CN108832771A - 一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，是内燃机、电动机、发电机、涡轮机与变速器一体化，其特征在于：以发电机的行星齿轮组为中心，中心的太阳齿轮与发电机和涡轮离心式压气机同轴联动，外圆的环齿轮与动力输出的电动机连动，中间定位的行星齿轮与活塞发动机的曲轴连动，用于定位行星齿轮的支架是由气缸的缸体顶置对接串联为一体的环状结构。本发明的特点是：体积小、成本低、效率高，节约能源，是生态能源动力体系，可立体全方位替代化石能源的发电、交通运输、航海、航空、航天、工矿、企业、家庭、军事、边防、抢险等的电力或动力，开启清洁能源无限零成本的终极能源时代。

Description

一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力

技术领域

本发明涉及一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，属能源技术领域，尤其是与内燃机、涡轮机、变速器、纯电动及混合动力的汽车、机车、舰船、飞机，航天的电推进器、工质二氧化碳或空气，超级电容及电力电子控制系统的技术相关。

背景技术

众所周知，汽车从诞生到现在已经有100多年历史了，主要发展历程有三个阶段：欧洲的手工生产、美国的自动化生产和日本引导的精益化生产，目前全球汽车发展处于精益化和规模化发展的阶段，汽车的出现改变了世界，促进了经济的发展，改善了人们的生活，但是发展到了今天，却带来了三大严重问题：能源问题、环保问题和安全问题，科学家在不断地改造和完善汽车，不断地改造汽车的驱动力和燃料，动力改造主要包括研制新型发动机，革新发动机的燃烧及控制，提高燃油经济性和减少排放水平，在燃料方面，研制新型清洁燃料，寻找替代的新型能源，改造传统的汽车动力设备，汽车的发展加剧了能源消耗，人们越发意识到替代能源的必要性和紧迫性，清洁能源汽车将是汽车工业发展的必由之路，电动汽车再次提上日程，电动汽车是一种以电能作为主要能源驱动的车辆，随着近年来各国政府的大力推广，电动汽车取得了长足的进步，电动汽车的历史虽然悠久，但是人们对汽车的要求越来越高，虽然电动汽车将引领着低碳化、信息化、智能化这一未来汽车生产发展的方向，但是在性能方面，尤其是续驶里程与燃油汽车还有很大差距，电池的寿命也不十分理想，随着电动汽车技术的发展，新式电动汽车不断涌现，同时这也带来一系列需要解决的问题，如在使用过程中对充电桩的依赖问题，始终没有找到有效解决方案，同时又要面临发展中的新问题，目前，中国75%的电能来源于火力发电，大规模的车用电池在波峰充电时瞬时电流强度对国家电网的负荷产生压力，这些问题都使未来的清洁能源汽车发展之路充满困惑。

2018年1月15日，在中国内燃机工业协会主办的“传统燃料车辆动力技术转型升级国际研讨会”上，科技部部长万钢强调：“内燃机在相当长的时间内仍然会是市场的主力，它具有难以替代的地位”，“内燃机和电动化融合发展的技术革新成为当下车用动力技术发展的方向”，这是一条对于中国清洁能源汽车从单一纯电动转向多种技术路线新走向非常重要的信息，中国作为全球汽车第一大市场，清洁能源汽车在中国的发展如火如荼，憧憬弯道超车的清洁能源汽车企业也如雨后春笋般涌现，近年来，中国的纯电动汽车在生产、销售和保有量方面都处在世界第一位，插电式混合动力汽车呈现增长态势，普通混合动力汽车的销量比较平稳，同时，一批开发生产中的新型高性价比插电式深度混合动力总成与整车集成，以及动力专用发动机、专用动力电池、专用变速器等核心关键零部件，和非插电增程式电驱动汽车及氢能燃料电池电动汽车等，规划投资少则上百亿，多则上千亿，混合动力汽车发展势头强劲，混合动力是以内燃机与电动机为动力，它既有内燃机比能量和比功率高的长处，又有电动汽车排放低的优点，显著改善了内燃机汽车的燃油经济性和排放性，增加了电动汽车的续驶里程，在由内燃机汽车向电动汽车发展过程中扮演了承上启下的角色，电动汽车历史悠久，它的发展史甚至比燃油汽车还长，混合动力汽车的历史与其他类型的汽车一样悠久，它的出现却并非为了节能的理念，当时由于内燃机汽车的性能不稳定，续驶里程不能满足需要，电动部分作为辅助动力使用，由于电动机技术和电池技术不够成熟，成本、体积和效率都不理想，因此在20世纪30年代以后，混合动力汽车和电动汽车一起逐渐淡出市场，目前的混合动力汽车与早期的混合动力汽车相比已经有了质的飞跃，现在混合动力汽车成了节能减排的新概念，非插电式混合动力已经属于较成熟的技术，现今混合动力系统在使整车保持强劲动力的同时，也降低油耗，就像发动机本身带有发电机一样，它不仅用于发电，而且用于能量回收，早已具备电动化的雏形，内燃机电动化将是未来发展的大方向，因为有电机的助力，发动机的运行工况可以控制在最合理范围之内，在节能减排方面做到最优，有电机的助力，发动机的扭距变小，因此不需要大扭距就能获得高功率，同时，要做到有效降低油耗，就要求传统发动机转速区间非常大，而混合动力专用发动机只需要在特定的区间工作，使得整体系统效率达到最大，混合动力技术路线就是把电机和内燃机各自优势结合起来的最佳途径，混合动力深度融合，开发发动机和电动机不存在太大的难度，更多的挑战在于整个控制系统，什么时候用发动机，什么时候启动电机，此外，混合动力变速器的开发难度成为技术上的另一大挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足问题，提供一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，是内燃机、电动机、发电机、涡轮机与变速器一体化，以发电机的行星齿轮组为中心，中心的太阳齿轮与发电机和涡轮离心式压气机同轴联动，外圆的环齿轮与动力输出的电动机连动，中间定位的行星齿轮与活塞发动机的曲轴连动，用于定位行星齿轮的支架是由气缸的缸体顶置对接串联为一体的环状结构。

在行星齿轮组外延叠加一层行星齿轮和环齿轮，中间双面环齿轮是超强动力输出轮，外层环齿轮是超大功率储能飞轮，内外双层行星齿轮定位，串联的活塞发动机双层支架通过曲轴箱体连接支撑、双层活塞发动机共用一个涡轮双面离心式压气机增压。

两个电动机对置在外层环齿轮上，双面环齿轮连动大功率中低速发电机，中心太阳齿轮连动大功率高速发电机。

环齿轮连动螺旋桨与动力涡轮。

包括四个定位的行星齿轮，四个定位的行星齿轮分别与四根曲轴相连接，并由八个单缸缸体顶置对接串联构成一个正四边形的支架，四个角的曲轴箱支撑四个行星齿轮的定位，四根曲轴八个连杆八个活塞，每两个连杆一组并列在同一曲柄销上构成直角型双缸，每两个活塞为一对在顶置的双缸中相对压缩膨胀作功，并构成一条边、大缸径短行程和只有压缩膨胀、没有吸气与排气的二行程，每对活塞往返二行程作功一次，等于两个活塞同时作功的合力、在行星齿轮组的共同作用下，在每个行星齿轮旋转一周的过程中，是以90°角为基准依次有四个曲轴复合推动的结果，等于一个二行程中叠加四个二行程，八个活塞都有一次作功，共同作用在太阳齿轮和环齿轮上，行星齿轮与环齿轮的转动方向相同，与太阳齿轮的转动方向相反。

采用大缸径短行程，即气缸的直径大于活塞的行程，在气缸活塞顶置对接处设有一个两面凹槽空心相通的共用压缩室，活塞头部为小半球凸顶形，并与两面凹槽的共用压缩室对应。

共用压缩室有热电阻补热。

采用涡轮增压闭式循环，活塞包括大活塞和小活塞，大活塞头部和顶平面上凸出一个同心圆柱状小活塞，小活塞在大活塞顶平面下方环形凹槽底部相连接，小活塞高度与大活塞的行程长度相等，在大活塞顶平面凸出的高度与环形凹槽的深度相等，小活塞直径在大活塞直径的1/2——2/3之间，共用压缩室的长度大于活塞的行程，共用压缩室的高压缸是由一对喇叭形气缸构成，气缸的支撑点在喇叭口延伸的环形平面内边、与大缸体内环槽面紧贴，外面边与垫片及双缸体顶置对接锁定，喇叭嘴端与小活塞半球圆凸顶面对置配套，缸内径略大于活塞直径，缸外径略小于大活塞凹槽内径，喇叭形气缸缸体总长度等于活塞行程的长度，有一半长度是圆柱体越过大活塞上止点，与大活塞环形凹槽重合，两个对置的气缸缸体体喇叭口凹面与大缸体内环面构成公用的中心压缩腔室，即高压缸，喇叭形气缸缸体外表面与大缸径短行程内缸体面和大活塞顶面及小活塞柱体面，构成一个以小活塞和气缸缸体为中心的环形压缩腔室，即低压缸，高压缸两端是两个叠加的低压缸，在接近大活塞上止点边沿的缸体上加装压出活门，与低压缸和涡轮离心压气机的进气管道连接，在对接缸体中心处加装吸入活门，与共用的高压缸和涡轮离心压气机的增压排气管道连接，越过上止点的圆柱气缸缸体与小活塞体面和大活塞头部凹槽内环面都有间隙，高压缸的气体部分泄漏到低压缸，低压缸压缩气体经压出活门进入涡轮增压系统，当涡轮增压的气体压力高于高压缸压力时，经吸入活门压入高压缸，构成有涡轮增压的闭式循环，当大活塞行至下止点时，高压缸部分气体泄入低压缸的速度加快，同时经吸入活门压入的气体速度也加快，当大活塞上行至中部与小活塞高压缸压缩重叠开始，吸入活门关闭，产生气密。

采用氨基甲酸铵（NH4COONH2）法契合双层活塞高低压缸叠加二行程，契合涡轮增压闭式循环。

本发明的特点是：体积小、成本低、效率高，节约能源，是生态能源动力体系，可立体全方位替代化石能源的发电、交通运输、航海、航空、航天、工矿、企业、家庭、军事、边防、抢险等的电力或动力，开启清洁能源无限零成本的终极能源时代。

具体实施方式

本发明为一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，是内燃机、电动机、发电机、涡轮机与变速器一体化的深度融合，其核心技术关键设备，是以行星齿轮组为中心，中心的太阳齿轮与发电机和涡轮离心压气机同轴连动；外圆的环齿轮与动力输出的电动机连动；中间定位的行星齿轮与多个活塞发动机的曲轴连动，多个定位行星齿轮的支架，是由多个气缸体顶置对接串联为一体的环状结构。例如是四个定位的行星齿轮，就有四根曲轴相联接，八个单缸体顶置对接串联构成一个正四边形的支架，四个角的曲轴箱支撑四个行星齿轮的定位，四根曲轴八个连杆八个活塞，每两个连杆一组并列在同一曲柄销上构成直角形双缸，每两个活塞为一对在顶置的两个缸中相对冲压缩膨胀作功，并构成一条边，大缸径短行程和只有压缩膨胀，没有吸气排气的二行程，每对活塞往返二行程作功一次，在行星齿轮组的共同作用下，每个行星齿轮旋转一周，以90°角为基准依次有四次共享的推力作功过程，共同作用在太阳齿轮和环齿轮上，行星齿轮与环齿轮的转动方向相同，与太阳齿轮的转动方向相反，超质量大轮径的环齿轮有多个独特的功效，它不仅是大扭距大功率输出的动力轮，又是四根曲轴共同的惯性储能飞轮，又是动力传输的倍增器，超高效优化提升活塞发动机优势功能，这也是动力电力自循环再生的机电耦合混动力的关键部件。另一方面，是独特的活塞发动机无缸头，无配气机构、无点火及燃料系统、无水冷却系统、无复杂的曲柄连杆机构和笨重的机体，只采用了V型双缸摩托车简单的双连杆并列曲轴部件，即左右曲柄组合件，以及不可或缺的低热量负荷润滑油系统，多个单缸活塞缸体顶置对接串联，双活塞相对冲压二行程，适宜大缸径短行程、大压缩比强动力、低转速大功率、超高速超高效的顶层设计，其次，是该技术方案适宜多种工质闭式循环，例如，利用二氧化碳资源无限获得成本低廉，又有性质稳定质量较大和具有超临界状态的特性，用作发动机闭式循环的工质更佳，这正是核心技术关键设备所必须的选择，在双缸活塞顶置对接处，是一个两面凹槽空心相通的共用压缩室，依据不同的压缩比要求设计其总容积，由于是双缸活塞顶置对冲压缩，大缸径短行程仍然可获得大的压缩比，上止点与下止点有较大的压差，例如是二氧化碳作工质无吸气与排气行程，只有压缩与膨胀的闭式循环，采用汽油机大缸径短行程、高速度高效率的运行模式，双缸共用一个压缩室可获得柴油机大压缩比的强动力，虽然没有燃烧热效应，工质的压缩热和机械摩擦热叠加，其功效与汽油机的燃油功效几乎相当。同时，密闭曲轴箱中的二氧化碳作工质也有助力活塞往返行程作用，因为串联结构的两个活塞连杆一前一后并列地装在同一曲柄销上，相对应的两个气缸在同一曲轴箱上构成一定的角度，与顶置对接的缸体串联形成环状支架结构，只有一个曲柄销左右两个曲柄组合的曲轴箱，结构非常简单且空间也小，充入一定压力的工质，在两个活塞往返周期性变化中，箱体总空间容积发生大与小的周期性变化，例如上述所说的双缸90°直角形曲轴箱体，在两个活塞分别行至上止点时90°区间内，容积最大而压力最低，相反在两个活塞分别行之下止点时90°区间内，容积最小而压力最高，因此，证明大缸径短行程的活塞二行程，在气缸内是压缩与膨胀循环，而在曲轴箱内则是相反的膨胀与压缩循环，是功效叠加的一对主副双循环，这一并不显著的变化，但对曲轴连杆活塞一体化的高效运转作用不小，在加注二氧化碳工质时，按设计要求共用一个压缩室的两个活塞同时到达下止点的膨胀背压，应小于相应的两个曲轴箱压缩的最高压力，在曲轴箱体材质安全许可和密封性好的条件下，适当增加工质的注入量提升背压和最大压力，有利于提升共用压缩室的压力和动力，增强曲轴箱的最大推力，有效抵消活塞往复直线运动的惯性冲击力，用气动力的柔性提升曲轴连杆活塞一体化的高效运转。

公知的连杆组的作用是连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往返直线运动转变为曲轴的旋转运动，连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的，因此连杆受到压缩拉伸等交变载荷作用，曲轴承受连杆传来的力，并将其转变为转距通过曲轴输出，曲轴受到旋转质量的离心力，周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用，活塞除承受周期性变化的气体压力作用外，由于活塞在气缸内高速往复运动，其速度大小和方向在时刻变化，使活塞组在往复运动中产生很大的惯性力，高速汽油机最大惯性力可达本身质量的3000倍以上，机械负荷不仅数值较大，而且还带有较大的冲击性，例如二行程的活塞往返直线运动，从下止点至上止点的压缩行程，前半程是曲轴连杆的推力作用，后半程是惯性力作用，从上止点至下止点的作功行程，前半程是膨胀气体的推力作用，后半程是惯性力作用，实践证明不能抵消的惯性力是有害的，较大的冲击力是有破坏性的，用气动力抵消惯性冲击力是最佳的选择。

动力电力自循环再生的机电耦合混动力，大缸径短行程大压缩比决定了动力强劲的一面，缸径大活塞大惯性力也大，速度高冲击力更大，如何有效消除活塞往返直线运动周期变化的惯性冲击力，新型发动机活塞在气缸和曲轴箱气动力双循环的氛围内短行程，上止点共用压缩室的大压缩比，与下止点的低背压和曲轴箱较强的气动推力，决定了超高速超高效强动力柔性的一面，更直观的一面，是与现代混合动力的发动机相比，等于发动机只剩下气缸活塞曲轴连杆，此发动机只能是行齿轮组机电耦合的、动力电力自循环再生的混动力专用发动机。

新型动力电力自循环再生的机电耦合混动力，不插电不燃油能载荷持续转动或发电，其能转动是借助多米诺骨牌效应，电动机启动行星齿轮组的环齿轮，或外力推动环齿轮，行星齿轮启动发动机，太阳齿轮启动发电机，随后发电机再生电力供应电动机，动力电力自循环再生，机电耦合混动力持续动起来，同时，多个行星齿轮经变速增速连动活塞发动机，二氧化碳工质在大缸径短行程的闭式二行程循环中，气缸大压力差强动力和曲轴箱强推力双循环的叠加，再加之环齿轮大轮径大质量、大扭距力大惯性力、又有电动机助力，构成活塞发动机和电动机二合一的柔性动力倍增，这是机电耦合混动力有循环再生动力电力的根本，也是输出动力或电力的源泉，该机电耦合混动力，采用可调节的低中速电动机管理控制系统，可实现无级变速的动力驱动，省去变速箱、离合器、发动机管理控制系统，结构更简单，技术难度更小，成本更低。

新型动力电力自循环再生的机电耦合混动力，应用领域广泛，但在核心技术关键设备的深度和广度开发方面，似乎没有更多的选项，机电耦合混动力，结构简单而又清晰，对于气缸活塞、曲轴连杆、行星齿轮组、永磁电机、发电机等，已经发展到精致化的程度，其一选项是闭式循环的工质，在有限的压缩比条件下，采取在共用压缩室中热电阻补热、提升压缩气体温度而增大动力压力，其二是把工质引出缸体外涡轮增压后再压入，实现有涡轮增压的闭式循环，并兼顾活塞行至下止点的背压要低，不超过曲轴箱的最大压力，要解决这些新问题，只有从大缸径短行程的活塞头部结构改造、和双缸顶置共用的压缩室设计入手，首先确定以大缸径短行程为原则，实质是指气缸的直径大于活塞的行程，由于短行程发动机转速高功率大，且环齿轮直径变小，整机结构尺寸能进一步压缩，在现有大缸径短行程应用实例的基础上，保留短行程的数据不变，等于保留了曲轴连杆结构不变，再适当加大缸径，缸径越大、活塞也就越大、排气量也增大，相应的是也增大了曲轴箱内工质的压缩比，可有效提升活塞二行程一对双循环叠加的功效。对大活塞顶部的改造办法，改平面形为小半球凸顶形，小半球形直径小于活塞平面直径，保留活塞外圈有一定宽度的平面边，有效增大活塞顶部的表面积，不同的高度受冲击力不同，向中心面的受力最大，其边沿面受力最小，对增大压缩比提高效率有帮助，设计制造两缸顶置对接处的共用压缩室，两面凹槽空心相通，凹槽形状大于活塞凸顶小半球，有一定压缩比和间隙度要求的共用压缩室，这一种最简单结构，适宜小型轻型机电耦合混动力的发动机，在这一种简单结构的基础上，只对共用压缩室改造升级，把热电阻元件和导热体及绝缘体与共用压缩室内部的固定件融合为一体，通过热电阻补热，被压缩气体温度升高，其压力急剧增大，机电耦合混动力功率倍增，通常二氧化碳作工质压缩比不同，显热也不相同，压缩比大显热温度高，一般常温下压缩的显热是250℃-350℃，如果用热电阻补热升至700℃，活塞上下至点的压力差接近20倍，低压缩比动力相当于汽油发动机，高压缩比动力相当于柴油发动机，采取热电阻对压缩气体补热的方法，有事半功倍的效果，这一简单的热电阻补热的结构，广泛适宜中小型机电偶合混动力的发动机，另一类型，是大中型有涡轮增压的机电耦合混动力的发动机，公知的涡轮离心压气机，结构简单紧凑，在工作叶轮中流动的工质，由于能够得到离心力的帮助，因而一个级的压比就有可能达到4-4.5，甚至更高一些，特别是工质经过预压缩效果更佳，涡轮离心压气机装在与太阳齿轮同轴的发电机转子任何一端都不存在问题，难题是要在一个没有吸气和排气复杂系统的闭式循环气缸体上，再引入一个有预压的排气和有增压的进气，有可能有必要吗，一个既有针对性又有深度发展的解决方案产生，涡轮增压闭式循环，双层活塞高低压缸叠加二行程，动力电力自循环再生的机电耦合混动力，核心技术关键设备的结构特征，是双层活塞高低压缸叠加二行程，在大缸径短行程的基础上，尽可能的凸显大缸径大活塞独特的一面，在超大活塞头部和顶平面凸出一个同心圆的柱状小活塞，小活塞在大活塞顶平面下方环形凹槽底部相连结，小活塞高度与大活塞的行程长度相等，在大活塞顶平面凸出的高度与环形凹槽的深度相等，小活塞直径在大活塞直径的1/2——2/3之间，大活塞组合件与常规四行程相同，小活塞只有和大活塞连体及半球形凸顶，没有活塞环组合件，密切配套的共用压缩室也要有独特的设计，其长度大于活塞的行程，核心设备组合件，是一对构成共用压缩室高压缸的喇叭形气缸体铸件，该铸件具有一定的厚度和强度，支撑点在喇叭口延伸的环形平面内边与大缸体内环槽面紧贴，外面边与垫片及双缸体顶置对接锁定，喇叭嘴端与小活塞半球园凸顶面对置配套，缸内经略大于小活塞直径，缸外经略小于大活塞凹槽内径，喇叭形气缸体总长度等于活塞行程的长度，有一半长度是圆柱体越过大活塞上止点，能与大活塞环形凹槽重合，两个对置的气缸体喇叭口凹面与大缸体内环面构成共用的中心压缩腔室，即高压缸，喇叭形气缸体外表面与大缸径短行程内缸体面和大活塞顶面及小活塞柱体面，构成一个以小活塞和气缸体为中心的环形压缩腔室，即低压缸，在接近大活塞上止点边沿的缸体上加装压出活门，与低压缸和涡轮离心机的进气管道连接，在对接缸体中心处加装吸入活门，与共用的高压缸和涡轮离心压气机的增压排气管道连接。小活塞没有活塞环组件，越过上止点的圆柱气缸体与小活塞体面和大活塞头部凹槽内环面都有一定量的间隙，高压缸的气体部分泄漏到低压缸，低压缸压缩气体经压出活门进入涡轮增压系统，当涡轮增压的气体压力高于高压缸压力时，经吸入活门压入高压缸，构成有涡轮增压的闭式循环，当大活塞行至下止点时，高压缸部分气体排入低压缸的速度加快，也正是设计上所必须的，大活塞上行压缩至中部与小活塞高压缸压缩重叠开始，气密性开始变好，这也是设计中所希望的。实质是小气缸体伸入到大活塞凹槽双层气密封产生的效果。这种较简单的双层活塞高低缸叠加二行程，为涡轮高效增压奠定了基础，闭式循环气体先预压后涡轮增压进入共用压缩室，再经大压缩比双活塞顶置对冲压，气动力增大，活塞发动机的功率和效率大增，以二氧化碳为工质，涡轮增压闭式循环，双层活塞高低压缸叠加二行程的工作原理，当大活塞行至下止点时，高低压缸的背压和温度有较大的差别，中心区高压缸区保有较高的背压和温度，对保持高压缸的强动力超高效有利，外圆低压缸的背压和温度都较低，对大活塞在缸体内的往返摩擦运行十分有利，同时，正是曲轴箱最大压缩力的区间，可抵消高压缸的高背压及大活塞的惯性冲击力，并对活塞压缩产生推力，此时，既是涡轮增压工质经吸入活门进入共用压缩室量的最大时，又是工质从高压缸泄入低压缸量的最大时，由于活塞往返的快速运行，高低压缸仍保持有较高的压差，大活塞又从下止点向上止点运行，高低压缸的压力逐渐增加，两缸的气密性逐渐变好。当高压缸的压力大于涡轮增压的压力时，吸入活门关闭，当低压缸的压力大于涡轮机进气的背压时，压出活门开启，循环气体进入涡轮增压系统，当活塞从上止点下行时，低压缸的压出活门立刻关闭，从高压缸间隙泄入低压缸的气体速度极高，对小活塞和大活塞顶面也有喷射冲压助推力的效果，当高压缸的压力低于涡轮增压的压力时，吸入活门开启，涡轮增压气体进入共用压缩室，如此反复，双层活塞高低压叠加二行程，二氧化碳工质涡轮增压闭式循环。

针对上述的核心技术关键设备，更进一步发现，氨基甲酸铵法替代纯二氧化碳，具有得天独厚的优势，从合成尿素的反应原理中得知，氨与二氧化碳直接合成尿素，首先是氨基甲酸铵的生成，且速度很快，然后是氨基甲酸铵的脱水生成尿素，则速度很慢，在常温常压下，生成氨基甲酸铵的速度相当缓慢，而且极不稳定易分解。压力和温度对氨基甲酸铵的生成速度有很大的影响，若其他条件相同，其生成速度几乎与压力的平方成正比，在绝压为10.3MPa和温度为1500C时，生成氨基甲酸铵的速度极快，几乎是瞬间完成的，干燥的氨和二氧化碳反应，不论比例如何只能生成氨基甲酸铵，并且是一个快速、强烈放热的过程，在这个生成与分解的可逆过程中，气体的体积发生很大的变化，一分子二氧化碳和两分子氨生成一分子氨基甲酸铵，增大压力，反应向分子数减少体积缩小的生成方向进行，相反，降低压力，反应向分子数增多体积增大的分解方向进行，氨基甲酸铵生成与分解强烈可逆的特性和条件，完全契合了双层活塞高低压缸叠加二行程，涡轮增压闭式循环的全过程，首先要排除的是氨基甲酸铵脱水生成尿素的必要条件，工质干燥无水、氨不过量、二氧化碳过量，与二氧化碳汽提法的条件接近，共用压缩室高压缸达到13-14MPa的生成压力没有难度，生成与分解的适宜温度条件更富裕。干燥氨和过量二氧化碳配比的工质，低压缸接近汽油发动机的压缩比预压，再经压比4-5的涡轮增压进入共用压缩室，双活塞顶置对冲压缩构成共用高压缸，可保障最大压力接近15MPa，最高温度接近300℃，高温既有利于氨基甲酸铵的生成，更有利于分解，双层活塞高低压缸叠加二行程，氨基甲酸铵的生成与分解主要集中在高温高压缸，当大活塞行至下至点，在曲轴连杆作用力和曲轴箱纯二氧化碳工质的压力处在最大化区间，产生的推力既抵消了活塞的惯性冲击力，有助力活塞改变方向由下止点向上止点运行，当共用压缩室高压缸的吸入活门关闭，双层活塞高低压缸叠加气密性变好，高压缸随工质体积变小压力急剧增大，生成氨基甲酸铵的变速加快，温度急剧升高，行至上止点时，生成量最大、温度最高、压力最大，由于有生成热效应，升温升压效果显著，相应的是增大了动力，超强气动力首先是抵消了两个大活塞顶置对冲压的惯性冲击力，随后是膨胀推动活塞下行作功，由于是在高温条件下，有减压就有氨基甲酸铵分解而缓解压力降，保持强劲动力有延时性，相当于柴油内燃机的多时段喷油，当双层活塞高低压缸叠加程度变小，气密性变差，从高压缸泄入低压缸的工质彻底分解，由于分解的吸热效应，温度急剧降低，形成高低压缸有较大的温度和压力差，大部分有较高温度和背压的工质在高压缸中，化学反应的生成与分解随着往复的压缩膨胀周期性变化，少部分低背压工质经低压缸预压，进入涡轮高效增压，再进入高压缸构成有增压的闭式循环，通过上述纯二氧化碳工质与有氨配比氨基甲酸铵法作工质的比较，结论是有没有化学反应过程的工质，其效果显著不一样，涡轮增压闭式循环、氨基甲酸铵法契合双层活塞高低压缸叠加二行程，动力电力自循环再生的机电耦合混动力，动力更强、功率更大、更有柔性。

涡轮增压动力电力自循环再生的机电耦合混动力，有涡轮增压必有双层活塞高低压缸叠加二行程，进而才有自启动和紧急安全制动功能，在涡轮增压系统中连接扩压器的储气缓冲槽后端，与联接各个共用压缩室吸入活门的前端，加装一个气动力控制总阀，通常机电耦合混动力的变速是由电动机控制，一般的减速制动是把电动机切换成发电机状态再生电力，当需要正常停机或紧急安全制动时，关闭气动力总阀，共用压缩室高压缸没有进气补充，随着机电耦合混动力环齿轮的惯性力，双层活塞高低压缸叠加二行程、及涡轮机仍高速运行，高压缸气体被快速吸入低压缸，再压入涡轮增压系统，气体增压后进入储气缓冲槽，直至高低压缸达到一定的真空度，形成缸内负压制动的快速安全停机，大量气体经压入活门关闭储存在涡轮增压系统，构成缓和停机或紧急安全制动的缸内负压制动功能，若启动机电耦合混动力时，开启气动力总阀门，储气缓冲槽的高能气体同时冲击进入各个共同压缩室高压缸，因在停机时，双层活塞高低压缸叠加二行程，存在各个活塞对组不同的状态，各个曲轴箱不同的背压，各个高低压缸不同的压差，在第一个先充满共用压缩室高压缸的，是处于接近上止点的状态，是曲轴箱的背压最低，是低压缸能产生最大的负压，因此需要启动力最小，并且是高压缸充满气速度最快压力最高，优先产生动力启动整机运行，这也是机电耦合混动力柔性的特质，是多米诺骨牌效应，既可实施秒启动，又可实施紧急安全秒制动，因为紧急状态时，机电耦合混动力处于中高速运行，行星齿轮和曲轴转速每分钟在3600-7200转，活塞每秒钟往返60-120次，高低压缸在涡轮增压机只抽气不进气状态下，一秒钟内达到一定的真空度产生负压制动，同时涡轮扩压器压力急剧增大，同样助力制动，保障柔性气动力缸内安全制动。

替代纯二氧化碳作工质、氨基甲酸铵强可逆化学反应契合涡轮增压闭式循环，契合双层活塞高低压缸叠加二行程，契合涡轮增压气动力缸内秒启动和秒制动，动力电力自循环再生的机电耦合混动力，要向大型化发展并不存在技术难题，在有限的大缸径大活塞大排量纵向发展的基础上，外延增加一层行星齿轮和环齿轮，为保持合理的对称性，定位的内外层行星齿轮数目，一般是内层四个外层八个，内层4个共用压缩室依照90°角1、2、3、4依次膨胀作功，外层8个共用压缩室依照45°角1、3、5、7、2、4、6、8依次膨胀作功，内层的双面环齿轮成为外层行星齿轮组的太阳齿轮，双层行星齿轮连动的双层活塞发动机，共用一个涡轮双面离心式压气机增压系统，内外层行星齿轮运转方向相反，大环齿轮与动力输出的双面环齿轮运转方向相反，转速更低，更突出大扭距储能飞轮的作用，即为超强动力超大功率，双层环齿轮机电耦合混动力。该动力不仅使用大型重型交通运输工具的强劲动力，更适宜用作分布式新能源零消耗零排放的发电机组，中心太阳齿轮连动中高速发电机，双面环齿轮连动中低速发电机，大环齿轮边沿由两个对置的很小功率电动机驱动助力，构成双层环齿轮机电耦合混动力发电机组。该发电机组，用极小的再生电力消耗作用在外层的环齿轮上，能获得数百、数千、甚至上万千瓦级的电力输出，进一步说明机电耦合混动力的行星齿轮组，有动力倍增的功能。

近年来，具有颠覆性、改变环境、改变人们出行方式的报道确有不少，汽车要上天、空客要落地，用航空航天技术造会飞的低空汽车、管道高铁、可重复使用的远载火箭、空天飞机、太空旅游等，航空业巨头纷纷布局电动飞机，汽车行业及跨行业企业也是风生水起，飞机也有了纯电动和混合动力的替代方案，据报道，出于成本考虑，目前许多美国航空公司正退出以50座客机为主的短途航空市场，相比现有的燃油商业飞机，电动飞机的优势主要体现在低成本和更环保这两个方面，电动飞机一旦成熟，在成本上将非常有吸引力，同时，有研究表明，作为全球温室排放“大户”，航空业每年排放5亿吨二氧化碳，国际民用航空组织预计2050年飞机燃油带来的碳排放量将达到目前水平的3倍，在此背景下，业界普遍将电动飞机研发视为减少航空业环境污染的根本措施之一，此外，电动飞机还有望改变人们已经熟悉的航空业面貌，电动飞机起飞所需跑道更短，爬升速度更快，且噪音相较现有飞机明显更小，因此未来起降电动飞机的机场甚至可以选址在城市中心区，目前电动飞机研发出于早期加速期，各种概念设计不断推出，但能否实现跨越的关键在于电池技术，专业分析指出，现有锂电池的能量密度大概是在1兆焦/千克左右，而航空燃油的能量密度则超过40兆焦/千克，换句话说，以现有的电池技术替换燃油，仅电池本身的重量就将给飞机带来巨大负担。

双层环齿轮动力电力自循环再生的机电耦合混动力，可担当此大任，替代飞机纯电动、混合动力、燃油发动机，支撑航空航天行业跨越式发展，在航空领域其核心技术关键设备，是机电耦合混动力的双层环齿轮，双面环齿轮连动螺旋桨再生拉力，大环齿轮连动轴流式涡轮再生推力，利用空气动力自循环联产电力，可形象比喻为空气自循环飞行中的发电机，基本的双层环齿轮行星齿轮组结构，是中心太阳齿轮连动高中速大功率发电机和闭式循环的涡轮增压系统；双面环齿轮连动低中速小功率电动机和大拉力的螺旋桨，巡航时的转速接近1000转/分，迎风面是连动的开放式离心压气机涡轮，大拉力螺旋桨由机电中心轴支撑；大环齿轮外沿加装叶片就是转子，与加装在外层曲轴箱体上的蜗壳静子，构成一级轴流式涡轮，这个低压低温低速的涡轮动力，可恰当的称之为补偿动力，是耦合混动力机、电、气生态系统中的静脉循环，与现代的航空喷气发动机2000℃以上的高温高压、近两万转的转速相比，有很大的反差。双层环齿轮的优势不在于喷气推进，而在于混合动力中的电推进，突出双层环齿轮螺旋桨的拉力与大环齿轮动力涡轮推力的动态平衡，螺旋桨产生大拉力的同时对空气搅动增速加压，再经离心涡轮增压，定向进入大涵道的轴流式动力涡轮，空气动力助力大环齿轮转动，随着转速或飞行速度加快，拉力推力此消波长，当推力和拉力达到动态平衡时，双层环齿轮处于自由旋转的机电耦合混动力完全发电状态，再生电力供电推进控制的各种航空飞行模式，双层行星齿轮连动双层环形支架支撑的活塞发动机组、以及涡轮闭式增压系统，构成机电耦合混动力生态系统中的动脉循环，为保持双层行星齿轮组结构的对称性，一般选择行星齿轮，内层正四角形对外层正八角形，24个活塞缸体12组顶置对接共用12个压缩室，就有12个功率相近的行星齿轮，每一个行星齿轮旋转一周，等于24个活塞分别完成二行程作功一次，实质是由12个行星齿轮共同作功完成，相当于48个单缸四行程汽油发动机共同工作，不仅功率大，而且动力强劲有柔性，也是多米诺骨牌效应的气动力缸内秒启动或秒制动的根本所在，替代航空发动机动力、双层环齿轮机电耦合混动力，仍然是结构简单清晰，设计的发电机功率大，双面环齿轮连动的电动机功率很小，不仅仅是迎风面螺旋桨与开式离心压气涡轮位置的考量，主要是启动电机小储能电池小，重量都轻，启动后大拉力螺旋桨的负荷由大环齿轮的动力涡轮补偿，发电机与电动机再生电力直接供各种不同设计要求的空气动力电推进，更合理更高效，适宜替代各种飞行模式的现代航空发动机动力，其还有更多的使用范围和更大的发展空间，当前，大小城市交通拥堵，天上航线也拥堵，只有20千米至100千米的临近空间，是飞机上不去卫星下不来，未开发的禁区，飞机发动机是将空气中的氧气作为燃料所用的氧化剂，通过吸气和高温高压喷气产生推力，火箭发动机就是把推进剂喷射出去，形成的反作用力即推力，传统火箭发动机是利用推进剂的燃烧将储存于推进剂中的化学能转化为热量，这部分能量在收敛扩张超音速喷管中又转化为动能，传统的液体火箭燃料为煤油/液氧或者液氢/液氧，为了得到足够的飞行速度，火箭需要携带大量的燃料，导致一枚火箭发射全重的绝大部分都是燃料，因此效率十分低下，卫星在太空停留或移动需要推力，一般而言，卫星使用类似火箭的化学推进装置，但电推进器因效率更高而日益流行，然而，目前的电力推进系统仍要使用推进剂（疝气），因此，卫星的待机时间受限于携带的推进剂数量，而且为了抵消大气阻力，在距离地球表面几百千米范围内运行的卫星消耗的推进剂更多，不同于传统火箭发动机，需要额外的电能，太阳能电池板的发电能力十分有限，为了得到足够的电能需要非常大的电池板，这也挤占了有效载荷，最近，有一报导吸气式电推进器以空气为“燃料”，有望让地球和火星低轨探测器永久待机，该新型电推进系统，能从地球大气层顶部收集空气分子，压缩这些分子让其变成等离子体，施加电场（电力可以从太阳能电池板获得）可为等离子体流加速，从而为卫星提供推力，这就是卫星能在地球周围的极低海拔轨道上运行很长时间，当卫星动力不足时，可在低地球轨道吸取足够的空气，以便定期给卫星等航天器增压，保证卫星在燃料耗光的情况下不会因重力作用而坠毁，并可以最低轨道高度飞行，由于只能在真空或接近真空的环境下运行，吸气推进器的工作高度可以低至160千米。应用双层环齿轮机电耦合混动力技术，整合现代的航空航天技术知识，可得出如此结论：双层环齿轮生态混动力，螺旋桨涡轮平衡联产电、吸空气电推进加力，拉力推力此消彼长，双层环齿轮构成螺旋桨拉力与动力涡轮推力的一对组合，拉力与推力随启动很快趋于平衡，大涵道有足够的空气经冲压、涡轮增压用作推进剂、更有足够的电力供大功率电弧加热将空气电离，再利用电场将离子加速喷出形成推力，同时向射出去的离子束喷电子，让它呈电中性，否则喷出的离子将会被航天器吸引回来，电推进远远大于传统化学火箭的喷口速度，空天飞机生态混动力，起飞升高至20千米时段，螺旋桨大拉力是主动力，电推进是助力，进入临近空间之后，随着飞行速度和高度的增加，重力和空气阻力的减小，螺旋桨的拉力急剧减弱，相应的是吸空气电推进的推力急剧显著，在接近真空的环境中，动力电力自循环再生的机电耦合混动力效果更佳，电力更足。

本发明为一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，是内燃机、电动机、发电机、涡轮机与变速器一体化的深度融合，其核心技术关键设备，是以行星齿轮组为中心，中心的太阳齿轮与发电机和涡轮离心式压气机同轴连动，外圆的环齿轮与动力输出的电动机连动，中间定位的多个行星齿轮与多个活塞发动机的曲轴连动，多个定位行星齿轮的支架，是由多个气缸体顶置对接串联为一体的环状结构，例如是四个定位的行星齿轮，就有四根曲轴相联接，八个单缸体顶置对接串联构成一个正四边形的支架，四个角的曲轴箱支撑四个行星齿轮的定位，四根曲轴八个连杆八个活塞，每两个连杆一组并列在同一曲柄销上构成直角型双缸，每两个活塞为一对在顶置的两个缸中相对压缩膨胀作功，并构成一条边，大缸径短行程和只有压缩膨胀、没有吸气与排气的二行程，每对活塞往返二行程作功一次，等于两个活塞同时作功的合力、在行星齿轮组的共同作用下，每个行星齿轮旋转一周，是以90°角为基准依次有四个曲轴复合驱动的结果，等于一个二行程中叠加四个二行程，八个活塞都有一次作功的机会，具有倍增效应的推力，共同作用在太阳齿轮和环齿轮上，行星齿轮与环齿轮的转动方向相同，与太阳齿轮的转动方向相反，依据不同的需求设计混动力变速驱动的速比，一般原则是太阳齿轮的轮径和齿数大于行星齿轮，超质量大轮径的环齿轮有多个独特的功效，它不仅是大扭距大功率输出的驱动轮，又是四根曲轴共同的惯性储能飞轮，又是动力传输的倍增器，超高效优化提升活塞发动机优势功能，这也是动力电力自循环再生的机电耦合混动力的关键部件。

本发明采用的活塞发动机，只有曲轴连杆组合，无缸头双缸顶置对接串联，构成环状多曲轴连动发动机，其特征是无缸头、无配气机构、无点火及燃料系统、无水冷却系统、无曲柄连杆复杂部分和笨重的机体，只采用了V型双缸摩托车简单的双连杆并列曲轴部件，即左右曲柄组合件，以及不可或缺的低热量负荷润滑油系统，多个单缸活塞缸体顶置对接串联，双活塞相对冲压二行程，适宜大缸径短行程、大压缩比强动力、低转速大功率、超高速超高效的顶层设计。

本发明适宜多种工质闭式自循环，例如，利用二氧化碳资源无限获得成本低廉，又有性质稳定质量较大和具有临界状态的特性，用作发动机闭式循环的工质更佳，这正是核心技术关键设备所必须的选择。

本发明采用大缸径短行程，双缸活塞顶置对接处，是一个两面凹槽空心相通的共用压缩室，依据不同的压缩比要求设计其总容积，由于是双缸活塞顶置对冲压缩，大缸径短行程仍然可获得大的压缩比，上止点与下止点有较大的压差，例如是二氧化碳作工质无吸气与排气行程，只有压缩与膨胀的闭式循环，采用汽油机大缸径短行程、高速度高效率的运行模式，双缸共用一个压缩室可获得柴油机大压缩比的强动力，虽然没有燃烧热效应，工质的压缩热和机械摩擦热叠加，其功率与汽油机的燃油功效几乎相当。

本发明的密闭曲轴箱中采用二氧化碳作工质，在大缸径大压缩比的条件下，也有助力活塞往返二行程作用，可形成一对功效叠加的双循环，因为串联结构的两个活塞连杆一前一后并列地装在同一曲柄销上，相对应的两个气缸在同一曲轴箱上构成一定的角度，与顶置对接的缸体串联形成环状支架结构，只有一个曲柄销左右两个曲柄组合的曲轴箱，结构非常简单且空间也小，充入一定压力的工质，在两个活塞往返周期性变化中，箱体总空间容积发生大与小的周期性变化，例如上述所说的双缸90°直角形曲轴箱体，在两个活塞分别行至上止点时90°区间内，容积最大而压力最低，相反，在两个活塞分别行至下止点时90°区间内，容积最小而压力最高，因此，证明大缸径短行程的活塞二行程，在气缸内是压缩与膨胀循环，而在曲轴箱内则是相反的膨胀与压缩循环，是功效叠加的一对主副双循环，这一并不显著的变化，但对曲轴连杆活塞一体化的高效运转作用不小，在加注二氧化碳工质时，按设计要求共用一个压缩室的两个活塞同时到达下止点的膨胀背压，应小于相应的两个曲轴箱压缩的最高压力，在曲轴箱体材质安全许可和密封性好的条件下，适当增加工质的注入量提升背压和最大压力，有利于提升共用压缩室的压力和动力，增强曲轴箱的最大推力，有效抵消活塞往复直线运动的惯性冲击力，用气动力的柔性提升曲轴连杆活塞一体化的高效运转。

本发明的机电耦合混动力，动力电力自循环再生的基本原理：内因是机电耦合行星齿轮组结构性动力倍增效应,外因是多米诺骨牌效应，电动机或外力启动环齿轮，内外因双效应叠加，四个行星齿轮连动发动机串联的四个引擎，八个活塞大缸径短行程、共用四个压缩室、大压缩比二行程,相当于八个甚至十六个相同排量的单缸四行程汽油发动机启动，自循环持续运转再生动力，同时，四个行星齿轮合力驱动大功率太阳齿轮发电机，数十倍于启动环齿轮的电力再生，机电耦合、动力电力叠加、生生不息。

本发明采用可调节的低中速电动机管理控制系统，可实现无级变速的动力驱动，省去变速箱、离合器、发动机管理控制系统，结构更简单，技术难度更小，成本更低，有很强的经济适用性。

本发明所述的大缸径短行程的原则，是指气缸的直径大于活塞的行程，在现有大缸径短行程实例的基础上，保留住短行程的数据不变，等于保留了曲轴连杆结构不变，再适当加大缸径，缸径越大、活塞也就越大，相应的是也增大了曲轴箱内工质的压缩比，等于能增大活塞上下止点的压力差和曲轴箱的压缩比，可有效提升活塞二行程一对双循环叠加的功效，同时，现有大量的曲轴连杆经简化后可直接应用。

本发明在大缸径短行程并保持大压缩比的条件下，大活塞头部改平面形为小半球凸顶形，小半球直径小于活塞平面直径，保留活塞外圆有一定宽度的平面边，有效增大活塞顶部的表面积，不同的高度受冲击力不同，向中心面的受力最大，其边沿面受力最小，对增大压缩比提高效率有帮助，设计制造两缸顶置对接处的共用压缩室，两面凹槽空心相通，凹槽形状大于活塞凸顶小半球，有一定压缩比和间隙度要求的共用压缩室，并尽可能缩减共用压缩室的长度，使整机结构更紧凑。

本发明的共用压缩室有热电阻补热的机电耦合混动力，热电阻元件和导热体及绝缘体热压铸造，并与共用压缩室的固定件融合为一体，有足够的强度和刚性，通过热电阻补热，被压缩气体温度升高，其压力急剧增大，机电耦合混动力功率倍增，通常二氧化碳作工质压缩比不同，显热也不相同，压缩比大显热温度高，一般常温下压缩的显热是250℃——350℃，如果用热电阻补热升至700℃，活塞上下至点的压力差接近20倍，低压缩比动力相当于汽油发动机的热效应，高压缩比动力相当于柴油发动机的热效应，采取热电阻对压缩气体补热的方法，再生电力消耗小又简单，有事半功倍的效果。

本发明采用涡轮增压闭式循环，双层活塞高低压缸叠加二行程的机电耦合混动力，功率大效率高，其结构特征是在大缸径短行程的基础上，尽可能的凸显大缸径大活塞独特的一面，在超大活塞头部和顶平面上凸出一个同心圆柱状小活塞，小活塞在大活塞顶平面下方环形凹槽底部连接，小活塞高度与大活塞的行程长度相等，在大活塞顶平面凸出的高度与环形凹槽的深度相等，小活塞直径在大活塞直径的1/2-2/3之间，大活塞组合件与常规四行程相同，小活塞只有和大活塞连体及半球形凸顶，没有活塞环组合件，密切配套的共用压缩室也要有独特的设计，其长度大于活塞的行程，核心设备组合件，是一对构成共用压缩室高压缸的喇叭形气缸体铸件，该铸件具有一定的厚度和强度，支撑点在喇叭口延伸的环形平面内边与大缸体内环槽面紧贴，外面边与垫片及双缸体顶置对接锁定，喇叭嘴端与小活塞半球园凸顶面对置配套，缸内经略大于小活塞直径，缸外经略小于大活塞凹槽内径，喇叭形气缸体总长度等于活塞行程的长度，有一半长度是圆柱体越过大活塞上止点，能与大活塞环形凹槽重合，两个对置的气缸体喇叭口凹面与大缸体内环面构成共用的中心压缩腔室，即高压缸，喇叭形气缸体外表面与大缸径短行程内缸体面和大活塞顶面及小活塞柱体面，构成一个以小活塞和气缸体为中心的环形压缩腔室，即低压缸，高压缸两端是有两个叠加的低压缸，在接近大活塞上止点边沿的缸体上加装压出活门，与低压缸和涡轮离心压气机的进气管道连接，在对接缸体中心处加装吸入活门，与共用的高压缸和涡轮离心压气机的增压排气管道连接，小活塞没有活塞环组件，越过上止点的圆柱缸体与小活塞体面和大活塞头部凹槽内环面都有一定量的间隙，高压缸的气体部分泄漏到低压缸，低压缸压缩气体经压出活门进入涡轮增压系统，当涡轮增压的气体压力高于高压缸压力时，经吸入活门压入高压缸，构成有涡轮增压的闭式循环，当大活塞行至下止点时，高压缸部分气体泄入低压缸的速度加快，同时经吸入活门压入的气体速度也加快，当大活塞上行至中部与小活塞高压缸压缩重叠开始，吸入活门关闭，气密性开始变好，实质是小气缸体伸入到大活塞凹槽双层气密封产生的效果，这种较简单的双层活塞高低压缸叠加二行程，为涡轮高效增压奠定了基础，闭式循环气体先预压后涡轮增压进入共用压缩室，再经大压缩比的双活塞顶置对冲压，气动力增大，活塞发动机的功率和效率大增，当大活塞行至下止点时，高低压缸的背压和温度有较大的差别，中心区高压缸区保有较高的背压和温度，对保持高压缸的强动力超高效有利，外圆低压缸的背压和温度都较低，对大活塞在缸体内的往返摩擦运行十分有利，同时，正是曲轴箱最大压缩力的区间，可抵消高压缸的高背压及大活塞的惯性冲击力，并对活塞压缩产生推力，此时，既是涡轮增压工质经吸入活门进入共用压缩室量的最大时，又是工质从高压缸泄入低压缸量的最大时，由于活塞往返的快速运行，高低压缸仍保持有较高的压差，大活塞又从下止点向上止点运行，高低压缸的压力逐渐增加，两缸的气密性逐渐变好，当高压缸的压力大于涡轮增压的压力时，吸入活门关闭，当低压缸的压力大于涡轮机进气的背压时，压出活门开启，循环气体进入涡轮增压系统，当活塞从上止点下行时，低压缸的压出活门立刻关闭，从高压缸间隙泄入低压缸的气体速度极高，对小活塞和大活塞顶面也有喷射冲压助推力的效果，当高压缸的压力低于涡轮增压的压力时，吸入活门开启，涡轮增压气体进入共用压缩室，如此反复，双层活塞高低压缸叠加二行程，实质是大活塞低压缸短行程，小活塞高压缸长行程或等行程，二氧化碳工质的涡轮增压闭式循环，大功率动力电力自循环再生的机电耦合混动力持续运行。

本发明替代纯二氧化碳作工质、用氨基甲酸铵法契合双层活塞高低压缸叠加二行程，契合涡轮增压闭式循环，动力电力自循环再生的机电耦合混动力，动力更强劲、功率更大、更有柔性，其工作原理是干燥氨和过量二氧化碳配比的工质，低压缸接近汽油发动机的压缩比预压，再经压比4-5的涡轮增压进入共用压缩室，双活塞顶置对冲压缩，可保障共用高压缸最大压力接近15MPa，最高温度接近300℃，高温既有利于氨基甲酸铵的生成，更有利于减压分解，双层活塞高低压缸叠加二行程，氨基甲酸铵的生成与分解主要集中在高温高压缸，当大活塞行至下止点，在曲轴连杆作用力和曲轴箱纯二氧化碳工质的压力处在最大化区间，产生的推力既抵消了活塞的惯性冲击力，又助力活塞改变方向由下止点向上止点运行，当共用压缩室高压缸的吸入活门关闭，双层活塞高低压缸叠加气密性变好，高压缸随工质体积变小压力急剧增大，生成氨基甲酸铵的速度加快，温度急剧升高，行至上止点时，生成量最大、温度最高、压力最大，由于有生成热效应，升温升压效果显著，相应的是增大了动力，超强气动力首先是抵消了两个大活塞顶置对冲压的惯性冲击力，随后是膨胀推动活塞下行作功，由于是在高温条件下，有减压就有氨基甲酸铵分解而缓解压力降，保持强劲动力有延时性，相当于柴油内燃机的多时段喷油燃烧，当双层活塞高低压缸叠加程度变小，气密性变差，从高压缸泄入低压缸的工质彻底分解，由于分解的吸热效应，温度急剧降低，形成高低压缸有较大的温度差和压力差，大部分有较高温度和背压的工质在高压缸中，化学反应的生成与分解随着往复的压缩膨胀周期性变化。少部分低背压工质经低压缸预压，进入涡轮高效增压，再进入高压缸构成有增压的闭式循环，有化学反应的氨基甲酸铵法，比纯二氧化碳工质更优越。

本发明有涡轮增压，必有双层活塞高低压缸叠加二行程，进而才有自启动和紧急安全制动功能的机电耦合混动力，其功能原理，是在涡轮增压系统中连接扩压器的储气缓冲槽后端，与联接各个共用压缩室吸入活门的前端，加装一个气动力控制总阀，通常机电耦合混动力的变速是由电动机控制管理系统完成，一般的减速制动是把电动机切换成发电机状态再生电力，当需要正常停机或紧急安全制动时，关闭气动力总阀，共用压缩室高压缸没有进气补充，随着机电耦合混动力环齿轮的惯性力，双层活塞高低压缸叠加二行程运行，及涡轮机仍高速运行，高压缸气体被快速吸入低压缸，再压入涡轮增压系统，气体增压后进入储气缓冲槽，直至高低压缸达到一定的真空度，形成缸内负压制动的快速安全停机，大量气体经压入活门关闭储存在涡轮增压系统，构成缓和停机或紧急安全制动的缸内负压制动功能。若启动机电耦合混动力时，开启气动力总阀门，储气缓冲槽的高能气体同时冲击进入各个共用压缩室高压缸，因在停机时，双层活塞高低压缸叠加二行程，存在各个活塞对组不同的状态，各个曲轴箱不同的背压，各个高低压缸不同的压差，在第一个先充满共用压缩室高压缸的，是处于接近上止点的状态，是曲轴箱的背压最低状态，是低压缸能产生最大的负压，因此需要启动力最小，并且是高压缸充满气速度最快压力最高，优先产生动力启动整机运行，同时发电机启动电动机，这也是机电耦合混动力柔性的特质，是多米诺骨牌效应与结构性动力倍增效应的叠加，即可实施秒启动，又可实施紧急安全秒制动，因为紧急状态时，机电耦合混动力处于中高速运行，行星齿轮和曲轴转速每分钟在3600-7200转，活塞每秒钟往返60-120次，高低压缸在涡轮增压机只抽气不进气状态下，一秒钟内达到一定的真空度产生负压制动，同时涡轮扩压器压力急剧增大，同样助力制动，保障柔性气动力缸内安全制动。

本发明采用双层环齿轮机电耦合混动力，其结构是在原行星齿轮组的基础上，外延叠加一层行星齿轮和环齿轮，中间双面环齿轮是超强动力输出轮，外层环齿轮是超大功率储能飞轮，内外双层行星齿轮定位，原则上是内4个对外8个对称定位，串联的活塞发动机支架双层，正四边形对正八边形，双层支架通过曲轴箱体连接支撑、双层活塞发动机共用一个涡轮双面离心式压气机增压，构成大型重型机电耦合混动力。双层活塞发动机其工作原理，内层4个行星齿轮依照90°角与对应的4个共用压缩室1、2、3、4依次膨胀作功，在行星齿轮组中完成二行程，外层8个行星齿轮依照45°角与对应的8个共用压缩室1、3、5、7、2、4、6、8依次膨胀作功，在行星齿轮组中完成二行程，在大缸径短行程、大压缩比高转速、涡轮增压闭式循环，双层活塞高低压缸叠加二行程的前提条件下，12个行星齿轮齿数和轮径相同，每个行星齿轮旋转一周，等于24个活塞分别完成二行程作功一次，相当于48个相同排量的单缸四行程柴油发动机共同工作，再加上另一半电动功率的机电耦合，其动力与传统的机电混合动力不可比拟，内层的双面环齿轮成为外层行星齿轮组的太阳齿轮，内外层行星齿轮运转方向相反，大环齿轮与动力输出的双面环齿轮运转方向相反，转速更低，更突出大轮径大扭距储能飞轮的作用，即为超强动力超大功率双层环齿轮机电耦合混动力。

本发明的双层环齿轮机电耦合混动力驱动的双发电机大功率机组，其特征是用两个很小功率的电动机，对置在外环齿轮上，助力驱动或启动或制动发电机组，双面环齿轮连动大功率中低速发电机、中心太阳齿轮连动大功率高速发电机，由于双层环齿轮机电耦合混动力有自启动和紧急安全制动功能，用极小的再生电力消耗作用在外层的环齿轮上，能获得数百、数千、甚至上万千瓦级的电力输出，进一步说明机电耦合混动力的行星齿轮组，有动力倍增的神奇功能。

本发明所的双层环齿轮连动螺旋桨与动力涡轮，自循环再生电力，生态机电混合动力适宜替代各种航空发动机，其核心技术关键设备，是机电耦合混动力的双层环齿轮，双面环齿轮连动螺旋桨再生拉力，大环齿轮连动轴流式涡轮再生推力，利用运动中的空气动力自循环联产电力，可形象比喻为空气动力自循环飞行中的发电机，基本的双层环齿轮行星齿轮组结构，是中心太阳齿轮连动高中速大功率发电机和闭式循环的涡轮增压系统；双面环齿轮连动低中速小功率电动机和大拉力的螺旋桨，巡航时的转速接近1000转/分，迎风面是连动的开放式离心压气机涡轮，大拉力螺旋桨由机电中心轴支撑；大环齿轮外沿加装叶片就是转子，与加装在外层曲轴箱体上的蜗壳静子，构成一级轴流式动力涡轮，这个低压低温低速的涡轮动力，可恰当的称之为补偿动力，是机电耦合混动力动脉循环生态系统中的静脉循环，与现代的航空喷气发动机2000℃以上的高温高压、近两万转的转速相比，有很大的反差，双层环齿轮机电耦合混动力的优势不在于喷气推进，而在于混合动力中的电推进，突出双层环齿轮螺旋桨的拉力与大环齿轮动力涡轮推力的动态平衡，螺旋桨产生大拉力的同时对空气搅动增速加压，再经离心涡轮增压和冲压，定向进入大涵道的轴流式动力涡轮，空气动力助力大环齿轮转动，随着转速或飞行速度加快，拉力推力此消波长，当推力和拉力达到动态平衡时，双层环齿轮处于自由旋转的机电耦合混动力完全发电状态，再生电力供电动推进控制的各种航空飞行模式，双层行星齿轮连动双层环形支架支撑的活塞发动机组，以及涡轮闭式增压系统，构成机电耦合混动力生态系统中的动脉循环，为保持双层行星齿轮组结构的对称性，一般选择行星齿轮内层正四边形支架对外层正八边形支架，24个活塞缸体12组顶置对接共用12个压缩室，大缸径短行程、高速度二行程，相同压缩比的12个共用压缩室，就有12个功率相近的行星齿轮，每一个行星齿轮旋转一周，等于24个活塞分别完成二行程作功一次，实质是由12个行星齿轮共同作功完成，相当于48个排量相同的单缸四行程柴油发动机共同工作，不仅功率大，而且动力强劲有柔性，也是多米诺骨牌效应的气动力缸内秒启动或秒制动的根本所在。替代航空发动机动力、双层环齿轮机电耦合混动力，仍然是结构简单清晰，设计的发电机功率大，双面环齿轮连动的电动机功率很小，不仅仅是迎风面螺旋桨与开式离心压气涡轮位置的考量，主要是启动电机小储能电池小，重量都轻，启动后大拉力螺旋桨的负荷由大环齿轮的动力涡轮补偿，发电机与电动机再生电力直接供各种不同设计要求的空气动力电推进，更合理更高效，没有燃料和动力电池载荷的生态机电混合动力，适宜替代各种飞行模式的现代航空发动机动力。

本发明的双层环齿轮连动螺旋桨与动力涡轮，自循环再生电力，吸空气电推进生态空天飞机发动机，其结构特征是双层环齿轮构成螺旋桨拉力与动力涡轮推力的空气自循环，是机电耦合混动力动脉循环生态系统中的静脉循环，拉力与推力随自启动很快趋于平衡，太阳齿轮发电机成为飞行中的永动机，大涵道有足够的空气经冲压、涡轮增压用作推进剂、更有足够的电力供大功率电弧加热将空气电离，再利用电场将离子加速喷出形成推力，同时向射出去的离子束喷电子，让它呈电中性，否则喷出的离子将会被航天器吸引回来，电推进远远大于传统化学火箭的喷口速度，空天飞机生态混动力，起飞升高至20千米时段，螺旋桨大拉力是主动力，电推进是助力。进入临近空间之后，随着飞行速度和高度的增加，重力和空气阻力的减小，螺旋桨的拉力急剧减弱，相应的是吸空气电推进的推力急剧显著，拉力与推力此消彼长，在接近真空200千米近地球轨道的环境中，动力电力自循环再生的机电耦合混动力效果更佳，电力更足，没有燃料、推进剂、动力电池载荷，动力更强，用作空天飞机动力有得天独厚的优势，是临近空间近地球轨道、空天往返飞行器的理想动力。

本发明的动力电力自循环的机电耦合混动力，是生态能源动力体系，有广泛的发展和适用空间，可立体全方位替代化石能源的发电、交通运输、航海、航空、航天、工矿、企业、家庭、军事、边防、抢险救灾等的电力或动力，替代“蒸汽机+煤炭”、替代“内燃机+石油”，挑战动力电池、航空发动机、化学火箭发动机，开启清洁能源无限零成本的终极能源时代。

实施例一

小型轻型动力电力自循环再生的机电耦合混动力，直接采用了V型双缸摩托车简单的双连杆并列曲轴部件，即左右曲柄组合件，保留原件接近6-8厘米的行程，新配活塞及缸径接近10-12厘米，曲轴箱一端全封闭，另一端强化密封与行星齿轮连接，尽可能的压缩曲轴箱空间容积而提高压缩比，两个90°直角缸体位置采用现有的气缸套组合件模式，对应另外两个曲轴箱缸体位置，通过气缸套组合缸体顶置对接串联，构成正四边形的行星齿轮支架，两个缸体顶置对接处是共用压缩室，是两面凹槽空心相通的组合件，其长度略大于两个小半球凸顶活塞头部越过上止点的长度，两个活塞小半球凸顶面与共用压缩室双面凹槽的间隙度大小，确定其压缩比，原则是采用柴油发动机的大压缩比值，最终是在保持上止点与下止点大压差的条件下，下止点的背压应低于曲轴箱的最大压力，在下止点状态下，是新注入或补加纯二氧化碳工质的方法，在曲轴箱体材质和密封许可的条件下，尽可能多加入工质提高曲轴箱最大压力，在共用压缩室和曲轴箱体上设置工质加入阀孔，由于热负荷很小，且曲轴箱很简单，在四个曲轴箱体外共用一套机油冷却润滑系统，将上述的行星齿轮支架发动机，耦合太阳齿轮发电机和环齿轮电动机，构成以行星齿轮组为中心的机电耦合混动力，目前，稀土永磁发电机及电动机已很成熟，行星齿轮组已发展到精致化，太阳齿轮齿数和轮径应大于行星齿轮，依据不同的需求设计行星齿轮的差速比，发动机、电动机、发电机三者之间的匹配功率几乎相等，小型轻型化的功率单机在30-50KW之间，机电耦合混动力最大功率在60-100KW之间，替代当今普通大众化的汽车动力足足有余，在环齿轮与电动机转子连结处可加装离合器，最小型的机电耦合混动力不加装离合器，采用可调节的低中速电动机管理控制系统，可实现无极变速的机电耦合混动力驱动，结构更简单，技术难度更小，成本更低，经济适用性和替代性更强，该机电耦合混动力不足之处是没有涡轮增压系统，不能自启动，需要储能电池启动电动机，最好配制超级电容，寿命长，放电量大启动快，充电量大回收制动能最快，此外，行星齿轮支架发动机，受环齿轮电动机管理控制系统控制，随环齿轮正转与倒转其发动机动力不减，倒转时太阳齿轮发电机不发电，小型轻型动力电力自循环再生的机电耦合混合动力，结构紧凑，置换现代汽车前置或后置发动机位置都行，最大的组合件是环齿轮，接近500毫米的轮径，60-100KW的最大混动力，替代内燃机、动力电池、混合动力等汽车动力，跨越式发展进入永动机终极能源汽车时代。

实施例二

共用压缩室有热电阻补热的动力电力自循环再生的机电耦合混动力，是在实例一小型轻型的基础上，适当增加大缸径短行程及共用压缩室的尺寸，综合提升热效率，作为适用广泛的中型混动力，尽可能保障动力足结构紧凑，具有经济性实用性更强的替代性，短行程取值8-10厘米，相对应的缸体取值12-16厘米，共用压缩室长度取值6-8厘米，压缩比取值16-20，热电阻元件和导热体及绝缘体热压铸造，并与共用压缩室的固定件融合为一体，有足够的强度和刚性，通过热电阻补热，被压缩气体温度升高、其压力急剧增大，机电耦合混动力的功率倍增，通常二氧化碳作工质压缩比不同，显热也不相同，压缩比大显热温度高，一般常温下压缩的显热是250℃-350℃，用热电阻补热升至700℃，活塞上下止点的压力差接近20倍，低压缩比动力相当于汽油发动机的热效应，高压缩比动力相当于柴油发动机的热效应，采取热电阻对压缩气体补热的方法， 再生电力消耗小又简单，有事半功倍的效果，发动机与发电机的功率匹配几乎相等，电动机的功率匹配略小于发电机，中型化的功率单机在60-120KW，机电耦合混动力最大功率在120-200KW之间，除共用压缩室有热电阻补热之外，其结构和功能与小型轻型机电耦合混动力相同。

实施例三

采用涡轮增压，有双层活塞高低压缸叠加二行程、进而才有快速自启动和自制动功能的动力电力自循环再生的机电耦合混动力，只有大缸径短行程，才能契合大小双层活塞高低压缸叠加的结构设计制造，因此，大缸径应取值16厘米以上，短行程应取值10厘米以上，共用压缩室长度必大于相应的行程长度，例如大缸径是18厘米，短行程是12厘米，共用压缩室长度接近13厘米，小活塞直径取最大值是12厘米，结果是大活塞低压缸短行程，小活塞高压缸等行程，由于共用压缩室高压缸的最高温度接近300℃，与内燃机2000℃以上的温度不可比拟，为大小双层活塞高低压缸叠加的设计制造降低了难度，本实施例中18厘米大缸径的大活塞顶平面中心园处凸起一个直径12厘米的圆柱体半圆球凸顶小活塞，难点是在大活塞顶平面下方有一个以小活塞为中心的环形凹槽，深度是短行程12厘米的一半6厘米，与平面凸起的长度相等，环形凹槽的宽度接近10毫米，要求小活塞半圆球凸顶部位和大小活塞连结的活塞销座部位，具有足够的强度和刚度，相应的是尽量增加活塞裙长度与凸起的小活塞平衡，利用铝合金具有质量小，导热性能好等优点，采用现代小切削至无切削的液态模锻技术解决难题，液态模锻是将足够量的高温液体金属浇铸在金属模具内，再用冲头加压使液态金属以比压铸低得多的速度填充到模具型腔，并在压力作用下结晶凝固、从而获得组织致密的无缩孔，无疏松等铸造缺陷的活塞毛坯。共用压缩室高压缸的设计制造较简单，只有一对具有足够强度和刚度的喇叭形铸件，单个喇叭形铸件长度12厘米与短行程相等，喇叭嘴端的圆柱管状长度6厘米，是越过上止点能与大活塞平面环形凹槽重合的长度，其壁厚接近7毫米，内径大于小活塞直径12厘米，外径小于环形凹槽的内径，6厘米长度的喇叭口端，圆柱管内径延伸2厘米后是扩展的凹槽面，在环形边沿是内外平面边，厚度大于10毫米，是与缸体结合的支撑点。

双层活塞高低压缸叠加结构件的组装，由于曲柄连杆机构是左右曲柄组合，两个连杆并列装在同一曲柄销上，曲轴箱上两个缸体位置互成90°角，双缸的中心线交接点不在同一处，曲柄连杆机构同在两个大缸径短行程的缸径内工作，两个缸体在90°角少偏对接处留缺口，除去双缸重叠部分，相对应的大活塞裙部也要留足缺口，防止双活塞在90°角的下止点交替时碰撞，类似于双缸摩托车的曲轴箱和曲轴连杆机构组装后，先用活塞销将双层活塞与连杆小头连接锁定，再把有缺口的缸体经缸套与曲轴箱体锁定，另一端与共用压缩室对接，先把环形垫片和密封圈套在小缸体喇叭嘴端，嘴端伸进缸体内与小活塞半圆球凸顶配套，喇叭口端与共用压缩室缸体的内环槽加垫片圈对接锁定，喇叭口凹槽面构成半个共用压缩室的高压腔，另一端如此对接，构成共用压缩室高压缸，高压缸两端自然构成两个与高压缸叠加的低压缸，即喇叭气缸体外面加小活塞柱体面与大活塞顶平面和大缸径的行程面，构成低压缸腔室，两个对置的喇叭口凹槽面和共用压缩室缸体内径接近10毫米宽度的环面，构成中心高压腔室，四对大小双层活塞与四个共用压缩室高压缸构成八个叠加的低压缸，四对缸体顶置对接串联构成正四边形的行星齿轮支架，四对连杆并列联接在四根曲轴上构成四个角的曲轴箱支撑四个行星齿轮定位，在装配机电耦合的行星齿轮组时，要确定四对活塞的位置与行星齿轮组对应，简单的方法是一条边上的两个大活塞在上止点，对应的一条边上的两个活塞在下止点，另外相对应的两条边，一条边上的两个活塞只差90°行至上止点，另一条边上的两个活塞只差90°行至下止点，四对双层活塞高低压缸叠加二行程，依照90°角依次1、2、3、4顺序循环膨胀作功，每个行星齿轮旋转一周360°，是四对双层活塞高低压缸叠加二行程的叠加。

自启动和自制动功能的结构特征与组装，没有涡轮增压的双层活塞高低压缸二行程，没有实际意义，在接近上止点的缸体上加装压出活门，与低压缸和涡轮离心压气机的进气管道连接，在共用压缩室中心处加装吸入活门，与高压缸和涡轮增压系统储气缓冲槽端的总阀门联接，涡轮机与中心太阳齿轮发电机同轴联动，依据八个低压缸工质的流通量匹配涡轮离心式压气机的大小。

新鲜工质注入或换气，自启动或自制动操作，在储气缓冲槽和曲轴箱上加装气密封阀，采用现代先进的电力电子控制系统和储能电池或超级电容，控制管理电动机，检查组装完善的涡轮增压机电耦合混动力后，加注工质操作，首先是四个曲轴箱的洗气注气或换气，一般采用手动操作，在连接行星齿轮的轴上有活塞行至下止点的明显标记，此时曲轴箱的空间容积最小，通过气密封阀向外排气或抽真空数次工质洗气后，注入纯二氧化碳工质，并依据设计要求达到一定的压力，然后是涡轮增压双层活塞高低压缸叠加二行程中的洗气注气或换气，也是自启动和自制动的过程，先关闭连接吸入活门的总阀，瞬时启动电动机，整机又瞬时制动，储气缓冲槽中的空气压力瞬时增大，开启气密封阀放空后，接通高压二氧化碳储气钢瓶，注入工质达到设计要求的压力，开启气动力总阀，气动力启动发动机，发电机启动电动机，整机启动数秒后再关闭气动力总阀，电动机切换成发电机，瞬时自制动，再次开启气密封阀放空，经数次洗气换气，使涡轮增压系统中工质质量达到设计要求，曲轴箱的最大压力大于低压缸的最低背压达到设计要求，储气缓冲槽的运行压力和停机时最大压力达到设计要求。

涡轮增压闭式循环，双层活塞高低压缸叠加二行程，机电耦合混动力自启动和自制动的工作原理，通常机电混合动力的变速是由电动机控制管理系统完成，一般的减速制动是把电动机切换成发电机状态再生电力，当需要正常停机或紧急安全制动时，电动机切换成发电机，关闭气动力总阀，共用压缩室高压缸没有进气补充，随着机电耦合混动力环齿轮的惯性力，双层活塞高低压缸叠加二行程运行，及涡轮机仍高速运行，高压缸气体被快速吸入低压缸，再压入涡轮增压系统，气体增压后进入储气缓冲槽，直至高低压缸达到一定的真空度，形成缸内负压制动的快速安全停机，大量气体经压入活门关闭储存在涡轮增压系统，构成缓和停机或紧急安全制动的缸内负压制动功能，若启动机电耦合混动力时，开启气动力总阀门，储气缓冲槽的高能气体同时冲击进入各个共用压缩室高压缸，因在停机时，双层活塞高低压缸叠加二行程，存在各个活塞对组不同的状态，各个曲轴箱不同的背压，各个高低压缸不同的压差，在第一个先充满共用压缩室高压缸的，是处于接近上止点的状态，是曲轴箱的背压最低状态，是低压缸能产生最大的负压，因此需要启动动力最小，并且是高压缸充满气速度最快压力最高，优先产生动力启动整机运行，同时涡轮机进气端压力大于增压端压力自启动，又有发电机启动电动机。这也是机电耦合混动力柔性的特质，是多米诺骨牌效应与结构性动力倍增效应的叠加，即可实施秒启动，又可实施紧急安全秒制动，因为紧急状态时，机电耦合混动力处于中高速运行，行星齿轮和曲轴转速每分钟在3600-7200转，活塞每秒钟往返60-120次，高低压缸在涡轮增压机只抽气不进气状态下，一秒钟内达到一定的真空度产生负压制动，同时涡轮扩压器压力急剧增大，同样助力制动，保障柔性气动力缸内安全制动。

涡轮增压双层活塞高低压缸叠加二行程，机电耦合混动力中的环齿轮与电动机连结处，必须加装离合器，作为车用混动力涡轮机不能倒转，低速行驶时完全由电动机驱动，发动机和涡轮机的中高速运转发电，停车时输出电力。

替代纯二氧化碳作工质，氨基甲酸铵法契合双层活塞高低压缸叠加二行程，契合涡轮增压闭式循环，动力电力自循环再生的机电耦合混动力，动力更强劲、功率更大、更有柔性，其工作原理是干燥氨和过量二氧化碳配比的工质，低压缸接近汽油发动机的压缩比预压，再经压比4-5的涡轮增压进入共用压缩室，双活塞顶置对冲压缩，可保障共用高压缸最大压力接近15MPa，最高温度接近300℃，高温既有利于氨基甲酸铵的生成，更有利于减压分解，双层活塞高低压缸叠加二行程，氨基甲酸铵的生成与分解主要集中在高温高压缸，当大活塞行至下止点，在曲轴箱连杆和曲轴箱纯二氧化碳工质的压力处在最大化区间，产生的推力既抵消了活塞的惯性冲击力，又助力活塞改变方向由下止点向上止点运行，当共用压缩室高压缸的吸入活门关闭，双层活塞高低压缸叠加气密性变好，高压缸随工质体积变小压力急剧增大，生成氨基甲酸铵的速度加快，温度急剧升高，行至上止点时，生成量最大、温度最高、压力最大。由于有生成热效应，升温升压效果显著，相应的是增大了动力，超强气动力首先是抵消了两个活塞顶置对冲压的惯性冲击力，随后是膨胀推动活塞下行作功，由于是在高温条件下，有减压就有氨基甲酸铵分解而缓解压力降，保持强劲动力有延时性，相当于汽油内燃机的多时段喷油燃烧，当双层活塞高低压缸叠加程度变小，气密性变差，从高压缸泄入低压缸的工质彻底分解，由于分解的吸热效应，温度急剧降低，形成高低压缸有较大的温度差和压力差，大部分有较高温度和背压的工质在高压缸中，化学反应的生成与分解，随着往复的压缩膨胀周期性变化，少部分低背压工质经低压缸预压，进入涡轮高效增压，再进入高压缸构成有增压的闭式循环，有化学反应的氨基甲酸铵法，比纯二氧化碳工质更优越。

实施例四

双层环齿轮机电耦合混动力，其结构特征，是在实施例三的基础上，以行星齿轮组为中心，外延叠加一层行星齿轮和环齿轮，中间双面环齿轮是超强动力输出轮，外层环齿轮是超大功率储能飞轮，内外双层行星齿轮定位，原则上是内层4个对外层8个对称定位，串联的活塞发动机支架双层，正四边形对正八边形，双层支架通过曲轴箱体连结支撑，双层活塞发动机共用一个涡轮双面离心式压气机增压，构成大型重型机电耦合混动力，双层环齿轮双层行星齿轮支架发动机其工作原理，内层行星齿轮组机电耦合与实例三完全相同，4个行星齿轮依照90°角与对应的4个共用压缩室1、2、3、4顺序依次膨胀作功，在行星齿轮组中完成二行程，外层行星齿轮组机电耦合与内层的不同点，只是正八边形与正四边形的区别，135°夹角与90°夹角的区别，外层8个行星齿轮依照45°角与对应的8个共用压缩室1、3、5、7、2、4、6、8顺序依次膨胀作功，在行星齿轮组中完成二行程，在大缸径短行程，大压缩比高转速，氨基甲酸铵法涡轮增压闭式循环，契合双层活塞高低压缸叠加二行程前提条件下，12个行星齿轮齿数和轮径相同，每个行星齿轮旋转一周，等于24个双层活塞高低压缸叠加二行程完成作功一次，相当于48个相同排量的单缸四行程柴油发动机共同工作，再加上另一半电动功率的机电耦合，其动力与传统的机电混合动力不可比拟，内层的双面环齿轮成为外层行星齿轮组的太阳齿轮，内外层行星齿轮旋转方向相反，大环齿轮与动力输出的双面环齿轮运转方向相反，转速更低，更突出大轮径大扭距储能飞轮的作用，即为超强动力超大功率双层环齿轮机电耦合混动力。

大型重型双层环齿轮机电耦合混动力的应用广泛，超强动力输出的双面环齿轮与大功率电动机之间，没有必要安装大型离合器，因为本身有秒启动和秒制动的功能，直接与舰船上可分离的大型减速器连接驱动螺旋桨，替代大型柴油发动机，分离状态是发电机组，专用的双发电机大功率机组分布式能源，用两个很小功率的电动机，对置在外环齿轮上，助力驱动或启动或制动发电机组，双面环齿轮连动大功率中低速发电机，中心太阳齿轮连动大功率高速发电机，用极小的再生电力消耗作用在外层的环齿轮上，能获得数百、数千、甚至上万千瓦级的电力输出，双层还齿轮双发电机混合动力、单机组用于轻轨电动机车，双机组可用于重型电动机车，可省去车头上的电接触线和电网电力供应。

实施例五

双层环齿轮连动螺旋桨与动力涡轮，自循环再生电力，生态机电混合动力适宜替代各种航空发动机，其核心技术关键设备，是机电耦合混动力的双层环齿轮，双面环齿轮连动螺旋桨再生拉力，大环齿轮连动轴流式涡轮再生推力，利用运动中的空气动力自循环联产电力，可形象比喻为空气动力自循环飞行中的发电机，基本的双层环齿轮行星齿轮组结构，是中心太阳齿轮连动高中速大功率发电机和闭式循环的涡轮增压系统；双面环齿轮连动低中速小功率电动机和大拉力的螺旋桨，巡航时的转速接近1000转/分，迎风面是连动的开放式离心压气机涡轮，大拉力螺旋桨由机电中心轴支撑；大环齿轮外沿加装叶片就是转子，与加装在外层曲轴箱体上的蜗壳静子，构成一级轴流式动力涡轮，这个低压低温低速的涡轮动力，可恰当的称之为补偿动力，是机电耦合混动力动脉循环生态系统中的静脉循环，与现代的航空喷气发动机2000℃以上的高温高压、近两万转的转速相比，有很大的反差，双层环齿轮机电耦合混动力的优势不在于喷气推进，而在于混合动力中的电推进，突出双面环齿轮螺旋桨的拉力与大环齿轮动力涡轮推力的动态平衡，螺旋桨产生大拉力的同时，对空气搅动增速加压，再经离心涡轮增压和冲压，定向进入大涵道的轴流式动力涡轮，空气动力助力大环齿轮转动，随着转速或飞行速度加快，拉力推力此消彼长，当推力和拉力达到动态平衡时，双层环齿轮处于自由旋转的机电耦合混动力完全发电状态，再生电力供电动推进控制的各种航空飞行模式，适宜替代现在各种现代航空发动机，双层环齿轮连动螺旋桨与动力涡轮，既可立着向前运行，也可平着向上运行，自循环再生电力，供永磁电动机推进方式更是多样化，自启动自制动，没有燃料和动力电池载荷的生态机电混合动力，替代航空发动机有得天独厚的优势。

实施例六

双层环齿轮连动螺旋桨与动力涡轮，自循环再生电力，吸空气电推进生态空天飞机发动机，其结构特征和工作原理，在实例五生态机电混合动力，可替代各种航空发动机的基础上，以电动机控制的空气动力推进，改造成为空气为推进剂的等离子体电推进，双层环齿轮构成螺旋桨拉力与动力涡轮推力的空气动力自循环，是机电耦合混动力动脉循环生态系统中的静脉循环，拉力与推力随自启动很快趋于平衡，太阳齿轮主发电机成为飞行中的永动机，大涵道有足够的空气经冲压、涡轮增压用作推进剂，更有足够的电力供大功率电弧加热将空气电离，再利用电场将离子加速喷出形成推力，同时向射出去的离子束喷电子，让它呈电中性，否则喷出的离子将会被航天器吸引回来，电推进远远大于传统化学火箭的喷口速度，空天飞机生态混动力，起飞升高至20千米时段，螺旋桨大拉力是主动力，电推进是助力，进入航空飞机上不去、卫星下不来的临近空间禁区之后，随着飞行速度和高度的增加，重力和空气阻力的减小，螺旋桨的拉力急剧减弱，相应的是吸空气电推进的推力急剧显著，拉力与推力此消彼长，在接近真空200千米近地球轨道的环境中，动力电力自循环再生的机电耦合混动力效果更佳，电力更足，没有燃料、推进剂、动力电池载荷，动力更强，用作空天飞机动力有得天独厚的优势，是临近空间、近地球轨道、空天往返飞行器的理想动力。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，是内燃机、电动机、发电机、涡轮机与变速器一体化，其特征在于：以发电机的行星齿轮组为中心，中心的太阳齿轮与发电机和涡轮离心式压气机同轴联动，外圆的环齿轮与动力输出的电动机连动，中间定位的行星齿轮与活塞发动机的曲轴连动，用于定位行星齿轮的支架是由气缸的缸体顶置对接串联为一体的环状结构。

2.如权利要求1所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：在行星齿轮组外延叠加一层行星齿轮和环齿轮，中间双面环齿轮是超强动力输出轮，外层环齿轮是超大功率储能飞轮，内外双层行星齿轮定位，串联的活塞发动机双层支架通过曲轴箱体连接支撑、双层活塞发动机共用一个涡轮双面离心式压气机增压。

3.如权利要求2所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：两个电动机对置在外层环齿轮上，双面环齿轮连动大功率中低速发电机，中心太阳齿轮连动大功率高速发电机。

4.如权利要求1所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：环齿轮连动螺旋桨与动力涡轮。

5.如权利要求1所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：包括四个定位的行星齿轮，四个定位的行星齿轮分别与四根曲轴相连接，并由八个单缸缸体顶置对接串联构成一个正四边形的支架，四个角的曲轴箱支撑四个行星齿轮的定位，四根曲轴八个连杆八个活塞，每两个连杆一组并列在同一曲柄销上构成直角型双缸，每两个活塞为一对在顶置的双缸中相对压缩膨胀作功，并构成一条边、大缸径短行程和只有压缩膨胀、没有吸气与排气的二行程，每对活塞往返二行程作功一次，等于两个活塞同时作功的合力、在行星齿轮组的共同作用下，在每个行星齿轮旋转一周的过程中，是以90°角为基准依次有四个曲轴复合推动的结果，等于一个二行程中叠加四个二行程，八个活塞都有一次作功，共同作用在太阳齿轮和环齿轮上，行星齿轮与环齿轮的转动方向相同，与太阳齿轮的转动方向相反。

6.如权利要求1-5任一权利要求所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：采用大缸径短行程，即气缸的直径大于活塞的行程，在气缸活塞顶置对接处设有一个两面凹槽空心相通的共用压缩室，活塞头部为小半球凸顶形，并与两面凹槽的共用压缩室对应。

7.如权利要求6所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：共用压缩室有热电阻补热。

8.如权利要求6所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：采用涡轮增压闭式循环，活塞包括大活塞和小活塞，大活塞头部和顶平面上凸出一个同心圆柱状小活塞，小活塞在大活塞顶平面下方环形凹槽底部相连接，小活塞高度与大活塞的行程长度相等，在大活塞顶平面凸出的高度与环形凹槽的深度相等，小活塞直径在大活塞直径的1/2——2/3之间，共用压缩室的长度大于活塞的行程，共用压缩室的高压缸是由一对喇叭形气缸构成，气缸的支撑点在喇叭口延伸的环形平面内边、与大缸体内环槽面紧贴，外面边与垫片及双缸体顶置对接锁定，喇叭嘴端与小活塞半球圆凸顶面对置配套，缸内径略大于活塞直径，缸外径略小于大活塞凹槽内径，喇叭形气缸缸体总长度等于活塞行程的长度，有一半长度是圆柱体越过大活塞上止点，与大活塞环形凹槽重合，两个对置的气缸缸体体喇叭口凹面与大缸体内环面构成公用的中心压缩腔室，即高压缸，喇叭形气缸缸体外表面与大缸径短行程内缸体面和大活塞顶面及小活塞柱体面，构成一个以小活塞和气缸缸体为中心的环形压缩腔室，即低压缸，高压缸两端是两个叠加的低压缸，在接近大活塞上止点边沿的缸体上加装压出活门，与低压缸和涡轮离心压气机的进气管道连接，在对接缸体中心处加装吸入活门，与共用的高压缸和涡轮离心压气机的增压排气管道连接，越过上止点的圆柱气缸缸体与小活塞体面和大活塞头部凹槽内环面都有间隙，高压缸的气体部分泄漏到低压缸，低压缸压缩气体经压出活门进入涡轮增压系统，当涡轮增压的气体压力高于高压缸压力时，经吸入活门压入高压缸，构成有涡轮增压的闭式循环，当大活塞行至下止点时，高压缸部分气体泄入低压缸的速度加快，同时经吸入活门压入的气体速度也加快，当大活塞上行至中部与小活塞高压缸压缩重叠开始，吸入活门关闭，产生气密。

9.如权利要求8所述的一种动力电力自循环再生的机电耦合混动力，其特征在于：采用氨基甲酸铵（NH4COONH2）法契合双层活塞高低压缸叠加二行程，契合涡轮增压闭式循环。