Свободнопоршневой двигатель

Авторы патента:

F02B71/04 - приспосабливание для специальных целей; комбинирование таких двигателей с приводимыми ими устройствами (комбинации, в которых преобладают отличительные признаки приводимых устройств, см. в классах, относящихся к этим устройствам)

Владельцы патента RU 2513076:

Болотин Николай Борисович (RU)

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

Свободнопоршневой двигатель, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, внутри которых расположены по два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды, коллектор выхлопных газов и систему управления, 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. Редуктор содержит 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 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 содержит блок управления и датчики положения поршней, установленные на обоих цилиндрах, при этом блок управления электрическими связями соединен с датчиками положения поршней, гидрораспределителем и свечами зажигания. К валу нагрузки присоединен электрогенератор. Каждый цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Каждый цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости. Изобретение обеспечивает увеличение КПД и надежности. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

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.

Известен свободнопоршневой двигатель по а.с. СССР №985365, 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).

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.

Система подачи топлива представляет собой форсунки, расположенные в торцевых частях цилиндра и предназначенные для подачи топлива в камеру сгорания.

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, причем обмотка первого поршня играет роль обмотки возбуждения для второго поршня.

Использование принципа электромагнитов в обеих частях линейного генератора позволяет получить высокую мощность магнитного поля и, как следствие, минимизировать размеры установки.

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.

Известен свободнопоршневой двигатель по а.с. СССР №1733650, МКИ 5 F02B 71/04, опубл. 15.05.92 г., состоящий из дизельного двигателя внутреннего сгорания, линейного генератора, системы подачи топлива и системы охлаждения.

Этот двигатель содержит цилиндр с выпускными клапанами в торцевых частях двигателя и продувочным окном в центральной части двигателя. Внутри гильзы расположен поршень со штоком.

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.

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.

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.

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.

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).

Однако известное устройство имеет следующие недостатки. Отсутствие непосредственного 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.

Кроме того, подача охлаждающей жидкости в камеру сгорания приводит к резким перепадам температуры и, как следствие, к колебанию магнитного поля и силы вырабатываемого тока, что также влияет на снижение КПД.

Известен свободнопоршневой двигатель по патенту РФ №2186231, МПК F02B 71/34, опубл. 27.07.2002 г., прототип.

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.

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, не проработана система запуска ГТД.

Задача, стоящая перед изобретателями, заключалась в разработке свободнопоршневого двигателя с высоким КПД и надежностью.

Решение указанных задач достигнуто в свободнопоршневом двигателе, содержащем, по меньшей мере, один цилиндр, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды, 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 редуктор, имеющий вал нагрузки. Редуктор может содержать две ведомые шестерни, установленные на выходных валах, и соединенную с ними промежуточную шестерню, установленную 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 датчик положения поршней, при этом блок управления электрическими связями соединен с датчиком положения поршней, гидрораспределителем и свечами зажигания. К валу нагрузки может быть присоединен электрогенератор.

Каждый цилиндр может быть выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1…3, где

- на фиг.1 приведена схема двигателя, первый вариант,

- на фиг.2 приведена схема двигателя, второй вариант,

- на фиг.3 приведен свободнопоршневой двигатель с двумя цилиндрами.

Свободнопоршневой двигатель (фиг.1…3) содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1, внутри которого установлены оппозитно два поршня 2. Поршни 2 имеют компрессионные и маслосъемные кольца, соответственно, 3 и 4. Поршни 2 оппозитно закреплены на штоке 5. На торцах 6 установлены головки 7 цилиндров 1. Между торцами 6 цилиндра 1 и поршнями 2 образованы камеры сгорания 8, а между поршнями 2 - внутрипоршневая камера 9. Внутрипоршневая камера 9 частично заполнена смазывающей жидкостью.

Свободнопоршневой двигатель содержит трубопровод подачи топливовоздушной смеси 10 и трубопровод отвода выхлопных газов 11 и систему газораспределения 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.)

В свободнопоршневом двигателе на штоках 5 каждого цилиндра 1 установлена зубчатая рейка 29, с которой контактируют два зубчатых колеса 30 и 31, установленные на ведущих валах 32 и 33 (фиг.1). Ведущие валы 32 и 33 соединены с муфтами обгона 34 и 35, имеющими возможность передавать вращение в противоположные стороны. Выходные валы 36 и 37 муфт обгона 34 и 35 соединены с входами в редуктор 38.

Наиболее предпочтительная схема редуктора 38 приведена на фиг.1. 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 41 непосредственно, а шестерня 40 - через промежуточную шестерню 42 для изменения направления вращения. Ведомая шестерня 41 установлена на валу нагрузки 43. Каждый цилиндр 1 имеет по две свечи зажигания 44.

Кроме того, с зубчатой рейкой 29 контактирует зубчатое колесо 45, установленное на валу 46, на конце которого установлен датчик положения поршней 47.

Назначение муфт обгона 34 и 35 - обеспечение из-за переменного по направлению вращательного движения валов 32 и 33, попеременное снятие мощности при прямом и при обратном ходе поршней 2.

Применение валов 32 и 33 для съема энергии на одном цилиндре 1 обязательно, так как в противном случае не будет использоваться энергия, вырабатываемая при обратном ходе поршней 2, и КПД двигателя уменьшится в 2 раза.

Двигатель может быть оборудован блоком управления 48, который электрическими связями 49 соединен со свечами зажигания 44, гидрораспределителем 27, датчиком положения поршней 47 и насосом 25.

На фиг.2 приведен вариант исполнения двигателя с выводом механической энергии на генератор электроэнергии. Это обеспечит ряд преимуществ, например согласование работы нескольких цилиндров 1.

Система охлаждения состоит из двух стенок цилиндра 1, внешней 50 и внутренней 51 с зазором 52 между ними, и трубок подвода и отвода охладителя 53 и 54. Генератор электроэнергии 55 установлен на валу нагрузки 43.

Электрическая схема (фиг.2 и 3) 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.

Блок управления 48 - это электронный блок, содержащий процессор и блок памяти (на фиг.1…3 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 2.

Система съема нагрузки для двигателя с двумя цилиндрами 1 (фиг.3) выполнена в виде проводов 56 с присоединительными клеммами 57. Возможно применение нескольких (более 2-х) цилиндров 1. На фиг.3 приведена схема свободнопоршневого двигателя с двумя цилиндрами 1. В этом случае все генераторы электроэнергии 55 соединены с коммутатором 58.

Свободнопоршневой двигатель работает следующим образом (фиг.1…3).

Для запуска двигателя (фиг.1) он должен быть оборудован стартером (стартер на фиг.1…3 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 или 33 совместно с валом нагрузки 43 приводятся во вращение, вследствие чего шток 5 и поршни 2 приводятся в движение, совершая ход сжатия в одной из камер сгорания 8 цилиндра 1. При достижении определенной степени сжатия (при определенном положении поршня 2 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 зажигания 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.

Возможна довольно длительная работа электродвигателя (электродвигателей) 59 от аккумулятора 60, например, в гараже или густонаселенном районе. Это необходимо в целях обеспечения экологии окружающей среды.

При работе свободнопоршневого двигателя каждый ход поршней 2 является рабочим ходом для одной из частей цилиндра 1, в то время как для противоположной части этот ход является процессом сжатия. Температура поршня 2, из-за его контакта с горячими отработанными газами, составит 500-600°C.

Одновременно с работой двигателя происходит работа системы охлаждения. Для этого по трубопроводу 53 подают в зазор 52 охлаждающую жидкость, подогретая жидкость выходит по трубопроводу 54 и далее охлаждается в теплообменнике (не показано).

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 генераторы электроэнергии 55 может обеспечить движение поршня 2 в направлении, обратном настоящему направлению движения поршня 2 для экстренного торможения.

При работе свободнопоршневого двигателя с несколькими цилиндрами 1 сначала запускают один цилиндр 1 и по мере увеличения нагрузки запускают второй, третий и т.д. цилиндры 1 (фиг.3). Это позволит всем цилиндрам 1 работать практически на расчетном режиме, что повысит КПД двигателя. При этом неработающие цилиндры 1 могут быть предварительно прогреты. Это облегчит их запуск и повысит КПД.

Т.к. в процессе работы свободнопоршневого двигателя температура на обмотках генератора электроэнергии 55, которые находятся вне цилиндра 1, 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.

Электронная система управления позволяет полностью автоматизировать процесс зажигания и открывания и закрывания впускных и выпускных клапанов и корректировать в зависимости от режима работы двигателя.

Улучшается экологичность работы двигателя, так как транспортное средство в густонаселенных районах может передвигаться с выключенным свободнопоршневым двигателем на аккумуляторе.

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 возвратно-поступательного движения во вращательное значительно усложнит конструкцию двигателя и увеличит его вес.

Применение вместо линейного генератора массово выпускаемых генераторов с вращающимся якорем как переменного, так и постоянного тока облегчит проектирование и изготовление подобных двигателей.

1. Свободнопоршневой двигатель, содержащий, по меньшей мере, один цилиндр, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды, коллектор выхлопных газов и систему управления, отличающийся тем, что 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 редуктор, имеющий вал нагрузки.

2. Свободнопоршневой двигатель по п.1, отличающийся тем, что редуктор содержит 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.

3. Свободнопоршневой двигатель по п.1, отличающийся тем, что каждая система газораспределения 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.

4. Свободнопоршневой двигатель по п.3, отличающийся тем, что система управления содержит блок управления и датчик положения поршней, при этом блок управления электрическими связями соединен с датчиком положения поршней, гидрораспределителем и свечами зажигания.

5. Свободнопоршневой двигатель по любому из пп.1…4, отличающийся тем, что к валу нагрузки присоединен электрогенератор.

6. Свободнопоршневой двигатель по любому из пп.1…4, отличающийся тем, что каждый цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости.

7. Свободнопоршневой двигатель по п.5, отличающийся тем, что каждый цилиндр выполнен с двумя коаксиальными стенками, образующими зазор для прохождения охлаждающей жидкости.

Свободнопоршневой двигатель // 2511799

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, конкретно - к свободнопоршневым двигателям. В свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, два оппозитно установленных цилиндра и поршневую группу, между цилиндрами установлена магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого выполнена внутренняя магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, а внутри радиально установлены постоянные магниты сегментной формы, корпус двигателя выполнен, с образованием зазора между ним и цилиндрическим корпусом, магнитопрозрачным, а вне него установлена по меньшей мере одна обмотка возбуждения.

Устройство преобразования тепловой энергии в электрическую // 2509225

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к двигателегенераторам. Устройство преобразования тепловой энергии в электрическую, содержащее катушку возбуждения, расположенную коаксиально штоку и механически с ним связанную, магнитопровод, согласно изобретению снабжено трансформатором с первичной обмоткой, при этом катушка возбуждения имеет магнитную связь с первичной обмоткой трансформатора.

Способ адаптации частоты колебаний якорь-поршней насос-генератора к резонансной частоте контура линейного генератора // 2508594

Изобретение относится к области энергомашиностоения. В способе адаптации частоты колебаний якорь-поршней насос-генератора к резонансной частоте контура линейного генератора при рекуперации энергии торможения система управления после каждого цикла генерирования импульса электроэнергии при движении якорь-поршня насос-генератора из одной крайней точки движения в другую крайнюю точку движения система управления переводит клапаны управления потоком жидкости в противоположные положения с задержкой.

Свободнопоршневой двигатель // 2508459

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, два оппозитно установленных цилиндра и поршневую группу, согласно изобретению поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого радиально установлены постоянные магниты, корпус двигателя выполнен магнитопрозрачным с образованием зазора между ним и цилиндрическим корпусом, а вне его установлена, по меньшей мере, одна обмотка возбуждения.

Генератор энергии // 2504673

Изобретение относится к машиностроению, а именно к генераторам энергии, в которых в качестве носителя энергии используется жидкость или газы. Генератор энергии содержит связанную с гидропневмоаккумулятором камеру сгорания, связанную с баком для энергоносителя и баком для воды, снабженную предохранительными и обратными клапанами, оснащенную средством воспламенения энергоносителя и распределительным узлом.

Свободнопоршневой двигатель // 2504672

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, содержащем один цилиндр, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов и систему управления, 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 редуктор, имеющий вал нагрузки.

Свободнопоршневой двигатель // 2503837

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, содержащем по меньшей мере один цилиндр, внутри которого расположены два оппозитно установленных поршня со штоком, свечи зажигания, линейный генератор, содержащий в свою очередь статорную обмотку, расположенную на цилиндре, системы газораспределения на концах цилиндра, коллектор подачи топливовоздушной среды и коллектор выхлопных газов, систему газораспределения и систему управления, согласно изобретению система управления содержит блок управления и датчик положения поршней, каждая система газораспределения 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, который электрической связью соединен с блоком управления, с которым также соединен датчик положения поршней.

Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель // 2503836

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В четырехцилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем два корпуса двигателя, четыре цилиндра, внутри которых расположены оппозитно установленные поршневые группы, свечи зажигания, общий входной коллектор, индивидуальные входные коллекторы, общий выхлопной коллектор выхлопных газов, индивидуальные выхлопные коллекторы, форсунку, свечи и систему управления с блоком управления, согласно изобретению топливная форсунка установлена в общем входном коллекторе, поршневые группы выполнены в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим корпусом, в котором радиально установлены постоянные магниты, вне корпусов двигателя установлена общая обмотка возбуждения.

Свободнопоршневой двигатель // 2503835

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. В свободнопоршневом двигателе, 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, 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.

Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель // 2514970

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям. В четырехцилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, две пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневые группы, между цилиндрами установлена магнитопроницаемая вставка, каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого выполнена внутренняя магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, а внутри радиально установлены постоянные магниты сегментной формы, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между магнитопроницаемой цилиндрической вставкой и внутренней магнитопроницаемой цилиндрической вставкой, а вне него установлена по меньшей мере одна обмотка возбуждения. Свободнопоршневой двигатель содержит блок управления, а в каждом цилиндре установлен датчик давления, соединенный электрической связью с блоком управления. Изобретение обеспечивает повышение надежности и мощности двигателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель // 2516767

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, конкретно - к свободнопоршневым двигателям. В четырехцилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, две пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневые группы, согласно изобретению между цилиндрами установлена магнитопроницаемая вставка, каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого выполнена внутренняя магнитопроницаемая цилиндрическая вставка, а внутри радиально установлены постоянные магниты сегментной формы, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между магнитопроницаемой цилиндрической вставкой и внутренней магнитопроницаемой цилиндрической вставкой, вне него установлена, по меньшей мере, одна обмотка возбуждения, а движение поршневых групп в противоположные стороны обеспечено механизмом согласования. Механизм согласования выполнен в виде двуплечего рычага. Двигатель содержит блок управления, а в каждом цилиндре установлен датчик давления, соединенный электрической связью с блоком управления. Изобретение обеспечивает уменьшение вибронагрузок и повышение мощности двигателя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель // 2516768

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Четырехцилиндровый свободнопоршневой двигатель, содержащий корпус двигателя, две пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневых группы, при этом каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, внутри которого в средней части установлены пальцы, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между ним и поршневыми группами, поршневые группы связаны между собой механизмом синхронизации, имеющим главный вал, проходящий сквозь корпус в обе стороны, а вне корпуса установлены и соединены с главным валом муфты обгона, которые имеют выходные валы, соединенные с генераторами. Механизм синхронизации выполнен в виде шестерни, жестко связанной с главным валом и с зубчатыми рейками на поршневых группах. Двигатель содержит блок управления, а в каждом цилиндре установлен датчик давления, соединенный электрической связью с блоком управления. Двигатель содержит датчик скорости вращения вала, соединенный электрической связью с блоком управления. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Свободнопоршневой двигатель // 2517956

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Свободнопоршневой двигатель, содержащий корпус двигателя, два оппозитно установленных цилиндра и поршневую группу, что согласно изобретению поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, в средней части которого радиально установлено несколько рядов постоянных магнитов, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между ним и цилиндрическим корпусом и содержащим магнитопрозрачные участки, а вне него установлена по меньшей мере одна обмотка возбуждения. Полость внутри цилиндрического корпуса соединена отверстием с зазором между корпусами. Двигатель содержит блок управления, а в каждом цилиндре установлен датчик давления, соединенный электрической связью с блоком управления. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, увеличение надежности двигателя. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Восьмицилиндровый свободнопоршневой двигатель // 2522253

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). В восьмицилиндровом свободнопоршневом двигателе, содержащем корпус двигателя, четыре пары оппозитно установленных цилиндров и две поршневых группы, согласно изобретению каждая поршневая группа выполнена в виде единого узла с двумя торцами и цилиндрическим пустотелым корпусом, на котором в средней части установлена зубчатая рейка, корпус двигателя выполнен с образованием зазора между ним и поршневыми группами, поршневые группы связаны между собой механизмом синхронизации, имеющим главный вал, проходящий сквозь корпус в обе стороны, а вне корпуса установлены и соединены с главным валом муфты обгона, которые имеют выходные валы, соединенные с генераторами, при этом механизм синхронизации выполнен в виде двух шестерен, жестко связанных с главным валом и взаимодействующих с зубчатыми рейками на поршневых группах. Двигатель содержит установленный в каждом цилиндре датчик давления, соединенный электрической связью с блоком управления. Изобретение обеспечивает повышение кпд и снижение вибронагрузок. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ рециркуляции выхлопных газов во внешнюю камеру сгорания свободнопоршневого энергомодуля с внешней камерой сгорания // 2525766

Изобретение относится к свободнопоршневым двигателям. Свободнопоршневой с общей внешней камерой сгорания и линейным электрогенератором энергомодуль преобразует экзотермическую энергию моторного топлива в электроэнергию и/или энергию газообразного рабочего тела высокого давления и температуры. В его состав входят одна или две расширительные машины, поршни которых соединены с якорями линейного электрогенератора, линейный электрогенератор, общая внешняя камера сгорания, система управления энергомодулем и перепускной клапан выхлопных газов, соединяющий выпускной и впускной коллекторы расширительной машины. Система управления энергомодулем определяет в соответствии с задаваемой нагрузкой на энергомодуль интервал времени открытого положения перепускного клапана выхлопных газов. При движении поршневой группы энергомодуля система управления переводит перепускной клапан в открытое положение на интервал времени в соответствии с задаваемой нагрузкой на энергомодуль. Часть выхлопных газов из выхлопного коллектора перетекают во впускной коллектор и оттуда в компрессорную полость поршневой группы, а затем вместе со сжимаемым воздухом во внешнюю камеру сгорания. Изобретение обеспечивает снижение токсичности отработавших газов энергомодуля (содержания оксидов азота NOx: NO и NO2) в режиме частичных нагрузок на энергомодуль. 1 ил.

Переносная электрическая установка // 2527927

Изобретение относится к энергетике. Переносная электрическая установка содержит тепловой двигатель и электрический генератор, установленные в корпусе. Соединенные между собой штоком рабочий поршень и вспомогательный поршень образуют в корпусе рабочую камеру теплового двигателя и вспомогательную камеру. Сердечники обмотки статора выполнены кольцевыми двутаврового сечения, кольцевые магниты охватывают шток и расположены по обеим сторонам сердечников. При движении штока с поршнем кольцевые магниты генерируют переменный электрический ток в обмотке статора. Сжатый вспомогательным поршнем во вспомогательной камере воздух может использоваться для привода пневмоинструмента. Изобретение позволяет повысить надежность работы портативной электрической установки, электрического генератора и упростить конструкцию теплового двигателя. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Электрогенератор // 2533385

Изобретение относится к машиностроению. Электрогенератор содержит двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электрическую машину, электрические конденсаторы и аккумулятор, электрические блоки для преобразования электроэнергии и электронный блок управления. ДВС применен бесшатунный оппозитный с возвратно-поступательным движением поршней. Цилиндры ДВС размещены в ряд и присоединены к картеру через пружины. Поршни жестко соединены штоками. На штоках размещены подвижные части электрических машин, ограничительные тарелки, пальцы, датчики положения и скорости движения штоков. Неподвижные части электрических машин размещены на картере. Достигается снижение выброса вредных веществ в атмосферу. 6 ил.

Способ генерирования сжатого воздуха свободнопоршневым энергомодулем с общей внешней камерой сгорания // 2537324

Изобретение относится к энергомашиностроению. Способ генерирования сжатого в компрессорных полостях поршневых групп атмосферного воздуха свободнопоршневым энергомодулем с общей внешней камерой сгорания и оппозитным движением поршневых групп, включающим две расширительные машины с поршневыми группами энергомодуля, внешнюю камеру сгорания, установленный между компрессорными полостями и камерой сгорания двухходовой воздухораспределительный клапан и систему управления, согласно изобретению в момент времени, когда в камеру сгорания поступит масса сжатого в компрессорных полостях поршневых групп воздуха, система управления переводит двухходовой воздухораспределительный клапан в положение, при котором закрывается доступ сжатого в компрессорных полостях поршневых групп атмосферного воздуха во внешнюю камеру сгорания и открывается путь потребителю сжатого в компрессорных полостях поршневых групп воздуха. Изобретение обеспечивает расширение области применения путем получения на выходе сжатого атмосферного воздуха. 1 ил.

Устройство преобразования тепловой энергии в электрическую // 2537995

Изобретение относится к устройствам, преобразующим тепловую энергию в электрическую. Устройство преобразования тепловой энергии в электрическую в двигателе внутреннего сгорания содержит линейно расположенные цилиндры, поршни, жестко соединенные между собой штоком, при этом на штоке жестко закреплен ротор, состоящий из конденсаторных пластин, между которыми находятся плоскостные катушки индуктивности, связанные со статором и взаимодействующие с конденсаторными пластинами. Изобретение обеспечивает повышение КПД, ресурса работы. 2 ил.