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

[alexvu]

Я где-то читал, что еще в довоенной Германии изобрели такой двигатель-генератор, он был резонансный (поршень с пружиной, при этом все равно, какую массу гонять) и работал на частоте 300-400 Гц. Силовой эектроники тогда не было, но почему-то двигатель не пошел в дело до сих пор.
Видимо, он все же хуже поршневых и турбинных.

[1113]

кому всё равно? для начала просто посчитайте сколько требуется энергии в час для 400 Гц колебания амплитудой 0,1 м болванки массой 100 грамм... потом продолжим...

[Егоров]

Под 30кВтч? Ничего себе...

[1113]

у меня получилось 512 кВт:

ход поршня за одно колебание - 0,2 м. колебаний - 400 в сек, => его скорость = 0,2 * 400 = 80 м в сек.
его кинетическая энергия = mvквадратпополам = 0,1 * 80 * 80 / 2 = 320 Дж.
чтобы придать ему ту же энергию с другим знаком (развернуть) требуется энергия в два раза больше - 640 дж.
происходит это - 800 раз в сек.

итого: 640 * 800 * 3600 = 1 843 200 000 Дж в час = 512 кВт в час...

1) именно поэтому инженеры пытаются отказаться от прямолинейного движения поршня, и сделать это движение круговым;
2) потери на движение поршня не дают возможности увеличивать обороты стандартного двигателя. 400 Гц = 24000 об в минуту...

[SSerge]

... он был резонансный (поршень с пружиной, ...

у меня получилось 512 кВт:

Потрясающе.
Вот что бывает если формулы помнить, а физический смысл забыть.

PS. Правильный ответ (если не учитывать трение) есть 3158 Дж. Эту энергию нужно передать системе один раз, после чего она будет совершенно бесплатно совершать колебания вечно.

[Егоров]

Да, если идеальная пружина, вакуум и прочее. Если это колебательная система а не просто разгон-торможение
Если бы это было реализуемо, ДВС на холостом ходу не потреблял бы практически ничего.
Имеет смысл сравнивать потери и ресурс пружины и подшипников скольжения по отношению к подшипнику качения. На практике последние всегда в выигрыше.
Ну что, энтузиасты есть, спорить можно долго.
Образец в студию! Будем посмотреть.

[1113]

... после чего она будет совершенно бесплатно совершать колебания вечно.

да, это именно то что нам нужно...

Да, если идеальная пружина, вакуум и прочее.

каким образом идеальность пружины и наличие-отсутствие воздуха относится к кинематике движения поршня? вы можете вообще отказаться от пружины и приводить поршень в движение волшебством, но затрачиваемая на его движение энергия никуда не денется.

[Егоров]

каким образом идеальность пружины и наличие-отсутствие воздуха относится к кинематике движения поршня? вы можете вообще отказаться от пружины и приводить поршень в движение волшебством, но затрачиваемая на его движение энергия никуда не денется.

Тут наверное рассматривается пружинный маятник. Считается, что можно в цилиндр вставить пружину и тогда ДВС будет крутиться на холостом ходу дооолго-долго. И ничего не потреблять.

[san822]

чтобы придать ему ту же энергию с другим знаком (развернуть) требуется энергия в два раза больше - 640 дж.

Вы делаете расчёт для двигателя с поршнем из постоянного магнита + катушки с выдачей электроэнергии или просто для стенда без нагрузки ?

В идеале у описанного мною в первом сообщении двигателя энергии придётся придать столько же или чуть выше, так как к концу хода поршень должен максимум кинетической энергии отдать катушке и иметь минимальную скорость(возможно, для этого катушку придется делать с "тормозящими слоями" нагруженными малым сопротивлением и включаемым в конце хода поршня).

Наглядно эффект передачи кинетической энергии в электрическую с торможением можно увидеть на многочисленных видео экпериментаторов.

[perfect]

Да чего тут знать? Еще лет 70 назад было понятно, что паровая машина ничуть не хуже, а во многих отношениях и лучше ДВС для применения на автомобиле. По крайней мере, по КПД городского цикла (8-9% )ничуть не хуже. А по динамике - вообще на голову выше. Ведь паровые автомобили выпускались серийно аж до начала 30-х.
Единственный существенный недостаток - большое время готовности. У лучших моделей оно было порядка 20-30 минут перед поездкой. Ну и водой заправляться нужно, желательно чистой.

Тогда надо комбинировать. Закипевший ДВС уже имеет кое-что от паровой машины . Ещё можно добавить клапан из камеры сгорания в систему охлаждения.

[Georgy]

Кажется так же серьёзно мешают проблемы:
- отсутствия накопителя кинетической энергии, помогающего сжимать воздух/горючую смесь в другой камере. Это не в пользу повышения КПД.
- резонанса не достигнешь в таких тормозных условиях
- даже если "холодную зону" сделать дырявой, прорывающиеся выхлопные газы сделают рано или поздно своё чёрное дело.
- как смазывать, чтоб не забрызгать холодную зону
Да и фантастические расчёты обескураживают, 30 или 300 кВт...

[san822]

Кажется так же серьёзно мешают проблемы:
- отсутствия накопителя кинетической энергии, помогающего сжимать воздух/горючую смесь в другой камере. Это не в пользу повышения КПД.
- резонанса не достигнешь в таких тормозных условиях
- даже если "холодную зону" сделать дырявой, прорывающиеся выхлопные газы сделают рано или поздно своё чёрное дело.
- как смазывать, чтоб не забрызгать холодную зону
Да и фантастические расчёты обескураживают, 30 или 300 кВт...

Если объективно смотреть, то основная беда в том, что при возвратно-поступательном движении относительно большая часть энергии будет теряться в каждом цикле (даже с учётом создания специальных "тормозящих катушек"), т. е. даже самые несовершенные современные версии турбинных двигателей тут легко выигрывают.

Если делать что-то такое, то с массивным магнитом и низкими скоростями. Может получится нишевое решение, например, альтернатива газовым генераторам для резервного снабжения домов. Там не столь важен вес и габариты, но важны КПД и тишина.

http://generac.su/catalog/generac_gas-generators

[Sonic12]

Сорьте великодушно, но:

Зачем?
Зачем подсчитывать затраты на торможение поршня? Наоборот, возможно, его придется дополнительно толкать!
Берем устоявшийся процесс - все ходит туда-сюда, поршни уже работают.
Поршни идут слева направо под действием остаточного давления расширяющихся газов в левом цилиндре.
Поршни проходят середину. Сильно тормозятся из-за силы Лоренца, ведь, на магниты она тоже действует, в противоположном действию на провода направлении.
Поршни движутся дальше - но им уже начинает противодействовать возрастающее давление в правом цилиндре.
Наконец, поршни приблизились к правой стороне - но давление там уже должно быть 100-200 кг/см.кв. и более (не помню).
Вот про этот момент кто-нибудь из счетоводов вспомнил?
А затем идет впрыск топлива и поджиг его.
А то стотыщмильонов джоулей нагромоздили, а про принцип работы ДВС забыли.

Правда, колбасить будет энту штуковину совсем непадеццки. Ведь, в обычном ДВС поршни ходят строго взаимно-противоположно, и это завязано механически.
Придется лепить еще одну такую группу, но с ходом поршней противоположно.

ЗЫ: Кстати, смазывать цилиндры можно и разбавленным в топливе маслом.

ЗЗЫ: Ну, это так, просто вечер выходных.

[ffilin]

есть такая штука как свободно поршневой генератор газа https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%...%BD%D0%B8%D1%8F

Что касается КПД или не дорогого источника электроэнергии для дачи, то с КПД стационарной ТЭЦ все эти генераторы врятли сравнятся. В стационарных ТЭЦ, сначала топливо(газ) сожгут в газовой турбине, получат электричество, выхлопом нагреют пар, получат электричество в паровой тербине, потом паром нагреют воду, обогреют дома.

Если нужен автономный источник для дачи, присмотритесь к ветряку и к солнечным батареям. На крайний случай, ДВС автомобиля + инвертор.

[MrYuran]

топливные элементы надо разрабатывать. Метановые.
Получать напрямую электричество с КПД 70% без всякой хитрой механики и заумной электроники.
ДВС уперлись в принципиальный предел