用于在压缩机马达中降低噪声和定位活塞的方法和系统与流程

用于在压缩机马达中降低噪声和定位活塞的方法和系统
1.本发明涉及一种用于在发动机启动故障时降低噪声和定位活塞的方法和系统，所述方法和系统被配置成除了允许活塞定位在更有利于新启动的位置之外，还显著地降低了在发动机的启动故障期间产生的噪声。


背景技术：

2.众所周知，广泛用于多个领域(主要是工业领域)的发动机有时会遭受由多种因素引起的启动故障。此外，这种故障通过压缩机套件对其壳体的冲击而产生不期望的噪声。这个问题被称为敲击噪声(kn)。
3.更具体地，当活塞失去惯性并开始压缩气体时，取决于冷却系统的状况，发动机没有足够的力来克服气体压力，无法完成循环(吸入/压缩)。
4.转子开始旋转离开初始位置并朝向下一位置前进。在压缩循环期间，容纳在腔室中的气体被压缩。当发动机没有足够的力来压缩气体并将轴移动到下一位置时，发动机就会发生故障。
5.目前，当检测到转子没有到达下一预期位置时，会立即关闭为发动机供电的电子开关。这导致活塞松动，并且因此在腔室中压缩的气体将活塞推回，导致在压缩机套件(其由弹簧支撑)中发生震动，并且该套件与发动机壳体碰撞，产生上述噪声(敲击噪声)。
6.开发了一些技术来试图解决这个噪声问题。例如，文献us20140212266a1描述了基于发动机速度控制的技术，并且被配置成通过保持先前激活的同一对开关来仅对发动机的当前位置执行短暂维持。
7.文献us20180195509 a1和us 20070098566a1没有公开施加到压缩机发动机的电压的逐渐降低，知道并优化活塞位置以便于在可能的故障之后启动。
8.因此，在现有技术中，不存在被配置成在所述压缩机可能发生故障的情况下逐渐降低施加到压缩机发动机的电压并且进一步获得活塞位置数据以优化活塞的定位以用于稍后启动的解决方案。
9.发明目的
10.本发明的目的是提供一种被配置成在发动机启动故障时降低噪声的方法和系统。
11.本发明的目的是提供一种被配置成在发动机启动故障时允许新的活塞定位的方法和系统。
12.本发明的目的是提供一种被配置成逐渐降低发动机控制开关中的电压的方法和系统。
13.本发明的目的是提供一种在启动故障时具有噪声降低和活塞定位的发动机。


技术实现要素：

14.本发明的目的通过一种用于在发动机启动故障时降低噪声和定位活塞的方法来实现，所述方法通过故障检测逻辑、断电逻辑和活塞定位逻辑配置，其中所述发动机由一组键驱动。本发明的目的通过发动机启动故障时的噪声降低系统和活塞定位以及通过与所述
方法兼容的发动机本身来实现。
附图说明
15.下面将基于附图中所示的执行示例更详细地描述本发明。附图示出了：
16.图1是示出了根据现有技术的发动机启动故障及其立即断电的图；
17.图2是示出了根据本发明的发动机启动故障及其逐渐断电的图；
18.图3a是将活塞定位在压缩阶段的示例；
19.图3b是将活塞定位在吸入阶段的示例；
20.图4a、图4b和图4c是根据活塞定位的磁场对准的示例；
21.图5是发动机启动时的故障的示范，例示了该场景中的活塞行为并突出显示了其位置；
22.图6是例示了本发明的配置的流程图。
23.附图说明
24.原则上，本发明涉及一种在发动机20启动故障时降低噪声和将活塞15定位在缸体25中的方法。为此，所述发动机20例如配备有具有12个对准位置的转子，但是应当理解，该特征不是对本发明的限制，使得它可以使用其他发动机来实施。
25.在任何情况下，观察到所使用的发动机20至少电气地或机械地连接到活塞15，使得所述活塞15根据发动机20的操作而动作，这进而必须理解为能够由一组键驱动。尤其在图3至图5中观察到，这些键由数字序列1至12识别。在优选配置中，键可以是igbt或mosfet，或者它们可以是适合本发明及其目的的任何其他键。
26.此外，图3a和图3b分别公开了将活塞定位在压缩阶段和吸入阶段的示例，也例示了磁场30。
27.图4a、图4b和图4c示出了活塞15的可能操作，示出了根据活塞15在不同阶段的定位的发动机的磁场30的可能对准。
28.通常，本发明通过故障检测逻辑100、断电逻辑200和活塞15的定位逻辑300来配置，如在图6中尤其可见的。
29.在一种配置中，故障检测逻辑100包括获得活塞15的至少一个当前位置s0、一个更有利位置s1和一个下一位置s2的步骤。简言之，当前位置s0由一组键的组合来确定。这些开关的组合将活塞15定位在给定的当前位置s0。已知位置s0，可以确定活塞15的最有利位置s1和下一位置s2。
30.关于这些位置，观察到：
31.当前位置s0：该当前位置s0被配置为初始位置，即，活塞15处于初始时刻(“现在”)所处的位置。
32.最有利位置s1：该最有利位置s1被配置为活塞在当前位置s0之后必须立即到达的最有利位置，即，活塞15在从当前位置s0行进时必须到达的更有利位置，即，活塞应该(估计)在当前位置s0之后到达的位置。它可以与下一位置s2相同或不同。
33.下一位置s2：该下一位置s2被配置为活塞在当前位置s0之后实际立即到达的位置，即，它是活塞15离开当前位置s0实际到达的位置。它可以等于或可以不等于最有利位置s1。
34.一旦获得这些位置，故障检测逻辑100包括将下一位置s2与最有利位置s1进行比较的步骤，其中它们可以相同或可以不相同(一致)。
35.如果下一位置s2等于最有利位置s1，则应当理解，在发动机20的启动中没有故障，其中发动机20开始正常操作。
36.如果下一位置s2不等于最有利位置s1，则应当理解，存在发动机20启动故障。
37.上述类型的故障主要在图5中例示。在该图中可以看出，从左向右开始，发动机20通过离开位置8开始其驱动，并且开始旋转到位置9等，即，在顺时针方向上(显然，旋转方向不应被理解为对本发明的限制)。要注意的是，在位置的每次变化(在位置7至位置12之间)，容纳在腔室中的气体被压缩。
38.在该示例中的这一点，当轴到达位置12时，观察到发动机没有足够的力来压缩气体并将活塞轴15移动到位置1，也就是说，在该示例中注意到当前位置s0是位置12，最有利位置s1是位置1，并且下一位置s2是位置11。另选地，使用时间逻辑，本发明被配置成等待位置s1直到时间到期，并且此时将识别位置故障。
39.换句话说，图5示出了活塞15处于位置12(当前位置s0＝12)，预期其到达位置1(最有利位置s1＝1)，但是活塞15没有到达该位置1。在这种情况下，图5中的示例示出了活塞15到达位置11，即实际上它没有到达位置1。然而，应当注意，仅需要知道活塞15是否已经到达最有利位置s1。例如，如果它没有到达，则活塞15可能停留在了位置12。
40.当检测到该条件时，即，没有到达下一预期位置(位置s2不同于位置s1)，则检测到故障。
41.因此，故障检测逻辑100被配置成至少在下一位置s2不同于最有利位置s1时检测到故障。
42.在这种情况下，当存在故障检测时，现有技术的技术被配置成快速关闭所有开关并使发动机20断电，如图1中的图所示。另外，这种配置导致在缸体内压缩的气体沿相反方向推动活塞15，从而导致不期望的噪声，导致发动机套件20移动，除了完全失去活塞定位基准之外，还增加了发动机套件20与压缩机壁碰撞的机会。
43.另一方面，如图2所示，本发明被配置成当在启动时检测到故障时执行发动机20的磁场的逐渐减小，从而避免产生噪声。在这种情况下，缸体内的压缩气体逐渐将活塞15推到静止位置(例如下死点)，使得该位置是已知的。以这种方式，当磁场保持活跃时，活塞15被卡在某个位置，气体开始通过缸体的壁逸出，同时发动机20的磁场逐渐减小。随着磁场减小，仍然容纳在缸体内的气体将活塞15推回到其他位置，这进行得较慢。也就是说，气体压缩所包含的所有能量逐渐耗散，因此，套件的位移在与位移相反的方向上减少，从而降低套件与压缩机壁碰撞的可能性。
44.根据本发明的教导，当检测到故障时，本发明的断电逻辑200开始动作，尤其如图2所示。该逻辑包括保持磁场活跃的至少一个步骤。
45.关于所述图2，当控制检测到启动故障已经发生时，本发明被配置为在一定时间段内保持磁场活跃，而不是关闭磁场、使磁场消失。
46.换句话说，断电逻辑200保持一组通电的键中的至少两个键21的步骤至少暂时执行，从而至少暂时地将活塞15保持在相应的下一位置s2，使得仍然容纳在缸体内的气体可以缓慢地将活塞15推回到其他位置，从而耗散将用力移动套件的能量并且允许防止活塞与
压缩机碰撞。因此，应注意，根据本发明的教示，这种移动有利地不会像当磁场立即消失时那样突然发生，而是更慢地发生。
47.另选地，故障检测逻辑100可以被配置成例如基于时间测量结果来操作，即，从起始位置(例如，当前位置s0)开始，限定发动机20的活塞15到达下一位置(例如，最有利位置s1)的最大时间。
48.如果经过的时间长于限定的时间，则可以理解为已经发生故障并且发动机20没有到达预期位置。在这种情况下，为了检测发动机20发生了定位故障，不需要知道下一位置(例如，下一位置s2)，知道发动机20的活塞15没有在有限的时间内到达下一位置(例如，最有利位置s1)就足够了。
49.否则，在有限的时间内到达了下一位置(例如，最有利位置s1)，应注意，发动机20正常操作。
50.通常，应当注意的是，通过被配置成识别活塞15的位置的传感器来观察位置。
51.依次地并且与上面已经描述的一致，活塞定位逻辑电路300包括逐渐减小施加到发动机的磁场的步骤。
52.有利地，这防止腔室中的压缩气体能够将活塞15推回。因此，当发动机20中的磁场减小时，气体推动活塞15，但这以更平滑的方式发生，从而避免套件的过度振动、诸如弹簧的一些部件的疲劳，以及避免套件撞击在发动机框架20上。
53.此外，该相同的逻辑包括将活塞定位在新的当前位置s0的步骤。也就是说，从活塞15停止的时刻(例如，在位置6或7之间)，并且如已知故障发生的位置(例如，在位置12)，可以根据该信息将发动机20的轴定位在最有利于新启动的位置(例如，在位置1)。
54.在轴定位在位置1的情况下，发动机20具有整个吸入循环以获得速度并且能够存储能量以克服气体压力，从而有利地增加成功启动的机会。
55.在这种场景下，应当注意，本方法还可以包括从新的当前位置s0启动发动机的步骤。
56.这意味着，在故障检测之后逐渐减小施加到发动机的磁场之后，发动机采取新的初始位置s0，在该新的初始位置s0执行故障检测逻辑、断电逻辑和活塞定位逻辑，直到下一位置s2和最有利位置s1相同，即，直到发动机能够正常操作。
57.本发明还包括在发动机启动故障时的噪声降低和活塞定位系统，其中所述系统与上述方法兼容并且至少由电源单元、故障检测模块和致动模块组成。
58.关于该系统的部件，注意，电源模块包括至少一组键21。这些键21可以被理解为具有被配置成具有作用于发动机20的选择性驱动的类型。
59.在本发明的配置中，电源模块被配置成选择性地给该一组键21通电并允许发动机20启动。
60.故障检测模块进而包括至少一个数据处理元件(诸如传感器或一组传感器)，其被配置成测量和处理数据，向致动模块发送信息。
61.在本发明的配置中，故障检测模块被配置成获得活塞的至少一个当前位置s0、一个更有利位置s1和一个随后的s2位置，这样的位置已经在前面详细描述。该模块进一步被配置成将下一位置s2与最有利位置s1进行比较，从而至少当下一位置s2不同于最有利位置s1时检测到故障，如前所述。
62.另一方面，致动模块包括至少一个配置的控制元件，诸如微控制器类型的控制装置pc等。该致动模块被配置成从故障检测模块接收数据，并且因此与故障检测模块电通信。
63.因此，致动模块被配置成逐渐降低通电的一组键21的开关21上的电压，其中电源模块负责选择性地给该一组键21通电并允许发动机20启动。
64.因此，如果检测到故障并且致动模块允许通电的一组键21中的键中的电压的逐渐减小(使得通电的一组键21中的键中的电压能够逐渐减小)，则电源模块逐渐减小通电的一组键21中的键中的电压并且将活塞15定位在新的当前位置s0。
65.进一步关于电源模块，如已经描述的，电源模块被配置成如果由故障检测模块检测到的下一位置s2和最有利位置s1不同，则保持该一组键21中的至少两个键通电。
66.更具体地，供电模块被配置成保持该一组键21中的至少两个键至少暂时通电，从而至少暂时将活塞15保持在下一位置s2并且允许防止活塞15与压缩机碰撞。
67.在一种配置中，致动模块还被配置成从新的当前位置s0启动发动机，如前所述。
68.应注意，构成本发明的系统的模块的配置与先前描述的方法兼容。因此，必须理解，当进行必要的调整时，所述方法和系统的特性是共同的。
69.另外，本发明还包括在配置的启动故障时具有噪声降低和活塞定位的发动机20，例如也是本发明的目的的方法和系统。
70.最后，本发明还包括配备有在启动故障时具有噪声降低和活塞定位15的发动机20的压缩机和设置有至少一个所述压缩机的冷却系统。
71.已经描述了优选实施方式的示例，应当理解，本发明的范围覆盖其他可能的变型，其仅由所附权利要求的内容限制，包括其中可能的等同物。