RU2503835C1 - Plunger-free engine - Google Patents
Plunger-free engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2503835C1 RU2503835C1 RU2012148464/06A RU2012148464A RU2503835C1 RU 2503835 C1 RU2503835 C1 RU 2503835C1 RU 2012148464/06 A RU2012148464/06 A RU 2012148464/06A RU 2012148464 A RU2012148464 A RU 2012148464A RU 2503835 C1 RU2503835 C1 RU 2503835C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cylinder
- piston engine
- engine
- engine according
- rod
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетическим установкам и может быть использовано в автомобилестроении, тяжелом машиностроении и малой энергетике, в частности в виде вспомогательных двигателей транспортных механизмов на передвижных или переносных электростанциях, электросварочных агрегатах и др.The invention relates to power plants and can be used in the automotive industry, heavy machinery and small energy, in particular in the form of auxiliary engines of transport mechanisms in mobile or portable power plants, electric welding units, etc.
Известен свободнопоршневой двигатель по А. Св. СССР А.с.985365 СССР, МКИ 5 F02B 71/04. опубл. 30.12.82, содержащий дизельный двигатель внутреннего сгорания, линейный генератор и систему подачи топлива. Двигатель представляет собой цилиндр с торцевыми камерами сгорания, в районе которых расположены впускные и выпускные клапаны. Внутри цилиндра расположены поршни, соединенные перемычкой (штоком).Known free piston engine according to A. St. USSR A.S. 985365 USSR, MKI 5 F02B 71/04. publ. 12.30.82, containing a diesel internal combustion engine, a linear generator and a fuel supply system. The engine is a cylinder with end combustion chambers, in the area of which there are intake and exhaust valves. Inside the cylinder there are pistons connected by a jumper (rod).
Генератор состоит из статора, якоря и систем возбуждения и снятия нагрузки. Статор выполнен в виде обмоток статора и обмоток возбуждения. Эти обмотки укреплены на внешней поверхности цилиндра. Якорь выполнен в виде обмоток токоприемной и возбуждения, которые уложены внутри поршней и соединены друг с другом последовательно. Система возбуждения выполнена в виде присоединительных клемм возбуждения, а система съема нагрузки выполнена в виде клемм съема нагрузки.The generator consists of a stator, an armature and excitation and load relieving systems. The stator is made in the form of stator windings and field windings. These windings are mounted on the outer surface of the cylinder. The anchor is made in the form of current collector and field windings, which are laid inside the pistons and connected to each other in series. The excitation system is made in the form of connecting excitation terminals, and the load shedding system is made in the form of load shedding terminals.
Система подачи топлива представляет собой форсунки, расположенные в торцевых частях цилиндра и предназначенные для подачи топлива в камеру сгорания.The fuel supply system is a nozzle located in the end parts of the cylinder and designed to supply fuel to the combustion chamber.
Процесс преобразования энергии делится на два основных цикла: первый цикл - преобразование энергии из химической энергии, топлива в механическую энергию движения поршней, а второй - механическая энергия движения поршней преобразуется в электрическую энергию. Первый цикл представляет собой рабочий процесс двухтактного дизельного двигателя, а второй, в свою очередь, делится на два этапа. На первом этапе посредством пересечения обмоткой первого поршня магнитного поля, созданного первой обмоткой статора (обмоткой возбуждения), производится возбуждение магнитного поля в первом поршне. На втором этапе происходит образование и съем электроэнергии, при чем обмотка первого поршня играет роль обмотки возбуждения для второго поршня.The energy conversion process is divided into two main cycles: the first cycle is the conversion of energy from chemical energy, fuel into the mechanical energy of the movement of the pistons, and the second - the mechanical energy of the movement of the pistons is converted into electrical energy. The first cycle is the workflow of a two-stroke diesel engine, and the second, in turn, is divided into two stages. At the first stage, by crossing the winding of the first piston of the magnetic field created by the first stator winding (field winding), a magnetic field is excited in the first piston. At the second stage, the formation and removal of electricity occurs, and the winding of the first piston plays the role of the field winding for the second piston.
Использование принципа электромагнитов в обеих частях линейного генератора позволяет получить высокую мощность магнитного поля, и, как следствие, минимизировать размеры установки.Using the principle of electromagnets in both parts of the linear generator allows you to get a high power magnetic field, and, as a result, minimize the size of the installation.
Однако известное устройство имеет следующие недостатки. При работе устройства движение одного поршня используется для возбуждения магнитного поля в другом. Это приводит к потере рабочего процесса первого поршня для производства энергии на токосъем. Неполное использование рабочего процесса двухтактного дизельного двигателя для производства энергии на токосъем является причиной низкого кпд. Кроме того, от перегрева обмоток до температуры 500-600°C их магнитные свойства снижаются, что также понижает кпд двигателя.However, the known device has the following disadvantages. When the device is operating, the movement of one piston is used to excite a magnetic field in another. This leads to the loss of the working process of the first piston to produce energy for current collection. Incomplete use of a two-stroke diesel engine workflow to generate energy for current collection is the cause of low efficiency. In addition, from overheating of the windings to a temperature of 500-600 ° C, their magnetic properties are reduced, which also reduces the efficiency of the motor.
Известен свободнопоршневой двигатель по А. Св. СССР №1733650 СССР, МКИ 5 F02B 71/04, опубл. 15.05.92 г, состоящий из дизельного двигателя внутреннего сгорания, линейного генератора, системы подачи топлива и системы охлаждения.Known free piston engine according to A. St. USSR No. 1733650 of the USSR, MKI 5 F02B 71/04, publ. 05/15/92 g, consisting of a diesel internal combustion engine, a linear generator, a fuel supply system and a cooling system.
Этот двигатель содержит цилиндр с выпускными клапанами в торцевых частях двигателя и продувочным окном в центральной части двигателя. Внутри гильзы расположен поршень со штоком.This engine comprises a cylinder with exhaust valves in the end parts of the engine and a purge window in the central part of the engine. Inside the sleeve is a piston with a rod.
Генератор состоит из статора, якоря, системы возбуждения и системы съема нагрузки. Статор выполнен в виде обмоток, закрепленных на внешней поверхности цилиндра. Якорь представляет собой обмотку, уложенную внутри поршня. Система возбуждения выполнена из щеток и проводов возбуждения. Щетки расположены внутри поршня. Они являются первой частью скользящего контакта системы возбуждения с обмоткой якоря. Второй частью скользящего контакта является пластина приема тока возбуждения, расположенная на обмотке якоря. Пластина соединена с выводами обмотки якоря. Провода подвода возбуждения расположены в штоке.The generator consists of a stator, an armature, an excitation system and a load lifting system. The stator is made in the form of windings mounted on the outer surface of the cylinder. An anchor is a winding laid inside a piston. The excitation system is made of brushes and excitation wires. Brushes are located inside the piston. They are the first part of the sliding contact of the excitation system with the armature winding. The second part of the sliding contact is the excitation current receiving plate located on the armature winding. The plate is connected to the terminals of the armature winding. The excitation supply wires are located in the stock.
Система подачи топлива включает в себя две форсунки, расположенные в оппозитных частях цилиндра. Система охлаждения состоит из двух водяных форсунок, также расположенных в оппозитных частях цилиндра.The fuel supply system includes two nozzles located in the opposed parts of the cylinder. The cooling system consists of two water nozzles, also located in the opposite parts of the cylinder.
Преобразование энергии осуществляется так же, как в вышеприведенном двигателе и состоит из двух циклов: первый цикл - преобразование энергии из химической энергии топлива в механическую энергию движения поршней, второй - механическая энергия движения поршней преобразуется в электрическую энергию. Первый цикл представляет собой рабочий процесс двухтактного дизельного двигателя. Второй цикл, в отличие от вышеприведенного двигателя, состоит из одного этапа и представляет собой рабочий процесс линейного генератора с непосредственным возбуждением. Исключение одного этапа достигается благодаря системе непосредственного возбуждения, провода которой проходят через шток.The energy conversion is carried out in the same way as in the above engine and consists of two cycles: the first cycle is the conversion of energy from the chemical energy of the fuel into the mechanical energy of the movement of the pistons, the second - the mechanical energy of the movement of the pistons is converted into electrical energy. The first cycle is a two-stroke diesel engine workflow. The second cycle, unlike the above engine, consists of one stage and represents the working process of a linear generator with direct excitation. The exception of one stage is achieved thanks to the direct excitation system, the wires of which pass through the rod.
Принцип работы системы охлаждения состоит в том, что при достижении определенной (600-800°C) температуры отработанных газов через специальные водяные форсунки в камеру сгорания подается охлаждающая жидкость, которая, испаряясь и смешиваясь с отработанными газами, образует охлаждающую среду, которая охлаждает камеру сгорания. Система охлаждения обеспечивает снижение температуры отработанных газов до 100-200°C. Но температура охлажденных отработанных газов все таки ниже, чем температура поршня и обмотки якоря, т.к. сначала охлаждаются отработанные газы, а затем они отбирают излишек теплоты у поршня и обмотки. Из-за этого температура поршня и обмоток снижается только до 250-300°C.The principle of operation of the cooling system is that when a certain temperature of the exhaust gases is reached (600-800 ° C) through a special water nozzle, a coolant is fed into the combustion chamber, which, evaporating and mixing with the exhaust gases, forms a cooling medium that cools the combustion chamber . The cooling system reduces the temperature of the exhaust gases to 100-200 ° C. But the temperature of the cooled exhaust gases is still lower than the temperature of the piston and armature winding, because first, the exhaust gases are cooled, and then they remove the excess heat from the piston and winding. Because of this, the temperature of the piston and windings decreases only to 250-300 ° C.
Достоинством этого двигателя является повышение кпд за счет полного использования рабочего процесса двухтактного двигателя для производства электроэнергии на токосъем. Кроме того, кпд повышается за счет снижения потерь магнитного поля благодаря уменьшению температуры обмоток (в частности обмотки якоря).The advantage of this engine is an increase in efficiency due to the full use of the working process of a two-stroke engine for the production of electricity for current collection. In addition, the efficiency is increased by reducing the magnetic field loss due to a decrease in the temperature of the windings (in particular the armature windings).
Однако известное устройство имеет следующие недостатки. Отсутствие непосредственною контакта охлаждающей среды с обмоткой якоря, расположенной внутри поршня, приводит к недостаточному охлаждению обмотки. Температура обмотки снижается только до 250-300°C. При этом потери электромагнитного поля на медных обмотках на 50% больше, чем потери электромагнитного поля при температуре в 20°C.However, the known device has the following disadvantages. The lack of direct contact of the cooling medium with the armature winding located inside the piston leads to insufficient cooling of the winding. The temperature of the winding is reduced only to 250-300 ° C. In this case, the loss of electromagnetic field on copper windings is 50% greater than the loss of electromagnetic field at a temperature of 20 ° C.
Кроме того, подача охлаждающей жидкости в камеру сгорания приводит к резким перепадам температуры, а, как следствие, к колебанию магнитного поля и силы вырабатываемого тока, что также влияет на снижение кпд.In addition, the supply of coolant to the combustion chamber leads to sharp changes in temperature, and, as a result, to fluctuations in the magnetic field and the strength of the generated current, which also affects the reduction of efficiency.
Известен свободнопоршневой двигатель по патенту РФ №2186231, МПК F02B 71/04, опубл. 27.02.2002 г., прототип.Known free piston engine according to the patent of Russian Federation No. 2186231, IPC F02B 71/04, publ. 02/27/2002, the prototype.
Этот двигатель, содержит дизельный двигатель внутреннего сгорания, выполненный из цилиндра с форсунками, внутри которого расположен поршень со штоком, линейный генератор, выполненный из обмоток статора, расположенных на цилиндре, из обмотки якоря, расположенной на поршне и контактирующей с системой возбуждения, состоящей из щеток с проводами подвода возбуждения, систему съема нагрузки и систему охлаждения, в него дополнительно введены два отсекательных кольца системы охлаждения, закрепленных на штоке, и охлаждающие трубки, соединенные с внутрипоршневой камерой, при этом обмотка якоря расположена на штоке поршня, каждое отсекательное кольцо установлено между обмоткой и торцевыми частями поршня, а щетки установлены в теле цилиндра.This engine contains a diesel internal combustion engine made of a cylinder with nozzles, inside which a piston with a rod is located, a linear generator made of stator windings located on the cylinder, from an armature winding located on the piston and in contact with an excitation system consisting of brushes with excitation supply wires, a load-lifting system and a cooling system, two shut-off rings of the cooling system fixed to the stem and cooling tubes connected to it are additionally introduced into it with an internal piston chamber, while the armature winding is located on the piston rod, each cut-off ring is installed between the winding and the end parts of the piston, and the brushes are installed in the cylinder body.
Недостатки невысокий КПД из-за отсутствия системы своевременного открывания и закрывания клапанов и низкая надежность из-за применения обмоток и токосъемников во взрывоопасной среде: парах масло с топливом. Кроме того, на проработана система запуска ГТД.Disadvantages: low efficiency due to the lack of a system for timely opening and closing of valves and low reliability due to the use of windings and current collectors in explosive atmospheres: oil and fuel vapors. In addition, the GTE launch system has been developed.
Задача, стоящая перед изобретателями, заключалась в разработке свободнопоршневого двигателя, с высоким кпд и надежности.The challenge facing the inventors was to develop a free-piston engine with high efficiency and reliability.
Решение указанных задач достигнуто в свободнопоршневом двигатель, содержащем корпус, четыре цилиндра, внутри которых расположены по два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов и систему управления, тем, что согласно изобретению каждый цилиндр оборудован зубчатой рейкой на штоке и двумя контактирующими с ней зубчатыми колесами, установленными на ведущих валах, которые соединены с обгонными муфтами, обеспечивающими противоположное вращение двух выходных валов, выходные валы соединены с входом в общий редуктор, имеющий вал нагрузки. Общий редуктор может содержать две шестерни, установленные на выходных валах и соединенную с ними ведомую шестерню, установленную при этом на валу нагрузки, при этом одна из шестерен соединена с ведомой непосредственно, а другая - через промежуточную шестерню. Каждая система газораспределения может быть выполнена в виде подпружиненных впускного и выпускного клапанов, содержащих седло и шток и установленных в головках цилиндра, и гидротолкателей, установленных на торцах штоков клапанов соединенных трубопроводами с гидрораспределителем. Система управления может содержать блок управления и датчики положения поршней, установленные на обеих цилиндрах, при этом блок управления электрическими связями соединен с датчиками положения поршней, гидрораспределителем и свечами зажигания. К валу нагрузки присоединен электрогенератор. Каждый цилиндр может быть выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Каждый цилиндр может быть выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкостиThe solution of these problems was achieved in a free-piston engine containing a housing, four cylinders, inside of which there are two opposed pistons with a rod, spark plugs, gas distribution systems at the cylinder ends, a manifold for supplying a fuel-air medium and an exhaust manifold and a control system, in accordance with of the invention, each cylinder is equipped with a gear rack on the rod and two gears in contact with it mounted on drive shafts that are connected to overrunning clutches, echivayuschimi opposite rotation of the two output shafts, the output shafts are connected to the input of a common gear unit having a load shaft. A common gearbox may contain two gears mounted on the output shafts and a driven gear connected to them, mounted on the load shaft, one of the gears being connected directly to the driven gear and the other through an intermediate gear. Each gas distribution system can be made in the form of spring-loaded intake and exhaust valves containing a seat and a rod and installed in the cylinder heads, and hydraulic pushers installed on the ends of the valve stems connected by pipelines to the valve. The control system may include a control unit and piston position sensors mounted on both cylinders, while the electrical control unit is connected to piston position sensors, a control valve and spark plugs. An electric generator is connected to the load shaft. Each cylinder can be made with two coaxial walls forming a gap for the passage of coolant. Each cylinder can be made with two coaxial walls forming a gap for the passage of coolant
Сущность изобретения поясняется на фиг 1…4, где:The invention is illustrated in Fig 1 ... 4, where:
- на фиг.1 приведена схема двигателя первый вариант,- figure 1 shows the engine diagram of the first option,
- на фиг.2 приведена схема редуктора,- figure 2 shows the diagram of the gearbox,
- на фиг.3 приведен вид А первого варианта двигателя- figure 3 shows a view of the first embodiment of the engine
- на фиг.4 приведена вид А второго варианта двигателя,- figure 4 shows a view of a second variant of the engine,
Свободнопоршневой двигатель (фиг.1…4) содержит, корпус 1, четыре цилиндра 2, внутри которых установлены попарно и оппозитно четыре поршня 3. Поршни 3 имеют компрессионные и маслосъемные кольца, соответственно, 4 и 5. Поршни 3 оппозитно закреплены на штоке 6. На торцах цилиндров 2 установлены головки 7 цилиндров 2. Между торцами цилиндра 2 и поршнями 3 образованы камеры сгорания 8, а между поршнями 2 - внутрипоршневая камера 9. Внутрипоршневая камере 9 частично заполнена смазывающей жидкостью.Free piston engine (figure 1 ... 4) contains,
Свободнопоршневой двигатель содержит трубопровод подачи топливовоздушной смеси 10 и трубопровод отвода выхлопных газов 11 и систему газораспределения 12.The free piston engine comprises a fuel-air mixture supply pipe 10 and an exhaust pipe 11 and a gas distribution system 12.
Система газораспределения 12, в свою очередь (каждая) содержит головку 7, внутри которой выполнено две полости впускная 13 и выпускная 14 и установлены впускной клапан 15 с головкой 16 и штоком 17, а в выпускной полости 14 - выпускной клапан 18 с головкой 19 и штоком 20. На головке 7 установлены пружины 21, которые в нормальном положении удерживают клапаны 15 и 18 в закрытом положении. На торцах штоков 17 и 20 всех клапанов 15 и 18 установлены гидротолкатели 22. Для обеспечения работы гидротолкателей 22 применена гидросистема, содержащая маслобак 23, трубопровод низкого давления 24 соединенный с, гидронасосом 25, к выходу которого присоединен трубопровод высокого давления 26, гидрораспределитель 27, к выходам которого присоединены управляющие трубопроводы 28, соединенные с гидротолкателями 22. (Гидротолкатель - это гидроцилиндр с поршнем и штоком.)The gas distribution system 12, in turn (each) contains a
В свободнопоршневом двигателе на штоках 6 каждого цилиндра 2 установлена зубчатая рейка 29, с которой контактируют ведущие зубчатые колеса 30 и 31 установленные на ведущих валах 32 и 33 (фиг.1).. Валы 32 и 33 соединены с муфтами обгона 34 и 35, имеющими возможность передавать вращение в противоположные стороны. Муфты обгона 34 и 35 находятся вне внутрипоршневой камеры 9. Выходные валы 36 и 37 муфт обгона 34 и 35 обеих цилиндров 2 соединены с входами в общий редуктор 38 (фиг.2).In the free piston engine, a gear rack 29 is mounted on the rods 6 of each
Особенность редуктора 38 - два входных и один выходной вал (вал нагрузки. Наиболее предпочтительная схема общего редуктора 38 приведена на фиг.2. Этот редуктор может содержать шестерню 39, установленную на выходном валу 36 и шестерню 40, установленную на выходном валу 37. Шестерня 39 контактирует с ведомой шестерней 42 непосредственно, а шестерня 40 - через промежуточную шестерню 41 для изменения направления вращения. Промежуточная шестерня 41 установлена на валу нагрузки 43. Шестерни 39 и 40 должны быть выполнены одинаковыми для обеспечения одинаковых передаточных отношений. Назначение муфт обгона 34 и 35 обеспечить из-за переменного по направлению вращательного движение валов 32 и 33 попеременное снятие мощности при прямом и при обратном ходе поршней 3.The peculiarity of the
Применение двух валов 32 и 33 для съема энергии на одном цилиндре 2 обязательно, так как в противном случае не будет использоваться энергия вырабатываемая при обратном ходе поршней 3 и КПД двигателя уменьшится в 2 раза и детали двигателя будут испытывать значительные вибронагрузки.The use of two
Каждый цилиндр 1 имеет по свече зажигания 44.Each
Коре того, в обеих цилиндрах 2 с зубчатой рейкой 29 или 29а контактирует зубчатое колесо 45 установленное на валу 46 на конце которого установлен датчик положения поршней 47, который обеспечивает четкую работу газораспределительного механизма и системы зажигания..In addition, in both
Двигатель может быть оборудован блоком управления 48, который электрическими связями 49 соединен со свечами зажигания 44, гидрораспределителем 27, датчиками положения поршней 47 и насосом 25The engine can be equipped with a control unit 48, which is connected by electrical connections 49 to spark plugs 44, valve 27, piston position sensors 47 and pump 25
На фиг.4 приведен вариант исполнения двигателя с выводом механической энергии на электрогенератор 55. Это обеспечит ряд преимуществ, например согласование работы нескольких цилиндров 2.Figure 4 shows an embodiment of the engine with the withdrawal of mechanical energy to the
Система охлаждения состоит из двух стенок цилиндра 2: внешней 51 и внутренней 50 с зазором 52 между ними, и трубок подвода и отвода охладителя 53 и 54.The cooling system consists of two walls of the cylinder 2: external 51 and internal 50 with a gap 52 between them, and supply and exhaust pipes of the cooler 53 and 54.
Электрическая схема содержит электрические провода 56, соединяющие генераторы электроэнергии 55 через присоединительные клеммы 57 и коммутатор 58 с электродвигателем 59. К коммутатору 58 также присоединен аккумулятор 60.The electric circuit contains electric wires 56 connecting the
Блок управления 48 - это электронный блок, содержащий процессор и блок памяти, (на фиг.1…4 электронная схема блока управления подробно не показана). Блок управления 48 должен обеспечивать своевременную подачу напряжения на свечи зажигания 44, своевременное открывание и закрывание клапанов 15 и 18 и контроль режима работы свободнопоршневого двигателя, например частоты перемещения поршней 3.The control unit 48 is an electronic unit containing a processor and a memory unit (in Figs. 1 ... 4, the electronic circuit of the control unit is not shown in detail). The control unit 48 must ensure the timely supply of voltage to the spark plugs 44, the timely opening and closing of the valves 15 and 18 and the control of the operation of the free piston engine, for example, the frequency of movement of the pistons 3.
Система съема нагрузки для двигателя (фиг.4) выполнена в виде проводов 56 с присоединительными клеммами 57 Возможно применение нескольких (более 2-х) цилиндров 1. В этом случае генератор электроэнергии 55 соединены с коммутатором 58.The load-lifting system for the engine (Fig. 4) is made in the form of wires 56 with connecting terminals 57 It is possible to use several (more than 2)
Свободнопоршневой двигатель работает следующим образом (фиг.1…4).Free piston engine operates as follows (figure 1 ... 4).
Для запуска двигателя (фиг.1) он должен быть оборудован стартером (Стартер на фиг.1…4 не показан). При запуске свободнопоршневого двигателя (фиг.2) генератор электроэнергии 55 работает в двигательном режиме. Для этого из аккумулятора 60 на генератор электроэнергии 55 через коммутатор 58 подается ток запуска обратной, полярности, по отношению к току, вырабатываемому генераторами электроэнергии 55 в генераторном режиме. Ведущие валы 32 и 33 приводятся во вращение, вследствие чего шток 6 и поршни 2 приводится в движение, совершая ход сжатия в одной из камер сгорания 8 цилиндра 2. При достижении определенной степени сжатия (при определенном положении поршня 3 фиксируемом датчиком положения поршней 47) топливо подается в трубопровод подачи топливовоздушной смеси 10 и поступает через открытый впускной клапан 15 в одну из камер сгорания 8. После чего с блока управления 48 подают напряжение на свечу 44 (фиг.1…3) и начинается процесс сгорания и расширения отработанных газов, происходящий в соответствии с циклом четырехтактного двигателя. Одновременно в противоположном конце цилиндра 1 происходит процесс выхлопа и продувки. После запуска генератор электроэнергии 55 переключается в генераторный режим при помощи коммутатора 58 и электрический ток поступает на электродвигатель 59 и аккумулятор 60.To start the engine (figure 1) it must be equipped with a starter (the starter in figure 1 ... 4 is not shown). When you start the free piston engine (figure 2), the
При работе двигателя постоянно сравнивают показания двух датчиков положения поршней 47 и при расхождении показаний датчиков выключают подачу топлива, так как это свидетельствует об аварийной ситуации, например, об обрыве штока 5 в одном из цилиндров 2.When the engine is running, the readings of the two piston position sensors 47 are constantly compared and, when the readings of the sensors diverge, the fuel supply is turned off, as this indicates an emergency, for example, a broken rod 5 in one of the
Возможна довольно длительная работа электродвигателя (электродвигателей) 59 от аккумулятора 60, например, в гараже или густонаселенном районе. Это необходимо в целях обеспечения экологи окружающей среды.A rather long operation of the electric motor (s) 59 from the
При работе свободнопоршевого двигателя каждый ход поршней 3 является рабочим ходом для одной из частей цилиндра 2, в то время, как для противоположной части этот ход является процессом сжатия. Температура поршня 3, из-за его контакта с горячими отработанными газами, составит на максимальном режиме не более 500-600°C.During the operation of the free-piston engine, each stroke of the pistons 3 is a stroke for one of the parts of the
Одновременно с работой двигателя происходит работа системы охлаждения. Для этого по трубопроводу 53 подают в зазор 52 охлаждающую жидкость, подогретая жидкость выходит по обводной трубе 54 и далее охлаждается в теплообменнике (не позазано).Simultaneously with the operation of the engine, the cooling system is operating. To do this, coolant is fed into the gap 52 through a pipe 53, the heated fluid leaves through the bypass pipe 54 and is then cooled in a heat exchanger (not specified).
При остановке двигателя вновь происходит, переключение линейного генератора в режим двигателя и отключают подачу топлива, (не показано). При этом, для создания противодействия движению поршня, ток остановки, подаваемый на генератор электроэнергии 55 может обеспечить движение поршней 3 в направлении, обратном настоящему направлению движения поршней 3 для осуществления экстренного торможения.When the engine stops again, the linear generator switches to engine mode and the fuel supply is turned off (not shown). Moreover, in order to counter the movement of the piston, the stop current supplied to the
Т.к. в процессе работы свободнопоршневого двигателя температура на обмотках генератора электроэнергии 55, которые находятся вне цилиндра 2, составляет примерно +10 - +20°C, то потери магнитного поля в медных обмотках на нагрев уменьшаются, по сравнению с потерями магнитного поля в прототипе, на 30-50%. Снижение потерь приводит к повышению КПД свободнопоршневого двигателя. Отсутствие токосъемников приводит к повышению пожаробезопасности работы, а отсутствие обмоток в зоне высоких температур повышает надежность двигателя.Because during the operation of the free piston engine, the temperature on the windings of the
Электронная система управления позволяет полностью автоматизировать процесс зажигания и открывания и закрывания спускных и выпускных клапанов и корректрировать в зависимости от режима работы двигателя.The electronic control system allows you to fully automate the process of ignition and opening and closing the drain and exhaust valves and adjust depending on the engine operating mode.
Улучшается экологичность работы двигателя, так как транспортное средство в густонаселенных районах может передвигаться с выключенный свободнопоршневым двигателем на аккумуляторе.The environmental performance of the engine improves, since the vehicle in densely populated areas can move with the free-piston engine off on the battery.
Муфты свободного хода обеспечивают оптимальную работу генераторов электроэнергии. При их отсутствии якорь генератора будет постоянно менять направление вращения, что приведет к большим ударным нагрузкам и снижению КПД генераторов электроэнергии. Применение любых других механизмов преобразования возвратнопоступательного движения во вращательное значительно усложнит конструкцию двигателя и увеличит его вес.Freewheel clutches ensure optimal operation of power generators. In their absence, the generator armature will constantly change the direction of rotation, which will lead to large shock loads and lower efficiency of electric power generators. The use of any other mechanisms for converting reciprocating motion into rotational motion will significantly complicate the design of the engine and increase its weight.
Применение вместо линейного генератора массово выпускаемых стандартных генераторов с вращающимся якорем как переменного так и постоянного тока облегчит проектирование и изготовление подобных двигателей.The use of mass-produced standard generators with a rotating armature of both alternating and direct current instead of a linear generator will facilitate the design and manufacture of such engines.
Применение датчиков положения поршней на обеих цилиндрах позволяет контролировать аварийную ситуацию и при необходимости автоматически выключить двигатель.The use of piston position sensors on both cylinders allows you to monitor the emergency situation and, if necessary, automatically turn off the engine.
При незначительном дефекте, например отказе топливной системы одного из цилиндров имеется возможность кратковременно продолжить работу двигателя в режиме менее 50% (на одном цилиндре), например, чтобы доставить транспортное средство, оборудованное таким двигателем до ремонтной мастерской.In case of a minor defect, for example, failure of the fuel system of one of the cylinders, it is possible to briefly continue to operate the engine in less than 50% mode (on one cylinder), for example, to deliver a vehicle equipped with such an engine to a repair shop.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148464/06A RU2503835C1 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Plunger-free engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012148464/06A RU2503835C1 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Plunger-free engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2503835C1 true RU2503835C1 (en) | 2014-01-10 |
Family
ID=49884746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012148464/06A RU2503835C1 (en) | 2012-11-14 | 2012-11-14 | Plunger-free engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2503835C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2144990C1 (en) * | 1998-11-10 | 2000-01-27 | Корнилов Константин Эдуардович | Fuel-electric converter |
RU2150014C1 (en) * | 1999-03-16 | 2000-05-27 | Пинский Феликс Ильич | Free-piston internal-combustion engine with linear ac generator |
RU2186231C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-07-27 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Free-piston engine |
US7777357B2 (en) * | 2007-10-05 | 2010-08-17 | The Invention Fund I, LLC | Free piston electromagnetic engine |
US20100275884A1 (en) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | Gray Jr Charles L | Quasi Free Piston Engine |
RU2411380C2 (en) * | 2009-02-17 | 2011-02-10 | Валерий Валентинович Квашенников | Motor of electromobile with drive from turbine generator |
-
2012
- 2012-11-14 RU RU2012148464/06A patent/RU2503835C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2144990C1 (en) * | 1998-11-10 | 2000-01-27 | Корнилов Константин Эдуардович | Fuel-electric converter |
RU2150014C1 (en) * | 1999-03-16 | 2000-05-27 | Пинский Феликс Ильич | Free-piston internal-combustion engine with linear ac generator |
RU2186231C2 (en) * | 2000-03-06 | 2002-07-27 | Дальневосточный государственный университет путей сообщения | Free-piston engine |
US7777357B2 (en) * | 2007-10-05 | 2010-08-17 | The Invention Fund I, LLC | Free piston electromagnetic engine |
RU2411380C2 (en) * | 2009-02-17 | 2011-02-10 | Валерий Валентинович Квашенников | Motor of electromobile with drive from turbine generator |
US20100275884A1 (en) * | 2009-05-01 | 2010-11-04 | Gray Jr Charles L | Quasi Free Piston Engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2500905C1 (en) | Free-piston engine | |
US9010287B2 (en) | Multi-fuel engine | |
RU2342546C2 (en) | Electric generator based on piston-free engine with remote combustion chamber | |
WO2007137525A2 (en) | Combustion engine with self-ignition of air-and-fuel mixture | |
RU2500906C1 (en) | Free-piston engine | |
RU2513076C1 (en) | Plunger-free engine | |
RU2503835C1 (en) | Plunger-free engine | |
RU2504672C1 (en) | Plunger-free engine | |
RU2522253C1 (en) | Eight-cylinder plunger-free engine | |
RU2503834C1 (en) | Plunger-free engine | |
RU2503837C1 (en) | Plunger-free engine | |
RU2411379C2 (en) | Linear electric hydrodynamic internal combustion engine by va kushchenko | |
RU2513075C1 (en) | Four-cylinder plunger-free engine | |
RU2340783C1 (en) | Unit of pistons and power module armature | |
RU2517957C1 (en) | Plunger-free four-cylinder engine | |
RU2524577C1 (en) | Generator plant | |
US9074556B2 (en) | Internal combustion steam engine | |
RU2516768C1 (en) | Plunger-free four-cylinder engine | |
RU2503836C1 (en) | Four-cylinder plunger-free engine | |
RU2516767C1 (en) | Plunger-free four-cylinder engine | |
JP7518974B2 (en) | Monoblock reciprocating piston ICE/ORC combined power generation system | |
RU2514970C1 (en) | Plunger-free four-cylinder engine | |
RU2381371C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2517956C1 (en) | Plunger-free engine | |
RU2508459C1 (en) | Plunger-free engine |