УСТРОЙСТВО ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
DEVICE FOR GENERATION OF ELECTRIC POWER IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Изобретение относится к приспособлениям поршневых ДВС для получения электроэнергии, питающей электрооборудование автомобиля.
Из уровня техники известна заявка на изобретение способ генерирования электрической энергии в поршневом двигателе внутреннего сгорания (заявка №2006138304, кл. F02B 63/04, опубл. 2008.05.10). Способ основан на преобразовании на тактах всасывания и рабочего хода кинетической энергии движения поршней в электрическую путем линейного перемещения последних с расположенными на них постоянными кольцевыми магнитами вдоль цилиндров, на внутренней поверхности которых смонтированы статорные обмотки.
Недостатком способа является уменьшение мощности ДВС за счет увеличения массы поршней и отрицательное влияние на ход поршней магнитной индукции.
Из известных наиболее близким по технической сущности является гибридная установка, в основу которой поставлен поршневой двигатель, выполняющий роль линейного генератора. В этой системе, которая получила название FPEG (Free Piston Engine Linear Generator), W-образный поршень покрыт неодим-железо-борным магнитным сплавом, а стенки камеры покрыты проволочной обмоткой. Заряд возникает при движении магнитного поршня внутри катушки, и принцип этой работы похож на знакомую индукцию (http://www.tytlabs.com/tech/fpeg/ Free Piston Engine Linear Generator "FPEG". Тойота центр научно-исследовательских лабораторий. 2014 г.).
Недостатком является наличие катушки с большим количеством витков намотки и большой емкости батарей.
Предлагаемое изобретение направлено на симбиоз двигателя внутреннего сгорания и генератора.
Техническим результатом является повышение КПД ДВС, снижение расхода топлива.
Это достигается тем, что в двигателе внутреннего сгорания, имеющем рабочий цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, дополнительно в рабочем цилиндре устанавливается специальная гильза, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены специальные вставки на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками. Этот сэндвич обеспечивает разность напряжений на каждой из вставок, которая создается двумя способами: первый за счет трения колец поршня о поверхность диэлектрических пластинок, второй действием давления над поршнем на пьезоэлементы вставок. Выработанная электроэнергия накапливается в аккумуляторах и используется для гибридной ходовой части.
Предлагаемое устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания реализуется с помощью устройства (фиг. 1). На фиг. 2 изображена специальная вставка.
Устройство генерирования электрической энергии в двигателе внутреннего сгорания, содержащем рабочий цилиндр 1, поршень с кольцами 8, шатун 4 и коленчатый вал 3, в котором дополнительно в рабочий цилиндр 1 вставлена гильза 7, в которой заподлицо с зеркальной внутренней поверхностью установлены вставки 2 на высоту хода поршня, содержащие пьезоэлементы 9, которые с внутренней поверхности покрыты плоскими диэлектрическими пластинками 10 и связаны в электрическую сеть с преобразователем 6 и аккумулятором-накопителем 5.
Устройство работает следующим образом. В цикле сгорания и расширения происходит зажигание искрой свечи накаливания сжатой смеси топлива, под давлением образующихся газов поршень двигается в нижнюю мертвую точку. Поршневые кольца поршня 8 (фиг. 1) из проводящего металла трутся о поверхности диэлектрических металлокерамических пластинок 10 (фиг. 2), покрывающих пьезоэлементы 9 (фиг. 2) гильз со специальными вставками 2 (фиг. 1), при этом статический электрический заряд снимается с диэлектрических металлокерамических пластинок 10 (фиг. 2) и металлической поверхности рабочего цилиндра 1 (фиг. 1) и по каналам-проводам передается в электрическую сеть с преобразователем 6 и аккумулятором-накопителем 5 (фиг. 1). Кроме этого давление над поршнем через диэлектрические металлокерамические пластинки 10 (фиг. 2) передается пьезоэлементам 9 (фиг. 2), сжимая их и вырабатывая ток, который по проводникам передается в аккумулятор-накопитель 5 (фиг. 1). Накопленная энергия в аккумуляторе-накопителе может использоваться в гибридном двигателе для вращения исполнительных двигателей колес. Кроме того, в дизельных двигателях энергия, получаемая в период сжатия с пьезоэлементов и диэлектрических металлокерамических пластинках, также будет поступать в аккумулятор.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получать дополнительную энергию процесса сжатия и расширения, повышая КПД двигателя, уменьшить габариты двигателя за счет ликвидации катушек с намоткой и уменьшения диаметра рабочего цилиндра.