Silnik elektryczny jednosuwowy, dwusuwowy, cztero i więcej

Witam.

Od jakiegoś czasu myślę nad połączeniem silnika elektrycznego i spalinowego. Nie, nie chodzi mi o hybrydę ale o zupełnie inny silnik.
Szukałem w necie ale nie mogę nic znaleźć.

Dokładnie to interesuje mnie pole elektryczne i magnetyczne uruchamiające mechanizm korbowodowy zasięgnięty z mechaniki silnika spalinowego.

Dla przykładu weźmy prosty silnik dwusuwowy, gdzie zamiast zwykłego tłoka jest tłok z magnesu neodymowego, natomiast w "głowicy" byłby elektromagnes prądu impulsowego (o przebiegu prostokątnym).

Jeśli ktoś zna sie na mechanice pojazdowej to będzie wiedział o czym będę dalej pisać.

Niestety taki silnik będzie potrzebować sterownika dość zaawansowanego by mógł w pełni sprawnie pracować ale o tym będę pisał dalej. na razie nawet nie narysowałem projektu a kartce, wszystko w głowie.

Zasady działania tak jak w tradycyjnym silniku spalinowym lecz czynnikiem energii nie będzie rozszerzanie sie gazów wskutek palenia sie mieszanki paliwowo powietrznej ale pojawienia sie silnego pola elektromagnetycznego "głowicy" w silnym polu magnetycznym "tłoka".
Wiadomo jest ze te same bieguny tych pól będą sie odpychać i efektem będzie ruch posuwowo -zwrotny "tłoka".

Wyższością takiego układu nad tradycyjnym silnikiem spalinowym (oprócz spalin) jest to ze sprawność jest dwukrotnie większa;

-1 cykl silnika spalinowego = 2 obroty (ruchy) tłoka: napełnienie mieszanka i wypuszczenie spalin
-1 cykl silnika elektrycznego = 1 obrót

Można jako dobry przykład wziąć żonglowanie nogą piłkę.

Kop-> piłka leci w gore-> spada (grawitacja a u nas siła ruchu obrotowego kola zamachowego) -> i znowu kop->piłka leci w gore... itd...

wkrótce pierwsze projekty.,....

Opisałeś wygląd i działanie najstarszego silnika elektrycznego.

Napisz może jeszcze co chcesz uzyskać .
Układ tłokowo korbowy w silniku spalinowym stosowany jest z konieczności,a nie z powodu jego zalet.....

D.

najstarszego?
Nie znam tak dokładnie historii elektrycznych silników...

silniki tłokowe maja większą moc niż wirnikowe- dlaczego silnik parowy byl tłokowy a nie wirnikowy? przecież można było zrobić go na zasadzie wiatraka.

W takim silniku można ustawić kąt wyprzedzenia impulsu (zapłonu) siłę impulsu (ilość mieszanki paliwowo powietrznej) dzięki czemu można dość dobrze kontrolować moc.

Kiedyś na pewno ktoś sie zapytał: "a co to jest prąd i do czego nam będzie przydatny?".... (no koment)

Silniki tłokowe na pewno nie mają większej mocy i sprawności niż turbina parowa, bo mnóstwo traci się w układzie korbowo-tłokowym. Gdyby tak było, to każda elektrownia miała by silnik tłokowy, a nie turbinę.
Także silnik elektryczny wg tego pomysłu nie będzie miał dużej mocy i sprawności, gdyż na jeden obrót wypadnie jeden impuls siłowy.
Przecież np. wirnik silnika prądu stałego, to cały szereg biegunów, np 50, które kolejno wchodzą w oddziaływanie z polem magnetycznym stojana.
W tym sensie, te bieguny, to właśnie te tłoki, o których kolega myśli. Po co komplikować cos, co dawno już jest doprowadzone do perfekcji.

Zalety:
poza nietypowym rozwiązaniem nie widzę...
Wady: Mnóstwo energii straconej na zmianę kierunku biegu "tłoka", co za tym idzie drgania.
Fizyka mowi że siła oddziaływania magnetycznego maleje kwadratowo wraz ze wzrostem odległości, więc nieliniowa praca, może gdyby zastosować zespół cewek wewnątrz których porusza się magnes - ale wtedy zbudujemy silnik liniowy - który powstał po "rozwinięciu" silnika krokowego - wracamy do punktu wyjścia. jednym słowem pomysł nieopłacalny, gotowy silnik drogi w wykonaniu, niska sprawność

Bardzo podobna koncepcja i nawet filmik jest , sterowanie jest dość proste, szczotka komutuje jedynie gdy cewka ma się unosić, resztę załatwia grawitacja i koło zamachowe.:
http://www.fieldlines.com/other/recipmotor.html

Polecam obejrzeć muzeum pierwszych silników.: http://www.sparkmuseum.com/MOTORS.HTM

Ciekawy silnik z głośnika.:
http://kundelmotor.com/replications/indexold.html

Pisaliście o sprawności ale chyba nie jest aż tak źle, dla przykładu posuwisto zwrotny silnik http://www.kundelmagnetics.com/
11cali wiatrak 5.3Watt 980RPM, i przykładowy firmowy wiatrak http://www.kansaswindpower.net/fans,_coolers.htm
nieco większy 12 cali 14Watt 1100RPM, oczywiście nieznana jest przepływność powietrza tego tłokowego wiatraczka.

O taki silnik właśnie mi chodziło

W młodym techniku jest opis jego wykonania, jak znajdę to zapodam skan.

Fajny filmik z tym silnikiem...

Tylko ze moja koncepcja jest troche inna

Magnes bedzie jako tlok a elektromagnes bedzie nieruchomy. Do tego koło zamachowe bedzie profilowane dla równowagi sił.

Nie bedzie więcej strat niż w silniku spalinowym. Jeden cykl - jeden impuls.
W silniku spalinowym duże straty są w sprężaniu mieszanki paliwowo powietrznej i w sprężaniu spalin by je wydmuchał.

Oddziaływanie pól magnetycznych maleją kwadratowo do odleglości ale skok tloka nie musi być tak duży.

Dochodzi jeszcze kąt wyprzedzenia impulsu który może być zwiększany proporcjonalnie do prędkości.

Do tego kiedyś nie było magnesów neodymowych.

Nadal usiłujesz zbudować coś co nie ma żadnego sensu!
Po co ci układ korbowy skoro łatwiej jest kazać magnesowi biegać w koło i kopać go co chwila polem jednej z cewek ustawionych w pierścieniu.Posuwisto zwrotny ruch tłoka wynika z prostoty adaptacji takiej konstrukcji do wybuchowego spalania mieszanki oraz łatwości uszczelnienia połączenia tłoka z cylindrem.
Weż sobie za przykład wankla - dużo sprawniejszy bo min nie ma korby i całej reszty. Gwarantuję ci że gdyby wankla łatwiej było uszczelnić to korbowody utworzyłyby jeden wielki złom

"Po co ci układ korbowy skoro łatwiej jest kazać magnesowi biegać w koło i kopać go co chwila polem jednej z cewek ustawionych w pierścieniu."

Po to że siła odpychania prostopadłego do pola jest dużo większa niż skośna - "ślizgowa".

"Drgania"... Pierwsze silniki spalinowe aż chciały się urwać z mocowań.... aż powstał silnik V6... o wiele stabilniejszy...

Najprostszy silnik wirnikowy posiada min 3 cewki wirujące w polu magnetycznym 2-ch magnesów. Silniki te są proste i tanie w produkcji ale jedynym sposobem regulacji obrotów jest zmiana napięcia.

Tu można dodatkowo przesuwać punkt załączania cewki co powoduje wzrost mocy przy zadanym obciążeniu i przy obecnych obrotach.

Model silnika na filmiku jaki oglądałem miał tą wadę że owy punkt był nieruchomy więc im większe obroty tym mniejsza moc (troche mechaniki samochodowej z lat 70-tych...)

Ale widzę że tu na forum mało co którzy lubią pomagać lub podpowiadać ale za to większość lubi zniechęcać... kończę temat.

czupi napisał:

"

"Drgania"... Pierwsze silniki spalinowe aż chciały się urwać z mocowań.... aż powstał silnik V6... o wiele stabilniejszy...

Drgania w silniku tłokowym biorą się min ze zmiany kierunku pędu w ZZ i ZW , w V ileś tam i innych wielocylindrowcach drgania poszczególnych tłoków znoszą się wzajemnie dlatego układ tworzący silnik jest stabilny.
Obawiam się że to co zyskasz na prostopadłym działaniu pola stracisz w układzie korbowym i na tych nieszczęsnych zwrotach...
O ile sie nie mylę na początku pytałeś o sens i zasadność takiego silnika - POMAGAMY ci zniechęcając cię do tego pomysłu jako pozbawionego szans powodzenia

Nie rozumie dlaczego mam stracić na "zwrotach" w układzie korbowym... przecież napisałem że koło zamachowe będzie profilowane by zrównoważyć siły. Poza tym po rozwinięciu projektu można zbudować taki układ z 4-roma lub 6-cioma magnesami i cewkami.

Pierwszy silnik jednocylindrowy miał taki cykl:
-napełnianie mieszanką
-zwrot-sprężanie jej
-zapłon, rozprężanie gazów i wylot spalin
-zwrot-sprężanie resztek spalin

To jest jeden cykl dla silnika spalinowego... i tylko jeden punkt daje siłę pędu. Z czego wynika ze na jeden cykl mamy 25% elementów siły napędowej a 75% elementów hamujących.

W układzie jaki proponuję:
-impuls i odpychanie sie magnesu z elektromagnesem
-zwrot-powrót magnesu do punktu "0"

Ten cykl daje nam 50% elementów siły napędowej i "kilka"% elementów hamujących, które z racji niewielkich wpływów można pominąć.

Więc dlaczego taki silnik nie ma racji bytu?

Ktoś skomentował silnik drewniany z filmiku w temacie.... "resztę załatwia koło zamachowe i GRAWITACJA"(???) tam koło zamachowe było pełne a grawitacja nie miała tam nic do czynienia.

Jak zauważyłeś silnik spalinowy tłokowy ma 25% sprawności a elektryczny ma 90%. Zbuduj modele koło zamachowe i tłoczek na korbowodzie, oba modele o takiej samej wadze wymiarach. Wpraw je w ruch i zobaczysz że koło będzie się kręciło dłużej niż korbowód, bo tłoczek korbowodu musi być zatrzymany dwa razy na obrót co pochłania sporo energii, i na nic się zda przeciw waga, nie przeskoczysz sprawności bez tłokowego, przeciwwaga redukuje tylko drgania.

Co do tego drewnianego modelu. http://www.fieldlines.com/other/recipmotor.html Przeanalizuj działanie tego silnika, gdy tłoczek jest na dole, szczotka dotyka komutator i tłoczek się unosi co wprawia w ruch wał korbowy i koło zamachowe nabiera momentu obrotowego, na górze już nie ma komutacji i grawitacja ściąga w dół tłoczek, oraz oczywiście moment obrotowy koła zamachowego wspomaga obrót.

Pawem1, jak Ty sie lubisz mylić... chyba nie przeczytałeś dokładnie początku mojego postu.

Silnik który zamierzam zbudować będzie działał podobnie jak ten drewniany model ale magnes będzie na tłoczku (to -1), a siła napędowa będzie odpychać a nie przyciągać (to -2).

Największa siła będzie podczas odpychania a nie przyciągania!

Koło zamachowe oprócz tłumieniu drgań będzie też sprawiało że tłoczek wróci do punktu wyjściowego. A później po zastosowaniu 4-ch lub więcej tłoczków może wcale nie będzie wymagane.

Próbowałeś kiedyś złączyć ze sobą dwa silne magnesy, najlepiej neodymowe, tymi samymi biegunami???

czupi napisał:

Nie rozumie dlaczego mam stracić na "zwrotach" w układzie korbowym... przecież napisałem że koło zamachowe będzie profilowane by zrównoważyć siły. Poza tym po rozwinięciu projektu można zbudować taki układ z 4-roma lub 6-cioma magnesami i cewkami.

Właśnie jak napisałeś nie rozumiesz... Więc i nie zrozumiesz dlaczego projekt nie ma sensu.

Otóż tłok przedstawia sobą masę, w trakcie suwu pracy rozpędza się do pewnej prędkości, w ZW należy go zatrzymać i nadać przeciwny kierunek - to samo w ZZ. Generuje to straty których nie unikniesz bo wynikają z konstrukcji i podstawowych praw fizyki.

Przy przesuwaniu tłoka dostarczasz energii? Tak, no to przekazywana jest ona do koła zamachowego ze stratami (już mniej), ale rozpędzony tłok jakoś dalej chciałby poruszać się jak na wstępie w tym samym kierunku. No to trzeba go zahamować (kolejna strata) i od strony sprawności masz w plecy. Następny suw w kierunku przeciwnym od strony energetycznej niczego nie zmienia. Masa tłoka, jego prędkość przemieszczania się itd. do masy koła zamachowego, a dokładnie do momentu bezwładności są pewnie bardzo małe (i tu da się obliczyć straty znając współczynniki tarcia) , ale po co kilka razy tracić energię, nawet mało, jak można raz? Zabawa jest przednia, ale od strony sprawności nie za bardzo opłacalna. Magnes może być nawet lepszy niż neodymowy, ale energii nie oszukasz, ileśtam dostarczyłeś, czy uzyskasz więcej niż w silniku rotacyjnym?

Cytat:

Największa siła będzie podczas odpychania a nie przyciągania!

Siły podczas odpychania i przyciągania są takie same, różnią się tylko zwrotem, magnes ma mase więc na wszystko działa siła grawitacji i z tąd subiektywna różnica.

Można ew. dodać drugi elektromagnes od górnej strony cylindra który by wspomagał ruch magnesu w dół, a jeszcze lepiej zasilać naprzemiennie (dolny odpycha- górny przyciąga i vice versa), projekt wydaje mi się ciekawy ale sprawności od klasycznego silnika elektrycznego nigdy nie będzie mieć większej. Jakby wykonać go odpowiednio małego mógłby znaleźć zastosowanie w modelarstwie (udając silnik parowy)

Ile się traci w układzie korbowym, daje porównanie "zwykłych" silników spalinowych z silnikiem rotacyjnym Wankla, z obracającym się tłokiem (analogia do wirnika w silniku elektrycznym). Z silnika Wankla o pojemności ok 1 litra, można uzyskać tyle mocy co z 3 litrowego silnika tłokowego, a zależność mocy od pojemności nie jest liniowa, moc rośnie szybciej niż pojemność. Pomijam tu wszystkie kłopoty z uszczelnieniem silnika z obracającym się tłokiem. Chodzi tylko o porównanie.
Niemniej, takie "tłokowe" silniki elektryczne są stosowane np. do napędu wskazówek zegarka. Generowany impuls przyciąga/odpycha kotwiczkę, reszta to odpowiednia przekładnia.

Czupi - narysuj, zbudyj i zademonstruj nam swój silnik. Przy realizacji takich pomysłów rodzą się nowe pomysły. "Ktoś, kiedyś przypadkowo zbuduje perpetum mobile". Może to będziesz właśnie Ty. Życzę powodzenia.

Skoro silniki Wankla mają 3 razy większą moc niż tłokowe to czemu nie montuje się ich do aut osobowych?? Przecież zmniejszyło by to spalanie?? A co za tym idzie zmniejszenie emisji toksycznych spalin do atmosfery??

Odpowiedzcie, proszę...

czupi napisał:

....Odpowiedzcie, proszę...

Mówisz (piszesz) i masz.

czupi napisał:

....Skoro silniki Wankla mają 3 razy większą moc niż tłokowe to czemu nie montuje się ich do aut osobowych??....

Montuje się, np. MAZDA RX8 i nie produkowana już MAZDA RX7. Widziałem jakieś dwa motory z silnikiem Wankla.

czupi napisał:

....Przecież zmniejszyło by to spalanie??...

Jesteś w sporym błędzie. Te silniki do oszczędnych nigdy nie należały.

Mazda RX-8
0-100km/h: 7,4 sek
Vmax: 223 km/h
Pojemność: 2x654 cm3 (Wankel)
Moc maksymalna: 141 kW (192KM) 7000 obr/min
Maks.moment obr.: 220 Nm/5000 obr/min
Srednie zużycie paliwa: 13,2 l/100km
Cena: 117000 zł

Gdyby nie cena i nie typowe rozwiązania techniczne, a tego wszyscy boją się tak naprawdę, to całkiem fajne autko, czterodrzwiowe i dość duże, z bardzo płaską maską ze względu na malutki silnik.
Najprzyjemniejsza chyba była by opłata za ubezpieczenie (w Polsce), za taką pojemność i za taką moc i osiągi!

"czupi napisał:
....Przecież zmniejszyło by to spalanie??...
Jesteś w sporym błędzie. Te silniki do oszczędnych nigdy nie należały."

To było sarkastyczne pytanie zawierające odpowiedź samą w sobie...

I kto powiedział że silnik Wankla ma dużą sprawność??

Sprawność - to stosunek oddanej energii (paliwo) do uzyskanej mocy (KM), plus dochodzi do tego zużycie materiałów (dość duże-silnik szybko wymagał remontu kapitalnego)

Czytałem o Maździe, testują ją z wodorem. Ale i tak ten silnik moim zdaniem ma mniejszą sprawność niż tłokowy.
Miniaturyzacja - owszem fajna, ale coś za coś...

W Polsce obecnie ubezpieczenie zaczyna się zmieniać i opłaty zależą od mocy silnika a nie od jego pojemności.

Czupi - ma rację ponieważ wszystkie silniki elektryczne dzisiaj produkowane działają na przyciąganie i to są przede wszystkim silniki asynchroniczne!
W tradycyjnych silnikach wykorzystane jest tylko przyciąganie biegun do magnesu ( jedna faza pracy jeden na biegun)!
W silniku na odpychanie można wykorzystać:
1) Odpychanie od magnesu (podobno silniejsze niż przyciąganie) przy czołowym (posuwisty) też jest silniejsze niż koszącym (obrotowy)!
2) Przyciąganie magnesu do rdzenia cewki!
Czyli wystarczy zasilać połowę drogi między biegunami, drugą połowę drogi przyciąga magnes rdzeń cewki!
Ten okres przyciągania magnesu do cewki można uznać za dodatkową indukcję napięcia (np. ładowanie akumulatora)
Można powiedzieć że podobnie jak w silniku Adamsa

Na całym świecie próbują wymysleć taki silnik w miarę prosty, jednakże jest pewien problem z rozruchem takiego silnika, samo odpychanie nie wydaje się wystarczające do nadania mu pewnemu kierunku obrotów
W posuwistym ruchu wydaje się najprościej i w połączeniu z drugim silnikiem który nadaje kierunek obrotów
Ruch posuwisty nie konieczni musi mieć duże tarcie przy obecnej technice a nie koniecznie musi to być układ korbowodowy, może np.
http://www.hover.za.pl/pl/silnikx/silnikx.html
Porównywanie rozwiązań mechanicznych nie ma sensu jakie tam będą, ważny jest zysk na końcu, czyli obliczenie ile zysku a ile strat, przy czym przy tej mechanice to jeszcze nikt idealnie tego nie wyliczył

Dawno mnie tu nie było...

Silnik X - fajna koncepcja, fajniejsza myślę niż Wankla.

Śmiało mogę powiedzieć że można zaprojektować taki silnik elektryczny, gdzie zamiast komory spalania będzie można wykorzystać oddziaływanie na siebie sił elektromagnetycznych.

Dlaczego silniki parowe były tłokowe - bo były prostsze ale już np. w elektrowniach używa się turbin parowych, a nie silników tłokowych do napędu generatorów.

Gdzie tkwi problem w silniku tłokowym - w przyspieszeniu tłoka i układu korbowego. Wirnik turbiny porusza się ruchem jednostajnym, natomiast tłoki ciągle przyspieszają, zwalniają i ponownie przyspieszają, zmieniając przy okazji kierunek. Tłoki mają masę, a żeby nadać przyspieszenie masie, trzeba użyć siły.

Silnik Wankla ma dużą sprawność, jego wysokie spalanie wynika z problemów technicznych i nieoptymalnego wykorzystania (dla niego najkorzystniejsza byłaby praca ze stałą prędkością obrotową i bezstopniowa przekładnia, podobnie jak dla silników turbinowych. Ale podczas jazdy po torze ze stałą prędkością, to właśnie samochód z silnikiem Wankla spali mniej paliwa, od samochodu z silnikiem tłokowym o podobnej mocy.

Silnik tłokowy po prostu szybciej się zużywa głównie cylindry, a turbinowy wytrzymuje bardzo długo
Przy bardzo dużych silnika koszty remorów są ogromne dlatego stosowane są w elektrowniach turbiny

Tłokowy chyba jako jedyny napędzany jest czołowo do tłoka, wszystkie turbiny i elektryczne mają ta siłę skierowaną pod pewnym kątem
Dlatego ciekawe czy takie silniki elektryczne na korbowodzie są wydajniejsze, z doświadczenia wiadomo że magnesy czołowo są bardzo mocne, nie jesteśmy w stanie ich oderwać czołowo, a wystarczy lekko go przekrzywić i magnes traci swoją moc

Cytat:

Śmiało mogę powiedzieć że można zaprojektować taki silnik elektryczny, gdzie zamiast komory spalania będzie można wykorzystać oddziaływanie na siebie sił elektromagnetycznych.

Cytat:

Dlatego ciekawe czy takie silniki elektryczne na korbowodzie są wydajniejsze

Ameryka już dawno odkryta. Wszelki ruch posuwisto zwrotny jest wysoce niepożądany, chyba że jest konieczny.

Przecież każdy normalny silnik asynchroniczny ma sprawność na poziomie dziewięćdziesiąt kilka procent. Obsługa takiego silnika to okresowa wymiana łożysk tocznych (tanich) i nie dopuszczenie do przegrzania co jest banalnie proste.

Sprawność zamiany ruchu posuwisto-zwrotnego na obrotowy to już jest jakieś dziewięćdziesiąt kilka procent w najlepszym przypadku, dochodzi jeszcze sprawność tych elektromagnesów etc. Pomijam kwestie zużycia, smarowania, masy, wymiarów no i drgań takich silników.

A odnośnie silnika Wankla to porzućcie polskie mity o kosmicznym zużyciu paliwa i problemie z uszczelnieniem, bo to już dawno temu zostało rozwiązane - patrz silniki firmy Mazda Motor Company.

Moulder napisał:

A odnośnie silnika Wankla to porzućcie polskie mity o kosmicznym zużyciu paliwa i problemie z uszczelnieniem, bo to już dawno temu zostało rozwiązane - patrz silniki firmy Mazda Motor Company.

Dla ułatwienia poszukiwań dodam, że ten silnik nazywa się "Renesis".