RU2427717C1 - Impulse method of movement synchronisation of pistons of free piston duplex power module with common combustion chamber - Google Patents
Impulse method of movement synchronisation of pistons of free piston duplex power module with common combustion chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2427717C1 RU2427717C1 RU2010109988/06A RU2010109988A RU2427717C1 RU 2427717 C1 RU2427717 C1 RU 2427717C1 RU 2010109988/06 A RU2010109988/06 A RU 2010109988/06A RU 2010109988 A RU2010109988 A RU 2010109988A RU 2427717 C1 RU2427717 C1 RU 2427717C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pistons
- power module
- combustion chamber
- power
- speeds
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСИТЬТЕХНИКИFIELD TECHNOLOGY
Изобретение относится к области энергомашиностроения.The invention relates to the field of power engineering.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Ближайший аналог изобретения - «Электрогенератор на основе свободнопоршневого двигателя с внешней камерой сгорания», патент 2342546. Электрогенератор (далее - энергомодуль) преобразует химическую энергию моторного топлива в электроэнергию и действует следующим образом. При пуске энергомодуля в камеру сгорания 1 (см. фиг.1) система управления (на фиг.1 не показана) форсункой 2 подает топливо и воспламеняет его свечой зажигания 3. Продукты сгорания через открытый клапан 4 поступают в левую (по фиг.1) полость поршня 5 и под их воздействием поршень 5, соединенные с ним штоком 6 якорь 7 и поршень 8 начинают движение слева направо. Площадь левой торцевой поверхности поршня 5 больше площади его противоположной поверхности на величину площади поперечного сечения штока 6. Следовательно, давление воздуха, сжимаемого в правой полости поршня 5, больше давления продуктов сгорания в его левой полости. Поэтому воздух из правой полости поршня 5 через открытый клапан 9 поступает в камеру сгорания 1, обеспечивая тем самым кислородом процесс горения топлива. Одновременно воздух из правой полости поршня 8 через открытый клапан 10 выбрасывается в атмосферу (при последующих рабочих циклах - отработавшие газы), а через открытый клапан 11 воздух из атмосферы поступает в его левую полость. Магнитный поток движущегося якоря 7 пересекает витки статорной катушки 12, в результате чего в ней генерируется импульс электроэнергии. По достижению поршнями крайнего правого положения система управления переводит клапаны 4, 10, 13, 14 в противоположные положения. Продукты сгорания из камеры сгорания 1 через открывшийся клапан 13 поступают в правую полость поршня 8. Поршни 5, 8 и якорь 7 начинают движение справа налево. Воздух из левой полости поршня 8 закрывает клапан 11 и через открывшийся клапан 15 поступает в камеру сгорания 1. Клапан 9 закрывается и воздух из атмосферы через открывшийся клапан 16 засасывается в правую полость поршня 5, а отработавшие газы через открывшийся клапан 14 выбрасываются в атмосферу. Магнитный поток якоря 7 пересекает витки статорной катушки 12 и в ней генерируется импульс электроэнергии противоположного знака. В дальнейшем система управления, переводя клапаны 4, 10, 13, 14 из одних положений в противоположные, обеспечивает постоянную подачу воздуха в камеру сгорания. Якорь 7 совершает колебательные движения, и в статорной катушке 12 генерируются электрические импульсы, энергия которых направляется потребителю.The closest analogue of the invention is “A generator based on a free piston engine with an external combustion chamber”, patent 2342546. An generator (hereinafter referred to as an energy module) converts the chemical energy of motor fuel into electricity and operates as follows. When the energy module is launched into the combustion chamber 1 (see Fig. 1), the control system (not shown in Fig. 1) by the
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Возникающая в результате реакции движения поршней вибрация первого порядка гасится применением двух энергомодулей с общей камерой сгорания, ориентируемых так, что оси симметрии поршней располагаются на одной прямой, а их движение тем или иным способом организуется в противофазе. Получается спаренный энергомодуль с общей камерой сгорания. Одно из условий действия такой машины - синхронное движение поршней в противофазе на всем протяжении их пути.The first-order vibration resulting from the reaction of the movement of the pistons is suppressed by the use of two energy modules with a common combustion chamber, oriented so that the axis of symmetry of the pistons are located on one straight line, and their movement in one way or another is organized in antiphase. It turns out a paired energy module with a common combustion chamber. One of the conditions for the operation of such a machine is the synchronous movement of the pistons in antiphase throughout their path.
Изготовить цилиндр и поршни машины абсолютно правильной геометрической формы, а поршни к тому же равными по массе невозможно. Также невозможно обеспечить равенство сил трения в парах поршень-цилиндр на протяжении всего рабочего цикла. Кроме того, на закон движения поршней влияют и другие факторы - непрогнозируемые перемещение машины в пространстве, вращение земли и т.д. Все это вызывает вибрации второго порядка. Обеспечить синхронное движение поршней в противофазе можно несколькими способами. Один из них - импульсный способ. Он состоит в следующем.It is impossible to make a cylinder and pistons of a machine of absolutely regular geometric shape, and pistons are also impossible to equal in weight. It is also impossible to ensure the equality of the friction forces in the piston-cylinder pairs throughout the entire working cycle. In addition, other factors influence the law of piston motion - unpredictable movement of the machine in space, rotation of the earth, etc. All this causes second-order vibrations. There are several ways to ensure synchronous movement of pistons in antiphase. One of them is the pulsed mode. It consists of the following.
Продукты сгорания из камеры сгорания 1 (Фиг.2, другая машина) по трубопроводу 2 и через газораспределительный клапан 3 поступают в левую (по Фиг.2) полость поршня 4 левого энергомодуля 5, а по трубопроводу 6 и через газораспределительный клапан 7 - в правую полость поршня 8 правого энергомодуля 9. Под их воздействием поршни 4, 8 и катушки подмагничивания якорей 10, 11 начинают встречное движение. При этом в статорных катушках 12, 13 генерируются основные импульсы электроэнергии, которые система управления разделяет на группу отдельных импульсов с определенной скважностью (скважность -отношение длительности импульса к его периоду). Разделение осуществляется путем размыкания цепи либо катушки подмагничивания якоря 10 или якоря 11, либо статорной катушки 12 или статорной катушки 13. Система управления отслеживает текущие значения скоростей поршней обоих энергомодулй и в случае неравенства скоростей их поршней вырабатывает сигнал рассогласования скоростей поршней, по которому проводит корректировку скоростей движения поршней. Если, например, скорость поршней левого энергомодуя 5 меньше скорости поршней правого энергомодуля 9, система управления по сигналу рассогласования уменьшает скважность импульсов левого энергомодуля.The combustion products from the combustion chamber 1 (Figure 2, another machine) through the
Сопротивление его движению уменьшается (уменьшается мощность генерирования электроэнергии), и скорость поршней увеличивается. В момент, когда скорости поршней обоих энергомодулей 5 и 9 уравняются, система управления восстанавливает исходную скважность импульсов. Аналогичным образом система управления действует в случае, если скорость поршней правого энергомодуля меньше скорости поршней левого.Resistance to its movement decreases (power generation capacity decreases), and the speed of the pistons increases. At the moment when the piston speeds of both
Разделение основного импульса электроэнергии позволяет добиться не только синхронного движения поршней в противофазе. Попутно решается проблема увеличения удельной мощности спаренного энергомодуля в целом. Известно, что чем короче электрический импульс, тем меньшая индуктивность контура требуется для получения его максимальной добротности. Меньше индуктивность - меньше масса катушки.Separation of the main impulse of electricity allows us to achieve not only the synchronous movement of the pistons in antiphase. Along the way, the problem of increasing the specific power of the paired energy module as a whole is being solved. It is known that the shorter the electric pulse, the lower the inductance of the circuit is required to obtain its maximum quality factor. Less inductance - less coil mass.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Импульсная синхронизация движения поршней свободнопоршневого спаренного энергомодуля с общей внешней камерой сгорания, преобразующего химическую энергию моторного топлива в электроэнергию, включающего общую камеру сгорания и два энергомодуля, оси симметрии поршней которых располагаются на одной прямой и поршни энергомодулей двигаются в противофазе, отличается тем, что система управления разделяет на группы отдельных импульсов электроэнергии генерируемые энергомодулями основные импульсы электроэнергии, отслеживает текущие значения скоростей поршней обоих энергомодулей и в случае неравенства значений скоростей поршней энергомодулей вырабатывает сигнал рассогласования скоростей поршней энергомодулей, в соответствии с которым уменьшает скважность импульсов того энергомодуля, скорости поршней которого меньше скоростей поршней другого энергомодуля.Pulse synchronization of the movement of the pistons of a twin-piston twin energy module with a common external combustion chamber that converts the chemical energy of motor fuel into electricity, including a common combustion chamber and two energy modules, the axis of symmetry of the pistons of which are located on one straight line and the pistons of the energy modules move in antiphase, characterized in that the control system divides the main pulses of electricity generated by the energy modules into groups of individual pulses of electricity, monitors the current values If the speed of the pistons of both energy modules is not equal, and if the speed of the pistons of the energy modules is not equal, it generates a signal of the discrepancy between the speeds of the pistons of the energy modules, according to which it reduces the duty cycle of the pulses of the energy module whose piston speeds are lower than the piston speeds of the other energy module.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬINDUSTRIAL APPLICABILITY
Внедрение импульсной синхронизации движения поршней состоит в объединении двух энергомодулей (патент 2342546 «Электрогенератор на основе свободнопоршневого двигателя с внешней камерой сгорания») в агрегат с общей камерой сгорания и модернизации системы управления. Помимо обеспечения синхронизации движения поршней спаренного энергомодуля достигается увеличение его удельной мощности. Чем короче электрический импульс, тем меньшая индуктивность требуется для получения максимальной добротности контура, тем меньше масса контура при одной и той же генерируемой мощности.The introduction of pulsed synchronization of piston movement consists in combining two energy modules (patent 2342546 "Electric generator based on a free piston engine with an external combustion chamber") into an aggregate with a common combustion chamber and modernization of the control system. In addition to providing synchronized movement of the pistons of the paired energy module, an increase in its specific power is achieved. The shorter the electrical pulse, the lower the inductance required to obtain the maximum quality factor of the circuit, the smaller the mass of the circuit at the same generated power.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛGRAPHIC MATERIAL
Фигура 1 - Свободнопоршневой спаренный энергомодуль с внешней камерой сгорания.Figure 1 - Free piston twin energy module with an external combustion chamber.
1 - камера сгорания; 2, 6 - трубопровод; 3, 7 - газораспределительный клапан; 4, 8 - поршень; 5, 9 - энергомодуль; 10, 11 - катушка подмагничивания якоря; 12, 13 - статорная катушка.1 - combustion chamber; 2, 6 - pipeline; 3, 7 - gas distribution valve; 4, 8 - piston; 5, 9 - power module; 10, 11 - magnetization coil of the armature; 12, 13 - stator coil.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109988/06A RU2427717C1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | Impulse method of movement synchronisation of pistons of free piston duplex power module with common combustion chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010109988/06A RU2427717C1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | Impulse method of movement synchronisation of pistons of free piston duplex power module with common combustion chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2427717C1 true RU2427717C1 (en) | 2011-08-27 |
Family
ID=44756797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010109988/06A RU2427717C1 (en) | 2010-03-16 | 2010-03-16 | Impulse method of movement synchronisation of pistons of free piston duplex power module with common combustion chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2427717C1 (en) |
-
2010
- 2010-03-16 RU RU2010109988/06A patent/RU2427717C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2422655C1 (en) | Two-cylinder free piston energy module with common external combustion chamber and linear electric generator with opposite movement of armatures | |
US6748907B2 (en) | Device including a combustion engine, a use of the device, and a vehicle | |
RU2441993C2 (en) | Pistons line syncronization technique in a coupled double-cylinder free-piston engine | |
Jia et al. | Development approach of a spark-ignited free-piston engine generator | |
RU2427718C1 (en) | Procedure for cooling pistons of two-cylinder single phase plunger-free power module with common external combustion chamber and linear electro-generator with opposite motion of anchors | |
RU2476699C1 (en) | Blowing method of combustion chamber of free-piston two-cylinder power module with common external combustion chamber and linear electric generator | |
WO2011077118A1 (en) | A piston | |
RU2422654C1 (en) | Synchroniser of movement of armatures-pistons in opposite phase of free piston pump-generator | |
RU2427717C1 (en) | Impulse method of movement synchronisation of pistons of free piston duplex power module with common combustion chamber | |
CN103573407A (en) | Self-balancing free-piston internal-combustion generator | |
CN111120087B (en) | Piston type internal combustion generator and power generation method thereof | |
RU2479733C1 (en) | Method for increasing efficiency of expansion process of combustion products by air bypass between compressor cavities of expansion machines in free-piston two-cylinder power module with total external combustion chamber and linear electric generator | |
RU2345232C1 (en) | Gas-distributing method for synchronisation of power module plungers motion | |
RU2468224C1 (en) | Free-piston double-cylinder energy module of double purpose with common external combustion chamber and linear power generator | |
CN114526154B (en) | Generated energy output control system of opposed piston linear generator set | |
RU2328607C1 (en) | Method of load synchronisation of free-piston internal combustion engine pistons motion | |
RU2537324C1 (en) | Method of compressed air generation by free-piston power module with common external combustion chamber | |
RU2550228C2 (en) | Ac generator with external combustion engine | |
EP4241376A1 (en) | Core synchronization for linear generators | |
US10020710B2 (en) | Poly-generation system | |
RU2426900C1 (en) | Procedure for optimisation of process of combustion products expansion in plunger-free power module with external combustion chamber | |
Kock et al. | A high efficient energy converter for a hybrid vehicle concept-gas spring focused | |
RU2680289C1 (en) | Method of controlling the level of charging the pneumatic accumulator of the free-piston energy module with an external combustion chamber | |
RU2537322C1 (en) | Method of movement synchronisation of piston groups of free piston pump-compressor with common linear motor | |
RU2520727C1 (en) | Control over phases of electric power polymodular electric generator built around free-piston power module with external combustion chamber |