專利名稱：一種多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)，包括往渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī))，往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，三角轉(zhuǎn)子等發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)(燃?xì)廨啓C(jī))功率大，體積大，燃料消耗量也大，在民用工業(yè)上使用不夠靈活，僅能在大型機(jī)械設(shè)備(噴氣飛機(jī)、發(fā)電站、輪船等)上普及使用，限制了其使用空間。復(fù)活塞--連桿--曲軸動(dòng)力輸出結(jié)構(gòu)，凸輪軸氣門換氣機(jī)構(gòu)機(jī)械震動(dòng)大，噪音大，效率低，發(fā)動(dòng)機(jī)的總熱能轉(zhuǎn)換效率不超過30％。這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已發(fā)展到極至。汪克爾三角轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)，其轉(zhuǎn)子活塞及氣缸制造工藝復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行耐久性差，功率受到限制。
現(xiàn)有往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換輸出結(jié)構(gòu)——汽缸-活塞-連桿-曲軸結(jié)構(gòu)有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行不穩(wěn)，功率受限，體積較大的缺點(diǎn)，即由曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)和連桿擺動(dòng)造成的大震動(dòng)，引起的偏塞，汽缸密封不嚴(yán)，功率降低的缺點(diǎn)，連桿-曲軸結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)空間大引起內(nèi)燃機(jī)機(jī)體占用空間大的缺點(diǎn)，多活塞氣缸時(shí)，雖然汽缸活塞可進(jìn)行直列、對置、V形、W形排列，但多缸時(shí)，內(nèi)燃機(jī)體積變大，而且曲軸過長，會(huì)由于輸出端飛輪負(fù)荷扭力的作用將曲軸徑向扭轉(zhuǎn)，各缸活塞與凸輪軸氣門結(jié)構(gòu)的運(yùn)行會(huì)協(xié)調(diào)不一，內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，震動(dòng)劇烈，因此曲軸的長度受到限制，汽缸活塞的數(shù)量受到限制。連桿-曲軸結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)在其體積受限的情況下，有不宜制造更大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)。活塞-連桿-曲軸結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量大，機(jī)械能消耗大。機(jī)殼的一體化結(jié)構(gòu)決定了氣缸的數(shù)量，限制了內(nèi)燃機(jī)的功率或制作更大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)。
近年來，人們對礦物能源煤、石油、天然氣的消耗量越來越大，CO2、CO、NOx、CH等有害氣體排放量越來越大，對大氣環(huán)境造成污染，溫室效應(yīng)越來越嚴(yán)重。當(dāng)今，節(jié)能環(huán)保成為世界的主題，加之燃料價(jià)格不斷上漲，所以更應(yīng)提高燃料熱利用率，減少環(huán)境污染。
人們對制氫儲(chǔ)氫技術(shù)的進(jìn)步，制造生物能源的技術(shù)的提高，給發(fā)動(dòng)機(jī)提供了新型的清潔能源，給發(fā)動(dòng)機(jī)提供了更加廣闊的發(fā)展空間。隨著人們對新能源的開發(fā)利用，各種蓄電池、燃料電池、高效太陽能電池相繼開發(fā)研究出來，解決了電動(dòng)機(jī)的能源問題，電動(dòng)機(jī)體積小，效率高，環(huán)境污染小，應(yīng)用靈活，優(yōu)勢明顯，有著廣闊的發(fā)展前景。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，改進(jìn)已有發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)模塊化、分單元組裝，而且結(jié)構(gòu)簡單?？梢远鄼C(jī)任意組合成為串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)，以組成任意功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，使用多種現(xiàn)有的氣體和液體燃料燃燒或電能做功。
本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)依次相連。
上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)包括外殼、內(nèi)殼、空氣濾清器、節(jié)氣門、廢氣渦輪、冷卻液循環(huán)渦輪、電動(dòng)機(jī)、壓氣渦輪、中冷器、液壓臂、汽缸套、汽缸蓋、活塞、輸出軸、冷卻液溫度補(bǔ)償活塞、冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧、換熱器、蒸汽渦輪、導(dǎo)流葉片、散熱器、潤滑油濾清器、潤滑油溫度補(bǔ)償活塞、潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧、冷卻液循環(huán)管、空氣循環(huán)管、廢氣循環(huán)管和真空腔； 所述的空氣濾清器和節(jié)氣門同軸固定在發(fā)動(dòng)機(jī)前口外殼中心線上，廢氣渦輪、冷卻液循環(huán)渦輪、電動(dòng)機(jī)、壓氣渦輪、中冷器、液壓臂、汽缸套、汽缸蓋和活塞從左至右依次同軸固定在內(nèi)殼一邊的中心線上；中冷器與汽缸蓋之間形成高壓氣室，液壓臂置于高壓氣室內(nèi)，液壓臂的活塞與汽缸蓋相連；所述的汽缸蓋和活塞置于汽缸套內(nèi)，活塞外表面設(shè)有半圓凹槽，汽缸套上開有鋼球固定孔，活塞與汽缸套通過鋼球相互聯(lián)動(dòng)，汽缸蓋為一渦輪，汽缸蓋內(nèi)部設(shè)有電磁進(jìn)氣門，活塞為一渦輪，活塞內(nèi)部設(shè)有排氣門，活塞與汽缸蓋之間形成燃燒室； 所述的輸出軸固定在內(nèi)殼另一邊的中心線上，輸出軸與活塞之間形成潤滑油腔，輸出軸的端部插入活塞內(nèi)；所述的冷卻液溫度補(bǔ)償活塞、換熱器、蒸汽渦輪、導(dǎo)流葉片、散熱器、潤滑油濾清器和潤滑油溫度補(bǔ)償活塞從左至右依次同軸固定在輸出軸上，冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧置于冷卻液溫度補(bǔ)償活塞與換熱器之間，潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧置于潤滑油溫度補(bǔ)償活塞與外殼端部之間； 所述的內(nèi)殼置于外殼內(nèi)，內(nèi)殼和外殼之間由內(nèi)向外依次布置有冷卻液循環(huán)管、空氣循環(huán)管和真空腔，廢氣循環(huán)管沿圓周均布在冷卻液循環(huán)管和空氣循環(huán)管之間。
上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述的轉(zhuǎn)換器包括第一軸、第二軸、第三軸，內(nèi)嚙合套、外嚙合套、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第一制動(dòng)器、第二制動(dòng)器、前行星齒輪、后行星齒輪、第一軸齒圈固定盤、第三軸齒圈固定盤和第一軸內(nèi)液壓油管； 所述的第一軸、第二軸、內(nèi)嚙合套和外嚙合套同軸固定在外殼的中心線上，內(nèi)嚙合套位于外嚙合套內(nèi)； 所述的內(nèi)嚙合套為工字形，中間為細(xì)管，兩端為粗管，細(xì)管的中央設(shè)有隔板，內(nèi)嚙合套的兩端粗管內(nèi)壁圓周上設(shè)有輪齒，細(xì)管一端的內(nèi)壁上設(shè)有花鍵，第一軸和第二軸分別從兩端伸入內(nèi)嚙合套內(nèi)，置于隔板的兩側(cè)，第一軸的端部與隔板之間形成液壓油腔，第一軸內(nèi)設(shè)有液壓油管，液壓油管與第四電磁閥相連通，第二軸的端部設(shè)有花鍵，該花鍵與內(nèi)嚙合套細(xì)管內(nèi)壁上的花鍵相互嚙合； 所述的外嚙合套與第一軸和第二軸同軸安裝在外殼的中心線上，外嚙合套為工字形，中間為細(xì)管，兩端為粗管，外嚙合套的兩端粗管內(nèi)壁分別設(shè)有寬齒和窄齒，寬齒在外側(cè)，窄齒在內(nèi)側(cè)，第二電磁閥置于外嚙合套兩個(gè)粗管之間； 所述的第一軸上設(shè)有齒圈和齒圈固定盤，前行星齒輪安裝在第一軸齒圈固定盤的一側(cè)，前行星齒輪的內(nèi)側(cè)與第一軸上的齒圈相互嚙合，并位于外嚙合套的一端粗管內(nèi)，前行星齒輪外側(cè)與外嚙合套一端粗管內(nèi)壁上的寬齒相互嚙合，第一軸齒圈固定盤上設(shè)有外嚙合齒圈和內(nèi)嚙合齒圈，外嚙合齒圈與外嚙合套一端粗管內(nèi)壁上的窄齒相互嚙合，內(nèi)嚙合齒圈與內(nèi)嚙合套一端粗管內(nèi)壁上的輪齒相互嚙合； 所述的第三軸上設(shè)有齒圈和齒圈固定盤，后行星齒輪安裝在第三軸齒圈固定盤的一側(cè)，后行星齒輪的內(nèi)側(cè)與第三軸上的齒圈相互嚙合，并位于外嚙合套的另一端的粗管內(nèi)，后行星齒輪外側(cè)與外嚙合套另一端粗管內(nèi)壁上的寬齒相互嚙合，第三軸齒圈固定盤上設(shè)有外嚙合齒圈和內(nèi)嚙合齒圈，外嚙合齒圈與外嚙合套另一端粗管內(nèi)壁上的窄齒相互嚙合，內(nèi)嚙合齒圈與內(nèi)嚙合套另一端粗管內(nèi)壁上的輪齒相互嚙合； 所述的第二軸穿入第三軸，第三軸與第二軸成滑動(dòng)配合，第二軸端部的花鍵插入內(nèi)嚙合套另一端的細(xì)管內(nèi)，與內(nèi)嚙合套細(xì)管內(nèi)壁上的花鍵相互嚙合； 所述的第一電磁閥通過第一制動(dòng)器與前行星齒輪聯(lián)動(dòng)，第三電磁閥通過第二制動(dòng)器與后行星齒輪聯(lián)動(dòng)。
上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述的節(jié)氣門包括步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)齒套、葉片、葉片軸和葉片支架；所述的步進(jìn)電機(jī)安裝在殼體內(nèi)，所述的葉片有6～18個(gè)，所述的驅(qū)動(dòng)齒輪的數(shù)量與葉片的數(shù)量相等，驅(qū)動(dòng)齒輪沿圓周均布，置于驅(qū)動(dòng)齒套內(nèi)，并與驅(qū)動(dòng)齒套上的內(nèi)齒相互嚙合，驅(qū)動(dòng)齒輪與葉片同軸安裝在葉片軸上，葉片軸固定在葉片支架上，葉片支架通過固定螺釘固定在殼體上；所述的步進(jìn)電機(jī)與任意一組同軸安裝的驅(qū)動(dòng)齒輪和葉片同軸安裝。
本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是 1、發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，便于組裝檢修，提高功率，可以達(dá)到雙機(jī)串/并聯(lián)、多機(jī)串并/連、多機(jī)立體并連捆綁、多機(jī)組立體堆積組成發(fā)動(dòng)機(jī)陣列，活塞-渦輪-驅(qū)動(dòng)軸直軸結(jié)構(gòu)可以制造不同功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，而且結(jié)構(gòu)緊湊，體積較小。
2、發(fā)動(dòng)機(jī)的重量小，減少了機(jī)械損失，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更安靜、平穩(wěn)，節(jié)省燃料，提高功率。
3、本發(fā)動(dòng)機(jī)中，用電磁氣門代替了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中橫置凸輪軸進(jìn)排氣機(jī)構(gòu)，使發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)更緊湊，機(jī)件更少，節(jié)省了材料，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)重量，整機(jī)做得更小、更靈活，同時(shí)減少了震動(dòng)，降低了噪音。
4、本發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞的軸向長度變長，在汽缸內(nèi)的導(dǎo)向性更好，活塞在汽缸內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞壁與汽缸壁各點(diǎn)磨察均勻，缸壁與活塞密封更好，因此防止了汽缸內(nèi)高壓氣體擠進(jìn)廢氣室，避免了由于活塞滑動(dòng)局部磨損造成的漏氣而導(dǎo)致功率下降。即使有廢氣進(jìn)入廢氣室也可以與廢氣匯合排出。
5、本發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于在活塞中有排氣渦輪，使得排氣過程也做功，熱能與機(jī)械能轉(zhuǎn)換效率更高，同時(shí)，在活塞運(yùn)行到上下止點(diǎn)的過程中，廢氣驅(qū)動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，避免了活塞在上下止點(diǎn)不做功的現(xiàn)象，使活塞順利通過上下止點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)更穩(wěn)定?；钊L度變長，廢氣經(jīng)過渦輪的時(shí)間長，可以更好地利用排氣動(dòng)能，提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率和熱利用效率。同時(shí)，活塞廢氣渦輪的使用保證了活塞在排氣和壓縮時(shí)需要的機(jī)械能，無須傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)中慣性飛輪的輔助，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量。
6、本發(fā)動(dòng)機(jī)中，鋼球?qū)⒒钊螒腋≡跉飧變?nèi)做往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，活塞軸向自平衡穩(wěn)定，活塞運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并防止了偏塞。
7、本發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽缸蓋可以軸向移動(dòng)，改變?nèi)紵业娜莘e，從而改變?nèi)剂系膲嚎s比。而且汽缸蓋和活塞的氣門升程可變，使得發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用各種燃料，如汽油、柴油、天然氣、液化石油氣、甲醇、乙醇、二甲醚、氫氣等。
8、電動(dòng)發(fā)電機(jī)可使用充電電池、超級電容器、燃料電池、太陽能電池供電。轉(zhuǎn)換器將發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)合，對機(jī)械能進(jìn)行調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換組成混合動(dòng)力多種能源發(fā)動(dòng)機(jī)。電機(jī)既是發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)，又是發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)，所以該機(jī)為理想的機(jī)械能轉(zhuǎn)換裝置。
綜上所述，本發(fā)動(dòng)機(jī)與已有技術(shù)相比，對能源的要求低，可用能源廣泛。整機(jī)結(jié)構(gòu)精巧，運(yùn)行噪音低，清潔衛(wèi)生，安裝靈活，維護(hù)方便。其外觀為圓柱形，多個(gè)圓柱可以靈活組合，串聯(lián)、并聯(lián)、星形連接或立體堆積等，成為發(fā)動(dòng)機(jī)陣列，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到任意功率。本發(fā)動(dòng)機(jī)適用范圍更廣，可以用于各種交通工具、建筑機(jī)械、、礦山等，如用在車輛上，可以并聯(lián)或串聯(lián)放在車架下方，甚至車軸上，大大節(jié)約了車輛空間，降低了車輛重心、提高了車輛的平衡性能和運(yùn)載效率。



圖1是本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的模塊結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的A-A剖面圖。
圖4是圖2的B-B剖面圖。
圖5是圖2的C-C剖面圖。
圖6是圖2的D-D剖面圖。
圖7是圖2的E-E剖面圖。
圖8是圖2的F-F剖面圖。
圖9是圖2的G-G剖面圖。
圖10是圖2的H-H剖面圖。
圖11是圖2的I-I剖面圖。
圖12是圖2的J-J剖面圖。
圖13是圖2的K-K剖面圖。
圖14是圖2的L-L剖面圖。
圖15是本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16是轉(zhuǎn)換器中外嚙合套的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖17是轉(zhuǎn)換器中內(nèi)嚙合套的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖18是本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中節(jié)氣門的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖19是圖18的A-A向剖視圖。
圖20是圖18的B向視圖。
圖2～圖14中，101是外殼，102是進(jìn)氣總管，103是節(jié)氣門，104是廢氣渦輪，105是冷卻液循環(huán)渦輪，106是電動(dòng)機(jī)，107是壓氣渦輪，108是中冷器，109是氣體燃料進(jìn)口，110是液壓臂，111是汽缸蓋，112是電磁進(jìn)氣門，113是液體燃料進(jìn)口，114是電磁排氣門，115是活塞，116是汽缸套，117是廢氣室側(cè)向開口，118是冷卻液室，119是冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧，120是換熱器，121是蒸汽渦輪，122是導(dǎo)流葉片，123是散熱器，124是潤滑油腔，125是潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧，126是輸出軸，126-1是輸出軸中的潤滑油管，127是潤滑油溫度補(bǔ)償活塞，128是潤滑油濾清器，129是輸出軸滑動(dòng)軸套，130是輸出軸導(dǎo)向管，131是冷卻液溫度補(bǔ)償活塞，132是廢氣室，133是潤滑油泵內(nèi)腔，134是鋼球、135是燃燒室，136是內(nèi)殼，137是高壓氣室，138是密封蓋，139是空氣濾清器，140是空氣循環(huán)管，141是螺母，142是廢氣循環(huán)管，141是真空腔，144是冷卻液循環(huán)管，145是螺母，146是中冷器高壓空氣進(jìn)口，147是鋼球固定孔，148是潤滑油管，149是導(dǎo)向鋼球，150是廢氣排出口，151是換熱器冷卻液進(jìn)口，152是散熱器冷卻液進(jìn)口，153是散熱器潤滑油進(jìn)口，154是散熱器冷卻液出口。圖2中的粗實(shí)線表示空氣走向，細(xì)實(shí)線表示廢氣走向，虛線表示冷卻液走向。
圖15～圖17中，201是外殼，202是第一電磁閥，203是第一制動(dòng)器，204是前行星齒輪，205是第一軸外嚙合齒圈，206是第一軸內(nèi)嚙合齒圈，207是第二電磁閥，208是外嚙合套，209是第三軸外嚙合齒圈，210是第三軸內(nèi)嚙合齒圈，211是后行星齒輪，212是第二制動(dòng)器，213是第三電磁閥，214是第三軸，215是第三軸齒圈固定盤，216是第二軸，217是內(nèi)嚙合套，218是隔板，219是液壓油腔，220是第一軸，221是第一軸齒圈固定盤，222是第一軸內(nèi)液壓油管，223是第四電磁閥，224是花鍵。
圖18～圖20中，301是殼體，302是步進(jìn)電機(jī)，303是驅(qū)動(dòng)齒套304是驅(qū)動(dòng)齒輪，305是葉片，306是葉片支架，307是進(jìn)氣口，308是葉片軸，309是固定螺釘。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)依次相連。
上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖2～圖14所示，包括外殼101、內(nèi)殼136、空氣濾清器139、節(jié)氣門103、廢氣渦輪104、冷卻液循環(huán)渦輪105、電動(dòng)機(jī)106、壓氣渦輪107、中冷器108、液壓臂110、汽缸套116、汽缸蓋111、活塞115、輸出軸126、冷卻液溫度補(bǔ)償活塞131、冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧119、換熱器120、蒸汽渦輪121、導(dǎo)流葉片122、散熱器123、潤滑油濾清器128、潤滑油溫度補(bǔ)償活塞131、潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧125、冷卻液循環(huán)管144、空氣循環(huán)管140、廢氣循環(huán)管142和真空腔141； 所述的空氣濾清器139和節(jié)氣門103同軸固定在發(fā)動(dòng)機(jī)前口外殼101中心線上，廢氣渦輪104、冷卻液循環(huán)渦輪105、電動(dòng)機(jī)106、壓氣渦輪107、中冷器108、液壓臂110、汽缸套116、汽缸蓋111和活塞115從左至右依次同軸固定在內(nèi)殼一邊的中心線上；中冷器108與汽缸蓋111之間形成高壓氣室137，液壓臂110置于高壓氣室137內(nèi)，液壓臂110的活塞與汽缸蓋111相連；所述的汽缸蓋111和活塞115置于汽缸套116內(nèi)，活塞115外表面設(shè)有半圓凹槽，汽缸套116上開有鋼球固定孔147，活塞115與汽缸套116通過鋼球134相互聯(lián)動(dòng)，汽缸蓋111為一渦輪，汽缸蓋111內(nèi)部設(shè)有電磁進(jìn)氣門112，活塞115為一渦輪，活塞115內(nèi)部設(shè)有排氣門114，活塞115與汽缸蓋111之間形成燃燒室135； 所述的輸出軸126固定在內(nèi)殼136另一邊的中心線上，輸出軸126與活塞115之間形成潤滑油腔124，輸出軸126的端部插入活塞115內(nèi)；所述的冷卻液溫度補(bǔ)償活塞119、換熱器120、蒸汽渦輪121、導(dǎo)流葉片122、散熱器123、潤滑油濾清器128和潤滑油溫度補(bǔ)償活塞127從左至右依次同軸固定在輸出軸126上，冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧125置于冷卻液溫度補(bǔ)償活塞127與換熱器120之間，潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧125置于潤滑油溫度補(bǔ)償活塞127與外殼101端部之間； 所述的內(nèi)殼139置于外殼101內(nèi)，內(nèi)殼139和外殼101之間由內(nèi)向外依次布置有冷卻液循環(huán)管144、空氣循環(huán)管140和真空腔141，廢氣循環(huán)管142沿圓周均布在冷卻液循環(huán)管144和空氣循環(huán)管140之間。
上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述的轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)如圖15～17所示，包括第一軸220、第二軸216、第三軸214，內(nèi)嚙合套217、外嚙合套208、第一電磁閥202、第二電磁閥207、第三電磁閥213、第四電磁閥223、第一制動(dòng)器203、第二制動(dòng)器212、前行星齒輪204、后行星齒輪211、第一軸齒圈固定盤221、第三軸齒圈固定盤215和第一軸內(nèi)液壓油管222； 第一軸220、第二軸216、內(nèi)嚙合套217和外嚙合套208同軸固定在外殼201的中心線上，內(nèi)嚙合套217位于外嚙合套208內(nèi)。
內(nèi)嚙合套217為工字形，其結(jié)構(gòu)如圖17所示，中間為細(xì)管，兩端為粗管，細(xì)管的中央設(shè)有隔板218。內(nèi)嚙合套的兩端粗管內(nèi)壁圓周上設(shè)有輪齒，細(xì)管一端的內(nèi)壁上設(shè)有花鍵224。第一軸220和第二軸216分別從兩端伸入內(nèi)嚙合套內(nèi)，置于隔板224的兩側(cè)。第一軸220的端部與隔板之間形成液壓油腔219，第一軸內(nèi)設(shè)有液壓油管222，液壓油管222與第四電磁閥223相連通。第二軸216的端部設(shè)有花鍵，該花鍵與內(nèi)嚙合套細(xì)管內(nèi)壁上的花鍵224相互嚙合； 外嚙合套208與第一軸220、第二軸216同軸安裝在外殼201的中心線上，其結(jié)構(gòu)如圖16所示，外嚙合套208為工字形，中間為細(xì)管，兩端為粗管。外嚙合套的兩端粗管內(nèi)壁分別設(shè)有寬齒和窄齒，寬齒在外側(cè)，窄齒在內(nèi)側(cè)，第二電磁閥7置于外嚙合套兩個(gè)粗管之間。
第一軸220上設(shè)有齒圈和齒圈固定盤221，前行星齒輪204安裝在第一軸齒圈固定盤221的一側(cè)，前行星齒輪的內(nèi)側(cè)與第一軸220上的齒圈相互嚙合，并位于外嚙合套208的一端粗管內(nèi)，前行星齒輪204外側(cè)與外嚙合套208一端粗管內(nèi)壁上的寬齒相互嚙合，第一軸齒圈固定盤221上設(shè)有外嚙合齒圈205和內(nèi)嚙合齒圈206，外嚙合齒圈205與外嚙合套208一端粗管內(nèi)壁上的窄齒相互嚙合，內(nèi)嚙合齒圈206與內(nèi)嚙合套217一端粗管內(nèi)壁上的輪齒相互嚙合。
第三軸214上設(shè)有齒圈和齒圈固定盤215，后行星齒輪211安裝在第三軸齒圈固定盤215的一側(cè)，后行星齒輪211的內(nèi)側(cè)與第三軸214上的齒圈相互嚙合，并位于外嚙合套208的另一端的粗管內(nèi)，后行星齒輪211外側(cè)與外嚙合套208另一端粗管內(nèi)壁上的寬齒相互嚙合，第三軸齒圈固定盤215上設(shè)有外嚙合齒圈209和內(nèi)嚙合齒圈210。外嚙合齒圈209與外嚙合套208另一端粗管內(nèi)壁上的窄齒相互嚙合，內(nèi)嚙合齒圈210與內(nèi)嚙合套217另一端粗管內(nèi)壁上的輪齒相互嚙合。
第二軸216穿入第三軸214，第三軸214與第二軸216成滑動(dòng)配合。第二軸216端部的花鍵插入內(nèi)嚙合套另一端的細(xì)管內(nèi)，與內(nèi)嚙合套細(xì)管內(nèi)壁上的花鍵224相互嚙合。
第一電磁閥202通過第一制動(dòng)器203與前行星齒輪204聯(lián)動(dòng)。第三電磁閥213通過第二制動(dòng)器212與后行星齒輪211聯(lián)動(dòng)。
上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述的節(jié)氣門，其結(jié)構(gòu)如圖18～20所示，包括步進(jìn)電機(jī)302、驅(qū)動(dòng)齒輪304、驅(qū)動(dòng)齒套303、葉片305、葉片軸308和葉片支架306，所述的步進(jìn)電機(jī)302安裝在殼體301內(nèi)，所述的葉片有6～18個(gè)，所述的驅(qū)動(dòng)齒輪304的數(shù)量與葉片305的數(shù)量相等，驅(qū)動(dòng)齒輪304沿圓周均布，置于驅(qū)動(dòng)齒套303內(nèi)，并與驅(qū)動(dòng)齒套303相互嚙合，驅(qū)動(dòng)齒輪304與葉片305同軸安裝在葉片軸308上，葉片軸308固定在葉片支架306上，葉片支架306通過固定螺釘309固定在殼體301上；所述的步進(jìn)電機(jī)302與任意一組同軸安裝的驅(qū)動(dòng)齒輪和葉片同軸安裝。
以下結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和工作過程 如圖1所示，轉(zhuǎn)換器將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)軸向連接，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換，聯(lián)合從電動(dòng)發(fā)電機(jī)的一端輸出。
以下是本發(fā)明提出的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理和工作過程 空氣由發(fā)動(dòng)機(jī)的前端進(jìn)入，如圖2中的粗實(shí)線箭頭所示，空氣循環(huán)過程如圖3、圖6、圖7和圖8所示?？諝饨?jīng)空氣濾清器139，進(jìn)入進(jìn)氣總管102中，節(jié)氣門103根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況需要達(dá)到相應(yīng)的開度，控制空氣進(jìn)量?？諝饨?jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)殼136與外殼101之間的空氣循環(huán)管140，進(jìn)入中冷器108中高壓空氣管道146的周圍空間，對高壓空氣進(jìn)行冷卻后返回空氣循環(huán)管140中，吸收發(fā)動(dòng)機(jī)散發(fā)的熱量，然后進(jìn)入散熱器123中，對散熱器中的冷卻液和潤滑油進(jìn)行冷卻，最后從空氣循環(huán)管返回至壓氣渦輪107，并從中冷器108的高壓空氣管道146中通過后進(jìn)入高壓氣室137。高壓氣室137的外壁上設(shè)有氣體燃料進(jìn)口109，如圖8所示，氣體燃料由氣體燃料進(jìn)口109進(jìn)入高壓氣室137中，與高壓空氣混合，組成混合燃?xì)狻Ｒ簤罕?10驅(qū)動(dòng)汽缸蓋111，使汽缸蓋111與活塞115之間的燃燒室135的容積改變，以得到混合燃?xì)馑璧膲嚎s比。進(jìn)氣門112打開，高壓混合燃?xì)膺M(jìn)入燃燒室135，同時(shí)高壓燃?xì)饬魍苿?dòng)汽缸蓋111內(nèi)的渦輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)汽缸蓋111旋轉(zhuǎn)。高壓燃?xì)庠谌紵?35內(nèi)燃燒，推動(dòng)活塞115沿軸向運(yùn)動(dòng)。
燃燒室135的外壁上設(shè)有液體燃料進(jìn)口113，如圖9所示。若發(fā)動(dòng)機(jī)使用液體燃料，則液體燃料從進(jìn)口113進(jìn)入燃燒室135，與高壓空氣混合后燃燒，推動(dòng)活塞115沿軸向運(yùn)動(dòng)。
汽缸套116上開有鋼球安裝孔147，如圖10所示，安裝孔內(nèi)插有鋼球固定件(圖中未示出)，鋼球固定件使鋼球134固定在汽缸套116的內(nèi)壁上，活塞115的外壁上設(shè)有半圓形閉合凹槽，固定在汽缸套116上的鋼球134嵌入活塞115外壁上的半圓形閉合凹槽中，使活塞115與汽缸套116通過鋼球134相互聯(lián)動(dòng)，從而使活塞115旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)輸出軸126旋轉(zhuǎn)而輸出動(dòng)力。
活塞115到達(dá)下止點(diǎn)后返回，活塞115中的排氣門114打開，燃燒室135中的廢氣通過排氣門114進(jìn)入活塞內(nèi)，沖擊活塞內(nèi)的渦輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)活塞旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)輸出軸126旋轉(zhuǎn)而輸出動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)二次做功，降低廢氣污染。而且從圖2中可以看出，排氣門114在活塞115頂部，進(jìn)氣門112在汽缸蓋111的頂部，進(jìn)氣門與排氣門不設(shè)在同一平面上，使得進(jìn)排氣更加充分，燃燒效果更好。在排氣過程中，未燃盡的燃料在活塞內(nèi)充分燃燒，沖擊渦輪，充分利用排氣動(dòng)能，同時(shí)大大減少CO、CH、NOx等有害氣體的排放，使發(fā)動(dòng)機(jī)更節(jié)能環(huán)保，并提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率。
燃燒室135中的廢氣的循環(huán)過程如圖2中細(xì)實(shí)線箭頭所示，廢氣經(jīng)過活塞115后進(jìn)入廢氣室132，從廢氣室側(cè)向開口117排出后進(jìn)入廢氣循環(huán)管142，如圖11所示。廢氣在循環(huán)管142中進(jìn)入廢氣渦輪104，推動(dòng)廢氣渦輪旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)冷卻液循環(huán)渦輪和壓氣渦輪旋轉(zhuǎn)，廢氣從廢氣渦輪104中返回廢氣循環(huán)管142，如圖4所示，最后進(jìn)入換熱器120中，其中的冷卻液吸收廢氣剩余熱量后，廢氣從廢氣排出口150排放，如圖11所示。
冷卻液儲(chǔ)存在冷卻液室118中，冷卻液的循環(huán)過程如圖2中虛線箭頭所示。冷卻液充滿內(nèi)殼136與外殼101之間的冷卻液循環(huán)管144中，如圖5所示，冷卻液渦輪105驅(qū)動(dòng)冷卻液流動(dòng)，吸收發(fā)動(dòng)機(jī)散失的熱量，進(jìn)入換熱器120，進(jìn)一步吸收換熱器中廢氣的熱量，冷卻液沸騰，從換熱器中噴出成為氣體，推動(dòng)蒸汽渦輪121旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)輸出軸126旋轉(zhuǎn)而輸出動(dòng)力。由于本發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有多組蒸汽渦輪121，蒸汽每經(jīng)過一級蒸汽渦輪，就經(jīng)過一級蒸氣導(dǎo)流板122對蒸汽進(jìn)行導(dǎo)流，再推動(dòng)下一級蒸汽渦輪121運(yùn)轉(zhuǎn)。
然后冷卻液蒸汽進(jìn)入散熱器123中，如圖13和14所示，冷卻液與散熱器中的較冷空氣進(jìn)行熱交換，重新凝結(jié)為液體，為下一次循環(huán)作準(zhǔn)備。冷卻液室118中設(shè)有冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧119和冷卻液補(bǔ)償活塞131，如圖2所示，其作用是，當(dāng)冷卻液溫度升高時(shí)，冷卻液室118中的冷卻液體積膨脹，通過補(bǔ)償彈簧119和補(bǔ)償活塞131可以緩解冷卻液對其循環(huán)管144的壓力，保護(hù)循環(huán)管不破裂，而且使冷卻液在循環(huán)管中以液態(tài)流動(dòng)。
發(fā)動(dòng)機(jī)外殼101內(nèi)側(cè)為真空腔143，發(fā)動(dòng)機(jī)散失的熱量被密閉在機(jī)內(nèi)。如圖2所示，冷空氣、廢氣、冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分的熱交換，因熱傳遞散失的大部分熱量被冷空氣和冷卻液吸收，僅有極少部分熱量隨廢氣排出，因此發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體熱量損失小。噪聲被真空腔143密蔽在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)，在循環(huán)過程中逐漸被吸收消弱，因此發(fā)動(dòng)機(jī)噪音低，機(jī)件的震動(dòng)小，機(jī)械能損失減小，內(nèi)燃機(jī)效率提高，發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命長。
在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過程中，冷卻液吸收了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量、廢氣的熱量、潤滑油的熱量，溫度升高，內(nèi)能增加，推動(dòng)蒸汽渦輪做功，將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后冷卻液溫度逐漸降低，內(nèi)能減小。
冷空氣吸收發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的熱量、廢氣的熱量、冷卻液的熱量、潤滑油的熱量，經(jīng)過壓氣渦輪壓縮，在高壓氣室聚集。發(fā)動(dòng)機(jī)過熱時(shí)，可以停止給發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料，進(jìn)氣門和排氣門同時(shí)打開，較高勢能的高壓空氣直接沖入汽缸，推動(dòng)汽缸蓋自旋，推動(dòng)活塞做功，對燃燒通道進(jìn)行清膛，并冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，空氣吸收了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量為下一次循環(huán)做準(zhǔn)備。
如圖2所示，輸出軸126插入活塞115中，輸出軸126與活塞115成緊配合。潤滑油儲(chǔ)存在潤滑油腔124中。潤滑油通過潤滑油濾清器128進(jìn)入輸出軸126的內(nèi)管126-1中，進(jìn)而流入潤滑油腔133后流到活塞與汽缸套之間，起潤滑和密封作用，然后潤滑油進(jìn)入潤滑油管148(如圖10所示)流到汽缸蓋111的周圍，使汽缸蓋與汽缸套之間潤滑和密封。潤滑油重新沿潤滑油管148進(jìn)入散熱器123，與較冷空氣進(jìn)行熱交換，最后返回潤滑油腔，為下一次循環(huán)作準(zhǔn)備。
潤滑油腔124中設(shè)有潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧125和潤滑油補(bǔ)償活塞127，如圖2所示，其作用是，當(dāng)潤滑油溫度升高時(shí)，潤滑油腔124中的潤滑油體積膨脹，通過補(bǔ)償彈簧125和補(bǔ)償活塞127可以緩解潤滑油對其循環(huán)管148的壓力，保護(hù)循環(huán)管不破裂，而且使?jié)櫥驮谘h(huán)管中以液態(tài)流動(dòng)。
轉(zhuǎn)換器的第一軸與上述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸連接，轉(zhuǎn)換器的第三軸與電動(dòng)發(fā)電機(jī)的輸出軸相連接，轉(zhuǎn)換器的第二軸為輸出軸。
以下是上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)換器的工作原理和工作過程 第一種轉(zhuǎn)換方式第四電磁閥223回收內(nèi)嚙合套液壓油腔219內(nèi)的液壓油，液壓油經(jīng)第一軸中間的液壓油管222返回到第四電磁閥223內(nèi)，使內(nèi)嚙合套217左移，與第一軸內(nèi)嚙合齒圈206嚙合，內(nèi)嚙合套217右端細(xì)管內(nèi)的花鍵224始終與第二軸端部的花鍵嚙合，軸向滑動(dòng)連接。其他各機(jī)件保持位置不變。
轉(zhuǎn)換過程是第一軸220為輸入軸。動(dòng)力經(jīng)第一軸220傳遞給內(nèi)嚙合套217，帶動(dòng)第二軸216轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第一軸→內(nèi)嚙合套→第二軸。發(fā)動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)換器輸出機(jī)械能。
第二種轉(zhuǎn)換方式第一電磁閥202控制第一制動(dòng)器203將前端行星齒輪架制動(dòng)，第三電磁閥213控制第二制動(dòng)器212將后端行星齒輪架制動(dòng)。其他各機(jī)件保持位置不變。
兩種轉(zhuǎn)換過程第一種是第一軸220為輸入軸。第一軸220帶動(dòng)前行星齒輪204，將動(dòng)力傳給外嚙合套208，做減速運(yùn)動(dòng)，外嚙合套208再帶動(dòng)后行星齒輪211，做增速運(yùn)動(dòng)，將動(dòng)力傳給第三軸214運(yùn)轉(zhuǎn)。輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第一軸→前行星齒輪→外嚙合套→后行星齒輪→第三軸。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)等速發(fā)電。第二種是第三軸214為輸入軸。第三軸214帶動(dòng)后行星齒輪211，將動(dòng)力傳給外嚙合套208，做減速運(yùn)動(dòng)，外嚙合套208再帶動(dòng)前行星齒輪204，做增速運(yùn)動(dòng)，將動(dòng)力傳給第一軸220運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第三軸→后行星齒輪→外嚙合套→前行星齒輪→第一軸。電動(dòng)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等速啟動(dòng)。
第三種轉(zhuǎn)換方式第三電磁閥213控制第二制動(dòng)器212將后行星齒輪架制動(dòng)，第二電磁閥207推動(dòng)外嚙合套208左移，使外嚙合套208左端粗管內(nèi)的窄齒與第一軸外嚙合齒圈205嚙合。其他各機(jī)件保持位置不變。
兩種轉(zhuǎn)換過程第一種是第三軸214為輸入軸。動(dòng)力由第三軸214傳給后行星齒輪211，后行星齒輪211帶動(dòng)外嚙合套208做減速轉(zhuǎn)動(dòng)，外嚙合套208帶動(dòng)第一軸外嚙合齒圈205同步轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力傳給第一軸220轉(zhuǎn)動(dòng)輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第三軸→后行星齒輪→外嚙合套→第一軸外嚙合齒圈→第一軸。電動(dòng)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)減速啟動(dòng)。第二種是第一軸為輸入軸。動(dòng)力由第一軸220傳給第一軸外嚙合齒圈5，第一軸外接合齒圈205帶動(dòng)外嚙合套208同步轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力傳遞給后行星齒輪211，再帶動(dòng)第三軸214做增速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第一軸→第一軸外嚙合齒圈→外嚙合套→后行星齒輪→第三軸。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)高速發(fā)電。
第四種轉(zhuǎn)換方式第一電磁閥202控制第一制動(dòng)器203將前行星齒輪架制動(dòng)，第二電磁閥207推動(dòng)外嚙合套208右移，使外嚙合套208右端粗管內(nèi)的窄齒與第三軸外嚙合齒圈209嚙合。其他各機(jī)件保持位置不變。
兩種轉(zhuǎn)換過程第一種是第三軸214為輸入軸。動(dòng)力由第三軸214傳給第三軸外嚙合齒圈209，外嚙合套208與第三軸外嚙合齒圈209同步運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)前行星齒輪204轉(zhuǎn)動(dòng)，前行星齒輪204帶動(dòng)第一軸做增速運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第三軸→第三軸外嚙合齒圈→外嚙合套→前行星齒輪→第一軸。電動(dòng)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速啟動(dòng)。第二種是第一軸220為輸入軸。動(dòng)力由第一軸220傳給前行星齒輪204，帶動(dòng)外嚙合套208做減速運(yùn)動(dòng)，外嚙合套208帶動(dòng)第三軸外嚙合齒圈209同步運(yùn)轉(zhuǎn)，將動(dòng)力傳遞給第三軸輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第一軸→前行星齒輪→外嚙合套→第三軸外嚙合齒圈→第三軸。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)低速發(fā)電。
第五種轉(zhuǎn)換方式第四電磁閥223將液壓油壓出，液壓油經(jīng)第一軸內(nèi)的液壓油管222進(jìn)入內(nèi)嚙合套細(xì)管內(nèi)的液壓油腔219中，驅(qū)動(dòng)內(nèi)嚙合套217后移，使內(nèi)嚙合套217端部的輪齒與第三軸內(nèi)嚙合齒圈210嚙合，內(nèi)離合器一端細(xì)管內(nèi)的花鍵224始終與第二軸端部的花鍵嚙合。其他各機(jī)件保持位置不變。
轉(zhuǎn)換過程是第三軸214為輸入軸。動(dòng)力傳遞給內(nèi)嚙合套217，內(nèi)嚙合套217帶動(dòng)第二軸216同步轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第三軸→內(nèi)嚙合套→第二軸。電動(dòng)發(fā)電機(jī)帶動(dòng)第二軸輸出機(jī)械能。
第六種轉(zhuǎn)換方式第一電磁閥202控制第一制動(dòng)器203將前端行星齒輪架制動(dòng)；第二電磁閥207推動(dòng)外嚙合套208與第三軸外接合齒圈209嚙合；第四電磁閥223回收內(nèi)嚙合套液壓油腔219內(nèi)的液壓油，液壓油經(jīng)第一軸中間的液壓油管222返回到第四電磁閥223內(nèi)，使內(nèi)嚙合套217左移，與第一軸內(nèi)嚙合齒圈206嚙合，內(nèi)嚙合套217右端細(xì)管內(nèi)的花鍵224始終與第二軸端部的花鍵嚙合，軸向滑動(dòng)連接。其他各機(jī)件保持位置不變。
轉(zhuǎn)換過程是第一軸220為輸入軸。第一軸220帶動(dòng)前行星齒輪204轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)外嚙合套208減速轉(zhuǎn)動(dòng)，外嚙合套208帶動(dòng)第三軸外嚙合齒圈209同步運(yùn)動(dòng)，將機(jī)械能傳遞給第三軸214，輸出機(jī)械能。同時(shí)，第一軸220帶動(dòng)內(nèi)嚙合套217同步轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)第二軸216運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出機(jī)械能。此時(shí)，第二軸216轉(zhuǎn)速高于第三軸214轉(zhuǎn)速。機(jī)械能傳遞方向第一軸→前行星齒輪→外嚙合套→第三軸外嚙合齒圈→第三軸，第一軸→內(nèi)嚙合套→第二軸。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能，同時(shí)帶動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)低速發(fā)電。
第七種轉(zhuǎn)換方式第一電磁閥202帶動(dòng)第一制動(dòng)器203將前端行星齒輪架制動(dòng)，第三電磁閥213帶動(dòng)第二制動(dòng)器201將后行星齒輪架制動(dòng)，第四電磁閥223回收內(nèi)嚙合套液壓油腔219內(nèi)的液壓油，液壓油經(jīng)第一軸中間的液壓油管222返回到第四電磁閥223內(nèi)，使內(nèi)嚙合套217左移，與第一軸內(nèi)嚙合齒圈206嚙合，內(nèi)嚙合套217右端細(xì)管內(nèi)的花鍵224始終與第二軸端部的花鍵嚙合，軸向滑動(dòng)連接。其他各機(jī)件保持位置不變。
轉(zhuǎn)換過程是第一軸220為輸入軸。第一軸220帶動(dòng)前行星齒輪204轉(zhuǎn)動(dòng)，前行星齒輪204帶動(dòng)外嚙合套208做減速運(yùn)動(dòng)，外嚙合套208帶動(dòng)后行星齒輪211轉(zhuǎn)動(dòng)，后行星齒輪211帶動(dòng)第三軸214做增速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出機(jī)械能。同時(shí)，第一軸220帶動(dòng)內(nèi)嚙合套217轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)嚙合套217帶動(dòng)第二軸216同步轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出機(jī)械能。機(jī)械能傳遞方向第一軸→前行星齒輪→外嚙合套→后行星齒輪→第三軸，第一軸→內(nèi)嚙合套→第二軸。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)等速發(fā)電，同時(shí)輸出機(jī)械能。
以下是上述多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中節(jié)氣門的工作原理 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)302在電信號指令下轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度時(shí)，與步進(jìn)電機(jī)302同軸安裝的驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒套303轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，進(jìn)而帶動(dòng)所有驅(qū)動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)同一角度，從而使所有與驅(qū)動(dòng)齒輪同軸安裝的葉片305同步轉(zhuǎn)動(dòng)同一角度。葉片305同時(shí)向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，節(jié)氣門的進(jìn)氣口307閉合縮小。反之，向另一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，節(jié)氣門進(jìn)氣口307開放擴(kuò)大。整個(gè)節(jié)氣門在步進(jìn)電機(jī)302的驅(qū)動(dòng)下按一定開度開閉，按所需步進(jìn)角旋轉(zhuǎn)到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣所需的開口，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)和負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1、一種多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于包括發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)依次相連。
2、如權(quán)利要求1所述的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所述的發(fā)動(dòng)機(jī)包括外殼、內(nèi)殼、空氣濾清器、節(jié)氣門、廢氣渦輪、冷卻液循環(huán)渦輪、電動(dòng)機(jī)、壓氣渦輪、中冷器、液壓臂、汽缸套、汽缸蓋、活塞、輸出軸、冷卻液溫度補(bǔ)償活塞、冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧、換熱器、蒸汽渦輪、導(dǎo)流葉片、散熱器、潤滑油濾清器、潤滑油溫度補(bǔ)償活塞、潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧、冷卻液循環(huán)管、空氣循環(huán)管、廢氣循環(huán)管和真空腔；
所述的空氣濾清器和節(jié)氣門同軸固定在發(fā)動(dòng)機(jī)前口外殼中心線上，廢氣渦輪、冷卻液循環(huán)渦輪、電動(dòng)機(jī)、壓氣渦輪、中冷器、液壓臂、汽缸套、汽缸蓋和活塞從左至右依次同軸固定在內(nèi)殼一邊的中心線上；中冷器與汽缸蓋之間形成高壓氣室，液壓臂置于高壓氣室內(nèi)，液壓臂的活塞與汽缸蓋相連；所述的汽缸蓋和活塞置于汽缸套內(nèi)，活塞外表面設(shè)有半圓凹槽，汽缸套上開有鋼球固定孔，活塞與汽缸套通過鋼球相互聯(lián)動(dòng)，汽缸蓋為一渦輪，汽缸蓋內(nèi)部設(shè)有電磁進(jìn)氣門，活塞為一渦輪，活塞內(nèi)部設(shè)有排氣門，活塞與汽缸蓋之間形成燃燒室；
所述的輸出軸固定在內(nèi)殼另一邊的中心線上，輸出軸與活塞之間形成潤滑油腔，輸出軸的端部插入活塞內(nèi)；所述的冷卻液溫度補(bǔ)償活塞、換熱器、蒸汽渦輪、導(dǎo)流葉片、散熱器、潤滑油濾清器和潤滑油溫度補(bǔ)償活塞從左至右依次同軸固定在輸出軸上，冷卻液溫度補(bǔ)償彈簧置于冷卻液溫度補(bǔ)償活塞與換熱器之間，潤滑油溫度補(bǔ)償彈簧置于潤滑油溫度補(bǔ)償活塞與外殼端部之間；
所述的內(nèi)殼置于外殼內(nèi)，內(nèi)殼和外殼之間由內(nèi)向外依次布置有冷卻液循環(huán)管、空氣循環(huán)管和真空腔，廢氣循環(huán)管沿圓周均布在冷卻液循環(huán)管和空氣循環(huán)管之間。
3、如權(quán)利要求1所述的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所述的轉(zhuǎn)換器包括第一軸、第二軸、第三軸，內(nèi)嚙合套、外嚙合套、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第一制動(dòng)器、第二制動(dòng)器、前行星齒輪、后行星齒輪、第一軸齒圈固定盤、第三軸齒圈固定盤和第一軸內(nèi)液壓油管；
所述的第一軸、第二軸、內(nèi)嚙合套和外嚙合套同軸固定在外殼的中心線上，內(nèi)嚙合套位于外嚙合套內(nèi)；
所述的內(nèi)嚙合套為工字形，中間為細(xì)管，兩端為粗管，細(xì)管的中央設(shè)有隔板，內(nèi)嚙合套的兩端粗管內(nèi)壁圓周上設(shè)有輪齒，細(xì)管一端的內(nèi)壁上設(shè)有花鍵，第一軸和第二軸分別從兩端伸入內(nèi)嚙合套內(nèi)，置于隔板的兩側(cè)，第一軸的端部與隔板之間形成液壓油腔，第一軸內(nèi)設(shè)有液壓油管，液壓油管與第四電磁閥相連通，第二軸的端部設(shè)有花鍵，該花鍵與內(nèi)嚙合套細(xì)管內(nèi)壁上的花鍵相互嚙合；
所述的外嚙合套與第一軸和第二軸同軸安裝在外殼的中心線上，外嚙合套為工字形，中間為細(xì)管，兩端為粗管，外嚙合套的兩端粗管內(nèi)壁分別設(shè)有寬齒和窄齒，寬齒在外側(cè)，窄齒在內(nèi)側(cè)，第二電磁閥置于外嚙合套兩個(gè)粗管之間；
所述的第一軸上設(shè)有齒圈和齒圈固定盤，前行星齒輪安裝在第一軸齒圈固定盤的一側(cè)，前行星齒輪的內(nèi)側(cè)與第一軸上的齒圈相互嚙合，并位于外嚙合套的一端粗管內(nèi)，前行星齒輪外側(cè)與外嚙合套一端粗管內(nèi)壁上的寬齒相互嚙合，第一軸齒圈固定盤上設(shè)有外嚙合齒圈和內(nèi)嚙合齒圈，外嚙合齒圈與外嚙合套一端粗管內(nèi)壁上的窄齒相互嚙合，內(nèi)嚙合齒圈與內(nèi)嚙合套一端粗管內(nèi)壁上的輪齒相互嚙合；
所述的第三軸上設(shè)有齒圈和齒圈固定盤，后行星齒輪安裝在第三軸齒圈固定盤的一側(cè)，后行星齒輪的內(nèi)側(cè)與第三軸上的齒圈相互嚙合，并位于外嚙合套的另一端的粗管內(nèi)，后行星齒輪外側(cè)與外嚙合套另一端粗管內(nèi)壁上的寬齒相互嚙合，第三軸齒圈固定盤上設(shè)有外嚙合齒圈和內(nèi)嚙合齒圈，外嚙合齒圈與外嚙合套另一端粗管內(nèi)壁上的窄齒相互嚙合，內(nèi)嚙合齒圈與內(nèi)嚙合套另一端粗管內(nèi)壁上的輪齒相互嚙合；
所述的第二軸穿入第三軸，第三軸與第二軸成滑動(dòng)配合，第二軸端部的花鍵插入內(nèi)嚙合套另一端的細(xì)管內(nèi)，與內(nèi)嚙合套細(xì)管內(nèi)壁上的花鍵相互嚙合；
所述的第一電磁閥通過第一制動(dòng)器與前行星齒輪聯(lián)動(dòng)，第三電磁閥通過第二制動(dòng)器與后行星齒輪聯(lián)動(dòng)。
4、如權(quán)利要求1所述的多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于其中所述的節(jié)氣門包括步進(jìn)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)齒輪、驅(qū)動(dòng)齒套、葉片、葉片軸和葉片支架；所述的步進(jìn)電機(jī)安裝在殼體內(nèi)，所述的葉片有6～18個(gè)，所述的驅(qū)動(dòng)齒輪的數(shù)量與葉片的數(shù)量相等，驅(qū)動(dòng)齒輪沿圓周均布，置于驅(qū)動(dòng)齒套內(nèi)，并與驅(qū)動(dòng)齒套上的內(nèi)齒相互嚙合，驅(qū)動(dòng)齒輪與葉片同軸安裝在葉片軸上，葉片軸固定在葉片支架上，葉片支架通過固定螺釘固定在殼體上；所述的步進(jìn)電機(jī)與任意一組同軸安裝的驅(qū)動(dòng)齒輪和葉片同軸安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多能源直軸混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。包括發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換器和電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)依次相連。本發(fā)動(dòng)機(jī)與已有技術(shù)相比，對能源的要求低，可用能源廣泛。整機(jī)結(jié)構(gòu)精巧，運(yùn)行噪音低，清潔衛(wèi)生，安裝靈活，維護(hù)方便。其外觀為圓柱形，多個(gè)圓柱可以靈活組合，串聯(lián)、并聯(lián)、星形連接或立體堆積等，成為發(fā)動(dòng)機(jī)陣列，使發(fā)動(dòng)機(jī)得到任意功率。本發(fā)動(dòng)機(jī)適用范圍更廣，可以用于各種交通工具、建筑機(jī)械、礦山等，如用在車輛上，可以并聯(lián)或串聯(lián)放在車架下方，甚至車軸上，大大節(jié)約了車輛空間，降低了車輛重心、提高了車輛的平衡性能和運(yùn)載效率。
文檔編號F01L9/04GK101280722SQ20081011448
公開日2008年10月8日 申請日期2008年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月3日
發(fā)明者趙清濤, 劉洪亮, 強(qiáng) 李 申請人:趙清濤