Устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания

Авторы патента:

H02N2/00 - Электрические машины вообще с использованием пьезоэлектрического эффекта, электрострикции или магнитострикции (генерирование механических колебаний вообще B06B; пьезоэлектрические, электрострикционные или магнитострикционные элементы вообще H01L 41/00)

H02K7/18 - конструктивное сопряжение электрического генератора с механическим приводным двигателем, например с турбиной (при отличиях, касающихся главным образом приводного двигателя, см. соответствующие подклассы в разделе F, например F03B 13/00)

F02B63/04 - для привода электрических генераторов

Владельцы патента RU 2645792:

Семенов Александр Алексеевич (RU)

Изобретение относится к приспособлениям поршневых ДВС для получения электроэнергии, питающей электрооборудование автомобиля. Разработано устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания, содержащем рабочий цилиндр, поршень с кольцами, шатун и коленчатый вал, в котором дополнительно в рабочий цилиндр вставлена гильза, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены вставки на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками и связаны в электрическую сеть с преобразователем и аккумулятором-накопителем. Предлагаемое изобретение позволяет получать дополнительную энергию процесса сжатия и расширения, повышая КПД двигателя, уменьшить габариты двигателя за счет ликвидации катушек с намоткой и уменьшением диаметра рабочего цилиндра. 2 ил.

Изобретение относится к приспособлениям поршневых ДВС для получения электроэнергии, питающей электрооборудование автомобиля.

Из уровня техники известна заявка на изобретение способ генерирования электрической энергии в поршневом двигателе внутреннего сгорания (заявка №2006138304, кл. F02B 63/04, опубл. 2008.05.10). Способ основан на преобразовании на тактах всасывания и рабочего хода кинетической энергии движения поршней в электрическую путем линейного перемещения последних с расположенными на них постоянными кольцевыми магнитами вдоль цилиндров, на внутренней поверхности которых смонтированы статорные обмотки.

Недостатком способа является уменьшение мощности ДВС за счет увеличения массы поршней и отрицательное влияние на ход поршней магнитной индукции.

Из известных наиболее близким по технической сущности является гибридная установка, в основу которой поставлен поршневой двигатель, выполняющий роль линейного генератора. В этой системе, которая получила название FPEG (Free Piston Engine Linear Generator), W-образный поршень покрыт неодим-железо-борным магнитным сплавом, а стенки камеры покрыты проволочной обмоткой. Заряд возникает при движении магнитного поршня внутри катушки, и принцип этой работы похож на знакомую индукцию (http://www.tytlabs.com/tech/fpeg/ Free Piston Engine Linear Generator "FPEG". Тойота центр научно-исследовательских лабораторий. 2014 г.).

Недостатком является наличие катушки с большим количеством витков намотки и большой емкости батарей.

Предлагаемое изобретение направлено на симбиоз двигателя внутреннего сгорания и генератора.

Техническим результатом является повышение КПД ДВС, снижение расхода топлива.

Это достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, имеющем рабочий цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, дополнительно в рабочем цилиндре устанавливается специальная гильза, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены специальные вставки на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками. Этот сэндвич обеспечивает разность напряжений на каждой из вставок, которая создается двумя способами: первый за счет трения колец поршня о поверхность диэлектрических пластинок, второй действием давления над поршнем на пьезоэлементы вставок. Выработанная электроэнергия накапливается в аккумуляторах и используется для гибридной ходовой части.

Предлагаемое устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания реализуется с помощью устройства (фиг. 1). На фиг. 2 изображена специальная вставка.

Устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания, содержащем рабочий цилиндр 1, поршень с кольцами 8, шатун 4 и коленчатый вал 3, в котором дополнительно в рабочий цилиндр 1 вставлена гильза 7, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены вставки 2 на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы 9, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками 10 и связаны в электрическую сеть с преобразователем 6 и аккумулятором-накопителем 5.

Устройство работает следующим образом. В цикле сгорания и расширения происходит зажигание искрой свечи накаливания сжатой смеси топлива, под давлением образующихся газов поршень двигается в нижнюю мертвую точку. Поршневые кольца поршня 8 (фиг. 1) из проводящего металла трутся о поверхности диэлектрических металлокерамических пластинок 10 (фиг. 2), покрывающих пьезоэлементы 9 (фиг. 2) гильз со специальными вставками 2 (фиг. 1), при этом статический электрический заряд снимается с диэлектрических металлокерамических пластинок 10 (фиг. 2) и металлической поверхности рабочего цилиндра 1 (фиг. 1) и по каналам-проводам передается в электрическую сеть с преобразователем 6 и аккумулятором-накопителем 5 (фиг. 1). Кроме этого давление над поршнем через диэлектрические металлокерамические пластинки 10 (фиг. 2) передается пьезоэлементам 9 (фиг. 2), сжимая их и вырабатывая ток, который по проводникам передается в аккумулятор-накопитель 5 (фиг. 1). Накопленная энергия в аккумуляторе-накопителе может использоваться в гибридном двигателе для вращения исполнительных двигателей колес. Кроме того, в дизельных двигателях энергия, получаемая в период сжатия с пьезоэлементов и диэлектрических металлокерамических пластинках, также будет поступать в аккумулятор.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получать дополнительную энергию процесса сжатия и расширения, повышая КПД двигателя, уменьшить габариты двигателя за счет ликвидации катушек с намоткой и уменьшения диаметра рабочего цилиндра.

Устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания, содержащем рабочий цилиндр, поршень с кольцами, шатун и коленчатый вал, отличающееся тем, что дополнительно в рабочий цилиндр вставлена гильза, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены вставки на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками и связаны в электрическую сеть с преобразователем и аккумулятором-накопителем.

Изобретение относится к исполнительному пьезоэлектрическому устройству, обеспечивающему значительное сдвиговое перемещение в выбранном направлении. Сущность: угол наклона волокон (2) относительно выбранного направления составляет больше 2° и меньше 40°.

Электростатический сепаратор // 2583844

Изобретение относится к системам очистки воздуха с использованием электрического поля для поляризации частиц и материала и может использоваться в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, автономных блоках фильтров или вентиляторах, а также в промышленных системах очистки воздуха.

Встроенный пьезоэлектрический источник переменного тока для свободновращающихся инерционных осесимметричных тел // 2537971

Изобретение относится к преобразователям энергии, работающим на основе применения пьезокерамических материалов, и может быть использовано в любой области техники в качестве маломощного источника переменного тока для свободновращающихся осесимметричных инерционных тел.

Высоковольтный скважинный генератор // 2432461

Изобретение относится к электрическим машинам. .

Пьезоэлектрический ультразвуковой двигатель // 2411630

Изобретение относится к области электромеханики и может быть использовано в системах позиционирования для линейного и вращательного привода различных устройств в прецизионном приборостроении и нанотехнологическом оборудовании.

Магнитомеханический преобразователь // 2411614

Изобретение относится к прецизионному позиционированию исполнительных элементов машин и механизмов с использованием магнитострикционного эффекта. .

Пьезодвигатель // 2376697

Изобретение относится к пьезотехнике и может применяться в шаговых приводах устройств автоматики для прецизионного позиционирования образцов и зондов. .

Пьезоэлектрический реверсивный двигатель // 2368061

Изобретение относится к пьезотехнике и может применяться в шаговых приводах устройств автоматики. .

Пьезоэлектрический генератор // 2358380

Изобретение относится к системам зажигания для двигателей внутреннего сгорания и может быть использовано в качестве высоковольтного источника напряжения. .

Способ и устройство точного перемещения при высоком нагрузочном сопротивлении // 2341863

Изобретение относится к устройствам точного перемещения при высоком нагрузочном сопротивлении. .

Электромеханический генератор и способ для преобразования механической вибрационной энергии в электрическую энергию // 2644573

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для питания интеллектуальных сенсорных систем, используемых в областях. Техническим результатом является повышение срока службы и уменьшение потерь энергии.

Гибридный ветро-солнечный генератор // 2643522

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, подаваемой на другой ее вход (электрический), в суммарную электрическую энергию переменного тока с возможностью работы как отдельно от каждого источника, так и совместно.

Ветро-солнечный генератор со сдвоенным ротором // 2639714

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для преобразования энергии возобновляемых источников. Технический результат заключается в повышении стабильности параметров.

Ветро-солнечный генератор со сдвоенным ротором // 2639714

Способ генерации переменных напряжений двух различных частот в турбогенераторе трехфазного тока // 2636053

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических турбогенераторах переменного трехфазного тока с электромагнитным возбуждением и с дополнительными трехфазными обмотками на статоре и на роторе для генерации напряжений двух различных частот.

Гибридный аксиальный ветро-солнечный генератор // 2633376

Изобретение относится к области электромашиностроения и может быть использовано в качестве электромеханического преобразователя механической энергии, подаваемой на один (механический) вход машины, и электрической энергии постоянного тока, подаваемой на другой ее вход (электрический), в суммарную электрическую энергию переменного тока с возможностью работы как отдельно от каждого источника, так и совместно.

Вентильный ветрогенератор постоянного тока // 2633356

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электромеханическим преобразователям энергии, и может быть использовано, например, в качестве преобразователя механической энергии воздушного потока (например, энергии набегающего воздушного потока при использовании на подвижных локальных объектах, энергии ветра при использовании на неподвижных локальных объектах), в электрическую энергию постоянного тока.

Экспедиционный генератор // 2630364

Изобретение относится к генератору переменного тока, приводимому в движение двигателем внешнего сгорания. Экспедиционный генератор содержит теплообменный корпус.

Способ подачи электрической мощности в электрическую сеть энергоснабжения // 2629565

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для подачи электрической мощности в электрическую сеть энергоснабжения. Способ подачи электрической мощности (Ps) в электрическую сеть энергоснабжения осуществляют (120) посредством по меньшей мере первого и второго ветровых парков (112).

Устройство вентиляции и электропитания вычислительного устройства двигателя летательного аппарата // 2629303

Изобретение относится к энергетике. В устройстве (110) вентиляции и электропитания вычислительного устройства (112) двигателя летательного аппарата, включающем в себя воздушный винт (124), связанный со средствами (126) приведения в движение и способный генерировать воздушный поток (130) для вентиляции вычислительного устройства, и средства (120) подачи воздуха вблизи от вычислительного устройства, воздушный винт установлен в средствах подачи воздуха, а средства приведения в движение включают в себя электрическую машину (126), способную функционировать в качестве двигателя для приведения в движение воздушного винта и в качестве генератора для электропитания вычислительного устройства.

Двигатель внутреннего сгорания // 2626608

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно, к двигателям внутреннего сгорания. Благодаря стандартной конструкции коленчатого вала (6), имеющего противовесы (30), при его вращении постоянно изменяется расстояние от поверхности противовеса (30) до обмотки переменного тока (31), поэтому магнитное сопротивление также изменяется по периодическому закону.