專利名稱：適于控制變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的微閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種控制閥，并涉及半導(dǎo)體機(jī)電裝置，并尤其涉及一種用于控制在空氣調(diào)節(jié)或致冷系統(tǒng)中使用的變?nèi)萘繗怏w壓縮機(jī)的控制閥，該控制閥由微閥裝置(被顯微機(jī)械加工的導(dǎo)閥)定位。
背景技術(shù)：
MEMS(MicroElectroMechanical Systems微機(jī)電系統(tǒng))是指實(shí)際非常小的，具有尺寸在微米范圍內(nèi)的零件的一類系統(tǒng)。這些系統(tǒng)具有電的和機(jī)械的元件。術(shù)語“顯微機(jī)械加工”通常理解為意味著三維結(jié)構(gòu)的制造和MEMS裝置的運(yùn)動(dòng)部件。MEMS最初用于改進(jìn)集成電路(計(jì)算機(jī)芯片)制造技術(shù)(例如化學(xué)腐蝕)和材料(例如硅半導(dǎo)體材料)以顯微機(jī)械加工這些非常小的機(jī)械裝置。今天有了更多的可供利用的顯微機(jī)械加工技術(shù)和材料。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“微閥”意指具有尺寸在微米范圍的零件的閥，并且如此定義為至少部分地由顯微機(jī)械加工形成。在本申請(qǐng)中所使用的術(shù)語“微閥裝置”意指包括微閥，并還包括其他元件的裝置。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果在微閥裝置中還包括了除了微閥之外的元件，這些其他元件可為被顯微機(jī)械加工的元件或標(biāo)準(zhǔn)大小(稍大)的元件。
已經(jīng)推薦了各種微閥裝置用于控制流體回路內(nèi)的流體流動(dòng)。一種典型的微閥裝置包括可替換部件或由體部活動(dòng)地支撐的并可操作地連接到在關(guān)閉位置和充分開啟位置之間移動(dòng)的傳動(dòng)裝置上的閥。當(dāng)在關(guān)閉位置時(shí)，閥阻塞或關(guān)閉與第二流體口流體連通的第一流體口，因此防止流體在流體口之間流動(dòng)。當(dāng)閥從關(guān)閉位置移動(dòng)到充分開啟位置時(shí)，愈加地允許流體在流體口之間流動(dòng)。標(biāo)題為“液壓控制微閥裝置”的美國專利No.6540203，所公開的在此通過參考被引用，其中描述了由電動(dòng)控制的微導(dǎo)閥和液壓控制動(dòng)作微閥構(gòu)成的微閥裝置，其中所述液壓控制動(dòng)作微閥由微導(dǎo)閥控制位置。標(biāo)題為“用于電子控制汽油噴射裝置的微閥”的美國專利No.6494804，其公開內(nèi)容在此通過參考被應(yīng)用，描述了用于控制流體回路中的流體流動(dòng)的微閥裝置，并包括利用穿過一有孔的流體瀉放通路形成分壓回路。上述兩美國專利是多層微閥，其中閥體由多層或板形成。這些層可以以任何合適的方式形成和連接，包括那些在美國專利申請(qǐng)公開文件No.US20020174891A中所公開的，其所公開的內(nèi)容在此通過參考被應(yīng)用。
除了產(chǎn)生足夠移動(dòng)替換的部件的力之外，傳動(dòng)裝置還必須產(chǎn)生可以克服作用在可替換部件上的流體流動(dòng)力的力，該流體流動(dòng)力與替換的部件的計(jì)劃替換相對(duì)。這些流體流動(dòng)力通常隨著通過流體口的流速的增加而增加。
已知變?nèi)萘繗怏w壓縮機(jī)，可被用于象汽車空調(diào)系統(tǒng)之類的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)可利用諸如R-12，(愈加的)R-134a，R-600，或CO2。
在這種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，致冷氣體在氣態(tài)下被壓縮機(jī)壓縮并在高壓和高溫下被壓縮機(jī)排放。該氣體移到冷凝器中，高壓高溫氣體在這里冷凝成高壓高溫液體，在該狀態(tài)變化中釋放的能量以熱的形式通過冷凝器散熱片傳輸?shù)娇諝庵?。液體從冷凝器穿過伸縮調(diào)整裝置，液體壓力(和溫度)在這里被降低。涼的低壓液體到蒸發(fā)器中，在這里液體吸收經(jīng)過蒸發(fā)器盤管的空氣的熱量，因此冷卻空氣。由于致冷劑吸收熱量，致冷劑從液態(tài)變成氣態(tài)。冷卻的氣體傳出進(jìn)入將被冷卻的隔室?？諝獾谋焕鋮s程度與傳輸致冷氣體的熱量成比例，并且傳輸?shù)街吕錃怏w的熱量與在壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中被壓縮的氣體的多少直接成比例。通過控制變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的壓縮腔內(nèi)的活塞的位移量而控制變?nèi)萘繅嚎s機(jī)內(nèi)要被壓縮的氣體的量。已知可利用控制閥控制在變?nèi)萘繅嚎s機(jī)內(nèi)活塞的位移。
在利用致冷氣體的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中涉及的一個(gè)關(guān)鍵是，確定來自冷凝器的液體在一定數(shù)量和溫度下不流動(dòng)從而不能將蒸發(fā)器擴(kuò)展到水的凝固點(diǎn)以下。如果蒸發(fā)器內(nèi)的氣體吸收了太多的熱，則來自空氣的水蒸氣經(jīng)過蒸發(fā)器而在散熱片和管上冷凝成的水會(huì)凝固，堵塞空氣流經(jīng)蒸發(fā)器，因此切斷了到乘客隔室的冷卻空氣流。為此，大多數(shù)常規(guī)控制閥被校準(zhǔn)來改變壓縮機(jī)的沖程(位移量)以控制在設(shè)定壓力返回到壓縮機(jī)的氣體的壓力。氣體返回到壓縮機(jī)的吸入?yún)^(qū)域。在壓縮機(jī)的該區(qū)域的壓力作為吸入壓力已知。理想的吸入壓力在本領(lǐng)域作為參考吸入壓力是已知的，壓縮機(jī)的沖程繞該壓力改變。
在1984年，引入了變?nèi)萘恐吕鋲嚎s機(jī)，其通過以剛才所描述的方式改變壓縮機(jī)的泵吸機(jī)構(gòu)內(nèi)的活塞的沖程而調(diào)節(jié)通過系統(tǒng)的致冷氣體流。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用于汽車，利用與車輛馬達(dá)耦合的傳動(dòng)帶獲得能量驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)。在運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)A/C系統(tǒng)負(fù)載低時(shí)，壓縮機(jī)的活塞沖程被縮短，以便壓縮機(jī)在馬達(dá)傳動(dòng)帶的每轉(zhuǎn)泵送較少的致冷劑。這允許剛好足夠的致冷劑滿足汽車的乘客的冷卻需求。當(dāng)A/C系統(tǒng)負(fù)載高時(shí)，活塞沖程增長并且馬達(dá)傳動(dòng)帶的每轉(zhuǎn)泵送更多的致冷劑。
Skinner(Skinner’718)的轉(zhuǎn)讓給General Motors Corporation ofDetroit，Mich的美國專利No.4428718中描述了這種現(xiàn)有技術(shù)的變?nèi)萘繅嚎s機(jī)和常規(guī)氣動(dòng)控制閥(CV)。變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的Skinner’718的說明和解釋，一般功能，以及CV與壓縮機(jī)的相互作用在此通過參考被應(yīng)用。
圖9通過Skinner’718所描述的變?nèi)萘恐吕鋲嚎s機(jī)。這里示出了連接到自動(dòng)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可變角搖擺板型變?nèi)萘恐吕鋲嚎s機(jī)，所述汽車空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)具有以該順序布置在壓縮機(jī)的排氣和吸氣側(cè)之間的普通冷凝器212，有孔管214，蒸發(fā)器216和蓄電池218。壓縮機(jī)210包括具有頭蓋222的汽缸體220和被密封地夾緊在其相對(duì)末端的曲軸箱224。傳動(dòng)軸226被軸承中心地支撐在壓縮機(jī)內(nèi)的汽缸體220和曲軸箱224處。傳動(dòng)軸226延伸穿過曲軸箱224以通過電磁離合器236連接到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)，所述電磁離合器安裝在曲軸箱224上并通過皮帶238與離合器236上的皮帶輪240接合而被馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
汽缸體220具有五個(gè)通過其的軸向缸242(僅示出其中一個(gè))，它們等間距地離開并繞傳動(dòng)軸226的軸線隔開。汽缸242平行于傳動(dòng)軸226延伸而活塞244在每一汽缸242內(nèi)可往復(fù)滑動(dòng)地安裝。獨(dú)立的活塞桿248將每一活塞2444的后側(cè)與不旋轉(zhuǎn)的、環(huán)狀搖擺板250連接。
不旋轉(zhuǎn)的搖擺板250在其內(nèi)徑264處安裝在旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)板268的軸頸266上。傳動(dòng)板268在其軸頸266處通過一對(duì)樞軸銷(未示出)樞軸地連接到套管276上，以允許傳動(dòng)板268和搖擺板250相對(duì)于傳動(dòng)軸226回轉(zhuǎn)，所述套管可滑動(dòng)地安裝在傳動(dòng)軸226上。傳動(dòng)軸226傳動(dòng)地與傳動(dòng)板268連接。通過導(dǎo)銷270防止了搖擺板250與可與之成角度的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)板268之間的旋轉(zhuǎn)。
搖擺板250的角度相對(duì)于傳動(dòng)軸226的軸線在圖9中所示的實(shí)線大角度位置即滿沖程和所示的零角度虛線位置即零沖程之間變化，從而極大地改變了活塞的沖程并因此在這些極值之間改變壓縮機(jī)的排量或容量。設(shè)置開口環(huán)返回彈簧272，所述返回彈簧安裝在傳動(dòng)軸226上的槽內(nèi)，并具有一末端，所述末端在運(yùn)動(dòng)到零搖擺角位置時(shí)與套管276接合并調(diào)節(jié)設(shè)備啟動(dòng)返回運(yùn)動(dòng)。
汽缸242的工作端被閥板組件280覆蓋，所述閥板組件由吸氣閥盤和排氣閥盤組成，并夾緊汽缸體220的安裝在汽缸體220和頭蓋222之間。所提供的頭蓋222具有吸氣區(qū)282，所述吸氣區(qū)與外端口284連通以接收來自蒸發(fā)器216下游的蓄電池218的致冷劑。吸氣區(qū)282朝著在每一汽缸242工作端的閥板組件280中的進(jìn)氣口286，此處致冷劑在每一汽缸的吸氣沖程通過簧片閥容納入相應(yīng)的汽缸，所述簧片閥與吸氣閥盤在這些位置整體成形。然后在壓縮沖程，朝著每一汽缸242工作端的排氣口288允許被壓縮的致冷劑通過與排氣閥盤整體成形的排氣簧片閥排放入在頭蓋222中的排氣區(qū)290。壓縮機(jī)的排氣區(qū)290連接到冷凝器212以輸送被壓縮的氣態(tài)致冷劑，由此通過有孔管214將致冷劑回送到蒸發(fā)器216以完成如圖所示的致冷劑的循環(huán)。
通過控制在活塞244背后的曲軸箱的密封內(nèi)部278中相對(duì)于吸氣壓的致冷劑氣壓來控制搖擺板角以及由此產(chǎn)生的壓縮機(jī)排量。在這種類型的控制中，搖擺板250的角度由活塞244上的力平衡決定，其中曲軸箱吸氣壓差高于吸氣壓控制設(shè)置點(diǎn)的輕微上升會(huì)在活塞244上產(chǎn)生合力，這會(huì)導(dǎo)致繞搖擺板樞銷(未示出)的旋轉(zhuǎn)力矩，所述力矩起作用減少搖擺板角度并因此減少壓縮機(jī)容量。
變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的一個(gè)重要元件是插入壓縮機(jī)的頭蓋部分222的氣動(dòng)控制閥300。CV300通過檢測致冷劑氣體返回到壓縮機(jī)的壓力狀態(tài)(吸氣壓)而檢測A/C負(fù)載。CV可操作地連接到曲軸箱室278。在壓縮機(jī)的汽缸體220和頭蓋222中具有通路，用于壓縮機(jī)的CV和吸氣區(qū)282之間、排氣區(qū)290和曲軸箱室278之間的氣體流動(dòng)。CV通過控制曲軸箱室278中的氣體壓力而控制活塞244在壓縮機(jī)內(nèi)的位移，所述曲軸箱室中的氣壓作用在活塞244和搖擺板250的背面。
控制閥300插入在壓縮機(jī)頭蓋222內(nèi)形成的階梯狀、遮蔽CV腔298中。CV腔298的遮蔽端通過端口292與排氣區(qū)290直接連通。CV腔口296和295與曲軸箱室278連通。CV腔口296與吸氣區(qū)282連通。CV300被密封入CV腔298中使得CV的特殊零件與端口292，294，295和296對(duì)準(zhǔn)。
圖10更詳細(xì)地圖解了在圖9中描繪的氣動(dòng)CV。閥300包括閥體301和閥波紋管蓋312。槽314，316和318在閥體上來定位O形環(huán)，該O形環(huán)密封抵靠CV腔298的壁。在CV腔298的壁上形成的槽299夾持住密封抵靠閥波紋管蓋312的O形環(huán)。O形環(huán)的這種布置將閥在CV腔298內(nèi)密封成四個(gè)區(qū)域，所述四個(gè)區(qū)域彼此相對(duì)密封并每一都利用端口292，294，295和296的其中一個(gè)氣體連通的。
CV300具有經(jīng)過(通過)過濾器320和CV腔口292與壓縮機(jī)排氣區(qū)290連通的上閥腔330。中閥腔322通過在閥體310中的孔321與曲軸箱室278連通。閥體310中的中央通道326通過端口295與曲軸箱室278連通。下閥腔328經(jīng)過閥波紋管蓋312中的孔327并通過端口296與壓縮機(jī)吸氣區(qū)282連通。
CV300具有包括球332和閥座334的球閥，操縱所述球閥可控制上閥腔330和中閥腔322之間的流體連通通路，由此控制壓縮機(jī)的排氣區(qū)290和曲軸箱室278之間的的流體連通。CV300具有由錐形部件340和匹配錐形閥座338構(gòu)成的錐形閥，操縱所述錐形閥可控制下閥腔328和中央通道326之間的流體連通，由此控制壓縮機(jī)的吸氣區(qū)282曲軸箱室278之間的流體連通。
錐形閥部件340在閥桿336的一端附近形成臺(tái)肩。當(dāng)錐形閥部件340定位抵靠匹配錐形閥座338時(shí)，閥桿336的另一端布置成推抵球332。當(dāng)這樣布置時(shí)，閥桿226的運(yùn)動(dòng)打開和關(guān)閉了排氣壓和吸氣壓氣體到曲軸箱室278的流體連通。閥桿226的定位可用于調(diào)節(jié)曲軸箱壓力到吸氣壓和排氣壓之間的值。曲軸箱壓力的調(diào)節(jié)又調(diào)節(jié)了壓縮機(jī)排量。
在常規(guī)的氣動(dòng)CV 300中閥桿336的定位由作用在球322、壓敏波紋管致動(dòng)器350、球中心彈簧354和偏壓彈簧352上的排氣壓力而產(chǎn)生的力平衡來確定。致動(dòng)器350由抽空的金屬波紋管342、內(nèi)部彈簧344、端蓋345和346、以及波紋管桿348組成。波紋管致動(dòng)器350通過內(nèi)部彈簧344的力延伸，并且通過應(yīng)用于波紋管的外表面的氣體壓力收縮。波紋管致動(dòng)器350密封在下閥腔328中，該下閥腔與壓縮機(jī)的抽氣區(qū)282氣體連通。
在壓縮機(jī)的操作期間，CV 300對(duì)此響應(yīng)而通過波紋管致動(dòng)器350改變壓縮機(jī)210的吸氣壓力并且通過在球332上的力改變排氣壓力。在閥桿336上產(chǎn)生力的波紋管內(nèi)部彈簧344，偏壓彈簧352和球定中彈簧354的彈簧常數(shù)和標(biāo)稱壓縮在閥裝配的時(shí)候由閥制造廠家設(shè)置好。彈簧力作用在普通條件控制閥300上使得開啟排氣壓力氣體的流動(dòng)并同時(shí)關(guān)閉從曲軸箱室278到抽氣區(qū)282的流動(dòng)。因此CV 300據(jù)此固定的彈簧力控制排氣和吸氣壓力氣體到壓縮機(jī)曲軸箱278的流動(dòng)。
選擇在氣動(dòng)CV如CV 300中的標(biāo)稱彈簧偏壓力設(shè)計(jì)參數(shù)以便在空調(diào)系統(tǒng)的操作期間蒸發(fā)器的溫度維持在略微高于水的冰點(diǎn)。彈簧偏壓建立需要那些在不同空氣溫度環(huán)境條件下應(yīng)用的系統(tǒng)目標(biāo)的平衡。對(duì)于較高空氣溫度的環(huán)境條件，最佳的是使蒸發(fā)器盡可能的冷而不結(jié)冰。在低的環(huán)境空氣溫度下，所希望的是將蒸發(fā)器溫度維持在可以維持的溫度，同時(shí)還提供一些減濕作用。對(duì)于CV 300的彈簧偏壓力的一個(gè)選擇是必須適應(yīng)多樣的環(huán)境氣溫條件，發(fā)動(dòng)機(jī)功率負(fù)荷條件，和用戶對(duì)于冷卻的需求。
具有固定的彈簧力偏壓建立設(shè)計(jì)的氣動(dòng)CV有兩個(gè)主要的缺點(diǎn)。第一，當(dāng)該冷卻系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)該系統(tǒng)總是以蒸發(fā)器的最高容量需要由壓縮機(jī)使用的最高能量的狀況下工作。第二，由于蒸發(fā)器總是在最高電容，因此熱空氣必須被導(dǎo)入系統(tǒng)中將冷空氣調(diào)節(jié)到除了完全冷卻之外的溫度。
一種在車輛空調(diào)系統(tǒng)的變?nèi)萘繅嚎s機(jī)中使用的交變CV設(shè)計(jì)利用螺線管輔助閥來控制進(jìn)入變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的曲軸箱的致冷劑氣體的流動(dòng)。Suitou等人(Suitou′578)的美國專利No.5,964,578US專利公開一種具有可操作閥門部件的螺線管觸發(fā)桿的CV，所述閥門部件控制到曲軸箱的排氣和吸氣壓力氣體的流動(dòng)。該閥部件的定位部分地由偏壓波紋管確定，方式類似于常規(guī)的氣動(dòng)CV。提高作用在波紋管上的吸氣壓力來減少從排氣區(qū)到曲軸箱的氣體流動(dòng)。當(dāng)受到激勵(lì)時(shí)，螺線管觸發(fā)桿施加的力也推動(dòng)閥部件使得流向曲軸箱的排氣壓力下降。這容許活塞沖程和壓縮機(jī)輸出容量的輔助控制，所述輔助控制是通過對(duì)螺管線圈的電信號(hào)而進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
一種利用電磁致動(dòng)器輔助排氣閥操作的交變CV設(shè)計(jì)已經(jīng)在Hirota(Hirota′235)的美國專利No.5,702,235中公開了。這個(gè)設(shè)計(jì)中，螺線管用來啟閉導(dǎo)閥，所述導(dǎo)閥容許排氣壓力氣體到CV中的增壓室中。該增壓室持續(xù)地與壓縮機(jī)吸氣壓力區(qū)氣體連通。閥部件控制到曲軸箱的排氣和吸氣壓力氣體的流動(dòng)。閥部件的位置由彈簧偏壓力、作用在閥部件的一端上的排氣壓力和作用在閥部件的相對(duì)端的增壓室中的壓力來確定。當(dāng)受到激勵(lì)時(shí)螺線管觸發(fā)導(dǎo)閥允許在增壓室中的快速地增加，從而開啟閥部件以增加排氣壓力氣體到曲軸箱的流動(dòng)。
Hirota′235CV設(shè)計(jì)的閥部件不根據(jù)吸氣壓力設(shè)定值響應(yīng)抽氣區(qū)壓力并不控制壓縮機(jī)排量，像Suitou ′578的螺線管輔助CV或Skinner′718的氣動(dòng)CV所作的那樣。Hirota′235CV design的目的是利用排氣壓力氣體的力開啟到曲軸箱閥的排氣，從而允許利用一種致密性，輕質(zhì)并便宜的螺線管。
現(xiàn)有技術(shù)的螺線管輔助CV有幾個(gè)主要的缺點(diǎn)。第一，需要一種可位螺線管。變位螺線管在特性上不是線性的并且在特定的功率限制下汽車發(fā)動(dòng)機(jī)艙中的極值溫度使得變位螺線管的正確操作非常困難。第二，要求一種大并精確的電流值來適當(dāng)?shù)囟ㄎ宦菥€管。第三，變位螺線管系統(tǒng)不提供一種穩(wěn)定的吸氣壓力設(shè)定值，冷卻系統(tǒng)可以借此穩(wěn)定的吸氣壓力設(shè)定值將其自身維持在平衡狀態(tài)中。
由于常規(guī)氣動(dòng)和螺線管輔助CV的解決方案效率不高，因此需要一種CV設(shè)計(jì)，其中作用在氣動(dòng)閥控制閥內(nèi)部偏壓力的建立是是可以改變的，從而優(yōu)化在下不同的條件下冷卻系統(tǒng)的特性。也就是說，需要一種可變?cè)O(shè)定值的控制閥(VCV)，它在壓縮室中改變活塞的位移程度。由車廂的乘客按照想要的溫度通過VCV改變吸氣壓力設(shè)定值。如此，冷卻系統(tǒng)不必一直在其最大值運(yùn)轉(zhuǎn)，而是該壓縮機(jī)僅僅壓縮和抽吸足夠的致冷劑氣體到所必需的吸氣壓力設(shè)定值來將空氣流冷卻到乘客定義的溫度。通過將氣體僅僅增壓到所需要的點(diǎn)并僅僅抽吸需要的體積而節(jié)省大量的能量，并通過避免將熱空氣引入冷卻的空氣流而獲得了效率。
需要一種可變?cè)O(shè)定值CV，它能克服常規(guī)氣動(dòng)和螺線管輔助CV的缺陷并允許冷卻系統(tǒng)在維持穩(wěn)態(tài)平衡來與車廂中旅客的需要匹配的同時(shí)有效地運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖1的示圖表示根據(jù)美國專利No.6,390,782公開的現(xiàn)有技術(shù)的一種可變?cè)O(shè)定值控制閥(真空控制閥VCV)10，其中公開的內(nèi)容在這里通過參考被引入。在圖1中，描繪了VCV10的剖視圖，該VCV并具有適合于與先前描述的Skinner ′718變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的控制閥內(nèi)腔298(參見圖9)配合的形狀和部件布置。VCV10與壓縮機(jī)100連結(jié)，所述壓縮機(jī)壓縮氣體。VCV10控制氣體的量和其在壓縮機(jī)100中增壓的程度。在該優(yōu)選實(shí)施方案中，在壓縮機(jī)100中的壓縮氣體是一種例如在空調(diào)裝置中使用的致冷劑。例如，這種空調(diào)裝置可能在汽車中使用。
VCV10包括壓縮機(jī)位移控制部分30和可變?cè)O(shè)定值控制部分80。壓縮機(jī)位移控制部分30控制從壓縮機(jī)100進(jìn)入并從VCV出的氣體的流動(dòng)同時(shí)可變?cè)O(shè)定值控制部分80控制壓縮機(jī)位移控制部分30的操作。VCV閥體12由許多VCV功能元件形成，將在以后進(jìn)行描述。在圖1中說明的優(yōu)選實(shí)施方案閥體12基本上呈圓柱形，可以從示出的剖視圖中推斷出來。保持在凹槽14中的O形環(huán)在三個(gè)定位件中被標(biāo)明在閥體12的外部。當(dāng)VCV10被插入壓縮機(jī)的控制閥內(nèi)腔(例如參見，圖9)中時(shí)，它與O形環(huán)密封件一起裝配以致允許各種壓力源與VCV10的不同的部分與端口連通。
壓縮機(jī)位移控制30包括形成在閥體12下端的吸氣壓力室32和吸氣壓力通路112，所述吸氣壓力室32通過在閥體12中形成的VCV吸入孔34與壓縮機(jī)100的抽氣區(qū)120氣體連通。致冷劑回路線111經(jīng)由抽氣區(qū)120和壓縮機(jī)閥板126將低壓氣體供給入壓縮機(jī)100的壓縮室114。致冷劑回路線111是從空調(diào)系統(tǒng)的儲(chǔ)蓄器144返回低壓致冷劑氣體的線路。
壓縮機(jī)100進(jìn)一步包括活塞116、曲軸箱室118、和排氣區(qū)124。簡而言之，壓縮機(jī)100的操作如下。壓縮室114中的致冷劑氣體在活塞116向壓縮機(jī)閥板126運(yùn)動(dòng)時(shí)通過活塞116的沖程而被壓縮。壓縮機(jī)閥板允許進(jìn)入高壓氣體到排氣區(qū)124。該致冷劑回路線路111連接到該排氣區(qū)124?；钊?16沿著壓縮室114的更大的位移，致冷劑氣體更大的壓力和流量象它一樣流過壓縮機(jī)閥板126。然后致冷劑氣體從致冷劑回路線路111經(jīng)過到冷凝器140，其中致冷劑氣體在冷凝器盤管中被凝縮成液體。然后液體流向蒸發(fā)器142，其中液體在蒸發(fā)器142內(nèi)的孔中膨脹，然后蒸發(fā)?？諝馔ㄟ^線圈放出熱能，而提供用于從液體到氣體的改變狀態(tài)的能量。然后冷卻的空氣被吹到汽車的旅客艙中，或吹到任何要求被該空調(diào)系統(tǒng)冷卻的室內(nèi)。在膨脹膨脹之后，致冷劑氣體處于低壓狀態(tài)并通過致冷劑回路線路111返回壓縮機(jī)100。
壓縮機(jī)100是一種可變壓縮機(jī)，意思是活塞116的沖程取決于要求的空調(diào)系統(tǒng)荷載而改變。例如，如果用戶要求空氣的輔助冷卻經(jīng)過蒸發(fā)器盤管，則排入致冷劑回路線路111的致冷劑流量是增加的?；钊?16的沖程128增加來增加流動(dòng)體積。
曲軸箱室118內(nèi)部的壓力施加到活塞116的背面。相對(duì)于吸氣壓力，曲軸箱室118內(nèi)部的壓力更大，由于在返回過程中(離開閥板126)抵靠活塞116而施加的高壓力使得壓縮之后活塞116的返回沖程128較短。相反地，相對(duì)于吸氣壓力，曲軸箱室118內(nèi)部的壓力較低，由于抵靠活塞116而施加的低壓力使得壓縮之后活塞116的返回沖程更大。通過改變曲軸箱室118內(nèi)部的壓力，從而改變活塞116的位移128并最終改變通過致冷劑回路線路111的排氣壓力，因此控制來自蒸發(fā)器的空氣溫度。
壓縮機(jī)位移控制部分30具有一個(gè)在閥體12中央形成為內(nèi)孔的中間室40，閥體12從吸氣壓力室32導(dǎo)入。第一中間端口42形成在閥體12中并與中間室40連通。第一中間端口42通過第一曲軸箱壓力通路130與曲軸箱室118氣體連通。VCV10進(jìn)一步包括壓敏部件，暴露于吸氣壓力室32的隔膜36。一種吸氣壓力閥包括吸氣閥關(guān)閉件，吸氣閥球38，和在閥體12中形成吸氣閥座37，提供所述的吸氣壓力閥來啟閉吸氣壓力室32和中間室40之間的氣體連通通路。
吸氣閥球38通過剛性構(gòu)件41推抵吸氣閥座37，所述剛性構(gòu)件41與隔膜36浮動(dòng)接觸。保持在中間室40中的偏壓彈簧44將吸氣閥球38推離吸氣閥座37，那就是說，推動(dòng)吸氣閥部分使之開啟。也可以看出，偏壓彈簧44對(duì)抗隔膜向吸氣閥座的運(yùn)動(dòng)并因此作為一當(dāng)量壓力，彈簧偏壓壓力，添加到作用在隔膜36的壓力接收區(qū)的吸氣壓力上。VCV吸氣壓力閥開啟和關(guān)閉壓縮機(jī)100的抽氣區(qū)120和曲軸箱室118之間的氣體連通。
VCV10的排氣壓力閥部分由排氣閥部件，排氣閥球50，和在閥體12中形成的排氣閥座52組成。排氣閥球50定位在排氣壓力室60中，所述排氣壓力室形成在閥體12的上端18。閥密封墊64具有階梯形的通眼62，該通眼將排氣閥球50與排氣閥座52對(duì)準(zhǔn)的定位。球定中彈簧58可能用來進(jìn)一步調(diào)節(jié)排氣閥球50的標(biāo)稱定位。顆粒過濾器蓋74可密封地覆蓋閥體12的端部，構(gòu)成整個(gè)排氣壓力室60。當(dāng)VCV10被插入到壓縮機(jī)100中時(shí)，閥體的上端18被密封在控制閥內(nèi)腔的封閉端，例如在圖9中所述的內(nèi)腔298。壓縮機(jī)排氣區(qū)124的排氣壓力通路110與控制閥內(nèi)腔封閉端連通。從而排氣壓力氣體通過過濾器74與VCV排氣壓力室60連通。
VCV10具有通過閥體12的中央級(jí)形孔70。中心孔70在鄰近壓縮室60的上端具有大直徑的內(nèi)孔部分，在那里形成排氣閥座52。中心孔70與中間室40彼此排列成行。第二中間端口56形成在閥體12中并與中心孔70的大孔徑部分連通。第二中間端口56通過曲軸箱壓力通路132與曲軸箱室118氣體連通。當(dāng)排氣閥球50移離排氣閥座52時(shí)，排氣壓力氣體可以可以流過內(nèi)孔70到第二中間端口56然后經(jīng)過第二曲軸箱壓力通路132到曲軸箱室118。
部分地插入中心孔70的閥門桿54與VCV的吸氣閥部分和排氣閥部分的動(dòng)作聯(lián)動(dòng)。閥桿54具有略微地小于中心孔70的小口徑部分的直徑。閥桿54自由地滑入中心孔70更基本上阻塞中間室40和排氣室60之間的氣體連通。選擇閥桿54的長度以便其同時(shí)接觸在閥座上的排氣閥球50和處于充分開啟(充分地離開閥座)位置的吸氣閥球38。這個(gè)配置與吸氣和排氣閥部分在部分開啟關(guān)閉關(guān)系上聯(lián)動(dòng)。當(dāng)吸氣閥球38在閥門關(guān)閉方向移動(dòng)時(shí)，閥桿54在閥門開啟方向推動(dòng)排氣球50。當(dāng)排氣閥球50在閥門關(guān)閉方向移動(dòng)時(shí)，閥桿54在閥門開啟方向推動(dòng)吸氣球38。
在圖1的優(yōu)選實(shí)施方案中，閥桿54不與附著于任何一個(gè)閥關(guān)閉球。閥桿54對(duì)VCV的排氣或吸氣閥部分起開啟作用，而不是關(guān)閉其中任何一個(gè)。起到關(guān)閉排氣閥部分作用的力是排出氣作用在排氣閥球50的有效壓力接收區(qū)的壓力和通過球定中彈簧58施加的小的彈簧力。起到關(guān)閉吸氣壓力閥部分作用的力來源于經(jīng)過剛性構(gòu)件41的壓敏隔膜36的運(yùn)動(dòng)。美國專利No.6,390,782的現(xiàn)有技術(shù)的其它實(shí)施方案對(duì)控制閥技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，在該專利中閥關(guān)閉件都附于連結(jié)裝置例如閥桿54。如果閥部件都是剛性地聯(lián)動(dòng)的，那么將存在一種全開-關(guān)閉關(guān)系。
現(xiàn)在具體地參考VCV10的可變?cè)O(shè)定值控制部分80?？勺?cè)O(shè)定值控制部分80包括通過VCV隔膜36限定邊界的關(guān)閉基準(zhǔn)室90，當(dāng)形成吸氣壓力室32時(shí)在閥體12的下端16形成的壁91，和閥端蓋20。隔膜36通過基準(zhǔn)閥座81定位并密封抵靠在吸氣壓力室32內(nèi)的內(nèi)部階梯形件93。隔膜36具有第一側(cè)面43和第二側(cè)面39，第一側(cè)面具有暴露于吸氣壓力室32中的吸氣壓力的吸氣壓力接收區(qū)，第二側(cè)面具有暴露于基準(zhǔn)室中的基準(zhǔn)壓力的基準(zhǔn)壓力接收區(qū)。隔膜36布置成將基準(zhǔn)室90與吸氣壓力室32、排氣壓力室60、中間室40或中心孔70的直接氣體連通密封。
在閥體12中提供兩個(gè)壓力滲流通道，一個(gè)排氣滲流通道68和一個(gè)吸氣滲流通道72并與隔膜36上的兩個(gè)孔對(duì)準(zhǔn)，也就是說密封抵靠閥體內(nèi)部的內(nèi)部階梯形件93。閥密封墊64具有閥密封墊泄放孔69，用于將排氣室60與排氣滲流通道68連通。滲流通道，閥密封墊泄放孔，和相應(yīng)的隔膜孔提供了吸氣壓力氣體和排氣壓力氣體到基準(zhǔn)室90的渠道。從VCV排氣壓力室60供給排氣壓力氣體到基準(zhǔn)室中所描繪的特征是重要的，因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)利用過濾器保護(hù)了基準(zhǔn)室90中的元件和通道免受外部材料的影響。
圖2中更清楚地圖解了容納在基準(zhǔn)室中的VCV元件?；鶞?zhǔn)室閥裝置更詳細(xì)地在圖3中進(jìn)一步的圖解。在圖1-3中相同的元件使用同樣的編號(hào)標(biāo)記。
現(xiàn)在參考圖1-3，基準(zhǔn)閥座81形成為具有外側(cè)壁的厚壁圓柱，其可密封的配合抵靠形成在閥體12的下端16處的壁91的內(nèi)部。基準(zhǔn)閥座81的上端密封抵靠隔膜36。兩個(gè)小的封閉室，一個(gè)吸氣滲流室96和一個(gè)排氣滲流室98在基準(zhǔn)閥座中從被隔膜密封抵靠的上端處形成。吸氣滲流室96的開口端與吸氣滲流通道72對(duì)準(zhǔn)以及排氣滲流室98的開口端與排氣滲流通道68對(duì)準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)室閥裝置通常為基準(zhǔn)入口閥88和基準(zhǔn)出口閥86。
轉(zhuǎn)向圖3，基準(zhǔn)入口閥88由基準(zhǔn)入口閥關(guān)閉件162，基準(zhǔn)入口通孔160，和基準(zhǔn)入口閥座164組成?；鶞?zhǔn)入口通孔160由圓柱形基準(zhǔn)閥座81的內(nèi)表面形成，通到排氣滲流室98。基準(zhǔn)入口閥座164繞在基準(zhǔn)閥座81生成的入口通孔160形成，基準(zhǔn)閥座81伸入基準(zhǔn)室90?；鶞?zhǔn)入口閥關(guān)閉件162連接到入口閥推桿167，所述推桿是電磁致動(dòng)器94的一部分。當(dāng)一種電流信號(hào)被施加到入口螺線管引線85上時(shí)，入口閥推桿167是牽引入電磁致動(dòng)器94的中央，推動(dòng)基準(zhǔn)入口閥關(guān)閉件162抵靠基準(zhǔn)入口閥座164，從而關(guān)閉基準(zhǔn)入口通孔160?；鶞?zhǔn)入口通孔160將基準(zhǔn)室90與排氣滲流室98連通。從而，借助于施加到入口電磁致動(dòng)器94上的電信號(hào)開啟和關(guān)閉基準(zhǔn)入口閥來控制排氣壓力氣體到基準(zhǔn)室的流動(dòng)。
入口螺線管薄片彈簧168如圖3中所示的布置到處于內(nèi)縮位置的偏壓入口閥推桿上。這個(gè)入口螺線管彈簧偏壓結(jié)構(gòu)意味著基準(zhǔn)入口閥88將在沒有電信號(hào)激勵(lì)入口電磁致動(dòng)器的線圈的情況下開啟基準(zhǔn)室使排氣壓力氣體流動(dòng)。所描繪的基準(zhǔn)入口閥據(jù)說是常開的。將基準(zhǔn)入口閥偏壓到常閉狀態(tài)的彈簧的相對(duì)配置是基準(zhǔn)入口閥的另一結(jié)構(gòu)，意味著其也可以在美國專利NO.6,390,782的現(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施方案中成功地使用。
基準(zhǔn)出口閥86由基準(zhǔn)出口閥關(guān)閉件172、基準(zhǔn)出口通孔170和基準(zhǔn)出口閥座174組成。
基準(zhǔn)出口通孔170由圓柱形基準(zhǔn)閥座81的內(nèi)表面形成，通向吸氣滲流室96。基準(zhǔn)出口閥座174繞在基準(zhǔn)閥座81生成的出口通孔170形成，基準(zhǔn)閥座81伸入基準(zhǔn)室90?；鶞?zhǔn)出口閥關(guān)閉件172連接到出口閥推桿177，它是出口電磁致動(dòng)器92的一部分。當(dāng)電流信號(hào)被施加到出口螺線管引線87上時(shí)，出口閥推桿177被牽引入電磁致動(dòng)器92的中央，從而牽引基準(zhǔn)出口閥關(guān)閉件172離開基準(zhǔn)出口閥座174，從而開啟基準(zhǔn)出口通孔170。基準(zhǔn)出口通孔使基準(zhǔn)室90與吸氣滲流室96連通，從而，借助于施加到出口電磁致動(dòng)器92上的電信號(hào)開啟和關(guān)閉基準(zhǔn)出口閥86來控制吸氣壓力氣體到基準(zhǔn)室的流動(dòng)。
出口螺線管薄片彈簧178布置成偏壓處于如圖3中所圖解的伸展位置的出口閥推桿。這個(gè)出口螺線管彈簧偏壓結(jié)構(gòu)意味著基準(zhǔn)出口閥出口閥86將在沒有電信號(hào)激勵(lì)出口電磁致動(dòng)器的線圈的情況下關(guān)閉基準(zhǔn)室使吸氣壓力氣體流動(dòng)。因此所描繪的基準(zhǔn)出口閥是常閉的。將基準(zhǔn)出口閥偏壓到常開狀態(tài)的彈簧的相對(duì)配置是基準(zhǔn)出口閥的另一結(jié)構(gòu)，意味著其也可以在美國專利No.6,390,782的現(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)實(shí)施方案中成功地使用。
也應(yīng)該理解的是，在這里討論并在圖1-3中描繪的電磁致動(dòng)器的同時(shí)，也可以采用任何電驅(qū)動(dòng)物理致動(dòng)器裝置來啟閉基準(zhǔn)入口閥88和基準(zhǔn)出口閥86。
該可變?cè)O(shè)定值控制部分80進(jìn)一步包括電子控制單元82、壓力傳感器84、電路載體83、和VCV電線89。壓力傳感器84是現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的優(yōu)選實(shí)施方案的任選特性。傳感器裝置生成一種與撞擊其感測件的氣體壓力有關(guān)的電信號(hào)以及壓力傳感器84裝配在電路載體使得響應(yīng)關(guān)閉的基準(zhǔn)室90內(nèi)部的氣體壓力。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的實(shí)際操作不必需的是壓力傳感器84直接裝配在基準(zhǔn)室90的內(nèi)部。另一個(gè)實(shí)施方案可以將壓力傳感器裝配在其它的位置，只要傳感器的壓敏部分與基準(zhǔn)室90氣體連通。
電子控制單元82是現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的優(yōu)選實(shí)施方案的任選特性?？刂茊卧?2可以容納電子線路來控制基準(zhǔn)室閥裝置或來接收并處理由壓力傳感器84生成的電信號(hào)。在現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的這些任選特性的優(yōu)選實(shí)施方案中，控制單元82的電子元件通過電路載體83與壓力傳感器84安裝在一起?？蛇x控制單元82的其它功用將在以后描述。
VCV電線89從電路載體83通過在閥端蓋20內(nèi)的密封孔布線。VCV10所需要的電線數(shù)目取決于可選電子控制單元82所執(zhí)行的功能以及可選壓力傳感器84的設(shè)備特性。當(dāng)既不采用控制盤82也不采用室壓力傳感器84時(shí)，則VCV電線89僅需要包括那些必須承載電信號(hào)來觸發(fā)基準(zhǔn)室閥裝置的裝置。
可變?cè)O(shè)定值控制部分80控制壓縮機(jī)位移控制部分30的操作。通過控制基準(zhǔn)室90內(nèi)部的壓力，可變?cè)O(shè)定值控制部分80能夠調(diào)節(jié)吸氣壓力閥部分和VCV10的排氣壓力閥部分的開啟關(guān)閉狀態(tài)。例如，如果基準(zhǔn)室90中的壓力施加一個(gè)抵靠隔膜36力，所述力低于通過吸氣壓力室32中的壓力和偏壓彈簧44所施加的力，則隔膜36將向著基準(zhǔn)室90變形，也就是說朝基準(zhǔn)入口致動(dòng)器94的方向變形。這些運(yùn)動(dòng)將吸氣閥球38從吸氣閥座37處移動(dòng)，從而使得開啟從第一曲軸箱壓力通路130到吸氣壓力室32的氣體流動(dòng)。同時(shí)，通過排出氣的壓力迫使排氣閥球50壓在排氣閥座52上而使得排氣壓力閥部分關(guān)閉。通過開啟穿過VCV10的吸氣閥部分的流量，來自曲軸箱室118的氣體流入吸氣壓力室32并經(jīng)過吸氣壓力通路112流出壓縮機(jī)100的吸氣區(qū)120。由于出自曲軸箱室118的氣體的滲流，較少的力施加于活塞116上卻引起活塞116更大的位移。從而流入該系統(tǒng)的蒸發(fā)器的致冷劑氣體的流量增加。
如果在基準(zhǔn)室90中的壓力施加一個(gè)抵靠隔膜36的力，所述力大于通過在吸氣壓力室32中的壓力和偏壓彈簧44所施加的力，則隔膜36將向著吸氣壓力室32變形，也就是朝著吸氣閥座37的方向變形。這動(dòng)作關(guān)閉VCV吸氣閥部分，并且同時(shí)借助于閥桿54推動(dòng)排氣閥球50離開排氣閥座52而開啟VCV排氣閥部分。當(dāng)排氣閥部分開啟時(shí)，來自排氣壓力通路110的高壓氣體流過排氣壓力室60，階梯形中心孔70，第二中間端口56和第二曲軸箱壓力通路132到曲軸箱室118。在曲軸箱室118中形成壓力，從而施加一個(gè)抵靠活塞116的力。從而限制活塞116的位移并且進(jìn)入該系統(tǒng)的蒸發(fā)器的致冷劑的量下降。
偏壓彈簧44施加于隔膜的力對(duì)于VCV10的總性能是一重要設(shè)計(jì)變量。通過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果彈簧力調(diào)節(jié)到等于從2到20磅/平方英寸的吸氣壓力是很有益的，并且最優(yōu)選，從4至10磅/平方英寸。彈簧偏壓力的范圍允許VCV10在極低壓氣機(jī)容量使用率的狀態(tài)下有足夠的活動(dòng)距離，即當(dāng)壓縮機(jī)接近完全向下沖程操作時(shí)。
通過基準(zhǔn)出口閥86和基準(zhǔn)入口閥88的開啟和關(guān)閉控制基準(zhǔn)室90內(nèi)部的壓力。在優(yōu)選實(shí)施方案中，這些中間的每一個(gè)通過壓力傳感器84和電子控制單元82選擇性地控制。具體地說，基準(zhǔn)室90內(nèi)部的壓力與壓力傳感器84氣體連通。連接到電子控制單元82的壓力傳感器84測量基準(zhǔn)室90中的氣體壓力并傳遞那些壓力到電子控制單元82。電子控制單元82接收控制信號(hào)和來自壓縮機(jī)控制單元146的信息。由壓縮機(jī)控制單元146接收旅客舒適程度設(shè)置和其它有關(guān)環(huán)境條件和車輛運(yùn)行狀態(tài)的信息。壓縮機(jī)控制單元146使用存儲(chǔ)的壓縮機(jī)特性算法來計(jì)算在壓縮室114內(nèi)由活塞116壓縮的氣體的必需量，以促使出現(xiàn)理想的狀態(tài)，即在由環(huán)境和車輛作用參數(shù)施加的系統(tǒng)規(guī)定參數(shù)內(nèi)獲得最佳地旅客舒適程度設(shè)置。
VCV特性算法利用計(jì)算出的壓縮機(jī)位移條件，來自壓力傳感器84的壓力信息和VCV10元件的已知的物理響應(yīng)特性來計(jì)算基準(zhǔn)室90內(nèi)的必需壓力以符合壓縮機(jī)位移條件。這些計(jì)算出的基準(zhǔn)壓力被稱作預(yù)定基準(zhǔn)壓力，必須符合由壓縮機(jī)控制單元所確定的條件。從而由確定預(yù)定基準(zhǔn)壓力并將基準(zhǔn)室內(nèi)的氣體壓力維持到這些預(yù)定壓力程度來控制變?nèi)萘繅嚎s機(jī)100。
選擇地，如果不采用壓力傳感器84，則可以從一套存儲(chǔ)的參考?jí)毫χ笜?biāo)中選擇預(yù)定參考?jí)毫?，所述參考?jí)毫χ笜?biāo)已經(jīng)根據(jù)VCV10的已知的標(biāo)稱特性預(yù)先計(jì)算出來，或另外，借助于校正調(diào)定程序?yàn)槊恳籚CV定制。在現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的另一實(shí)施方案中，計(jì)算出的壓縮機(jī)位移條件以查表的方式來確定預(yù)定參考?jí)毫Γ鲱A(yù)定參考?jí)毫?duì)于獲得想要的壓縮機(jī)位移控制是最佳的。
基準(zhǔn)出口閥86和基準(zhǔn)入口閥88的控制分別地通過致動(dòng)器92和94來自于電子控制單元82。由電子控制單元82的算法的計(jì)算結(jié)果決定，使得電子控制單元82將通過操縱出口致動(dòng)器92啟閉基準(zhǔn)出口閥86和通過入口致動(dòng)器94啟閉基準(zhǔn)入口閥88。例如，當(dāng)基準(zhǔn)室90內(nèi)的壓力增加時(shí)，入口致動(dòng)器94縮回基準(zhǔn)入口閥部件162以允許高壓氣體從排氣壓力室60通過閥密封墊泄放孔69，排氣壓力滲流通道68和排氣滲流室98流入基準(zhǔn)室90。同時(shí)，出口致動(dòng)器92關(guān)閉基準(zhǔn)出口閥86，從而允許基準(zhǔn)室90中的壓力增加。相反地，為了降低基準(zhǔn)室90中的壓力，電子控制單元82操縱出口致動(dòng)器92縮回基準(zhǔn)出口閥部件172使得氣流從基準(zhǔn)室90通過吸氣滲流室96到吸氣壓力滲流通道76到吸氣壓力室32，從而釋放壓力。同時(shí)，致動(dòng)器接收到電子控制單元82的信號(hào)而伸出基準(zhǔn)入口閥部件162來封閉進(jìn)入基準(zhǔn)室90的排氣壓力流。
通過將基準(zhǔn)室90內(nèi)的壓力控制到預(yù)定參考?jí)毫?，電子控制單?2通過致動(dòng)器170和172控制隔膜36的撓曲，從而控制活塞116的位移128的變化。對(duì)于在圖1-3中描繪的優(yōu)選實(shí)施方案，可以利用壓力傳感器84連續(xù)地或周期性地監(jiān)測基準(zhǔn)室壓力。這些壓力信息可被控制單元82在壓力伺服控制算法中用作反饋信號(hào)來將基準(zhǔn)室維持在選擇誤差范圍內(nèi)的預(yù)定參考?jí)毫ι稀?br> 可以預(yù)料的是，這里公開的VCV設(shè)計(jì)的一重要好處是通過緊密地維持預(yù)定參考?jí)毫ΧS持閥門控制特性。該公開的設(shè)計(jì)也允許該系統(tǒng)將預(yù)定參考?jí)毫Ω淖兂刹煌闹担瑥亩淖冇嘘P(guān)變?nèi)萘繅嚎s機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的吸氣壓力設(shè)定值。這允許車輛在改變環(huán)境因素時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)控制來獲得旅客舒適和特性的理想平衡。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)最優(yōu)控制(runest)的這些好處，必須充分地響應(yīng)基準(zhǔn)室內(nèi)壓力的控制。
參考?jí)毫刂葡到y(tǒng)的響應(yīng)性部分地取決于通過入口閥88的排氣壓力氣體流和流自出口閥86以產(chǎn)生吸氣壓力的氣流的特性。圖4圖解了基準(zhǔn)入口閥88和基準(zhǔn)出口閥86的一些重要幾何特征細(xì)節(jié)。
首先參考圖4A，圖解了處于完全閉合位置的入口閥關(guān)閉件162，其擋住了排氣壓力氣體碰撞在入口閥部件162上的有效壓力接收區(qū)AI的力。在圖4A中還標(biāo)明了從排氣滲流室98導(dǎo)入的基準(zhǔn)入口160的直徑DI。大的DI值將通過允許大的排氣壓力流而促進(jìn)控制基準(zhǔn)室壓力增加的快速反應(yīng)。獲得給出的基準(zhǔn)室壓力上升時(shí)間的DI的尺寸取決于基準(zhǔn)室氣體容積。對(duì)于大的基準(zhǔn)室氣體容積需要大的基準(zhǔn)入口160以相對(duì)于較小基準(zhǔn)室氣體容積來獲得同樣增加的基準(zhǔn)室壓力上升時(shí)間。
然而，一個(gè)大的DI值要求一個(gè)相應(yīng)地大的AI值，有效入口閥部件壓力接收區(qū)。這隨后意味著入口閥致動(dòng)器94所需要的閉合力也是大的。大的閉合力要求物理地大的致動(dòng)器或要求過大的力來維持入口閥處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，基準(zhǔn)入口160直徑DI和壓力接收區(qū)AI的選擇涉及對(duì)抗條件的平衡。
有效入口閥部件壓力接收區(qū)AI是入口閥關(guān)閉件的網(wǎng)狀的不平衡區(qū)，當(dāng)入口閥完全閉合時(shí)暴露于排氣壓力中。也就是說，有效接收排氣壓力的面積AI可以通過測量由排氣壓力施加在入口閥關(guān)閉件上的力并除以排氣壓力而計(jì)算出來。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基準(zhǔn)室氣體容積大約為2cm.sup.3時(shí)，有效入口閥壓力接收面積AI可以有利地選定為低于30,000平方微米并優(yōu)選低于7500平方微米。在典型的汽車空氣調(diào)節(jié)器壓縮機(jī)操作條件下，如果有效入口閥部件壓力接收面積AI低于大約7500平方微米，則基準(zhǔn)入口閥閉合力的低于1磅就足夠。
參見圖4B，圖解了處于全開狀態(tài)的出口閥關(guān)閉件172以及流自基準(zhǔn)室90經(jīng)過有效氣體流通面積的氣體。可以選擇基準(zhǔn)出口170的許多幾何設(shè)計(jì)使得在基準(zhǔn)室90和吸氣滲流室96之間引起壓差的氣體體積流量具有相同的結(jié)果。選擇有效流量面積來平衡對(duì)抗性能特征。為了確保降低基準(zhǔn)室壓力的控制的快速反應(yīng)，所希望的是具有一個(gè)大的出口閥86有效流量面積。另一方面，為了在開啟入口閥88來排出壓力的時(shí)候來幫助限制基準(zhǔn)室中壓力的迅速提高，并降低可能出現(xiàn)的參考?jí)毫^平衡，有利的是具有小的出口閥86有效流量面積。
基準(zhǔn)出口閥86的有效氣體流通面積可以有利地選用作對(duì)入口閥的有效流通面積的比。換句話說基準(zhǔn)出口170的直徑Do可以選作與基準(zhǔn)入口160直徑DI的比。由實(shí)驗(yàn)和分析確定，Do對(duì)DI的比的有利范圍是從0.5到5.0，并最優(yōu)選從0.7到2.0。相應(yīng)有利的入口-端口對(duì)出口-端口橫截面積的比，入口對(duì)出口面積的比是從0.25到25.0，并最優(yōu)選從0.5到4.0。當(dāng)入口的幾何結(jié)構(gòu)和出口氣體流通面積比在圖4中圖解的圓形的通道更復(fù)雜時(shí)，可以分析地或試驗(yàn)性地確定氣體流動(dòng)截面積并且入口到面積的比的設(shè)計(jì)方針遵循去做。
通過實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，例如，當(dāng)基準(zhǔn)室90氣體容積大約是2cm.sup.3時(shí)，100微米的基準(zhǔn)出口170直徑Do是有效的選擇，當(dāng)基準(zhǔn)入口160直徑DI是100微米時(shí)，基準(zhǔn)出口直徑對(duì)基準(zhǔn)入口直徑的比是1.0。具有這些參數(shù)值，并且在典型的汽車空氣調(diào)節(jié)器壓縮機(jī)操作條件下，基準(zhǔn)室壓力可以10psi/秒的速率可控地改變或調(diào)節(jié)到一預(yù)定參考?jí)毫Α?br> 對(duì)于沒有壓力傳感器的VCV10的可選實(shí)施方案，壓縮機(jī)控制單元146可周期性地重新計(jì)算壓縮機(jī)位移狀態(tài)需要來維持冷卻系統(tǒng)的特性。根據(jù)這些運(yùn)算中變化的程度和時(shí)變性能，壓縮機(jī)控制單元146可發(fā)送指令信號(hào)到VCV電子控制單元82來增減基準(zhǔn)室壓力以重建預(yù)定參照壓力指標(biāo)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，影響基準(zhǔn)室中壓力的伺服控制到預(yù)定指標(biāo)的這些方法比利用基準(zhǔn)室壓力的直接測量來實(shí)現(xiàn)的方法及時(shí)性稍差。盡管如此，這不精確的-伺服方法對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的低成本實(shí)施方案來說是有效和合適的。
VCV電子控制單元82和壓縮機(jī)控制單元146的功能可以通過采用VCV10，壓縮機(jī)100和冷卻設(shè)備的整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的其它計(jì)算機(jī)操作應(yīng)用資源來執(zhí)行。例如，如果整個(gè)系統(tǒng)是具有中央處理機(jī)的汽車，則需要選擇從而維持預(yù)定參考?jí)毫Φ乃锌刂菩畔⒑瓦\(yùn)算可以由汽車中央處理機(jī)收集和執(zhí)行。傳遞給壓力傳感器84或從壓力傳感器84傳遞出的信號(hào)可以按規(guī)定路線發(fā)送到中央處理機(jī)的輸入/輸出(I/O)端口并且基準(zhǔn)入口和出口閥致動(dòng)信號(hào)可以從中央處理機(jī)的另一個(gè)IO端口發(fā)給VCV10。另外，壓縮機(jī)控制單元146可以執(zhí)行管理VCV10需要的所有控制功能。并且最后，VCV控制單元82可以裝備有執(zhí)行壓縮機(jī)位移條件運(yùn)算以及選擇并維持預(yù)定參考?jí)毫λ匦璧碾娐贰⒋尜A器和處理器源。
現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的另一個(gè)實(shí)施方案在圖5中圖解。該實(shí)施方案類似于圖1的實(shí)施方案，除了偏壓彈簧44被省略而剛性構(gòu)件41替換了剛性校準(zhǔn)部件510。剛性校準(zhǔn)部件510形成有通過壓配合保持吸氣閥球38的內(nèi)腔。剛性校準(zhǔn)部件510浮動(dòng)在吸氣壓力室32中并響應(yīng)隔膜36的運(yùn)動(dòng)。在圖5的實(shí)施方案中，VCV500以類似于圖1中的VCV10的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。通過圖1中的偏壓彈簧44施加的力比只是簡單地自始至終減縮參考?jí)毫Φ轿鼩鈮毫λ@得的效果能更足以推動(dòng)吸氣閥部分進(jìn)一步開啟，充分地收縮隔膜36。當(dāng)開啟VCV10的吸氣壓力閥部分來快速地減縮(卸載)曲軸箱室118中的壓力以增加壓縮機(jī)100容量而快速冷卻時(shí)偏壓彈簧力的作用是最主要的。
在圖5的VCV500中，通過調(diào)整隔膜36的位置，剛性校準(zhǔn)部件510和閥球38組件的尺寸，和吸氣閥座37的位置，吸氣閥球38被標(biāo)稱地保持在最大開放條件。需要一較高預(yù)定基準(zhǔn)壓力來向吸氣閥座37移動(dòng)隔膜36，以補(bǔ)償最大開啟設(shè)置。當(dāng)需要最大吸氣閥開啟來卸載曲軸箱室壓力時(shí)，將預(yù)定基準(zhǔn)壓力重置倒退到吸氣壓力，收縮隔膜36，并允許高壓曲軸箱氣體推動(dòng)吸氣閥部分到最大開啟狀態(tài)。
圖6圖解了現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的另一個(gè)實(shí)施方案。在該實(shí)施方案中，壓縮機(jī)109具有一內(nèi)部滲流通道108，該滲流通道允許氣體從曲軸箱室118滲流到壓縮機(jī)109的吸氣區(qū)120。圖6中的VCV600除了省略了吸氣壓力閥部分之外類似于圖1中的VCV10。VCV600也運(yùn)用閥門活塞610代替隔膜作為壓敏部件。閥門活塞610具有吸氣壓力接收區(qū)612和基準(zhǔn)壓力接收區(qū)614。閥門活塞610在吸氣壓力室620中移動(dòng)。閥門活塞610通過閥桿54可操作地聯(lián)接到排出壓力閥部分。除了當(dāng)壓縮機(jī)109必須在最大位移量運(yùn)轉(zhuǎn)并且曲軸箱壓力維持在吸氣壓力的時(shí)候之外，排出氣體在幾乎連續(xù)的基座上提供給曲軸箱室118，除此之外，VCV600以類似于圖1中的VCV10的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。由于經(jīng)過活塞610和吸氣壓力室620的壁之間的縫隙基準(zhǔn)室氣體滲漏到吸氣壓力室620，因此對(duì)于VCV600的基準(zhǔn)室壓力控制算法不同于圖1中VCV10的控制算法。
圖7圖解了現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的另一個(gè)實(shí)施方案。VCV700配置成與在曲軸箱室118和吸氣區(qū)120之間具有內(nèi)部滲流108的壓縮機(jī)一起運(yùn)轉(zhuǎn)。其類似于圖6中的VCV600，除此之外，即其使用隔膜36作為壓敏部件并且剛性構(gòu)件710和閥桿54可操作地將隔膜36的運(yùn)動(dòng)連結(jié)到排出壓力閥部分，VCV700以類似于圖6中的VCV600的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。由于沒有基準(zhǔn)室氣體滲漏到不在基準(zhǔn)室閥裝置控制之下的吸氣壓力中，因此VCV700所使用的基準(zhǔn)室壓力控制算法類似于配備隔膜的VCV500和VCV10所使用的算法。
圖8圖解了現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的兩個(gè)輔助實(shí)施方案。圖8(a)示出了圖3中所圖解的基準(zhǔn)室閥裝置的另一個(gè)實(shí)施方案?；鶞?zhǔn)閥座81和入口閥裝置88以及入口閥致動(dòng)器94是不變的。然而代替出口閥裝置86的是，提供一恒定出口放氣孔810。通過致動(dòng)基準(zhǔn)入口閥允許排出壓力氣體來設(shè)置并維持預(yù)定基準(zhǔn)壓力。使用基準(zhǔn)閥裝置的實(shí)施方案的基準(zhǔn)壓力控制算法是利用觀察到的恒定滲流到吸氣壓力的特性導(dǎo)出的。對(duì)于該配置，必須在能夠快速地將預(yù)定基準(zhǔn)壓力向吸氣壓力改變，即有利的大的引射氣流的方案，和較高預(yù)定基準(zhǔn)壓力設(shè)置的可控性，即有利的小的引射氣流的方案之間達(dá)成一個(gè)折衷方案。
圖8(b)示出了圖3中所圖解的基準(zhǔn)室閥裝置的又一實(shí)施方案。基準(zhǔn)閥座81和出口閥裝置86以及出口閥致動(dòng)器92是不變的。然而，代替入口閥裝置88的是，提供一恒定入口放氣孔816。通過致動(dòng)基準(zhǔn)出口閥來設(shè)置并維持預(yù)定基準(zhǔn)壓力，釋放基準(zhǔn)室氣體到吸氣室96。使用基準(zhǔn)閥裝置的實(shí)施方案的基準(zhǔn)壓力控制算法是利用排出壓力恒定滲流入基準(zhǔn)室的特性的認(rèn)定導(dǎo)出的。對(duì)于該配置，必須在能夠快速地將預(yù)定基準(zhǔn)壓力向排出壓力改變，即有利的大的引射氣流的方案，和較高預(yù)定基準(zhǔn)壓力調(diào)整也就是說接近吸氣壓力的可控性，即有利的小的引射氣流的方案之間達(dá)成一個(gè)折衷方案。
圖8中所公開的基準(zhǔn)室裝置的任一備選實(shí)施方案可以代替圖1-7中所描繪的雙入口和出口基準(zhǔn)閥裝置。也就是說，VCV的任一實(shí)施方案VCV10、VCV500、VCV600、或VCV700可以構(gòu)造為圖8中所公開的任何一個(gè)單個(gè)致動(dòng)器基準(zhǔn)閥裝置的實(shí)施方案。
從而，所描述的可變?cè)O(shè)定值控制閥通過控制對(duì)壓敏部件起作用的基準(zhǔn)壓力可變地控制氣體壓縮系統(tǒng)內(nèi)的活塞的移動(dòng)。通過利用致動(dòng)器和控制單元來控制高或低壓氣體的流動(dòng)，對(duì)隔膜起作用的壓力可以準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)活塞移動(dòng)程度，所述致動(dòng)器基于控制算法的輸入啟閉。抵靠隔膜的壓力可變微調(diào)，因此活塞的位移控制可以微調(diào)，從而允許加壓系統(tǒng)在低于最高容量的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣基本上增加了加壓系統(tǒng)的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的控制裝置。該控制裝置包括一種微閥操縱的控制閥。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的微閥操縱的控制閥，所述閥響應(yīng)于壓縮機(jī)的吸氣壓力將壓縮機(jī)曲軸箱中的壓力保持在吸氣壓力相對(duì)于穩(wěn)定的預(yù)定設(shè)定值，所述設(shè)定值可以通過電信號(hào)在壓縮機(jī)操作期間變化。
該本實(shí)施例和實(shí)施方案是說明性的而非限制性的，并且本發(fā)明不局限于此處所給的細(xì)節(jié)，而是可以在附加權(quán)利要求的范圍和對(duì)等物內(nèi)進(jìn)行改進(jìn)。
在考慮本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的下列說明和附圖，以及權(quán)利要求的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更加明顯。
此外，當(dāng)參考附圖閱讀時(shí)，除上述討論的之外，從優(yōu)選實(shí)施方案的下列詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種目的、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。


將參考附圖描述本發(fā)明。在附圖中圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的美國專利6,390,782的優(yōu)選實(shí)施方案的可變?cè)O(shè)定值控制閥的橫截面。
圖2示出了圖1的可變控制閥該可變?cè)O(shè)定值控制部分的橫截面。
圖3示出了圖1和2的可變控制閥該基準(zhǔn)室閥裝置的橫截面。
圖4示出了圖1-3的可變控制閥的基準(zhǔn)室閥裝置的閥部件和閥座的橫截面。
圖5示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的美國專利6,390,782的另一實(shí)施方案的可變?cè)O(shè)定值控制閥的橫截面。
圖6示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的美國專利6,390,782的又一個(gè)實(shí)施方案的可變?cè)O(shè)定值控制閥的橫截面。
圖7示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的美國專利6,390,782的另一實(shí)施方案的可變?cè)O(shè)定值控制閥的橫截面。
圖8示出了可以和現(xiàn)有技術(shù)的美國專利No.6,390,782的圖1，4，5，和6的可變控制閥一起使用的基準(zhǔn)室閥裝置的另外兩個(gè)實(shí)施方案的橫截面。
圖9示出了一現(xiàn)有技術(shù)中的供汽車使用的變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的橫截面。
圖10示出了來自現(xiàn)有技術(shù)的圖10的用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的常規(guī)氣動(dòng)控制閥的橫截面。
圖11是一個(gè)類似于圖1的一例圖，圖解了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的一個(gè)方案。
圖12是圖11的實(shí)施方案的局部放大圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的微閥裝置的實(shí)施方案的頂平面視圖，所述裝置適于在圖11和12的控制閥中使用，并且其部分地中斷以示出微閥裝置的可動(dòng)元件。
圖14是具有微閥的圖11和12的栓塞的底視圖。
圖15是具有微閥的圖11和12的栓塞的透視圖。
圖16是類似于圖12的視圖，除示出了另一實(shí)施方案之外，其中有孔恒定滲流通路在栓塞中形成，所述栓塞在基準(zhǔn)流體通道和吸氣流體通道之間。
圖17示出根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案的用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的微閥操縱的控制閥的側(cè)橫截面視圖。
圖18是適于用作在微閥操縱的控制閥中的微閥的微滑閥的一層的剖視圖，所述微閥操縱的控制閥用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。
圖18a是圖18的微滑閥的層的一部分的視圖。
圖18b是圖18a的那部分沿著線18b的側(cè)視圖。
圖18c是圖18的微滑閥的層的一部分的視圖。
圖18d是圖18c的那部分沿著線18d的側(cè)視圖。
圖19是類似于圖18視圖，除了示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的微滑閥之外。
圖20是類似于圖18視圖，除了示出根據(jù)又一實(shí)施方案的微滑閥之外。
圖21是適于用作在微閥操縱的控制閥中的微閥的微滑閥導(dǎo)引部分的層的剖視圖，所述微閥操縱的控制閥用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。
圖22是適于用作在微閥操縱的控制閥中的微閥的微滑閥滑閥部分的層的剖視圖，所述微閥操縱的控制閥用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)。
圖23是類似于圖22視圖，除了示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的滑閥部分之外。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的下列描述中，將僅為了參考的目的使用某些術(shù)語，而不是為了限制。術(shù)語例如“上”，“下”，“之上”，“之下”，“向右”，“向左”，“順時(shí)針方向”，以及“逆時(shí)針方向”指所參考的附圖中的方向。術(shù)語例如“向內(nèi)”和“向外”指從分別指向所描述的元件的幾何中心或離開所描述的元件的幾何中心的方向。術(shù)語例如“前”，“后”，“側(cè)面”，“左側(cè)”，“右側(cè)”，“頂部”，“底部”，“水平”和“垂直”描述了在相容卻任意的所參考的機(jī)架中的元件的部分的定向，其可通過參考正文并聯(lián)系描繪所討論的元件的附圖弄清楚。這樣的術(shù)語可包括上面特別提及的詞，由其所引申的詞，以及類似引入的詞。
在圖11和12中圖解了本發(fā)明的一實(shí)施方案。該實(shí)施方案類似于圖1中示出的裝置，除了可變控制部分80已經(jīng)被可變控制部分80’替代之外?？勺兛刂撇糠?0的電磁致動(dòng)器92和94已經(jīng)被栓塞800和微閥802替代，也在圖14和15中示出。除了以下將進(jìn)一步描述的之外，控制閥10的結(jié)構(gòu)與功能在其他方面通常與在圖1中圖解的實(shí)施方案相同。
基準(zhǔn)閥座81’限定一基準(zhǔn)室端口，所述基準(zhǔn)室端口通常表示為與排氣滲流室98流體連通的基準(zhǔn)入口88’?；鶞?zhǔn)閥座81’也限定一與吸氣滲流室96流體連通的基準(zhǔn)出口86’。
栓塞800布置在基準(zhǔn)閥座81’中。栓塞800通常為圓柱形。栓塞800包括三個(gè)O形環(huán)槽810，O形環(huán)槽圓周地形成在栓塞800的表面。在每一O形環(huán)槽810中布置一O形環(huán)812。每一O形環(huán)812在栓塞800和基準(zhǔn)閥座81’之間形成密封。
栓塞800包括排氣流體通道804、基準(zhǔn)流體通道806和吸氣流體通道808。
微閥802安裝在相對(duì)基準(zhǔn)室90的栓塞800上。微閥802優(yōu)選是通過焊點(diǎn)連接而裝配的。栓塞800和微閥802之間的焊接點(diǎn)優(yōu)選包括繞通道804，806和808的栓塞800上的區(qū)域，而不包括在微閥802的致動(dòng)器867(圖13中示出)下的區(qū)域。然而，應(yīng)當(dāng)清楚的是，微閥802可以以任何適合的方式安裝，例如在題為“用于微閥的層壓的集管”的美國專利No.6,581,640中所公開的方式，其中公開的內(nèi)容在此通過參考被引入，其中描述了可以通過任何合適的方法，例如機(jī)械緊固件，例如鉚釘或螺栓，通過適合的粘合劑，或通過焊接將接線盒固定到用于微閥的集管上。
排氣流體通道804和基準(zhǔn)入口88’配合以允許排氣滲流室98和微閥802之間的流體連通?；鶞?zhǔn)流體通道806允許基準(zhǔn)室90和微閥802之間的流體連通。吸氣流體通道808和基準(zhǔn)出口86’配合以允許吸氣滲流室96和微閥802之間的流體連通。
微閥802通過線89’電氣連接到壓縮機(jī)控制單元146上。
圖13圖解根據(jù)本發(fā)明的微閥802的一實(shí)施方案，其適合于用作圖11和12的可變控制部分80’中的微閥802。圖13是在圖11和12中圖解的微閥的層的剖視圖。微閥802包括限定內(nèi)腔842的板826。通常“工字形的”閥836布置內(nèi)腔842中用于在第一位置(如所示)和第二位置(未示出)之間運(yùn)動(dòng)。閥836包括附著于板826的固定部分834的細(xì)長梁836a。阻塞部分836b伸出梁836a的自由端。優(yōu)選地，阻塞部分836b以從梁836a相應(yīng)側(cè)面大約九十度的角度伸出。另外地，阻塞部分836b可以任何適合的角度從梁836a伸出。優(yōu)選地，阻塞部分836b可能基本上在梁836a相同平面上。阻塞部分836b包括第一部分837a和第二部分837b。第一部分837a交替地開啟和阻塞第一微端口820。當(dāng)閥836在第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，第二部分837b阻塞和開啟第二微端口821(虛線示出)。阻塞部分836b允許第一微端口820和第二微端口821與第三微端口822的選擇性的流體連通。第一微端口820與吸氣流體通道808流體連通。第二微端口821與排氣流體通道804流體連通。該第三微端口822與基準(zhǔn)流體通道806流體連通。該閥836是可操作的以有選擇地允許吸氣流體通道808和基準(zhǔn)流體通道806和排氣流體通道804和基準(zhǔn)流體通道806之間的流體連通。在圖13中，示出的閥836允許吸氣流體通道808和基準(zhǔn)流體通道806之間的流體連通，其優(yōu)選為正常位置。未示出的是該閥836，該閥允許排氣流體通道804和基準(zhǔn)流體通道806之間的流體連通，其優(yōu)選是在致動(dòng)位置獲得。
優(yōu)選地，阻塞部分836b限定第一微型放氣口884a，它在閥836的上、下表面之間延伸。當(dāng)閥836在致動(dòng)位置時(shí)，第一微型放氣口884a與第一微端口820和第一微型貯槽(未示出)流體連通。題為“導(dǎo)閥控制的微閥裝置”的美國專利No.6,540,203，其公開的內(nèi)容在此通過參考被引入，其中描述適合于在微閥中使用的類似放氣口和貯槽裝置并解釋了微型放氣口的效用。因而，當(dāng)?shù)谝晃⑿头艢饪?84a在觸發(fā)位置時(shí)，經(jīng)過閥836保持流體第一微端口820和第一微型貯槽(未示出)之間的流體連通。阻塞部分836b也限定第二微型放氣口884b，它在閥836的上、下表面之間延伸。類似于第一微型放氣口884a，第一微端口820，和第一微型貯槽(未示出)的裝置，當(dāng)閥836在正常位置時(shí)，第二微型放氣口884b與第二微端口(未示出)和第二微型貯槽(未示出)流體連通。
板826還包括通常表示為867的閥致動(dòng)器。致動(dòng)器定位梁836a。致動(dòng)器867包括附著于梁836a的細(xì)長脊867a。致動(dòng)器867此外包括多相對(duì)的第一肋線867b和第二肋線867c。每一第一肋867b具有附著于脊867a的第一側(cè)面的第一端部和附著于固定部分834的第二端部。類似于第一肋線867b，每一第二肋867c具有附著于脊867a的第二側(cè)的第一端部和附著于固定部分834的第二肋端部。肋線867b，867c設(shè)計(jì)成能熱膨脹(伸長)和收縮的。電接觸點(diǎn)867d(在圖15中示出)適合于連接到電源以供給流過肋線867b和867c的電流來熱膨脹肋線867b和867c。致動(dòng)器867適合于被電子控制單元例如在圖11中圖解的壓縮機(jī)控制單元146控制。
現(xiàn)在參考圖16，示出了栓塞800’。該栓塞包括在栓塞800’中形成的有孔的恒定滲流通路816，所述栓塞在基準(zhǔn)流體通道806和吸氣流體通道808之間。有孔恒定滲流通路816允許基準(zhǔn)流體通道806和吸氣流體通道808之間的穩(wěn)定流體連通。由有孔的恒定滲流通路816限制流體連通因此當(dāng)微閥802允許經(jīng)過基準(zhǔn)入口88的排氣滲流室98和經(jīng)過基準(zhǔn)流體通道806的基準(zhǔn)室90之間的流體連通時(shí)，仍然可能在基準(zhǔn)室90中形成流體壓力，但是處于高度的控制之下。
現(xiàn)在來參考圖17，根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案的用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的微閥操縱的控制閥10”包括壓縮機(jī)位移控制部分30’和可變?cè)O(shè)定值控制部分80”。
現(xiàn)在來參考圖18，示出的微滑閥902適于代替如圖1中所示的控制閥10。圖18是微滑閥902的一層的剖視圖。微滑閥902通常包括形成導(dǎo)引部分(四通微導(dǎo)閥)903的第一微閥和形成滑閥(spool)部分(二通導(dǎo)閥操作的微閥)905的第二微閥，如虛線所示。
微滑閥902包括形成微滑閥902的多層閥體的中間板層的中間板層926。可以以任何適合的方式制造連接諸層，例如美國專利No.6,540,203和No.6,494,804和美國專利申請(qǐng)公開文本No.2002/017489141，如上所討論的，和其它類似的多層微閥。導(dǎo)引部分903包括由中間板層926限定的內(nèi)腔942。通常“工字型”導(dǎo)閥(微導(dǎo)閥)936布置在內(nèi)腔942中。導(dǎo)閥936包括通過撓性鉸鏈934附著于中間板層926的固定部分的細(xì)長的梁936a和通常表示為967并且以下將更充分地描述的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器用于在第一未致動(dòng)或不帶電的位置(如所示)和第二致動(dòng)或激勵(lì)位置(未示出)之間移動(dòng)”工字型”導(dǎo)閥936。阻塞部分936b和936c從梁936a的相對(duì)自由端伸出。優(yōu)選阻塞部分936b和936c可以從梁936a的相應(yīng)的側(cè)面以大約九十度的角度伸出，然而阻塞部分936b和936c也可以任何適合的角度從梁936a伸出。優(yōu)選地，阻塞部分936b和936c可布置在與梁936a基本上相同的平面上和更優(yōu)選阻塞部分936b和936c利用形成中間板層926的材料的板與梁936a整體成形。實(shí)際上，除了以下將具體說明的之外，參考圖18討論的微滑閥902所有移動(dòng)和靜止部分由形成中間板層926的材料的板形成。
圖18a和18b中同時(shí)可以看出，阻塞部分936b包括第一部分937和第二部分938。當(dāng)導(dǎo)閥930分別地在第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，第一部分937開啟和阻塞第一微端口920，所述第一微端口920經(jīng)過鄰接中間板層926的微滑閥902的下底板層999形成。當(dāng)導(dǎo)閥936分別地在第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，第二部分938阻塞和開啟第二微端口921(虛線示出)，所述第二微端口經(jīng)過相鄰下底板層999形成。阻塞部分936b具有形成在其中的內(nèi)部通道935，這允許第一微端口920和第二微端口921中的開啟的一個(gè)與第三微端口922之間的選擇性流體連通。
在圖解的實(shí)施方案中，第一部分937和第二部分938是按比例和以定距離間隔的，因此當(dāng)導(dǎo)閥936從未致動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到致動(dòng)狀態(tài)，或從致動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到未致動(dòng)狀態(tài)時(shí)，第一和第二微端口920和921是同時(shí)部分地開啟并通過通道935與第三微端口922連通。然而，預(yù)期的是，在另一實(shí)施方案中，第一個(gè)部分937和第二部分938可以成比例的并定距離的間隔，因此當(dāng)導(dǎo)閥936從未致動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到致動(dòng)狀態(tài)，或從致動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到未致動(dòng)狀態(tài)時(shí)，第一個(gè)微端口920和921通過通道935同時(shí)阻塞與第三微端口922的連通。在這樣的實(shí)施方案中，當(dāng)導(dǎo)閥936處于未致動(dòng)狀態(tài)時(shí)，第三微端口922可能與第一個(gè)微端口920連通，在中間致動(dòng)點(diǎn)第三微端口922可能與第一個(gè)微端口920或第二微端口921都不連通，當(dāng)導(dǎo)閥936處于完全致動(dòng)位置時(shí)，第三微端口922僅與第二微端口921流體連通。
優(yōu)選地，該阻塞部分936b限定第一微型放氣口983，它伸出微閥936上下表面之間來在垂直于中間板層926的方向提供壓力平衡。當(dāng)導(dǎo)閥936處于致動(dòng)位置時(shí)，第一微型放氣口983與第一微端口920和第一微型貯槽975流體連通，所述微型貯槽在鄰近于中間板層926的微滑閥902的層997中形成。題為“導(dǎo)閥控制的微閥裝置”的美國專利No.6,540,203描述了一種適合于在微閥中使用的類似放氣口和貯槽裝置并解釋了這種微型放氣口的效用。因而，當(dāng)處于觸發(fā)位置時(shí)，第一微型放氣口983維持第一微端口920和經(jīng)過導(dǎo)閥936的第一微型貯槽975之間的流體連通。阻塞部分936b也限定第二微型放氣口984，它伸出導(dǎo)閥936的上下表面。類似于第一微型放氣口983之間的裝置，第一微端口920提供壓力平衡。當(dāng)微閥936處于正常未致動(dòng)位置時(shí)，第一微型貯槽975和第二微型放氣口984與第二微端口921(虛線示出)和第二微型貯槽979流體連通。
類似地，同時(shí)可以在圖18c和18d中看出，阻塞部分936c包括第一部分1937和第二部分1938。當(dāng)導(dǎo)閥936分別地在第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，第一部分1937開啟和阻塞第一微端口1920(虛線示出)。第一微端口1920穿過鄰近于中間板層926的微滑閥902的下底板層999形成。當(dāng)導(dǎo)閥936分別地在第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，第二部分1938阻塞和開啟第一微端口1921(虛線示出)。第二微端口1921穿過鄰接的下底板層999形成。那阻塞部分936c具有形成在其中的內(nèi)部通道1935，其允許第一微端口1920和第二微端口1921與第三微端口1922之間的選擇性流體連通。類似于第一部分937和938，阻塞部分936c的第一部分1937和第二部分1938可以以合適地比例并以定距離的間隔來容許所有的三個(gè)微端口任一之間同時(shí)的流體連通。當(dāng)導(dǎo)閥936移到中間致動(dòng)位置時(shí)，1920，1921和1922處于中間致動(dòng)位置，或阻擋第三微端口1922與第一微端口1920和第二微端口1921中的任何一個(gè)的連通。
類似于阻塞部分936b，阻塞部分936c限定第一微型放氣口1983，其在閥936的上、下表面之間延伸。當(dāng)導(dǎo)閥936處于正常、未致動(dòng)位置時(shí)，第一微型放氣口1983與第一微端口1920和在層997中形成的第一微型貯槽1975流體連通。當(dāng)處于正常、未致動(dòng)位置時(shí)，第一微型放氣口1983維持第一微端口1920和穿過導(dǎo)閥936的第一微型貯槽1975之間的流體連通，來提供閥936相對(duì)表面的壓力平衡。阻塞部分936c也限定第二微型放氣口1984，它伸出導(dǎo)閥936的上下表面，用于相同的目的，即壓力平衡。類似于第一微型放氣口1983、第一微端口1920和第一微型貯槽1975之間的配置，第二微型放氣口1984、第二微端口1921和第二微型貯槽1979在導(dǎo)閥936處于致動(dòng)位置時(shí)流體連通。當(dāng)導(dǎo)閥936處于正常未致動(dòng)位置時(shí)，第一微型放氣口1983與第一微端口1920和第一微型貯槽1975流體連通而當(dāng)導(dǎo)閥936處于致動(dòng)位置時(shí)，第二微型放氣口1984與第二微端口1921和第二微型貯槽1979流體連通。當(dāng)處于正常、未致動(dòng)位置時(shí)，第一微型放氣口1983維持第一微端口1920和穿過導(dǎo)閥936的第一微型貯槽1975之間的流體連通，而第二微型放氣口1984維持第二微端口1921和穿過導(dǎo)閥936的第二微型貯槽1979之間的流體連通，類似地，當(dāng)處于致動(dòng)位置時(shí)，第二微型放氣口1984維持第二微端口1921和穿過導(dǎo)閥936的第二微型貯槽1979之間的流體連通，而第一微型放氣口1983維持第一微端口1920和穿過那導(dǎo)閥936的第一微型貯槽1975之間的流體連通。第一微型放氣口1983和第二微型放氣口1984類似于微型放氣口983和984提供壓力平衡功能。
從以上說明書可以理解的是，導(dǎo)閥936的特征在于兩個(gè)用梁936a連接的三向微閥，所述梁被致動(dòng)器967串聯(lián)的致動(dòng)。通過控制第一微端口920、第二微端口921、和第三微端口922之間的流體連通使得阻塞部分936b操作為第一三通閥的活動(dòng)元件。通過控制第一微端口1920、第二微端口1921、和第三微端口1922之間的流體連通使得阻塞部分936c操作作為第二三通閥的活動(dòng)元件。在連接中，這兩個(gè)三向微閥用作四向微閥，其中導(dǎo)閥936具有流體進(jìn)口接頭(由兩個(gè)微端口920和1920組成，它連接到排出壓力)、一出口接頭(由兩個(gè)微端口921和1921組成，它連接到吸氣壓力)、和第一和第二加載接頭(由兩個(gè)微端口922和1922組成，它連接到滑閥905的相對(duì)端)。
再次參考圖18，中間板層926進(jìn)一步包括通常表示為967的閥致動(dòng)器。致動(dòng)器定位梁936a。致動(dòng)器967包括一附著于梁936a的細(xì)長脊967a。致動(dòng)器967進(jìn)一步包括多對(duì)相對(duì)的第一肋線967b和第二肋線967c。每一第一肋967b具有附著于脊967a的第一側(cè)面的第一端部和附著于中間板層926的固定部分的第二端部。類似于第一肋線967b，每一第二肋967c具有附著于脊967a的第二側(cè)面的第一端部和附著于中間板層926的固定部分的第二端部。電接觸點(diǎn)，例如如圖15中所示的電接觸點(diǎn)867d，適合于連接到電源來供給流過肋線967b和967c的電流以加熱肋線967b和967c，并從而促使肋線伸長。當(dāng)電流降低時(shí)，電阻加熱是降低的并且肋線變短。致動(dòng)器967適合于被電子控制單元例如在圖11中圖解的壓縮機(jī)控制單元控制。
滑閥部分905包括由中間板層926限定的內(nèi)腔985。為滑閥986形式的導(dǎo)閥控制的微閥布置在內(nèi)腔942中以在第一位置(如所示)和第二位置(未顯示)之間運(yùn)動(dòng)。滑閥986包括一縱向地伸長的中央凹口部分986a，它可滑動(dòng)地接合中間板層926的附著的細(xì)長引導(dǎo)梁固定部分987。優(yōu)選地，固定部分987鍵合到鄰近中間板層926多層閥體的雙層(下層926和上層(未顯示))上，從而作為加強(qiáng)構(gòu)件類似于在WO01/712261中所描述的壓力增強(qiáng)“半島”，該文獻(xiàn)所公開的內(nèi)容在此通過參考被引入。滑閥986包括阻塞部分986b和986c，它位于滑閥936的兩端。優(yōu)選地，阻塞部分986b和986c從凹口部分986a的相應(yīng)側(cè)面成大約九十度的角度定向。另外地，阻塞部分986b和986c可以從凹口部分986a以任意適合的角度定向。優(yōu)選地，阻塞部分986b和986c可以在與引導(dǎo)梁固定的部分987基本上相同的平面上。在一反比例關(guān)系中，當(dāng)滑閥986在第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，阻塞部分986b和986c交替地開啟和阻塞相應(yīng)的微端口988b和988c。優(yōu)選地，微端口988b和988c被升起的密封區(qū)域988d隔開。阻塞部分986b和986c允許微端口988b和988c的選擇性流體連通。在另一個(gè)實(shí)施方案中，阻塞部分986b和986c進(jìn)一步允許在相鄰層997中的第三微端口(未顯示)與微端口988b和988c選擇性的流體連通。
微端口988b與排出壓力通路110流體連通，如圖1所示。微端口988c與第一曲軸箱壓力通路130流體連通，并優(yōu)選地，第二曲軸箱壓力通路132被一固定有孔連接到吸氣壓力通路112，此未示出。閥902是可操作的以有選擇地允許排出壓力通路110和第一曲軸箱壓力通路130之間的流體連通。在圖1中，所示出的控制閥10允許吸氣壓力通路112和第一曲軸箱壓力通路130之間的流體連通，其優(yōu)選處于正常的、未致動(dòng)位置。在致動(dòng)位置(未示出)，控制閥10阻止排出壓力通路110和第一曲軸箱壓力通路130之間的流體連通。
再次參考圖18，優(yōu)選地，阻塞部分986b限定微型放氣口989，它與在該相鄰層997的微型貯槽(未示出)和該微端口988b協(xié)作，所述微端口988b類似于先前所討論的第一微型放氣口983，第一微端口920和第一微型貯槽975之間的配置。
該中間板層926進(jìn)一步包括通常表示為990的滑閥彈簧。彈簧990相對(duì)于梁987偏壓滑閥986。
滑閥部分905優(yōu)選地包括與彈簧990相對(duì)的阻尼延遲器991，所述阻尼延遲器991包括滑閥986的縱向伸出部分和在內(nèi)腔985的壁上形成的凹口?；y部分905優(yōu)選地包括與彈簧990相對(duì)的反饋端口992。微端口998(如虛線所示)優(yōu)選是布置在與阻尼延遲器991相鄰的下底板層999并在滑閥986下方。當(dāng)滑閥986在中間區(qū)域(優(yōu)選在總偏轉(zhuǎn)角的5％和60％之間)時(shí)，反饋端口992提供微端口998和區(qū)域995之間的流體連通，所述區(qū)域995在滑閥986和內(nèi)腔985端壁之間的內(nèi)腔985中。在滑閥986的縱向延長部分下和/或越過該縱向延長部分的相鄰板層略微地凹進(jìn)以允許在阻尼延遲器991的滑閥986的縱向延長部分之下或越過該縱向延長部分連通。注意的是，相鄰板層不凹進(jìn)與阻尼延遲器凹口991的區(qū)域內(nèi)部，因此當(dāng)反饋端口992與之流體連通時(shí)，滑閥986的縱向延長部分密封端口998。例如，當(dāng)反饋端口992開啟時(shí)，微端口998連接到吸氣壓力通路112并且反饋端口992和微端口998流體連通，導(dǎo)致壓力壓縮滑閥986的端面，所述滑閥986暴露于在處于995中的內(nèi)腔985的壓力中。在這種情況下，當(dāng)反饋端口992關(guān)閉時(shí)，在995處的滑閥986部分上的壓力將增加。因此滑閥部分905將響應(yīng)作用在其上的壓力導(dǎo)引力的平衡，從而可以更精細(xì)地控制。滑閥部分905可以在完全地打開并且完全地關(guān)閉之間移動(dòng)，或?qū)⑽恢帽３衷谶@兩位置之間。這適合于維持曲軸箱118中的壓力，當(dāng)滑閥部分905從排氣區(qū)124連接高壓源到曲軸箱118時(shí)需要將恒定滲流偏移到上述構(gòu)建在壓縮機(jī)殼體中的吸氣區(qū)120中。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，滑閥部分905不必要包括阻尼延遲器991或反饋端口992。在這種情況下，滑閥部分905傾向于在完全打開和完全關(guān)閉之間移動(dòng)并由于需要增加曲軸箱壓力而恰好斷續(xù)地開啟。
滑閥部分905進(jìn)一步包括微端口993和微端口994。微端口993與微端口922流體連通而微端口994與微端口1922流體連通。微端口920和1920與吸氣壓力通路112(圖1中示出)流體連通并從而可以作為引導(dǎo)部分903的卸載區(qū)(低流體壓力區(qū)域)。微端口921和1921與排出壓力通路110流體連通并從而作為引導(dǎo)部分903的供給源(高壓流體源)。
當(dāng)微滑閥902處于不被激勵(lì)的狀態(tài)時(shí)，阻塞部分936b使微端口920維持在常開位置而微端口921在常閉位置，并且排出壓力作用在滑閥986的一部分上，通常表示為995。當(dāng)微滑閥902處于不被激勵(lì)的狀態(tài)時(shí)，阻塞部分936c使微端口1920維持在常閉位置而微端口1921在常開的位置，并且吸氣壓力作用在滑閥986的一部分上，通常表示為996。當(dāng)微滑閥902處于不帶電狀態(tài)時(shí)，彈簧990保持住滑閥986，因此微端口988b和988c處于常開位置。與那些在激勵(lì)狀態(tài)的壓力分布相反的狀態(tài)將在下面的段落中討論。
當(dāng)致動(dòng)器967被激勵(lì)時(shí)，將導(dǎo)閥936移動(dòng)到其激勵(lì)位置阻塞部分936b使微端口920保持在停止位置而微端口921保持在開啟位置。微端口920連接到排出壓力而微端口921連接到吸氣壓力；從而在激勵(lì)位置的阻塞部分允許吸氣壓力通過連接微端口993穿過微端口而被施加到滑閥986上，以便吸氣壓力作用滑閥986的一部分上，通常表示為995。當(dāng)微滑閥902處于激勵(lì)狀態(tài)時(shí)，阻塞部分936c使微端口1920(連接到排出壓力)保持在開啟位置而微端口1921(連接到吸氣壓力)保持在停止位置，從而排出壓力被阻塞部分936c通過微端口1922和端口994直接作用于滑閥986的一部分上，通常表示為996。從而，當(dāng)微滑閥902處于激勵(lì)狀態(tài)時(shí)，滑閥986沿著梁987橫動(dòng)，因此微端口988b和988c關(guān)閉而微端口988c開啟。在這種情況下，在另一個(gè)實(shí)施方案中，微端口988c則通過那可選第三微端口(未示出)與吸氣壓力通路112流體連通。
選擇性地，致動(dòng)器967可被部分地激勵(lì)，導(dǎo)致微端口920、1920、921和1921全部都至少部分地開啟。在995和996處作用在滑閥986上的流體之間將出現(xiàn)交叉。當(dāng)壓力在995處提高時(shí)，滑閥986將橫渡梁987因此微端口988b開始開啟。自微端口988b的排氣泄漏入微端口988c。如果在995處施加到滑閥986那部分上的壓力變得低于在996處的壓力，那么滑閥986將開始在相反方向上橫渡梁987并開始關(guān)閉微端口988b。在這種情況下，反饋端口992將關(guān)閉，從而允許在995處的滑閥986那部分上的壓力增加。
當(dāng)處于部分地激勵(lì)狀態(tài)時(shí)，據(jù)說在相對(duì)激勵(lì)所確定的點(diǎn)，滑閥986可以振動(dòng)，優(yōu)選地具有相對(duì)小的振幅。阻尼延遲器991旨在衰減滑閥986的振幅并通常減慢滑閥986的運(yùn)動(dòng)。
圖19是類似于圖18的視圖，除了示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的微滑閥之外，并且類似元件采用類似編號(hào)標(biāo)記。導(dǎo)閥903處于“Z”結(jié)構(gòu)。彈簧990不被中間板層926的任一部分中斷。
圖20是類似于圖19的視圖，除了示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的微滑閥之外，并且類似元件采用類似編號(hào)標(biāo)記?；y905包括單個(gè)彈簧990并且不包括梁987。
盡管在圖18、19和20中已經(jīng)示出了微滑閥902，其中引導(dǎo)部分903和滑閥部分905被整體地成形，但是引導(dǎo)部分903和滑閥部分905可以單獨(dú)地形成。例如，圖21-23示出了單獨(dú)地形成的引導(dǎo)部分和滑閥部分。
圖21是微滑閥(未示出)的引導(dǎo)部分的一層的剖視圖，所述滑閥適合于用作用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的微閥操作的控制閥中的微閥。圖21是類似于圖18的視圖，并且類似元件用類似編號(hào)標(biāo)記。
圖22是微滑閥(未示出)的滑閥部分的一層的剖視圖，所述滑閥適合于用作用于變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的微閥操作的控制閥中的微閥。圖22是類似于圖20的視圖，并且類似元件用類似編號(hào)標(biāo)記?；y905包括多個(gè)用于壓力平衡的微型放氣口989。
圖23是類似于圖22的視圖，除了示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案的滑閥部分之外，并且類似元件采用類似編號(hào)標(biāo)記?；y986處于“I”結(jié)構(gòu)。
總之，本發(fā)明包括一用于控制流體流動(dòng)的微閥裝置，它包括一二通導(dǎo)閥操作的微閥和一用于控制二通導(dǎo)閥操作的微閥的四通微導(dǎo)閥。
本發(fā)明也包括用于控制流體流動(dòng)的微閥，它包括引導(dǎo)部分，包括包括限定引導(dǎo)內(nèi)腔的固定部分的引導(dǎo)中間板層；布置在引導(dǎo)內(nèi)腔內(nèi)并通過撓性鉸鏈附著于引導(dǎo)中間板層的所述固定部分上的細(xì)長梁；附著于固定部分上并且附著于細(xì)長梁上用于相對(duì)于固定部分移動(dòng)細(xì)長梁的致動(dòng)器；一對(duì)微導(dǎo)閥，每一微導(dǎo)閥包括與所述引導(dǎo)內(nèi)腔流體連通的第一微端口；與所述引導(dǎo)內(nèi)腔流體連通的第二微端口；與引導(dǎo)內(nèi)腔流體連通的第三微端口；和自所述細(xì)長梁的相對(duì)端延伸的阻塞部分，用于有選擇地允許所述第一微端口和所述第三微端口之間流體連通以及所述第二微端口和所述第三微端口之間流體連通；滑閥部分，包括限定滑閥內(nèi)腔的滑閥部分板；布置在所述滑閥內(nèi)腔中并附著于所述滑閥部分板的固定部分上的滑閥彈簧；
布置在滑閥內(nèi)腔中的滑閥，包括與所述滑閥內(nèi)腔流體連通并與所述第三引導(dǎo)端口流體連通的一對(duì)第一滑閥端口；與所述滑閥內(nèi)腔流體連通的一對(duì)第二滑閥端口；和布置在所述滑閥內(nèi)腔中的至少一個(gè)阻塞部分，其附著于所述滑閥彈簧上，并適合于改變所述一對(duì)第二滑閥端口之間相對(duì)于第一滑閥端口和第三引導(dǎo)端口之間的流體連通的流體連通。
本發(fā)明還包括用于控制流體流動(dòng)的微閥裝置，它包括引導(dǎo)主體，具有引導(dǎo)室、一對(duì)第一引導(dǎo)端口、一對(duì)第二引導(dǎo)端口、以及一對(duì)形成在其中的主端口，每一所述端口與所述室流體連通并適合于與多個(gè)流體源中的一個(gè)連接，一對(duì)微導(dǎo)閥可移動(dòng)地布置在所述引導(dǎo)室中并由所述主體支撐，用于允許所述第一引導(dǎo)端口和所述主端口之間以及所述第二引導(dǎo)端口和所述主端口之間選擇性的流體連通；連結(jié)到所述微導(dǎo)閥上用于同時(shí)一前一后地移動(dòng)所述微導(dǎo)閥的致動(dòng)器；具有線圈室和與所述線圈室流體連通的一對(duì)第二端口的線圈主體，所述線圈室具有第一和第二端部，所述第一端部與其中一個(gè)所述主端口流體連通，所述第二端部與另一個(gè)所述主端口流體連通；附著于所述線圈主體的固定部分上的滑閥彈簧；和附著于所述滑閥彈簧上的滑閥阻塞部分，所述滑閥阻塞部分可移動(dòng)地布置在線圈室中，用于在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)，由此通過由所述微導(dǎo)閥的定位而改變的流體壓力來控制所述滑閥阻塞部分的定位，可操作所述滑閥阻塞部分來改變所述第二端口之間的流體連通。
本發(fā)明還涉及在具有活塞的變?nèi)萘繅嚎s機(jī)中的控制閥，所述變?nèi)萘繅嚎s機(jī)具有可以在壓縮室內(nèi)移動(dòng)的活塞，所述壓縮室接納來自處于吸氣壓力下的吸氣區(qū)的氣體并將氣體排放到處于排出壓力下的排氣區(qū)中；具有曲軸箱壓力的充氣的曲軸箱室，活塞的移動(dòng)根據(jù)曲軸箱壓力改變，所述控制閥控制曲軸箱壓力，所述控制閥包括用于開啟或關(guān)閉排氣區(qū)和曲軸箱室之間的氣體連通通路的排出壓力閥部分；與曲軸箱室分離的基準(zhǔn)室，具有基準(zhǔn)壓力，通過排氣和吸氣壓力氣體到基準(zhǔn)室的流動(dòng)而將所述基準(zhǔn)壓力確定到預(yù)定基準(zhǔn)壓力；壓敏部件，具有與吸氣壓力區(qū)域氣體連通的吸氣壓力接收區(qū)和與基準(zhǔn)室氣體連通的基準(zhǔn)壓力接收區(qū)，所述壓敏部件響應(yīng)于預(yù)定基準(zhǔn)壓力和吸氣壓力的變化而移動(dòng)；用于可操作地聯(lián)結(jié)壓敏部件的運(yùn)動(dòng)以開啟排氣閥部分的裝置；和用于響應(yīng)于電信號(hào)而控制排氣和吸氣壓力氣體中的至少一個(gè)到基準(zhǔn)室的流動(dòng)，從而確定預(yù)定基準(zhǔn)壓力的微閥。
本發(fā)明還涉及用于控制流體流動(dòng)的四通微閥裝置，它包括具有中間板層的主體，內(nèi)腔形成在中間板層中，所述主體限定進(jìn)口接頭、出口接頭，和與所述內(nèi)腔流體連通的第一和第二加載接頭；布置在所述內(nèi)腔中的可移動(dòng)微閥元件，其可在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，當(dāng)所述可移動(dòng)微閥元件處于所述第一位置時(shí)，所述可移動(dòng)微閥元件可操作允許所述進(jìn)口接頭和所述第一加載接頭之間的以及所述出口接頭和所述第二加載接頭之間的流體連通，當(dāng)所述可移動(dòng)微閥元件處于所述第二位置時(shí)，所述可移動(dòng)微閥元件可操作允許所述進(jìn)口接頭和所述第二加載接頭之間的以及所述出口接頭和所述第一加載接頭之間的流體連通；和微閥致動(dòng)器，可操作使所述可移動(dòng)微閥元件在所述第一位置和所述第二位置之間移動(dòng)。
另外，本發(fā)明涉及用于控制流體流動(dòng)的二通微閥，包括具有中間板層的多層板閥體，內(nèi)腔形成在中間板層上，所述閥體限定與所述內(nèi)腔流體連通的進(jìn)口接頭出口接頭；布置在所述內(nèi)腔中的可移動(dòng)微閥元件，其可在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，當(dāng)所述可移動(dòng)元件處于所述第一位置時(shí)，所述可移動(dòng)元件可操作允許所述進(jìn)口接頭和所述出口接頭之間流體連通，當(dāng)所述可移動(dòng)的元件處于所述第二位置時(shí)，所述可移動(dòng)元件可操作阻擋所述進(jìn)口接頭和所述出口接頭之間的流體連通；和形成在可移動(dòng)的元件中的反饋端口，其可操作以相對(duì)于所述可移動(dòng)元件在所述第一位置和所述第二位置之間的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)可移動(dòng)元件的端部上的壓力。
已經(jīng)在其優(yōu)選實(shí)施方案中解釋和圖解了本發(fā)明的原理和操作方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明在不脫離其精神或范圍的情況下可以不同于具體地解釋和圖解的實(shí)際操作。
權(quán)利要求
1.一種用于控制流體流動(dòng)的微閥裝置，包括二通導(dǎo)閥操作的微閥；和用于控制該二通導(dǎo)閥操作的微閥的四通微導(dǎo)閥。
2.如權(quán)利要求1所述的微閥裝置，其中，四通微導(dǎo)閥包括具有中間引導(dǎo)板層的引導(dǎo)主體，引導(dǎo)內(nèi)腔形成在中間引導(dǎo)板層中；細(xì)長梁，可移動(dòng)地布置在所述引導(dǎo)內(nèi)腔中，并通過撓性鉸鏈附著于所述中間引導(dǎo)板層的固定部分上，以使得在第一和第二位置之間可移動(dòng)；第一和第二導(dǎo)閥，每一個(gè)都包括第一引導(dǎo)端口，第二引導(dǎo)端口，和形成在所述引導(dǎo)主體中的第三引導(dǎo)端口，所述引導(dǎo)端口中的每一個(gè)與所述引導(dǎo)內(nèi)腔流體連通，所述導(dǎo)閥中的每一個(gè)包括從所述細(xì)長梁的相對(duì)端延伸的并在所述引導(dǎo)內(nèi)腔中利用所述梁可移動(dòng)的引導(dǎo)阻塞部分；和致動(dòng)器，可操作地聯(lián)接于所述細(xì)長梁上，用于使所述梁在所述第一和第二位置之間移動(dòng)，從而當(dāng)所述致動(dòng)器處于未致動(dòng)位置時(shí)，所述梁處于所述第一位置而所述第三引導(dǎo)端口與所述第一引導(dǎo)端口流體連通并與所述第二引導(dǎo)端口隔離開，以及當(dāng)所述致動(dòng)器處于完全地致動(dòng)位置時(shí)，所述梁處于所述第二位置而所述第二引導(dǎo)端口與所述第三引導(dǎo)端口流體連通并與所述第一引導(dǎo)端口隔離開。
3.如權(quán)利要求2所述的微閥裝置，其中，當(dāng)所述致動(dòng)器處于所述未致動(dòng)位置和所述完全致動(dòng)位置之間的中間位置時(shí)，所述第一引導(dǎo)端口和所述第二引導(dǎo)端口都與所述第三引導(dǎo)端口流體連通。
4.如權(quán)利要求2所述的的微閥裝置，其中，所述阻塞部分以大約90度的角度從所述細(xì)長梁延伸。
5.如權(quán)利要求2所述的微閥裝置，其中，每一所述阻塞部分包括限定在其中的狹槽，當(dāng)所述致動(dòng)器處于所述未致動(dòng)位置時(shí)，通過該狹槽在所述第三端口和所述第一端口之間提供流體連通，當(dāng)所述致動(dòng)器處于完全致動(dòng)位置時(shí)，通過該狹槽在所述第三端口和所述第二端口之間提供流體連通。
6.如權(quán)利要求1所述的微閥裝置，其中，該二通導(dǎo)閥操作的微閥包括具有中間滑閥板層的滑閥微閥主體，所述中間滑閥板層具有固定部分，在該固定部分中形成有滑閥內(nèi)腔，所述滑閥微閥主體具有第一滑閥端口和第二滑閥端口，每一個(gè)所述滑閥端口形成在所述滑閥微閥主體中，每一個(gè)所述滑閥端口與所述滑閥內(nèi)腔流體連通；至少一個(gè)滑閥彈簧，附著于所述中間滑閥板層的所述固定部分上；滑閥，包括至少一個(gè)滑閥阻塞部分，其附著于所述滑閥彈簧上并可移動(dòng)地布置在所述滑閥內(nèi)腔中，從而所述滑閥阻塞部分可操作的改變所述第一滑閥端口和所述第二滑閥端口之間的流體連通。
7.如權(quán)利要求6所述的微閥裝置，其中，二通導(dǎo)閥操作的微閥進(jìn)一步包括與四通微導(dǎo)閥流體連通的第三滑閥端口；和與四通微導(dǎo)閥流體連通的第四滑閥端口，其中所述第三滑閥端口和所述第四滑閥端口與所述滑閥內(nèi)腔流體連通并且第三滑閥端口和第四滑閥端口的每一個(gè)都形成在所述滑閥微閥主體中，使得在所述滑閥阻塞部分的任一端部提供流體連通，以響應(yīng)于來自所述微導(dǎo)閥的流體壓力的改變來移動(dòng)所述滑閥阻塞部分。
8.如權(quán)利要求6所述的微閥裝置，其中，該二通導(dǎo)閥操作的微閥進(jìn)一步包括阻尼延遲器，其由所述阻塞部分的一端的縱向突出部與形成在所述固定部分中的對(duì)應(yīng)凹口協(xié)作限定，可操作所述阻尼延遲器以衰減所述滑閥的振動(dòng)。
9.如權(quán)利要求6所述的微閥裝置，其中，二通導(dǎo)閥操作的微閥進(jìn)一步包括，自所述固定部分縱向地延伸的滑閥梁，所述滑閥阻塞部分限定一凹口部分，所述凹口部分可滑動(dòng)地與所述滑閥梁結(jié)合。
10.一種用于控制流體流動(dòng)的微閥，包括引導(dǎo)部分，包括包括限定引導(dǎo)內(nèi)腔的固定部分的引導(dǎo)中間板層；布置在引導(dǎo)內(nèi)腔內(nèi)并通過撓性鉸鏈附著于引導(dǎo)中間板層的所述固定部分上的細(xì)長梁；附著于固定部分上并且附著于細(xì)長梁上用于相對(duì)于固定部分移動(dòng)細(xì)長梁的致動(dòng)器；一對(duì)微導(dǎo)閥，每一微導(dǎo)閥包括與所述引導(dǎo)內(nèi)腔流體連通的第一微端口；與所述引導(dǎo)內(nèi)腔流體連通的第二微端口；與引導(dǎo)內(nèi)腔流體連通的第三微端口；和自所述細(xì)長梁的相對(duì)端延伸的阻塞部分，用于有選擇地允許所述第一微端口和所述第三微端口之間流體連通以及所述第二微端口和所述第三微端口之間流體連通；滑閥部分，包括限定滑閥內(nèi)腔的滑閥部分板；布置在所述滑閥內(nèi)腔中并附著于所述滑閥部分板的固定部分上的滑閥彈簧；布置在滑閥內(nèi)腔中的滑閥，包括與所述滑閥內(nèi)腔流體連通并與所述第三引導(dǎo)端口流體連通的一對(duì)第一滑閥端口；與所述滑閥內(nèi)腔流體連通的一對(duì)第二滑閥端口；和布置在所述滑閥內(nèi)腔中的至少一個(gè)阻塞部分，其附著于所述滑閥彈簧上，并適合于改變所述一對(duì)第二滑閥端口之間相對(duì)于第一滑閥端口和第三引導(dǎo)端口之間的流體連通的流體連通。
11.如權(quán)利要求10所述的微閥，其中，多層閥體的中間層板包括引導(dǎo)部分板和滑閥部分板。
12.一種用于控制流體流動(dòng)的微閥裝置，包括引導(dǎo)主體，具有引導(dǎo)室、一對(duì)第一引導(dǎo)端口、一對(duì)第二引導(dǎo)端口、以及一對(duì)形成在其中的主端口，每一所述端口與所述室流體連通并適合于與多個(gè)流體源中的一個(gè)連接，一對(duì)微導(dǎo)閥可移動(dòng)地布置在所述引導(dǎo)室中并由所述主體支撐，用于允許所述第一引導(dǎo)端口和所述主端口之間以及所述第二引導(dǎo)端口和所述主端口之間選擇性的流體連通；連結(jié)到所述微導(dǎo)閥上用于同時(shí)一前一后地移動(dòng)所述微導(dǎo)閥的致動(dòng)器；具有線圈室和與所述線圈室流體連通的一對(duì)第二端口的線圈主體，所述線圈室具有第一和第二端部，所述第一端部與其中一個(gè)所述主端口流體連通，所述第二端部與另一個(gè)所述主端口流體連通；附著于所述線圈主體的固定部分上的滑閥彈簧；和附著于所述滑閥彈簧上的滑閥阻塞部分，所述滑閥阻塞部分可移動(dòng)地布置在線圈室中，用于在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)，由此通過由所述微導(dǎo)閥的定位而改變的流體壓力來控制所述滑閥阻塞部分的定位，可操作所述滑閥阻塞部分來改變所述第二端口之間的流體連通。
13.一種在變?nèi)萘繅嚎s機(jī)中使用的控制閥，所述變?nèi)萘繅嚎s機(jī)具有可以在壓縮室內(nèi)移動(dòng)的活塞，所述壓縮室接納來自處于吸氣壓力下的吸氣區(qū)的氣體并將氣體排放到處于排出壓力下的排氣區(qū)中；具有曲軸箱壓力的充氣的曲軸箱室，活塞的移動(dòng)根據(jù)曲軸箱壓力改變，所述控制閥控制曲軸箱壓力，所述控制閥包括用于開啟或關(guān)閉排氣區(qū)和曲軸箱室之間的氣體連通通路的排出壓力閥部分；與曲軸箱室分離的基準(zhǔn)室，具有基準(zhǔn)壓力，通過排氣和吸氣壓力氣體到基準(zhǔn)室的流動(dòng)而將所述基準(zhǔn)壓力確定到預(yù)定基準(zhǔn)壓力；壓敏部件，具有與吸氣壓力區(qū)域氣體連通的吸氣壓力接收區(qū)和與基準(zhǔn)室氣體連通的基準(zhǔn)壓力接收區(qū)，所述壓敏部件響應(yīng)于預(yù)定基準(zhǔn)壓力和吸氣壓力的變化而移動(dòng)；用于可操作地聯(lián)結(jié)壓敏部件的運(yùn)動(dòng)以開啟排氣閥部分的裝置；和用于響應(yīng)于電信號(hào)而控制排氣和吸氣壓力氣體中的至少一個(gè)到基準(zhǔn)室的流動(dòng)，從而確定預(yù)定基準(zhǔn)壓力的微閥。
14.如權(quán)利要求13所述的控制閥，進(jìn)一步包括，與基準(zhǔn)室氣體連通的顯微機(jī)械加工的壓力傳感器，其中壓力傳感器產(chǎn)生與基準(zhǔn)壓力相關(guān)的電信號(hào)，壓力傳感器與微閥整體地成形。
15.如權(quán)利要求13所述的控制閥，其中，基準(zhǔn)室是由剛性壁、隔膜的第二側(cè)面和微閥裝配在其上的栓塞形成的封閉空間。
16.如權(quán)利要求13所述的控制閥，其中，該微閥包括熱致動(dòng)的微閥。
17.如權(quán)利要求13所述的控制閥，其中，該微閥包括微滑閥。
18.如權(quán)利要求16所述的控制閥，其中，微滑閥包括引導(dǎo)部分和導(dǎo)閥操作的滑閥部分。
19.一種用于控制流體流動(dòng)的四通微閥，包括具有中間板層的主體，內(nèi)腔形成在中間板層中，所述主體限定進(jìn)口接頭、出口接頭，和與所述內(nèi)腔流體連通的第一和第二加載接頭；布置在所述內(nèi)腔中的可移動(dòng)微閥元件，其可在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，當(dāng)所述可移動(dòng)微閥元件處于所述第一位置時(shí)，所述可移動(dòng)微閥元件可操作允許所述進(jìn)口接頭和所述第一加載接頭之間的以及所述出口接頭和所述第二加載接頭之間的流體連通，當(dāng)所述可移動(dòng)微閥元件處于所述第二位置時(shí)，所述可移動(dòng)微閥元件可操作允許所述進(jìn)口接頭和所述第二加載接頭之間的以及所述出口接頭和所述第一加載接頭之間的流體連通；和微閥致動(dòng)器，可操作使所述可移動(dòng)微閥元件在所述第一位置和所述第二位置之間移動(dòng)。
20.一種用于控制流體流動(dòng)的二通微閥，包括具有中間板層的多層板閥體，內(nèi)腔形成在中間板層上，所述閥體限定與所述內(nèi)腔流體連通的進(jìn)口接頭出口接頭；布置在所述內(nèi)腔中的可移動(dòng)微閥元件，其可在第一位置和第二位置之間移動(dòng)，當(dāng)所述可移動(dòng)元件處于所述第一位置時(shí)，所述可移動(dòng)元件可操作允許所述進(jìn)口接頭和所述出口接頭之間流體連通，當(dāng)所述可移動(dòng)的元件處于所述第二位置時(shí)，所述可移動(dòng)元件可操作阻擋所述進(jìn)口接頭和所述出口接頭之間的流體連通；和形成在可移動(dòng)的元件中的反饋端口，其可操作以相對(duì)于所述可移動(dòng)元件在所述第一位置和所述第二位置之間的運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)可移動(dòng)元件的端部上的壓力。
21.如權(quán)利要求20所述二通微閥，其中，可移動(dòng)微閥元件包括，限定凹口部分的滑閥阻塞部分，所述凹口部分可滑動(dòng)地接合滑閥梁，所述滑閥梁附著于所述多層板閥體的鄰近所述中間板層的層上。
全文摘要
公開了一種用于控制變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的裝置。該裝置包括微閥操作的控制閥。還公開了一種用于控制流體流動(dòng)的微閥裝置和用作微閥的微滑閥裝置。
文檔編號(hào)F16K11/00GK1902419SQ200480039302
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者愛德華·N·富勒, 布萊迪·R·戴維斯, 杰弗里·R·尤貝爾, 杰弗里·O·錢斯, 史蒂文·B·布思 申請(qǐng)人:鋁微有限公司