可变传动比的燃气热泵系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种可变传动比的燃气热泵系统及其控制方法，属于燃气热泵技术领域。


背景技术：

2.燃气热泵是利用燃气发动机驱动压缩机运转，进行制冷和制热的空调系统，发动机与压缩机之间通过皮带连接和传动。为了提高压缩机的最大转速，通常会提高发动机和压缩机的传动比来实现，例如传动比设计为2:1，则发动机转速3000rpm时，压缩机可以达到6000rpm。但是传动比过高，会导致压缩机的最小转速过大，在空调小负荷运行时导致输出过大，从而造成空调频繁启停。而传动比过低，会导致压缩机的最大转速过小，空调的最大输出降低。
3.现有技术的解决方案是一台发动机搭配多台不同大小排量的压缩机，但若是排量差异过大可能导致压缩机产生回油回液不均等问题，因此不同压缩机的排量差异也不会太大，故现有技术仍然不能同时解决传动比过高导致空调的最小输出过大、传动比过低导致空调的最大输出过小的问题。
4.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可变传动比的燃气热泵系统及其控制方法，来解决相关技术中存在的传动比过高导致空调的最小输出过大、传动比过低导致空调的最大输出过小的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：
7.一方面，本发明提供一种可变传动比的燃气热泵系统，包括发动机和制冷系统，所述制冷系统包括第一压缩机、第二压缩机、冷凝器、节流部件和蒸发器，所述发动机与所述第一压缩机和所述第二压缩机之间通过皮带传动连接；
8.所述发动机的皮带轮包括共轴设置的小皮带轮和大皮带轮，所述第一压缩机的皮带轮包括共轴设置的第一压缩机后皮带轮和第一压缩机前皮带轮，所述第二压缩机的皮带轮包括共轴设置的第二压缩机后皮带轮和第二压缩机前皮带轮，所述小皮带轮与所述第一压缩机后皮带轮和所述第二压缩机后皮带轮通过皮带传动连接，所述大皮带轮与所述第二压缩机后皮带轮和所述第二压缩机前皮带轮通过皮带传动连接。
9.进一步地，所述第一压缩机后皮带轮和所述第二压缩机后皮带轮直径相同，所述第一压缩机前皮带轮和所述第二压缩机前皮带轮直径相同。
10.进一步地，所述小皮带轮的直径小于所述大皮带轮的直径。
11.进一步地，所述第一压缩机和所述第二压缩机可以同时工作或任选一个工作。
12.进一步地，所述第一压缩机后皮带轮上设有第一压缩机后离合器，所述第一压缩
机前皮带轮上设有第一压缩机前离合器，所述第一压缩机后离合器和所述第一压缩机前离合器不可以同时吸合。
13.进一步地，所述第二压缩机后皮带轮上设有第二压缩机后离合器，所述第二压缩机前皮带轮上设有第二压缩机前离合器，所述第二压缩机后离合器和所述第二压缩机前离合器不可以同时吸合。
14.进一步地，所述发动机的输出档位分为32档，其中：
15.当发动机输出档位位于1档到11档时，所述发动机转速处于800rpm到2800rpm，每档之间发动机转速相差200rpm；
16.当发动机输出档位位于11档到19档时，所述发动机转速处于1400rpm到3000rpm，每档之间发动机转速相差200rpm；
17.当发动机输出档位位于19档到24档时，所述发动机转速处于1800rpm到2800rpm，每档之间发动机转速相差200rpm；
18.当发动机输出档位位于24档到32档时，所述发动机转速处于1400rpm到3000rpm，每档之间发动机转速相差200rpm。
19.进一步地，所述第一压缩机和所述第二压缩机的总和转速为：
20.q＝(x*a+x*b+y*c+y*d)*e
21.式中，e为发动机转速，x为发动机的小皮带轮与第一压缩机后皮带轮和第二压缩机后皮带轮的传动比，y为发动机的大皮带轮与第一压缩机前皮带轮和第二压缩机前皮带轮的传动比，a为第一压缩机后离合器的状态，b为第二压缩机后离合器的状态，c为第一压缩机前离合器的状态，d为第二压缩机前离合器的状态，其中，当离合器处于吸合状态时，a、b、c、d为1，当离合器处于断开状态时，a、b、c、d为0。
22.另一方面，本发明提供一种可变传动比的燃气热泵系统的控制方法，包括：
23.当发动机档位处于1档到10档时，控制第一压缩机后离合器或第二压缩机后离合器吸合；
24.当发动机档位处于12档到18档时，控制第一压缩机后离合器和第二压缩机后离合器同时吸合；
25.当发动机档位处于20档到23档时，控制第一压缩机前离合器或第二压缩机前离合器吸合；
26.当发动机档位处于25档到32档时，控制第一压缩机前离合器和第二压缩机前离合器同时吸合。
27.进一步地，当发动机档位从10档增加到11档时，控制第一压缩机后离合器或第二压缩机后离合器吸合；
28.当发动机档位从12档降低到11档时，控制第一压缩机后离合器和第二压缩机后离合器同时吸合；
29.当发动机档位从18档增加到19档时，控制第一压缩机后离合器和第二压缩机后离合器同时吸合；
30.当发动机档位从20档降低到19档时，控制第一压缩机前离合器或第二压缩机前离合器吸合；
31.当发动机档位从23档增加到24档时，控制第一压缩机前离合器或第二压缩机前离
合器吸合；
32.当发动机档位从25档降低到24档时，控制第一压缩机前离合器和第二压缩机前离合器同时吸合。
33.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果包括：
34.本发明设置了两台相同排量的压缩机，两台压缩机各设有两个皮带轮，将两台压缩机的皮带轮与不同直径的发动机皮带轮连接，通过切换不同离合器的吸合来改变传动比，从而增加压缩机的转速范围，以同时满足更小的最小转速和更大的最大转速，可在实现小负荷低转速输出的同时也可以实现大负荷高转速输出。
附图说明
35.图1是本发明实施例提供的可变传动比的燃气热泵系统的结构示意图；
36.图2是本发明实施例提供的发动机皮带轮与压缩机皮带轮的连接示意图；
37.图中：1：第一压缩机；2：第二压缩机；3：冷凝器；4：节流装置；5：蒸发器；6：第一压缩机后皮带轮；7：第一压缩机前皮带轮；8：第二压缩机后皮带轮；9：第二压缩机前皮带轮；10：发动机；11：小皮带轮；12：大皮带轮。
具体实施方式
38.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
39.实施例一：
40.如图1所示，本实施例提供了一种可变传动比的燃气热泵系统，包括发动机10和制冷系统，所述制冷系统包括第一压缩机1、第二压缩机2、冷凝器3、节流部件4和蒸发器5，所述发动机10与所述第一压缩机1和所述第二压缩机2之间通过皮带传动连接。
41.在本实施例中，所述发动机10的皮带轮包括小皮带轮11和大皮带轮12，所述小皮带轮11和大皮带轮12共轴设置，且所述小皮带轮11的直径小于所述大皮带轮12的直径。
42.在本实施例中，所述第一压缩机1的皮带轮包括第一压缩机后皮带轮6和第一压缩机前皮带轮7，所述第一压缩机后皮带轮6和第一压缩机前皮带轮7共轴设置，所述第二压缩机2的皮带轮包括第二压缩机后皮带轮8和第二压缩机前皮带轮9，所述第二压缩机后皮带轮8和第二压缩机前皮带轮9共轴设置。其中，所述第一压缩机后皮带轮6和所述第二压缩机后皮带轮8直径相同，所述第一压缩机前皮带轮7和所述第二压缩机前皮带轮9直径相同。
43.具体的，这样设置可使第一压缩机1和第二压缩机2同时运行时，两台压缩机的转速相同，从而保证第一压缩机1和第二压缩机2之间的回油和回液均衡。
44.参见图2，所述小皮带轮11与所述第一压缩机后皮带轮6和所述第二压缩机后皮带轮8通过皮带传动连接，所述大皮带轮12与所述第二压缩机后皮带轮8和所述第二压缩机前皮带轮9通过皮带传动连接。
45.在本实施例中，所述第一压缩机1和所述第二压缩机2可以同时工作或任选一个工作。
46.在本实施例中，所述第一压缩机后皮带轮6上设有第一压缩机后离合器，所述第一压缩机前皮带轮7上设有第一压缩机前离合器，所述第一压缩机后离合器和所述第一压缩
机前离合器不可以同时吸合。
47.在本实施例中，所述第二压缩机后皮带轮8上设有第二压缩机后离合器，所述第二压缩机前皮带轮9上设有第二压缩机前离合器，所述第二压缩机后离合器和所述第二压缩机前离合器不可以同时吸合。
48.具体的，压缩机的皮带轮上的离合器吸合时，皮带轮会带动压缩机主轴转动，从而使压缩机工作，因此，可以通过控制离合器的开合来控制压缩机的工作。
49.在本实施例中，发动机10的小皮带轮11带动第一压缩机1工作时的传动比与小皮带轮11带动第二压缩机2工作时的传动比相同，小皮带轮11带动第一压缩机1和第二压缩机2同时工作时的传动比大于小皮带轮11带动第一压缩机1工作时的传动比和小皮带轮11带动第二压缩机2工作时的传动比。
50.在本实施例中，发动机10的大皮带轮12带动第一压缩机1工作时的传动比与大皮带轮12带动第二压缩机2工作时的传动比相同，大皮带轮12带动第一压缩机1和第二压缩机2同时工作时的传动比大于大皮带轮12带动第一压缩机1工作时的传动比和大皮带轮12带动第二压缩机2工作时的传动比。
51.在本实施例中，发动机10的大皮带轮12带动第一压缩机1工作时的传动比大于小皮带轮11带动第一压缩机1工作时的传动比，发动机10的大皮带轮12带动第二压缩机2工作时的传动比大于小皮带轮11带动第二压缩机2工作时的传动比，且大皮带轮12带动第一压缩机1和第二压缩机2同时工作时的传动比大于小皮带轮11带动第一压缩机1和第二压缩机2同时工作时的传动比。
52.因此，本实施例可通过控制不同离合器的吸合来改变传动比，以此来增加压缩机的转速范围，既可以实现小负荷低转速输出也可以实现大负荷高转速输出。
53.在本实施例中，所述发动机的输出档位分为32档，其中：
54.当发动机输出档位位于1档到11档时，所述发动机转速处于800rpm到2800rpm，每档之间发动机转速相差200rpm；
55.当发动机输出档位位于11档到19档时，所述发动机转速处于1400rpm到3000rpm，每档之间发动机转速相差200rpm；
56.当发动机输出档位位于19档到24档时，所述发动机转速处于1800rpm到2800rpm，每档之间发动机转速相差200rpm；
57.当发动机输出档位位于24档到32档时，所述发动机转速处于1400rpm到3000rpm，每档之间发动机转速相差200rpm。
58.在本实施例中，所述第一压缩机1和所述第二压缩机2的总和转速为：
59.q＝(x*a+x*b+y*c+y*d)*e
60.式中，e为发动机转速，x为发动机的小皮带轮与第一压缩机后皮带轮和第二压缩机后皮带轮的传动比，y为发动机的大皮带轮与第一压缩机前皮带轮和第二压缩机前皮带轮的传动比，a为第一压缩机后离合器的状态，b为第二压缩机后离合器的状态，c为第一压缩机前离合器的状态，d为第二压缩机前离合器的状态，其中，当离合器处于吸合状态时，a、b、c、d为1，当离合器处于断开状态时，a、b、c、d为0。
61.具体的，当第一压缩机后离合器或第二压缩机后离合器吸合时，第一压缩机1和第二压缩机2的总和转速最小，因此在空调负荷较小时，选择发动机10的小皮带轮11带动任意
1个压缩机运转，这样压缩机可以以较小转速运转。
62.当第一压缩机前离合器和第二压缩机前离合器同时吸合时，第一压缩机1和第二压缩机2的总和转速最大，因此在空调负荷较大时，选择发动机10的大皮带轮12带动2台压缩机同时运行，这样压缩机可以以较大转速运转。
63.实施例二：
64.本实施例还提供了一种可变传动比的燃气热泵系统的控制方法，包括：
65.当发动机档位处于1档到10档时，控制第一压缩机后离合器或第二压缩机后离合器吸合；
66.当发动机档位处于12档到18档时，控制第一压缩机后离合器和第二压缩机后离合器同时吸合；
67.当发动机档位处于20档到23档时，控制第一压缩机前离合器或第二压缩机前离合器吸合；
68.当发动机档位处于25档到32档时，控制第一压缩机前离合器和第二压缩机前离合器同时吸合。
69.当发动机档位从10档增加到11档时，控制第一压缩机后离合器或第二压缩机后离合器吸合；
70.当发动机档位从12档降低到11档时，控制第一压缩机后离合器和第二压缩机后离合器同时吸合；
71.当发动机档位从18档增加到19档时，控制第一压缩机后离合器和第二压缩机后离合器同时吸合；
72.当发动机档位从20档降低到19档时，控制第一压缩机前离合器或第二压缩机前离合器吸合；
73.当发动机档位从23档增加到24档时，控制第一压缩机前离合器或第二压缩机前离合器吸合；
74.当发动机档位从25档降低到24档时，控制第一压缩机前离合器和第二压缩机前离合器同时吸合。
75.具体的，当输出档位在临界点上下波动时，这样设置可以防止发动机转速和离合器频繁切换。
76.本实施例通过两台相同排量的压缩机实现了同时满足更小的最小转速和更大的最大转速。
77.参见表1，假设发动机的小皮带轮与第一压缩机后皮带轮和第二压缩机后皮带轮的传动比为0.75：1，发动机的大皮带轮与第一压缩机前皮带轮和第二压缩机前皮带轮的传动比2.5：1，则第一压缩机1和所述第二压缩机2的总和转速为：
78.q＝(0.75*a+0.75*b+2.5*c+2.5*d)*e
79.表1
[0080][0081]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0082]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产
生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0083]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0084]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0085]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。