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Technisches Gebiet
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf die Steuerungstechnologien und insbesondere auf ein Fluideinspritzsteuersystem und ein Fluidkreislaufsystem mit dem Steuersystem.
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Hintergrund
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In einigen Prozesssteuersystemen, wie beispielsweise einem Kühlsystem, wird ein Kompressor im Allgemeinen verwendet, um ein Fluid, wie beispielsweise ein Kältemittel und ein Schmiermittel aus beispielsweise einem Verdampfer zu verdichten und das komprimierte Fluid beispielsweise in einen Kondensator einzuspeisen. Wenn eine Last erhöht wird, muss eine Laufgeschwindigkeit des Kompressors erhöht werden, um den Strom des Fluids zu erhöhen, um die Anforderungen der Last zu erfüllen. Mit der Erhöhung der Laufgeschwindigkeit des Kompressors wird jedoch die Temperatur des aus dem Kompressor ausgegebenen Fluids entsprechend erhöht, was zu einer Verschlechterung der Eigenschaften des Fluids führt. Beispielsweise wird die Kühleigenschaft des Kältemittels oder die Schmiereigenschaft des Schmiermittels verschlechtert, was wiederum zu einer Verminderung im Wirkungsgrad des Kompressors und zu einer Verringerung in Zuverlässigkeit und Stabilität des Systems führt. Um den normalen Betrieb des Kompressors und des Systems mit dem Kompressor zu gewährleisten, kann eine Steuerung verwendet werden, die ein Flüssigkeitseinspritzventil steuert, um das Fluid, das von einem Ausgang des Kondensators ausgegeben wird, direkt in den Kompressor einzuspritzen, um die Temperatur des aus dem Kompressor ausgegebenen Fluids zu senken.
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Wenn die Steuerung abgeschaltet wird, beispielsweise wenn der Steuerung eine unzureichende oder niedrigere Spannung zugeführt wird oder die Leistungsversorgung für die Steuerung unterbrochen wird, könnte die Steuerung das Flüssigkeitseinspritzventil nicht weiter steuern. Um zu verhindern, dass das Flüssigkeitseinspritzventil das Fluid mit einem Öffnungsgrad in den Verdichter einspritzt, bevor die Steuerung abgeschaltet wird, ist das System im Allgemeinen mit einem zusätzlichen Magnetventil versehen, um zu verhindern, dass das Fluid, beispielsweise ein Kältemittel, durch das Flüssigkeitssteuersystem in den Kompressor eingespritzt wird. Dieses Steuerschema erhöht die Steuerungskomplexität des Gesamtsystems und erhöht auch die Kosten der Kunden für das Magnetventil, die zugehörigen Steuerkreise und deren Installation.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die vorliegende Offenbarung soll mindestens einen Aspekt der oben genannten Nachteile oder Probleme oder andere Nachteile oder Probleme überwinden oder lösen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Fluideinspritzsteuersystem ein Einspritzventil, eine Steuervorrichtung und eine Energiespeichervorrichtung auf; das Einspritzventil ist in einem Pfad angeordnet, entlang dessen ein Fluid in eine Vorrichtung strömt, wobei die Energiespeichervorrichtung so ausgebildet ist, dass sie als Reaktion auf das Ausschalten der Steuervorrichtung der Steuervorrichtung Energie zuführt, um einen Betrieb der Steuervorrichtung aufrecht zu erhalten, und die Steuervorrichtung ist so ausgebildet, dass sie als Reaktion auf das Ausschalten der Steuervorrichtung das zu schließende Einspritzventil steuert.
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In einer Ausführungsform ist die Steuervorrichtung weiterhin so ausgebildet, dass sie in einem Zustand, in dem die Steuervorrichtung eingeschaltet ist, einen Öffnungsgrad des Einspritzventils steuert, um einen Strom des durch das Einspritzventil in die Einrichtung eingespritzten Fluids zu steuern.
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In einer Ausführungsform weist das Fluideinspritzsteuersystem weiterhin eine Abschalterfassungsschaltung auf, die ausgebildet ist, um einen Zustand der Energieversorgung von einer externen Leistungsversorgung zu der Steuervorrichtung zu erfassen, und ein Abschaltsignal an die Steuervorrichtung zu senden als Reaktion auf ein Abschalten der Energieversorgung von der externen Energiequelle zu der Steuervorrichtung.
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In einer Ausführungsform weist das Fluideinspritzsystem weiterhin eine Ventilantriebsschaltung auf, die ausgebildet ist, um einen Öffnungsgrad des Einspritzventils zu steuern, und die Steuervorrichtung ist weiterhin ausgebildet, um als Reaktion auf das Empfangen des Absschaltsignals ein Ventilschließsignal an die Ventilantriebsschaltung zu senden, so dass die Ventilantriebsschaltung das zu schließende Einspritzventil steuert.
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In einer Ausführungsform ist die Ventilantriebsschaltung ausgebildet, um einen Ventilbetätigungsmechanismus zu steuern, um das zu öffnende Einspritzventil in einen gesteuerten Öffnungsgrad zu bringen oder das zu schließende Einspritzventil anzutreiben.
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In einer Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung weiterhin ausgebildet, um als Reaktion auf das Abschalten der Steuervorrichtung die Stromversorgung der Ventilantriebsschaltung und/oder des Ventilbetätigungsmechanismus fortzusetzen.
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In einer Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung elektrisch mit einer externen Leistungsversorgung verbunden, die ausgebildet ist, um der Steuervorrichtung Leistung zuzuführen.
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In einer Ausführungsform weist die Energiespeichereinrichtung einen Superkondensator oder eine wiederaufladbare Batterie auf.
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In einer Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung direkt in elektrischer Verbindung mit der Steuervorrichtung.
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In einer Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung elektrisch mit der Steuervorrichtung durch einen Schalter verbunden, wobei der Schalter ausgebildet ist, um als Reaktion auf das Abschalten der Steuervorrichtung angeschaltet zu werden, so dass eine elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung der Steuervorrichtung durch den Schalter zugeführt wird.
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In einer Ausführungsform weist der Schalter eine Diode oder einen MOS Transistor auf.
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In einer Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung und/oder die Abschalterfassungsschaltung in dieselbe eine Steuerung integriert, in der die Steuervorrichtung angeordnet ist.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Fluidzirkulationssystem das Fluideinspritzsteuersystem und die Einrichtung auf, die in irgendeiner der obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden ist, und das Fluideinspritzsteuersystem ist ausgebildet, um das Einspritzen von Fluid in die Einrichtung zu steuern.
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In einer Ausführungsform kann die Einrichtung ein Kompressor sein, wobei das Fluidzirkulationssystem weiterhin einen Verdampfer und einen Kondensator aufweist. Der Kompressor, der Kondensator und der Verdampfer stehen in einer Fluidverbindung miteinander, nacheinander über ein Rohr, um einen Fluidkreislauf zu bilden, und das Einspritzventil ist in einem Pfad des Fluids angeordnet, das von einem Ausgang des Kondensators zu dem Kompressor strömt.
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In einer Ausführungsform weist das Fluidzirkulationssystem weiterhin einen Temperaturdetektor auf, der ausgebildet ist, um eine Temperatur eines Fluids zu erfassen, das aus einem Auslass der Einrichtung ausströmt, und um ein Temperatursignal, das die Temperatur anzeigt, an die Steuervorrichtung zu senden; die Steuervorrichtung ist weiterhin ausgebildet, um zu bestimmen, ob die Temperatur des Fluids, das aus dem Auslass der Einrichtung ausströmt, einen Schwellenwert überschreitet, basierend auf dem Temperatursignal, um als Reaktion auf die den Schwellenwert überschreitende Temperatur das Einspritzventil zu steuern, um ein Fluid in die Einrichtung einzuspritzen, um so die Temperatur des Fluids zu reduzieren, das aus dem Auslass der Einrichtung herausfließt.
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Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Fluideinspritzsteuerverfahren die Schritte auf: Steuern des Einspritzens von Fluid in eine Einrichtung unter Verwendung des in einer der obigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Fluideinspritzsteuersystems.
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In einer Ausführungsform beinhaltet der Schritt des Steuerns des Einspritzens des Fluids in die Einrichtung unter Verwendung des Fluideinspritzsteuersystems:
- Erfassen eines Zustands der Leistungsversorgung von einer externen Leistungsversorgung an die Steuervorrichtung;
- Bestimmen, ob die Steuervorrichtung gemäß dem erfassten Zustand ausgeschaltet ist; und
- Zuführen von Energie durch die Energiespeichervorrichtung zu der Steuervorrichtung als Reaktion auf das Abschalten der Steuervorrichtung, so dass die Steuervorrichtung das zu schließende Einspritzventil steuert, um zu verhindern, dass das Fluid in dem Pfad durch das Einspritzventil in die Vorrichtung eingespritzt wird.
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Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
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Figurenliste
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Die oben genannten und andere Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden anhand von beispielhaften Ausführungsformen von ihr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in denen:
- 1 ein schematisches Diagramm ist, das ein Fluidzirkulationssystem nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt:
- 2 ein Blockdiagramm ist, das ein Fluideinspritzsteuersystem nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 3 ein Blockdiagramm ist, das ein Fluideinspritzsteuersystem nach einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 4 ein Blockdiagramm ist, das ein Fluideinspritzsteuersystem nach einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
- 5 ein Flussdiagramm ist, das ein Fluideinspritzsteuerverfahren nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschrieben, wobei sich gleiche oder ähnliche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente beziehen. Die vorliegende Offenbarung kann jedoch in viele verschiedene Weisen implementiert werden und sollte nicht so ausgelegt werden, dass sie sich auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt.
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In der folgenden genauen Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis der offenbarten Ausführungsformen zu ermöglichen. Es wird jedoch ersichtlich sein, dass eine oder mehrere Ausführungsformen ohne diese Einzelheiten ausgeübt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Einrichtungen schematisch dargestellt, um die Zeichnungen zu vereinfachen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein System mit einem Einspritzventil zum Einspritzen eines Fluids in eine Vorrichtung mit einer Energiespeichervorrichtung versehen, und die Energiespeichervorrichtung liefert weiterhin Leistung an die Steuervorrichtung als Reaktion auf eine Situation, in der die Steuereinrichtung zum Steuern des Einspritzventils abgeschaltet ist, so dass die Steuervorrichtung das auszuschaltende Einspritzventil steuern kann um zu verhindern, dass das Fluid durch das Einspritzventil in die Vorrichtung eingespritzt wird. Dabei wird das Fluid zur Einrichtung abgeschnitten ohne zusätzliches Magnetventil im System.
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Die folgende Beschreibung von verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen soll die vorliegende Offenbarung erklären und sollte nicht als Beschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung angesehen werden.
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1 zeigt schematisch ein Fluidzirkulationssystem nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Das Fluidzirkulationssystem kann beispielsweise ein Kühl- oder Klimasystem sein, um ein Fluid, beispielsweise ein Kälte- oder Schmiermittel, durch den Kreislauf zu zirkulieren. Das Fluidzirkulationssystem weist im Allgemeinen eine Vielzahl von Einrichtungen auf, die in dem Kreislauf angeordnet sind und die in Fluidverbindung miteinander stehen, wie beispielsweise die in 1 dargestellten Einrichtungen 1, 2 und 3. Beispielsweise kann die Einrichtung 1 ein Kompressor sein, die Einrichtung 2 kann ein Kondensator sein und die Einrichtung 3 kann ein Verdampfer sein. Der Kompressor, der Kondensator und der Verdampfer stehen der Reihe nach in einer Fluidverbindung miteinander durch Rohrleitungen, um so einen Fluidzirkulationskreis oder -schleife zu bilden. Man kann verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf ein derartiges System beschränkt ist, und das Fluidzirkulationssystem kann auch zusätzliche oder alternative Einrichtungen zum Zirkulieren des Fluids beinhalten. Im Folgenden wird das Fluidzirkulationssystem, das den Kompressor 1, den Kondensator 2 und den Verdampfer 3 aufweist, als ein Beispiel verwendet, um Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung genauer zu beschreiben.
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In einem Kälte- oder Klimasystem saugt der Kompressor ein Fluid (z.B. ein Kältemittel) aus dem mit ihm zur Zeit in Verbindung stehenden Verdampfer an, verdichtet das Niedertemperatur- und Niederdruckfluid zu einem Hochtemperatur- und Hochdruckfluid und gibt das Hochtemperatur- und Hochdruckfluid an den Kondensator ab; der Kondensator als eine Wärmetauscheinrichtung ermöglicht einen Wärmetausch zwischen dem Hochtemperatur- und Hochdruckfluid von dem Kompressor und einem externen Kühlmedium (z.B. Luft, Wasser oder dergleichen), und das Hochtemperatur- und Hochdruckfluid, das in den Kondensator eintritt, wird gekühlt und zu einem Normaltemperatur- und Hochdruckfluid kondensiert; der Verdampfer als weitere Wärmetauscheinrichtung verdampft das Fluid aus dem Kondensator in ein Dampffluid, das Wärme von einem zu kühlenden Objekt absorbiert und damit den Zweck der Kühlung erfüllt. In einigen Beispielen kann auch ein Drosselelement (z.B. ein Drosselventil oder ein Expansionsventil) stromauf des Verdampfers vorgesehen sein, das das Normaltemperatur- und Hochdruckfluid von dem Kondensator in ein Niedertemperatur- und Niederdruckfluid umwandelt und das Niedertemperatur- und Niederdruckfluid in den Verdampfer einspeist, damit es durch Wärmeaufnahme verdampft wird.
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Während des Betriebs des Kompressors, wenn der Kompressor mit einer Überlast oder einem hohen Druckverhältnis betrieben wird, werden ein Motor oder andere Teile des Kompressors erhebliche Wärme erzeugen, was zu einer Verminderung im Wirkungsgrad des Kompressors und einer Verminderung in Zuverlässigkeit und Stabilität des Systems führt. Wie in 1 gezeigt, weist das Fluidzirkulationssystem nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung weiterhin ein Fluideinspritzsteuersystem 100 auf, um den normalen Betrieb des Kompressors und des Systems mit dem Kompressor sicherzustellen. Das Fluideinspritzsteuersystem 100 ist ausgebildet, um ein Fluid in den Kompressor einzuspritzen, beispielsweise in ein Saugrohr oder eine Verdichtungskammer des Kompressors, um so die Temperatur des Motors oder anderer Teile des Kompressors zu senken, wodurch die Leistung des Kompressors durch die Fluideinspritzung eingestellt und der Wirkungsgrad des Kompressors verbessert wird. In der dargestellten Ausführungsform wird das Fluideinspritzsystem 100 einen Teil des Fluids, das von einem Ausgang des Kondensators 2 ausgegeben wird, direkt (nicht durch den Verdampfer) in den Kompressor 1 einspritzen.
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Wie in 1 gezeigt, weist das Fluideinspritzsteuersystem 100 ein Einspritzventil oder Flüssigkeitseinspritzventil 101 und eine Steuervorrichtung 102 auf, wobei das Einspritzventil oder Flüssigkeitseinspritzventil 101 in einem Pfad des Fluids angeordnet ist, das von dem Ausgang des Kondensators 2 in den Kompressor 1 fließt, und die Steuervorrichtung 102 ist ausgebildet, um das Einspritzventil oder Flüssigkeitseinspritzventil 101 so zu steuern, dass es ein Kühlfluid mit einer geeigneten Menge in den Kompressor 1 einspritzt in Reaktion auf eine Anforderung (z.B. wenn die Temperatur des von dem Kompressor ausgegebenen Fluids zu hoch ist oder wenn der Motor oder andere Teile des Kompressors bedeutende Wärme erzeugen oder dergleichen). Die Steuervorrichtung steuert als Reaktion auf einen Einschaltzustand einen Öffnungsgrad des Einspritzventils (einschließlich, aber nicht beschränkt auf das Steuern des zu öffnenden Einspritzventils in einem gesteuerten Öffnungsgrad oder das Steuern des zu schließenden Einspritzventils), um einen Strom des durch das Einspritzventil in den Kompressor eingespritzten Fluid zu steuern.
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In einer beispielhaften Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, ist ein Temperaturdetektor 107 (mit Bezug auf die 2-4) weiterhin an einem Ausgang oder stromab des Kompressors 1 angeordnet und der Temperaturdetektor 107 kann eine Temperatur des aus dem Ausgang des Kompressors 1 austretenden Fluids erfassen und ein Temperatursignal T, das die Temperatur anzeigt, an die Steuervorrichtung 102 senden. Die Steuervorrichtung 102 kann basierend auf dem Temperatursignal bestimmen, ob der Kompressor 1 normal arbeitet oder sich in einem Überhitzungszustand befindet, z.B. ob die Temperatur des aus dem Kompressor 1 ausgegebenen Fluids höher ist als ein Schwellenwert oder diesen übersteigt oder nicht. Wenn die Temperatur des vom Kompressor 1 ausgegebenen Fluids höher ist als der Schwellenwert oder diesen überschreitet, steuert die Steuervorrichtung 102 das Einspritzventil 101, um ein Kühlfluid, wie beispielsweise das aus dem Kondensator 2 kommende Fluid mit einer verminderten Temperatur, in den Kompressor 1 einzuspritzen.
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Wenn die Steuervorrichtung 102 abgeschaltet wird, z.B. wenn der Steuervorrichtung 102 eine unzureichende oder verminderte Spannung von einer externen Leistungsversorgung zugeführt wird oder die Leistung, die der Steuervorrichtung 102 von der externen Leistungsversorgung bereitgestellt wird, unterbrochen wird, kann die Steuervorrichtung 102 nicht weiter das Einspritzventil oder Flüssigkeitseinspritzventil 101 steuern und das Einspritzventil oder Flüssigkeitseinspritzventil 101 wird auf dem Öffnungsgrad vor dem Abschalten der Steuervorrichtung gehalten. In Folge dessen gelangt das Fluid kontinuierlich über das Ventil 101 in den Verdichter 1. Um die Steuerung des Einspritzventils zu steuern, wenn die Steuervorrichtung abgeschaltet wird, ist eine Energiespeichervorrichtung 103 vorgesehen für oder kombiniert in das Fluideinspritzsystem 100 nach Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und ist ausgebildet, um der Steuervorrichtung 102 Leistung zuzuführen in dem Fall, dass die Steuervorrichtung abgeschaltet wird, um so den Betrieb der Steuervorrichtung aufrecht zu erhalten. Die Steuervorrichtung kann so den Betrieb des Einspritzventils weiter steuern. In einem Beispiel, wenn die Steuervorrichtung von der externen Stromversorgung abgeschaltet und dann stattdessen mit Leistung von der Energiespeichervorrichtung versorgt wird, steuert die Steuervorrichtung das zu schließende Einspritzventil, um so zu verhindern, dass Fluid durch das Einspritzventil in den Kompressor eingespritzt wird. Beispielsweise sendet, wenn die Steuervorrichtung von der externen Leistungsversorgung abgeschaltet und stattdessen mit Leistung von der Energiespeichervorrichtung versorgt wird, die Steuervorrichtung 102 ein Ventilschließsignal, um das Einspritzventil 101 zu schließen, um zu verhindern, dass das Fluid über das Einspritzventil 101 in den Kompressor eingespritzt wird. Somit muss kein zusätzliches Magnetventil vorgesehen werden, um das Einspritzen des Fluids in den Kompressor über das Einspritzventil oder das Flüssigkeitseinspritzventil 101 abzuschalten.
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In einigen Beispielen, wie in den 1 und 2 dargestellt, ist die Energiespeichervorrichtung 103 direkt in elektrischer Verbindung mit der Steuervorrichtung 102, wodurch die Energiespeichervorrichtung 103 die Steuervorrichtung 102 sofort mit Leistung versorgen wird, sobald die Steuervorrichtung 102 aufgrund der Versorgung mit einer unzureichenden oder verminderten Spannung, die der Steuervorrichtung von einer externen Leistungsversorgung zugeführt wird, oder wegen einer Unterbrechung der Leistung, die der Steuervorrichtung von einer externen Leistungsversorgung zugeführt wird, abgeschaltet wird. In einigen weiteren Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung 103 mit der Steuervorrichtung 102 bei Bedarf elektrisch verbunden werden. So ist beispielsweise, wie in 3 gezeigt, die Energiespeichervorrichtung 103 mit der Steuervorrichtung 102 über einen Schalter K elektrisch verbunden. Oder alternativ, wie in 4 gezeigt, ist die Energiespeichervorrichtung 103 elektrisch mit der Steuervorrichtung 102 über einen ersten normal offenen Schalter K1 verbunden, und der Schalter K1 wird angeschaltet, um so die Energiespeichervorrichtung 103 mit der Steuervorrichtung 102 elektrisch zu verbinden, sobald die Steuervorrichtung 102 abgeschaltet ist oder sobald es erforderlich ist, die Steuervorrichtung mit einer zusätzlichen elektrischen Leistung zu versorgen. „An“ oder „Aus“ des Schalters kann manuell implementiert werden oder kann automatisch implementiert werden entsprechend einem Trigger-Signal.
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2 zeigt schematisch ein Fluideinspritzsteuersystem nach einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Wie in der Figur gezeigt, weist das Fluideinspritzsteuersystem weiterhin eine Abschalterfassungsschaltung 104 auf, die ausgebildet ist, um einen Versorgungsleistungszustand von einer externen Leistungsquelle 10 an die Steuervorrichtung 102 zu erfassen und ein Abschaltsignal S0 zumindest an die Steuervorrichtung 102 zu senden, sobald die Steuervorrichtung 102 abgeschaltet wird wegen einer unzureichenden Leistungsversorgung zu der Steuervorrichtung von der externen Leistungsversorgung 10. Somit sendet die Steuervorrichtung 102, die stattdessen von der Energiespeichervorrichtung 103 mit Leistung versorgt wird, als Reaktion auf das Ausschaltsignal S0 ein Schließsignal an das Einspritzventil 101, um das Einspritzventil 101 zu schließen, um fortlaufendes Einspritzen des Fluids in den Kompressor durch das Einspritzventil oder Flüssigkeitseinspritzventil 101 zu verhindern oder abzuschalten.
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Es können verschiedene Schaltungskonfigurationen oder Erfassungseinrichtungen verwendet werden, um den ausgeschalteten Zustand der Steuervorrichtung zu erfassen. Beispielsweise kann eine Abschalterfassungsschaltung eine Transformatorspule, eine Transistorkonfiguration, einen Trigger, einen Widerstand, einen Operationsverstärker, einen Optokoppler und dergleichen aufweisen und kann in einer Leitung zur Zufuhr von Leistung von der externen Leistungsversorgung zu der Steuervorrichtung angeordnet oder mit dieser Leitung verbunden sein, um rechtzeitig ein Abschaltsignal oder Trigger-Signal zu erzeugen und zu senden, beispielsweise in Form eines einzelnen Impulses, zumindest an die Steuervorrichtung, sobald die Steuervorrichtung 102 abgeschaltet wird aufgrund einer unzureichenden Leistungsversorgung oder verminderten Spannung zu der Steuervorrichtung von einer externen Leistungsversorgung oder wegen einer Unterbrechung der Leistungsversorgung zu der Steuervorrichtung von einer externen Leistungsversorgung.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform kann das Fluideinspritzsteuersystem 100 weiterhin eine Ventilantriebsschaltung 105 aufweisen, wobei die Ventilantriebsschaltung 105 elektrisch mit der Steuervorrichtung 102 verbunden ist und ausgebildet ist, um ein Steuersignal S (beispielsweise ein Ventilschließsignal oder ein Ventilöffnungssignal) von der Steuervorrichtung 102 zu empfangen und ein Antriebssignal S1 an einen Ventilbetätigungsmechanismus 106 entsprechend dem Steuersignal S zu senden. Der Ventilbetätigungsmechanismus 106 ist ausgebildet, um entsprechend dem Antriebssignal S1 das Einspritzventil 101 so anzutreiben, dass es sich in einem gesteuerten Öffnungsgrad öffnet oder geschlossen wird, wodurch das Einspritzen des Fluids in den Kompressor 1 durch das Ventil 101 gesteuert wird.
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Als Reaktion auf das Abschalten der Steuervorrichtung 102 wird die Steuervorrichtung 102 von der Energiespeichervorrichtung 103 mit Leistung versorgt, um ein Ventilschließsignal an die Ventilantriebsschaltung 105 zu senden entsprechend dem von der Abschalterfassungsschaltung 104 empfangenen Abschaltsignal. Die Ventilsteuerschaltung 105 treibt das zu schließende Einspritzventil 101 mit Hilfe des Ventilbetätigungsmechanismus 106 an und verhindert so rechtzeitig, dass Fluid über das Ventil 101 in den Kompressor 1 eingespritzt wird. In einigen Beispielen kann der Ventilbetätigungsmechanismus 106 einen Schrittmotor aufweisen. Aber die vorliegende Offenbarung beschränkt sich nicht darauf und in anderen Beispielen können andere Betätigungsmechanismen verwendet werden, um das Öffnen oder Schließen des Einspritzventils zu bewirken.
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Nach einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, wie in 2-4 gezeigt, kann die Energiespeichervorrichtung 103 weiterhin mit der Ventilantriebsschaltung 105 und/oder dem Ventilbetätigungsmechanismus 106 elektrisch verbunden sein, um Leistung zumindest der Ventilantriebsschaltung 105 und/oder dem Ventilbetätigungsmechanismus 106 als Reaktion auf das Abschalten der Steuervorrichtung 102 zuzuführen, wodurch sichergestellt wird, dass die Ventilantriebsschaltung 105 und/oder der Ventilbetätigungsmechanismus 106 mit einer ausreichenden elektrischen Energie versorgt wird, um das zu schließende Einspritzventil 101 anzutreiben.
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In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung 103 direkt in elektrischer Verbindung mit der Steuervorrichtung 102, der Ventilantriebsschaltung 105 und dem Ventilbetätigungsmechanismus 106. Sobald die Steuervorrichtung 102, die Ventilantriebsschaltung 105 und der Ventilbetätigungsmechanismus 106 abgeschaltet werden, versorgt die Energiespeichervorrichtung 103 sie rechtzeitig mit genügender elektrischer Energie, um zu bewirken, dass das Einspritzventil 101 geschlossen wird.
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In der in 3 gezeigten Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung 103 mit der Steuervorrichtung 102, der Ventilantriebsschaltung 105 und dem Ventilbetätigungsmechanismus 106 elektrisch über einen Schalter K verbunden. Der Schalter K wird angeschaltet, sobald die Steuervorrichtung ausgeschaltet wird, so dass die elektrische Energie von der Energiespeichervorrichtung 103 über den Schalter K der Steuervorrichtung 102, der Ventilantriebsschaltung 105 und/oder dem Ventilbetätigungsmechanismus 106 zugeführt wird. Wie in 3 gezeigt, kann der Schalter K in einem Pfad von der externen Leistungsversorgung zu der Steuervorrichtung elektrisch verbunden sein. Beispielhaft kann der Schalter K eine Diode, wie beispielsweise eine Rückwärtsdiode, aufweisen oder einen MOS-Transistor, wie beispielsweise einen PMOS-Transistor, aufweisen. Sobald die Steuervorrichtung abgeschaltet ist, beispielsweise sobald die der Steuervorrichtung von der externen Leistungsquelle zugeführte Spannung vermindert wird auf einen Wert unterhalb der normalen Betriebsspannung, wird der oben erwähnte Schalter K eingeschaltet, wodurch die Energiespeichervorrichtung beginnt, der Steuervorrichtung, der Ventilantriebsschaltung und/oder dem Ventilbetätigungsmechanismus Leistung zuzuführen.
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In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Energiespeichervorrichtung 103 über einen ersten normal offenen Schalter K1 elektrisch mit der Steuervorrichtung 102 verbunden, ist elektrisch mit der Ventilantriebsschaltung 105 über einen zweiten normal offen Schalter K2 verbunden und ist elektrisch mit dem Ventilbetätigungsmechanismus 106 über einen dritten normal offenen Schalter K3 verbunden. „Ein“ oder „Aus“ der Schalter K1, K2, K3 kann manuell implementiert werden oder automatisch implementiert werden nach einem entsprechenden empfangenen Trigger-Signal. So kann beispielsweise das Trigger-Signal von der Abschalterfassungsschaltung 104, der Steuervorrichtung 102 oder anderen Trigger-Mechanismen stammen. Beispielhaft für den Fall, dass die Leistungsversorgung von der externen Leistungsversorgung 10 zu der Steuervorrichtung 102 ausgeschaltet ist, sendet die Abschalterfassungsschaltung 104 zusätzlich zum Senden des Abschaltsignals S0 zu der Steuervorrichtung 102 entsprechende Trigger-Signale zu den Schaltern K1, K2, K3, so dass diese automatisch geschlossen oder eingeschaltet werden, um so die Energiespeichervorrichtung 103 mit der Steuervorrichtung 102, der Ventilantriebsschaltung 105 und dem Ventilbetätigungsmechanismus 106 elektrisch zu verbinden. Alternativ oder zusätzlich kann die Abschalterfassungsschaltung oder die Steuervorrichtung eine Abschaltanfrage an einen Bediener bereitstellen, so dass der Bediener über den Abschaltzustand der Steuervorrichtung informiert werden kann oder entsprechende Maßnahmen ergreifen kann.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Energiespeichervorrichtung 103 auch direkt oder indirekt mit der Abschalterfassungsschaltung 104 verbunden sein, um die Abschalterfassungsschaltung 104 in den obigen Abschaltsituationen mit Leistung zu versorgen, wodurch sichergestellt wird, dass die Abschalterfassungsschaltung 104 das Abschaltsignal oder Trigger-Signal kontinuierlich oder zumindest über eine Zeitspanne bereitstellen kann. In anderen Ausführungsformen kann die Abschalterfassungsschaltung 104 auch erfassen, ob sich die Leistung von der externen Leistungsversorgung 10 zu der Steuervorrichtung 102 erholt oder nicht und kann ein Signal zu der Steuervorrichtung 102 senden, wenn sich die Leistungsversorgung erholt. Die Steuervorrichtung 102 kann die Fluideinspritzung in den Kompressor 1 durch das Einspritzventil 101 wieder übernehmen und die Steuerung fortsetzen. Darüber hinaus können die Schalter K1, K2, K3, wenn sich die Leistungsversorgung erholt, manuell abgeschaltet werden oder können automatisch abgeschaltet werden, sobald die Abschalterfassungsschaltung 104 diesen Schaltern ein „Aus“-Trigger-Signal sendet. In ähnlicher Weise kann der obige Schalter K automatisch abgeschaltet oder ausgeschaltet werden. Die Leistungsversorgung von der externen Energiespeichervorrichtung zu der Steuervorrichtung kann dadurch unterbrochen werden.
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In den in 2-4 gezeigten Ausführungsformen kann auch eine Leistungswandlerschaltung 110 vorgesehen sein, um die Spannung von der externen Leistungsquelle 10 in eine für die Steuervorrichtung 102, die Ventilantriebsschaltung 105, den Ventilbetätigungsmechanismus 106 und/oder die Abschalterfassungsschaltung 104 geeignete Spannung umzuwandeln.
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In einigen Ausführungsformen, wie in den 2-4 gezeigt, kann die Energiespeichervorrichtung 103 elektrisch (z.B. über die Leistungswandlerschaltung 110) mit der externen Leistungsquelle 10 verbunden sein, die der Steuervorrichtung 102 Leistung zuführt. In anderen Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung ebenfalls elektrisch mit einer weiteren Leistungsversorgungseinrichtung oder -system verbunden sein, so dass genügend elektrische Energie in der Energiespeichervorrichtung gespeichert werden kann, wenn die Steuervorrichtung nicht abgeschaltet ist. Dadurch kann die Energiespeichervorrichtung, wenn der obige Abschaltzustand eintritt, der Steuervorrichtung, der Ventilantriebsschaltung, dem Ventilbetätigungsmechanismus und/oder der Abschalterfassungseinrichtung genügend elektrische Energie zuführen, um das Schließen des Einspritzventils zu ermöglichen. Beispielhaft kann die Energiespeichervorrichtung einen Superkondensator oder eine wiederaufladbare Batterie beinhalten.
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Nach einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Energiespeichervorrichtung und oder die Abschalterfassungsschaltung in eine gleiche oder einzelne Steuerung integriert oder kombiniert werden, beispielsweise integriert auf einer gleichen Leiterplatte, um eine integrierte Flüssigkeitseinspritzsteuerung bereitzustellen. Somit kann die integrierte Flüssigkeitseinspritzsteuerung das Einspritzen oder den Strom des Fluids in die Einrichtung, beispielsweise den Kompressor, steuern, und wenn die Zufuhr von Leistung von der externen Leistungsquelle zu der Steuerung unterbrochen ist, kann die in die Steuerung integrierte Energiespeichervorrichtung die Steuerung weiterhin mit Leistung versorgen, so dass die Steuerung das zu schließende Flüssigkeitseinspritzventil steuert und somit verhindert, dass Fluid weiterhin zu der Einrichtung fließt. In einigen anderen Ausführungsformen kann die Energiespeichervorrichtung extern mit einer Steuervorrichtung verbunden sein, die einen Prozessor, wie beispielsweise eine MCU, aufweist. Weiterhin können die Leistungswandlerschaltung, die Ventilantriebsschaltung oder dergleichen ebenfalls zusammen mit der Steuervorrichtung in eine gleiche oder eine einzelne Steuerung integriert oder kombiniert werden.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung stellt weiterhin ein Fluideinspritzsteuerverfahren bereit, das das Einspritzen oder den Strom des Fluids in die Einrichtung steuert unter Verwendung des Fluideinspritzsteuersystems, das in einer der oben beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt worden ist. Wie in 5 gezeigt, kann das Verfahren Schritt S11 aufweisen: Bestimmen, ob Zufuhr von Leistung von der externen Leistungsversorgung zu der Steuervorrichtung aus ist. Das Verfahren kann weiterhin Schritt S12 aufweisen, in dem die Abschalterfassungsschaltung den Zustand der Leistungsversorgung zu der Steuervorrichtung von der externen Leistungsversorgung erfassen kann, um zu bestimmen, ob die Steuervorrichtung abgeschaltet ist entsprechend dem erfassten Zustand, wie oben beschrieben. Wenn bestimmt wird, dass die Steuervorrichtung abgeschaltet ist, wird Schritt S13 fortgesetzt, d.h. die Energiespeichervorrichtung liefert Leistung an die Steuervorrichtung, so dass die Steuervorrichtung das zu schließende Einspritzventil steuert, um zu verhindern, dass das Fluid durch das Einspritzventil in die Einrichtung eingespritzt wird. Wenn bestimmt wird, dass die Steuervorrichtung nicht abgeschaltet ist, wird Schritt S14 fortgesetzt, d.h. die Steuervorrichtung steuert normal öffnen oder schließen des Einspritzventils nach Bedarf, um so das durch das Einspritzventil in die Einrichtung einzuspritzende Fluid zu steuern, und unterdessen kann die Abschalterfassungsschaltung kontinuierlich den Zustand der Zufuhr von Leistung von der externen Leistungszufuhr zu der Steuervorrichtung in Schritt S12 erfassen, um rechtzeitig zu bestimmen, ob die Steuervorrichtung ausgeschaltet ist.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung im Hinblick auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, sind die Ausführungsformen, die in den beigefügten Zeichnungen offenbart sind, nur dazu gedacht, Ausführungsformen der Offenbarung zu erläutern und sollten nicht als einschränkend für die Offenbarung ausgelegt werden. Größen und Proportionen der Figuren sind nur erläuternd und sollten nicht als einschränkend für die Offenbarung ausgelegt werden.
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Obwohl einige Ausführungsformen des allgemeinen Konzepts der Offenbarung beschrieben und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert worden sind, werden durch die Durchschnittsfachleute verschiedene Änderungen und Modifikationen von diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Prinzip und Geist der Offenbarung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nur durch die Ansprüche und ihre Äquivalente definiert.