用于致動電子換向的流體工作機器的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于致動優(yōu)選電子換向的流體工作機器的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用于致動優(yōu)選電子換向的流體工作機器的控制裝置。此外，本發(fā)明涉及一種流體工作機器，具體地涉及一種電子換向的流體工作機器。
【背景技術(shù)】
[0002]流體工作機器現(xiàn)已在工業(yè)中用于極為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。一般來說，在必須泵送流體時使用流體工作機器，或者當(dāng)流體工作機器以馬達(dá)模式運行時，使用流體來驅(qū)動所述流體工作機器。通過這樣的方式，例如還能夠通過流體回路的“介入”而將機械能從一個位置輸送至另一個位置。
[0003]在這種情況下，術(shù)語“流體”可以指氣體、也可以指液體?！傲黧w”還可以是氣體與液體的混合物。流體還可以理解為是指一種無法在氣體與液體聚集態(tài)之間進(jìn)行區(qū)分的超臨界流體。此外，液體和/或氣體夾帶某一比例的固體(懸浮物或煙)也是無害的。
[0004]流體工作機器的第一應(yīng)用領(lǐng)域涉及在可觀的程度上部分地提高流體的壓力水平。此類流體工作機器的實例有空氣壓縮機或液壓泵。還可以使用流體來產(chǎn)生機械動力，其中常用的是氣動馬達(dá)或液壓馬達(dá)。
[0005]常用類型的液體工作機器涉及一個或多個工作室，這些工作室具有在運行過程中周期性變化的體積。在這種情況下，每個工作室可使用至少一個入口閥和至少一個出口閥。
[0006]在入口閥和出口閥的情況下，在現(xiàn)有的最先進(jìn)的技術(shù)中使用最廣泛的流體工作機器類型采用的是所謂的被動閥。當(dāng)壓差方向在通行方向上時，所述閥打開；而當(dāng)壓差方向與通過行向相反時，閥關(guān)閉。被動閥通常還被預(yù)加載，因而它們在正常狀態(tài)下自動關(guān)閉(例如彈簧加載閥)。
[0007]如果使用此類被動閥，例如用于流體泵中，則這些被動閥被設(shè)計成使得，當(dāng)相關(guān)聯(lián)的工作室體積增大時，流體入口閥打開。一旦該工作室體積再次減小，流體流入閥關(guān)閉，同時流體流出閥打開。以這種方式，由于該工作室體積的周期性波動，流體“沿一個方向”泵送。
[0008]在電子換向的流體工作機器的情況下，這些被動流體閥中的至少一個被替換為可電致動的閥。在英語中，此類流體工作機器有時稱為“綜合換向的液壓機器(syntheticalIycommutated hydraulic machines)，，或“數(shù)字式排量泵(digital displacement pump)，，。此類電子換向的流體工作機器已有描述，例如在歐洲專利申請第EP O 494 236 BI號或國際專利申請WO 91/05163 Al中。
[0009]如果在例如電子換向的液壓泵的情況下該被動流體流入閥被替換為可電致動的閥，則能夠在該工作室的大小開始減小時使該流入閥(最初)保持在打開位置。結(jié)果是，該工作室中包含的流體回流至流體儲罐中，而不做“真正的”功。只有當(dāng)通過一個控制電脈沖關(guān)閉該可電致動的流入閥時，工作室中剩余的流體才在高壓管線的方向上被泵送經(jīng)過一個被動流體流出閥。憑借這一具體設(shè)計，用該電子換向的液壓泵“有效”泵送的液壓油流能夠在可觀的程度上極其迅速地被改變，具體從一個泵沖程到下一個泵沖程進(jìn)行改變。這進(jìn)而具有的優(yōu)點是，不必提供流體緩沖器，并且一般不必經(jīng)由安全閥以“未被使用”的形式排掉處于高壓下的流體。結(jié)果是，此類綜合換向的液壓泵有時能以比常規(guī)工作泵經(jīng)濟(jì)得多的方式運行。
[0010]如果將流體流入閥和流體流出閥都替換為可電致動的閥，則還可以實現(xiàn)一個可以非?？焖俚卣{(diào)節(jié)的液壓馬達(dá)。
[0011]已描述了多種不同的方法和算法，用于使電子換向的流體泵(在流體馬達(dá)的情況下這類似地應(yīng)用)所傳送的流體流量與目前各自情況所需要的流體流量相匹配。
[0012]舉例而言，歐洲專利申請第EP I 537 333 BI號描述了一種方法，在該方法中通過相繼實施完整沖程泵送模式、部分沖程泵送模式和空轉(zhuǎn)沖程泵送模式來產(chǎn)生一定的流體流量，其中實際所需的輸送量是以平均值提供的。為實現(xiàn)充分的順暢，提供了一個高壓緩沖體積，然而該緩沖體積具有小于常規(guī)液壓泵的體積。雖然在EP I 537 333 BI中部分沖程泵送模式是在泵送體積總是固定為約17%的情況下實施的，但所述文件中描述的方法在EP
2246 565 Al中進(jìn)行了改善。所述文件(最初)提出大體上允許對部分沖程泵送模式使用基本上任何希望的部分體積。只有當(dāng)穿過流入閥的流體流量過高時，才排除特定的體積范圍，以便防止該流入閥和/或電子換向的液壓泵的噪音形成和/或過早磨損。確切而言，在EP 2 246 565 Al中提出的方法的情況下，使用一種合適的算法以便不僅計算出緊隨其后的工作沖程的泵送量，而且還在某一時刻預(yù)先計算出即將到來的工作沖程的泵送量。結(jié)果是，所產(chǎn)生的流體流的品質(zhì)一般更好。具體地，可以進(jìn)一步壓制殘余的脈動。
[0013]雖然電子換向的液壓泵目前已達(dá)到完全值得稱道的發(fā)展階段，但仍有進(jìn)一步改進(jìn)的需要。具體地，目前的一個研宄目標(biāo)是制造甚至更小且更輕的電子換向的液壓泵，以進(jìn)一步降低購買和運行成本并進(jìn)一步減少所述液壓泵所需的能量一一具體是所述液壓泵所需的電能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提出一種用于致動流體工作機器的方法，該方法與現(xiàn)有技術(shù)中已知用于致動流體工作機器的方法相比得到了改進(jìn)。本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提出一種用于流體工作機器的控制裝置，該控制裝置與現(xiàn)有技術(shù)中已知用于流體工作機器的控制器相比得到了改進(jìn)。本發(fā)明的進(jìn)一步目標(biāo)是提出一種與現(xiàn)有技術(shù)中已知的流體工作機器相比展現(xiàn)出改進(jìn)的特性的流體工作機器。
[0015]本發(fā)明實現(xiàn)了這些目標(biāo)。
[0016]所述發(fā)明提出了實施一種用于致動流體工作機器的方法，其中該流體工作機器具有:具有周期性變化的體積的至少一個工作室、一個高壓流體連接部、一個低壓流體連接部、用于可致動地將該高壓流體連接部和/或該低壓流體連接部連接至該工作室的至少一個可電致動的閥，并且其中該至少一個可電致動的閥是根據(jù)流體要求和/或機械動力要求而被致動的，其方式為使得該至少一個可電致動的閥至少暫時額外地根據(jù)為了致動該至少一個可電致動的閥所需的電功率而被致動。換句話說，所提出的方法可以是一種用于致動電子換向的流體工作機器的方法，其中至少一個可電致動的閥(具體地，用于至少一個工作室的流體入口閥和/或一個流體出口閥)是至少暫時額外地根據(jù)為了致動該至少一個可電致動的閥所需的電功率而被致動的。在之前的發(fā)展中，致動電子換向的流體工作機器時的主要關(guān)注點是盡可能有利的流體流量(在作為液壓泵運行的情況下)、或是所產(chǎn)生的機械動力(在作為液壓馬達(dá)運行的情況下)。對于此過程中的“副作用”未做進(jìn)一步的考慮。在此方面僅在以下情況下給出了 “例外”:由于致動方式特別不理想，而產(chǎn)生不可接受的運行噪音和/或無法忍受地增大的機械磨損。然而現(xiàn)在，本發(fā)明的發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)，電子換向的液壓泵現(xiàn)已達(dá)到了新的發(fā)展階段，其中運行可電致動的流體閥所需的功率在某種程度上具有重要的作用。為了能夠非常迅速且精確地切換這些可電致動的流體閥，特別需要重要的電路，并且因此需要對應(yīng)的電功率來運行所述流體閥。相應(yīng)地，必須用對應(yīng)尺寸的發(fā)電機來提供對應(yīng)的電功率，例如在移動式運行的情況下(叉車、車輛、多用途車輛、挖掘機等等)。例如，再次用內(nèi)燃機來驅(qū)動該發(fā)電機。在這種情況下，所需的電流可能對燃料消耗具有重要的影響。然而，此外，發(fā)電機、可以用于暫時緩沖儲存的電池、具體還有用于致動這些可電致動的閥的電力電子系統(tǒng)必須具有對應(yīng)的大尺寸，從而可以產(chǎn)生這些可電致動的閥的(基本上)任何理想的致動方式。到目前為止，所討論的這些部件的尺寸被確定成使得所有電可致動的閥能夠同時被致動，這需要對應(yīng)的大尺寸設(shè)計(而實際上通?？紤]了安全裕度)。然而，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在常規(guī)應(yīng)用中，僅在很少的情況下才必須同時致動較大比例的可電致動的閥。因此，之前的電子換向的流體工作機器的尺寸設(shè)計中的很大一部分僅在很少的情況下使用，甚至從不使用。相應(yīng)地，原則上能夠?qū)?yīng)的部