CN110735740A - 用于零滞后阀的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于零滞后阀的方法和系统。在一个示例中，阀包括突出部，所述突出部的形状适于维持阀的可移动部分和阀座之间的距离。

Description

用于零滞后阀的方法和系统
技术领域
本说明书总体上涉及一个或多个特征以及入口和出口尺寸，以在阀打开和关闭之间提供零滞后。
背景技术
可以使用各种类型的阀来调节从车辆的一个隔室到另一隔室的气体和液体流量。作为一个示例，阀可以被成形为调节从燃料系统的燃料蒸汽罐到发动机歧管的燃料蒸汽流量。然而，阀和其他类似的阀，或者响应压力而打开和关闭的止回阀，可能会突然打开和关闭。燃料蒸汽的突然增大或减小可能导致不期望的发动机工况(例如，“迟疑”)。
此外，解决阀滞后的尝试包括各种方法，诸如两级流动。Mills在美国专利5,253,668中示出了一种示例方法。其中，低滞后、压力操作的球头阀包括径向通气口和小的泄放孔。低于规定压力时，球体停靠在阀座上，以关闭除泄放孔以外的所有孔口。当燃料箱中的蒸汽压力达到预定压力时，球体平稳地从阀座上提升，以增大流量。
发明人在此已经认识到上述问题以及它们之间的相互关系，以及如Mills这种系统的潜在问题。作为一个示例，当压力减小时，减小的流量曲线跟踪增大的流量曲线，但仍有一些滞后。这种滞后可能会导致从阀位置发出刺耳的噪声，这对于一个或多个车辆乘员来说可能是可听见的。作为另一示例，Mills所示的球阀没有减小经历类似问题的活塞阀中的滞后。
一些阀可以利用电磁或外部控制模块来消除或显著减轻滞后。然而，这些阀增大了制造成本，并且可能易于劣化。此外，可以通过增大开口端口直径与阀活塞直径的比率来减轻滞后。然而，将比率增大到使得消除滞后的比率可能是不可行的。仅当开口端口直径等于活塞直径时才能完全消除滞后，这是不切实际的。这可能是由于在关闭位置需要一定的阀座面积来将活塞保持在壳体中。当阀在关闭位置和打开位置之间时，所述阀座面积在活塞面上形成差动主动液压区域，这从而形成滞后。此外，如果阀座面积与活塞面面积相比非常小，则在活塞边缘和阀座边缘上可能出现高于期望阈值的机械应力集中，这从而导致劣化。因此，仍然存在对被动操作的零滞后阀的需求，所述零滞后阀不会引起寄生能量损失。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种阀来解决，所述阀包括被成形为在阀壳体内振荡的活塞，其中突出部物理地联接到活塞，并且被成形为防止活塞在阀座的阈值距离内移动。以这种方式，在关闭位置和打开位置中，可以施加压力的活塞面积可以是均匀的。
作为一个示例，突出部还包括间隙，所述间隙被成形为将进入的压力跨越活塞的表面均匀地分布。此外，阀壳体包括布置在相对侧上的至少两个出口，这可以进一步有助于跨越活塞表面的表面的压力的均匀分布。通过这样做，可以消除阀的打开位置和关闭位置之间的滞后，从而导致阀的更平稳和更可预测的操作。
应理解，提供以上发明内容部分是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式部分中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式后面的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了包括在混合动力车辆中的发动机的示意图。
图2A和图2B相应示出了零滞后阀的关闭和打开位置。
图3A示出了布置在阀的移动部分顶部上的突出部的俯视图。
图3B示出了布置在阀的移动部分顶部上的突出特征的透视图。
图4示出了突出部的各种可选的横截面形状。
图2至图4大致按比例示出，但是如果需要，也可以使用其他相对尺寸。
具体实施方式
以下描述涉及用于将阀中的滞后减小到阈值滞后的系统和方法。在一个示例中，阈值滞后为零。阀可以是活塞或球阀，该活塞或球阀被成形为适于响应于包括在混合动力车辆中的发动机的一个或多个发动机操作参数进行调节，如图1所示。
零滞后阀可以被致动到关闭位置或打开位置，如图2A和图2B所示。在一些示例中，零滞后阀可以类似于止回阀起作用，其中阀的致动响应于压力、温度等。阀可以包括基于各种发动机操作参数用作入口和出口中的一个或多个的尺寸的开口。在图2A和图2B的示例中，阀包括一个入口和两个出口，出口彼此径向相对布置。
阀的可移动部分可在其上包括特征。在图3A中示出了可移动部分的俯视图。图3B中示出了进一步示出所述特征的可移动部分的透视图。所述特征可以包括多种形状，其中在图4中示出了所述特征的多种横截面。
图1至图4示出了各种部件的相对定位的示例配置。如果被示出为直接彼此接触或直接联接，则至少在一个示例中，此类元件可以相应被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可以相应彼此邻接或相邻。作为示例，彼此共面接触放置的部件可称为共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，在其间仅有空间并且没有其他部件的彼此分开定位的元件可如此称谓。作为又一示例，被示出为在彼此的上方/下方、在彼此相对侧上或者在彼此的左侧/右侧的元件可相对于彼此如此称谓。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部元件或元件的最顶部点可称为部件的“顶部”，并且最底部元件或元件的最底部点可称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可相对于图的竖直轴线，并且用于描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件竖直地定位在其他元件的上方。作为又一示例，图中描绘的元件的形状可称为具有那些形状(诸如像，圆形的、直线的、平面的、弯曲的、圆角的、倒角的、成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，被示出为在另一元件内或被示出为在另一元件外部的元件可以被如此称谓。应理解，被称为“基本上类似和/或相同”的一个或多个部件根据制造公差(例如，在1％至5％的偏差内)而彼此不同。
注意，图2B示出了箭头，指示哪里有气体流动的空间，并且装置壁的实线示出了哪里由于缺乏装置壁从一点跨越到另一点所形成的流体连通而阻碍了流动并且不可能连通。除了允许所述流体连通的壁中的开口之外，壁在区域之间形成分隔。
图1描绘了用于车辆的发动机系统100。车辆可以是具有与路面接触的驱动轮的道路车辆。发动机系统100包括发动机10，发动机10包括多个气缸。图1详细描述了一个这种气缸或燃烧室。发动机10的各个部件可以由电子发动机控制器12控制。
发动机10包括气缸体14和气缸盖16，气缸体14包括至少一个气缸孔20，气缸盖16包括进气门152和排气门154。在其他示例中，在发动机10被配置成二冲程发动机的示例中，气缸盖16可以包括一个或多个进气道和/或排气道。气缸体14包括气缸壁32，其中活塞36位于气缸壁32中并连接到曲轴40。因此，当联接在一起时，气缸盖16和气缸体14可以形成一个或多个燃烧室。因此，基于活塞36的振荡来调节燃烧室30的容积。燃烧室30在此也可以称为气缸30。燃烧室30示出为经由相应的进气门152和排气门154与进气歧管144和排气歧管148连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53来操作。替代地，进气门和排气门中的一者或多者可以由机电控制的阀线圈和电枢总成来操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。因此，当气门152和154关闭时，燃烧室30和气缸孔可以流体密封，使得气体不能进入或离开燃烧室30。
燃烧室30可以由气缸体14的气缸壁32、活塞36和气缸盖16形成。气缸体14可以包括气缸壁32、活塞36、曲轴40等。气缸盖16可以包括一个或多个燃料喷射器(诸如燃料喷射器66)、一个或多个进气门152以及一个或多个排气门(诸如排气门154)。气缸盖16可以经由紧固件(诸如螺栓和/或螺钉)联接到气缸体14。特别地，当联接时，气缸体14和气缸盖16可以经由垫圈彼此密封接触，并且因此气缸体14和气缸盖16可以密封燃烧室30，使得当进气门152打开时气体可以仅经由进气歧管144流入和/或流出燃烧室30，和/或当排气门154打开时仅经由排气歧管148流入和/或流出燃烧室30。在一些示例中，每个燃烧室30可以包括仅一个进气门和一个排气门。然而，在其他示例中，可以在发动机10的每个燃烧室30中包括一个以上的进气门和/或一个以上的排气门。
在一些示例中，发动机10的每个气缸都可以包括用于引发燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞192向气缸14提供点火火花。然而，在一些实施例中，诸如在发动机10可以通过自动点火或通过喷射燃料来引发燃烧的情况下，可以省略火花塞192，一些柴油发动机的情况就是如此。
燃料喷射器66可以定位成将燃料直接喷射到燃烧室30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号脉冲宽度FPW成比例地输送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。从驱动器68向燃料喷射器66供应工作电流，驱动器68对控制器12作出响应。在一些示例中，发动机10可以是汽油发动机，并且燃料箱可以包括汽油，汽油可以由喷射器66喷射到燃烧室30中。然而，在其他示例中，发动机10可以是柴油发动机，并且燃料箱可以包括柴油燃料，柴油燃料可以由喷射器66喷射到燃烧室中。此外，在发动机10被配置成柴油发动机的这种示例中，发动机10可以包括电热塞以发起燃烧室30中的燃烧。
进气歧管144被示出为与节气门62连通，节气门62调节节流板64的位置以控制到发动机气缸30的气流。这可以包括控制来自进气增压室146的增压空气的气流。在一些实施例中，可以省略节气门62，并且可以经由联接到进气通道42并位于进气增压室146上游的单个进气系统节气门(AIS节气门)82来控制到发动机的气流。在另外的示例中，可以省略AIS节气门82，并且可以利用节气门62控制到发动机的气流。
在一些实施例中，发动机10被配置成提供排气再循环或EGR。当包括EGR时，EGR可以被提供为高压EGR和/或低压EGR。在发动机10包括低压EGR的示例中，低压EGR可以从排气系统中在涡轮164下游的位置经由EGR通道135和EGR阀138在进气系统(AIS)节气门82下游和压缩机162上游的位置处提供给发动机进气系统。当存在驱动流的压差时，EGR可以从排气系统汲取到进气系统。可以通过部分关闭AIS节流阀82来形成压差。节流板84控制压缩机162的入口处的压力。可以电控制AIS，并且可以基于可选的位置传感器88调节其位置。
环境空气经由进气通道42被吸入燃烧室30，进气通道42包括空气滤清器156。因此，空气首先通过空气滤清器156进入进气通道42。然后，压缩机162从进气通道42汲取空气，以经由压缩机出口管(图1中未示出)向增压室146供应压缩空气。在一些示例中，进气通道42可以包括具有滤清器的气箱(未示出)。在一个示例中，压缩机162可以是涡轮增压器，其中压缩机162的动力通过涡轮164从排气流汲取。具体地，排气可以使涡轮164旋转，涡轮164经由轴161联接到压缩机162。废气门72允许排气绕过涡轮164，使得可以在变化的工况下控制增压压力。废气门72可以响应于增大的增压需求而关闭(或者可以减小废气门的开度)，诸如在操作员踩下加速踏板期间。通过关闭废气门，可以增大涡轮上游的排气压力，从而提高涡轮转速和峰值功率输出。这允许升高增压压力。另外，当压缩机再循环阀部分打开时，废气门可以朝向关闭位置移动以维持期望的增压压力。在另一示例中，废气门72可以响应于减小的增压需求而打开(或者可以增大废气门的开度)，诸如在操作员松开加速踏板期间。通过打开废气门，可以降低排气压力，从而降低涡轮转速和涡轮功率。这允许降低增压压力。
然而，在替代实施例中，压缩机162可以是机械增压器，其中到压缩机162的动力从曲轴40汲取。因此，压缩机162可以经由诸如带的机械联动装置联接到曲轴40。因此，曲轴40输出的旋转能量的一部分可以传递到压缩机162，以便为压缩机162提供动力。
压缩机再循环阀158(CRV)可以设置在压缩机162周围的压缩机再循环路径159中，使得空气可以从压缩机出口移动到压缩机入口，以便减小可能跨越压缩机162产生的压力。增压空气冷却器157可以在增压室146中定位在压缩机162下游，用于冷却输送到发动机进气口的增压空气充气。然而，在如图1所示的其他示例中，增压空气冷却器157可以定位在进气歧管144中的电子节气门62的下游。在一些示例中，增压空气冷却器157可以是空气-空气增压空气冷却器。然而，在其他示例中，增压空气冷却器157可以是液体-空气冷却器。
在所描绘的示例中，压缩机再循环路径159被配置成将冷却的压缩空气从增压空气冷却器157的上游再循环到压缩机入口。在替代示例中，压缩机再循环路径159可以被配置成将压缩空气从压缩机的下游和增压空气冷却器157的下游再循环到压缩机入口。CRV158可以经由来自控制器12的电信号打开和关闭。CRV 158可以被配置成具有默认半打开位置的三态阀，CRV 158可以从默认半打开位置移动到完全打开位置或完全关闭位置。
通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在排放控制装置70的上游联接到排气歧管148。替代地，双态排气氧传感器可代替UEGO传感器126。在一个示例中，排放控制装置70可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。虽然所描绘的示例示出了UEGO传感器126在涡轮164上游，但是应理解，在替代实施例中，UEGO传感器可以在排气歧管中定位在涡轮164下游和排放控制装置70上游。附加地或替代地，排放控制装置70可以包括柴油氧化催化剂(DOC)和/或柴油冷启动催化剂、微粒滤清器、三元催化剂、NOx捕集器、选择性催化还原装置及其组合。在一些示例中，传感器可以布置在排放控制装置70的上游或下游，其中传感器可以被配置成诊断排放控制装置70的状况。
图1中将控制器12示出为微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12示出为除了接收先前讨论的那些信号之外，还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到输入装置130用于感测由车辆操作员132调节的输入装置踏板位置(PP)的位置传感器134；用于确定末端气体点火的爆震传感器(未示出)；来自联接到进气歧管144的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自联接到增压室146的压力传感器122的增压压力的测量值；来自感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，热线空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可以感测气压(传感器未示出)以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，霍尔效应传感器118在曲轴的每转中产生预定数量的等间隔脉冲，从中可以确定发动机转速(RPM)。输入装置130可以包括加速踏板和/或制动踏板。因此，来自位置传感器134的输出可以用于确定输入装置130的加速踏板和/或制动踏板的位置，并且因此确定期望的发动机扭矩。因此，可以基于输入装置130的踏板位置估计车辆操作员132所请求的期望发动机扭矩。
在一些示例中，车辆5可以是具有可用于一个或多个车轮59的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆5是仅具有发动机的常规车辆，或仅具有电机的电动车辆。在所示示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器56接合时，发动机10的曲轴40和电机52经由变速器54连接到车轮59。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴40和电机52之间，并且第二离合器56设置在电机52和变速器54之间。控制器12可以向每个离合器56的执行器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴40与电机52和与其连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与其连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置，包括如并联、串联或串并联混合动力车辆。
电机52从牵引电池58接收电力以向车轮59提供扭矩。电机52还可以作为发电机操作，以例如在制动操作期间提供电力从而对电池58充电。
控制器12接收来自图1的各种传感器的信号并且采用图1的各种执行器，以基于接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调节发动机操作。例如，可以基于来自ECT传感器112的反馈来进行电机52的调节操作。
车辆5还可以包括布置在发动机系统100、变速器54、传动系或其他区域的一个或多个位置的阀210。更具体地，阀210可以流体地联接到压缩机162的冷却通道，并且可以被成形为使冷却剂流向冷却通道。阀210的另一示例可以流体地联接到冷却套筒114，以调节流入冷却套筒或从冷却套筒流出的冷却剂。附加地或替代地，如本领域的普通技术人员已知的，阀210可以布置在类似于燃料滤罐抽取阀的位置中。下面更详细地描述阀210。
现在转向图2A和图2B，它们相应示出了布置在关闭位置和打开位置的阀210的实施例200和250。阀210可以布置在车辆(例如，图1的车辆5)的发动机系统、变速器系统、传动系和其他液压系统中的一者或多者中，并且可以被成形为调节流体的流量，其中流体可以是气体、液体、其中布置有一定量固体物质的液体和/或其组合。
阀210可以包括阀壳体212，阀壳体212具有联接到其中布置有弹簧216的可移动部分214。在此，可移动部分214是活塞214，并且阀210是活塞阀。然而，应理解，本文所述的被成形为减小阀210的打开和关闭之间的滞后的特征也可以应用于球型阀。
在图2A中，实施例200示出了在关闭位置的阀210，其中没有流体可以流过所述阀。关闭位置可以是阀210的默认位置，其中弹簧216迫使活塞214到阀210的顶部。附加地或替代地，弹簧216可以响应于外部条件小于阈值量而迫使活塞214到阀210的顶部。外部条件可以包括温度、压力、湿度等中的一者或多者。在此，外部条件是压力。因此，弹簧216可以被成形和张紧以响应压力，使得当压力等于或大于阈值量时，弹簧216可以被压缩，并且阀210可以被移动到打开位置，如图2B所示。因此，压力可以克服弹簧216的力。如将在此描述的，阀210包括适用于将压力均匀地分布到活塞214的表面的特征，使得阀210的打开位置和关闭位置之间的滞后被消除。
阀210包括至少一个入口222，入口222可以沿阀210的中心轴线292对称地布置。中心轴线292可以平行于活塞214关于其振荡的轴线。入口222可以是圆形、正方形或一些其他形状。在此，入口222是圆形的，并且包括入口直径224。
阀210还包括多个出口230。更具体地，多个出口230可以包括第一出口232和第二出口236。第一出口232和第二出口236的尺寸和形状可以基本上相同。第一出口宽度234可以等于第二出口宽度238。在此，第一出口宽度234和第二出口宽度238是第一出口直径234和第二出口直径238。第一出口直径234和第二出口直径238可以小于入口直径224。在一个示例中，第一出口直径234和第二出口直径238的总和等于入口直径224。作为另一示例，第一出口232和第二出口236的面积总和可以等于入口222的面积。以这种方式，进入阀210的内部容积218的流体的量可以等于离开内部容积218的流体的量。
第一出口232和第二出口236可以彼此直接相对(directly across)布置。在一个示例中，第一出口232和第二出口236彼此精确地相对地布置。以这种方式，第一出口232和第二出口236可以沿垂直于中心轴线292的轴线分开180°。通过将第一出口232和第二出口236彼此直接相对布置，可以平衡活塞214的侧向载荷。
在一些示例中，多个出口230可以包括两个以上的出口。例如，多个出口230可以包括关于阀体212对称地布置的三个、四个、五个、六个、七个等数量的出口。例如，如果多个出口230包括三个出口，则出口可以分开120°。
基于入口222、第一出口232、第二出口236、活塞214、阀体212和弹簧216的布置和形状，阀210可以关于中心轴线292完全旋转和双侧对称。通过维持阀210的对称，跨越活塞214的表面的压力分布可以通过阀210的多种位置和条件而基本上均匀，从而将滞后减小到零。
阀210还可以包括通气口252，通气口252布置在靠近阀210底部的阀座213的远侧。通气口252可以布置在活塞214下方，使得流入阀210中的流体可以不流过通气口252。阀252可以允许在弹簧室中发生吸入，其中弹簧216在活塞214的振荡期间布置在弹簧室中。另外，通气口252可用于将活塞214和阀壳体212之间泄漏的流体排放到弹簧室。以这种方式，通气口252可以另外地用于减轻泄漏流体的积聚，否则泄漏流体的积聚会降低阀210的功能。通气口252可以流体地联接到环境大气，或者可以将流体重定向到流体地联接到入口222的流体源。
阀210还包括突出部242，突出部242可以布置在活塞214和阀座213之间。当阀210在关闭位置时，如图2A的示例所示，突出部242可以与阀座形成线接触。这种线接触可以允许处于关闭位置的活塞214的突出开口表面积基本上等于处于打开位置的活塞214的突出开口表面积。因此，突出部242可以相对坚固，其中突出部特征的坚固性可以使得弹簧216的力在压靠阀座213时不会压缩突出部242。
换句话说，突出部242可维持活塞214和阀座213之间的距离246，使得活塞214的可施加压力的有效面积可在活塞214的任何位置(例如，完全关闭、完全打开或其间的位置)基本上相等。以这种方式，活塞214可以不移动到阀座213的距离246内的位置。因此，在阀座213和活塞214之间恒定地维持等于或大于距离246的距离。
突出部242可以包括一种或多种材料，包括但不限于碳纤维、泡沫、硅、塑料等。泡沫可以是高密度或低密度泡沫，其包括基于弹簧216的储存能量的期望硬度。塑料可以是硬塑料。
突出部242还包括布置在突出部242的部分之间的空间244和/或开口244和/或间隙244。在一个示例中，突出部242包括对称地布置在活塞214上的第一突出部242A和第二突出部242B，其中间隙244布置在突出部中的每一个的末端之间。下面参考图3A和图3B更详细地说明了突出部242和间隙244。
间隙244可以引导流体跨越活塞214的表面均匀地散布，突出部242物理地联接到所述表面，从而允许整个活塞表面基本上等于有效液压面积。因此，阀座213的表面积可以对有效液压面积形成零影响，否则在阀的先前示例中，诸如上述阀中，这将形成面积差异。第一出口232和第二出口236、突出部242和间隙244的组合可以允许阀入口压力施加在活塞214的整个表面上，即使在关闭位置也是如此。当阀入口压力克服弹簧216的力并向下推动活塞214时，活塞214上的液压面积发生零变化，因为活塞214可能仅在关闭位置形成线接触。因此，在阀210的打开位置和关闭位置之间不产生压力滞后，从而使得阀210能够以最小到零噪声、零振动和零振粗糙度(NVH)问题而平稳操作。
一旦活塞214完全向下移动到完全打开位置并且弹簧216被压缩，则由箭头294描绘的流体可流过入口222并穿过第一出口232和第二出口236，如图2B的示例中所示。在一些示例中，流过第一出口232和第二出口236的流体可流向单个部件(例如，发动机)。附加地或替代地，第一出口232可以流体地联接到第一部件，并且第二出口236可以流体地联接到不同于第一部件的第二部件。因此，阀210可以进一步被成形为向两个不同的发动机部件提供流体。以这种方式，可以基于意图接收流体的部件的数量来调节出口的数量。在一些示例中，阀210可以用作分流器，其中阀210可以将进入的流体流均匀地或不均匀地分成两个或更多个单独的部件。
现在转向图3A，其示出了零滞后阀(例如，图2的阀210)的活塞214的俯视图300。俯视图300示出了第一突出特征242A和第二突出特征242B的布置。俯视图还示出了第一突出特征242A和第二突出特征242B相对于第一间隙244A、第二间隙244B以及第一出口232和第二出口236的布置。
如上所述，阀完全对称，其中第一出口232和第二出口236沿水平轴线彼此直接相对布置。第一突出部242A和第二突出部242B可以直接布置在沿水平轴线彼此直接相对的第一出口232和第二出口236之间。以这种方式，当活塞214处于使得第一出口232和第二出口236以及第一突出部242A和第二突出部242B处于相同高度的位置时，第一出口232和第二出口236以及第一突出部242A和第二突出部242B中的每一者都可以关于水平轴线对准。
第一突出部242A和第二突出部242B可以在形状和尺寸上基本上相同。第一突出部242A和第二突出部242B可以是弧形的，其中突出部的弧可以遵循活塞214的轮廓。也就是说，活塞214的边缘和/或外周到第一突出部242A或第二突出部242B之间的距离可以是均匀的。
第一间隙244A可以布置在第一突出部242A和第二突出部242B的第一对相邻末端之间。类似地，第二间隙244B可以布置在第一突出部242A和第二突出部242B的不同于第一对的第二对相邻的末端之间。第一间隙244A和第二间隙244B可被类似地设定尺寸和成形。第一间隙244A和第二间隙244B可以被成形为调节施加在活塞214上的力。在一个示例中，第一间隙244A和第二间隙244B被成形为沿活塞214的表面均匀地分布力，以消除滞后。以这种方式，第一间隙244A和第二间隙244B可以被成形为将流体和/或压力从第一突出部242A和第二突出部242B的径向内部位置引导到径向外部位置，或反之亦然。
现在转向图3B，图3B示出了活塞214以及第一突出部242A和第二突出部242B的透视图350。第一突出部242A和第二突出部242B可以是弯曲的半圆柱体，所述弯曲的半圆柱体与活塞214的圆周和/或边缘和/或外周间隔开。第一突出部242A和第二突出部242B可以包括第一外部半径r1和第二外部半径r2。第二外部半径r2大于第一外部半径r1，其中从活塞214的中心测量半径中的每一个。在一个示例中，中心轴线，诸如图2的中心轴线292，可以直接穿过活塞214的中心。
可以从活塞214的中心到第一突出部242A或第二突出部242B的内边缘测量第一外部半径r1。可以从活塞214的中心到第一突出部242A或第二突出部242B的外边缘测量第二外部半径r2。第二外部半径r2和第一外部半径r1之间的差可以等于第一突出部242A和第二突出部242B的宽度。
在一些示例中，附加地或替代地，第一外部半径r1和第二外部半径r2可以基于活塞214的直径352。在一些示例中，第一外部半径r1和第二外部半径r2可以等于活塞214的直径352的10％至45％之间的值。在一些示例中，附加地或替代地，第一外部半径r1和第二外部半径r2可以在直径352的35％至45％之间。
第一突出部242A和第二突出部242B的高度354可以对应于气缸的半径，其中第一突出部242A和第二突出部242B是由此被成形的。附加地或替代地，高度354可以基本上等于第一外部半径r1和第二外部半径r2的差的一半。也就是说，第一外部半径r1和第二外部半径r2之间的差可以对应于气缸的直径，其中第一突出部242A和第二突出部242B的形状类似于气缸的一半，其中半圆柱体是弯曲的以匹配活塞214的曲率。
第一突出部242A和第二突出部242B的高度354可以是固定的。在一个示例中，高度354不改变。因此，随着活塞214沿轴线(例如，图2的中心轴线292)振荡，即使当与阀的阀座(例如，图2的阀210的阀座213)接触时，高度354也可以保持恒定。因此，高度354可以基本上等于在活塞214和阀座之间维持的阈值距离(例如，图2的距离246)。
可以从第一突出部242A和第二突出部242B的相邻末端测量间隙宽度356。对于第一间隙244A和第二间隙244B中的每一个，间隙宽度356可以是相等的。由于第一突出部242A和第二突出部242B是不可移动的，因此间隙宽度356可以是固定的。
图2、图3A和图3B示出了阀的一个实施例，所述阀包括可移动部分，所述可移动部分具有与其物理地联接的突出部。其中，突出部被分成两件，其间布置有间隙。然而，应理解，在不脱离本公开的范围的情况下，突出部的其他形状和布置可以布置在阀的可移动部分上。突出部是弯曲的以模仿可移动部分的曲线以维持对称。同样地，间隙可以类似地弯曲以维持阀的对称，以至少部分地避免跨越可移动部分的表面的压力不平衡。
突出部可以是半圆柱体的，其中半圆柱体的平坦侧面物理地联接到可移动部分的表面(例如，上表面)并且与可移动部分的表面(例如，上表面)共面接触。突出部可用于防止可移动部分的表面与阀的阀座之间的接触。在一个示例中，突出部维持至少最小距离，所述最小距离基本上等于阀座和可移动部分之间的突出部的高度。应理解，可以基于与布置有阀的系统相关联的压力来调节突出部、间隙、阀的入口和阀的出口的尺寸。例如，如果第一系统通常经历高于第二系统的压力，则布置在第一系统中的阀可以相比于布置在第二系统中的阀包括更大的：出口，其具有增大的直径；突出部，其具有增大的高度；以及间隙，其具有增大的弧长。
突出部和间隙的轮廓可以基本上是圆形的，其中突出部和间隙的圆可以包括小于可移动部分的圆周的圆周。所述间隙沿一轴线彼此直接相对布置，所述轴线垂直于活塞沿其进行振荡的中心轴线和出口沿其进行布置的轴线两者。在其中布置有两个以上出口的阀的示例中，间隙可以布置成使得它们不与任何出口对准。以这种方式，间隙可能与阀的出口径向地错位。在一些示例中，间隙可以与阀的出口中的至少一些径向对准。
现在转向图4，图4示出了不同突出部形状的多个横截面。在实施例400中，横截面是半圆和/或半圆柱体。因此，实施例400可以是图2、图3A和图3B中所示的突出部的横截面。
在实施例410中，突出部的横截面是子弹形的。因此，当阀处于完全关闭位置时，诸如图2所示的位置，子弹的整个基部可以接触阀座。
在实施例420中，突出部的横截面是三角形的。因此，当阀处于完全关闭位置时，诸如图2所示的位置，三角形的末端或侧面可以接触阀座。附加地或替代地，三角形的末端可以是钝的，如虚线末端422所示，以减轻在突出部上发生的机械应力的集中。
在实施例430中，突出部的横截面是梯形的。因此，当阀处于完全关闭位置时，诸如图2所示的位置，梯形的整个侧面可以接触阀座。
在实施例440中，突出部的横截面是人字形和/或箭头形。因此，当阀处于完全关闭位置时，诸如图2所示的位置，人字形的整个侧面或末端可以接触阀座。附加地或替代地，人字形的末端可以是钝的，如虚线末端442所示，以减轻在突出部上发生的机械应力的集中。
在实施例450中，突出部的横截面是五边形。因此，当阀处于完全关闭位置时，诸如图2所示的位置，五边形的整个侧面或拐角可以接触阀座。附加地或替代地，五边形的末端可以是钝的，如虚线末端452所示，以减轻在突出部上发生的机械应力的集中。
在一些示例中，附加地或替代地，突出部可以是单个连续的环。然而，为了允许流体从突出部径向向内和径向向外流动，突出部可以包括延伸穿过其主体的多个通道。以这种方式，物理地联接到阀的可移动部分的突出部部分可以被多个通道的通道分开。换句话说，多个通道中的每个通道可以与突出部的物理地联接到可移动部分的部分交替。
在一些实施例中，附加地或替代地，可以有两个以上的突出部和两个以上间隙。例如，可以有三个、四个、五个、六个、七个或更多个突出部和间隙。突出部和间隙可以彼此交替，使得维持阀的对称并且没有两个突出部接触。
以这种方式，阀可以包括被成形为消除打开位置和关闭位置之间的滞后的特征。这些特征包括在活塞表面上布置相对的阀出口和一对半圆柱形突出部。将这些特征与阀结合的技术效果是在阀的所有位置期间维持活塞的有效压力面积。通过这样做，阀操作可以更加平稳，并且可以消除从阀发出的噪声。
一种阀的实施例，其包括活塞，所述活塞被成形为在阀壳体内振荡，其中突出部物理地联接到活塞并且被成形为防止活塞在阀座的阈值距离内移动。阀的第一示例还包括，其中阀壳体包括单个入口，所述单个入口沿中心轴线对称地布置，所述活塞沿所述中心轴线振荡。阀的第二示例，可选地包括第一示例，还包括其中阀壳体包括第一出口和第二出口，所述第一出口和第二出口沿垂直于中心轴线的轴线彼此直接相对布置。阀的第三示例，可选地包括第一示例和/或第二示例，还包括其中突出部是第一突出部，并且其中第二突出部物理地联接到活塞。阀的第四示例，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个示例，还包括其中第一突出部和第二突出部是相同的。阀的第四示例，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个示例，还包括其中间隙将第一突出部和第二突出部分开，并且其中阀关于其中心轴线完全对称。
一种系统的实施例，其包括压力控制装置，压力控制装置包括可移动部分，所述可移动部分被成形为调节通过入口和多个出口的流体流量，所述压力控制装置还包括物理地联接到所述可移动部分的顶部的一个或多个突出部，并且其中所述压力控制装置是对称的。所述系统的第一示例还包括其中突出部包括第一突出部和第二突出部，并且其中第一突出部和第二突出部彼此直接相对布置并且相对于多个出口径向向内。所述系统的第二示例，可选地包括第一示例，还包括其中第一突出部和第二突出部不受流体流动的影响，并且其中间隙布置在第一突出部和第二突出部之间并将第一突出部和第二突出部分开，并且其中流体流过间隙。所述系统的第三示例，可选地包括第一示例和/或第二示例，还包括其中一个或多个突出部仅包括单个突出部，并且其中突出部不连续地联接到活塞，并且其中在突出部的没有物理地联接到活塞的部分存在用于使流体流动的空间。所述系统的第四示例，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个示例，还包括其中一个或多个突出部维持活塞和压力控制装置的阀座之间的最小距离。所述系统的第五示例，可选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个，还包括一个或多个突出部仅经由顶点接触阀座，而不响应于接触阀座而压缩。所述系统的第六示例，可选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个示例，还包括处于关闭位置的活塞的第一有效液压面积等于处于打开位置的活塞的第二有效液压面积。所述系统的第七示例，可选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个示例，还包括压力控制装置在其打开和关闭之间维持零滞后。所述系统的第八示例，可选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个示例，还包括压力控制装置包括在发动机、变速器和传动系中的一者或多者中。
一种方法的实施例，其包括：通过将第一压力均匀地施加到阀的活塞的第一有效面积来关闭阀，并且通过将第二压力均匀地施加到活塞的第二有效面积来打开阀，其中第一有效面积和第二有效面积完全相同；其中活塞还包括物理地联接到活塞的顶表面的第一突出部和第二突出部，并且其中第一突出部和第二突出部被成形为使流体在第一突出部和第二突出部之间流动的第一间隙和第二间隙分开。所述方法的第一示例还包括其中流体经由单个入口进入阀，均匀地流过活塞的顶表面，并经由第一出口和第二出口离开阀。所述方法的第二示例，可选地包括第一示例，还包括其中第一出口和第二出口彼此间隔180°布置，并且其中阀关于平行于活塞的运动方向的中心轴线对称。所述方法的第三示例，可选地包括第一示例和/或第二示例，还包括其中第一突出部和第二突出部是刚性的，并且不会响应于活塞移动到第一突出部和第二突出部接触阀的阀座的关闭位置而反冲(recoil)。所述方法的第四示例，可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个示例，还包括其中第一突出部和第二突出部是半圆柱体，是弯曲的以匹配活塞的曲线。
应理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求特别指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个这种要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。这种权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，提供了一种阀，所述阀具有被成形为在阀壳内振荡的活塞，其中突出部物理地联接到活塞并且被成形为防止活塞在阀座的阈值距离内移动。
根据实施例，阀壳体包括沿阀的中心轴线对称地布置的单个入口，活塞沿所述中心轴线振荡。
根据实施例，阀壳体包括第一出口和第二出口，所述第一出口和第二出口沿垂直于中心轴线的轴线彼此直接相对布置。
根据实施例，突出部是第一突出部，并且其中第二突出部物理地联接到活塞。
根据实施例，第一突出部和第二突出部被相同地成形，并且其中第一突出部和第二突出部的形状是具有与活塞的顶侧共面接触的平坦侧面的半圆柱体，并且其中半圆从平坦侧面延伸，半圆的一部分被成形为在不压缩的情况下接触阀座，并且其中第一突出部和第二突出部是弯曲的以匹配活塞的圆周的曲线。
根据实施例，间隙将第一突出部和第二突出部分开，并且其中阀是旋转的和双侧对称的。
根据本发明，提供了一种系统，其具有压力控制装置，压力控制装置包括可移动部分，所述可移动部分被成形为调节通过入口和多个出口的流体流量，所述压力控制装置还包括物理地联接到所述可移动部分的顶部的一个或多个突出部，并且其中所述压力控制装置是对称的。
根据实施例，突出部包括第一突出部和第二突出部，并且其中第一突出部和第二突出部彼此直接相对布置，并且相对于多个出口径向向内。
根据实施例，第一突出部和第二突出部不受流体流动的影响，并且其中间隙被布置在第一突出部和第二突出部之间并将第一突出部和第二突出部分开，并且其中流体流过间隙，间隙与多个出口的每个出口径向地错位。
根据实施例，所述一个或多个突出部仅包括单个突出部，并且其中突出部不连续地联接到活塞，并且其中在突出部的没有物理地联接活塞的部分存在用于使流体流动的空间。
根据实施例，一个或多个突出部维持活塞与压力控制装置的阀座之间的最小距离。
根据实施例，一个或多个突出部不压缩，并且其中一个或多个突出部包括第一突出部和第二突出部，并且其中第一突出部和第二突出部经由第一间隙和第二间隙彼此间隔开，第一间隙和第二间隙在形状和尺寸上相同，并且其中第一间隙和第二间隙被成形为遵循第一突出部和第二突出部的曲率，其中第一突出部和第二突出部的组合曲率以及第一间隙和第二间隙完成了圆周小于可移动位置的圆周的圆。
根据实施例，处于关闭位置的活塞的有效液压面积等于处于打开位置的活塞的有效液压面积。
根据本发明，压力控制装置通过完全关闭位置，完全打开位置和它们之间的位置维持零滞后。
根据实施例，压力控制装置包括在发动机系统，变速器系统和传动系中的一者或多者中。
根据本发明，一种方法包括：通过将第一压力均匀地施加到阀的活塞的第一有效面积来关闭阀，并且通过将第二压力均匀地施加到活塞的第二有效面积来打开阀，其中第一有效面积和第二有效面积完全相同；其中活塞还包括物理地联接到活塞的顶表面的第一突出部和第二突出部，并且其中第一突出部和第二突出部被成形为使流体在第一突出部和第二突出部之间流动的第一间隙和第二间隙分开。
根据实施例，流体经由单个入口进入阀，均匀地流过活塞的顶表面，并且经由第一出口和第二出口离开阀。
根据实施例，第一出口和第二出口彼此间隔开180°布置，并且阀关于平行于活塞的运动方向的中心轴线对称。
根据实施例，第一突出部和第二突出部是刚性的，并且不会响应于活塞移动到完全关闭位置而反冲，在所述完全关闭位置，第一突出部和第二突出部接触阀的阀座。
根据实施例，第一突出部和第二突出部是半圆柱体，是弯曲的以匹配活塞的曲线。

Claims (15)

1.一种阀，其包括：
活塞，其被成形为在阀壳体内振荡，其中突出部物理地联接到所述活塞并且被成形为防止所述活塞在阀座的阈值距离内移动。
2.如权利要求1所述的阀，其中所述阀壳体包括沿所述阀的中心轴线对称地布置的单个入口，所述活塞沿所述阀的中心轴线振荡。
3.如权利要求2所述的阀，其中所述阀壳包括第一出口和第二出口，所述第一出口和第二出口沿垂直于所述中心轴线的轴线彼此直接相对布置。
4.如权利要求1所述的阀，其中所述突出部是第一突出部，并且其中第二突出部物理地联接到所述活塞。
5.如权利要求4所述的阀，其中所述第一突出部和所述第二突出部被相同地成形，并且其中所述第一突出部和所述第二突出部的形状是具有与所述活塞的顶侧共面接触的平坦侧面的半圆柱体，并且其中半圆从所述平坦侧面延伸，所述半圆的一部分被成形为在不压缩的情况下接触所述阀座，并且其中所述第一突出部和所述第二突出部是弯曲的以匹配所述活塞的圆周的曲线。
6.如权利要求4所述的阀，其中间隙将所述第一突出部和第二突出部分开，并且其中所述阀是旋转的并且双侧对称的。
7.一种系统，其包括：
压力控制装置，其包括可移动部分，所述可移动部分被成形为调节通过入口和多个出口的流体流量，所述压力控制装置还包括物理地联接到所述可移动部分的顶部的一个或多个突出部，并且其中所述压力控制装置是对称的。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述突出部包括第一突出部和第二突出部，并且其中所述第一突出部和第二突出部彼此直接相对布置，并且相对于所述多个出口径向向内。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述第一突出部和第二突出部不受流体流动的影响，并且其中间隙被布置在所述第一突出部和第二突出部之间并将所述第一突出部和第二突出部分开，并且其中流体流过所述间隙，所述间隙与所述多个出口中的每个出口径向地错位。
10.如权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个突出部仅包括单个突出部，并且其中所述突出部不连续地联接到所述活塞，并且其中在所述突出部的没有物理地联接到所述活塞的部分存在用于使流体流动的空间。
11.如权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个突出部维持所述活塞与所述压力控制装置的阀座之间的最小距离。
12.如权利要求7所述的系统，其中所述一个或多个突出部不压缩，并且其中所述一个或多个突出部包括第一突出部和第二突出部，并且其中所述第一突出部和第二突出部经由第一间隙和第二间隙彼此间隔开，所述第一间隙和第二间隙在形状和尺寸上相同，并且其中所述第一间隙和第二间隙被成形为遵循所述第一突出部和第二突出部的曲率，其中所述第一突出部和第二突出部的组合曲率以及所述第一间隙和第二间隙完成了圆周小于可移动位置的圆周的圆。
13.如权利要求7所述的系统，其中处于关闭位置的所述活塞的有效液压面积等于处于打开位置的所述活塞的有效液压面积。
14.如权利要求7所述的系统，所述压力控制装置通过完全关闭位置、完全打开位置以及它们之间的位置维持零滞后。
15.如权利要求7所述的系统，其中所述压力控制装置被包括在发动机系统、变速器系统和传动系中的一者或多者中。
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