Проект двигателя внутреннего сгорания с магнитной связью

работает без смазки и использует высокое давление цикла

Актуальность проблемы

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) достигли предела эффективности использования топлива. Требуется совершенно новая конструкция двигателя.

Мы предлагаем создать двигатель с бесконтактной магнитной связью поршня и выходного вала. Это позволит снизить трение, отказаться от смазки цилиндра, использовать экстремальные, энергетически выгодные режимы окисления топлива, недоступные обычным ДВС.

Целью создания нового двигателя является достижение КПД 80-85%, улучшение экологических показателей, снижение шума, высокая технологичность изготовления

3D-анимация ядра нового двигателя

Почему нужен новый двигатель: взгляд инженера

традиционные ДВС давно достигли предела своей эффективности
image

Как изменился за 100 лет КПД лучших двигателей?

Благодаря внедрению повторного расширения рабочего тела в турбине, системе Common Rail и прочим инновациям, за 100 лет удалось поднять КПД всего на 15% для лучших двигателей

Дальнейшее совершенствование двигателей требует изменения процесса сгорания. Более термодинамически выгодными являются более жесткие, вплоть до детонации, режимы

Однако такие режимы невозможно использовать в традиционных двигателях из-за наличия у него кривошипно-шатунного механизма:

  • высокие локальные температуры и детонация разрушают масляную пленку на стенке цилиндра
  • нагрузки на подшипники коленчатого вала превышают допустимые
  • при перекладке поршня в верхней мертвой точке существенно повышается трение
  • конструкция лабиринтного уплотнения предполагает утечки, препятствующие достижению высоких степеней сжатия
  • наличие в двигателе уязвимого для высокого давления газового стыка
image

В целом, при попытках улучшить термодинамический цикл двигателя, возрастают механические потери и катастрофически падает ресурс

Таким образом, увеличить эффективность двигателей классической схемы нельзя. Как же изменить эту схему?

image

Поиски решения. Альтернативные двигатели

Инженеры в течение последних 100 лет предлагали новые конструкции ДВС. Это были поршневые, роторные двигатели, турбины.

Однако только в двигателях с поршнем можно просто и эффективно использовать энергию сгорания топлива.

Поэтому перспективными представляются свободнопоршневые двигатели, работающие по схеме встречно-движущихся поршней.

По принципу отбора мощности, можно выделить два основных класса таких устройств:

  • свободнопоршневые генераторы газа (СПГГ)
  • свободнопоршневые электрогенераторы (СПЭГ)
image

Свободнопоршневые двигатели могут выдерживать высокие давления цикла, сбалансированы, просты в обслуживании и эксплуатации.

Но им присущи недостатки, самый существенный - неудовлетворительная система отбора мощности от движущегося поршня.

Для отбора мощности требуется преобразователь возвратно-поступательного движение во вращательное, со следующими характеристиками:

  • вектор выходного момента параллелен линии движения поршней (боковая сила отсутствует)
  • не требуется смазка поверхности цилиндра
  • в области внутренней мертвой точки (высоких давлений) нет связи поршней с выходным валом - режим свободного поршня
  • отсутствуют неуравновешенные силы и моменты при движении поршней

Изобретение будущего: от простого к сложному

в основе преобразователя движения лежит простой принцип
image

Изобретение нового класса устройств - магнитных преобразователей возвратно-поступательного движения во вращательное - потребовало многих лет работы. При этом принцип, который в конечном итоге лег в основу преобразователя, прост. Магниты, закрепленные на движущихся возвратно-поступательно штоках, удерживаемые магнитной силой, скользят вдоль полюсов магнитов ротора, имеющих волнистую или ломаную форму.

Высокие характеристики современных редкоземельных магнитов могут обеспечить большие передаваемые усилия.

Кинематика преобразователя такова, что в мертвых точках, при изменении направления движения штока, магнитная сила равна нулю. В двигателе внутреннего сгорания, большие силы, действующие на поршень в верхней мертвой точке, быстро падают при движении поршня. Это обусловлено процессом расширения газа, близким к адиабатическому. Поэтому магнитная сила, необходимая для передачи мощности, в 5-6 раз меньше максимальной силы, действующей на поршень.

Конструкция двигателя с предлагаемым преобразователем воспринимает существенно меньшие нагрузки, чем ДВС традиционной конструкции.

Использование преобразователя дает следующие преимущества:

  • отсутствует боковая нагрузка на стенку цилиндра
  • в окрестностях мертвых точек поршень движется свободно
  • можно отказаться от жидкой смазки стенок цилиндра (графитовые поршни)

Новый преобразователь дает возможность использовать высокоэффективные режимы сгорания топлива, вплоть до детонации

image

На сегодняшний день создана математическая модель преобразователя, проведены расчеты рабочего режима двигателя.

Подана патентная заявка на принцип работы двигателя

Завершено проектирование опытного образца, начата его постройка в металле

Пути развития: дорога в будущее

как развивать технологию завтрашнего дня
image

Революционная разработка: аналогов в мире нет

В мире решением проблем эффективности двигателей занимаются как научно-исследовательские центры, научные подразделения автомобильных фирм, так и небольшие частные инжиниринговые фирмы

Конкурентным преимуществом нашего проекта является использование уникального бесконтактного магнитного механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, который позволяет в полной мере использовать режим HCCI и детонацию топлива, что невозможно для конкурентов

Наш продукт будет иметь высокий КПД, низкие выбросы и шум. Кроме того, двигатели будут технологичными, простыми в обслуживании и надежными.

Бизнес-модель на первые 5 лет

Мы создадим инжиниринговую компанию, разрабатывающую новый тип двигателя:

  • разработка проектов, документации, чертежей
  • продажа лицензий, технологий
  • заказы комплектующих у внешних производителей
  • изготовление, сборка и сбыт готовой продукции
  • гарантийное и сервисное обслуживание
  • заказы комплектующих у внешних производителей
image

Объем производства двигателей на сегодня порядка 3 млрд.$/год. Отраслевой роялти по автомобильной промышленности составляет 1-3%.

При полном вытеснении двигателей старой конструкции с рынка, доход от лицензирования составит 30-100 млн.$/год

Предполагаемая структура доходов

Тип дохода Доход,%
Роялти автопроизводителей 60
Продажи лицензий на техническую документацию серийного двигателя 20
Инжиниринговые услуги 10
Продажа серийной продукции 10

Напишите нам

мы открыты для сотрудничества!

Форма обратной связи

Как нас найти