Электронная обвеска ДВС с генерацией электричества в цилиндре, В чём неразрешимые сложности ? Опции

[san822]

Попалась мне статейка "Поршень на свободе: Двигатель со свободным поршнем", которая напомнила мне о давно витающей в голове идее бензогенератора, в котором электроэнергия вырабатывалась бы прямо в цилиндре.

Его конструкция могла бы быть примерно такой, как на этом рисунке:

http://img-fotki.yandex.ru/get/15536/10333...0f2c4e_orig.jpg

Примечания к рисунку:

1) Размеры взяты "на глазок";
2) Радиаторы, крепления, ГРМ и устройства поджига смеси и другие мелочи не нарисованы;
3) Пружины должны быть максимально мягкими, чтобы не понижать КПД. Их главная цель - не давать сильно болтаться и биться о дно поршням в выключенном режиме;
4) Управление ГРМ, впрыском и поджигом полностью контролируется электроникой, что позволяет создать любые циклы работы цилиндров;
5) Частота колебания магнита не планируется большой для долговечности конструкции и снижения требований к управляющим механизмам и электронике, речь о 20 000 циклах, как в статье выше не идёт.

Преимущества такой конструкции очевидны по сравнению с классической конструкцией бензогенераторов - меньшее число трущихся деталей, меньшая материалоёмкость и компактность.


Хотелось бы поинтересоваться у уважаемой публики - почему при очевидных плюсах и относительно простоте, такие ДВС вообще невозможно встретить нигде ? Ни на транспорте, ни в индустрии производства электроэнергии...

Я ожидаю ответов в профессиональном тоне, поэтому создал тему в этом разделе, а не в разделе "Общение". Просьба не захламлять разговор предположениями типа "Ну, если до сих пор не сделано, значит это невозможно" или "Это всё сговор производителей бензина, они заинтересованы в низком КПД применяемых ДВС" и т. д. Давайте сосредоточимся на технических проблемах в этой теме.

[syoma]

ИМХО задачу можно упростить другим образом. Мне очевидно, что при правильном управлении катушкой схема обращаема - то есть подавая напряжение на катушку можно управлять движением или положением поршня - что собственно давно делают в погружных насосах.
Значит в первом приближении надо собрать механику, к катушке подключить транзисторный мост с датчиком тока и контроллером, и запрограммировать на последнем алгоритм ШИМ, при котором получаются устойчивые и контроллируемые колебания поршня, скажем с частотой в 10 Гц и амплитудой 10см, независимо от нагрузки. Тарахтеть эта штука должна знатно, ну и воздух качать до кучи.

Затем добавляем такой фактор, как цикл ДВС с впуском, сжатием, поджигом и выпуском, синхронно с колебаниями. Наверное 2-х тактный для начала. Очевидно, что с определенного момента при расширении газов в камере сгорания, поршень начнет совершать работу, что в результате приведет к тому, что в некоторых участках хода поршня, контроллеру придется тормозить ключами и соответственно заряжать звено постоянного тока, чтобы удерживать поршень на траектории. Получим выход электроэнергии в виде приращения напряжения звена постоянного тока. Вопрос собственно в КПД.

[Егоров]

ИМХО задачу можно упростить другим образом. ....Получим выход электроэнергии в виде приращения напряжения звена постоянного тока. Вопрос собственно в КПД.

Дык умозрительных решений масса.
В свое время Александр Белл заметил что-то вроде:
Техника достигла такого уровня, что мы можем в принципе и самого человека передать по проводам. Но мелкие технические трудности встречающиеся на пути заставляют нас пока отказаться от этой затеи.

Поршень должен работать при высоких температурах. Редкоземельные магниты чуть за 100С теряют свойства. Рабочий зазор из стенки цилиндра великоват для магнитной цепи.
Начинаем выводить магнитную систему из температурной зоны - появляются штоки, подшипники скольжения и куча других мелких технических трудностей.
Было бы там что-то обнадеживающее - был бы давно технический прорыв в этом направлении.
После разговоров с несколькими специалистами я понял, что низкотемпературный двигатель такого типа технически возможен но его КПД будет явно хуже паровой машины при 250С. Оптимистично 3-5%.
Плюс только технологические трудности и обслуживание.
Вот тот мужик на которого я ссылался выше по стирлингам , термодинамику и механику понимает отлично. Жаль только что прошлифовать до зеркала поршень ему намного легче чем измерить мощность потребляемую светодиодом.
Попытки были. В частности, двигатель Мэнсона. Он в пределе сводится к тому, что если просто греть цилиндр двухтактного двигателя, то он заработает на нагретом воздухе. Но КПД менее 1%. Двигатель еле-еле сам себя крутит.

[syoma]

Дык умозрительных решений масса.
В свое время Александр Белл заметил что-то вроде:
Техника достигла такого уровня, что мы можем в принципе и самого человека передать по проводам. Но мелкие технические трудности встречающиеся на пути заставляют нас пока отказаться от этой затеи.

Я все понимаю. Но в последнее время меня все больше посещает идея, что благодаря развитию совершенно иных технологий, сегодня тот же ДВС мог бы выглядеть совсем иначе, если бы был разработан с нуля.
Ему сейчас приделывают костыли в виде катализаторов и 9-и ступенчатые коробки передач, пытаясь улучшить. Уже сейчас собираются менять привод клапанов на электромагнитный.
А кто знает - может быть паровая машина при текущем развитии технологий могла бы иметь КПД и повыше?

Больше всего меня, конечно, привлекает силовая электроника. Лет 20-30 назад сама идея такого ДВС, как у ТС, была бы сразу отброшена, потому что не было таких черных коробочек:

Соответственно ни о каком активном выпрямителе,да еще на килогерцы, не могло бы быть и речи.
А сейчас есть. И даже на 25кГц Si-C вырывается. И возможно теперь создание такого двигателя стало возможным.