CN103615376B - 一种可变排量压缩机的控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明是一种可变排量压缩机的控制阀，包括外壳、驱动芯片、微型电机、阀体、阀芯、多级减速装置、阀杆；压缩机吸气压力腔Ps通道；压缩机排气压力腔Pd通道；压缩机斜盘腔Pc通道；其中驱动芯片的控制信号驱动微型电机，微型电机的主轴与多级减速装置相接，输出轴与阀杆柔性连接，阀杆与阀芯过盈配合连接，阀体上设有压缩机吸气压力腔Ps通道、排气压力腔Pd通道和斜盘腔Pc通道，阀体与外壳间是B密封元件。优点：克服旋转摩擦力和杂质带来的阻力，保证阀杆的正常运动，不存在阀杆与阀口的碰撞，提高了阀的使用寿命，解决了噪音问题。简化了结构设计工作性能更稳定可靠，缩小了阀体的体积。

Description

一种可变排量压缩机的控制阀

技术领域

本发明涉及的是一种可变排量压缩机的控制阀，属于汽车空调技术领域。

背景技术

为了节约有限的能源消耗和提高汽车空调的舒适性要求，外部控制的旋转斜盘变排量压缩机（如图4）正逐步成为首选的新型节能压缩机，是汽车和机动车空调实现节能减排、改善温度调节、降低空调噪音、降低发动机工作负载、减少发动机燃料消耗等功能的主要手段，而实现压缩机变排量的技术有压缩机内部气控阀（内控阀）和外部控制阀（的控制阀）两种，其中的控制阀的应用技术领先于内控阀而逐渐形成主流，公开的专利CN98105739.X中：电磁式的控制阀主要是由阀体、阀杆、感压元件（波纹管）、复位弹簧、电磁铁（线圈、动静铁芯）等主要部分组成，的控制阀的感压元件感受吸气腔压力，阀口加工在阀杆上，在排气腔23(Pd)与斜盘腔21(Pc)之间的通道上进行开关控制，阀杆的两端分别于动铁芯和波纹管相连，阀杆上有复位弹簧，当线圈通电后，动铁芯就产生向阀口关闭方向移动的推力，当吸气腔压力Ps高时，波纹管受压收缩，于是在波纹管和动铁芯共同作用下迫使阀口关闭，由于斜盘腔21(Pc)与吸气腔22(Ps)之间存在常通节流孔，所以斜盘腔21(Pc)压力通过节流孔下降后加大了斜盘角度，引起排气量增大；反之，当吸气腔（Ps）压力低时，波纹管受内部弹簧力作用而膨胀，阀口打开，当介质通过阀口从排气腔23(Pd)流向斜盘腔时，斜盘腔21(Pc)压力提高，引起排气量减小。阀口流量越大，压力上升越快，压缩机斜盘向小角度方向调整的响应速度越快。由此可见外部控制阀就是根据以上输入电流值和吸气腔压力的原理来实现压缩机排气量的变化和温度调节的目的。

电磁式的控制阀的阀口为轴向端面密封，阀杆是轴向运动，阀杆和阀口在频繁开启与关闭的时候会产生撞击，容易使阀口变形，产生疲劳失效及噪音。而且此类控制阀结构复杂，加工制造精度要求高。

由于汽车空调运行时，空调系统中无可避免的会产生细小的颗粒杂质，虽然加装有过滤措施，但部分杂质通过滤网进入到的控制阀内部，留在阀体与阀杆的间隙中，影响阀杆的正常运动。从而影响压缩机的排量控制精度和平稳性。

发明内容

本发明提出的是一种可变排量压缩机的控制阀，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷，采用微型电机提供驱动，将阀杆转动，从而改变的控制阀的阀口截面大小与通道模式，以满足不同流量和流向的要求。微型电机通过多级减速装置阀芯提供足够的旋转力矩，克服旋转摩擦力和杂质带来的阻力。汽车空调系统的ECU控制单元输出控制信号，通过驱动芯片驱动微型电机，从而实现更精确的斜盘腔压力Pc和压缩机排量的控制，本发明采用径向旋转阀杆，不存在阀杆与阀口的碰撞，提高了阀的使用寿命，根本上解决了噪音问题。通过修改编程可以根据空调系统的设计需要改变的控制阀吸气腔压力（Ps）的控制特性和控制线性；取消了电磁式的控制阀的波纹管感压元件和复位弹簧结构，简化结构设计使的控制阀工作性能更稳定可靠，同时也缩小了阀的体积，使压缩机的结构更加紧凑，降低制造成本。

本发明的技术解决方案：一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是包括外壳、驱动芯片、微型电机、阀体、阀芯、阀杆、压缩机吸气压力腔Ps通道、压缩机排气压力腔Pd通道、压缩机斜盘腔Pc通道；其中驱动芯片2、的控制信号驱动微型电机,微型电机带动阀芯、运动，阀体、上设有压缩机吸气压力腔Ps通道、排气压力腔Pd通道和斜盘腔Pc通道，阀体与外壳间是B密封元件，阀杆通过弹性挡圈及阀芯与阀体连接固定；工作时，排气压力腔Pd通道与压缩机排气压力腔相通，斜盘腔Pc通道与压缩机斜盘腔相通，压缩机吸气压力腔Ps通道与压缩机吸气压力腔相通；当压缩机停机时，斜盘腔Pc通道与压缩机吸气压力腔Ps通道之间以及排气压力腔Pd通道与斜盘腔Pc通道之间为常开状态；压缩机启动时，此时需要最大排量来快速降低箱内的温度，斜盘腔Pc通道与压缩机吸气压力腔Ps通道快速关闭；排气压力腔Pd通道与斜盘腔Pc通道随信号变化而逐步关闭。

本发明的有益效果是：1）使用采用微型电机（3）通过多级减速装置（8）提供足够的旋转力矩，克服旋转摩擦力和杂质带来的阻力，保证阀杆（14）的正常运动，从而提供压缩机的排量控制精度和平稳性。2）采用径向旋转阀杆（14），不存在阀杆与阀口的碰撞，提高了阀的使用寿命，根本上解决了噪音问题。3）通过修改编程可以根据空调系统的设计需要改变的控制阀吸气腔压力（Ps）的控制特性和控制线性；取消了电磁式的控制阀的波纹管感压元件和复位弹簧结构，简化结构设计使的控制阀工作性能更稳定可靠，同时也缩小了阀体的体积。

附图说明

图1是可变排量压缩机的的控制阀的剖视图。

图1-A是压缩机排气压力腔Pd通道开启剖视图。

图1-B是压缩机排气压力腔Pd通道关闭剖视图。

图1-C是控制阀电流为0.26A时压缩机排气压力腔Pd通道剖视图。

图1-D是控制阀电流为0.75A时压缩机排气压力腔Pd剖视图。

图1-E是压缩机斜盘腔Pc通道-压缩机吸气压力腔Ps通道开启剖视图。

图1-F是压缩机斜盘腔Pc通道-压缩机吸气压力腔Ps通道关闭剖视图。

图2是变排量压缩机的剖视图。

图中的1是塑料外壳、2是驱动芯片、3是微型电机、4是外壳、5是阀体、6是阀芯、7是A密封元件、8是多级减速装置、9是B密封元件、10是弹性挡圈、11是C密封元件、12是D密封元件、13是E密封元件、14是阀杆、15是压缩机吸气压力腔Ps通道、16是压缩机排气压力腔Pd通道、17是压缩机斜盘腔Pc通道、18是压缩机斜盘腔、19是压缩机吸气压力腔、20是压缩机排气压力腔。

具体实施方式

一种可变排量压缩机的控制阀，其结构包括外壳4；驱动芯片2；微型电机3；阀体5；阀芯6；阀杆14；压缩机吸气压力腔Ps通道15；压缩机排气压力腔Pd通道16；压缩机斜盘腔Pc通道17；其中驱动芯片2的控制信号驱动微型电机3,微型电机带动阀芯6运动，阀体5上设有压缩机吸气压力腔Ps通道15、排气压力腔Pd通道16和斜盘腔Pc通道17，阀体5与外壳4间是B密封元件9，阀杆14通过弹性挡圈10及阀芯6与阀体5连接固定；工作时，排气压力腔Pd通道16与压缩机排气压力腔20相通，斜盘腔Pc通道17与压缩机斜盘腔18相通，压缩机吸气压力腔Ps通道15与压缩机吸气压力腔19相通；当压缩机停机时，斜盘腔Pc通道17与压缩机吸气压力腔Ps通道15之间以及排气压力腔Pd通道16与斜盘腔Pc通道17之间为常开状态；压缩机启动时，此时需要最大排量来快速降低箱内的温度，斜盘腔Pc通道17与压缩机吸气压力腔Ps通道15快速关闭；排气压力腔Pd通道16与斜盘腔Pc通道17随信号变化而逐步关闭。

所述的阀芯6在运动过程中受到杂质阻碍停止时，驱动芯片2发出指令控制阀芯6反方向运动一个角度，通过制冷剂的流动带走阀芯上可能吸附的杂质,从而保证阀芯运动。

为增加输出的扭矩和力，在微型电机3与阀芯6之间增加多级减速装置8，通过连接传递运动和动力。

所述的压缩机吸气压力腔Ps通道15、排气压力腔Pd通道16间是D密封元件12，排气压力腔Pd通道16、斜盘腔Pc通道17间是E密封元件13，阀杆14在阀体5内吸气腔与斜盘腔连通时，为第一通道模式；通过阀杆14和阀芯6的旋转来导通排气腔和斜盘腔，形成第二通道模式，同时控制阀口开度大小。

所述的阀杆14上置有E密封元件13。

所述的压缩机排气压力腔内放置A密封元件7。

所述的压缩机吸气压力腔内放置C密封元件11。

所述的阀芯6是分体或整体结构，改变排气腔连通斜盘腔的阀口大小是通过阀芯6上的曲面、偏心圆弧面来实现。

所述的阀杆14与微型电机3的主轴连接也可以是销式连接、螺纹连接及中间加非金属过渡的柔性连接。

所述的控制输入信号可以是电流、电压或电阻来控制。

下面结合附图、实施例进一步描述本发明的技术解决方案：

如图1所示，可变排量压缩机的的控制阀，其结构包括塑料外壳、驱动芯片2、微型电机3、外壳4、阀体5、阀芯6、A密封元件7、多级减速装置8、B密封元件9、弹性挡圈10、C密封元件11、D密封元件12、E密封元件13、阀杆14、压缩机吸气压力腔Ps通道15、压缩机排气压力腔Pd通道16、压缩机斜盘腔Pc通道17；其中微型电机3的主轴与多级减速装置8相接，输出轴与阀杆14柔性连接，阀杆14与阀芯6过盈配合连接，阀体5上设有压缩机吸气压力腔Ps通道15、排气压力腔Pd通道16、斜盘腔Pc通道17，所述的压缩机吸气压力腔Ps通道15、排气压力腔Pd通道16间是D密封元件12，排气压力腔Pd通道16、斜盘腔Pc通道17间是E密封元件13；阀杆14与阀芯6过盈配合连接，阀杆14与阀体5的固定是靠阀杆14上装有弹性挡圈10及阀芯6，从而起到上、下固定；阀杆14上放置有E密封元件13，用来降低排气腔到吸气腔及密封排气腔到斜盘腔的泄漏，A密封元件7放置在压缩机排气压力腔内，用来防止斜盘腔Pc通道17压力的向排气压力腔Pd通道16泄漏，多级减速装置8与微型电机3一起使用，主要用来降低微型电机3的转速及提高旋转力矩，B密封元件9是放置壳体5与外壳4连接处，主要是防止外部大气或雨水进入微型电机3腔内，C密封元件11是放置压缩机吸气压力腔内，主要防止制冷剂R134a的外泄漏。

如图2所示，变排量压缩机是通过压缩机吸气压力腔19，并且是压缩机活塞的运动时吸入来自汽车空调蒸发器中低温低压气态制冷剂R134a，活塞压缩后产生高温高压的气态R134a制冷剂，由压缩机排气压力腔20排到汽车空调冷凝器中进行热交换，压缩机活塞的压缩行程大小是靠压缩机斜盘腔18的压力大小控制的，当压缩机斜盘腔18的压力越大时，斜盘角度越小，反之角度越大。

具体使用时，的控制阀的排气压力腔Pd通道16与压缩机排气压力腔20相通，斜盘腔Pc通道17与压缩机斜盘腔18相通，压缩机吸气压力腔Ps通道15与压缩机吸气压力腔19相通。

当压缩机停机时，斜盘腔Pc通道17与压缩机吸气压力腔Ps通道15之间以及排气压力腔Pd通道16与斜盘腔Pc通道17之间为常开状态（见图1-E及见图1-A）；

压缩机启动时，此时需要最大排量来快速降低箱内的温度，斜盘腔Pc通道17与压缩机吸气压力腔Ps通道15快速关闭（见图1-F）；排气压力腔Pd通道16与斜盘腔Pc通道17随信号变化而逐步关闭（见图1-B）；

当汽车空调运行接近设定温度时，ECU开始发出控制信号，驱动芯片（2）根据空调ECU的信号执行驱动微型电机（3）并带动阀杆（14）与阀芯（6）的转动到相应的角度位置，压缩机排气压力腔20与压缩机斜盘腔18的通道开始逐步打开，介质通过通道流量逐步增加，斜盘腔的压力Pc因此逐渐加大并开始改变压缩机斜盘角度，压缩机的排气量则逐步降低以达到压缩机变排量的功能。

实施例

采用微型电机3提供驱动，将阀杆14带动阀芯6转动，从而改变的控制阀的阀口通道模式同时控制阀口开度的大小，以满足流量和流向的要求，预先编程并存储于驱动芯片2中，通过编程精确的控制微型电机3的转动，而带动阀杆14和阀芯6的旋转，微型电机3及多级减速装置8，提供足够的旋转力矩，阀体5上设有的压缩机吸气压力腔Ps通道15、排气压力腔Pd通道16间是D密封元件12，排气压力腔Pd通道16、斜盘腔Pc通道17间是E密封元件13；在阀杆14在阀体5内吸气腔与斜盘腔连通时，为第一通道模式；通过阀杆14和阀芯6的旋转来导通排气腔和斜盘腔，形成第二通道模式，同时控制阀口开度大小,当阀芯6在运动过程中受到杂质阻碍停止时，驱动芯片2发出指令控制阀芯6反方向运动一定的角度，通过制冷剂的流动带走阀芯上可能吸附的杂质,从而保证阀芯运动。

汽车空调系统的ECU控制单元输出控制信号，通过驱动芯片2驱动微型电机3带动阀杆14和阀芯6旋转，从而更精确的控制斜盘腔压力（Pc），调节压缩机的排量。

控制阀的控制输入信号可以是电流、电压或电阻来控制。

阀芯6是分体或整体结构，改变排气腔连通斜盘腔的阀口大小是通过阀芯6上的曲面、偏心圆弧面来实现。

控制阀的总长尺寸缩短了10%左右，使压缩机的结构更加紧凑，降低制造成本。

阀杆14与微型电机3的主轴连接是靠过盈配合、销式连接、螺纹连接或中间加非金属过渡的柔性连接。

阀杆14上放置有E密封元件13，用来降低排气腔到吸气腔及密封排气腔到斜盘腔的泄漏。

Claims (9)

1.一种可变排量压缩机的控制阀，包括外壳、阀体，阀杆、压缩机吸气压力腔Ps通道、压缩机排气压力腔Pd通道、压缩机斜盘腔Pc通道，其特征是驱动芯片的控制信号驱动微型电机,微型电机带动阀芯运动，阀体上设有压缩机吸气压力腔Ps通道、压缩机排气压力腔Pd通道和压缩机斜盘腔Pc通道，阀体与外壳间是B密封元件，阀杆通过弹性挡圈及阀芯与阀体连接固定；工作时，压缩机排气压力腔Pd通道与压缩机排气压力腔相通，压缩机斜盘腔Pc通道与压缩机斜盘腔相通，压缩机吸气压力腔Ps通道与压缩机吸气压力腔相通；当压缩机停机时，压缩机斜盘腔Pc通道与压缩机吸气压力腔Ps通道之间以及压缩机排气压力腔Pd通道与压缩机斜盘腔Pc通道之间为常开状态；压缩机启动时，此时需要最大排量来快速降低箱内的温度，压缩机斜盘腔Pc通道与压缩机压缩机吸气压力腔Ps通道快速关闭；压缩机排气压力腔Pd通道与压缩机斜盘腔Pc通道随信号变化而逐步关闭。

2.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的阀芯在运动过程中受到杂质阻碍停止时，驱动芯片发出指令控制阀芯反方向运动一个角度，通过制冷剂的流动带走阀芯上可能吸附的杂质,从而保证阀芯运动。

3.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的微型电机与阀芯之间增加多级减速装置，通过连接传递运动和动力，增加输出的扭矩和力。

4.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的压缩机吸气压力腔Ps通道、排气压力腔Pd通道间是D密封元件，排气压力腔Pd通道、斜盘腔Pc通道间是E密封元件，阀杆在阀体内吸气腔与斜盘腔连通时，为第一通道模式；通过阀杆和阀芯的旋转来导通排气腔和斜盘腔，形成第二通道模式，同时控制阀口开度大小。

5.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的阀杆上置有E密封元件。

6.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的压缩机排气压力腔内放置A密封元件。

7.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的压缩机吸气压力腔内放置C密封元件。

8.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的阀芯是分体或整体结构，改变排气腔连通斜盘腔的阀口大小是通过阀芯上的曲面、偏心圆弧面来实现。

9.根据权利要求1所述的一种可变排量压缩机的控制阀，其特征是所述的阀杆与微型电机的主轴连接是销式连接、螺纹连接及中间加非金属过渡的柔性连接。