一种自适应动力往复汇回输差动装置 【技术领域】
本发明涉及内燃机、行星齿轮传动和液力传动技术，尤其是一种自适应动力往复汇回输差动装置。
背景技术
现有广泛使用的各种内燃机具有体积小、功率大、使用携带方便、技术成熟和工作可靠等优点，但仍是一种高能耗大污染的机器。譬如在某些车用往复式发动机中，约有30-40％可利用的能量未被利用而作为废气被排气。究其原因是因为在变工况条件下涡轮机的动力与从曲轴输出的往复式发动机的动力无法匹配而难以利用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是要提供一种使两种不同性质的内燃机在变工况情况下输出动力能理想匹配的自适应动力往复回输差动装置
本发明的技术方案是：利用增压泵轮、燃气涡轮、液力偶合器涡轮、液力偶合器泵轮、第一降速小齿轮等五个工作元件和增压泵主轴、燃气涡轮主轴、内齿轮主轴、第一段降速轴等四个联接构件组成一种带有动液传动与行星齿轮传动融为一体的复合传动的自适应动力往复回输差动装置。联接构件一增压泵主轴的一端与工作元件增压泵轮固定连接，另一端与第一太阳轮固定连接，中间穿过第一组由第二太阳轮与动力输出小齿轮组成的双联齿轮，再穿过起动电机，并与双联齿轮，起动电机形成三个独立的自由旋转体；联接构件二燃气涡轮主轴的一端与工作元件燃气涡轮作固定连接，中间穿过液力偶合器和内齿轮主轴，并与工作元件液力偶合器涡轮作固定连接，另一端与行星架作固定连接；燃气涡轮主轴是一个具有两个工作元件合用的联接构件；在行星架上含有一组双联行星齿轮，其中第一双联行星齿轮与内齿轮啮合，同时也与第一太阳轮啮合；第二双联行星齿轮只与第二太阳轮啮合；联接构件三内齿轮主轴地一端与工作元件液力偶合器泵轮作固定连接，另一端与内齿轮作固定联接，它与构件二燃气涡轮主轴形成各自独立的双向自由旋转体；联接构件四第一主降速轴的一端与时规齿轮啮合连接，另一端装有一个第一段降速大齿轮，第一段降速大齿轮与第一段降速小齿轮即工作元件5相啮合。本发明自适应动力往复回输差动装置的四个联接构件各具有一个自由度即自适应动力往复回输差动装置总共具有四个联接构件和四个自由度。
本发明的有益效果是：本发明可以自动适应工况变化，满足工作母机的匹配需要，为两次利用热功转换技术的实施提供了基础。而且，本发明使废气涡轮增压部份能够成为主要动力输出源即第二动力输出源，这样不仅大大提高了发动机的输出功率，改善了两种不同性质的内燃机在变工况情况下输出动力的匹配，提高了发动机的性能，还大大减少了能耗和废气排放。本发明不仅适合船用和发电厂使用，而且更适合汽车和工程机械使用，具有极高的社会效益、经济效益和环保效益。
【附图说明】
图1是一台带自适应动力往复回输差动装置的联合循环内燃机装置结构示意图。
【具体实施方式】
附图1给出本发明的一个实施例。图中，3缸发动机1的排气口即涡轮发动机2的进气管3用于连接两台发动机。涡轮发动机2有一个出气管4。3缸发动机1的动力由曲轴5传递到飞轮6，飞轮6通过离合器与负载相连。涡轮发动机2的燃气涡轮通过主轴7与液力偶合器涡轮8及行星架9刚性连接，液力偶合器泵轮10与液力偶合器齿轮8柔性连接用于协助全部机械联接构件实现无级调速。行星架9装有3组双联行星齿轮11，3组双联行星齿轮11与内齿轮12啮合；双联行星齿轮11还与两只太阳轮即第一太阳轮13和第二太阳轮14啮合；第一太阳轮13通过增压泵主轴20与增压泵轮15相连；第二太阳轮14与输出小齿轮16组成双联齿轮；通过增压泵主轴20穿过起动电机21；输出小齿轮16与装在第一段降速轴17上的大齿轮18啮合。第一段降速轴17的另一端装有第二级降速小齿轮19，第二级降速小齿轮19与飞轮6啮合实现动力汇流。内齿轮主轴22的一端与工作元件液力偶合器泵轮10作固定连接，另一端与内齿轮12作固定联接，它与构件二燃气涡轮主轴7形成各自独立的双向自由旋转体。协助整个差动装置的各个联接构件实现无级调速，使之具备自动适应性。
附图1实施例带自适应动力往复回输差动装置的联合循环内燃机装置的工作原理根据四种不同的工况即：一.起动过程；二.怠速状态；三.小负载状态；四.中、大、全负载状态可分别简述为：
1.起动过程：由起动电机21驱动第二太阳轮14，并通过第二太阳轮14将功率传送给整个差动装置，此时整个差动装置包括行星架9、内齿轮12、增压泵轮15、液力偶合器泵轮10、燃气涡轮2和液力偶合器涡轮8，都以接近起动电机21的转速进行正向旋转，呈小速差传动状态；以此实现由起动电机21带动发动机旋转并驱动增压泵15完成进气增压工作的起动过程。
2.怠速状态：这时往复式发动机1仅能维持自身稳定旋转，燃气涡轮发动机2虽已成为主动工作元件，带动行星架9、液力偶合器涡轮8、液力偶合器泵轮10一起旋转；但提供的动力很小，不能满足进气增压需要，还需通过第二级降速小齿轮19和第一段降速轴17从飞轮6上获取往复式发动机1产生的功率进行动力回输。这时整个差动装置内无相对运动，以一刚体方式传递动力；这使发动机能处于理想的怠速状态。顺便指出：只要符合废气涡轮发动机2产生的能量小于增压泵轮15所需的能量并且能从往复式发动机1获取能量进行补充这两个条件，整个差动装置都将停止所有齿轮和动液的相对运动，以一刚体方式传递动力。
3.小负载状态：这时，在3缸往复式发动机1中经第一次做功后的低压燃气进入涡轮发动机2实现第二次热——功转换且涡轮发动机2产生的功率只能够满足进气增压需要，但无多余功率汇输给第一动力主机即往复式发动机1，因此这时整个差动装置仍然停止所有齿轮和动液的相对运动，以一刚体方式传递动力。
4.中、大、全负载状态：这时，在3缸往复式发动机1中经第一次做功后排放的低压燃气进入涡轮发动机2进行第二次热——功转换且涡轮发动机2产生的功率远远超过进气增压所需的功率，其剩余的大部份功率通过自适应动力往复回输差动装置汇输给第一动力主机从而使涡轮发动机2真正成为动力输出主机。人类为之奋斗百年所追求的目标———分利用废气排放的能量，用建立联合循环内燃机组形式加以利用终于成为现实。