RU2141570C1 - Line electricity generator - Google Patents
Line electricity generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2141570C1 RU2141570C1 RU97100180A RU97100180A RU2141570C1 RU 2141570 C1 RU2141570 C1 RU 2141570C1 RU 97100180 A RU97100180 A RU 97100180A RU 97100180 A RU97100180 A RU 97100180A RU 2141570 C1 RU2141570 C1 RU 2141570C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pistons
- generator according
- cylinders
- compression
- prechamber
- Prior art date
Links
- 230000005611 electricity Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 62
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 61
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 40
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B71/00—Free-piston engines; Engines without rotary main shaft
- F02B71/04—Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby
- F02B71/045—Adaptations of such engines for special use; Combinations of such engines with apparatus driven thereby with hydrostatic transmission
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
- F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
- F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Эта заявка относится к области автогенных генераторов электроэнергии, и более конкретно к генераторам, в которых механическая энергия, создаваемая возвратно-поступательным движением поршней двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала, трансформируется в электрический ток за счет взаимодействия постоянных магнитов, как единого целого с вышеупомянутыми поршнями при их движении, с неподвижными обмотками, которые циклически погружаются в магнитное поле, связанное с указанными магнитами. This application relates to the field of autogenous electric power generators, and more particularly to generators in which the mechanical energy generated by the reciprocating motion of the pistons of an internal combustion engine without a crankshaft is transformed into electric current due to the interaction of permanent magnets as a whole with the above-mentioned pistons when their movement, with fixed windings that are cyclically immersed in a magnetic field associated with these magnets.
Этот тип генераторов, очевидно, пригоден для производства электрического тока, который может затем использоваться либо непосредственно, например, для освещения или отопления, либо опосредованно для подачи энергии на электродвигатели, которые могут использоваться в различных типах тяговых средств на земле или воде, или в воздухе, или в других вариантах применения. This type of generators is obviously suitable for producing electric current, which can then be used either directly, for example, for lighting or heating, or indirectly for supplying energy to electric motors that can be used in various types of traction means on land or water, or in air , or in other applications.
Однако используемые генераторы требуют точного выполнения с точки зрения выходного напряжения и настройки для сведения к минимуму шумов и причинения вреда окружающей среде. However, the generators used require accurate execution in terms of output voltage and tuning to minimize noise and environmental damage.
Примеры уже известных типов таких генераторов имеют значительные ограничения с точки зрения требований, которые упомянуты выше. Характерный пример генератора дан в заявке GB 2219671A. Этот генератор также производит электроэнергию при помощи возвратно-поступательного движения магнитов относительно неподвижных обмоток, с магнитами, составляющими единое целое, при движении, с поршнями двигателя внутреннего сгорания без коленчатого вала, но с точки зрения конфигурации деталей и их предназначения он существенно отличается от генератора, описанного ниже: магниты колеблются относительно неподвижной точки, лежащей в срединной плоскости поперечного сечения устройства, содержащего обмотки, и дополнительно в альтернативном варианте могут также применяться неподвижные обмотки для производства электроэнергии, которая может применяться вне генератора, или для потребления электроэнергии для выталкивания указанных выше магнитов, с тем, чтобы сделать возможным возвратное движение поршня в такте сжатия. Таким образом ясно, что размеры устройства в соответствии с подаваемой энергией значительно больше, чем размеры генератора, соответствующего настоящему изобретению, в котором, как будет видно ниже, электрическая энергия производится как при вхождении магнитов в обмотки, так и при их возвращении в противоположном направлении, и в котором пуск и регулирование работы устройства могут осуществляться просто изменением количества топлива на цикл работы. Examples of already known types of such generators have significant limitations in terms of the requirements mentioned above. A typical example of a generator is given in application GB 2219671A. This generator also produces electricity through the reciprocating movement of the magnets relative to the fixed windings, with magnets that make up a single unit, when moving, with the pistons of an internal combustion engine without a crankshaft, but from the point of view of configuration of parts and their purpose, it differs significantly from the generator, described below: the magnets oscillate with respect to a fixed point lying in the median plane of the cross section of the device containing the windings, and further in alternative In this embodiment, fixed windings can also be used to generate electricity that can be used outside the generator, or to consume electricity to push the above magnets, in order to make it possible to return the piston in a compression stroke. Thus, it is clear that the dimensions of the device in accordance with the supplied energy are much larger than the dimensions of the generator according to the present invention, in which, as will be seen below, electric energy is generated both when the magnets enter the windings and when they return in the opposite direction, and in which the start-up and regulation of the operation of the device can be carried out simply by changing the amount of fuel per cycle.
Общая регулировка устройства, соответствующего Британскому патенту, однако, как в части внутреннего сгорания, так и в электромагнитной части, очень сложна и дорога, поскольку давление и количество подаваемого воздуха, количество топлива и значения характеристик, находящиеся в определенном соотношении с током, проходящим по обмоткам (полное сопротивление, сопротивление, направление и т.д.), должны регулироваться при помощи электронных средств, цикл за циклом. The general adjustment of the device corresponding to the British patent, however, both in the part of internal combustion and in the electromagnetic part, is very difficult and expensive, since the pressure and amount of air supplied, the amount of fuel and the characteristic values are in a certain ratio with the current passing through the windings (impedance, resistance, direction, etc.) must be regulated by electronic means, cycle by cycle.
Регулирование количества впускаемого воздуха, например, в случае внутреннего сгорания бензина должно осуществляться приблизительно путем измерений способом определения количества химических веществ, участвующих в химической реакции как для двух тактов, так и для четырех тактов, которые осуществляются независимо от вышеупомянутых значений электрических параметров в районе впускных отсечных клапанов для воздуха и бензина. Значения электрических параметров, о которых идет речь, должны регулироваться последовательно, цикл за циклом, в соответствии с результатами только что описанной первоначальной регулировки. Это предусматривает применение подходящего компьютерного оборудования, способного хранить и обрабатывать большой объем данных, которое делает устройство как дорогим, так и чувствительным к повреждениям. The regulation of the amount of intake air, for example, in the case of internal combustion of gasoline, should be carried out approximately by measuring the amount of chemicals involved in the chemical reaction for both two cycles and four cycles, which are carried out independently of the aforementioned electrical parameters in the intake shut-off area valves for air and gasoline. The electrical parameters in question must be adjusted sequentially, cycle by cycle, in accordance with the results of the initial adjustment just described. This involves the use of suitable computer equipment capable of storing and processing a large amount of data, which makes the device both expensive and susceptible to damage.
Значения электроэнергии и напряжения, вырабатываемые в ходе различных циклов, которые в значительной мере зависят от частоты колебания магнитов, не являются непосредственно или автоматически пропорциональными значению механической энергии, производимой двигателем при изменении такта сжатия. Это в целом предусматривает применение крупногабаритных аккумуляторных батарей, расположенных между частью внутреннего сгорания, которая их подзаряжает, и электродвигателями, которые питаются аккумуляторными батареями. The values of electricity and voltage generated during various cycles, which largely depend on the oscillation frequency of the magnets, are not directly or automatically proportional to the value of the mechanical energy produced by the engine when the compression stroke changes. This generally involves the use of large batteries located between the part of the internal combustion that recharges them and electric motors that are powered by batteries.
Функциональная схема двигателя внутреннего сгорания, кроме отсутствия коленчатого вала, является обычной, и отсюда задача состоит в достижении хорошей общей эффективности путем доведения до максимума энергии на цикл для получения требуемых высоких температур и давлений. The functional diagram of an internal combustion engine, except for the absence of a crankshaft, is usual, and from here the task is to achieve good overall efficiency by maximizing the energy per cycle to obtain the required high temperatures and pressures.
В то время как это приемлемо строго с точки зрения только энергии, это не так с точки зрения загрязнения окружающей среды, поскольку практически невозможно предотвратить образование токсичных составов, таких как закись азота и окись углерода при работе устройства на установленной смеси при высоких температурах внутри цилиндра. While this is strictly acceptable from the point of view of energy only, it is not from the point of view of environmental pollution, since it is practically impossible to prevent the formation of toxic compounds such as nitrous oxide and carbon monoxide when the device is operated on an installed mixture at high temperatures inside the cylinder.
Другой подобный пример линейного генератора включает двигатель Джарретта, в котором, хотя управление "возвращением" поршня под давлением, создаваемым электрическим током, представляет собой меньшую проблему, существуют все вышеупомянутые недостатки, плюс тот факт, что для того, чтобы дополнительно не увеличивать потери, которые уже высоки, свежий воздух для цикла поступает в цилиндр при помощи акустического резонанса, которого можно достичь только в ограниченном диапазоне частот цикла, и который влечет за собой то, что этот тип двигателя запускается только электрическим способом, и после этого работает с зафиксированной очень высокой компрессией, составляющей соотношение 26:1, что означает, что двигатель может работать только на сырой нефти, и только на очень высоких зафиксированных скоростях, при этом ему необходимо охлаждение, существуют проблемы с частицами и т.д. Another similar example of a linear generator includes a Jarrett engine, in which, although controlling the "return" of the piston under the pressure generated by the electric current is less of a problem, all of the above disadvantages exist, plus the fact that in order not to further increase the losses, which are already high, fresh air for the cycle enters the cylinder by means of acoustic resonance, which can only be achieved in a limited frequency range of the cycle, and which entails the fact that this type of engine it starts only by electric means, and after that it works with a very high fixed compression ratio of 26: 1, which means that the engine can only run on crude oil and only at very high fixed speeds, while it needs cooling, there are problems with particles, etc.
Автор настоящего изобретения пришел к заключению, что для одновременного разрешения проблем вредных выбросов, сложности конструкции, необходимости применения промежуточных аккумуляторных батарей, возможности предварительной регулировки и низкой эффективности нужен генератор, в котором электромагнитная часть и часть внутреннего сгорания должны вместе образовывать функциональную единицу и составлять единое целое, при этом движение поршня с изменяемыми тактами будет приводить к тому, что количество механической энергии, производимой частью внутреннего сгорания, будет точно соответствовать количеству энергии, поглощаемой электромагнитной частью при производстве электрического тока для каждого такта, согласно законам термодинамики, сгорания газов и электромагнетизма. The author of the present invention concluded that in order to simultaneously solve the problems of harmful emissions, design complexity, the need for intermediate batteries, the possibility of preliminary adjustment and low efficiency, a generator is needed in which the electromagnetic part and the internal combustion part must form a functional unit together and form a single whole , while the movement of the piston with variable strokes will lead to the fact that the amount of mechanical energy produced part of internal combustion, will exactly correspond to the amount of energy absorbed by the electromagnetic part in the production of electric current for each cycle, according to the laws of thermodynamics, gas combustion and electromagnetism.
На основании этого замысла, с применением одной или более форкамер в дополнение к существующим цилиндрам было создано сверхпростое устройство, управляемое электронным средством, прежде всего, путем управления только количеством топлива, впускаемого за один цикл, и положением конца такта сжатия поршня или поршней. Все это было достигнуто, как будет описано более подробно далее, с очень низкими максимальными, средними и минимальными температурами применяемых термодинамических циклов (около половины от обычных значений для двигателей внутреннего сгорания), и отсюда фактически с нулевым загрязнением окружающей среды и с очень высокой общей эффективностью работы части внутреннего сгорания при всех рабочих скоростях. Based on this concept, using one or more prechambers in addition to existing cylinders, an ultra-simple device was created that was controlled electronically, primarily by controlling only the amount of fuel admitted per cycle and the position of the end of the compression stroke of the piston or pistons. All this was achieved, as will be described in more detail below, with very low maximum, average, and minimum temperatures of the thermodynamic cycles used (about half of the usual values for internal combustion engines), and hence practically zero environmental pollution and very high overall efficiency part of the internal combustion at all operating speeds.
Основываясь на вышесказанном, автор изобрел объект данного описания, который фактически относится к автогенному генератору электроэнергии, в котором образование энергии достигается благодаря соединению электромагнитного средства, включающего неподвижные обмотки, с одним или более постоянных магнитов, движущихся вместе с возвратно-поступательным движением одного или более поршней двухтактного двигателя внутреннего сгорания, который может работать с изменяемым ходом сжатия, каждый поршень завершает один рабочий ход в результате сгорания топлива и расширения газов в цилиндре, и один ход сжатия в результате эффекта действия составляющей, возвращающей механическую энергию, отличающийся изложенным в отличительной части п. 1 прилагаемой формулы изобретения. Based on the foregoing, the author invented the object of this description, which actually relates to an autogenous electric power generator, in which energy is generated by connecting an electromagnetic means, including fixed windings, with one or more permanent magnets moving with the reciprocating movement of one or more pistons a two-stroke internal combustion engine that can operate with a variable compression stroke, each piston completes one stroke as a result of injury of the fuel and expansion of gases in the cylinder, and one compression stroke as a result of the effect of the component that returns mechanical energy, characterized in that set out in the distinctive part of
Преимущества, упомянутые выше, будут очевидны из подробного описания генератора, приведенного ниже со ссылками на прилагаемые иллюстрации, в которых:
фиг. 1 изображает продольный схематический разрез одного примера конструкции одноцилиндрового двухтактного генератора согласно изобретению;
фиг. 2 изображает продольный схематический разрез другого варианта конструкции с двумя поршнями, обращенными друг к другу с одной общей камерой сгорания;
фиг. 3 изображает схематический вид в плане генератора согласно изобретению, оснащенного четырьмя поршнями, объединенных парами, с двумя камерами сгорания;
фиг. 4 изображает продольный разрез направляющей конструкции, показывающий размещение магнитов и неподвижных обмоток;
фиг. 5 изображает диаграмму расхода сгорающего топлива, как функции весового соотношения воздуха/топлива в смеси;
фиг. 6 изображает продольное сечение примера конструкции с одним цилиндром, оснащенной двумя вспомогательными цилиндрами для выпуска выхлопных газов;
фиг. 7 изображает кривую общей эффективности двигателя внутреннего сгорания в качестве генератора согласно изобретению;
фиг. 8 изображает кривую удельного расхода топлива;
фиг. 9 изображает тип форкамеры в форме усеченного конуса в конфигурации, имеющей два впрыскивающих сопла.The advantages mentioned above will be apparent from the detailed description of the generator below with reference to the accompanying illustrations, in which:
FIG. 1 is a longitudinal schematic sectional view of one example of the construction of a single-cylinder push-pull generator according to the invention;
FIG. 2 is a longitudinal schematic sectional view of another embodiment with two pistons facing each other with one common combustion chamber;
FIG. 3 is a schematic plan view of a generator according to the invention, equipped with four pistons combined in pairs with two combustion chambers;
FIG. 4 is a longitudinal section through a guide structure showing the placement of magnets and fixed windings;
FIG. 5 is a flow chart of combustible fuel as a function of the weight ratio of air / fuel in the mixture;
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an example of a single cylinder structure equipped with two auxiliary cylinders for exhaust;
FIG. 7 shows a curve of the overall efficiency of an internal combustion engine as a generator according to the invention;
FIG. 8 shows a specific fuel consumption curve;
FIG. 9 depicts a truncated cone type prechamber in a configuration having two injection nozzles.
Фиг. 1 изображает генератор, в котором магниты 3 и неподвижные обмотки 2 расположены так, что их электромагнитное сцепление сокращается при увеличении рабочего хода поршня 4, но увеличивается при увеличении хода сжатия поршня 4. Возможны, однако, другие конструкции, в которых части соединены так, что происходит обратное, то есть когда электромагнитное сцепление между магнитами 3 и обмотками 2 увеличивается при увеличении рабочего хода и наоборот. FIG. 1 shows a generator in which
Генератор состоит из цилиндра 5, в котором поршень 4 двигается (фиг. 1) с двумя одинаковыми устройствами магнитов 3, расположенных симметрично относительно оси цилиндра, единых с ней при помощи ответвления 4'. Эти магниты 3 погружаются в течение циклов при ходе сжатия и рабочем ходе, осуществляемыми поршнем 4, это погружение изменяется под углом в зависимости от длины указанного хода внутри двух неподвижных обмоток 2, которые таким образом идентичны и симметричны. The generator consists of a
Поскольку ход сжатия увеличивается, как установлено, электромагнитное сцепление между магнитами 3 и связанными с ними обмотками 2 увеличивается, и наоборот, уменьшается по мере увеличения рабочего хода. Since the compression stroke increases, it has been established that the electromagnetic coupling between the
Движение поршня 4 вызывается в одном направлении расширением сжатого газа в соответствии с эффектом сгорания топлива, и в другом направлении - действием средства, предназначенного для возвращения механической энергии, например, одной или более скрученных пружин или других средств, включая электромагнитные средства известного типа, в которых используется электрическая энергия для возвращения механической энергии поршню, например типов генератора, уже известного и на который были сделаны ссылки ранее, даже если последнее устройство более сложное и дорогое. The movement of the
Топливо, подающееся через впрыскивающее сопло 14, распыляется так, что оно насыщает по меньшей мере часть объема воздуха, содержащегося в форкамере 10, которая имеет по существу коническую конфигурацию с основанием 10', открытым в сторону цилиндра 5. The fuel supplied through the
Узел поршень/магнит удерживается двумя средствами 15, 16 с трением качения (скольжения), которые могут крепиться к корпусу указанного цилиндра 5 и которые допускают ход поршня, как описано выше, с минимальными механическими потерями. The piston / magnet assembly is held by two
Глядя на ту же фиг. 1, на которой изображен генератор 1 с двухтактным двигателем в нерабочем положении, легко описать его действие: все, что требуется для запуска, это впрыск заранее установленного количества должным образом распыленного топлива в форкамеру 10 и, только для цикла запуска, в цилиндр 5, и образование искры между электродами 13, расположенными вблизи основы 10' конуса, образующего форкамеру 10. Looking at the same FIG. 1, which shows a
"Взрыв" смеси воздуха и топлива выдвигает узел поршень/магнит в направлении указанных пружин 7, сжимая их, и эти пружины затем разжимаются, возвращая такое же количество "поглощенной" кинетической энергии так, что поршень 4 завершает обратный ход сжатия. An “explosion” of the air-fuel mixture advances the piston / magnet assembly in the direction of said
Протяженность этого хода сжатия зависит от кинетической энергии, приобретенной поршнем 4 в результате указанного первоначального "взрыва", от которого количества энергии, которая трансформируется в электроэнергию в обмотках 2 по ходу поршня, проходят в обоих направлениях, при этом уменьшаются различные потери,
Результирующая остаточная кинетическая энергия поршня 4 затем преобразуется в ход сжатия, имеющий определенную длину.The length of this compression stroke depends on the kinetic energy acquired by the
The resulting residual kinetic energy of the
В конце этого процесса сжатия плотность и отсюда масса воздуха, содержащегося внутри форкамеры 10, увеличится до величины, соответствующей полученной степени сжатия, и количество бензина, эквивалентное или немного большее, чем соответствующее количество, необходимое для получения нужной химической реакции, затем впрыскивается при помощи впрыскивающего сопла 14, и это топливо затем воспламеняется электродами 13. Если электромагнитное устройство имеет конструкцию согласно изобретению, то есть такую, что для этого хода сжатия и для соответствующей ему кривой скорости хода поршня, которая увеличивается с увеличением компрессии по понятным физическим причинам, механическая энергия, поглощаемая указанным электромагнитным устройством для производства электроэнергии при ходе поршня 4 вперед и назад, будет равной энергии, генерируемой в течение рабочего хода (сетка выходной мощности), поршень 4 завершит один рабочий ход плюс один возвратный ход сжатия, останавливаясь точно в той же точке, что и раньше, без изменений степени сжатия. At the end of this compression process, the density, and hence the mass of air contained within the
Таким образом, при впрыске одинакового количества топлива при неограниченном количестве циклов обеспечивается устойчивая, стабильная работа генератора. Thus, the injection of the same amount of fuel with an unlimited number of cycles provides a stable, stable operation of the generator.
Для увеличения количества электроэнергии, производимой за цикл, достаточно лишь увеличить на предопределенное значение количество топлива, впрыскиваемого в форкамеру 10. To increase the amount of electricity produced per cycle, it is enough to only increase the amount of fuel injected into the pre-chamber 10 by a predetermined value.
Увеличение производимой при сгорании топлива энергии по сравнению с последним циклом при работе в постоянном режиме разделяется на увеличение количества произведенной электроэнергии и увеличение степени сжатия, которая устанавливается на новом уровне, который, в свою очередь, зависит исключительно от нового положения, занимаемого поршнем 4 в конце хода сжатия, и количество топлива, соответствующее большей массе воздуха, содержащегося в форкамере 10, должно затем впрыскиваться для соответствия новым условиям, и режим работы будет оставаться стабильным в новых условиях, обеспечивая то, что будет получено подтверждение описанного выше процесса, другими словами, вновь при этом новом ходе сжатия и относительной кривой скорости цилиндра 4 энергия, поглощаемая электромагнитным устройством (то есть, количество электрической энергии, генерируемой за цикл, разделенное на электромагнитный КПД) в новых условиях, при новом количестве энергии, вырабатываемой при сгорании топлива, остается точно такой же. Очевидно, что это относится и к замедлению и уменьшению хода поршня, хотя в этом случае количество бензина на цикл должно быть уменьшено вместо увеличения. The increase in energy produced during fuel combustion compared with the last cycle when operating in a constant mode is divided into an increase in the amount of electricity generated and an increase in the compression ratio, which is set at a new level, which, in turn, depends exclusively on the new position occupied by
Изобретатель рекомендует увеличение насыщения воздуха в форкамере 10 в постоянном режиме работы примерно на 20% по сравнению с количеством, строго необходимым для химической реакции, то есть соотношение воздуха к бензину должно быль равным примерно 12,2. The inventor recommends an increase in air saturation in the
В этих условиях быстрое ускорение и замедление хода поршня 4 может достигаться увеличением и уменьшением количества топлива, как было описано, на величину до 14% по сравнению с предшествующим циклом, каждый раз поддерживая такое состояние смеси в форкамере 10, которое обеспечивает скорость сгорания, как можно более близкую к оптимальной (см. фиг. 5), с относительными преимуществами конфигурации цикла и его термодинамического КПД. Если в форкамере 10 при изменении скорости применяются обогащенные смеси, их влияние относительно вредных выбросов на генератор, соответствующий изобретению, будет существенно уменьшено: воспламенение фактически вызывает немедленное и быстрое расширение с относительным сдерживанием роста температуры смеси, которая отдельно от прочего смешивается с очень значительным объемом воздуха, содержащегося в цилиндре 5, который имеет относительно низкую температуру при любых рабочих условиях. В качестве ориентира, в экспериментальном прототипе с максимальной степенью сжатия ρ = 8,5, для этой степени сжатия, находящейся на постоянном уровне, максимальная температура цикла примерно равна 765oC (1029 К), и температура выхлопа примерно равна 164oC (437 K), c (λ)v = 10.Under these conditions, rapid acceleration and deceleration of the stroke of the
Инженеры, работающие в данной области техники, не будут иметь трудностей с расчетом образования токсичных веществ в результате сгорания топлива (NOx, CO), фактически равных нулю в этих условиях.Engineers working in the art will have no difficulty calculating the formation of toxic substances from fuel combustion (NO x , CO), which are virtually zero under these conditions.
Описанные процедуры сгорания, которые стали возможными при использовании форкамеры 10, также допускают изменение выработки энергии за цикл с сохранением прежней степени сжатия при ходе поршня, или наоборот, без других регулировок и, как установлено, без отрицательных последствий, если только энергия генератора не подается на фиксированную нагрузку омического типа, в случае чего управление работой генератора ограничивается описанным выше, а на нагрузку, которая может изменяться в зависимости от специфических закономерностей, например, касающихся электродвигателей, или явления магнитного насыщения. В этом случае может следовать такая же процедура или изменяется количество топлива, подаваемого за цикл с изменением компрессии, но с сохранением прежнего хода поршня, или, наоборот, для приспособления к нарастающей нагрузке в случаях, когда, например, мгновенный опрокидывающий момент быстро отклоняется от движущего момента, и нагрузка вследствие этого изменяется, влияя на количество энергии, производимой генератором за один цикл. The described combustion procedures, which became possible when using the
Инженеры в данной области техники могут по своему усмотрению определять рабочие кривые различных характеристик, геометрические размеры двигателя и деталей генератора и тип регулировки в соответствии с типом нагрузки, так же как и значение в процентном соотношении увеличения или уменьшения количества топлива на цикл, которое должно обеспечиваться в различных рабочих ситуациях, с преимуществом, заключающимся в том, что в генераторе, согласно изобретению, в рамках области его применения, при увеличении хода сжатия эффективное напряжение на концах обмотки увеличивается по одинаковым кривым, но на более высоком уровне, чем до этого. Это также относится к количеству энергии за цикл в простейшем случае, в котором нагрузка является чисто омической нагрузкой. Engineers in the art can, at their discretion, determine the working curves of various characteristics, the geometric dimensions of the engine and generator parts and the type of adjustment according to the type of load, as well as the value in percentage of the increase or decrease in the amount of fuel per cycle, which should be provided in different working situations, with the advantage that in the generator according to the invention, within the scope of its application, with an increase in the compression stroke, the effective voltage at the ends of the winding it increases along the same curves, but at a higher level than before. This also applies to the amount of energy per cycle in the simplest case, in which the load is a purely ohmic load.
Очевидно, что вышеупомянутый однофазный ток, производимый генератором, может выпрямляться диодами или модулироваться другими способами с применением преобразователя в зависимости от требований пользователя, таким образом допуская непосредственную подачу электроэнергии на электродвигатели транспортных средств без необходимости применения промежуточных аккумуляторных батарей. Obviously, the aforementioned single-phase current produced by the generator can be rectified by diodes or modulated in other ways using a converter depending on the user's requirements, thereby allowing the direct supply of electric power to the electric motors of vehicles without the need for intermediate batteries.
Все, что нужно для регулировки двигателя внутреннего сгорания генератора 1, согласно изобретению, - это зафиксировать положение конца хода сжатия поршня 4 и ввести эти данные в центральный электронный блок (не показан), который регулирует количество топлива, подаваемого за цикл впрыскивающим соплом 14 в точной зависимости от положения, достигнутого поршнем 4 в ходе предшествующего цикла, и/или нагрузки, увеличивая или уменьшая его как требуется, если это необходимо, путем подачи команд на увеличение или уменьшение количества топлива, например, путем изменения углового или линейного положения педали акселератора или другого средства, выполняющего подобную роль. All that is needed to adjust the internal combustion engine of the
Будет отмечено, что для двигателя мощностью около 35 л.с., сконструированного в соответствии с указанными параметрами и с изменением количества топлива за цикл, эквивалентным указанным ранее 14%, переход от минимальной выходной мощности к максимальной происходит менее чем за 2 сек. It will be noted that for an engine with a power of about 35 hp, designed in accordance with the indicated parameters and with a change in the amount of fuel per cycle equivalent to the previously indicated 14%, the transition from the minimum output to the maximum occurs in less than 2 seconds.
Однако, если подача топлива прерывается полностью, поршни останавливаются после очень короткого остаточного хода "по инерции" в положении, в котором компрессионное сопротивление газа, находящегося в цилиндре 5, эквивалентно и противостоит действующей силе притяжения между движущимися магнитами 3 и другими намагниченными частями, или даже просто ферромагнитами, соединенными с неподвижными обмотками 2. However, if the fuel supply is completely interrupted, the pistons stop after a very short residual stroke "by inertia" in a position in which the compression resistance of the gas in the
Последние упомянутые части не показаны на чертежах, поскольку они могут значительно изменяться в конфигурации и устройстве в зависимости от желания дизайнера, который, будучи специалистом в данной области техники, не будет иметь трудностей в определении размеров и расположения этих частей. The last mentioned parts are not shown in the drawings, since they can significantly change in configuration and device depending on the desire of the designer, who, as a specialist in the art, will not have difficulties in determining the size and location of these parts.
Стоит повторить, что, очевидно, для обеспечения правильной работы генератора соотношение между количествами механической энергии, поглощаемой генератором (эквивалентными количествам произведенной электроэнергии, разделенным на соответствующие электромагнитные КПД), при работе с двумя различными ходами сжатия в двигателе внутреннего сгорания, будут по существу равными соотношению между двумя соответствующими степенями сжатия, умноженными на соотношение между двумя выходными мощностями самого двигателя относительно этих степеней сжатия. It is worth repeating that, obviously, to ensure the correct operation of the generator, the ratio between the amounts of mechanical energy absorbed by the generator (equivalent to the amounts of electricity generated, divided by the corresponding electromagnetic efficiency), when working with two different compression strokes in an internal combustion engine, will be essentially equal to the ratio between two corresponding degrees of compression, multiplied by the ratio between the two output powers of the engine itself relative to these degrees with reaping.
Для примера в цифрах:
Допустим, что для двух различных ходов поршня (и отсюда - соединенных с ними магнитов), две полученные степени сжатия эквивалентны 8,5 (:1) и 3,6 (: 1) и что значения общего КПД двигателя внутреннего сгорания составляют 0,46 и 0,30 относительно этих степеней сжатия.For example, in numbers:
Suppose that for two different piston strokes (and hence the magnets connected to them), the two compression ratios obtained are equivalent to 8.5 (: 1) and 3.6 (: 1) and that the total efficiency of the internal combustion engine is 0.46 and 0.30 with respect to these compression ratios.
Для выполнения представленных задач магниты и обмотки должны иметь размеры, также соответствующие типу нагрузки, их электрические значения могут контролироваться так, что соотношение между количествами энергии, потребляемыми электромагнитной частью генератора за два разных относительных цикла, то есть в течение одного хода сжатия и одного рабочего хода поршня соответствует указанным степеням сжатия, эквивалентным 8,5/3,6• 0,46/0,30 = 3,6. Другими словами, механическая энергия, потребляемая магнитами за один цикл движения, соответствующего степени сжатия 8,5, должна быть в 3,6 раза больше, чем механическая энергия, потребляемая за цикл, соответствующий степени сжатия 3,6. To perform the presented tasks, magnets and windings must also have dimensions that also correspond to the type of load, their electrical values can be controlled so that the ratio between the amounts of energy consumed by the electromagnetic part of the generator in two different relative cycles, that is, during one compression stroke and one working stroke the piston corresponds to the specified compression ratios equivalent to 8.5 / 3.6 • 0.46 / 0.30 = 3.6. In other words, the mechanical energy consumed by the magnets per cycle of movement corresponding to a compression ratio of 8.5 should be 3.6 times greater than the mechanical energy consumed per cycle corresponding to a compression ratio of 3.6.
Это означает, что два разных количества топлива, которые могут смешиваться приблизительно в объемах, необходимых для химической реакции, с двумя разными значениями масс воздуха, содержащегося в форкамере в соответствии с указанными степенями сжатия, будут давать необходимое количество энергии, сетку выходной мощности для движения магнитов при производстве электроэнергии. This means that two different amounts of fuel, which can be mixed approximately in the volumes necessary for a chemical reaction, with two different masses of air contained in the prechamber in accordance with the indicated compression ratios, will give the necessary amount of energy, the output power grid for the movement of magnets in the production of electricity.
Если нагрузка между обмотками является чисто омической нагрузкой, этого можно легко добиться простой подгонкой физических размеров и конфигурации магнитов и обмоток, как описано ниже, и таким образом это происходит автоматически при каждом ходе сжатия. Иным способом, количество топлива за цикл и/или электрические значения, относящиеся к нагрузке, могут изменяться, как описывалось ранее. If the load between the windings is a purely ohmic load, this can easily be achieved by simply adjusting the physical dimensions and configuration of the magnets and windings, as described below, and thus this happens automatically with each compression stroke. Otherwise, the amount of fuel per cycle and / or electrical values related to the load may vary as previously described.
Внутренний КПД реально действующей части генератора определяет количество электроэнергии, реально вырабатываемой с разными ходами сжатия двигателя внутреннего сгорания. The internal efficiency of the actually operating part of the generator determines the amount of electricity actually generated with different compression strokes of the internal combustion engine.
Вышеупомянутое может быть достигнуто физически, например, путем увеличения количества витков обмоток 2 как линейно, так и следуя другим пригодным кривым в направлении погружения в них магнитов 3 (см. стрелку на фиг. 4), формируя конфигурацию магнитов 3 в соответствии с/или изменениями электрических значений относительно нагрузки. The above can be achieved physically, for example, by increasing the number of turns of the
Однако возможны другие конфигурации, создаваемые специалистами в данной области техники, включая применение нескольких магнитов в форме параллелепипеда и неподвижных обмоток (фиг. 4), имеющих такие устройство и размеры, что электроэнергия, генерируемая за один цикл при их относительном движении для разных ходов поршня (которые равны интегралу ∫Vidt за время цикла), следует кривой, конфигурация которой может выпрямляться путем приведения ее в соответствие кривой энергии, вырабатываемой за один цикл двигателя внутреннего сгорания (сетке выходной мощности) путем изменения, например, толщины магнитов, их ширины и/или отверстия для воздуха (Т на фиг. 4) в направлении движения. Нет необходимости выполнять эти изменения: конструктор может также решить применять магниты, имеющие параллелепипедную конфигурацию, изменяя часть объема воздуха, смешиваемого в форкамере, и/или количество топлива, применяемого для его насыщения так, что количество энергии, генерируемой двигателем при любой скорости, оказывается таким же, как и используемое генератором для производства электроэнергии. However, other configurations are possible that are created by those skilled in the art, including the use of several magnets in the form of a parallelepiped and fixed windings (Fig. 4) having such a device and dimensions that the electricity generated in one cycle during their relative movement for different strokes of the piston ( which are equal to the integral ∫Vidt during the cycle), follows a curve whose configuration can be rectified by bringing it into line with the curve of the energy generated in one cycle of the internal combustion engine (grid audio output) by varying, e.g., thickness of the magnets, their width and / or the air holes (T in FIG. 4) in the direction of movement. There is no need to make these changes: the designer can also decide to use magnets that have a parallelepiped configuration, changing part of the volume of air mixed in the prechamber, and / or the amount of fuel used to saturate it so that the amount of energy generated by the engine at any speed is such the same as that used by the generator to generate electricity.
Это осуществляется особенно легко, если нагрузка является чисто омической нагрузкой с постоянным значением (фиг. 4). This is especially easy if the load is a purely ohmic load with a constant value (Fig. 4).
Тип сгорания, получаемого с применением форкамеры 10, работающей, как описано, или, предпочтительно, двух форкамер, расположенных диаметрально противоположно и обращенных друг к другу 110 (см. фиг. 9), более подобен обеспечиваемому горелкой, чем обычным внутренним сгоранием в двигателе внутреннего сгорания, и, как указано, представляет очень низкую температуру внутри цилиндра, что вместе с обилием кислорода, необходимого для завершения сгорания, в значительной степени гарантирует отсутствие токсичных продуктов, таких как CO, HC и NOx.The type of combustion obtained using a pre-chamber 10 operating as described, or preferably two pre-chambers diametrically opposed and facing each other 110 (see FIG. 9), is more similar to that provided by the burner than conventional internal combustion in an internal engine combustion, and, as indicated, represents a very low temperature inside the cylinder, which, together with the abundance of oxygen required to complete the combustion, to a large extent guarantees the absence of toxic products such as CO, HC and NO x .
Форкамеры, показанные на фиг. 1, 2 и 6, имеют коническую конфигурацию и только одно впрыскивающее сопло 14, расположенное в вершине конуса, но иногда может быть полезным применение форкамер, которые, например, имеют конфигурацию субцилиндрического или усеченного конуса с впрыскивающим соплом 111, установленным в предопределенном положении перпендикулярно оси форкамеры (фиг. 9). Если цилиндр 9 соединяется при помощи соответствующих каналов 112 с закрытым основанием 113, находящимся с обратной стороны, не обращенной к указанному цилиндру 9, существует возможность насыщать до необходимой степени лишь часть общего объема воздуха, содержащегося в форкамере. The prechambers shown in FIG. 1, 2 and 6 have a conical configuration and only one
Второе впрыскивающее сопло 14, установленное в указанное закрытое основание 113, может применяться только для первоначального пускового цикла. В этой последней конфигурации устройства и с обращенными друг к другу форкамерами существует возможность полностью устранить остатки HC благодаря очень сильным завихрениям, образующимся в результате столкновения двух объемов смеси при ее расширении и сгорании. Применение одного или более впрыскивающих сопел также возможно. The
Описанный процесс относится к случаям, когда двигатель внутреннего сгорания питается топливами с низкой температурой воспламенения, такими как бензин, спирты или газообразные топлива, но дизельное или ему подобные топлива также могут применяться; для этого применяются два впрыскивающих сопла в одной форкамере (как на фиг, 9), причем первое сопло применяется для впрыскивания бензина, например, через определенные промежутки времени, только в переходный период запуска двигателя, пока не достигнута адекватная степень сжатия для самовоспламенения дизельного топлива, которое зачем впрыскивается вторым соплом. The described process relates to cases where the internal combustion engine is powered by fuels with a low flash point, such as gasoline, alcohols or gaseous fuels, but diesel or similar fuels can also be used; for this, two injection nozzles are used in the same prechamber (as in FIG. 9), the first nozzle being used to inject gasoline, for example, at certain intervals, only during the transition period of engine start, until an adequate compression ratio for auto-ignition of diesel fuel is achieved, which is why the second nozzle is injected.
Такое решение может рекомендоваться в случае со стационарными высокопроизводительными генераторами, в которых максимальная выходная мощность может преобладать по важности над проблемой выброса частиц (которая реально может быть уменьшена за счет частичной рециркуляции выхлопных газов, как описано ниже). This solution can be recommended in the case of stationary high-performance generators, in which the maximum output power may prevail over the issue of particle emissions (which can actually be reduced by partial exhaust gas recirculation, as described below).
С таким способом работы вновь могут поддерживаться очень низкие температуры по сравнению с подобными двигателями обычного типа. With this method of operation, very low temperatures can again be maintained compared to similar conventional engines.
Уже было отмечено, как соединение поршень/магнит может поддерживаться с возможностью движения, например, двумя или более втулками 15 с трением качения, которые скользят вдоль направляющих стержней 16 (фиг. 1), или другими подобными средствами для сведения к минимуму трения и в этом случае нет необходимости обеспечения смазкой любой из движущихся частей ввиду низких рабочих температур. Система охлаждения также не требуется и фактически, целесообразно изолировать двигатель внутреннего сгорания, чтобы его работа была адиабатической. It has already been noted how the piston / magnet connection can be supported with the possibility of movement, for example, by two or more
Двигатель внутреннего сгорания является двигателем двухтактного типа, поскольку, как мы видели, для каждого цикла требуется впуск воздуха и выпуск из цилиндра или цилиндров. Одно решение, предлагаемое автором, предполагает достижение этого при помощи движения вспомогательного выпускного поршня 19, показанного на фиг. 6, который при движении составляет единое целое с поршнем 4 двигателя и который во время хода сжатия поршня втягивает воздух внутрь цилиндра 20, который удерживает воздух при помощи одностороннего клапана 21, в то время как при рабочем хода упомянутого поршня 4 он сжимает этот воздух до того момента, когда второй односторонний клапан 22 впускает воздух в форкамеру 10 и соответствующий цилиндр 5 вследствие падения давления внутри цилиндра 5 двигателя. The internal combustion engine is a two-stroke type engine, since, as we have seen, air intake and exhaust from the cylinder or cylinders are required for each cycle. One solution proposed by the author is to achieve this by moving the
С таким устройством без проблем может достигаться значение эффективности выпуска, приближающееся к 0,90, и, что более важно, оно остается постоянным при любом ходе сжатия, и отсюда - при любом количестве топлива за цикл. With such a device, a release efficiency value approaching 0.90 can be achieved without problems, and, more importantly, it remains constant for any compression stroke, and hence for any amount of fuel per cycle.
Аналогичный результат может быть достигнут с вспомогательным поршнем 19', показанным на фиг. 9, который составляет единое целое с поршнем 6 и использует часть указанного цилиндра 9 двигателя в качестве вспомогательного цилиндра 20', в соответствии с хорошо известным в данной области техники способом работы двухтактных двигателей с внутренним выпуском выхлопных газов. A similar result can be achieved with the auxiliary piston 19 'shown in FIG. 9, which is integral with the
Это решение, показанное на фиг. 3, в случае с противоположным расположением поршней, описано ниже. This solution, shown in FIG. 3, in the case of the opposite arrangement of the pistons, described below.
Поскольку эффективный рабочий ход поршней 4, 6 двигателя эквивалентен только соответствующей длине цилиндров 5, 9, тогда как ход сжатия вспомогательных поршней 19, 19' равен сумме этой длины и хода сжатия пружин, на этапе разработки устройства диаметр вспомогательного поршня 19, 19' может быть выбран большим, равным или меньшим, чем диаметр поршня двигателя, в зависимости от того, полный или только частичный выпуск газообразных продуктов сгорания необходим для данного диапазона скоростей. Например, в прототипе, упомянутом ранее, имеющем вспомогательный поршень 19 (фиг. 6), который имеет одинаковый диаметр с поршнем 4 двигателя, полный выпуск выхлопных газов происходит тогда, когда ход сжатия соответствует степени сжатия, эквивалентной 3,5:1, и частичный выпуск с уменьшенным количеством воздуха, впущенного при меньшем ходе поршня, происходила при минимально допустимой степени сжатия, эквивалентной 1,6:1, когда выпуск достигает лишь 50% объема цилиндра. Частичная рециркуляция выхлопных газов при более низких степенях сжатия служит, как было обнаружено, для увеличения протяженности такта, поскольку ход поршня уменьшен, для сохранения температур, и отсюда - длительности сгорания, достаточно высокими для того, чтобы избежать образования HC в выхлопных газах в переходном состоянии с низким давлением при запуске генератора 1. Since the effective working stroke of the
Для оптимальной работы устройства будет полезно применять датчики измерения температуры цилиндра и давления, причем первый должен применяться для небольшого изменения количества впускаемого топлива при холодном двигателе (при запуске), а второй - вновь в зависимости от положения поршня в конце хода сжатия - для изменения преобладания топливного насоса с целью получения эффективного впрыска, выверенного для всех рабочих режимов. For optimal operation of the device, it will be useful to use sensors for measuring cylinder temperature and pressure, the first should be used for a small change in the amount of intake fuel with a cold engine (at startup), and the second again, depending on the position of the piston at the end of the compression stroke, to change the prevalence of fuel pump in order to obtain an effective injection, verified for all operating conditions.
Эти компоненты не показаны на чертежах, поскольку они известны и легко могут быть выполнены специалистом в данной области техники. These components are not shown in the drawings, since they are known and can easily be made by a person skilled in the art.
Несмотря на все вышеупомянутое, для дополнительного упрощения конструкции автогенного генератора, соответствующего изобретению, и для устранения ограничивающих обратных действий и/или одновременно вибраций, целесообразно применять одну или более пар поршней 6, 6' обращенных друг к другу, предпочтительно, с единой общей камерой сгорания 9 (фиг. 2). В этом случае можно иметь только одну форкамеру 10 (или две форкамеры 111, обращенные друг к другу, как показано на фиг. 9), расположенную в центре с продольной осью h, перпендикулярной оси k поршней 6, 6'. Для обеспечения должной синхронизации между несколькими парами поршней во время работы, при необходимости, автор предлагает выполнить поршни 6, 6' как единое целое при помощи соединительных средств 8, 8' (фиг. 3), эти поршни в данный момент цикла работают в одном направлении (практически - одна половина поршней). Despite all of the above, to further simplify the design of the autogenous generator corresponding to the invention, and to eliminate limiting reverse actions and / or simultaneously vibrations, it is advisable to use one or more pairs of
Если в конструкцию включены компоненты для возвращения механической энергии, то есть пружины 7, в описанном случае, так, что их положение может регулироваться в направлении оси К движения поршней, спаренных с ними, то за цикл могут производиться разные количества электроэнергии без изменения требуемой частоты или частота может меняться при неизменном цикле, соответствующем оптимальной эффективности, путем изменения длины хода поршней и отсюда - изменения времени, необходимого для завершения хода. Осуществление непрерывного отслеживания скорости и синхронизации поршней также означает, что ход поршня может изменяться микрометрически так, что он может поддерживаться постоянным и должным образом синхронизированным. Очевидно, что для достижения этого последнего результата достаточно того, чтобы положение пружин, соединенных только с одной половиной поршней, могло регулироваться, то есть тех поршней, которые соединены как единое целое при помощи соединительных средств 8, показанных на фиг. 3. If the design includes components for the return of mechanical energy, that is, springs 7, in the described case, so that their position can be adjusted in the direction of the axis of motion K of the pistons paired with them, then different amounts of electricity can be produced per cycle without changing the required frequency or the frequency can change with a constant cycle corresponding to optimal efficiency, by changing the stroke length of the pistons and hence the change in the time required to complete the stroke. The continuous monitoring of the speed and synchronization of the pistons also means that the stroke of the piston can be changed micrometrically so that it can be kept constant and properly synchronized. Obviously, in order to achieve this last result, it is sufficient that the position of the springs connected to only one half of the pistons can be adjusted, that is, those pistons that are connected as a whole using the connecting
Средством, пригодным для указанной регулировки, может быть, например, шаговый двигатель или электродвигатель постоянного тока 17, подсоединенный при помощи системы винтов и внутренней принимающей резьбы, действующих в качестве линейного повторителя для компонента 18, соединенного как единое целое с соответствующей пружиной 7. The means suitable for this adjustment may be, for example, a stepper motor or a
Автор также предусмотрел дополнительные средства для предотвращения вибрации, возникающей вследствие кратковременной потери синхронизации между двумя обращенными друг к другу поршнями. Фактически при соединении механических частей генератора, которые действуют в качестве основания и местоположения пружин 7 (на фиг. 2 эти части состоят из корпуса 11, образующего корпус цилиндров 5 и 5'), с землей или с компонентом, являющимся опорой генератора, при помощи соединения 12, обладающего предопределенной ограниченной эластичностью в направлении движения поршней 6, 6', эластичного прогиба соединения 12 при должной синхронизации поршней не происходит, поскольку силы, воздействующие в противоположных направлениях на две пружины 7, соединенные с двумя обращенными друг к другу поршнями, всегда равны друг другу. Однако, если один из двух портной движется раньше другого, это вызовет в первую очередь воздействие силы на соответствующую пружину и затем на эластичные соединения 12, которые будут извлекать часть кинетической энергии, которую должна поглощать пружина, и затем возвращать соответствующий поршень в результате эффектов упругого гистерезиса под воздействием сжатия пружин. The author also provided additional means to prevent vibration resulting from a short-term loss of synchronization between two pistons facing each other. In fact, when connecting the mechanical parts of the generator, which act as the base and location of the springs 7 (in Fig. 2, these parts consist of a
Это влечет за собой замедление возвратного хода поршня и его постепенную синхронизацию с другим (задержавшимся) обращенным к нему поршнем. Очевидно, эта корректировка синхронизации влечет потери, хотя и слабые, общего энергетического баланса, и таким образом целесообразно применять электронный способ, как было указано выше, изменения возвратного положения пружины для обеспечения точной первоначальной синхронизации. This entails a slowdown in the return stroke of the piston and its gradual synchronization with the other (delayed) piston facing it. Obviously, this adjustment of the synchronization entails losses, albeit weak, of the overall energy balance, and thus it is advisable to use the electronic method, as mentioned above, to change the return position of the spring to ensure accurate initial synchronization.
В заключение этого описания приглашаем читателя взглянуть на диаграммы (фиг. 7) общего КПД двигателя внутреннего сгорания генератора, соответствующего изобретению, и его удельного потребления энергии (фиг. 8). Нет оснований для специальных детальных комментариев к этим диаграммам, поскольку специалисту в данной области техники они будут легко понятны. Общий КПД фактически имеет значение, превышающее примерно вдвое КПД обычного двигателя при любой скорости. In conclusion of this description, we invite the reader to look at the diagrams (Fig. 7) of the overall efficiency of the internal combustion engine of the generator corresponding to the invention and its specific energy consumption (Fig. 8). There is no reason for special detailed comments on these diagrams, as one skilled in the art will readily understand them. The overall efficiency actually has a value that exceeds approximately twice the efficiency of a conventional engine at any speed.
Все составные части, их предназначение и расположение, а также способы регулировки могут изменяться и усовершенствоваться в соответствии с опытом специалиста в данной области техники. All components, their purpose and location, as well as methods of adjustment can be changed and improved in accordance with the experience of a specialist in this field of technology.
Например, вместо того, чтобы удерживаться вилкой 4', магниты 2, показанные на фиг. 1 и 2, могут крепиться на цилиндрическом основании, имеющем единую ось с поршнем и составляющем единое целое с ним, с составными частями, скомпонованными так, как уже описано относительно двигателя Джарретта. Этот вариант на чертежах не показан. For example, instead of being held by a fork 4 ', the
Описанные проиллюстрированные конструкции таким образом являются предпочтительными вариантами воплощения изобретения, которые не имеют ограничительного или обязательного характера. The described illustrated constructions are thus preferred embodiments of the invention that are not restrictive or binding.
Claims (16)
09.06.94 по пп.1, 3, 6, 8, 9, 10, 12 - 14;
04.11.94 по пп.4, 5, 11, 15, 16;
07.02.95 по пп.2 и 7.Priority on points:
06/09/94 according to claims 1, 3, 6, 8, 9, 10, 12-14;
11/04/94 according to claims 4, 5, 11, 15, 16;
02/07/95 according to paragraphs 2 and 7.
Applications Claiming Priority (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1810/94-9 | 1994-06-09 | ||
CH181094 | 1994-06-09 | ||
CH1867/94-5 | 1994-06-14 | ||
CH2876/94-0 | 1994-09-22 | ||
CH3287/94-8 | 1994-11-04 | ||
CH328794 | 1994-11-04 | ||
CH3328/94-7 | 1994-11-07 | ||
CH3385/94-8 | 1994-11-11 | ||
CH33695 | 1995-02-07 | ||
CH336/95-9 | 1995-02-07 | ||
PCT/EP1995/002054 WO1995033921A1 (en) | 1994-06-09 | 1995-05-31 | Linear electrical energy generator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97100180A RU97100180A (en) | 1999-02-20 |
RU2141570C1 true RU2141570C1 (en) | 1999-11-20 |
Family
ID=27172004
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97100180A RU2141570C1 (en) | 1994-06-09 | 1995-05-31 | Line electricity generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2141570C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2265946C2 (en) * | 2002-12-05 | 2005-12-10 | Ческидов Николай Семенович | Independent alternating-current magnetoelectric station for mobile and immobile objects |
RU2271596C2 (en) * | 2000-04-07 | 2006-03-10 | Вольво Текнолоджи Аб, | Electrical machine |
RU2304341C1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-10 | Анатолий Болтаевич Пулатов | Line electric generator |
RU2313171C1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-12-20 | Анатолий Болтаевич Пулатов | Off-line renewable current supply |
RU2453970C2 (en) * | 2008-02-07 | 2012-06-20 | Такаицу КОБАЯСИ | Linear generator |
RU2462605C2 (en) * | 2010-07-09 | 2012-09-27 | Радик Гилфанович Хабибуллин | Linear motor generator (versions) |
RU2502882C2 (en) * | 2009-09-03 | 2013-12-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Piston machine with piston magnetic bearing |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2542810A1 (en) * | 1982-07-06 | 1984-09-21 | Sellet Christian | Engine with free pistons using the two-stroke cycle |
GB2219671A (en) * | 1988-04-26 | 1989-12-13 | Joseph Frank Kos | Computer controlled optimised hybrid engine |
DE4022767A1 (en) * | 1990-07-18 | 1992-01-23 | Herrmann Joerg Ulrich | Moving-magnet electric generator powered by hydrostatic thrust - which raises floating magnets alternately in upper and lower cylinders around which induction coils are wound |
SU1800079A1 (en) * | 1990-06-05 | 1993-03-07 | Ivan I Bille | Free-piston two-stroke engine-electric generator |
-
1995
- 1995-05-31 RU RU97100180A patent/RU2141570C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2542810A1 (en) * | 1982-07-06 | 1984-09-21 | Sellet Christian | Engine with free pistons using the two-stroke cycle |
GB2219671A (en) * | 1988-04-26 | 1989-12-13 | Joseph Frank Kos | Computer controlled optimised hybrid engine |
SU1800079A1 (en) * | 1990-06-05 | 1993-03-07 | Ivan I Bille | Free-piston two-stroke engine-electric generator |
DE4022767A1 (en) * | 1990-07-18 | 1992-01-23 | Herrmann Joerg Ulrich | Moving-magnet electric generator powered by hydrostatic thrust - which raises floating magnets alternately in upper and lower cylinders around which induction coils are wound |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2271596C2 (en) * | 2000-04-07 | 2006-03-10 | Вольво Текнолоджи Аб, | Electrical machine |
RU2273086C2 (en) * | 2000-04-07 | 2006-03-27 | Вольво Текнолоджи Аб | Electrical machine |
RU2265946C2 (en) * | 2002-12-05 | 2005-12-10 | Ческидов Николай Семенович | Independent alternating-current magnetoelectric station for mobile and immobile objects |
RU2304341C1 (en) * | 2006-01-27 | 2007-08-10 | Анатолий Болтаевич Пулатов | Line electric generator |
RU2313171C1 (en) * | 2006-04-20 | 2007-12-20 | Анатолий Болтаевич Пулатов | Off-line renewable current supply |
RU2453970C2 (en) * | 2008-02-07 | 2012-06-20 | Такаицу КОБАЯСИ | Linear generator |
RU2502882C2 (en) * | 2009-09-03 | 2013-12-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Piston machine with piston magnetic bearing |
US8978595B2 (en) | 2009-09-03 | 2015-03-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Piston engine having magnetic piston bearing |
RU2462605C2 (en) * | 2010-07-09 | 2012-09-27 | Радик Гилфанович Хабибуллин | Linear motor generator (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU680774B2 (en) | Linear electrical energy generator | |
US4154200A (en) | Non-polluting heat machine with internal combustion | |
US3766399A (en) | Combustion engine driven generator including spring structure for oscillating the inductor at the mechanical resonant frequency between power strokes | |
US5002020A (en) | Computer optimized hybrid engine | |
CN102770637B (en) | Combustion managing system | |
Huang et al. | Experimental study on the operating characteristics of a reciprocating free-piston linear engine | |
RU2141570C1 (en) | Line electricity generator | |
US6626650B1 (en) | Cyclically operated fluid displacement machine | |
US3610215A (en) | Gas generator | |
US11846230B2 (en) | Adaptive linear linked piston electric power generator | |
CN115163296B (en) | A system and method for improving the combustion efficiency and operating stability of a free-piston internal combustion generator | |
KR100429923B1 (en) | Premixed Charged Compression Injection Engine and Reciprocating Generator | |
WO2003069142A1 (en) | Free piston internal combustion engine | |
RU97100180A (en) | LINEAR ELECTRIC POWER GENERATOR | |
MXPA96006208A (en) | Electric power generator lin | |
RU2152523C1 (en) | Internal combustion engine | |
Pavel et al. | Modeling and control of linear combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060601 |