[发明专利]一种多能源直轴混合动力发动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种多能源直轴混合动力发动机，属于发动机技术领域。

背景技术

现有的发动机，包括往涡轮喷气发动机(燃气轮机)，往复活塞式发动机，三角转子等发动机。其中，涡轮喷气发动机(燃气轮机)功率大，体积大，燃料消耗量也大，在民用工业上使用不够灵活，仅能在大型机械设备(喷气飞机、发电站、轮船等)上普及使用，限制了其使用空间。复活塞--连杆--曲轴动力输出结构，凸轮轴气门换气机构机械震动大，噪音大，效率低，发动机的总热能转换效率不超过30％。这种结构的发动机技术已发展到极至。汪克尔三角转子式内燃机，其转子活塞及气缸制造工艺复杂，发动机运行耐久性差，功率受到限制。

现有往复活塞发动机热能与机械能转换输出结构——汽缸-活塞-连杆-曲轴结构有结构复杂，运行不稳，功率受限，体积较大的缺点，即由曲轴转动和连杆摆动造成的大震动，引起的偏塞，汽缸密封不严，功率降低的缺点，连杆-曲轴结构运转空间大引起内燃机机体占用空间大的缺点，多活塞气缸时，虽然汽缸活塞可进行直列、对置、V形、W形排列，但多缸时，内燃机体积变大，而且曲轴过长，会由于输出端飞轮负荷扭力的作用将曲轴径向扭转，各缸活塞与凸轮轴气门结构的运行会协调不一，内燃机运转不稳定，震动剧烈，因此曲轴的长度受到限制，汽缸活塞的数量受到限制。连杆-曲轴结构的内燃机在其体积受限的情况下，有不宜制造更大功率发动机的缺点。活塞-连杆-曲轴结构运转质量大，机械能消耗大。机壳的一体化结构决定了气缸的数量，限制了内燃机的功率或制作更大功率的发动机。

近年来，人们对矿物能源煤、石油、天然气的消耗量越来越大，CO₂、CO、NO_x、CH等有害气体排放量越来越大，对大气环境造成污染，温室效应越来越严重。当今，节能环保成为世界的主题，加之燃料价格不断上涨，所以更应提高燃料热利用率，减少环境污染。

人们对制氢储氢技术的进步，制造生物能源的技术的提高，给发动机提供了新型的清洁能源，给发动机提供了更加广阔的发展空间。随着人们对新能源的开发利用，各种蓄电池、燃料电池、高效太阳能电池相继开发研究出来，解决了电动机的能源问题，电动机体积小，效率高，环境污染小，应用灵活，优势明显，有着广阔的发展前景。

发明内容

本发明的目的是提出一种多能源直轴混合动力发动机，改进已有发动机的结构，使发动机的结构模块化、分单元组装，而且结构简单。可以多机任意组合成为串、并联结构，以组成任意功率的发动机，使用多种现有的气体和液体燃料燃烧或电能做功。

本发明提出的多能源直轴混合动力发动机，包括发动机、转换器和电动发动机，发动机、转换器和电动发动机依次相连。

上述多能源直轴混合动力发动机中，所述的发动机包括外壳、内壳、空气滤清器、节气门、废气涡轮、冷却液循环涡轮、电动机、压气涡轮、中冷器、液压臂、汽缸套、汽缸盖、活塞、输出轴、冷却液温度补偿活塞、冷却液温度补偿弹簧、换热器、蒸汽涡轮、导流叶片、散热器、润滑油滤清器、润滑油温度补偿活塞、润滑油温度补偿弹簧、冷却液循环管、空气循环管、废气循环管和真空腔；

所述的空气滤清器和节气门同轴固定在发动机前口外壳中心线上，废气涡轮、冷却液循环涡轮、电动机、压气涡轮、中冷器、液压臂、汽缸套、汽缸盖和活塞从左至右依次同轴固定在内壳一边的中心线上；中冷器与汽缸盖之间形成高压气室，液压臂置于高压气室内，液压臂的活塞与汽缸盖相连；所述的汽缸盖和活塞置于汽缸套内，活塞外表面设有半圆凹槽，汽缸套上开有钢球固定孔，活塞与汽缸套通过钢球相互联动，汽缸盖为一涡轮，汽缸盖内部设有电磁进气门，活塞为一涡轮，活塞内部设有排气门，活塞与汽缸盖之间形成燃烧室；

所述的输出轴固定在内壳另一边的中心线上，输出轴与活塞之间形成润滑油腔，输出轴的端部插入活塞内；所述的冷却液温度补偿活塞、换热器、蒸汽涡轮、导流叶片、散热器、润滑油滤清器和润滑油温度补偿活塞从左至右依次同轴固定在输出轴上，冷却液温度补偿弹簧置于冷却液温度补偿活塞与换热器之间，润滑油温度补偿弹簧置于润滑油温度补偿活塞与外壳端部之间；

所述的内壳置于外壳内，内壳和外壳之间由内向外依次布置有冷却液循环管、空气循环管和真空腔，废气循环管沿圆周均布在冷却液循环管和空气循环管之间。

上述多能源直轴混合动力发动机中，所述的转换器包括第一轴、第二轴、第三轴，内啮合套、外啮合套、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一制动器、第二制动器、前行星齿轮、后行星齿轮、第一轴齿圈固定盘、第三轴齿圈固定盘和第一轴内液压油管；