[发明专利]用于维勒米尔热泵的四过程循环

说明书

公开了一种用于具有机电一体控制的置换器的维勒米尔热泵的四过程循环。利用曲柄驱动置换器的维勒米尔热泵先前已经得以发展。然而，机电一体控制为控制置换器提供了更多的自由度。所述四过程循环，相比于曲柄驱动的维勒米尔热泵中的已有循环以及那些先前公开的用于机电一体驱动的维勒米尔热泵的循环，能提供更高的性能系数。

技术领域

本申请涉及热泵循环，特别是维勒米尔(Vuilleumier)热泵循环。

背景技术

在最接近的现有技术中的维勒米尔热泵中的置换器由曲柄驱动，例如美国专利U.S.1,275,507中所示。这样的具有曲柄驱动的置换器的热泵的图示在图1中示出。在所述‘507专利中，如图2所示，置换器具有90度的相位差。机电一体化驱动的维勒米尔热泵(其共同地转让给本申请的受让人)已公开在专利文件WO 2013/155258中。在这样的热泵中，置换器被独立地致动以使得一个置换器在另一置换器移动时保持静止状态，这在控制置换器运动中提供了许多额外的自由度。在专利WO 2013/155258 A1的公开文本中，还公开了一种三过程的循环。亟需提供高性能系数的循环。

发明内容

公开一种四过程循环，基于模拟结果，这种四过程循环显示出相比于此前公开的三过程循环更高的性能系数。

公开一种运转热泵的方法。热泵具有适于在热气缸内往复运动的热置换器和适于在冷气缸内往复运动的冷置换器。热置换器具有远端位置和中间位置，冷置换器具有中间位置和远端位置。所述方法包括：致动热置换器自其中间位置移动至其远端位置，致动冷置换器自其中间位置移动至其远端位置，致动热置换器自其远端位置移动至其中间位置，以及致动冷置换器自其远端位置移动至其中间位置，其中上述致动以给定顺序发生。

在一些运转条件下，在热置换器于其中间位置及远端位置间移动所用时间中的至少一部分，冷置换器保持静止，而在冷置换器于其远端位置及中间位置间移动所用时间的至少一部分，热置换器保持静止。

致动热置换器自其中间位置移动至其远端位置构成过程一。致动冷置换器自其中间位置移动至其远端位置构成过程二。致动热置换器自其远端位置移动至其中间位置构成过程三。致动冷置换器自其远端位置移动至其中间位置构成过程四。循环由过程一、随后的过程二、随后的过程三、随后的过程四构成。

所述方法还可包括：控制两个置换器在过程一和过程二之间保持静止达第一预设时间，控制两个置换器在过程二和过程三之间保持静止达第二预设时间，控制两个置换器在过程三和过程四之间保持静止达第三预设时间，以及控制两个置换器在过程四和过程一之间保持静止达第四预设时间。

热置换器气缸内限定热腔室，热腔室内具有的容积与热置换器气缸内的热置换器的位置相关。冷置换器气缸内限定冷腔室，冷腔室内具有的容积与冷置换器气缸内的冷置换器的位置相关。当热置换器处于其远端位置时，热腔室的容积小于当热置换器处于其中间位置时。当冷置换器处于其远端位置时，冷腔室的容积小于当冷置换器处于其中间位置时。

公开了一种热泵，其具有置于热置换器气缸内的热置换器；置于冷置换器气缸内的冷置换器；热置换器致动器，其致动时致使所述热置换器在所述热置换器气缸内在远端位置和中间位置之间往复运动；冷置换器致动器，其致动时致使所述冷置换器在所述冷置换器气缸内在远端位置和中间位置之间往复运动；以及连接至所述热置换器致动器及所述冷置换器致动器的电子控制单元(ECU)。ECU控制所述热置换器及所述冷置换器经一系列布置移动：第一布置，其中所述热置换器处于其在所述热置换器气缸内的中间位置，所述冷置换器紧邻其在所述冷置换器气缸内的中间位置；第二布置，其中所述热置换器处于其在所述热置换器气缸内的远端位置，所述冷置换器紧邻其在所述冷置换器气缸内的中间位置；第三布置，其中所述热置换器气缸内的所述热置换器处于其远端位置，所述冷置换器紧邻其在所述冷置换器气缸内的远端位置；以及第四布置，其中所述热置换器处于其在所述热置换器气缸内的中间位置，所述冷置换器紧邻其在所述冷置换器气缸内的远端位置。