Патент на изобретение №2328607

(54) НАГРУЗОЧНЫЙ СПОСОБ СИНХРОНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЕЙ СВОБОДНОПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области энергомашиностроения. Предложен нагрузочный способ синхронизации движения поршней свободнопоршневого двигателя внутреннего сгорания с оппозитным движением поршней, входящего в состав энергомодуля, преобразующего химическую энергию моторного топлива в электроэнергию, каждый поршень которого связан со своим электрогенератором, в котором синхронизация движения поршней двигателя осуществляется уменьшением нагрузки на один из электрогенераторов, для чего система управления отслеживает величины скоростей каждого поршня и по сигналу рассогласования скоростей поршней уменьшает нагрузку на электрогенератор, связанный с тем поршнем, скорость которого меньше скорости другого. Изобретение обеспечивает уменьшение энергозатрат на привод синхронизатора, увеличение удельной мощности и уменьшение его удельного объема. 2 ил.а момент, обеспечивающий одновременность прихода поршней в точки максимального расхождения, клапан управления потоком жидкости возобновляет работу в режиме генерации.

Нагрузочный способ синхронизации движения поршней приемлем, когда необходимо исключить вибрацию двух совместно действующих свободнопоршневых двигателей с одним поршнем в одном цилиндре.

Ниже приводится принцип действия энергомодуля в составе однотактного, с одним поршнем в цилиндре, свободнопоршневого двигателя с внешней камерой сгорания и линейного электрогенератора. В состав энергомодуля входят: 15 – камера сгорания, 16 – форсунка, 17 – свеча зажигания, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25 – газораспределительные клапаны, 26, 27 – поршни, 28 – шток, 29 – якорь, 30 – статорная катушка.

Исходное положение деталей энергомодуля.

Поршни 26, 27, якорь 29 и клапаны 18, 23, 22, 20 в левом крайнем положении. Клапаны 10, 21 открыты, клапаны 24, 25 закрыты. При пуске энергомодуля в камеру сгорания 15 (см. фиг.2) форсункой 16 подается топливо и воспламеняется свечой зажигания 17. Продукты сгорания через клапан 18 поступают в левую полость поршня 26 и под их воздействием поршень 26 и соединенные с ним штоком 28 якорь 29 и поршень 27 начинают движение слева направо. Площадь левой торцевой поверхности поршня 26 больше площади его противоположной поверхности на величину площади поперечного сечения штока 28. Следовательно, давление воздуха в правой полости поршня 26 больше давления продуктов сгорания в его левой полости, поэтому воздух из правой полости поршня 26 открывает клапан 19 и поступает в камеру сгорания 15, обеспечивая тем самым воздухом процесс горения топлива. Одновременно воздух из правой полости поршня 27 через клапан 20 выбрасывается в атмосферу (при последующих рабочих циклах – отработавшие газы), воздух из атмосферы через клапан 21 поступает в его левую полость. Магнитный поток движущегося якоря 29 пересекает витки статорной катушки 30 и в статорной катушке генерируется импульс электроэнергии. По достижении поршнями крайнего правого положения система управления (не показана) переводит клапаны 18, 23, 22, 20 в противоположные положения. Продукты сгорания из камеры сгорания 15 через открывшийся клапан 22 поступает в правую полость поршня 27, поршни 26, 27 и якорь 29 начинают движение справа налево. Воздух из левой полости поршня 27 закрывает клапан 21 и через открывшийся клапан 24 поступает в камеру сгорания 15. Клапан 19 закрывается, воздух из атмосферы через открывшийся клапан 25 засасывается в правую полость поршня 26, а отработавшие газы через открывшийся клапан 23 выбрасывается в атмосферу. Магнитный поток якоря 29 пересекает витки статорной катушки 30 и в ней генерируется импульс электроэнергии противоположного знака. В дальнейшем система управления, переводя клапаны 18, 20, 22, 23 из одного положения в противоположное, обеспечивает постоянную подачу воздуха в камеру сгорания. Якорь совершает колебательные движения и в статорной катушке генерируется переменное напряжение. Пульсация давления подаваемого в камеру сгорания воздуха сглаживается воздушным ресивером (не показано). Возникающая в результате реакции движения поршней вибрация компенсируется применением двух энергомодулей ориентированных так, что оси симметрии поршней и якоря располагаются на одной прямой, а их движение тем или иным способом организуется в противофазе.

Синхронизация движения поршней энергомодудей осуществляется следующим образом.

Следует оговориться – блок из двух поршней 26, 27 и якоря 29 движется совместно как один поршень, поэтому для краткости в дальнейшем именуется «блок поршней и якорь».

Независимо от того, сходятся оппозитно движущиеся и в противофазе блоки поршней и якоря обоих энергомодулей или расходятся, принцип синхронизации их движения тот же, что описан для варианта с двумя поршнями. Система управления энергомодулей отслеживает величины скоростей блоков поршней и якоря каждого двигателя, сравнивая их значения и по сигналу рассогласования скоростей уменьшает (разрывает часть витков цепи обмотки катушки якоря 29 или статорной катушки 30) или прерывает (разрывает цепь обмотки одной из катушек) нагрузку на электрогенератор, связанный с тем блоком поршней и якоря, скорость которого меньше скорости оппозитно движущегося блока поршней и якоря, на время, необходимое для обеспечения одновременного прихода блоков поршней и якоря в крайние точки схождения или расхождения, после чего система управления замыкает цепи катушек, и электрогенератор возобновляет работу в прежнем режиме.

Формула изобретения

Нагрузочный способ синхронизации движения поршней свободно-поршневого двигателя внутреннего сгорания с оппозитным движением поршней, входящего в состав энергомодуля, преобразующего энергию моторного топлива в электроэнергию, каждый поршень которого связан со своим электрогенератором, отличающийся тем, что синхронизация движения поршней двигателя осуществляется уменьшением нагрузки на один из электрогенераторов, для чего система управления отслеживает скорость каждого поршня и по сигналу рассогласования скоростей поршней снижает нагрузку на генератор того поршня, скорость которого меньше скорости другого.

РИСУНКИ