[发明专利]一种基于CVT的共轴并联式混合动力燃气热泵系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型混合动力燃气热泵空调系统，尤其涉及一种基于CVT无极变速的混合动力燃气热泵的传动系统，属于空气调节器制造的技术领域。

背景技术

进入21世纪以来，能源与环境已经成为各国急需解决的战略问题。天然气作为一种清洁能源，将是未来能源发展的一大趋势，所以，开发以天然器为驱动能源新型高效的空调设备将显得尤为重要。燃气热泵正是以天然气驱动燃气发动机并带动压缩机实现制冷以及制热循环的一种装置。但在低负荷运行时，发动机会偏离运行的经济区导致热效率下降。混合动力燃气热泵是将混合动力技术与燃气热泵技术结合的一种新型的空调设备。通过发动机和电机两个动力源扭矩和转速的协调以及功率的合理分配，使发动机一直运行在高效区，以确保天然气较高的能源使用效率。

目前，在混合动力燃气热泵的研究中，由于热泵负荷的不可避免的频繁的变化，对传动装置的研究越来越成为重点，因为动力传动系统影响着发动机的运行工况及整个系统的能源转换率。稳定而又高效的传动装置可以使整个系统既可以一直运行在最佳工况下，也可以实时的满足热泵负荷的变化。目前关于共轴并联式混合动力燃气热泵的研究主要是基于多级传动比的驱动系统，以不同的齿轮搭配组成几个固定的变传动比，这无法满足发动机转速与热泵负荷连续变化之间的匹配，只有不断地换齿轮搭配或改变发动机的转速，结果是使发动机脱离了最佳工作区域，动力下降，燃气消耗量增加，污染加剧。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提供一种基于CVT无极变速器的共轴并联式混合动力燃气热泵系统，实现系统的传动比连续调节，使发动机工作在燃气效率高的区域。

技术方案：一种基于CVT的共轴并联式混合动力燃气热泵系统，包括由动力传动系统、主动力系统、辅助动力系统、热泵系统以及余热回收系统；所述动力传动系统包括动力耦合装置、无级变速器CVT、第一至第三离合器，所述主动力系统包括燃气发动机，所述辅助动力系统包括电机、电机控制器、蓄电池，所述热泵系统包括压缩机、气液分离器、油分离器、四通阀、节流装置、蒸发器、冷凝器，所述余热回收系统包括烟气换热器、发动机缸套水换热器、水泵、生活水箱、三通调节阀以及三通阀；

其中，所述燃气发动机与电机的动力输出布置在同一条直线上，并通过动力耦合装置进行动力合成，合成后的动力经无级变速器CVT传递给压缩机，第一离合器连接燃气发动机和动力耦合装置，第二离合器连接电机和动力耦合装置，第三离合器连接无级变速器CVT和动力耦合装置，电机控制器同时连接电机和蓄电池；

热泵系统中油分离器设置在压缩机和冷凝器之间，压缩机的排气口连接油分离器的蒸汽输入口，所述油分离器经过四通阀与冷凝器相连，冷凝器出液口通过节流装置连接到蒸发器，蒸发器的出气口通过四通阀接入气液分离器，气液分离器的出气口连接到压缩机进气口；

余热回收系统中生活水箱的出水口通过水泵连接三通调节阀，三通调节阀的一路输出连接发动机缸套水换热器输入口，三通调节阀的另一路输出连接三通阀的第一接口，发动机缸套水换热器输出口连接三通阀的第二接口，三通阀的第三接口连接烟气换热器的输入端，烟气换热器的输出端连接生活水箱的进水口。

作为本发明的优选方案，所述传动系统CVT包括液力变矩器、变速行星机构、变速机构以及中间减速机构；其中，所述变速机构包括主动带轮固定轮盘、主动半可推锥轮、主动轮移动液压缸、从动带轮固定轮盘、从动半可推锥轮、从动轮移动液压缸以及金属带；

所述液力变矩器作为传动系统CVT的动力入口，液力变矩器动力输出轴通过变速行星机构连接主动带轮轴，主动带轮固定轮盘固定设置在主动带轮轴上，主动半可推锥轮套接在主动带轮轴上，主动轮移动液压缸带动主动半可推锥轮在主动带轮轴上移动，主动带轮固定轮盘和主动半可推锥轮构成主动带轮；从动带轮固定轮盘固定设置在从动带轮轴上，从动半可推锥轮套接在从动带轮轴上，从动轮移动液压缸带动从动半可推锥轮在从动带轮轴上移动，从动带轮固定轮盘和从动半可推锥轮构成从动带轮；金属带连接主动带轮和从动带轮，从动带轮轴通过中间减速机构输出动力。

作为本发明的优选方案，所述蓄电池为磷酸铁锂电池。

有益效果：本发明提出的一种基于CVT无极变速器的共轴并联式混合动力燃气热泵系统，该系统将CVT无极变速装置与混合动力燃气热泵结合为有机整体，系统可以连续调节传动比，在相当宽的范围内实现无级连续变速，从而获得传动系统与发动机工况的最佳匹配，通过最佳经济性速比匹配规律使发动机工作在燃气效率高的区域，提高整个系统的能源利用率，降低燃气消耗，减少排放。相对于现有技术具有如下优点：