Історично склалося, що двигун і генератор електричної енергії використовувалися як два різних агрегати і тільки при необхідності їх поєднували в один. Так як обертальний рух зручніший для використання, то в двигуні зворотно-поступальний рух перетворюворили у обертальний рух. Але у двигуні-генераторі немає необхідності спочатку зворотно-поступальний рух перетворювати у обертальний, а потім, в генераторі з цього обертального руху отримувати прямолінійну складову, тобто робити два протилежних перетворення.
     Можна зробити двигун-генератор, в якому частина замкнутого електричного контуру виконує не обертальний рух в магнітному полі, а зворотно-поступальний разом з шатуном двигуна внутрішнього згоряння. Схеми, які пояснюють принцип роботи традиційного та запропонованого мною генератора, наведено на рис. 1.

 
     У звичайному генераторі для отримання напруги використовується дротова рамка, що обертається в магнітному полі і що приводиться в рух зовнішнім рушієм. У запропонованому генераторі дротова рамка лінійно рухається в магнітному полі. Ця невелика і непринципова відмінність дає можливість значно спростити і здешевити рушії, якщо в його якості використовується двигун внутрішнього згорання.
     Запропонований двигун-генератор - це електростанція, яка працює на рідкому паливі: дизпаливо, бензин або суміші (дизпаливо-масло, бензин-спирт).
     При робочому циклі в лівому циліндрі, рис. 2, поршень під дією тиску в камері згоряння рухається зліва направо. Під дією надлишкового тиску в предпускній камері, предпускний клапан закритий, і тут відбувається стиснення повітря для вентиляції циліндра. Також надлишковий тиск у предпускній камері управляє затвором для подачі палива до форсунки впорскування палива. Наприклад, якщо в предпускній камері присутній надлишковий тиск, то подача палива до форсунки неможлива.
     При досягненні поршнем (компресійними кільцями) продувних вікон, рис. 3, тиск у камері згоряння різко падає, і далі поршень з шатуном рухається по інерції, тобто маса рухомої частини генератора грає роль маховика в звичайному двигуні. При цьому повністю відкриваються продувні вікна і стиснене в предвпускной камері повітря під дією різниці тисків (тиск в предпускной камері та атмосферний тиск) продувається циліндр. При цьому тиск в предпускній камері падає, цей тиск відкриває затвор для подачі палива, але паливо, поки не закриті продувні вікна, подаватися не може.
     Далі, при робочому циклі в протилежному циліндрі відбувається цикл стиснення. При русі поршня справа наліво, рис. 2, поршнем закриваються продувні вікна, при зпівпаданні паливного каналу і каналу управління вприскуванням здійснюється впорскування рідкого палива, у цей момент повітря в камері згоряння знаходиться під невеликим надлишковим тиском початку циклу стиснення. При подальшому стисненні, як тільки температура запаювальної суміші стане рівною температурі загоряння, почнеться робочий цикл і процес повториться. При цьому двигун внутрішнього згоряння представляє собою тільки два соосних і протилежно розміщених циліндра і поршня, пов'язаних між собою механічно.

     Система вентиляції циліндрів зображена на рис. 3. Вентиляція циліндрів здійснюється шляхом продувки циліндрів через продувні вікна.

     У генераторі середньої і високої потужності синхронізація руху шатунів досягається шляхом зменшення струму збудження відставаючого шатуна, а також за допомогою паралельного з'єднання обмоток генераторів (отримуємо високий коефіцієнт посилення негативного зворотнього зв'язку).
     Синхронізація здійснюється аналогічно синхронізації декількох генераторів, включених в одну мережу, паралельним з'єднанням силових обмоток. При цьому маємо високий коефіцієнт посилення по негативному зворотньому зв'язку. При розсинхронізації з'являються великі сили, які намагаються зрівняти швидкості шатунів, синхронно працюють генератори за аналогією включення декількох генераторів змінного струму в одну мережу.
     Система запалювання відсутня. Запалювання здійснюється за рахунок компресії в циліндрах, так як верхня мертва точка в такому двигуні однозначно не визначена.
     Запуск здійснюється трьома короткими потужними імпульсами струму, при цьому генератор працює в режимі двигуна. Імпульси струму отримуємо з клем конденсатора, попередньо зарядивши його за деякий час, через збільшуючий напругу трансформатор (50-100 кГц) від малопотужних джерела живлення. Також запуск можна здійснювати за допомогою стисненого повітря.
Регулювання вихідної напруги здійснюється шляхом зміни частоти роботи генератора. Наприклад, якщо вихідна напруга відхиляється від еталонної, то блок керування змінює струм збудження електроприводу паливного насоса, в результаті його потужність змінюється і змінюється тиск палива перед форсункою вприскування палива. При цьому змінюється порція вприскування палива, що призводить до збагачення або збіднення паливної суміші. Це призводить при незмінному навантаженні до зміни частоти руху шатуна.
     Переваги генератора прямого перетворення
1. Малі габарити і вага через відсутність кривошипно-шатунового механізму.
2. Висока наробка на відмову через відсутність кривошип-но-шатунового механізму, системи запалювання та з-за присутності тільки повздовжніх навантажень.
3. Невисока ціна через відсутність кривошипно-шатунного механізму.
4. Технологічність - для виготовлення деталей необхідні тільки нетрудомісткі операції, токарні та свердлильні.
5. Можливість регулювання обєму камери згоряння без зупинки двигуна.
6. Відсутність ковзних контактів.
7. Можливість роботи на різних видах палива, так як є можливість регулювання обсягу камери згоряння без зупинки двигуна.
8. Відсутність системи запалювання.
9. Струм навантаження генератора не впливає на магнітне поле генератора, а значить, і на характеристики генератора.

 
     Що стосується самого генератора, то магнітне поле запропонованого генератора, в основній частині, завжди постійне, це дає можливість виготовляти магнітопровод не з окремих пластин (для зменшення вихрових струмів), а з цільного шматка матеріалу, що значно збільшить міцність магнітопровода та зменшить трудомісткість виготовлення.
     Більшість деталей генератора прямого перетворення утворені поверхнею обертання, тобто мають циліндричні форми.

Це дає можливість виготовляти їх з допомогою найдешевших токарських операцій, що піддаються автоматизації .
     Недоліки
• Складність отримання вихідної напруги у вигляді синусоїда, але при сучасному розвитку електронної та перетворюючого техніки цей недолік не має великого значення.
• Наявність декількох циліндрів двигуна внутрішнього згоряння.
     Математична модель генератора будується на основі законів Ньютона, рис. 6.

     Пристрій для регулювання обсягу камери згоряння зображено на рис. 7.

 
     Регулювання обсягу камери згоряння здійснюється аналогічно регулюванні маси тітста в тісто-розділяючій машині. При обертанні вихідного вала крокового електродвигуна обертається шестерня, яка знаходиться в зачепленні з шестірнею-втулкою. У рухомій шестірні-втулці знаходиться права і ліва різьба, і при її обертанні поршні або з'їжджаються або роз'їжджаються, таким чином, змінюється відстань між поршнями і відповідно змінюється об'єм камери згоряння, рис. 7.
     Всі вищеописані вузли та агрегати, принципи побудови застосовувалися раніше окремо і показали свою працездатність. Наприклад, продування циліндрів в запропонованому двигуні здійснюється за аналогією з продувкою циліндрів в двотактних дизелі силового агрегату танка Т-64, тільки в двигуні танка надув здійснюється за допомогою турбіни.
     Основне застосування описаного генератора - джерело безперебійного живлення на підприємствах невеликої потужності, що дозволяє підключеному обладнання тривалий час працювати при відключенні мережевої напруги або при виході її параметрів за допустимі норми.
    Такі генератори можуть застосовуватися для забезпечення електричною енергією промислового та побутового електрообладнання, в місцях відсутності електричних мереж, а також у якості силового агрегату для транспортного засобу (гібридний автомобіль).
     Тепер трохи про сам лінійний генератор, вірніше, для чого він потрібен.
     Бензогенератори продаються на кожному кроці, але купують їх, в основному, організації, тобто, це не продукт масового споживання.
Дуже давно намагаються зробити транспортний засіб, щось між моторолером та автомобілем, з об'ємом двигуна до 50 см ³. Такий транспортний засіб не треба реєструвати і платити за нього податки, їм можуть управляти особи що досягли 16 річного віку. У Франції такий автомобільчик коштує від 14000 $ до 16000 $, природно про масовість не може бути й мови. На АвтоВАЗ, теж зробили подібний автомобіль, потужність двигуна якого-5 к. с., і швидкість 20 км / ч. Але такі автомобілі робляться за класичною схемою, тому вони дорогі і малопотужні, адже з 50 см ³ отримати більше 4 кВт складно. Але електрична тяга-4 кВт і потужність двигуна внутрішнього згоряння 4 кВт при класичної компонуванні - це, при розгоні, різна потужність. Так як при електричній тязі двигун може розвинути максимальну потужність при всьому діапазоні швидкостей. Крім того, можна використовувати накопичену енергію на конденсаторі, а це, при розгоні, плюс ще 80% потужності.
     Лінійний генератор об'єм двигуна, якого становить 49 см ³, може розвинути потужність 8 кВт. Відношення потужності до маси спорядженого автомобіля, при цьому, в три рази вище, ніж, наприклад, у тролейбуса ЗИУ-9, рис. 8.
     Лінійний генератор, за розрахунками, буде мати такі характеристики, див. табл.

     Частота обертання звичайного Д.В.З., обмежується часом вентиляції циліндрів. У лінійному генераторі шатун рухається не по синусоїдальному закону, тому при однаковому часу вентиляції циліндрів, можна отримати набагато більшу частоту руху шатуна, тобто при однаковому робочому обємі, отримати набагато більше потужність.

Контактний email: skrmec@rambler.ru

Контактний телефон: +380971618897

Країна: Україна

Місто: м.Чернігів

Адреса: вул. О.Кошевого, буд. 35, кв. 82