Создаем сообща
идеи

Программируемый мотор-генератор

Подр. описание
Следя за развитием событий в области автомобилестроения в частности и науки и техники вообще, родилась идея своего двигателя. Сначала отбрасывал её как наивную (таких как я «изобретателей» тысячи), но по мере мысленной проработки деталей и нюансов и вытекающих из них преимуществ, пришёл к выводу, что идея может быть вполне жизнеспособной. Толчком к зарождению идеи стала появление концепции Ё-мобиля (в частности потребность в компактном и экономичном агрегате для генерации эл. энергии и идея использования суперконденсаторов), результаты работ по двигателю Ибадуллаева (плюс его успешный творческий порыв, при отсутствии спецзнаний на начальном этапе) и концепция блока зажигания Михайлова (анализ характера движения поршня).
Прошу рассмотреть мою идею, высказать свои комментарии, задать вопросы, аргументировано раскритиковать. Рабочее название – «Мотор-генератор».
Идея заключается в создании единого агрегата для генерации электрической энергии взамен существующей сейчас связки «ДВС-генератор». Возникла мысль: если ДВС нужен только для выработки эл. энергии, то зачем преобразовывать возвратно-поступательное движение поршня во вращательное коленвала? Можно ведь индуцировать ЭДС и за счёт возвратно-поступательного движения. Т.е. поршень будет перемещать жёстко закреплённый с ним якорь (постоянный магнит или с обмоткой возбуждения), а в расположенной поверх неподвижной катушке будет индуцироваться ЭДС. Отказ от кривошипно-шатунного механизма и ротора в обычном генераторе – уже существенная экономия материалов, снижение потерь, веса, размеров. Порыскал в Интернете, нашёл, что такие работы велись французами ещё в 70-хгодах прошлого века (http://electricmobile.ru/forum/viewtopi ... 0&start=30), но, видимо, ничего у них не получилось. Основное же отличие моей идеи от их заключается в том, что электромагниты используются не только для индуцирования ЭДС в такте рабочего хода, но и для движения поршней во всех остальных тактах (у французов обратный ход осуществлялся, вроде как, с помощью пружин). Т.е. сделать движение поршня (поршней) полностью управляемым. А так как управление в наше время можно смело возложить на компьютер со всеми вытекающими, то двигатель получится ещё и программируемым. Т.е. название можно дополнить и назвать «Программируемый мотор-генератор». При этом обязательно присутствие батареи конденсаторов для накопления энергии (в такте рабочего хода) и её отдачи (в остальных тактах) и весьма точного датчика движения поршня.
Дальнейшая проработка деталей в голове «нарисовала» следующие преимущества:
1. Как уже упоминалось – существенное снижение массы, габаритов, количества деталей.
2. Отсутствие кривошипно-шатунного механизма позволяет снять ограничение на ход поршня.
3. Управление движением поршня открывает широкие возможности:
3.1. Можно изменять степень сжатия за счёт изменения положения ВМТ. Изменение возможно уже в следующем такте.
3.2. Можно сжимать смесь до сверхвысоких значений. При этом конструктивно сделать это будет проще, за счёт «длинноходности» поршня и сравнительно большой высоте камеры сгорания в ВМТ.
3.3. Можно изменять рабочий объём за счёт уменьшения хода поршня
3.4. Можно регулировать длительность каждого такта, а также характер движения поршня в каждом такте (главным образом, конечно, в такте рабочего хода)
3.5. Можно сделать ход поршня разным для разных тактов. Например, при впуске ход будет составлять треть от максимального, а при рабочем ходе максимальным – снижение потерь на трение при ходе поршня. В этом случае будет иметь место специфичное изменение рабочего объёма – для тактов впуска и сжатия он может быть неполным, а для рабочего хода и выпуска – максимальным. Это обеспечит наиболее полное использование энергии сгорания смеси.
3.6. Для многоцилиндровых моторов возможно полное отключение цилиндров с остановкой поршней – снижение потерь, увеличение ресурса.
3.7. В агрегате не нужен стартер, запуск осуществляют всё те же электромагниты. Потери при запуске отсутствуют, т.к. запуск не отличается от обычного процесса. Также становится не нужным холостой ход.
3.8. Не нужен маховик, энергия на паразитное движение поршней берётся из батареи конденсаторов.
3.9. Упростить ГРМ – использовать отдельные эл. магниты для открытия клапанов. Позволить управлять моментом открытия клапанов (фазами газораспределения). Можно отказаться от дроссельной заслонки - степень наполнения цилиндра можно регулировать как уменьшением хода поршня в такте впуска, так и ограничением времени открытия впускного клапана.
3.10. Возможность изменения разных видов топлива, вытекает из возможности регулирования степени сжатия.
3.11. Синхронизация движения поршней также осуществляется программно, управлением электромагнитами.
4. Расширенные возможности компоновки двигателя с несколькими цилиндрами (из-за отсутствия коленвала): в ряд, в 2 ряда, в 3 ряда, оппозитно, в шахматном порядке и т.п.
5. В то же время, в двигателе могут использоваться проверенные десятилетиями наработки – классический поршень, кольца, цилиндры, клапана и т.п.
6. В итоге основная работа по оптимизации рабочих процессов сводится к программированию управляющего компьютера, что снижает сроки и трудоёмкость разработки и доводки опытного образца. Имеется возможность постановки множества экспериментов в широком диапазоне режимов работ. В общем, непаханное поле для творчества.
Из перечисленных выше главным преимуществом считаю именно достижение сверхвысокого расширения при небольшом сжатии, что позволит существенно увеличить КПД. Недостаток видится только один – ограниченная область Применения, т.к. отсутствует коленвал, то такой двигатель нельзя использовать для обычных автомобилей. Однако, если идею удастся воплотить в жизнь и получить значительное увеличение КПД, то привлекательность концепции Ё-мобиля тоже существенно возрастёт. В то же время, на основе этого мотора можно будет создать, например, новое поколение передвижных электростанций, всеядных, экономичных, небольших и лёгких.
Безусловно понимая, что идея это 1% от успеха, а 99% это её реализация, тем не менее хочу понять, есть ли перспективы у этой идеи, стоит ли вообще думать о дальнейшем её продвижении и создании опытного образца.
Заранее благодарен за участие в обсуждении.


Новые комментарии
0
19 Апреля 2018 09:19
Ещё 3 поршня дорисовать нужно для реализации четырёхтактного двигателя .
Тогда появляется какой то смысл обсуждать подобный проект.
А так как представлено даже теоретически реализовать не возможно.
0
19 Апреля 2018 12:04
Ничего не нужно дорисовывать. Почему невозможно? Вы, наверное, немного не поняли принцип работы, а уже делаете категорические умозаключения. В ближайшее время распишу работу подробнее, в каждом такте.
0
19 Апреля 2018 16:13
Пояснение по принципу работы.
1. Перед началом работы поршень может быть в любом положении. Информация об абсолютном положении поршня поступает в компьютер с датчика линейного перемещения. Если поршень находится не в ВМТ, то компьютер подаёт управляющий сигнал на блок силовой коммутации, который подаёт соответствующее напряжение на катушку и поршень перемещается к ВМТ. На этом подготовительном такте катушка с магнитом работают в режиме линейного электродвигателя.
2. Такт впуска. Как только поршень достигает ВМТ, упр. компьютер подаёт сигнал на блок силовой коммутации, который подаёт соответствующее напряжение на катушку и начинается перемещение поршня в сторону НМТ. Одновременно с началом этого движения упр. компьютер подаёт сигнал на коммутатор катушек клапанов и открывает впускной клапан. На этом такте катушка с магнитом также работают в режиме линейного электродвигателя
3. Движение поршня в такте пуска завершается в том месте, в котором заложена программа в упр. компьютере. Например, в середине цилиндра. Как только поршень доходит до этого места, упр. компьютер закрывает впускной клапан и подаёт обратное напряжение на силовую катушку. Начинается движение поршня к ВМТ, т.е. такт сжатия. При этом, каждые 0,1 мм. движения поршня (это значение может быть и несколько другим) от датчика линейного перемещения поступают обновлённая информация о местоположении поршня.
4. Немного не доходя до ВМТ (это «немного» зависит от режима работы, вида топлива и др. факторов и также закладывается в программе) компьютер останавливает поршень и подаёт сигнал на коммутатор зажигания для формирования искры. Точнее, сигнал на искру подаётся немного раньше, с опережением, аналогичным опережению в обычных ДВС и эта величина тоже программируется и может изменяться в зависимости от множества факторов.
5. Начинается такт рабочего хода. В этом такте катушка с магнитом работают уже в режиме линейного электрогенератора и преобразованная из механической в электрическую энергия поступает в накопитель (например, конденсатор большой емкости). В такте рабочего хода поршень, как правило, доходит до НМТ – этим и обеспечивается максимально полное использование энергии газов. Компьютер отслеживает скорость движения поршня в каждой точке отсчёта (условно 0,1 мм.) и, при необходимости, корректирует его в соответствии с заданной программой. Т.е. можно притормозить поршень в начале рабочего хода или напротив, ускорить его – любые варианты возможны, в разумных пределах, конечно.
6. Ну и когда поршень дошёл до НМТ, упр. компьютер подключает катушку в режим электродвигателя, по аналогии с тактом сжатия, но в отличие от такта сжатия дополнительно открывает выпускной клапан. Т.е. происходит обычный такт выпуска.
Таким образом, данная технология позволяет менять ходы поршня в любом из тактов, степень сжатия, степень расширения, характер движения поршня в любом их тактов. И менять всё оперативно (со следующего такта) в зависимости от изменяющихся режимов работы.
Вся фишка в том, что любой эксперимент, например, изменение степени сжатия или момента открытия клапана или момента зажигания можно проводить очень просто, изменением программы в компьютере. Более того, можно и этот процесс автоматизировать, когда сам компьютер будет проводить эксперименты и записывать у себя самую оптимальную программу для каждого из множества наборов внешних факторов (температура двигателя, вид топлива, режим работы и т.п.).
1
19 Апреля 2018 23:54
Выглядит все неплохо... но
1. Можно ли на такте рабочего ходя снять с линейного генератора достаточно энергии, чтобы ее хватило и на три "лишних" хода поршня, и на внешний потребитель?
2. Что мешает поставить еще один поршень (и цилиндр) по другую сторону линейного "двигателя-генератора", , чтобы на такте сжатия поршень толкался не линейным двигателем, а газами в другом цилиндре (Ну, да, получается эдакий "боксер" из двух цилиндров, поршни в которых соединены штангой, наподобии как в безшатунном двигателе Баландина.. Ни и сделать этот "боксер двухтактным... (или четырехтактным, со спаренными цилиндрами...) Вариантов много...
0
20 Апреля 2018 00:22
1. Ну так ведь в обычном ДВС в такте рабочего хода тоже механической энергии выдаётся на порядок больше, чем её тратится на остальные такты и прочие . Того же и здесь я ожидаю. Более того, такт впуска и сжатия может быть укороченным, что уменьшает мех. потери. Также нет боковой силы, прижимающей поршень к стенкам цилиндра - опять уменьшение потерь. Ну и потерь в подшипниках скольжения коленвала нет. Поэтому, как минимум мех. потери должны быть не больше, чем в обычном ДВС, а с учётом приведённых фактов и несколько меньше. А вот полезной работы должно быть ощутимо больше за счёт большего расширения.
2. Можно и 2 и 4, сколько угодно поставить и как угодно. Но это всё усложнение конструкции. Потом эти идеи вполне могут быть реализованы. Однако и на этапе создания лабораторного образца (если до этого дойдёт) основной целью будет подтвердить практически ожидаемый эффект. А для этого образец должен быть максимально простым.
Главное же то, что когда поршень двигается при помощи электродвигателя под управлением компьютера, то характер его движения тоже управляем. Т.е. как хотим - так и двигает поршень. Хотим быстро с резким замедлением в конце такта, хотим замедление делаем более мягким и т.п. Смотрим удельное потребление топлива, фиксируем оптимальный вариант. И так далее до полной оптимизации во всех режимах работы. И этот процесс оптимизации тоже можно сделать автоматическим! Человеку останется только, при желании, следить за этим процессом. Можно пойти ещё дальше - сделать систему обучаемой в условиях реальной эксплуатации. Но это уже отдельная тема и один из последних этапов развития.
В том и прелесть компьютерного управления в этой моторе, что позволяет очень много регулировать разных параметров.
Кстати, ещё фишка нарисовалась. В таком двигателе масляный насос тоже будет электрическим и тогда он будет включаться перед пуском мотора, что избавит двигатель от такой проблемы как сухое трение в момент пуска. Да и охл. жидкость гонять постоянно не надо будет, как это делается в мех. помпе - ещё одно уменьшение потерь.
0
20 Апреля 2018 08:21
Повторю. Вопрос не в том, сколько энергии выделяется в камере сгорания на рабоем ходе, а сколько этой энегргии будет преобразовано в электрическую.
Возможен вариант - в электрическую будет преобразовано 5%... ну там 10% энергии, поршень упрется... ударится в НМТ и энергия газов будет выпущена в атмосферу?
Можете предоставить расчет - какой величины ЭДС будет наведена в обмотках при рабочем ходе, какое усилие будет при этом на постоянном магните (постоянное на всем ходе или изменяющейся величины, а то и знака??), какое давление будет на поршне в кажом его положении?
Ну а как оптимально двигать поршень - зачем эти данные получать в эксперименте?
Эти данные сначала надо рассчитать. А экспериметом - подтвердить (оли опровергнуть) расчеты.
0
20 Апреля 2018 09:25
Пока не просчитывал, во-первых, всё пока на уровне идеи, во-вторых пока не владею методикой (но это поправимо, можно вспомнить курс электротехники), но исхожу из того, что в принципе получить, катушку, с которой можно снять всю энергию с поршня в такте рабочего хода возможно. Вопрос в её размерах и массе. Ну и КПД такой катушки остаётся под вопросом (но, думаю, процентов 95 можно будет получить). Но и тут, думаю, всё должно быть сопоставимо с генератором, если взять для сравнения связку обычного ДВС и генератора. Т.е. как минимум не хуже.
Повторюсь, расчётов пока никаких нет, т.к. уровень идеи. То, что Вы обозначили как потенциальную проблему - имеет место быть, я держу её в голове, но давайте пока, условно, исходить из того, что в принципе, такую электромагнитную систему создать можно.
0
20 Апреля 2018 23:30
и вне расчетов - видится две пролемы.
1. Обычный генерор - вращается и вращается, что ему будет... ДВС заглушат - либо жесткая связка ДВС-генеровтор сделает несколько оборотов по инерции, либо выключится муфта, коленвал сразу встанет, а ротор будет еще долго вращаться... А для линейного движка, где потоянный магнит бегает вдоль оси, надо зашаманить устройства, плавно останавливающие связку "поршень=магнит" в крайних положениях..
2. Надо придумать направляющие для связки "поршень-магнит", сравнимые по потерям энергии и ресурсу с подшипниками, на которых установлен родор генератора. (да, сам поршень не будет прижиматься к стенкам цилиндра и не будет шатуна с подшипниками в головках, это будет плюсом конструкции...)
0
21 Апреля 2018 00:10
1. Согласен, тоже об этом думал. Для ВМТ проблематично, но там поршень не ударится об камеру сгорания, т.к. этого не даст хоть немного оставшийся воздух, который будет сжиматься поршнем до высокого давления. Да к тому же движение поршня вверх (к ВМТ) происходит на тактах сжатия и выпуска, а это "паразитные" такты и, если упр. система отключится, то и поршень не будет перемещаться - энергии для этого нет. Для защиты в НМТ, как вариант, видится пружина. И если, в итоге, ставится пружина, то её же можно использовать и для запаса части работы из такта рабочего хода и отдачи в такте выпуска. Т.е. в такте выпуска поршень толкается вверх за счёт энергии сжатой пружины и излишки этой энергии. Это позволит и катушку уменьшить, т.к. съём будет не в одном такте, а в двух. Но на этапе построения лабораторного образца этими нюансами пока заморачиваться не следует. Аварийную защиту пока не предусматриваем. А вот в дальнейшем - да, это предусмотреть было бы неплохо.
2. Рассматриваю, как вариант линейные подшипники качения. Хотя, наверное, вопрос непринципиальный, подшипники скольжения тоже неплохо справятся. Особенно, если учесть, что львиная доля потерь будет как раз в паре поршень-цилиндр и на общую картину выбор подшипника для штока не повлияет. Но здесь нужно мнение "узких" специалистов.
0
20 Апреля 2018 00:36
А вообще, если удастся доказать жизнеспособность этой идеи, дальнейшее развитие я вижу в модульной компоновке. Т.е. есть разрабатывается универсальный одноцилиндровый модуль из которого можно делать, при желании 2-3-4.....16 цилиндровые агрегаты. Все будут работать под единым управлением. Компоновка - как душа пожелает - в ряд, оппозитно, V-образно, звездой и т.п. Так как нет коленвала, то многие ограничения на компоновку снимаются.
0
20 Апреля 2018 08:25
А зачем АВТОНОМНЫЕ модули располагать V-образно, звездой?
Такие компоновки были придуманы для уменьшения габарита движка "вдоль коленвала", при этом существенно возрастали поперечные габариты.
Что может быть компактнее плоской коробочки, в оторой лежат цилиндры параллельно один другому?
0
20 Апреля 2018 09:33
Оптимальный объём цилиндра, как я и ожидаю, будет в тех же рамках, что и в обычном ДВС, т.к. процессы схожи. Для построения мощных моторов целесообразно объединять отдельные модули в многоцилиндровые агрегаты.
Здесь возможны широкие возможности компоновки. Звезду и V я привёл для примера. Мне оппозитная схема нравится - уравновешенность хорошая. В любом случае это уже вопрос следующих этапов, после построения лабораторного образца. И здесь, для выработки компоновочных решений, нужно будет привлечение соответствующих специалистов.
0
0
20 Апреля 2018 23:17
Спасибо. Ссылка интересная. Хотя КПД в 65% что-то очень уж оптимистичная цифра. К тому же может быть и "фейк" для привлечения денег инвесторов - они там тоже не ангелы, жить хотят красиво. Статья от 2010 г., но, похоже, что-то не получилось. Я ещё несколько подобных видел. Французы в 70-х делали, чехи уже в нулевых. Но везде, как я понял, используются 2 поршня напротив друг друга, жестко связанные штоком. Нигде нет точного датчика абсолютного положения поршня (может и есть, но не показывают). А это не позволяет управлять процессами как в моём варианте. Я же подошёл к созданию двигателя как инженер-компьютерщик и именно управление является ключевой особенностью.
С другой стороны, такие статьи (если они не являются т.н. "фейком") показывают, что идея в практике воплотима. В частности, что касается возможности преобразования большого количества механической работы в эл. энергию в течение одного цикла (о чём выше в комментариях).
Жаль только, что другие компании активно проводят эксперименты, ищут новые решения, пусть и не всегда удачные, а наши, к сожалению этим похвастаться не могут.
0
21 Апреля 2018 21:43
Уважаемый Сергей !

Смею заметить , что вы выдвинули замечательную идею ! Что то подобное было тут на проекте .
Чем мне понравилась ваша идея ? Она очень схожа с тем как обычные механические насосы ТНВД в топливных системах дизеля , были заменены на программируемые системы аккумуляторного типа под названием "Коммон Рейл" . Точно так же , как и там , в традиционных системах топливоподачи с жесткой механической привязкой , тут имеется привязка поршней с коленчатым валом . И как в прогрессивной системе отказались от этой жесткой связи по подаче исключительно на каждый цилиндр , так и тут можно многое выиграть от "развязки" по коленвалу . Правда есть и минусы , но это уже потом .
Я думаю , что эта идея может иметь будущее развитие . Конечно может не в том виде и применении , но вполне современно . Как говорится "гениальное просто" !
0
21 Апреля 2018 22:17
Виктор, спасибо, за слова поддержки! Мне эта идея не даёт покоя уже лет 5, всё крутится в мозгах, жужжит по ночам :-). Я сначала её обсудил с инженерами на другом тематическом форуме, но там, видимо, не поняли всех её нюансов и не проявили к ней интереса. Потом связался с инженерами одного из моторостроительных заводов. Причём меня направили туда с самого верха этой компании. И когда я получил вывод одного из таких "инженеров", который писал, что этот двигатель будет иметь "отрицательный КПД", я усомнился в правильности своего восприятия картины мира. И отложил эту идею, убедив себя, что реализовать её вряд ли удастся, даже если она и очень перспективная. Тогда был 2013-й год, слов "прорыв" и "рывок" из уст президента не звучало и я сделал вывод, что всем всё пофиг, нефть дорогая, а остальное неважно. А сам создание лабораторного образца я не потяну. Но за 5 лет мысли не давали покоя, уже и алгоритмы работы упр. компьютера продумал и схемотехнику вспомогательных систем придумал и даже в сторону самообучаемости в реальной эксплуатации начал думать. Ну перспективы просто невероятные открываются! Недавно решил повторить пробу пера, обратившись в некоторые профильные ВУЗы и в НАМИ. К моему удивлению, НАМИ ответило очень оперативно и указало мне адрес этого сайта.
Видимо проблема невосприятия идеи в том, что она на стыке направлений находится - теория ДВС с одной стороны и компьютерные системы управления с другой. Я по специальности как раз компьютерщик, но автомобилями вообще и ДВС в частности интересовался с детства. В юности уже читал статьи, например, о физ. сущности детонации, причинах, факторах и методах борьбы с ней. Практический опыт ремонта ДВС есть, системами зажигания увлекался и другой автоэлектроникой, сначала просто собирал по готовым схемам, а когда стал студентом и начал разбираться в электронике, то стал дорабатывать существующие и разрабатывать с нуля свои устройства. Т.е. автомобили, а самое главное ДВС, были моим главным хобби.
Поэтому и хочу услышать здесь конструктивную критику. В 2013-м я думал, что вот-вот настанет время преобразователей на топливных элементах и вся моя идея, даже если её удастся воплотить, будет попросту неконкурентна. Однако 5 лет прошло но там прогресса нет. Вот и думаю, что у специалистов в НАМИ более полная картина и они подскажут, имеет ли эта идея будущее или же при всей своей привлекательности это решение устаревшее?
А вопросы и проблемы - ну так на то она и инновационная идея, что много в ней не ясно даже мне и некоторые вещи можно подтвердить или опровергнуть только в экспериментальном порядке.
Прошу прощения за многословность, но прорвало немного :-)
0
22 Апреля 2018 07:12
Правильный вывод одного из таких "инженеров", который писал, что этот двигатель будет иметь "отрицательный КПД".
И дело тут не в электронике и механике, а в курсе школьной физики. Катушки с которых Вы собираетесь снимать энергию и управлять поршнем имеют большую индуктивность. А по этому при их коммутации будут возникать большие противо эдс.
Т.е вся полученная энергия уйдёт на решение проблем коммутации.
При реализации 4 тактного движка Вашей идеи снимается три четверти включений обмоток, но и в этом случае будут проблемы.
Если хотите, можно встретиться в понедельник. Расскажу всё подробно. т.89030576450
0
22 Апреля 2018 23:00
Владимир, у меня наверное какой-то другой курс физики был, но из него я вывел, что отрицательного КПД не может быть в принципе. Это ещё школьником когда был. Может Вы просветите невежду, что это такое? А то я никак не представлю полученную отрицательную энергию! Ну разве что - включили движок, а он, зараза такая, мало того, что ничего не выработал, так ещё и соседние дома обесточил.
По поводу проблем коммутации - ну сейчас ведь коммутируют катушки? Управление электродвигателем иди электрогенератором ЧИМ или ШИМ - там коммутация несколько сотен тысяч раз в секунду. Давным давно все эти проблемы решены.
Ну а утверждать, что ВСЯ ПОЛУЧЕННАЯ ЭНЕРГИЯ УЙДЁТ НА РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМ КОММУТАЦИИ - тут вообще ничего не понял. В итоге то энергия будет получаться? Значит КПД всё-таки будет положительным? Но вся уйдёт на проблемы коммутации? Объясните подробнее, почему?
По поводу встречаться - ну я человек занятой, работаю, семью большую кормлю. Для того вот такие ресурсы в Интернете и создаются, чтобы с минимумов временных и материальных затрат привлекать для обсуждения широкую аудиторию. Вот, например, может кто-то и поддержит Вас по поводу отрицательного КПД или нерешаемых проблем с коммутацией.
0
24 Апреля 2018 10:06
Один из таких "инженеров", под отрицательным кпд имел ввиду, что после 20мин. работы акб Вашего двигателя разрядится полностью на холостом ходу.
Вы прикинте массу поршня + магнита, его скорость, ускорение. Сложность переключения направления тока в катушке, когда даже в рабочем цикле, придётся тратить энергию для смены направления движения поршня.
Ваш случай можно сравнивать с пусковым режимом электродвигателя. Т.е когда он 10 раз в сек начнёт менять направление движения. Сложно в таких условиях снять с него какую то энергию.:|
А чем Вас не устраивает турбина с синхонным движком?

Вообще то кпд двс можно приблизительно рассчитать по температуре выхлопа.
0
24 Апреля 2018 12:11
Странное понятие о КПД. Я, наверное, что-то пропустил. Ну да ладно. Откуда такие утверждения, что разрядится и всё и через именно 20 мин.? Всё с потолка взято. Не более чем фантазии.
А в чём проблема с тяжёлым поршнем? Если Вы имеете в виду, что, например, на разгон поршня из НМТ в начале такта выпуска потребуется немало энергии - согласен. Но почти вся она возвратится при его торможении в конце такта. Итоговые потери будут почти такими же как и в случае с лёгким поршнем. То же в такте сжатия. Поэтому не вижу здесь каких-то опасностей.
По турбине - понятия не имею, как она работает. А вот с процессами в поршневом ДВС знаком неплохо. А также знаком и имею практический опыт построения компьютерных систем управления (аппаратная и программная часть).
КПД по температуре выхлопа - может и можно, но очень уж приблизительно. А главное, зачем, если есть более точные методы. В моём случае достаточно будет получить удельный расход топлива и из этой величины вывести КПД.
0
24 Апреля 2018 15:08
А в чём проблема с тяжёлым поршнем? Допустим поршень весит тонну. Проблемы появились?
Для понятия сложности практического построения компьютерных систем управления (аппаратная и программная часть), предлагаю заменить (теоретически) магнит с катушкой на электродвигатель постоянного тока (с магнитами), подключённого к Вашему поршню через гребёнку.
Допустим рабочий ход поршня соответствует 10 оборотам движка.
Т.е на первых 10 оборотах мы получаем энергию. Хотя и здесь большая проблема, поскольку в конце десятого оборота движёк должен крутиться уже в другую сторону. Дальше реверс 10 об. и ещё два раза реверс. С нагрузкой на сжатие твс перед рабочим циклом.
С учётом переходных процессов получить энергию в этом безобразии практически не возможно.
0
24 Апреля 2018 16:00
Ну, тонну то весить не будет. Исхожу из того, что вся электромагнитная система (в т.ч. и постоянные магниты) будет иметь вес сопоставимый с весом генератора в связке обычного ДВС и генератора. Да даже и тонну - можно управлять и таким поршнем с магнитами. Здесь, правда, уже другого характера проблемы возникают (вибрации), но они к КПД отношения не имеют.
Давайте заменим на генератор (хотя зачем такие сложности) и что? В такте рабочего хода, чтобы поршень не вылетел как снаряд, а двигался с заданными характеристиками генератор должен создавать ну очень большой тормозящий момент. А для этого он должен быть подключен на О-очень низкоомную нагрузку, например, конденсатор большой емкости. Ну и, соответственно, сам по себе должен быть генератор достаточной мощности, чтобы создать такой тормозящий момент и, соответственно, встречную поршню силу. Т.е. 10 оборотов генератора в такте рабочего хода это, условно, в 10 раз больше отданной в конденсатор энергии, чем потраченной из этого же конденсатора за 30 оборотов, когда он работает в режиме электродвигателя в других тактах. Так как силу на движение поршня в тактах впуска, сжатия и выпуска нужно тратить на порядок меньше. Как, собственно и в обычном ДВС - на "паразитные" такты энергия берётся из маховика, а в маховик она переходит только в такте рабочего хода. И в рабочих режимах энергии помимо того, что хватает на все остальные такты, хватает и на полезную работу, а именно движение автомобиля.
0
24 Апреля 2018 16:13
Да, и в Вашем примере, в конце 10-го оборота на такте раб. хода компьютер таким образом будет управлять генератором, что его скорость будет околонулевой и никаких потерь от реверса практически не будет. После чего он перейдёт в режим генератора и начнёт двигать поршень вверх (такт выпуска).
0
24 Апреля 2018 18:06
Попробуем подвести черту.
вся электромагнитная система (в т.ч. и постоянные магниты) будет иметь вес сопоставимый с весом генератора в связке обычного ДВС и генератора.
О-очень низкоомную нагрузку, например, конденсатор большой емкости.
Как, собственно и в обычном ДВС - на "паразитные" такты энергия берётся из маховика, а в маховик она переходит только в такте рабочего хода.
Здесь, правда, уже другого характера проблемы возникают (вибрации), но они к КПД отношения не имеют.

И это мы ещё к железу не подходили.
Может не стоит отказываться от коленвала? В двс на потери в механике вместе с коробкой приходится не более 2% .
0
24 Апреля 2018 19:25
Черту подводить совсем рано. На то и инновация, чтобы сомневаться, ведь точно такого ничего нет и до конца неизвестно, как оно будет на практике
Может быть и не стоило ничего мудрить, если бы не одно, самое, на мой взгляд, важное преимущество - очень высокая степень расширения (20-30 и выше) при стандартной степени сжатия (8-10). Это позволит существенно улучшить экономичность двигателя, по моим прикидкам, бензиновый и газовый двигатель должны превзойти обычный дизельный. Ну и второй мощный фактор - совокупность мелких плюсов - в разы меньшее кол-во деталей (а это меньше цена и выше надёжность и ремонтопригодность), уменьшение трения, свобода компоновки, высокая степень управления процессами, большие перспективы дальнейшего совершенствования (например, внедрение 2-х тактного цикла).
Допускаю, что потери в электромагнитной системе накопления энергии будут несколько (навскидку, на 2...5 %) больше, чем в механической (хотя не факт), но это с лихвой будет перекрываться дополнительной энергией от расширенного рабочего хода и уменьшенными механическими потерями. К тому же можно комбинировать - я, например, рассматриваю возможность установки пружины, чтобы часть энергии аккумулировалась именно в ней (об этом упоминалось выше).
А про железо я не совсем понял - о механической части Вы говорите? Если так, то всё очень похоже на обычный ДВС, всё хорошо изучено и отработано, процессы схожие. Только железа гораздо меньше будет?
Или железо - это о чём-то другом? Просто у компьютерщиков под понятием "железо" понимается аппаратное обеспечение вычислительных систем (в противовес "софту" - программного обеспечения).
0
11 Мая 2018 05:16
1- подвижную часть нужно облегчать (никаких постоянных магнитов, а катушки с возбуждением) - тяжелый магнит раздолбит этот двигатель
2- без второго поршня все работать будет, но сложно и ненадежно. Нужен второй поршень, без него шансов мало
3. Клапана не нужны (это касаемо надежности) ,нужны продувочные окна, воздуходувка и 2 такта.
4. Капитан очевидность подсказывает что вибронагруженность мотора будет запредельной. Либо думать какие то эффективные демпфера либо поверх корпуса мотора нужен дополнительный контур генератора который будет поглощать энергию вибраций. То есть как бы мотор внутри катушки.
5. топливо - газ
6. применение - плагин гибриды, для увеличения дальности хода.
0
11 Мая 2018 09:44
1 - Возможно. Думал даже об использовании алюминия в обмотках для снижения массы.
2 - Второй поршень оппозитно тоже просится, но потом, на 2-м этапе.
3 - Не знаю, не уверен, но как вариант исполнения - возможно. С помощью клапанов можно управлять процессами впуска и выпуска. Окна такого не дадут. 2 такта - заманчиво, но пока лабораторный образец (если дойдёт дело до него), на мой взгляд, должен строиться на отработанных решениях.
4. Опять-таки оппозитная схема напрашивается. Ну и цилиндр внутри катушки мне тоже в голову приходил как компоновочное решение. Но, опять-таки, вопросы компоновки я выношу на потом.
5. Не только, но газ в том числе
6. Ну да, собственно появление Ё-мобиля и сподвигнуло меня на такие измышления. Но как будет реализован гибрид, с какой батареей - это уже отдельная тема.

В любом случае все эти вопросы, как я себе представляю, будут решаться после построения лабораторного образца и подтверждения ожидаемого эффекта. Если лабораторный образец выдаст требуемые характеристики, то потом работы для построения уже опытного образца, близкого к тому, что пойдёт в серию, на порядок больше будет.
0
11 Мая 2018 10:11
3) таким мотором особо не нужно управлять, нужно подобрать оптимальный режим и все. если с 10-15 кг веса удастся снять 30-40 квт с высоким кпд (40-45) такой моторчик можно установить в электрокар и при достижении , к примеру 50% заряда он включается на монотонную нагрузку дня заряда батареи (ну а в случае загородного цикла "для поддержания штанов" ) Не вижу смысла делать его особо мощным. Не спорю что такой конструкции уличные гонки или серпантин дастся тяжело, но для гражданского авто очень даже не плохо. Е-мобиль можете не вспоминать - это несуществующий проект. А вот Mitsubishi outlander PHEV вполне себе хороший пример. Только вот установка силовая весит около 200 кг.

Да, и при эксплуатации зимой такой мотор тоже здорово облегчит жизнь владельцу электрокара
0
11 Мая 2018 12:49
Насчёт веса пока ничего не могу сказать, но в любом случае, думаю, должно получиться не больше, чем связка ДВС+генератор. К тому же есть пути совершенствования - использование 2-х поршней с одной силовой катушкой - тогда съём энергии будет не в одном, а в 2-х тактах. 2-х тактный цикл (по аналогии с 2-х тактными дизелями) тоже можно рассматривать.
По поводу мощности - здесь уже больше зависит от того, какая концепция будет выбрана для гибрида. Если это скорее электромобиль с "аварийным" (на случай разрядки батарей) ДВС (вроде как у BMW i8 такой принцип) - то да, большой мощности не нужно.
Если же это гибрид с небольшой буферной батареей (как тот же Ё-мобиль), то здесь нужна мощная установка. Учитывая, что пока батареи очень дороги, да и весом небольшим не отличаются, то 2-й вариант пока более привлекателен экономически.
КПД - да, я тоже ожидаю 40-45%, что в реальных условиях эксплуатации приведёт к более чем двукратной экономии топлива (для бензина и газа, для дизеля эффект поменьше будет).
Сейчас весь упор делаю на КПД. И даже если установка получится неприемлемо большой и тяжёлой, то всё равно её можно рассматривать для, например, грузовых авто, автобусов, военной техники. Для военных, кстати, как я думаю, особенный интерес должна эта идея представлять, хотя бы из-за того, что можно построить двигатель, работающий на разных видах топлива (за счёт возможности изменения в широких пределах степени сжатия)
0
17 Мая 2018 14:25
Была у меня и по подвеске похожая мысль, но её уже реализовали:
https://www.kolesa.ru/article/fenomen-bose-pochemu-luchshaya-v-mire-podveska-do-sih-por-ne-stala-serijnoj?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com
Но многие моменты там очень похоже на мои
0
Александр Шорин
Специалист экспертного совета ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
28 Мая 2018 16:05
Экспертиза экспертного совета ФГУП «НАМИ» рассмотрела предложение гр-на С. Панасюка «Программируемый мотор – генератор» и считает необходимым ответить следующее.
Предложение по своей сути работоспособное и может обеспечивать работу с высоким КПД до 60-70%.
Однако автор не учел два аспекта.

Во-первых, предлагаемое устройство не имеет компенсатора вибрации, которая достигает столь значительных величин, что его эксплуатация практически не представляется возможной.

Во-вторых, подобные устройства хорошо известны под названием «Свободнопоршневые электрогенераторы» и имеют свое внедрение, в частности, в опытных образцах электромобилей с КЭУ.

Таким образом данное предложение не обладает новизной и с учетом отмеченного недостатка, его внедрение не целесообразно.
0
28 Мая 2018 16:36
Здравствуйте, Александр.
Спасибо за внимание к идее и заключение.
Ключевой момент - "может обеспечивать работу с высоким КПД до 60-70%". Насчёт 60-70% - не уверен, но значительное (не менее, чем в полтора раза) повышение КПД в сравнении со связкой "ДВС-генератор" я ожидал. Собственно, правильность и перспективность идеи Вами (и НАМИ :-)) подтверждена.
По поводу первой проблемы - согласен, но я представил эскиз, лабораторный образец и вопрос вибраций на этом этапе там не рассматривал. Предполагалось просто использовать массивное основание. Главным на этом этапе я предполагал подтверждение работоспособности и ожидаемых характеристик образца при минимуме временных и материальных затрат. А вопрос вибраций решался бы уже на 2-м этапе, вместе с другими вопросами (например, с вопросами компоновки, более точного выбора материалов и др.). А вообще с вибрациями справится можно, например, создав 2-х цилиндровый оппозитный двигатель, в котором движение поршней осуществлялось бы в противофазе и, таким образом, одна вибрация компенсировалась бв другой такой же и, в итоге, суммарная вибрация была бы близка к нулю.
А вот 2-я проблема может быть серьёзнее. Т.е., как я понял, что-то подобное уже есть и защищено патентами? Поэтому, если даже всё удастся реализовать, то возникнут проблемы с авторскими правами?
Буду признателен, если Вы приведёте ссылки на подобные, уже воплощённые в металле, работы. До сих пор, всё, что я находил, было похожим, за исключением одного - самого принципиального момента - точного компьютерного управления процессами на всех тактах работы. В принципе, реализовать подобное было возможным уже лет 10 назад, характеристики компьютеров это уже тогда позволяли, поэтому не удивлюсь что всё уже сделано. Но вопрос: что мешает запуску в коммерческую эксплуатацию? Это ведь позволит сильно повысить привлекательность гибридных автомобилей и, возможно, совершить прорыв в автомобилестроении.
Повторюсь, я инженер-компьютерщик, и рассматриваю эту идею прежде всего с точки зрения точного управления процессами. И ничего подобного пока не встречал (только подвеску Боуза, ссылку на которую приводил ранее). Но, возможно, плохо искал.

Ещё хотел спросить, что такое КЭУ? Яндекс выдал такие варианты:
КЭУ
коммунально-эксплуатационное управление
квартирно-эксплуатационное управление
Кыргызский экономический университет им. М. Рыскулбекова
и т.п.

Ничего похожего на тему не было :-(
0
07 Июня 2018 13:07
Комбинированные энергетические установки :)
0
07 Июня 2018 15:08
Спасибо, буду теперь знать.
0
28 Мая 2018 17:04
-
Авторизуйтесь, чтобы добавить комментарий
Рекомендуем посмотреть
похожие идеи
1348 дней

По ряду причин разрабатываю передвижную мастерскую для починки в полевых условиях грузовых, тракторных и танковых двигателей:

 http://tmkperm.ru/novosti/avtoservis-i-oborudovanie/remont_dvigateley_v_polevyih_usloviyah.html...

739 дней
Улучшение наполнения цилиндров, засчет изменения конструкции ГБЦ
2 11
1116 дней
Бензиновый мотор для внедорожников


12
Авторизация
Новости проекта
ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ"