Спосіб генерування електричної енергії в поршневому двигуні внутрішнього згоряння

Дана корисна модель відноситься до двигунобудування, а саме - до способу перетворення кінетичної енергії від поступального переміщення поршнів в двигуні вн утрішнього згоряння в електричну енергію. Відомі способи генерування електричної енергії в поршневому двигуні внутрішнього згоряння, сполученого на одному валу з генератором електричної енергії [пат. RU №2027041, F02B63/04, 1995, а також пат. RU №2049370, Н02К7/18, 1995]. Недоліком даного способу є великі масогабаритні показники пристрою, що виробляє електричну енергію. Найбільш близьким по суті і досягаємому результату до технічного рішення, що пропонується, є спосіб генерування електричної енергії в поршневому двигуні внутрішнього згоряння, заснований на перетворенні кінетичної енергії в електричну від поступального переміщення на тактах робочого ходу і всмоктування поршнів з розміщеними на них постійними кільцевими магнітами, що рухаються вздовж циліндрів, на внутрішній поверхні яких вмонтовані статорні обмотки [а.с. СРСР №1800079, F02B71/04, 1993]. Генерування електричної енергії в такому двигуні не потребує наявності окремого генератора, що значно зменшує його масогабаритні показники. Генерування електричної енергії у відомому способі здійснюється починаючи з находження поршнів в верхній мертвій точці (ВМТ) і закінчується при положенні поршнів в нижній мертвій точці (НМТ). При цьому в статорних обмотках, які створюють замкнений контур, наводиться електричний струм за рахунок перемінного магнітного потоку, що утворюється при входженні поршнів з магнітами в зону дії статорних обмоток. Але, за рахунок взаємодії електромагнітного і магнітного полів відповідно навколо статорних обмоток і постійних магнітів утворюється протидія переміщенню поршнів. Інерційні сили від руху поршнів на даний час при положенні поршнів в ВМТ спрямовані в сторону, що зворотня напрямку дії сил тиску газів від камери згорання на тактах робочого ходу або кінетичної енергії коливання маховика двигуна на тактах всмоктування. Сукупна дія зазначених інерційних сил від руху поршнів і електромагнітного поля навколо статорних обмоток настільки велика, що у якості пристрою для генерування електричної енергії використовують тільки вільно-поршневі двигуни, в той час як чотирьохтактні двигуни внутрішнього згорання не застосовують для даного генерування енергії. Крім того, даний спосіб генерування електричної енергії значно знижує коефіцієнт корисної дії двигуна і підвищує витрати пального для вироблення енергії. При подальшому переміщенні поршнів до НМТ інерційні сили від їх руху змінюють напрямок дії, який вже співпадає з напрямком дії сил тиску газів. Завдання даної корисної моделі полягає у створенні способу генерування електричної енергії в поршневому двигуні вн утрішнього згоряння, при роботі якого не виникає протидії переміщенню поршнів на початковому їх періоді від ВМТ до НМТ від взаємодії електромагнітного поля навколо статорних обмоток і магнітного поля постійних магнітів поршнів і виключає, таким чином, потребу в додатковій енергії на їх переміщення в зазначеному періоді, що позитивно позначається на коефіцієнті корисної дії і витраті пального при роботі двигуна. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі генерування електричної енергії в поршневому двигуні внутрішнього згоряння, заснованому на перетворенні кінетичної енергії в електричну від поступального переміщення на тактах робочого ходу і всмоктування поршнів з розміщеними на них постійними кільцевими магнітами, що рухаються вздовж циліндрів, на внутрішній поверхні яких вмонтовані статорні обмотки, відповідно до корисної моделі перетворення кінетичної енергії від переміщення поршнів в електричну починають при досягненні кожним із останніх ділянок тактів, які знаходяться на відстані l від верхньої мертвої точки розташування поршнів відповідно до наступного співвідношення: l=(0,4-0,6)S; де: l - відстань від верхньої мертвої точки на тактах робочого ходу або всмоктування переміщення поршнів до точок зазначених тактів, з яких починається перетворення кінетичної енергії в електричну; S - довжина такту переміщення поршнів від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки. Генерування електричної енергії в поршневому двигуні внутрішнього згорання на початковому періоді переміщення поршнів на тактах робочого ходу або всмоктування до досягнення ними ділянок зазначених тактів, що знаходяться на відстані "l" від вер хньої мертвої точки відповідно до вищезазначеного співвідношення l=(0,40,6)S,сприяє створенню умов, при яких не виникає протидії на даному періоді переміщенню поршнів за рахунок відсутності взаємодії електромагнітного і магнітного полів відповідно статорних обмоток і постійних магнітів двигуна, і виключає, таким чином, потребу в додатковій енергії на подолання протидіючих сил, що виникають при наявності взаємодії зазначених полів, а це, в свою чергу, підвищує коефіцієнт корисної дії двигуна і зменшує витрати пального. Аналогічних те хнічних рішень зі схожими ознаками при проведенні патентно-інформаційного пошуку не виявлено. Це свідчить про те, що те хнічне рішення, що пропонується, є новим і промислове придатним. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на Фіг.1 зображена схема чотирьохтактного поршневого двигуна внутрішнього згоряння в поперековому його перерізі; на Фіг.2 - схема сил, що діють на поршень двигуна в процесі переміщення його від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки на тактах робочого ходу або всмоктування. Двигун вн утрішнього згоряння має поршні 1 з розміщеними на них постійними кільцевими магнітами 2. Поршні переміщуються вздовж циліндрів 3, на внутрішній поверхні яких вмонтовані статорні обмотки 4, а також камери згоряння 5. Верхній край статорної обмотки 4 кожного із циліндрів розташований на відстані "l" від верхньої мертвої точки А розташування поршнів відповідно до наступного співвідношення l=(0,4-0,6)S, де: l - відстань від верхньої мертвої точки А на тактах робочого ходу або всмоктування переміщення поршнів до точок С зазначених тактів, з яких починається перетворення кінетичної енергії переміщення поршнів в електричну; S - довжина такту переміщення поршнів від верхньої мертвої точки А до нижньої мертвої точки В. В процесі переміщення поршнів 1 на тактах робочого ходу і всмоктування від верхньої мертвої точки А до нижньої мертвої точки Б на початковому періоді на зазначені поршні діють сили Р тиску газів від камери згоряння 5 на такті робочого ходу і коливання маховика на такті всмоктування відповідно, а також інерційні сили F, спрямовані в напрямку, зворотному дії сили Р. На цьому періоді переміщення поршнів енергія дії сил Р витрачається для подолання тільки сил F, які по мірі віддалення поршнів від верхньої мертвої точки А зменшуються, та сил тертя поршнів вздовж циліндрів. При досягненні кожним із поршнів 1 двигуна ділянок С тактів, які знаходяться на відстані l від верхньої мертвої точки А, інерційні сили F змінюють напрямок дії, який тепер співпадає з напрямком дії сил Р. При подоланні поршнів відстані l постійні магніти 2 перетинають зону розташування статорних обмоток 4, в яких генерується електричний струм, за рахунок взаємодії електромагнітного і магнітного полів відповідно виникає протидії на початковому періоді переміщення поршнів за рахунок відсутності взаємодії електромагнітного і магнітного полів відповідно статорних обмоток і магнітів. Це виключає потребу в додатковій енергії на подолання протидіючих сил, що виникають при взаємодії зазначених полів. При здійсненні генерування електричної енергії, коли відстань і від верхньої мертвої точки А, буде менше ніж 0,4S, створюються умови, коли частина сил Р буде спрямована на подолання інерційних сил F, що негативно буде позначатися на економіці роботи двигуна. З другого боку, при відстані l більш ніж 0,6S, скорочується час генерування електричної енергії, що значно ускладнює схему безперервного трансформування її при переміщенні інших поршнів двигуна. Дослідження пропонованого способу генерування електричної енергії в поршневому двигуні вн утрішнього згоряння показують, що коефіцієнт корисної дії двигуна підвищується на 14-17% при одночасному зниженні пального на 12-15%. Крім того, у якості силового пристрою для вироблення електричної енергії може бути використаний чотирьохтактний поршневий двигун внутрішнього згоряння, що поширює технологічні можливості даного способу генерування енергії.