專利名稱：一種自適應動力往復匯回輸差動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機、行星齒輪傳動和液力傳動技術。
現(xiàn)有廣泛使用的各種內(nèi)燃機具有體積小、功率大、使用攜帶方便、技術成熟和工作可靠等優(yōu)點，但仍是一種高能耗大污染的機器。譬如在某些車用往復式發(fā)動機中，約有30-40％可利用的能量未被利用而作為廢氣被排放。究其原因是因為在變工況條件下渦輪機的動力與從曲軸輸出的往復式發(fā)動機的動力無法匹配而難以利用。
本發(fā)明的目的是要提供一種使兩種不同性質(zhì)的內(nèi)燃機在變工況情況下輸出動力能理想匹配的自適應動力往復回輸差動裝置。
本發(fā)明的目的這樣實現(xiàn)利用五個工作元件增壓泵輪、燃氣渦輪、液力偶合器渦輪、液力偶合器泵輪、第一降速小齒輪和四個聯(lián)接構件；增壓泵主軸、燃氣渦輪主軸、內(nèi)齒輪主軸、第一段降速軸組成一種帶有動液傳動與行星齒輪傳動融為一體的復合傳動的自適應動力往復回輸差動裝置。聯(lián)接構件一增壓泵主軸的一端與工作元件增壓泵輪固定連接，另一端與第一太陽輪固定連接，中間穿過第一組由第二太陽輪與動力輸出小齒輪組成的雙聯(lián)齒輪，再穿過起動電機，并與雙聯(lián)齒輪，起動電機形成三個獨立的自由旋轉體；聯(lián)接構件二燃氣渦輪主軸的一端與工作元件燃氣渦輪作固定連接，中間穿過液力偶合器和內(nèi)齒輪主軸，并與工作元件液力偶合器渦輪作固定連接，另一端與行星架作固定聯(lián)接；燃氣渦輪主軸是一個具有兩個工作元件合用的聯(lián)接構件；在行星架上含有一組雙聯(lián)行星齒輪，其中第一雙聯(lián)行星齒輪與內(nèi)齒輪嚙合，同時也與第一太陽輪嚙合；第二雙聯(lián)行星齒輪只與第二太陽輪嚙合；聯(lián)接構件三內(nèi)齒輪主軸的一端與工作元件液力偶合器泵輪作固定連接，另一端與內(nèi)齒輪作固定聯(lián)接，它與構件二燃氣渦輪主軸形成各自獨立的雙向自由旋轉體；聯(lián)接構件四第一主降速軸的一端與時規(guī)齒輪嚙合聯(lián)接，另一端裝有一個第一段降速大齒輪，第一段降速大齒輪與第一段降速小齒輪即工作元件5相嚙合。本發(fā)明自適應動力往復回輸差動裝置的四個聯(lián)接構件各具有一個自由度即自適應動力往復回輸差動裝置總共具有四個聯(lián)接構件和四個自由度。
本發(fā)明由于在差動裝置中融入了液力偶合器和與液力偶合器專門銜接協(xié)調(diào)工作的其它三個差動聯(lián)接機械構件，從而使整個動力往復回輸差動裝置各個機械聯(lián)接構件都具有無級調(diào)速和自適應能力；與只有三個聯(lián)接構件和三個自由度的圓柱形行星差動裝置相比，本發(fā)明可以自動適應工況變化，滿足工作母機的匹配需要，為兩次利用熱功轉換技術的實施提供了基礎。傳統(tǒng)技術的廢氣渦輪增壓發(fā)動機其燃氣渦輪部份只能作為輔機為主機配套服務，并且還帶來一連串匹配不佳的問題；而本發(fā)明使廢氣渦輪增壓部份能夠成為主要動力輸出源即第二動力輸出源，這樣不僅大大提高了發(fā)動機的輸出功率，改善了兩種不同性質(zhì)的內(nèi)燃機在變工況情況下輸出動力的匹配，提高了發(fā)動機的性能，還大大減少了能耗和廢氣排放。本發(fā)明不僅適合船用和發(fā)電廠使用，而且更適合汽車和工程機械使用，具有極高的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
以下結合附圖進一步進行說明。
附

圖1給出本發(fā)明的一個實施例，這是一臺帶自適應動力往復回輸差動裝置的聯(lián)合循環(huán)內(nèi)燃機裝置結構示意圖。圖中，3缸發(fā)動機(1)的排氣口即渦輪發(fā)動機(2)的進氣管(3)用于連接兩臺發(fā)動機。渦輪發(fā)動機(2)有一個出氣管(4)。3缸發(fā)動機(1)的動力由曲軸(5)傳遞到飛輪(6)，飛輪(6)通過離合器與負載相連。渦輪發(fā)動機(2)的燃氣渦輪通過主軸(7)與液力偶合器渦輪(8)及行星架(9)剛性連接，液力偶合器泵輪(10)與液力偶合器渦輪(8)柔性連接用于協(xié)助全部機械聯(lián)接構件實現(xiàn)無級調(diào)速。行星架(9)裝有3組雙聯(lián)行星齒輪(11)，3組雙聯(lián)行星齒輪(11)與內(nèi)齒輪(12)嚙合；雙聯(lián)行星齒輪(11)還與兩只太陽輪即第一太陽輪(13)和第二太陽輪(14)嚙合；第一太陽輪(13)通過增壓泵主軸(20)與增壓泵輪(15)相連；第二太陽輪(14)與輸出小齒輪(16)組成雙聯(lián)齒輪；通過增壓泵主軸(20)穿過起動電機(21)；輸出小齒輪(16)與裝在第一段降速軸(17)上的大齒輪(18)嚙合。第一段降速軸(17)的另一端裝有第二級降速小齒輪(19)，第二級降速小齒輪(19)與飛輪(6)嚙合實現(xiàn)動力匯流。內(nèi)齒輪主軸(22)的一端與工作元件液力偶合器泵輪(10)作固定連接，另一端與內(nèi)齒輪(12)作固定聯(lián)接，它與構件二燃氣渦輪主軸(7)形成各自獨立的雙向自由旋轉體。協(xié)助整個差動裝置的各個聯(lián)接構件實現(xiàn)無級調(diào)速，使之具備自動適應性。
附圖1實施例帶自適應動力往復回輸差動裝置的聯(lián)合循環(huán)內(nèi)燃機裝置的工作原理根據(jù)四種不同的工況即一，起動過程；二，怠速狀態(tài)；三，小負載狀態(tài)；四，中、大、全負載狀態(tài)可分別簡述為1)起動過程由起動電機(21)驅動第二太陽輪(14)、并通過第二太陽輪(14)將功率傳送給整個差動裝置，此時整個差動裝置包括行星架(9)、內(nèi)齒輪(12)、增壓泵輪(15)、液力偶合器泵輪(10)、燃氣渦輪(2)和液力偶合器渦輪(8)，都以接近起動電機(21)的轉速進行正向旋轉，呈小速差傳動狀態(tài)；以此實現(xiàn)由起動電機(21)帶動發(fā)動機旋轉并驅動增壓泵(15)完成進氣增壓工作的起動過程。2)怠速狀態(tài)這時往復式發(fā)動機(1)僅能維持自身穩(wěn)定旋轉，燃氣渦輪發(fā)動機(2)雖已成為主動工作元件，帶動行星架(9)、液力偶合器渦輪(8)、液力偶合器泵輪(10)一起旋轉；但提供的動力很小，不能滿足進氣增壓需要，還需通過第二級降速小齒輪(19)和第一段降速軸(17)從飛輪(6)上獲取往復式發(fā)動機(1)產(chǎn)生的功率進行動力回輸。這時整個差動裝置內(nèi)無相對運動，以一剛體方式傳遞動力；這使發(fā)動機能處于理想的怠速狀態(tài)。順便指出只要符合廢氣渦輪發(fā)動機(2)產(chǎn)生的能量小于增壓泵輪(15)所需的能量并且能從往復式發(fā)動機(1)獲取能量進行補充這兩個條件，整個差動裝置都將停止所有齒輪和動液的相對運動，以一剛體方式傳遞動力。3)小負載狀態(tài)這時，在3缸往復式發(fā)動機(1)中經(jīng)第一次做功后的低壓燃氣進入渦輪發(fā)動機(2)實現(xiàn)第二次熱——功轉換且渦輪發(fā)動機(2)產(chǎn)生的功率只能夠滿足進氣增壓需要，但無多余功率匯輸給第一動力主機即往復式發(fā)動機(1)，因此這時整個差動裝置仍然停止所有齒輪和動液的相對運動，以一剛體方式傳遞動力。4)中、大、全負載狀態(tài)這時，在3缸往復式發(fā)動機(1)中經(jīng)第一次做功后排放的低壓燃氣進入渦輪發(fā)動機(2)進行第二次熱——功轉換且渦輪發(fā)動機(2)產(chǎn)生的功率遠遠超過進氣增壓所需的功率，其剩余的大部份功率通過自適應動力往復回輸差動裝置匯輸給第一動力主機從而使渦輪發(fā)動機(2)真正成為動力輸出主機。人類為之奮斗百年所追求的目標——充分利用廢氣排放的能量，用建立聯(lián)合循環(huán)內(nèi)燃機組形式加以利用終于成為現(xiàn)實。
權利要求
1，一種帶有動液傳動與行星齒輪傳動融為一體的復合傳動的自適應動力往復回輸差動裝置，由五個工作元件增壓泵輪、燃氣渦輪、液力偶合器渦輪、液力偶合器泵輪、第一降速小齒輪和四個聯(lián)接構件增壓泵主軸、燃氣渦輪主軸、內(nèi)齒輪主軸、第一段降速軸所組成，其特征在于1.1)增壓泵主軸的一端與工作元件泵輪固定連接，另一端與太陽輪固定連接，中間穿過第一組雙聯(lián)齒輪，再穿過起動電機，并與雙聯(lián)齒輪，起動電機形成三個獨立的自由旋轉體；1.2)燃氣渦輪主軸的一端與工作元件燃氣渦輪作固定連接，中間穿過液力偶合器和內(nèi)齒輪主軸。并與工作元件液力渦輪作固定連接，另一端與行星架作固定聯(lián)接；燃氣渦輪主軸是一個具有兩個工作元件合用的聯(lián)接構件；1.3)在行星架上含有一組雙聯(lián)行星齒輪，其中第一雙聯(lián)行星齒輪與內(nèi)齒輪嚙合，同時也與第一太陽輪嚙合；第二雙聯(lián)行星齒輪只與第二太陽輪嚙合；1.4)內(nèi)齒輪主軸的一端與工作元件液力泵輪作固定連接，另一端與內(nèi)齒輪作固定聯(lián)接，它與構件二燃氣渦輪主軸形成各自獨立的雙向自由旋轉體；1.5)第一主降速軸的一端與時規(guī)齒輪嚙合聯(lián)接，另一端裝有一個第一段降速大齒輪，第一段降速大齒輪與第一段降速小齒輪即工作元件5相嚙合。1.6)自適應動力往復回輸差動裝置的四個聯(lián)接構件各具有一個獨立的旋轉自由度。
全文摘要
一種帶有動液傳動與行星齒輪傳動融為一體的復合傳動的自適應動力往復回輸差動裝置，由五個工作元件增壓泵輪、燃氣渦輪、液力渦輪、液力泵輪、第一降速小齒輪和四個聯(lián)接構件增壓泵主軸、燃氣渦輪主軸、內(nèi)齒輪主軸、第一段降速軸所組成。本發(fā)明除了融入液力傳動這一新概念外，還增設了二組不同工作特色的雙聯(lián)齒輪，使它成為擁有四個聯(lián)接構件和四個自由度的新型差動裝置。本發(fā)明首次提出了可使兩種不同性質(zhì)的內(nèi)燃機在變工況情況下輸出動力實現(xiàn)理想匹配的技術方案，它使制造兩次利用熱功轉換技術的內(nèi)燃機聯(lián)合循環(huán)機組成為可能。本發(fā)明不僅適合船用和發(fā)電廠使用，而且更適合汽車和工程機械使用，具有極高的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。
文檔編號F02C6/00GK1464186SQ02111940
公開日2003年12月31日 申請日期2002年6月3日 優(yōu)先權日2002年6月3日
發(fā)明者楊錫堯 申請人:楊錫堯