用于維勒米爾熱泵的四過程循環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請涉及熱栗循環(huán)，特別是維勒米爾(Vuilleumier)熱栗循環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]在最接近的現(xiàn)有技術(shù)中的維勒米爾熱栗中的置換器由曲柄驅(qū)動，例如美國專利U.S.1，275，507中所示。這樣的具有曲柄驅(qū)動的置換器的熱栗的圖示在圖1中示出。在所述‘507專利中，如圖2所示，置換器具有90度的相位差。機電一體化驅(qū)動的維勒米爾熱栗(其共同地轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人)已公開在專利文件WO 2013/155258中。在這樣的熱栗中，置換器被獨立地致動以使得一個置換器在另一置換器移動時保持靜止?fàn)顟B(tài)，這在控制置換器運動中提供了許多額外的自由度。在專利WO 2013/155258 Al的公開文本中，還公開了一種三過程的循環(huán)。亟需提供高性能系數(shù)的循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]公開一種四過程循環(huán)，基于模擬結(jié)果，這種四過程循環(huán)顯示出相比于此前公開的三過程循環(huán)更高的性能系數(shù)。
[0004]公開一種運轉(zhuǎn)熱栗的方法。熱栗具有適于在熱氣缸內(nèi)往復(fù)運動的熱置換器和適于在冷氣缸內(nèi)往復(fù)運動的冷置換器。熱置換器具有遠端位置和中間位置，冷置換器具有中間位置和遠端位置。所述方法包括:致動熱置換器自其中間位置移動至其遠端位置，致動冷置換器自其中間位置移動至其遠端位置，致動熱置換器自其遠端位置移動至其中間位置，以及致動冷置換器自其遠端位置移動至其中間位置，其中上述致動以給定順序發(fā)生。
[0005]在一些運轉(zhuǎn)條件下，在熱置換器于其中間位置及遠端位置間移動所用時間中的至少一部分，冷置換器保持靜止，而在冷置換器于其遠端位置及中間位置間移動所用時間的至少一部分，熱置換器保持靜止。
[0006]致動熱置換器自其中間位置移動至其遠端位置構(gòu)成過程一。致動冷置換器自其中間位置移動至其遠端位置構(gòu)成過程二。致動熱置換器自其遠端位置移動至其中間位置構(gòu)成過程三。致動冷置換器自其遠端位置移動至其中間位置構(gòu)成過程四。循環(huán)由過程一、隨后的過程二、隨后的過程三、隨后的過程四構(gòu)成。
[0007]所述方法還可包括:控制兩個置換器在過程一和過程二之間保持靜止達第一預(yù)設(shè)時間，控制兩個置換器在過程二和過程三之間保持靜止達第二預(yù)設(shè)時間，控制兩個置換器在過程三和過程四之間保持靜止達第三預(yù)設(shè)時間，以及控制兩個置換器在過程四和過程一之間保持靜止達第四預(yù)設(shè)時間。
[0008]熱置換器氣缸內(nèi)限定熱腔室，熱腔室內(nèi)具有的容積與熱置換器氣缸內(nèi)的熱置換器的位置相關(guān)。冷置換器氣缸內(nèi)限定冷腔室，冷腔室內(nèi)具有的容積與冷置換器氣缸內(nèi)的冷置換器的位置相關(guān)。當(dāng)熱置換器處于其遠端位置時，熱腔室的容積小于當(dāng)熱置換器處于其中間位置時。當(dāng)冷置換器處于其遠端位置時，冷腔室的容積小于當(dāng)冷置換器處于其中間位置時。
[0009]公開了一種熱栗，其具有置于熱置換器氣缸內(nèi)的熱置換器;置于冷置換器氣缸內(nèi)的冷置換器;熱置換器致動器，其致動時致使所述熱置換器在所述熱置換器氣缸內(nèi)在遠端位置和中間位置之間往復(fù)運動;冷置換器致動器，其致動時致使所述冷置換器在所述冷置換器氣缸內(nèi)在遠端位置和中間位置之間往復(fù)運動；以及連接至所述熱置換器致動器及所述冷置換器致動器的電子控制單元(ECU) ACU控制所述熱置換器及所述冷置換器經(jīng)一系列布置移動:第一布置，其中所述熱置換器處于其在所述熱置換器氣缸內(nèi)的中間位置，所述冷置換器緊鄰其在所述冷置換器氣缸內(nèi)的中間位置;第二布置，其中所述熱置換器處于其在所述熱置換器氣缸內(nèi)的遠端位置，所述冷置換器緊鄰其在所述冷置換器氣缸內(nèi)的中間位置；第三布置，其中所述熱置換器氣缸內(nèi)的所述熱置換器處于其遠端位置，所述冷置換器緊鄰其在所述冷置換器氣缸內(nèi)的遠端位置；以及第四布置，其中所述熱置換器處于其在所述熱置換器氣缸內(nèi)的中間位置，所述冷置換器緊鄰其在所述冷置換器氣缸內(nèi)的遠端位置。
[0010]循環(huán)包括自第一布置至第二布置至第三布置至第四布置至第一布置的變動。
[0011 ]在所述熱置換器自其中間位置移動至其遠端位置所用時間中的至少一部分，所述冷置換器在其中間位置保持靜止。在所述冷置換器自其中間位置移動至其遠端位置所用時間中的至少一部分，所述熱置換器在其遠端位置保持靜止。在所述熱置換器自其遠端位置移動至其中間位置所用時間中的至少一部分，所述冷置換器在其遠端位置保持靜止。在所述冷置換器自其遠端位置移動至其中間位置所用時間中的至少一部分，所述熱置換器在其中間位置保持靜止。
[0012]在一些實施方式中，冷置換器氣缸的中心軸線與熱置換器氣缸的中心軸線共線。在一些實施方式中，冷置換器氣缸的直徑大于熱置換器氣缸的直徑。在另一實施方式中，熱置換器氣缸的直徑大于冷置換器氣缸的直徑。在另一些實施方式中，根據(jù)權(quán)利要求6的熱栗，其中熱置換器氣缸的直徑與冷置換器氣缸的直徑相等。在一些實施方式中，所述熱置換器自其遠端位置移動至其中間位置的距離大于所述冷置換器自其遠端位置移動至其中間位置的距離。在另一實施方式中，所述熱置換器自其遠端位置移動至其中間位置的距離小于所述冷置換器自其遠端位置移動至其中間位置的距離。在一些實施方式中，所述熱置換器在其中間位置和遠端位置之間移動所用的時間與所述冷置換器在其中間位置和遠端位置之間移動所用的時間不同。在其中的致動器包括彈簧的熱栗中，作用于置換器的彈簧可被選取，從而使得置換器在其各自的中間位置和遠端位置之間移動所用的時間是不相等的。
[0013]公開了一種熱栗，其中置于熱置換器氣缸內(nèi)的熱置換器適于在熱置換器氣缸內(nèi)往復(fù)運動，冷置換器置于冷置換器氣缸內(nèi)并適于在冷置換器氣缸內(nèi)往復(fù)運動。熱栗具有連接至熱置換器的熱置換器致動器、連接至冷置換器的冷置換器致動器以及電子控制單元(ECU)，熱置換器致動器適于致使熱置換器在熱置換器氣缸內(nèi)的中間位置和遠端位置之間移動，冷置換器致動器適于致使冷置換器在冷置換器氣缸內(nèi)的中間位置和遠端位置之間移動，電子控制單元連接至熱置換器致動器和冷置換器致動器。循環(huán)包括以下順序的以下過程:熱置換器致動器控制熱置換器在熱置換器氣缸內(nèi)自中間位置移動至遠端位置，冷置換器致動器控制冷置換器在冷置換器氣缸內(nèi)自中間位置移動至遠端位置，熱置換器致動器控制熱置換器在熱置換器氣缸內(nèi)自遠端位置移動至中間位置，以及冷置換器致動器控制冷置換器在冷置換器氣缸內(nèi)自遠端位置移動至中間位置。
[0014]熱栗在熱置換器氣缸的一端具有熱腔室，在冷置換器氣缸的一端具有冷腔室。熱腔室的容積在熱置換器處于中間位置時大于熱置換器處于遠端位置時。冷腔室的容積在冷置換器處于中間位置時大于冷置換器處于遠端位置時。熱栗具有溫?zé)崆皇?，其為熱氣缸?nèi)處于熱置換器的與熱腔室相對一端的容積與冷氣缸內(nèi)處于冷置換器的與冷腔室相對一端的容積之和。
[0015]在一些實施方式中，熱置換器氣缸的中心軸線與冷置換器的中心軸線共線。在其他實施方式中，熱置換器氣缸的中心軸線基本平行于冷置換器的中心軸線并相對于冷置換器的中心軸線偏置。在一些實施方式中，熱置換器氣缸的直徑大于冷置換器氣缸的直徑。
【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的維勒米爾熱栗的示圖；
[0017]圖2為具有曲柄驅(qū)動的置換器的維勒米爾熱栗中的置換器運動的曲線圖；
[0018]圖3為具有機電一體控制的置換器的維勒米爾熱栗的示意圖；
[0019]圖4為維勒米爾熱栗中的三過程循環(huán)的示意圖；
[0020]圖5為維勒米爾熱栗中的四過程循環(huán)的示意圖；
[0021]圖6為示出三過程循環(huán)的熱置換器和冷置換器隨著時間的運動的曲線圖；
[0022]圖7為示出四過程循環(huán)的熱置換器和冷置換器隨著時間