SILNIK SPALINOWY BEZ WAŁU KORBOWEGO

 

Silnik wymyśliłem ponad 3 lata temu. Na pomysł wpadłem analizując działanie silnika konstrukcji Pana Jana Frydrycha:

http://www.autoflesz.pl/artykuly/2892,Czy_przy_tej_konstrukcji_silnika_zgasnie_zarowka_Edisona_silnik_Jana_Frydrycha.html.

W jego silniku są dwa połączone ze sobą tłoki i nie ma tradycyjnych korbowodów. Pomyślałem wtedy: jakby całkiem wyeliminować wał korbowy? Silnik przedstawiony na rysunku nie jest gotowym projektem przeznaczonym do realizacji. Jest to tylko moja wizja, którą po krótce poniżej opiszę. Aby wykonać choćby prototyp potrzeba sporego zaplecza technicznego, przeprowadzenia wielu obliczeń i analiz, zaprojektowania wszystkich elementów i w końcu wykonania ich i poskładania w całość. Niestety na razie nie posiadam ani owego zaplecza ani wystarczającej wiedzy żeby samemu to zrobić.

 

Jak działa mój silnik bez korbowodu:

Silnik wyróżnia się nie tylko tym, że nie ma korbowodu ale przede wszystkim tym, że z tłoka nie jest odbierana energia mechaniczna a energia elektryczna. Tłok wykonany jest z materiału ferromagnetycznego. Naokoło cylindra nawinięta jest spora cewka. Tłok hamowany jest za pomocą pola magnetycznego a energia w postaci prądu elektrycznego odbierana jest przez specjalny układ i przenoszona na element wyrównawszy w postaci akumulatora o niedużej pojemności ale bardzo dużym współczynniku absorpcji energii. Akumulator ten pełni rolę koła zamachowego i zasila stałym już prądem urządzenia odbiorcze. I tak po krótce ma to działać.

Analizując działanie mojego silnika napotykamy na szereg nowych problemów, których rozwiązanie większości znalazłem (przynajmniej w teorii).

 

Silnik mojego pomysłu można wykonać na 100 różnych sposobów ja jednak opiszę jedną z moich wizji, która nie koniecznie może okazać się najlepsza ale wydaje mi się, że warto pójść w tym kierunku.

Moja propozycja jest taka aby zbudować silnik dwusuwowy z jednym dwustronnym tłokiem, zasilany olejem napędowym. Silnik wspomagany ma być niedużą turbosprężarką. Głowica silnika zawiera jeden bardzo duży zawór otwierany elektromagnetycznie oraz wtryskiwacz. Zaworem dolotowym jest otwór wykonany w środkowej części długiego cylindra, przez który dostaje się sprężone powietrze.

 

Zasada działania po krótce:

Tłok zbliżający się do głowicy ściska powietrze, gdy zostanie osiągnięte optymalne ciśnienie następuje wtrysk oleju napędowego i dochodzi do zapłonu mieszanki. Powstałe ciśnienie przesuwa tłok wzdłuż cylindra. Tłok hamowany jest poprzez pole magnetyczne. Gdy tłok dociera do elementu wlotu powietrza otwiera się zawór, przez który wylatują spaliny. Spaliny napędzają turbinę, która pompuje świeże powietrze do kolektora dolotowego. Gdy tłok mija zawór dolotowy następuje wtłoczenie świeżego powietrza do cylindra przy czym tłok ściska już powietrze z drugiej strony cylindra i cykl się powtarza.

 

Wady i zalety:

Póki nie zostanie wykonany działający prototyp, na którym przeprowadzić można będzie szereg testów, na temat wad czy zalet można na tylko pogdybać. Mimo to z obliczeń wynika, że gra jest warta świeczki. Może okazać się, że całkowita sprawność takiego silnika przekroczy 50%. Oczywiście silnikiem tym nie będzie można sterować tak jak tradycyjnym silnikiem. Będzie on musiał działać ze stałą częstotliwością (słowo obroty jest raczej nie na miejscu) a nad jego pracą będzie czuwać zaawansowana elektronika. Czy jest to jednak wadą? Moim zdaniem nie ponieważ w niczym to nie przeszkadza. Jeśli silnik zastosujemy do napędu samochodów i będziemy chcieli dodać gazu to proszę bardzo, wystarczy, że zastosujemy odpowiedni akumulator wyrównawczy, który doładuje się jak będziemy jechać wolniej a rozładuje gdy szybciej, co więcej w przypadku jazdy w korkach miejskich silnik pracujący nie będzie tracił energii bo cały czas doładowywał będzie akumulator.

 

Zastosowanie:

Cóż może „wszędzie” to za dużo powiedziane ale na pewno da się zastąpić silnikiem mojego pomysłu prawie każdy silnik spalinowy. Ja bym się posunął nawet do tego, żeby zastosować to rozwiązanie w samolotach śmigłowych napędzanych silnikami elektrycznymi. Może też z powodzeniem zastąpić awaryjne generatory prądu.

 

Problemy konstrukcyjne:

Problemów jak to z nowością jest bardzo dużo. Należy zwrócić uwagę na fakt, że tłok jest jeden i w momencie gdy dochodzi do końca cylindra przekazuje sporą energię na obudowę. Jeśli cały silnik byłby sztywny to podczas jego pracy dało by się odczuć wyraźne uderzenia. Z moich obliczeń wynika jednak, że jeśli umieścimy silnik na prowadnicy i będzie się mógł przesuwać o pewną odległość w osi cylindra to problem zostanie rozwiązany. Przesunięcia nie będą duże w związku z tym, że cylinder wraz z chłodnicą, cewką i obudową ma sporą masę.

Kolejna rzecz to rozruch. Na tłok nic nie działa i nie ma czym wprawić go w ruch. Ale można spróbować przesunąć go wykorzystując pole magnetyczne w skrajne położenie i rozpędzić za pomocą tego samego pola na tyle aby wywołać zapłon. Z moich obliczeń wynika, że jest to do zrobienia.

No i sam tłok. Nie może być wykonany w całości z ferromagnetyka bo jak się nagrzeje to straci swoje właściwości. Tłok musi zostać wykonany z kilku różnych materiałów, które trzeba ze sobą trwale połączyć.

Chłodzenie. Wbrew pozorom z tym nie powinno być większych problemów. Cylinder jest długi, jeśli otoczymy go płaszczem wodnym to bez problemu odbierzemy nadmiar ciepła. Jeśli chodzi o cewkę to chłodzenie powietrzem powinno wystarczyć.

Akumulator. Przede wszystkim zastępuje koło zamachowe (element całkujący), musi potrafić odebrać sporą energię w bardzo krótkim odcinku czasowym. Obawiam się, że akumulator chemiczny nie będzie tu dobrym rozwiązaniem i trzeba będzie przeprosić się z fizyką, tzn. połączyć akumulator np. li-ion z kondensatorami pojemnościowymi.

 

Wykonanie:

Gdyby jakieś centrum badawczo rozwojowe zainteresowało się tym projektem zapraszam do współpracy.

 

Rysunek.

Rysunek ma charakter wyłącznie poglądowy, brakuje na nim wielu istotnych elementów, niemniej jednak pozwala zorientować się w zasadzie działania silnika i tylko to ma na celu: