作室連接到一個低壓歧管06，122)上，從而使流體能夠在工作室容積的至少某些周期 的一部分的過程中同時通過該初級低壓閥以及該次級低壓端口兩者而流入或流出該工作 室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體工作機(jī)器，其中，就工作室容積的至少某些周期而言，在 這些周期中該初級低壓閥以及該次級低壓端口兩者是同時打開的，該控制器是可運(yùn)行的， 以便在該次級低壓端口關(guān)閉之后的一段時間使該工作室與這個或每個所述低壓歧管脫離 連通。
3.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，在視情況而定的一個膨 脹或收縮沖程中在該工作室的容積的變化率為最大值的點(diǎn)處該初級低壓閥以及該次級低 壓端口是同時可打開的。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，包括多個所述工作室，其中，該 控制器在一個逐周期的基礎(chǔ)上是可運(yùn)行的以便控制多個電子可控制閥門，這些閥包括與該 多個所述工作室中的每一個相關(guān)聯(lián)的至少該電子可控制初級低壓閥，以此確定通過該多個 所述工作室的每一個流體的凈位移量。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，該流體工作機(jī)器是一個 泵、或者一個馬達(dá)、或者是可運(yùn)行的以便在不同的運(yùn)行模式中或者作為一個泵或者一個馬 達(dá)來起作用。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，該次級低壓端口通過一 個次級電子可控制閥門是可打開和可關(guān)閉的。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，該次級低壓端口通過一 個常閉的壓力可打開的止回閥是可打開和可關(guān)閉的。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，該次級低壓端口通過一 種機(jī)械安排是可打開和可關(guān)閉的，該機(jī)械安排運(yùn)行性地與該工作室的膨脹和收縮周期相連 接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的流體工作機(jī)器，其中，該次級低壓端口包括在該工作室中的 一個或多個開口并且該流體工作機(jī)器包括一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管，該流體工作機(jī)器是 可運(yùn)行的以便周期性地使該一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管與該一個或多個開口對齊，由此使 該工作室以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系而與一個低壓歧管在一段時間上處于流 體連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的流體工作機(jī)器，其中，該流體工作機(jī)器是一個 徑向活塞泵，在該徑向活塞泵中該工作室具有由一個汽缸和往復(fù)活塞限定的一個容積，該 汽缸具有一個基底，該基底與附接到一個可轉(zhuǎn)動的曲軸上的一個偏心件處于滑動接觸，該 次級低壓端口包括在該汽缸基底中的一個開口，其中該偏心件包括一個或多個引導(dǎo)流體的導(dǎo)管，這個或這些導(dǎo)管被適配為以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系周期性地使該開口 與一個低壓歧管處于流體連通。
11.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，該初級低壓閥以及該次 級低壓端口各自是可打開的，以便使該工作室與不同的低壓歧管進(jìn)入流體連通和脫離流體 連通。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，該初級低壓閥以及該次 級低壓端口被提供為沿著該工作室的長度被間隔開。
13.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，其中，該工作室是一個活塞汽 缸，該活塞汽缸具有一個總體上固定的末端和一個移動的末端，并且其中該初級低壓閥被 提供在該汽缸的固定末端處而該次級低壓端口被提供在該汽缸的移動末端處。
14.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，進(jìn)一步包括一個可轉(zhuǎn)動的 軸，該可轉(zhuǎn)動的軸的角位移是與該工作室的瞬時容積機(jī)械地相聯(lián)接的；以及一個軸位置傳 感器，該軸位置傳感器是可運(yùn)行的以便確定該所述可轉(zhuǎn)動軸的角位移。
15.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，進(jìn)一步包括與該工作室相連 通的一個或多個歧管。
16.根據(jù)以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的流體工作機(jī)器，該流體工作機(jī)器作為一個泵 起作用，其中，在使用中，在一個泵送周期的膨脹沖程開始時，該初級低壓閥以及該次級低 壓端口同時被關(guān)閉，并且該次級低壓端口在一段時間中保持關(guān)閉，這段時間的關(guān)閉足以致 使該工作室中的壓力降到低于該低壓歧管的壓力，這樣就存在橫跨該壓力歧管的一個凈壓 力差，從而驅(qū)使該低壓閥打開。
17.一種方法，該方法在周期性地變化容積的一個流體工作機(jī)器工作室O，100)的進(jìn) 氣或排氣沖程的過程中對應(yīng)地將流體供應(yīng)到該工作室或從其接收流體，該方法包括以與工 作室容積的多個周期成定相關(guān)系來打開一個電子可控制的初級低壓閥(14，106)，以便在一 個逐周期的基礎(chǔ)上在一個控制器的主動控制下使該工作室與一個低壓歧管(16，108)處于 流體連通，其特征在于，該方法進(jìn)一步包括以與工作室容積的多個周期成定相關(guān)系來打開 一個次級低壓端口 02，118)，以便使該工作室通過一個第二通路與一個低壓歧管處于流體 連通，這樣，在工作室容積的至少某些周期的一部分的過程中，該初級低壓閥以及該次級低 壓端口是同時打開的，這樣視情況而定使流體通過該初級低壓閥以及該次級低壓端口兩者 而流入或流出該工作室。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，就工作室容積的至少某些周期而言，在這些周 期中所述初級低壓閥以及所述次級低壓端口兩者是同時打開的，該控制器是可運(yùn)行的以便 在該次級低壓端口關(guān)閉之后將該初級低壓閥關(guān)閉一段時間。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或權(quán)利要求18所述的方法，其中，該流體工作機(jī)器是一個泵、或者 一個馬達(dá)、或者是可運(yùn)行的以便在不同的運(yùn)行模式下或作為一個泵或作為一個馬達(dá)而起作 用。
20.根據(jù)權(quán)利要求17至19中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在使用中，在一個泵送周期的 膨脹沖程開始時，該初級低壓閥以及該次級低壓端口同時被關(guān)閉，并且該次級低壓端口在 一段時間中保持關(guān)閉，這段時間足以致使該工作室中的壓力降到低于該低壓歧管的壓力， 這樣就存在橫跨該低壓歧管的一個凈壓力差，從而驅(qū)使該低壓閥打開。
21.程序代碼，該程序代碼在一個流體工作機(jī)器控制器上被執(zhí)行時致使該流體工作機(jī) 器作為根據(jù)權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的一個流體工作機(jī)器而起作用，或根據(jù)權(quán)利要 求17至20中的任一項(xiàng)所述的方法將流體供應(yīng)到一個流體工作機(jī)器的工作室或從其接收流 體。
全文摘要
一種流體工作機(jī)器包括一個控制器(12)和一個具有周期性地變化容積的工作室(2)。該工作室具有一個電子可控制的初級低壓閥(14)和與其相關(guān)聯(lián)的一個次級低壓端口(22)兩者，它們各自是以與工作室容積的周期成定相的關(guān)系而可以打開和可以關(guān)閉的，以便使該工作室與一個低壓歧管(16，26)處于流體連通。至少該初級低壓閥是在該控制器的主動控制下，以使該控制器能夠在一個逐周期的基礎(chǔ)上確定通過該工作室的流體凈位移量。在工作室容積的至少某些周期的一部分的過程中該初級低壓閥以及該次級低壓端口是同時可打開的，以便使流體能夠同時通過該初級低壓閥以及該次級低壓端口兩者而流入或流出該工作室。在該次級低壓端口關(guān)閉之后，該初級低壓閥可以在該控制器的主動控制下被關(guān)閉一段時間。
文檔編號F01B25/10GK102124222SQ200980132529
公開日2011年7月13日 申請日期2009年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月20日
發(fā)明者N·J·卡爾德維爾, U·B·P·斯坦 申請人:阿爾特彌斯智能動力有限公司