Двигатель внутреннего сгорания с электромеханическим приводом – ДЭМП

[показать]Отличительной особенностью данной конструкции является новый преобразователь поступательного движения во вращательное, в этом устройстве нет ни кривошипной, ни эксцентрической передач, применяющихся в данный момент на двигателях внутреннего сгорания. Вместо них используется новый электромеханический преобразователь (см. фигура 1).
Электромеханический преобразователь имеет два штока (1), которые совершают возвратно-поступательные движения, и к ним жёстко закреплённый корпус привода (2). В корпусе установлены электромагниты (3), сердечники электромагнитов имеют клиновидные ручьи (4) и притягивают ремень (5) содержащий ферромагнитные материалы.
Они поочерёдно фиксируется то с одной, то с другой стороны к ручьям, тем самым, преобразуя возвратно-поступательное движение в одностороннее движение приводного ремня, ремень же вращает шкивы (6), вращающие вал двигателя (7) который имеет маховик двигателя и передаёт вращение другим агрегатам.

При этом элементы ремня независимы, они не должны создавать паразитных ампер витков и трансформаторной связи.
Для размагничивания ремня может подаваться переменное напряжение на не притягивающий электромагнит.
В боковом торце корпуса имеются скользящие контакты и токосъёмники (8) для подачи напряжения на электромагниты, а также электронный переключатель (9) для электронного переключения напряжения на электромагниты и управление дополнительным оборудованием двигателя зажиганием и, если таковой установлен, электронным впрыском. Переключатель может иметь как контактную, так и бесконтактную конструкцию.Для управления поочерёдным включением электромагнитов применяется триггер, который по очереди переключает тиристор, питающий их.
В одном направлении включается тиристор, который питает электромагниты, притягивающие ремень снизу, при включении другого тиристора притягивается ремень сверху.
Валы(7) могут быть использованы для привода как основного оборудования редуктора мостов, так и для дополнительного оборудования, такого как генератор, охлаждение, стартер и т.д.. Дополнительное оборудование может применяться при использовании данного двигателя в других целях: например, как насоса, или другого оборудования.
Примерную конструкцию двигателя вы можете видеть на блок-схеме (фиг.2). На ней изображен шток (1), привод (2), поршневая группа (10) и блок двигателя (11).
Двигатель может иметь от одной до трёх систем привода. Первая и вторая системы – основные для передачи движения другим агрегатам, они могут вращаться в разных направлениях и иметь разное сцепление; третья система может применяться для дополнительного оборудования такого, как бензонасос, генератор, вентилятор, при этом её можно использовать на 4-хтактных двигателях для работы распределительного механизма и масляного насоса для его смазки.
Примерный вид двухтактного двигателя представлен на фиг. 3. Он состоит из впускного клапана (12) для подачи топливно-воздушной смеси, также в состав его входят выпускное отверстие (13) и шток (1) с перепускными канавками (14) которые перепускают смесь из цилиндра (15а).
Для придания плавности хода подвижной группе двигатель имеют компрессионный цилиндр с тормозными камерами (15б) и клапанами (16) которые соединены перепускными патрубками (17) . Клапана могут иметь как механический, так и электрический привод.
Для двигателей работающих на постоянных оборотах, например приводящих генераторы или вентиляторы, вместо клапанов можно применить жиклёры с калиброванными отверстиями.
Для работы двигателей в широком диапазоне частот может применяться совместная работа жиклёров и клапанов.

Работа двигателя

[показать]







Работа привода

[показать]правое вращение





[показать]левое вращение






По предварительным расчетам двигатель превосходит известные аналоги по следующим параметрам .
1. Экономия топлива до 40%
2. Легко перестраивается на любое топливо.
3. Не требует прогрева после запуска в зимних условиях.
4. Будет иметь в 5 раз меньшую,
массу и объем.
5. Простой в изготовлении .
6. Не нуждается в сложной системе
смазки и охлаждения.
7. Будет иметь высокий крутящий момент.
8. Будет иметь большой ресурс.
9. Легко меняет направление вращения
в процессе движения.
10. Широкий диапазон частот вращения.
Автомобили с таким двигателем будут намного проще в управлении
чем самые дорогие с автоматической коробкой передач ,не нужны перегазовки и за счёт этого дополнительная экономия топлива.
А в целом экономия топлива будет складываться из нескольких преимуществ.
1. двигателя
2. меньшей массы автомобиля.
3. ходовой части.
Мной перечислены основные достоинства
данного двигателя некоторые из которых, ещё могут добавиться в ходе создания, испытаний и доработки.

В качестве прототипа ДЭМП был взят двигатель Штельцера

Нет техники, которая была бы настолько хороша, чтобы существовать вечно. Ей на смену всегда приходят новые, более хорошие решения. В области двигателей и силовых передач мы живем уже не во времена механики, но во времена гидравлики и пневматики (электроники и нанотехнологий).
Вот только гидравлическую и пневматическую энергию мы производим сегодня посредством все тех же механических моторов.
Двигатели Отто, Дизеля и Ванкеля производят только одну форму энергии - механическую. Сотни подвижных частей нужны для того, чтобы сначала преобразовать энергию сгорающего топлива в механическую энергию, затем передать ее, например на ... другую поршневую систему, производящую перекачку воды, масла, сжатие газов (компрессор). В этих сложных системах на каждом звене неизбежно возникают потери на трение. Да и сами по себе двигатели устроены непросто - в двигателе внутреннего сгорания более 400 деталей, в двигателе Ванкеля - 140.

[показать]В противоположность этому, двигатель Штельцера - детище немецкого изобретателя Франка Штельцера(Frank Stelzer), впервые представленное им в 1980 году, - имеет только одну движущуюся часть, а именно поршень сложного профиля с несколькими группами уплотнительных колец. Будучи помещен в систему цилиндров с общей осью, этот поршень образует камеры сгорания и камеры нагнетания. Движущийся поршень одновременно выполняет функции отсутствующих клапанов, открывая проход топливной смеси и выпуская отработанные газы. Двигатель работает по двухтактному циклу, может совершать от 1000 до 20000 циклов в минуту и состоит всего из 8 деталей, 7 из которых образуют цилиндр, а восьмая - поршень.
Благодаря очень быстрому перемещению поршня, идущим в противофазе процессам сгорания топлива в одной камере и вентиляции другой камеры и отсутствию несбалансированных масс, двигатель Штельцера работает чрезвычайно тихо и почти не производит вибраций - поверхность стоящего на блоке стакана с водой не колеблется. Поршни и поршневые кольца не испытывают боковых нагрузок, поэтому слабо подвержены истиранию. Молибденовое покрытие на движущихся частях уменьшает трение.

[показать]Двигатель, прототип которого был представлен на выставке в Немецком музее, имел объем 1500 см3, размеры 800 мм x 200 мм x 200 мм, поршень весом менее 5 кг, работал на частоте около 6000 циклов в минуту и производил мощность 74 кВт (100 л.с.). Ограничения частоты и, соответственно, степени сжатия и выходной производительности связаны с материалами уплотнительных колец поршней. Однако уже сегодня вполне возможно десятикратное увеличение мощности, при этом массовые показатели на 1 л.с. превосходят соответствующие показатели двигателя Дизеля.
В качестве топлива может быть использовано, помимо бензина, также альтернативное топливо - метан, этанол, метанол, дизельное топливо, керосин.
Применяется карбюратор низкого давления. Расход топлива прототипа - менее 150 г на 1 кВт/ч.

[показать]Путем несложных доработок двигатель такой конструкции может использоваться в разнообразных сферах.
Например, для использования в качестве насоса поршень может быть просверлен насквозь, таким образом, что жидкость может прокачиваться через него. Сделав камеры за внешними краями поршней герметичными и снабдив их клапанами - получим компрессор. Двигатель Штельцера может также случить в качестве линейного генератора, в этом случае концы поршня используются для перемещения магнитных систем, наводящих ток в обмотках. Некоторые варианты использования Двигатель Штельцера и анимированная схема работы двигателя приведены ниже:



Привод автомобиля
[показать]











Работа компрессора
[показать]