CZ302310B6 - Linear free-piston engine-generator - Google Patents

Linear free-piston engine-generator Download PDF

Info

Publication number
CZ302310B6
CZ302310B6 CZ20090860A CZ2009860A CZ302310B6 CZ 302310 B6 CZ302310 B6 CZ 302310B6 CZ 20090860 A CZ20090860 A CZ 20090860A CZ 2009860 A CZ2009860 A CZ 2009860A CZ 302310 B6 CZ302310 B6 CZ 302310B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
stator
linear motor
motor generator
piston
rotor
Prior art date
Application number
CZ20090860A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2009860A3 (en
Inventor
Vysoký@Ondrej
Original Assignee
Ceské vysoké ucení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ceské vysoké ucení technické v Praze filed Critical Ceské vysoké ucení technické v Praze
Priority to CZ20090860A priority Critical patent/CZ302310B6/en
Publication of CZ2009860A3 publication Critical patent/CZ2009860A3/en
Publication of CZ302310B6 publication Critical patent/CZ302310B6/en

Links

Abstract

In the present invention, there is disclosed a linear free-piston engine-generator consisting of at least two cylinders (1, 11) with cylinder heads (4, 10) and cylinder pistons (15, 16) coupled with piston rods (19, 20). One piston rod (19) is connected to a rotor (17) and the other piston rod (20) is connected to stator (18) for defining a magnetic coupling between the rotor (17) and the stator (18). The stator (18) is provided with output terminals (23, 24, and 25) and the ends of the piston rods (19, 20) are provided with springs (21, 22). That is the case where both the rotor (17) and the stator (18) move wherein the rotor (17) is provided with a winding and the stator (18) is provided with magnets.

Description

Lineární motorgenerátor s volnými pístyLinear motor generator with free pistons

Oblast technikyTechnical field

Technické řešení se týká lineárního motorgenerátoru s volnými písty.The technical solution concerns a linear motor generator with free pistons.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Motory s volnými písty jsou zvláštní kategorií termodynamických strojů, jejichž pístový systém není spojen kinematicky s nějakou výstupní hřídelí. Výstupem těchto motorů tedy není mechanický výkon na výstupním hřídeli, ale má nějakou odlišnou formu. Nejčastěji je to elektrický výkon, který se vytváří pomocí lineárního elektrického motorgenerátoru. Ten je pevně spojen i5 s pístovou skupinou motoru. Obdobně může být na výstupu výkon pneumatický nebo hydraulický, v obou případech se předpokládá bezpřevodové využití translačmho pohybu pístové skupiny.Free piston engines are a special category of thermodynamic machines whose piston system is not coupled kinematically to an output shaft. The output of these motors is therefore not mechanical power on the output shaft, but takes some different form. Most often, it is the electrical power generated by a linear electric motor generator. It is firmly connected to the piston group of the i5. Similarly, the output can be pneumatic or hydraulic, in both cases a gearless use of the translational movement of the piston group is assumed.

Princip těchto motorů je popsán již několik desetiletí, dodnes však je jejich využití v průmyslu velmi omezené a okrajové. Důvodem je především komplikované řízení těchto motorů, které bez možností současné technologie mikropočítačů a prvků výkonové elektroniky bylo drive praktickyThe principle of these engines has been described for several decades, but their use in industry is still very limited and marginal. The reason is the complicated control of these motors, which without the possibility of current technology of microcomputers and power electronics

2o nerealizovatelné. V současné době zájem naopak roste, protože dnešní technologické možnosti umožňují konstrukci adekvátních řídicích systémů a dají se proto využít ostatní výhodné přednosti těchto motorů. Výzkumné práce na motorech s volnými písty se provádí především na špičkových univerzitách a u některých výrobců automobilů. Existuje řada prototypů nebo funkčních vzorků těchto motorů, vzniklých vesměs na univerzitách v US, GB, CZ, DE, SE, JP, AU, ale v současnosti není znám žádný průmyslový výrobek této kategorie na trhu. Kinematický koncept se volí podle požadovaného výkonu. Pro malé výkony může být výhodná koncepce jednoválcová, zde vratný pohyb pístu zajišťuje přídavná pružina. Pro vyšší výkony se obvykle používá dvouválcové uspořádání. Typickou konfiguraci této dvouválcové varianty využívají např. experimentální motory LCE-01, LCE-02 a LCE02P, navržené a postavené kolektivem předkladatele na ČVUT Praha, fakulta elektrotechnická. Princip je na obr. 1. Podobnou koncepci mají výzkumné projekty na West Virginia University, US, projekt Volvo spolu s Chalmers University v Goteborgu, SE. Velmi zajímavý je projekt na Sandia National Laboratory, US, který navíc počítá se spalováním chudé směsi při extremně vysokém kompresním poměru až 1 : 40. Unikátní je projekt firmy Pempek, AU, zde zatím lze pouze obdivovat pěkné animace a předkládané vyso35 ké měrné výkony, které pokud je známo, nejsou dostatečně podloženy experimentem. Tento přehled samozřejmě není úplný. Společným rysem všech těchto konstrukcí je experimentální charakter a nelze tedy porovnávat parametry podle nějakého průmyslového vzoru, Na základě teoretických i experimentálních výsledků s motory LCE01 a LCE02 a porovnáním svýše uvedenými konstrukcemi byly stanoveny meze možností motorů s kinematickým principem podle obr. 1.2o not feasible. Today, on the contrary, interest is growing, because today's technological capabilities allow for the design of adequate control systems and can therefore take advantage of other advantageous advantages of these engines. Research work on free-piston engines is carried out primarily at top universities and some car manufacturers. There are a number of prototypes or functional samples of these engines, created mostly at universities in the US, GB, CZ, DE, SE, JP, AU, but currently no industrial product of this category is known on the market. The kinematic concept is selected according to the required power. For low performances, the single cylinder concept may be advantageous, here the reciprocating piston movement is provided by an additional spring. For higher performance, a two-cylinder arrangement is usually used. Typical configuration of this two-cylinder variant is used for example by experimental engines LCE-01, LCE-02 and LCE02P, designed and built by the applicant's team at the Czech Technical University in Prague, Faculty of Electrical Engineering. The principle is shown in Figure 1. A similar concept has research projects at West Virginia University, US, a Volvo project with Chalmers University in Goteborg, SE. Very interesting is the project at Sandia National Laboratory, US, which also counts on burning lean mixture at extremely high compression ratio of up to 1: 40. Unique is the project of Pempek, AU, here so far you can only admire nice animations and high specific performance, which, as far as is known, are not sufficiently supported by experiment. Of course, this overview is not complete. The common feature of all these constructions is an experimental character and therefore it is not possible to compare parameters according to some industrial model. Based on theoretical and experimental results with the LCE01 and LCE02 engines and comparing the above constructions, the limits of engine possibilities were determined.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny lineárním motorgenerátorem s volnými písty podle tohoto řešení. Jeho podstatou je to, že je tvořen alespoň dvěma válci s hlavami a s písty propojenými s pístními tyčemi. K jedné pístní tyči je připojen rotor a k druhé pístní tyči je připojen stator pro zajištění magnetické vazby mezi rotorem a statorem. Stator je opatřen výstupními svorkami a konce pístních tyčí jsou opatřeny pružinami.The above drawbacks are largely overcome by the free piston linear motor generator of this solution. Its essence is that it consists of at least two cylinders with heads and pistons connected to piston rods. A rotor is connected to one piston rod and a stator is connected to the other piston rod to provide magnetic coupling between the rotor and stator. The stator is provided with output terminals and the ends of the piston rods are provided with springs.

Pro jasnost se uvádí, že lineární motor vznikne rozříznutím a rozvinutím statoru i rotoru točivého motoru. U klasického motoru je označení stator a rotor jasné, ale u lineárního jsou, jednoduše řečeno, dva ploché díly. Většinou se jako stator označuje část s magnety. A rotor je pohybující se část s vinutím.V daném případě se pohybuje rotor i stator.For the sake of clarity, it is stated that the linear motor is formed by cutting and unfolding the stator and rotor of the rotating motor. In a classic motor, the stator and rotor are clear, but in the case of a linear motor, there are two flat parts. Usually the stator is the magnet part. And the rotor is the moving part with the winding. In this case the rotor and the stator are moving.

- 1 CZ 302310 B6- 1 GB 302310 B6

Hlavy dvoutaktních spalovacích motorů jsou v případě zážehové verze stroje s výhodou opatřeny zapalovacími svíčkami a tlakovými elektronickými vstřikovací plynného nebo kapalného paliva. U vznětové verze stroje jsou v hlavách tlakové vstřikovače nafty a veškeré další elementy pro zajištění optimálního spalování. Na sacím potrubí může být umístěno turbodmychadlo propojené s elektromotorem spojeným s řídicí jednotkou a přívodní větve sacího potrubí k hlavím motoru jsou s výhodou opatřeny jazýčkovými ventily.The heads of the two-stroke internal combustion engines are preferably provided with spark plugs and pressure electronic gas or liquid fuel injectors in the case of a spark ignition version of the machine. The diesel version of the machine is equipped with diesel fuel injectors and all other elements for optimum combustion. A turbocharger connected to an electric motor connected to the control unit may be located on the intake manifold and the intake manifolds to the engine heads are preferably provided with reed valves.

Na vstupu výfukového potrubí je ve výhodném provedení připojena turbína a propojena s elektrickým generátorem.At the inlet of the exhaust pipe, a turbine is preferably connected and connected to an electric generator.

Pružiny mohou být mechanické nebo pneumatické nebo hydraulické nebo různě kombinované z uvedených možností.The springs may be mechanical or pneumatic or hydraulic or a combination of the above.

Společný blok válců pouze na jedné straně motoru technologicky zjednodušuje systémy chlazení, výfukový systém, systém sání, kabeláž. Takové řešení zvyšuje i výkonovou hustotu celého stroje.A common cylinder block on only one side of the engine technologically simplifies cooling systems, exhaust system, intake system, wiring. Such a solution also increases the power density of the whole machine.

Vyplachování válců nezávislým dmychadlem, poháněným elektromotorem zlepšuje plnění válců a umožňuje přechod na přeplňovaný mod práce motoru s jednoduchým a přesným řízením plnění válců. To vede ke zvyšování výkonu a účinnosti motoru.Flushing the cylinders with an independent electric motor-driven blower improves the filling of the cylinders and allows the transition to the supercharged mode of operation of the engine with simple and precise control of the filling of the cylinders. This leads to increased engine power and efficiency.

Nová konfigurace lineárního motorgenerátoru předpokládá, že rotorová část motoru tj. magnety, je součástí jedné pístní tyče a statorová část tj. cívky, je součástí druhé pístní tyče sousedního pístu. Při stejných hmotách obou částí motoru a protiběžného pohybu obou pístů je vzájemná rychlost rotoru a statoru dvojnásobná. Výsledkem je možnost zásadního snížení hmoty celého lineárního motoru při zachování původního výkonu.The new configuration of the linear motor generator assumes that the rotor part of the motor, ie the magnets, is part of one piston rod and the stator part, ie the coil, is part of the second piston rod of the adjacent piston. With the same masses of the two parts of the engine and the opposite movement of the two pistons, the relative speed of the rotor and stator is twice as high. The result is the possibility of significantly reducing the mass of the linear motor while maintaining the original power.

Časování rozvodu motoru je technickými prostředky navrženo tak, aby zbytková kinetická energie expandujících výfukových plynů byla využita výfukovou turbínou. Turbína je spojena s elektrickým generátorem, který vyrobenou energii využívá především pro hrazení výkonu elektrického turbodmychadla a dále může být doplňkovým výkonem hlavního, lineárního generátoru. Výhodou tohoto uspořádání je snadné řízení tohoto přídavného výkonu na elektrické straně.Engine timing is technically designed so that the residual kinetic energy of the expanding exhaust gas is utilized by the exhaust turbine. The turbine is connected to an electric generator, which uses the generated energy mainly to cover the power of the electric turbocharger and can be additional power of the main, linear generator. The advantage of this arrangement is the easy control of this additional power on the electrical side.

Uvedené řešení zvyšuje výkonové parametrů motorů s volnými písty zvyšuje hustotu výkonu, termodynamickou účinnost stroje a současně umožňuje zjednodušení mechanické sestavy stroje. Pružinový systém a hmota pohyblivé části určují kmitočet mechanické rezonance systému, při které stroj pracuje. Zásadní výhodou práce pouze v jednom pracovním bodě při mechanické rezonanci je možnost dokonale optimalizovat spalovací proces, jehož důsledkem je vyšší termodynamická účinnost.Proto se předpokládá automatické vypínání motoru při nízkém odběru energie a kooperace s dalšími zdroji energie, například na palubě vozidla.Said solution increases the performance parameters of free piston engines increases the power density, the thermodynamic efficiency of the machine and at the same time allows simplification of the mechanical assembly of the machine. The spring system and the mass of the moving part determine the frequency of the mechanical resonance of the system at which the machine operates. The main advantage of working at only one operating point at mechanical resonance is the possibility to perfectly optimize the combustion process, which results in higher thermodynamic efficiency. Therefore, it is assumed that the engine is switched off automatically at low power consumption and cooperates with other energy sources such as on board.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Příkladný lineární motorgenerátor s volnými písty, podle tohoto technického řešení bude podrobněji popsán na konkrétním příkladu provedení s pomocí přiloženého výkresu, kde na obr. 1 je znázorněno schéma stávajících motorgenerátoru a na obr. 2 je schématicky znázorněn v řezu příkladný motorgenerátor.An exemplary linear free-piston motor generator according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a schematic of existing motor generators and Fig. 2 schematically shows an exemplary motor generator.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zážehová verze lineárního motorgenerátoru s volnými písty 15, 16 je tvořena dvěma válci 1, li s hlavami 4, 10 a s písty 15, 16, propojenými s pístní tyčí 19, 20. Kjedné pístní tyči 19 je připojen rotor Π a k druhé pístní tyči 20 je připojen stator J_8 pro vytvoření magnetické vazby mezi rotorem 17 a statorem J_8. Stator 18 je opatřen výstupními svorkami 23, 24, 25 a konce pístníchThe spark-ignition version of the linear motor generator with free pistons 15, 16 consists of two cylinders 1, 11 with heads 4, 10 and with pistons 15, 16 connected to the piston rod 19, 20. One piston rod 19 is connected with rotor Π and the other piston rod 20 a stator 18 is connected to form a magnetic coupling between the rotor 17 and the stator 18. The stator 18 is provided with output terminals 23, 24, 25 and piston ends

-2CZ 302310 B6 tyčí 19, 20 jsou opatřeny mechanickými pružinami 21, 22. Hlavy 4, JO dvoutaktních spalovacích motorů jsou opatřeny zapalovacími svíčkami 2, 9 a tlakovými elektronickými vstřikovači 3, 8 paliva.The rods 19, 20 are provided with mechanical springs 21, 22. The heads 4, 10 of the two-stroke internal combustion engines are provided with spark plugs 2, 9 and pressure electronic fuel injectors 3, 8.

s Na sacím potrubí 7 je umístěno turbodmychadlo 5 propojené s elektromotorem 6 spojeným s řídící jednotkou a přívodní větve sacího potrubí 2 k hlavám 4, JO motoru jsou opatřeny jazýěkovymi ventily 26, 27. K výfukovému potrubí 15 je připojena turbína 13 připojená k elektrickému generátoru Γ4.s The turbocharger 5 is connected to the intake manifold 7, connected to the electric motor 6 connected to the control unit and the intake manifolds 2 to the engine heads 4, 10 are provided with reed valves 26, 27. .

io Základem řešení jsou tedy dva válce 1, H s písty 15, ]_6 vedle sebe. Každý píst 15, 16 je pístní tyčí 19, 20 spojen s jednou částí lineárního motorgenerátoru a současně s pružinovým systémem s pružinami 21, 22, zajišťujícím operace v okolí mechanické rezonance systému. Na jedné pístní tyči 19 je umístěn rotor 17 lineárního generátoru a na druhé pístní tyči 20 je umístěn stator 18, obsahující systém cívek s přívodními svorkami 23, 24, 25. Konstrukce je navržena tak, aby obě i? část! motoru měly stejnou hmotu pro zajištění identické rezonanční frekvence. Pohyb obou pístních tyčí 19, 20 je protiběžný a vzájemná rychlost obou částí motoru je dvakrát vyšší než pístová rychlost každého pístu 15, 16. Využitím tohoto řešení lze navrhnout elektrickou část stroje s výrazně sníženou hmotností. Současně jsou i menší problémy s vibracemi celého spoje v porovnání s koncepcí klasickou podle obr. I.The base of the solution is therefore two cylinders 1, H with pistons 15, 16 next to each other. Each piston 15, 16 is connected by a piston rod 19, 20 to one part of a linear motor generator and at the same time to a spring system with springs 21, 22 providing operations around the mechanical resonance of the system. On one piston rod 19 there is a rotor 17 of the linear generator and on the other piston rod 20 there is a stator 18 comprising a coil system with supply terminals 23, 24, 25. The design is designed to both. part! the engine had the same mass to ensure the same resonant frequency. The movement of the two piston rods 19, 20 is counter-rotating, and the relative speed of the two engine parts is twice as high as the piston speed of each piston 15, 16. By using this solution it is possible to design the electrical part of the machine with significantly reduced weight. At the same time, there are also minor problems with vibration of the whole joint compared to the classical concept according to Fig. I.

Základní termodynamický cyklus je dvoutaktní. Tradiční nevýhody tohoto termodynamického oběhu tj. špatné vyplachování a únik nové směsi do výfukového systému, jsou vyřešeny tlakovým vstřikováním paliva do spalovacího prostoru s použitím stlačeného vzduchu. S tímto zařízením lze dosáhnout podobných exhalaěních parametrů jako u čtyřtaktního motoru. Vyplachování je řešeno nezávislým turbodmychadlem 5, poháněným elektrickým motorem 6. Hmotnostní podíl vzduchu, který se po uzavření rozvodových kanálů ve válci 1, 11 komprimuje, je nelineární funkcí otáček elektrického motoru 6 turbodmychadla 5. Řízení požadovaného výkonu stroje lze při tomto uspořádání zajistit regulací otáček elektrického motoru 6 turbodmychadla 5.The basic thermodynamic cycle is two-stroke. The traditional disadvantages of this thermodynamic cycle, ie poor flushing and leakage of new mixture into the exhaust system, are solved by pressure injection of fuel into the combustion chamber using compressed air. With this device, similar exhalation parameters can be achieved as with a four-stroke engine. Flushing is accomplished by an independent turbocharger 5 driven by an electric motor 6. The mass fraction of air which is compressed after closing the manifolds in the cylinders 1, 11 is a non-linear function of the speed of the electric motor 6 of the turbocharger 5. electric motor 6 turbocharger 5.

Zbytková kinetická energie výfukových plynů je předána turbíně J3 ve výfukovém potrubí 12. Turbína Γ3 je spojena s vysokootáčkovým elektrickým generátorem 14· Výstupní výkon tohoto generátoru 14 především hradí výkon elektrického turbodmychadla 5 a další eventuální výkon se připojuje k elektrickému výstupu celého stroje.The residual kinetic energy of the exhaust gases is transmitted to the turbine 13 in the exhaust pipe 12. The turbine 13 is connected to a high-speed electric generator 14.

Proti každému pístu 15,16 je na opačné straně pístní tyče 19, 20 pružina 21, 22, která může být mechanická nebo pneumatická. Její charakteristika je navržena tak, aby při dané hmotě pohyblivé části - píst 15,16, pístní tyč 19, 20, pohyblivá část generátoru 14, byla vytvořena kmitavá soustava, jejíž rezonanční frekvence odpovídá požadované pracovní frekvenci stroje. Oba písty 15. 16 pracují v protiběžném režimu. Základní synchronizace obou pístů J_5, 16 je zajištěna počáteční polohou pístů 16,16 v okamžiku startu, tj. oba písty 15,16 jsou v horní úvrati, kdy lineární generátor 14 pracuje v motorovém režimu. Po dosažení požadované amplitudy kmitů je přesná synchronizace zajištěna řídicím systémem. Ten určuje dávku paliva pro každý píst 15.16 a okamžik zážehu v konkrétním termodynamickém cyklu. Magnetická vazba mezi rotorem Γ7 a statorem 18 při protiběžném pohybu pístů 15. 16 disponuje s dvojnásobnou rychlostí proti rychlosti pístové, což způsobuje výrazné snížení rozměrů a hmoty celého lineárního motorgenerátoru, pokud se zajistí stejné hmoty rotoru Γ7 i statoru j_8 a použijí se stejné mechanické nebo pneumatické pružiny 21.22. Tím vzniká kmitavá soustava, pracující v oblasti své rezonanční frekvence, kde je v rovnováze přírůstek energie dodané systému shořením dávky paliva v každém cyklu a odvodem elektrické energie do zátěže přes výstupní svorky 23, 24, 25, přitom energie stlačené pružinyOpposite to each piston 15, 16, on the opposite side of the piston rod 19, 20 is a spring 21, 22, which may be mechanical or pneumatic. Its characteristic is designed so that for a given mass of the movable part - the piston 15, 16, the piston rod 19, 20, the movable part of the generator 14, an oscillating system is created whose resonant frequency corresponds to the desired operating frequency of the machine. Both pistons 15, 16 operate in counter-rotating mode. The basic synchronization of the two pistons 15, 16 is ensured by the initial position of the pistons 16, 16 at the moment of start, i.e. both pistons 15, 16 are at the top dead center when the linear generator 14 is operating in the engine mode. Upon reaching the desired oscillation amplitude, precise synchronization is provided by the control system. This determines the fuel dose for each piston 15.16 and the moment of ignition in a particular thermodynamic cycle. The magnetic coupling between the rotor a7 and the stator 18 when the pistons 15 and 16 are counter-rotating moves 16 times the speed of the piston, causing a significant reduction in the size and mass of the entire linear motor generator if the same masses of rotor i7 and stator 18 are used. pneumatic springs 21.22. This creates an oscillating system operating in the region of its resonant frequency, where the increment of the energy delivered to the system is balanced by burning the fuel charge in each cycle and discharging the electrical energy to the load through the output terminals 23, 24, 25 while compressing the spring energy.

21 zajistí zpětný pohyb pístní tyče 19 a pístu 15 ve fázi komprese, současně probíhá vyplachování výfukových plynů z předchozího cyklu a náplň nového odměřeného množství vzduchu pro nový cyklus a to zajišťuje turbodmychadlo 5, kterým otáčí elektrický motor 6 a jehož otáčky jsou řízeny řídicí jednotkou tak, aby se zajistil přesný požadovaný poměr palivo/vzduch v následujícím cyklu a rozdělení, do kterého válce 1, 11 se nová dávka vzduchu dostane se zajistí jazýěko55 vými ventily 26, 27, umístěnými v sacím potrubí 7.21 ensures the backward movement of the piston rod 19 and the piston 15 in the compression phase, at the same time the exhaust gas flushing from the previous cycle and the filling of a new measured amount of air for the new cycle are carried out. in order to ensure the exact desired fuel / air ratio in the next cycle and the distribution into which the cylinders 1, 11 the new air charge reaches is secured by a valve 55 through the exhaust valves 26, 27 located in the intake manifold 7.

-3CZ 302310 B6-3GB 302310 B6

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Lineární motorgenerátor s volnými písty, podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění pře? devším v oboru hybridních vozidel, jako základní jednotka výkonu vozidla. Při této aplikaci se předpokládá kooperace s dalšími energetickými zdroji na palubě s různými výkonovými hustotami. Lineární motorgenerátor je navržen tak, aby vozidlu zajistil stálou požadovanou rychlost v ustáleném stavu. Přechodové stavy jako rozjezd vozidla nebo rekuperační brzdění je zajištěno spoluprácí tohoto motorgenerátoru a dalšími palubními zdroji s vysokou výkonovou hustotou, například superkondenzátory. Další aplikační oblastí jsou systémy UPS s požadavkem na rychlý start náhradního zdroje. Velmi zajímavá aplikace je z oblasti kogeneračních jednotek. V tomto případě je pravděpodobnější úprava pro spalování plynných uhlovodíků typu LPG nebo zemní plyn.Linear motor generator with free pistons, according to this technical solution will find application over? in the field of hybrid vehicles, as the basic unit of vehicle performance. This application assumes cooperation with other power sources on board with different power densities. The linear motor generator is designed to provide the vehicle with a constant steady-state desired speed. Transient conditions such as vehicle starting or regenerative braking are provided by the cooperation of this motor generator and other high power density onboard power supplies such as supercapacitors. Another area of application is UPS systems requiring a quick start of a replacement power supply. A very interesting application is from the field of cogeneration units. In this case, treatment for the combustion of gaseous hydrocarbons of the LPG type or natural gas is more likely.

Claims (6)

1. Lineární motorgenerátor s volnými písty, vyznačující se tím, že je tvořen alespoň dvěma válci (1, 11) s hlavami (4, 10) a s písty (15, 16) propojenými s pístní tyčí (19, 20), přičemž k jedné pístní tyči (19) je připojen rotor (17) a k druhé pístní tyči (20) je připojen stator (18) pro vymezení magnetické vazby mezi rotorem (17) a statorem (18), stator (18) je opatřenLinear motor generator with free pistons, characterized in that it comprises at least two cylinders (1, 11) with heads (4, 10) and pistons (15, 16) connected to a piston rod (19, 20), one a rotor (17) is connected to the piston rod (19) and a stator (18) is connected to the second piston rod (20) to define the magnetic coupling between the rotor (17) and the stator (18), the stator (18) is provided 25 výstupními svorkami (23, 24, 25) a konce pístních tyčí (19, 20) jsou opatřeny pružinami (21, 22).25, the output terminals (23, 24, 25) and the ends of the piston rods (19, 20) are provided with springs (21, 22). 2. Lineární motorgenerátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že hlavy (4, 10) spalovacích motorů jsou opatřeny zapalovacími svíčkami (2, 9) a tlakovými elektronickými vstřikovali (3, 8) paliva při zážehové verzi stroje.Linear motor generator according to claim 1, characterized in that the heads (4, 10) of internal combustion engines are equipped with spark plugs (2, 9) and pressure electronic fuel injectors (3, 8) in the ignition version of the machine. 3. Lineární motorgenerátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že hlavy (Linear motor generator according to claim 1, characterized in that the heads ( 4, 10) spalovacích motorů jsou opatřeny tlakovými elektronickými vstřikovací paliva při vznětové verzi stroje.4, 10) internal combustion engines are provided with pressurized electronic injection fuels in the diesel version of the machine. 35 4. Lineární motorgenerátor podle nároku 2, vyznačující se tím, že na sacím potrubí (7) je umístěno turbodmychadlo (Linear motor generator according to claim 2, characterized in that a turbocharger (7) is arranged on the suction line (7). 5) propojené s elektromotorem (6) spojeným s řídicí jednotkou a přívodní větve sacího potrubí (7) k hlavám (4, 10) motoru jsou opatřeny jazýčkovými ventily (26, 27).5) connected to an electric motor (6) connected to the control unit and the intake manifolds (7) to the engine heads (4, 10) are provided with reed valves (26, 27). 40 5. Lineární motorgenerátor podle kteréhokoli z uvedených nároků, vyznačující se tím, že k výfukovému potrubí (15) je připojena turbína (13) připojená k elektrickému generátoru (14).Linear motor generator according to any one of the preceding claims, characterized in that a turbine (13) connected to the electric generator (14) is connected to the exhaust pipe (15). 6. Lineární motorgenerátor podle kteréhokoli z výše uvedených nároků, vyznačujícíLinear motor generator according to any of the above claims, characterized by: 45 se t ím , že pružiny (21, 22) jsou mechanické a/nebo pneumatické a/nebo hydraulické a/nebo kombinace těchto možností.The springs (21, 22) are mechanical and / or pneumatic and / or hydraulic and / or a combination of these.
CZ20090860A 2009-12-17 2009-12-17 Linear free-piston engine-generator CZ302310B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20090860A CZ302310B6 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Linear free-piston engine-generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ20090860A CZ302310B6 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Linear free-piston engine-generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2009860A3 CZ2009860A3 (en) 2011-02-16
CZ302310B6 true CZ302310B6 (en) 2011-02-16

Family

ID=43585355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ20090860A CZ302310B6 (en) 2009-12-17 2009-12-17 Linear free-piston engine-generator

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ302310B6 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3594622A (en) * 1969-02-24 1971-07-20 Tokyo Shibaura Electric Co A linear comb-shaped synchronous motor
JPS60255050A (en) * 1984-05-30 1985-12-16 Hino Motors Ltd Retarder of automobile
WO2000055482A1 (en) * 1999-03-16 2000-09-21 Felix Iliich Pinsky Internal combustion engine with a linear electric a.c. generator
NL1015364C2 (en) * 2000-05-31 2001-12-03 Louis Alexander Sarphati Electric motor with two contra-rotating rotors coupled via geared racks and intermediate output shaft
DE102004062440A1 (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free-piston device for e.g. motor vehicles has piston receiving element, in which piston device moves linearly whereby pressure sensor is arranged at piston receiving element

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3594622A (en) * 1969-02-24 1971-07-20 Tokyo Shibaura Electric Co A linear comb-shaped synchronous motor
JPS60255050A (en) * 1984-05-30 1985-12-16 Hino Motors Ltd Retarder of automobile
WO2000055482A1 (en) * 1999-03-16 2000-09-21 Felix Iliich Pinsky Internal combustion engine with a linear electric a.c. generator
NL1015364C2 (en) * 2000-05-31 2001-12-03 Louis Alexander Sarphati Electric motor with two contra-rotating rotors coupled via geared racks and intermediate output shaft
DE102004062440A1 (en) * 2004-12-16 2006-06-29 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Free-piston device for e.g. motor vehicles has piston receiving element, in which piston device moves linearly whereby pressure sensor is arranged at piston receiving element

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Doc. Ing. O. Vysoky, CSc, Ing. P Nemecek, Rizeni netradicniho spalovaciho motoru, Sdelovaci technika, ST 6/2005, str. 18-19 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2009860A3 (en) 2011-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5002020A (en) Computer optimized hybrid engine
ES2391046T3 (en) Hybrid split-cycle air engine
Mikalsen et al. A review of free-piston engine history and applications
JPH10501039A (en) Linear generator
CN1888402A (en) Free-piston type internal combustion engine power generating system
CN102052149B (en) Passive air-inlet mode diesel linear electromagnetic energy conversion device
CN208106561U (en) A kind of internal combustion type free piston linear generator integrated surveying system
CN201155361Y (en) Reciprocating type fuel generator
CN101666267A (en) Combustion engine
CN103912378A (en) Pairwise abreast-arrangement free piston permanent-magnet linear generator
CN110513189A (en) A kind of no flywheel in-line four cylinder confined piston generator
RU112537U1 (en) ELECTRIC AC GENERATOR
CN101270688B (en) Piston rotor internal combustion engine
CZ21599U1 (en) Free-piston engine-generator
US8793043B2 (en) Hybrid vehicle and method of operating engine of the same
CZ302310B6 (en) Linear free-piston engine-generator
Bakar et al. The internal combustion engine diversification technology and fuel research for the future: A Review
CN201531309U (en) Internal combustion engine
CN105986890B (en) Free piston IC linear electric generator
CN105317542A (en) Free-piston type permanent magnet linear generator unit adopting symmetric side-by-side arrangement
CN203809118U (en) Pairwiseside-by-sidefree-pistonpermanent-magnet linear generator
CN103261626B (en) Free piston engine driving type electric generator
CN204458029U (en) Free piston IC linear electric generator
Nadhari et al. Performance characteristics of free piston linear generator on different equivalence ratio
CN204003095U (en) Symmetrical free-piston permanent magnet linear generator side by side

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20171217