ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное решение, имеющее самостоятельное значение.

Принцип действия свободнопоршневого двигателя основан на независимой работе отдельных агрегатов (цилиндров) от единых служб обеспечения рабочего процесса аналогичных двигателю с классической схемой. Дополнительно присутствует система высокого давления для воспламенения (детонация) топливной смеси и низкого давления для взаимодействия всех систем и механизмов без привода от вращательных движений.

Процесс преобразования энергии взрыва инерционный и происходит в двухтактном режиме (см. рис. 1).

Рис. 1

1 - цилиндр;

2 - выпускной клапан системы высокого давления;

3 - амортизатор;

4 - масляный клапан;

5 - энергоаккумулятор;

6 - поршень;

7 - выпускной клапан;

8 - воздушный клапан;

9 - клапан топливной смеси;

10 - масляный клапан;

11 - клапан системы высокого давления.

Химические основы возникновения детонации топливной смеси в предполагаемом двигателе обеспечиваются системой высокого давления. Процесс воспламенения топливной смеси от сжатия (в двигателе Дизеля) и от искры в двигателе Отто (карбюраторный) не позволяет создать устойчивые условия для взрыва топлива из-за того, что смесь сгорает в различных режимах (оборотах двигателя). Это приводит к неполному сгоранию топлива как при полной нагрузке и малых скоростях, так и на больших оборотах коленчатого вала. При детонации эти два двигателя теряют мощность из-за перегрева стенок гильзы (энергия не находит выхода и идет на нагрев)7 Остаточное давление в цилиндре и перегрев препятствует поступлению топливной смеси. Невозможность работы их в условиях детонации заложена в их конструкции, которая разрушается от этой «лишней» энергии.

В свободнопоршневом двигателе самовоспламенению углеродов предшествует накопление альдегида до критической концентрации под воздействием давления. Скорость образования носителей цепи ОН ^- превышает скорость их разрушения, и реакция переходит во взрыв - цепная реакция окисления углеводорода (топливной смеси). Ввиду того, что радикал ОН ^- многократно регенерируясь создает носители цепи ОН ^-, Н ⁺ и О ₂ (активные вещества), во фронте взрывной волны от температуры и давления идет преобразование (реакция) молекул О и О ₃ в богатую энергией молекулу кислорода О ₂.

Все вышесказанное приводит к полному сгоранию топливной смеси, что само по себе не плохо хотя бы с точки зрения экологии. Но основной прирост энергии при детонации дает выделение внутренней энергии газов (молекул), что на порядок способно увеличить мощность по сравнению с обычным двигателем того же диаметра поршня и при использовании аналогичного топлива.

Основы процессов, происходящих при детонации, изложены Б. Льюисом и Г. Эльбе в работе «Горение, пламя и взрывы в газах» достаточно давно и только уточнялись в деталях.

Экологическая безопасность свободнопоршневого двигателя гарантирована не только при применении как топлива керосина, который содержит составляющие С и Н, но и других видов жидкого и газообразного топлива с включением различных примесей.

В узком фронте детонационной волны при значительных температурах и давлении возникают соединения двух молекул водорода и кислорода с образованием двух молекул воды и выделением «чистой» энергии. Этот процесс носит цепной характер, где радикал ОН ^- многократно регенерируется.

ОН + Н = Н ₂О + Н

Н + О ₂ =ОН + О

О + Н = ОН + Н

При этих же условиях (температуре и давлении образуется избыток кислорода О ₂, который обеспечивает полное окисление составляющих топлива.

О + О ₃ = О ₃ + О

О ₂ + О ₃ = 2О ₂ +О

Система охлаждения состоит из того же оборудования, что и на двигателе с классической схемой ДВС: термостат, электровентилятор, радиатор, расширительный бачок, приборы контроля температуры, насос охлаждающей жидкости. Последний инерционного типа, жестко закреплен в рубашке охлаждающей жидкости в каждом агрегате двигателя и приводится в работу от возвратно-поступательного движений.

Дополнительно система обеспечена трубопроводами и радиатором отвода тепла для охлаждения отработанных газов в системе высокого давления при изменении степени сжатия в сторону увеличения (перед началом использования менее калорийного топлива).

Система питания состоит из топливного бака, топливопроводов, фильтра и топливного насоса, который аналогичен по конструкции насосу охлаждающей жидкости. Топливная смесь для всех видов жидкого топлива приготовляется распылителями с избытком воздуха. Газообразное топливо почти так же. Контроль осуществляется датчиками и манометрами.

Система выпуска отработанных газов аналогична обычному ДВС.

Система зажигания отсутствует. Возможно применение свечей накапливания для некоторых видов топлива при эксплуатации в зимнее время.

Система смазки под давлением путем подпора воздухом из системы низкого давления. Смазка энергоаккумулятора и поршня идет по всей их поверхности (до компрессорных колец) и охлаждается маслом до рабочей температуры. Кроме того, система обеспечивает смазкой компрессор. Регенерация отработанного масла идет в масляном фильтре и охладителе. Контролируется процесс датчиками.

Система высокого давления является нерасходной и обеспечивает возвратно-поступательное движение системы поршень - энергоаккумулятор, создает необходимую для воспламенения топливной системы степень сжатия. При переходе на другой вид топлива давление в системе уменьшается путем стравливания его в атмосферу через фильтр или увеличивается за счет энергии отработанных газов.

Система низкого давления состоит из: компрессора, фильтра, охладителя, невозвратного клапана, заслонки, нагнетательного клапана, усилителя, запорного клапана, жиклера, манометра, баллона, подрывного клапана, трубопровода.

Электрооборудование аналогично тому, что принято на традиционном двигателе внутреннего сгорания и проще. Питание обеспечивает щелочной источник питания малой мощности.

прямодействующий (передача тягового усилия без трансмиссии) свободно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, работающий в условиях детонации (взрыва), агрегатного типа (набор мощности их количеством) , двухконтактный, с изменяющимся по направлению и величине вектором тяги, с пневматическим приводом клапанов, независимым порядком работы цилиндров, работающих на любом жидком и газообразном топливе, не имеющим холостого хода