往復式發動機(諸如內燃機)是使用一個或多個往復活塞來將壓力轉換成旋轉運動的熱力發動機。在典型示例中,活塞容納在可密封的活塞室或壓力室中,且在其基部處附接至可旋轉的軸。當活塞沿活塞室滑動時,可旋轉的軸旋轉,且反之亦然。
背景技術:
空氣渦輪起動器(ats)可用于啟動發動機的旋轉。ats通常安裝在發動機附近,且可聯接至高壓流體源,諸如壓縮空氣,其沖擊在ats中的渦輪葉輪上,引起其在相對高的轉速下旋轉。ats包括輸出軸,其聯接至渦輪葉輪,且或許經由一個或多個齒輪聯接至發動機。輸出軸因此與渦輪葉輪一起旋轉。此旋轉繼而又引起發動機開始旋轉。
壓縮空氣至ats的流動例如可由閥控制。該閥通常稱為起動器空氣閥或控制閥。當起動器空氣閥打開時,壓縮空氣可流過起動器空氣閥,且流入ats中。相反,當起動器閥關閉時,可防止至ats的壓縮空氣流。在一些情形中,起動器空氣閥包括氣動促動器來將閥移動到其打開位置。到促動器的氣動動力源可為例如從輔助動力單元(apu)供應的加壓空氣、來自另一個發動機壓縮機的放出空氣等。
技術實現要素:
一方面,本發明的實施例涉及一種用于發動機的空氣起動系統,其包括加壓空氣源、空氣起動器和控制閥,控制閥包括限定具有流體地聯接至加壓空氣源的入口端口和流體地聯接至空氣起動器的出口端口的流動通路的殼體、可在打開位置與關閉位置之間移動以選擇性地打開和關閉入口端口和出口端口中的一者而導致控制閥的對應打開和關閉的閥體,以及可操作地聯接至閥體以使閥體在打開位置與關閉位置之間移動的線性馬達,其中流動通路尺寸確定成允許至少900scfm的流率,且線性馬達使閥體在30ms或更短的響應時間內在關閉位置與打開位置之間移動。
另一方面,本發明的實施例涉及一種控制閥,其包括:限定內部的殼體,具有形成在殼體中的入口端口和出口端口,其中流動通路穿過內部從入口端口到出口端口限定;活塞,其具有頭部和從頭部延伸的軸,且可在打開位置與關閉位置之間往復移動以用于打開和關閉入口端口和出口端口中的至少一者;偏壓元件,其將偏壓力施加至活塞以將活塞推至關閉位置;以及線性馬達,其包括安裝至軸的永磁體和外接軸的電磁線圈,其中在電通過電磁線圈時,其生成磁場,磁場與永磁體相互作用以將足以克服偏壓力的力施加至軸,以引起活塞從關閉位置移動到打開位置。
技術方案1.一種控制閥,包括:
限定內部的殼體,其具有形成在所述殼體中的入口端口和出口端口,其中流動通路穿過所述內部從所述入口端口到所述出口端口限定;
具有頭部和從所述頭部延伸的軸的活塞,且所述活塞可在打開位置與關閉位置之間往復移動以用于打開和關閉所述入口端口和所述出口端口中的至少一者;
偏壓元件,其將偏壓力施加至所述活塞以將所述活塞推至所述關閉位置;以及
線性馬達,其包括安裝至所述軸的永磁體和外接所述軸的電磁線圈;
其中在電通過所述電磁線圈時,其生成磁場,所述磁場與所述永磁體相互作用以將足以克服所述偏壓力的力施加至所述軸,以引起所述活塞從所述關閉位置到所述打開位置的移動。
技術方案2.根據技術方案1所述的控制閥,其中,所述流動通路尺寸確定成允許至少900scfm的流率。
技術方案3.根據技術方案2所述的控制閥,其中,所述線性馬達使所述頭部在30ms或更短的響應時間內在所述關閉位置與所述打開位置之間移動。
技術方案4.根據技術方案3所述的控制閥,其中,所述流率至少達到1700scfm,且所述響應時間小于25ms。
技術方案5.根據技術方案1所述的控制閥,其中,所述偏壓元件包括具有抵靠所述活塞的頭部的一端的螺旋彈簧。
技術方案6.根據技術方案5所述的控制閥,其中,所述線性馬達包括殼體,且所述螺旋彈簧外接所述線性馬達的殼體。
技術方案7.根據技術方案6所述的控制閥,其中,所述頭部具有限定到凹部的開口的下端,且所述線性馬達的殼體的至少一部分設在所述凹部內。
技術方案8.根據技術方案7所述的控制閥,其中,所述電磁線圈位于所述線性馬達的殼體內,所述軸的至少一部分延伸到所述線性馬達的殼體中,且所述永磁體位于所述線性馬達的殼體內。
技術方案9.根據技術方案8所述的控制閥,其中,所述線性馬達的殼體固定至所述控制閥的殼體。
技術方案10.根據技術方案9所述的控制閥,其中,所述控制閥還包括外接所述軸且安裝至所述線性馬達的殼體的軸承。
技術方案11.一種用于發動機的空氣起動系統,包括:
加壓空氣源;
空氣起動器;以及
控制閥,其包括限定具有流體地聯接至所述加壓空氣源的入口端口和流體地聯接至所述空氣起動器的出口端口的流動通路的殼體、可在打開位置與關閉位置之間移動來選擇性地打開和關閉所述入口端口和所述出口端口中的一者而導致所述控制閥的對應打開和關閉的閥體,以及可操作地聯接至所述閥體以使所述閥體在所述打開位置與所述關閉位置之間移動的線性馬達;
其中所述流動通路尺寸確定成允許至少900scfm的流率,且所述線性馬達使所述閥體在30ms或更短的響應時間內在所述關閉位置與所述打開位置之間移動。
技術方案12.根據技術方案11所述的空氣起動系統,其中,所述流率至少達到1700scfm且所述響應時間小于25ms。
技術方案13.根據技術方案11所述的空氣起動系統,其中,所述閥體包括具有頭部和從所述頭部延伸的軸的活塞,且所述線性馬達包括安裝至所述軸的永磁體和電磁線圈,其中在電通過所述電磁線圈時,其生成磁場,所述磁場使所述永磁體移動,引起所述活塞的對應移動,導致所述頭部從所述關閉位置移動到所述打開位置。
技術方案14.根據技術方案13所述的空氣起動系統,其中,所述控制閥還包括施加偏壓力的偏壓元件,所述偏壓力在沒有來自所述線性馬達的反力的情況下將所述活塞移動到關閉位置。
技術方案15.根據技術方案14所述的空氣起動系統,其中,所述電磁線圈限定內部且所述永磁體穿過所述內部往復。
技術方案16.根據技術方案15所述的空氣起動系統,其中,所述軸延伸穿過所述內部。
技術方案17.根據技術方案16所述的空氣起動系統,其中,所述偏壓元件包括外接所述電磁線圈的螺旋彈簧。
技術方案18.根據技術方案17所述的空氣起動系統,其中,所述螺旋彈簧抵靠所述頭部。
技術方案19.根據技術方案18所述的空氣起動系統,其中,所述電磁線圈的至少一部分位于所述頭部內。
技術方案20.一種用于發動機的空氣起動系統,包括:
加壓空氣源;
空氣起動器;以及
控制閥,包括:
限定內部的殼體,其具有形成在所述殼體中的入口端口和出口端口,其中流動通路穿過所述內部從所述入口端口到所述出口端口限定,且所述入口端口流體地聯接至所述加壓空氣源,且所述出口端口流體地聯接至所述空氣起動器;
具有活塞的閥體,所述活塞具有頭部和從所述頭部延伸的軸,且所述活塞可在打開位置與關閉位置之間往復移動以用于打開和關閉所述入口端口和所述出口端口中的至少一者;
偏壓元件,其將偏壓力施加至所述活塞以將所述活塞推至所述關閉位置;以及
線性馬達,其可操作地聯接至所述閥體以使所述閥體在所述打開位置與所述關閉位置之間移動;
其中所述流動通路尺寸確定成允許至少900scfm的流率,且所述線性馬達使所述閥體在30ms或更短的響應時間內在所述關閉位置與所述打開位置之間移動。
附圖說明
在附圖中:
圖1為可使用根據本發明的實施例的空氣起動系統的具有曲軸的燃燒發動機的示意圖。
圖2為諸如圖1的發動機的燃燒發動機中的活塞的示意性截面視圖。
圖3為根據本發明的實施例的與圖1和圖2的發動機的曲軸旋轉地聯接的空氣起動組件的示意圖。
圖4為可結合圖3的空氣起動系統使用的控制閥的示意性截面視圖,且示為在關閉位置。
圖5為圖4的控制閥的示意性截面視圖,且示為在打開位置。
零件清單
10燃燒發動機
12曲軸
14活塞
15活塞
16發動機組
17活塞軸
18活塞室
19齒輪箱
20發動機頭部部分
21花鍵齒輪
22進氣通路
23齒輪系
24排氣通路
26進氣閥
28排氣閥
30壓縮室
32燃料噴嘴
34曲軸旋轉
36進氣沖程
38箭頭
40打開進氣閥
42壓縮沖程
44空氣起動系統
52空氣起動器
54壓力源
56控制閥
58控制器
64起動器傳感器
66齒
70本體部分
72起動器輸出
74第二組齒
78存儲器
80殼體
82流動通路
84入口端口
86出口端口
88閥體
90打開位置
92關閉位置
94線性馬達
156控制閥
180殼體
182流動通路
184入口端口
186出口端口
188閥體
194線性馬達
198內部
200活塞
202頭部
204軸
206下端
208開口
210凹部
211o形環
212殼體
214永磁體
216電磁線圈
218內部
220偏壓裝置
222螺旋彈簧
224一端
230第一軸承
232第二軸承
234密封件。
具體實施方式
可適應高流率的現代的起動器空氣閥不是很響應的。高流率通常包括范圍從900scfm到超過1700scfm的流率。例如,可適應1700scfm的流率的閥消耗一秒以上來完全打開。一秒或更久的響應時間認為是慢響應時間。相反,很響應的閥不可適應高流動性。例如,可在小于100ms內(其認作是快的響應時間)打開的閥僅可適應高達300scfm的流,300scfm和以下的流率認作是低流率。
為了利用現有的慢響應閥來適應高流率,常用的技術在于在需要打開或關閉閥之前開始閥的打開或關閉過程。這可提前五秒完成。這需要對系統要做的事情的預計或預測,而非響應于實時系統事件,且提供了有風險的途徑,尤其是在狀態快速變化的瞬變系統中。本發明的實施例提供了相比于當前已知的閥組件提供改善的閥打開特征的控制閥組件和空氣起動器系統。
本發明的實施例可在任何適合的環境中實現,包括但不限于使用往復式發動機的環境,而不論往復式發動機是否提供驅動力或是用于另一目的,諸如發電。出于此描述的目的,此往復式發動機將大體上稱為燃燒發動機或類似術語。此燃燒發動機可由汽油、天然氣、甲烷或柴油燃料作為燃料。因此,提供對燃燒發動機的初步理解。
圖1示出了往復式發動機(諸如燃燒發動機10)的示意圖,其具有可旋轉的軸(諸如曲軸12)和位于發動機組16內的至少一個活塞14。具有花鍵齒輪21和一個或多個內部齒輪或齒輪系23的齒輪箱19可包括在內且與曲軸12可操作地聯接。如圖2中較好示出,定位在發動機組16的對應部分內的活塞14可包括與活塞軸17可旋轉地聯接的活塞頭15,其中活塞頭可在活塞室18(圖2)內滑動。活塞軸17可旋轉地聯接至曲軸12上的銷,其從曲軸的旋轉軸線沿徑向偏移,使得曲軸12的旋轉引起活塞頭15在活塞室18內的往復。
盡管圖2中僅示出了一個活塞14,但燃燒發動機10通常具有容納在對應的活塞室18內的多個活塞14,其中活塞14安裝到曲軸12上的不同的銷,其中銷圍繞曲軸12的旋轉軸線沿徑向間隔開。活塞14可布置成一個或多個線性排,其中僅具有一排線性排列的活塞14的發動機稱為直列式布置。具有多排活塞14的發動機10可在形成的排之間具有角度間距。活塞14還可圍繞曲軸12沿徑向間隔開,其通常稱為徑向布置。
活塞14進或出活塞室18的運動在下文中將稱為"沖程"或"活塞沖程"。盡管本公開內容可包含"向上"沖程(其中活塞14進一步移入活塞室18,遠離曲軸12)以及"向下"沖程(其中活塞14從活塞室18朝曲軸12移動)的描述,但本發明的實施例可包括具有垂直或成角度沖程的燃燒發動機10。因此,短語"向上"和"向下"是本發明的實施例的非限制性相對用語。
如圖所示,燃燒發動機10還可包括發動機頭部部分20,其具有可密封的進氣通路22和可密封的排氣通路24。通路22、24經由相應的進氣閥26和排氣閥28與活塞室18流體地聯接且可與其密封。共同地,活塞頭15、發動機組16、頭部部分20、進氣閥26和排氣閥28可限定可密封的壓縮室30。
頭部部分20還可包括用于將燃料(諸如柴油燃料)噴射到壓縮室30中來用于燃燒的燃料噴嘴32。盡管示出了用于噴射柴油燃料的燃料噴嘴32,但本發明的備選實施例可包括,燃料噴嘴32在汽油或天然氣發動機的示例中可選由用于點燃用于燃燒發動機10的空氣/燃料或空氣/氣體混合物的火花塞替換。
在一個示例中,燃燒發動機10的燃燒循環可包括四個活塞沖程:進氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。以上描述假定了發動機10的燃燒循環在活塞14完全向上延伸到活塞室18中時(其通常稱為"上死點"或tdc)起動。在進氣沖程期間,曲軸的旋轉(由順時針箭頭34所示)在向下的進氣沖程(沿箭頭38的方向)中將活塞14拉出壓縮室30,在壓縮室30中產生真空。真空從可密封的進氣通路22吸入空氣,通路22由于進氣閥26的開啟(虛線40所示)而未密封,且定時成與進氣沖程對應。
一旦活塞14到達其進氣沖程的最低點(虛線36所示),則進氣閥26密封,且活塞開始向上壓縮沖程。壓縮沖程使活塞14滑到壓縮室30中,從而壓縮空氣。在壓縮沖程42的tdc位置處,燃料噴嘴32可將柴油燃料噴射到壓縮室30中。作為備選,可燃燃料可在進氣沖程之前加至進入空氣,或燃料可在壓縮沖程42期間加至壓縮室30。
燃燒可由于壓縮的空氣/燃料混合物(例如在柴油發動機中)的高熱和高壓或作為備選由于外部點火(諸如由壓縮室30中的火花塞(例如在汽油或天然氣發動機中)生成的火花)而在壓縮室中發生。在燃燒沖程期間,空氣/燃料混合物的爆炸在壓縮氣體中生成熱,且產生的爆炸和膨脹氣體的膨脹在向下沖程中驅動活塞遠離壓縮室30。向下沖程機械地驅動曲軸12的旋轉34。
在燃燒之后,排氣閥28未密封以與排氣沖程對應,且活塞向上驅動到壓縮室30中以將燃燒或排出的氣體推出壓縮室30。一旦活塞14返回活塞室18中的tdc位置,則發動機10的燃燒循環然后可重復。
盡管典型的燃燒發動機10可具有一組活塞14和活塞室18,但這里為了簡明而示出和描述了單個活塞14。將理解的是,如本文使用的"一組"可包括任何數目(包括僅一個)。在具有多個活塞14的燃燒發動機10中,活塞14可沿曲軸12構造以使活塞14沖程交錯,使得一個或多個活塞14可連續地提供驅動力來使曲軸12旋轉,且因此通過額外的燃燒循環沖程驅動活塞14。由曲軸12的旋轉生成的機械力可進一步輸送來驅動另一個構件,諸如發電機、葉輪或推進器。
圖3示出了諸如用于燃燒發動機10的空氣起動系統44的示例性示意構造。空氣起動系統44可包括經由控制閥56和控制器58或處理器與壓力源54流體地聯接的空氣起動器52。
空氣起動器52示為還包括本體部分70、起動器輸出端72(示為齒輪),具有鍵合的一組齒74來與齒輪箱19的花鍵齒輪21嚙合,齒輪箱19可操作地聯接至曲軸12。將注意的是,這通常是用于燃氣渦輪發動機上的起動器的布置。對于往復式發動機上的起動器,起動器傳動軸上的外部正齒輪可驅動發動機上的大型外部正齒輪或環形齒輪,且此發動機環形齒輪可聯接至發動機傳動軸。
起動器傳感器64也可包括在內且構造成感測或測量空氣起動器52的特征,例如,起動器輸出72的轉矩、由起動器52生成的轉矩等。傳感器64可進一步能夠生成表示起動器特征的模擬或數字信號,且可將生成的信號提供至控制器58。構想出了本發明的其中起動器52例如機械地或可除去地安裝至發動機10的實施例。作為備選,起動器52能夠可控地延伸和收縮起動器52的起動器輸出72部分,使得齒74可僅在起動操作期間接合或解除接合。構想出了額外的構造。
控制器58可進一步包括存儲器78,存儲器78包括但不限于隨機存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、閃速存儲器,或一個或多個不同類型的便攜式電子存儲器,諸如磁盤、dvd、cd-rom等,或這些類型的存儲器的任何適合的組合。控制器58可與存儲器78可操作地聯接,使得控制器58和存儲器78中的一者可包括具有用于控制控制閥56和空氣起動器52的操作的可執行指令集的所有或部分計算機程序。程序可包括計算機程序產品,其可包括用于執行或具有儲存在其上的機器可執行的指令或數據結構的機器可讀介質。此機器可讀介質可為任何可用的介質,其可由通用或專用計算機或具有處理器的其它機器訪問。大體上,此計算機程序可包括例程、程序、對象、構件、數據結構、算法等,其具有執行特定任務或實施特定抽象數據類型的技術效果。機器可執行的指令、相關數據結構和程序代表用于執行如本文公開的信息交換的程序代碼的示例。例如,機器可執行的指令可包括引起通用計算機、專用計算機、控制器58或專用處理機器執行某一功能或一組功能的指令和數據。
控制閥56示為包括限定流動通路82的殼體80,其具有流體地聯接至加壓空氣源54的入口端口84,以及流體地聯接至空氣起動器52的出口端口86。流動通路可以以任何適合的方式來針對系統確定尺寸,包括但不限于流動通路82可確定尺寸成允許至少900scfm的流率。構想出了流動通路82可確定尺寸成適應至少達到1700scfm的流率。也包括閥體88,其可在打開位置90與關閉位置92(影線所示)之間移動來選擇性地打開和關閉入口端口84而導致控制閥56的對應打開和關閉。盡管閥體88示為選擇性地打開和關閉入口端口84,但將理解的是,閥體88可作為備選選擇性地打開和關閉流動通路82的出口端口86或另一部分。
線性馬達94可操作地聯接至閥體88,以使閥體88在打開位置與關閉位置之間移動。線性馬達94可響應于由控制器58提供的控制信號來移動閥體88。此外,線性馬達94可構造成在30ms或更短的響應時間內使閥體88在關閉位置與打開位置之間移動。通過另一個非限制性示例,構想出了線性馬達94可使閥體88在25ms或更短時間內在位置之間移動。線性馬達94相比于典型的電磁馬達具有較大的行進距離,且這允許了線性馬達94使閥體88在打開位置與關閉位置之間完全移動。此外,在操作期間,由線性馬達94生成的拉力與加壓空氣的推力組合使閥體88在期望的響應時間內移離入口端口84。
在操作期間,空氣起動器52和控制閥56響應于提供的空氣壓力供應而操作以生成力,諸如起動器輸出端72處的轉矩。由空氣起動器52生成的轉矩施加(經由花鍵齒輪21、齒輪系23和曲軸12)以生成由壓縮沖程42使用的壓縮力來壓縮壓縮室30的內容物。舉例來說,空氣起動系統44可用于緩慢啟動燃燒發動機10,其中如果壓縮室30包含不可壓縮的流體(諸如水),則燃燒發動機10的緩慢啟動防止對發動機10的破壞。如本文使用的"緩慢啟動"用于描述在低于操作或自足運行發動機速度(諸如怠速)的速度下旋轉曲軸12。方法的慢速或"慢滾"操作可允許在任何內部破壞可發生至發動機10之前識別到關于適當發動機操作的問題或關注。由控制閥56供應至空氣起動器52的空氣可由于充分慢滾性能所需的低速操作而可為非連續的。例如,控制器58可控制控制閥56來提供供應空氣的爆發,以保持曲軸在預計或目標速度下運動。
圖4示出了根據本發明的實施例且可用于如上文所述的空氣起動系統44中的示例性控制閥156。控制閥156的實施例類似于控制閥56的實施例。因此,類似的部分以增加100的類似數字標示,其中將理解控制閥56的相似部分的描述適用于控制閥156,除非另外指出。
如前述實施例那樣,控制閥156具有殼體180,其具有形成在殼體180中的入口端口184和出口端口186。流動通路182(圖5)穿過殼體的內部198從入口端口184到出口端口186限定。
一個差別在于閥體188示為包括提升閥或活塞200,其具有頭部202和從頭部202延伸的軸204。活塞200在打開位置與關閉位置之間可往復移動以用于打開和關閉入口端口184。作為備選,閥體188可設計成使得活塞200在打開位置與關閉位置之間可往復移動以用于打開和關閉出口端口186。
活塞200可以以任何適合的方式設計,包括但不限于,頭部202可包括下端206,從而限定到凹部210的開口208。此外,o形環211形式的密封件示為可操作地聯接至頭部202。在頭部202處于閉合位置時,o形環211抵靠殼體180,且有助于密封入口端口184。
另一個差別在于,線性馬達194示為包括殼體212。線性馬達194的殼體212可以以任何適合的形狀定形,且可固定至控制閥156的殼體180。此外,如圖所示,線性馬達194可包括安裝至活塞200的軸204的永磁體214以及電磁線圈216。永磁體214位于線性馬達194的殼體212內,且軸204的至少一部分延伸到線性馬達194的殼體212中。
如圖所示,電磁線圈216可包括在殼體212內且外接軸204。線性馬達194的殼體212的至少一部分可設在頭部202的凹部210內。以此方式,電磁線圈216的至少一部分可位于頭部202內。電磁線圈216限定內部218,且軸204延伸穿過內部218,使得永磁體214可穿過內部218往復。以此方式,線性馬達194和其構件可整體結合到閥體188中或位于閥體188內,且這提供了緊湊的控制閥156。
此外,偏壓元件220包括在控制閥156中,且將偏壓力施加至活塞200以將活塞200推至關閉位置(圖4)。任何適合的偏壓元件220都可使用,包括但不限于如圖所示的壓縮彈簧或螺旋彈簧222。螺旋彈簧222具有抵靠活塞200的頭部202的一端224。在所示的示例中,螺旋彈簧222外接線性馬達194的殼體212和電磁線圈216的至少一部分,但這不一定是此情況。
軸承可包括在控制閥156內以便于軸204的運動。例如,第一軸承230示為安裝至線性馬達194的殼體212且外接軸204。第二軸承232可安裝至殼體180且外接軸204。更具體而言,軸承232示為安裝在凸緣233內。將理解的是,任何數目的額外的適合密封件或凸緣都可包括在閥156內。在頭部202在打開位置與關閉位置之間移動時,第一軸承230和第二軸承232兩者允許軸204的線性運動。更進一步,多種密封件234可用于使控制閥156的部分從加壓空氣密封。
當電穿過電磁線圈216時,其生成磁場,磁場與永磁體214的磁場相互作用,以將足以克服偏壓元件220的偏壓力的力施加至軸204。更具體而言,當電穿過電磁線圈216時,其生成磁場,磁場使永磁體214移動,引起活塞200的對應移動,導致頭部202從關閉位置(圖4)移動到如圖5中所示的打開位置。這允許了加壓空氣從入口端口184穿過流動通路182流至出口端口186。線性馬達194在30ms或更短的響應時間內使頭部202在關閉位置與打開位置之間移動。
在壓力源54的操作期間,加壓空氣在入口端口184處接收。空氣的力作用于閥體188上以試圖且推動閥體188遠離入口端口184且打開控制閥156。螺旋彈簧222和線性馬達194產生力,其抵消加壓空氣的氣動力,且保持控制閥156關閉。更具體而言,在沒有來自線性馬達194的反力的情況下,螺旋彈簧222促使閥體188關閉。此外,在具有特定極性的電壓施加至電磁線圈216時,由電磁線圈216產生的磁場與永磁體214的磁場相互作用,且產生朝入口端口184驅動活塞200的力。閥體188中的o形環211相對于閥殼體180密封,且閥體188閉合且防止空氣進入入口端口184。
當控制閥156打開時,線性馬達194上的電壓極性反向。在電流以相反方向流過電磁線圈216的情況下,生成力,其作用為將閥體188拉離入口端口184。由線性馬達194生成的拉力與加壓空氣的推力組合,使閥體188移離入口端口184,允許空氣進入入口端口184且通過出口端口184離開。
相反,當控制閥156需要再關閉時,線性馬達194上的電壓極性再次反向,且線性馬達194的力和螺旋彈簧222的力作用為將閥體188朝入口端口184推回,使入口端口184對于加壓空氣密封,再次關閉控制閥156。通過使線性馬達194的電壓極性交替,控制閥156可快速打開和關閉以快速調制穿過控制閥156的空氣流。
上述實施例提供了多種益處,包括快速響應的氣動閥可在大約30ms內完全打開,可調制高達50psig的入口壓力,可利用高達150psi的入口壓力打開,且可適應至少高達1700scfm的流率。上述實施例可電力地觸動,且可用于需要在相對較短時期內引入高空氣流的系統。此外,上述實施例可用于需要在相對較短時期內切斷高空氣流的系統。此外,上述實施例的尺寸和重量相比現代的解決方案更小、更輕、更可靠且成本更低,且上述實施例不依靠內部反饋,且提供基本開/關功能。
更進一步,上述實施例提供實時響應和現場反饋,且因此可用于依靠閉環反饋的系統。更具體而言,在信號給至上述實施例時,按空氣流scfm的輸出響應目標為在30ms或更短內發生。輸入信號與輸出響應之間的此最小延遲對于使用相對較高流率且需要對現場反饋的實時響應的氣動系統很關鍵。例如,最小延遲在緩慢轉動起動期間很重要,因為起動器系統將另外不會及時切斷,且如果存在問題,諸如在氣缸頭部中存在水時,發動機可在活塞繼續往復時被破壞。
在并未描述的程度上,各種實施例的不同特征和結構可按期望與彼此組合。可能未在所有實施例中示出的一個特征并不意味著其不可構造,而是僅為了描述簡單而這樣做。因此,不同實施例的各種特征可按期望混合和匹配來形成新的實施例,而不論是否清楚描述新實施例。本文所述的所有組合或置換可由本公開內容覆蓋。
該書面描述使用示例來公開本發明,包括最佳模式,并且還使本領域技術人員能夠實踐本發明,包括制造和使用任何裝置或系統以及執行任何包含的方法。本發明可申請專利的范圍由權利要求限定,并且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權利要求的字面語言不同的結構要素,或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質差異的等同結構要素,則意在使這些其它示例處于權利要求的范圍內。