一種基于cvt的共軸并聯(lián)式混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型混合動力燃氣熱泵空調系統(tǒng)，尤其涉及一種基于CVT無極變速的混合動力燃氣熱泵的傳動系統(tǒng)，屬于空氣調節(jié)器制造的技術領域。
【背景技術】
[0002]進入21世紀以來，能源與環(huán)境已經(jīng)成為各國急需解決的戰(zhàn)略問題。天然氣作為一種清潔能源，將是未來能源發(fā)展的一大趨勢，所以，開發(fā)以天然器為驅動能源新型高效的空調設備將顯得尤為重要。燃氣熱泵正是以天然氣驅動燃氣發(fā)動機并帶動壓縮機實現(xiàn)制冷以及制熱循環(huán)的一種裝置。但在低負荷運行時，發(fā)動機會偏離運行的經(jīng)濟區(qū)導致熱效率下降?；旌蟿恿θ細鉄岜檬菍⒒旌蟿恿夹g與燃氣熱泵技術結合的一種新型的空調設備。通過發(fā)動機和電機兩個動力源扭矩和轉速的協(xié)調以及功率的合理分配，使發(fā)動機一直運行在高效區(qū)，以確保天然氣較高的能源使用效率。
[0003]目前，在混合動力燃氣熱泵的研宄中，由于熱泵負荷的不可避免的頻繁的變化，對傳動裝置的研宄越來越成為重點，因為動力傳動系統(tǒng)影響著發(fā)動機的運行工況及整個系統(tǒng)的能源轉換率。穩(wěn)定而又高效的傳動裝置可以使整個系統(tǒng)既可以一直運行在最佳工況下，也可以實時的滿足熱泵負荷的變化。目前關于共軸并聯(lián)式混合動力燃氣熱泵的研宄主要是基于多級傳動比的驅動系統(tǒng)，以不同的齒輪搭配組成幾個固定的變傳動比，這無法滿足發(fā)動機轉速與熱泵負荷連續(xù)變化之間的匹配，只有不斷地換齒輪搭配或改變發(fā)動機的轉速，結果是使發(fā)動機脫離了最佳工作區(qū)域，動力下降，燃氣消耗量增加，污染加劇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術，提供一種基于CVT無極變速器的共軸并聯(lián)式混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的傳動比連續(xù)調節(jié)，使發(fā)動機工作在燃氣效率高的區(qū)域。
[0005]技術方案:一種基于CVT的共軸并聯(lián)式混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)，包括由動力傳動系統(tǒng)、主動力系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)以及余熱回收系統(tǒng)；所述動力傳動系統(tǒng)包括動力耦合裝置、無級變速器CVT、第一至第三離合器，所述主動力系統(tǒng)包括燃氣發(fā)動機，所述輔助動力系統(tǒng)包括電機、電機控制器、蓄電池，所述熱泵系統(tǒng)包括壓縮機、氣液分離器、油分離器、四通閥、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器、冷凝器，所述余熱回收系統(tǒng)包括煙氣換熱器、發(fā)動機缸套水換熱器、水泵、生活水箱、三通調節(jié)閥以及三通閥；
[0006]其中，所述燃氣發(fā)動機與電機的動力輸出布置在同一條直線上，并通過動力耦合裝置進行動力合成，合成后的動力經(jīng)無級變速器CVT傳遞給壓縮機，第一離合器連接燃氣發(fā)動機和動力耦合裝置，第二離合器連接電機和動力耦合裝置，第三離合器連接無級變速器CVT和動力耦合裝置，電機控制器同時連接電機和蓄電池；
[0007]熱泵系統(tǒng)中油分離器設置在壓縮機和冷凝器之間，壓縮機的排氣口連接油分離器的蒸汽輸入口，所述油分離器經(jīng)過四通閥與冷凝器相連，冷凝器出液口通過節(jié)流裝置連接到蒸發(fā)器，蒸發(fā)器的出氣口通過四通閥接入氣液分離器，氣液分離器的出氣口連接到壓縮機進氣口 ；
[0008]余熱回收系統(tǒng)中生活水箱的出水口通過水泵連接三通調節(jié)閥，三通調節(jié)閥的一路輸出連接發(fā)動機缸套水換熱器輸入口，三通調節(jié)閥的另一路輸出連接三通閥的第一接口，發(fā)動機缸套水換熱器輸出口連接三通閥的第二接口，三通閥的第三接口連接煙氣換熱器的輸入端，煙氣換熱器的輸出端連接生活水箱的進水口。
[0009]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述傳動系統(tǒng)CVT包括液力變矩器、變速行星機構、變速機構以及中間減速機構；其中，所述變速機構包括主動帶輪固定輪盤、主動半可推錐輪、主動輪移動液壓缸、從動帶輪固定輪盤、從動半可推錐輪、從動輪移動液壓缸以及金屬帶；
[0010]所述液力變矩器作為傳動系統(tǒng)CVT的動力入口，液力變矩器動力輸出軸通過變速行星機構連接主動帶輪軸，主動帶輪固定輪盤固定設置在主動帶輪軸上，主動半可推錐輪套接在主動帶輪軸上，主動輪移動液壓缸帶動主動半可推錐輪在主動帶輪軸上移動，主動帶輪固定輪盤和主動半可推錐輪構成主動帶輪；從動帶輪固定輪盤固定設置在從動帶輪軸上，從動半可推錐輪套接在從動帶輪軸上，從動輪移動液壓缸帶動從動半可推錐輪在從動帶輪軸上移動，從動帶輪固定輪盤和從動半可推錐輪構成從動帶輪；金屬帶連接主動帶輪和從動帶輪，從動帶輪軸通過中間減速機構輸出動力。
[0011]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述蓄電池為磷酸鐵鋰電池。
[0012]有益效果:本發(fā)明提出的一種基于CVT無極變速器的共軸并聯(lián)式混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)，該系統(tǒng)將CVT無極變速裝置與混合動力燃氣熱泵結合為有機整體，系統(tǒng)可以連續(xù)調節(jié)傳動比，在相當寬的范圍內(nèi)實現(xiàn)無級連續(xù)變速，從而獲得傳動系統(tǒng)與發(fā)動機工況的最佳匹配，通過最佳經(jīng)濟性速比匹配規(guī)律使發(fā)動機工作在燃氣效率高的區(qū)域，提高整個系統(tǒng)的能源利用率，降低燃氣消耗，減少排放。相對于現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點:
[0013]1.動力性增強，經(jīng)濟性好:對于熱泵系統(tǒng)而言，CVT變速器可以調整燃氣發(fā)動機的運行參數(shù)在等功率線變化，它與混合動力技術相結合可以調整發(fā)動機的運行參數(shù)在運行經(jīng)濟區(qū)內(nèi)的多個等功率線上變化，使整個系統(tǒng)一直運行在最佳工況下，并能實時地滿足熱泵系統(tǒng)負荷的變化。CVT可以使混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)的動力傳輸系統(tǒng)真正做到無動力中斷的變速器，克服有級變速器那樣在運行模式切換過程中出現(xiàn)“漏洞”而使驅動系統(tǒng)的效率變低的問題。
[0014]2.結構簡單，系統(tǒng)運行穩(wěn)定:CVT主要由液力變矩器、變速行星機構、變速機構以及中間減速機構組成，單機的零件數(shù)量少、重量輕、體積小，有利于整個熱泵機組的輕量化設計。CVT的速比調節(jié)過程完全根據(jù)動力耦合裝置的轉速和壓縮機的轉速，由CVT控制器自動完成，且速比是逐漸調節(jié)的，變速過程中沒有動力中斷，所以在熱泵系統(tǒng)負荷變化時動力傳輸不存在大的波動，機組震動頻率小，運行穩(wěn)定。
[0015]3.節(jié)能環(huán)保。采用比能量高、功率密度大、充電時間短、無記憶效應且綠色環(huán)保的磷酸鐵鋰電池作為輔助動力源，可以明顯改善系統(tǒng)的儲能和釋能效率，提高整個系統(tǒng)的能量轉換效率。余熱回收系統(tǒng)采用旁通式熱量回收方式，既可以保證發(fā)動機溫度保持在安全高效的范圍內(nèi)，也可以合理的利用低品位熱能，減少尾氣排放。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0017]其中有:燃氣發(fā)動機1、CVT2、動力耦合裝置3、離合器Cl、離合器C2、離合器C3、電機2、電機控制器12、鋰電池13、壓縮機5、冷凝器11、蒸發(fā)器10、四通閥8、油分離器7、氣液分離器6、煙氣換熱器14、發(fā)動機缸套水換熱器15、生活熱水箱16、三通調節(jié)閥18、三通閥19 ；
[0018]圖2是本發(fā)明的CVT無級變速裝置示意圖；
[0019]其中有:液力變矩器41、變速行星機構42、主動帶輪固定輪盤45a、主動半可推錐輪44a、從動帶輪固定輪盤45b、從動半可推錐輪44b、金屬帶46、主動輪移動液壓缸43a、從動輪移動液壓缸43b、中間減速機構47。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0021]如圖1所示的基于CVT的共軸并聯(lián)式混合動力燃氣熱泵系統(tǒng)包括由動力傳動系統(tǒng)、主動力系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)以及余熱回收系統(tǒng)。其動力傳動系統(tǒng)包括動力耦合裝置3、無級變速器CVT4、第一至第三離合器Cl?C3。主動力系統(tǒng)包括燃氣發(fā)動機1，輔助動力系統(tǒng)包括電機2、電機控制器12、蓄電池13，本實施例中蓄電池采用磷酸鐵鋰電池。熱泵系統(tǒng)包括壓縮機5、氣液分離器6、油分離器7、四通閥8、節(jié)流裝置9、蒸發(fā)器10、冷凝器Ilo余熱回收系統(tǒng)包括煙氣換熱器14、發(fā)動機缸套水換熱器15、水泵16、生活水箱17、三通調節(jié)閥18以及三通閥19。
[0022]燃氣發(fā)動機I與電機2的動力輸出布置在同一條直線上，并通過動力耦合裝置3進行動力合成，合成后的動力經(jīng)無級變速器CVT4傳遞給壓縮機5。第一離合器Cl連接燃氣發(fā)動機I和動力耦合裝置3，第二離合器C2連接電機2和動力耦合裝置3，第三離合器C3連接無級變速器CVT4和動力耦合裝置3，通過第一至第三離合器Cl?C3的接合