PL241455B1 - Hybrydowy zespół napędowy z silnikiem spalania wewnętrznego w szczególności na paliwo wodorowe - Google Patents

Abstract

Zespół zawiera przeciwbieżny silnik z parą dwustronnych tłoków (3) umieszczonych w zespolonych z korpusem (1) cylindrach (2). Cylindry (2) zamknięte są przegrodą (8), przez którą przechodzi drążek popychacza (4). Tłoki (3) składają się z górnej połówki tłoka, sprężyny (3b) oraz dolnej połówki tłoka. Cylindry (2) mają pośrodku kanały wlotu sprężonego powietrza (5) oraz kanały wylotu produktów spalania (6). W głowicy (7) oraz w przegrodzie (8) każdego cylindra (2) znajdują się wtryskiwacz paliwa (9), wtryskiwacz pary wodnej (10) oraz element zapłonowy (11). Do wtryskiwaczy paliwa (9) podawane jest paliwo wodorowe z układu, złożonego z generatora HHO (22), jonizatora tlenu (23), łącznika gazowego (24), sprężarki (25) oraz dozowników paliwa (26). Tłoki (3) jednej pary połączone są wałem korbowym (28), wyposażonym w wyjściowe wałki. Wałki te połączone są sprzęgłami z dwoma przeciwbieżnymi systemami wirnikowymi, zaopatrzonymi w wirniki. Każdy z końców wirników połączony jest z obręczą rotora, umieszczonego wewnątrz obręczy statora. W obręczy rotora znajduje się szereg dipoli magnetycznych, zaś w obręczy statora znajdują się cewki indukcyjne. Ich wyjścia połączone są z zewnętrznym układem sterowania i gromadzenia energii elektrycznej. Sposób zabezpieczenia tłoka przed skutkami spalania detonacyjnego wodoru polega na wykorzystaniu sprężystości sprężyny kompensacyjnej umieszczonej pomiędzy dwoma przesuwnymi połówkami tłoka, a ponadto chłodzi się połówki tłoka strugą sprężonego powietrza. Sposób uzyskiwania dodatkowego momentu obrotowego na wale wirnika polega na przekazywaniu części energii wirnika do skojarzonego z nim układu gromadzenia i oddawania energii, z którego następnie pobiera się energię w przypadku niedoboru momentu obrotowego na wale wirnika.

Description

PL 241 455 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy zespół napędowy z silnikiem spalania wewnętrznego w szczególności na paliwo wodorowe.

Znany jest z publikacji zgłoszonego w trybie PCT wynalazku nr WO 2017/039464 silnik wodorowy, mający jedną parę przymocowanych do korpusu dwukomorowych cylindrów o powierzchni wewnętrznej, pokrytej powłoką diamentową, w których umieszczone są dwustronne posuwisto-zwrotne tłoki, przy czym cylindry wraz z tłokami skierowane są względem siebie przeciwnie o kąt 180° w płaszczyźnie osi obrotu sprzęgającego je ze sobą dwudzielnego wału korbowego, umieszczonego w korpusie albo są w pozycji wzajemnego ułożenia na kształt litery V. Wał korbowy składa się z dwóch takich samych elementów korbowych, które skierowane są przeciwnie względem siebie wzdłuż ich wspólnej osi obrotu i połączone są ze sobą obrotowo przeciwbieżnie wokół tej osi za pomocą łożyska dystansowego. Wał korbowy ma ponadto z obu stron wyprowadzone wałki do przekazywania napędu. Funkcja sprzęgająca wału korbowego realizowana jest z wykorzystaniem dwóch jednakowych par korbowodów, z których każdy korbowód danej pary połączony jest jednym swym końcem obrotowo z jednym z przeciwbieżnych elementów korbowych wału korbowego. Drugie końce tej pary korbowodów połączone są wahliwie z jednym z dwóch poprzecznych wałków, z których każdy połączony jest sztywno poprzez prostopadły do niego drążek popychacza z jednym z pary sprzęgniętych ze sobą tłoków. Pośrodku ściany każdego z cylindrów, której powierzchnia wewnętrzna pokryta jest powłoką antykorozyjną, znajdują się kanał wlotu powietrza przepłukującego oraz kanał wylotu produktów spalania wraz z powietrzem przepłukującym. W głowicy każdego cylindra oraz w jego dolnej przegrodzie umieszczone są wtryskiwacz paliwa, wtryskiwacz pary wodnej i element zapłonowy. Pośrodku każdej dolnej przegrody osadzone jest liniowe łożysko ślizgowe przegrody, poprzez które przeprowadzony jest drążek popychacza. Łożysko ślizgowe przegrody wyposażone jest od spodu w pierścieniowy element uszczelniający, nad którym na pozostałej długości łożyska ślizgowego, pomiędzy jego ścianką a powierzchnią wałka drążka popychacza, utworzona jest mikroszczelina smarownicza. Przyporządkowane każdemu z cylindrów wtryskiwacze pary wodnej przyłączone są swoimi przewodami pary wodnej do urządzenia dozującego parę wodną, które z kolei zasilane jest z zamontowanej na rurze wydechowej odpowiedniego cylindra generatora pary wodnej. Ponadto na każdej z poszczególnych rur wydechowych zainstalowane jest termoogniwo, a w świetle jej przelotu wmontowane są turbina prądnicy oraz turbina wentylatora wspomagającego. Wentylator wspomagający doprowadza, poprzez wentylator główny przyporządkowany do przeciwległego cylindra, powietrze przepłukujące do kanału wlotu sprężonego powietrza tegoż cylindra. Wyjścia elektryczne wszystkich prądnic połączone są równolegle z wyjściami elektrycznymi wszystkich termoogniw i doprowadzone są do akumulatora, zasilającego generator HHO. Tlenowy przewód gazowy z generatora HHO doprowadzony jest do jonizatora ultrafioletowego, a stąd dalej do jednego z wejść trójdrożnego łącznika gazowego, do którego drugiego wejścia doprowadzony jest z generatora HHO wodorowy przewód gazowy. Wyjście łącznika gazowego przyłączone jest poprzez sprężarkę równolegle do wejść wszystkich indywidualnych dozowników paliwa, których wyjścia z kolei połączone są ze wszystkimi przyporządkowanymi im wtryskiwaczami paliwa.

Znany jest również opracowany przez niemiecką firmę Airstier hybrydowy system napędowy dronów powietrznych, zawierający cztery indywidualne silniki spalinowe do napędu czterech śmigieł drona oraz sprzężone z nimi cztery pomocnicze silniki elektryczne, umożliwiające zwiększenie jego stabilności i zwrotności w powietrzu.

Znany jest ponadto z opisu patentowego US 6918382 zasilany paliwem wodorowym silnik wewnętrznego spalania do napędu skutera z kontrolowaną ilością wtryskiwanego wodoru. Zastosowany w nim system sterowania ilością paliwa wodorowego powoduje wtrysk paliwa do przepustnicy silnika z uwzględnieniem wielu parametrów, w tym ilości wodoru znajdującego się w jednostce magazynowania wodoru, która monitorowana jest za pomocą systemu pomiaru paliwa wodorowego przy wykorzystaniu mikrokontrolera oraz wielu współpracujących z nim czujników.

Cechą charakterystyczną procesu spalania w komorze cylindra znanego silnika, zasilanego mieszanką wodorową, jest detonacyjne spalanie wodoru przy temperaturze w komorze spalania cylindra dochodzącej do 7000°C. Zjawiska te mają niekorzystny wpływ na trwałość elementów silnika, zwłaszcza na żywotność i stabilność parametrów jego części ruchomych, w szczególności tłoków. Wskazany problem znalazł rozwiązanie w przedstawionym niżej opracowaniu hybrydowego zespołu napędowego oraz związanych z nim sposobach według wynalazku.

PL 241 455 B1

Hybrydowy zespół napędowy według wynalazku zawiera jednosuwowy przeciwbieżny silnik w szczególności na paliwo wodorowe, mający parę dwustronnych posuwisto-zwrotnych tłoków, które umieszczone są w zespolonych z korpusem, przeciwnie skierowanych względem siebie, dwukomorowych cylindrach. Od strony zewnętrznej cylindry zamknięte są głowicą, natomiast w miejscu swego zespolenia z korpusem zamknięte są przegrodą z umieszczonym w niej liniowym łożyskiem ślizgowym przegrody, przez które do korpusu przeprowadzony jest drążek popychacza. Każdy z tłoków składa się z górnej połówki tłoka oraz, oddzielonej od niej sprężyną kompensacyjną, dolnej połówki tłoka. Górna połówka tłoka oraz dolna połówka tłoka umieszczone są przesuwnie na drążku popychacza za pośrednictwem osadzonych w nich górnego łożyska ślizgowego tłoka oraz dolnego łożyska ślizgowego tłoka. Ponadto na drążku popychacza znajdują się, unieruchomione na nim i przylegające odpowiednio do powierzchni zewnętrznych górnej połówki tłoka i dolnej połówki tłoka, górny ogranicznik oraz dolny ogranicznik. Pośrodku ścian cylindrów znajdują się kanały wlotowe, do których doprowadzane jest powietrze przepłukujące z wyjścia wentylatorów, oraz kanały wylotowe, które służą do odprowadzania powietrza przepłukującego wraz z produktami spalania za pośrednictwem rur wydechowych. W głowicy każdego cylindra oraz w jego przegrodzie umieszczone są wtryskiwacz paliwa, wtryskiwacz pary wodnej oraz element zapłonowy. Znajdujące się w każdej parze cylindrów tłoki sprzęgnięte są ze sobą za pomocą umieszczonego w korpusie dwudzielnego wału korbowego. Wał korbowy złożony jest z pierwszego półwałka korbowego oraz drugiego półwałka korbowego, które usytuowane są przeciwnie względem siebie wzdłuż ich wspólnej osi obrotu i połączone są ze sobą obrotowo przeciwbieżnie wokół tej osi za pomocą łożyska dystansowego. Funkcja sprzęgająca wału korbowego w odniesieniu do każdej pary tłoków realizowana jest z wykorzystaniem dwóch jednakowych par korbowodów, składających się z pierwszego korbowodu oraz drugiego korbowodu. Pierwszy korbowód oraz drugi korbowód jednej pary połączone są każdy swym jednym końcem mimośrodowo odpowiednio z pierwszym półwałkiem korbowym oraz drugim półwałkiem korbowym. Drugie końce tej pary korbowodów połączone są wahliwie z jednym z dwóch poprzecznych wałków, z których każdy połączony jest sztywno poprzez prostopadły do niego drążek popychacza z jednym z dwóch tłoków, znajdujących się w naprzeciwległych cylindrach danej pary. Z pierwszego półwałka korbowego oraz drugiego półwałka korbowego wyprowadzone są odpowiednio pierwszy wałek wyjściowy oraz drugi wałek wyjściowy, które połączone są poprzez odpowiednio pierwsze sprzęgło oraz drugie sprzęgło z pierwszym systemem wirnikowym oraz drugim systemem wirnikowym.

W wariancie wykonania wynalazku pierwszy system wirnikowy oraz taki sam drugi system wirnikowy stanowią pojedyncze korzystnie wielopłatowe wirniki, które zamocowane są na wałkach odbiorczych odpowiednio pierwszego sprzęgła oraz drugiego sprzęgła.

W innym wariancie wykonania pierwszy system wirnikowy oraz taki sam drugi system wirnikowy stanowią dwie pary korzystnie wielopłatowych wirników. Wałki napędowe tych wirników połączone są z osadzonymi na wałkach odbiorczych pierwszego sprzęgła oraz drugiego sprzęgła za pośrednictwem odpowiednio pierwszego pasa transmisyjnego oraz drugiego pasa transmisyjnego.

Końce płatów każdego wirnika zamocowane są w kołowej obręczy rotora, która umiejscowiona jest centrycznie w kołowej obręczy statora, przy zachowaniu minimalnej odległości między nimi, umożliwiającej swobodny ruch obrotowy obręczy rotora. W każdej obręczy rotora umieszczone są równomiernie wzdłuż jego obwodu dipole magnetyczne w postaci magnesów neodymowych, natomiast w obręczy każdego statora umieszczone są równomiernie wzdłuż jego obwodu cewki indukcyjne. Wszystkie cewki indukcyjne każdej obręczy statora przyłączone są odpowiednio do swoich indywidualnych zespołów komutacyjnych, a te z kolei połączone są ze wspólnym zespołem gromadzenia i oddawania energii elektrycznej, przy czym układy komutacyjne oraz zespół gromadzenia i oddawania energii elektrycznej przyłączone są do zespołu sterującego. Tworzy to razem, związany z wirnikami, zespół maszyn elektrycznych, pełniących, w zależności od potrzeby, funkcję dodatkowych silników napędowych wirników albo prądnic do gromadzenia zapasu energii w czasie lotu.

Hybrydowy zespół napędowy według wynalazku z silnikiem wodorowym przeznaczony jest do wszelkich pojazdów lądowych, statków nawodnych i podwodnych, a w szczególności statków powietrznych ze względu na mieszany spalinowo-elektryczny system napędu tych obiektów. System ten, zastosowany w śmigłowcach, zapewnia bezpieczeństwo lotu w przypadku awarii silnika spalinowego. W takiej sytuacji funkcję napędową silnika spalinowego przejmuje, na czas umożliwiający bezpieczne lądowanie, zespół maszyn elektrycznych, pracujących w charakterze elektrycznych silników napędowych z możliwością indywidualnego sterowania ich mocą. Jest to najważniejsza zaleta rozwiązania według

PL 241 455 B1 wynalazku. Zaletą jest również w tym przypadku możliwość optymalnego wykorzystania mocy napędu i zmniejszenia zużycia paliwa.

Wynalazek pokazano w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy silnika na paliwo wodorowe, fig. 2 - poglądowy rysunek wału korbowego wraz parą tłoków, ponadto na fig. 3 pokazany jest widok tłoka w półprzekroju, a na fig. 4 - ogólna koncepcja sprzężenia silnika spalinowego z systemami wirnikowymi, poza tym fig. 5 stanowi schematyczne przedstawienie zespołu napędowego według wariantu pierwszego w ujęciu górnym systemu wirnikowego w powiązaniu z układami sterowania, fig. 6 stanowi schematyczne przedstawienie zespołu napędowego według wariantu pierwszego w ujęciu bocznym systemów wirnikowych, natomiast fig. 7 stanowi schematyczne przedstawienie zespołu napędowego według wariantu drugiego w ujęciu bocznym systemów wirnikowych.

Zespół napędowy zawiera jednosuwowy przeciwbieżny silnik w szczególności na paliwo wodorowe, mający parę dwustronnych posuwisto-zwrotnych tłoków 1, które umieszczone są w zespolonych z korpusem 2, przeciwnie skierowanych względem siebie, dwukomorowych cylindrach 3 o pokrytej powłoką diamentową powierzchni wewnętrznej. Pokrycie ścian cylindrów powłoką diamentową jest znaną metodą uodpornienia ich na oddziaływanie wysokiej temperatury występującej przy spalaniu paliwa wodorowego. Od strony zewnętrznej cylindry 3 zamknięte są głowicą 4, natomiast w miejscu swego zespolenia z korpusem 2 zamknięte są przegrodą 5 z umieszczonym w niej liniowym łożyskiem ślizgowym przegrody 6, przez które do korpusu 2 przeprowadzony jest drążek popychacza 7. Każdy z tłoków 1 składa się z górnej połówki tłoka 1a oraz, oddzielonej od niej spiralną sprężyną kompensacyjną 1b, dolnej połówki tłoka 1c. Górna połówka tłoka 1a oraz dolna połówka tłoka 1c umieszczone są przesuwnie na drążku popychacza 7 za pośrednictwem osadzonych w nich górnego łożyska ślizgowego tłoka 1d oraz dolnego łożyska ślizgowego tłoka 1e. Ponadto na drążku popychacza 7 znajdują się, unieruchomione na nim i przylegające odpowiednio do powierzchni zewnętrznych górnej połówki tłoka 1a i dolnej połówki tłoka 1c, górny ogranicznik 1f oraz dolny ogranicznik 1g. Pośrodku ścian cylindrów 3 znajdują się kanały wlotowe 8, do których doprowadzane jest powietrze przepłukujące z wyjścia wentylatorów 9, oraz kanały wylotowe 10, które służą do odprowadzania powietrza przepłukującego wraz z produktami spalania za pośrednictwem rur wydechowych 11. W głowicy 4 każdego cylindra 3 oraz w jego przegrodzie 5 umieszczone są wtryskiwacz paliwa 12, wtryskiwacz pary wodnej 13 oraz element zapłonowy 14. Znajdujące się w każdej parze cylindrów 3 tłoki 1 sprzęgnięte są ze sobą za pomocą, umieszczonego w korpusie 2, dwudzielnego wału korbowego 15. Wał korbowy 15 złożony jest z pierwszego półwałka korbowego 15a oraz drugiego półwałka korbowego 15b, które usytuowane są przeciwnie względem siebie wzdłuż ich wspólnej osi obrotu i połączone są ze sobą obrotowo przeciwbieżnie wokół tej osi za pomocą łożyska dystansowego 16. Funkcja sprzęgająca wału korbowego 15 w odniesieniu do każdej pary tłoków 1 realizowana jest z wykorzystaniem dwóch jednakowych par korbowodów, składających się z pierwszego korbowodu 17a oraz drugiego korbowodu 17b. Pierwszy korbowód 17a oraz drugi korbowód 17b jednej pary połączone są każdy swym jednym końcem mimośrodowo odpowiednio z pierwszym półwałkiem korbowym 15a oraz drugim półwałkiem korbowym 15b. Drugie końce tej pary korbowodów 17a i 17b połączone są wahliwie z jednym z dwóch poprzecznych wałków 18, z których każdy połączony jest sztywno poprzez prostopadły do niego drążek popychacza 7 z jednym z dwóch tłoków 1, znajdujących się w naprzeciwległych cylindrach 3 danej pary. Z pierwszego półwałka korbowego 15a oraz drugiego półwałka korbowego 15b wyprowadzone są odpowiednio pierwszy wałek wyjściowy 19a oraz drugi wałek wyjściowy 19b, które połączone są poprzez odpowiednio pierwsze sprzęgło 20a oraz drugie sprzęgło 20b z pierwszym systemem wirnikowym 21 a oraz drugim systemem wirnikowym 21b.

W wariancie wykonania wynalazku pierwszy system wirnikowy 21 a oraz taki sam drugi system wirnikowy 21b stanowią pojedyncze wielopłatowe wirniki 22, które zamocowane są na wałkach odbiorczych 23 odpowiednio pierwszego sprzęgła 20a oraz drugiego sprzęgła 20b.

W innym wariancie wykonania pierwszy system wirnikowy 22a oraz taki sam drugi system wirnikowy 22b stanowią dwie pary wielopłatowych wirników 22. Wałki napędowe 24 tych wirników połączone są z osadzonymi na wałkach odbiorczych 23 pierwszego sprzęgła 20a oraz drugiego sprzęgła 20b za pośrednictwem odpowiednio pierwszego pasa transmisyjnego 25a oraz drugiego pasa transmisyjnego 25b. Końce płatów każdego wirnika 22 zamocowane są w kołowej obręczy rotora 26, która umiejscowiona jest centrycznie w kołowej obręczy statora 27, przy zachowaniu minimalnej odległości między nimi, umożliwiającej swobodny ruch obrotowy obręczy rotora 26. W każdej obręczy rotora 26 umiesz

PL 241 455 B1 czone są równomiernie wzdłuż jego obwodu dipole magnetyczne 28 w postaci magnesów neodymowych, natomiast w obręczy każdego statora 27 umieszczone są równomiernie wzdłuż jego obwodu cewki indukcyjne 29. Wszystkie cewki indukcyjne 29 każdej obręczy statora 27 przyłączone są odpowiednio do swoich indywidualnych układów komutacyjnych 30, a te z kolei połączone są ze wspólnym zespołem gromadzenia i oddawania energii elektrycznej 31, przy czym układy komutacyjne 30 oraz zespół gromadzenia i oddawania energii elektrycznej 31 przyłączone są do zespołu sterującego 32. Tworzy to razem, związany z wirnikami 22, zespół maszyn elektrycznych, które pełnią, w zależności od potrzeby, funkcję dodatkowych silników napędowych wirników 22 albo prądnic do gromadzenia zapasu energii w czasie lotu.

Działanie silnika w jego poszczególnych fazach pracy jest identyczne w odniesieniu do obydwu przeciwległych tłoków, przy czym ich cykle pracy przesunięte są w fazie o kąt 180°. Stąd też wystarczające jest omówienie pracy jednego tylko zespołu cylindra 3 z przyporządkowanym mu tłokiem 1 w powiązaniu z pozostałymi współpracującymi podzespołami silnika. Sprężone paliwo wodorowe dostarczone zostaje do przestrzeni cylindra 3 nad tłokiem 1, stanowiącej górną komorę spalania, za pomocą wtryskiwacza paliwa 12. W pozycji GMP tłoka 1 odbywa się zapłon paliwa od iskry świecy zapłonowej. W chwili osiągnięcia w górnej komorze spalania najwyższej temperatury około 7000°C następuje wtrysk pary wodnej za pomocą wtryskiwacza pary wodnej 13, co doprowadza do schłodzenia komory spalania do około 3500°C, przy równoczesnym rozłożeniu pary wodnej na tlen i wodór. Pojawienie się w komorze spalania dodatkowej porcji uzyskanego w ten sposób paliwa powoduje jego samozapłon, wtórną eksplozję i gwałtowny przyrost ciśnienia w przestrzeni komory cylindra 3. Następuje wymuszony suw tłoka 1 w kierunku przegrody 5, przy czym skokowy wzrost parcia gazów spalinowych na górną połówkę tłoka 1a łagodzony jest dzięki sile sprężystości sprężyny kompensacyjnej 1b, która wsparta jest na, zablokowanej przez dolny ogranicznik 1g, dolnej połówce tłoka 1c, oraz dodatkowo dzięki utworzonej poduszcze powietrznej między górną połówką tłoka 1a, a dolną połówką tłoka 1c. Siła oddziałująca na dolną połówkę tłoka 1c przenoszona jest za pośrednictwem tego ogranicznika na drążek popychacza 7, powodując jego ruch w kierunku przegrody 5. W chwili znalezienia się środka tłoka 1 w osi kanału wlotowego 8 oraz kanału wylotowego 10, pomiędzy górną połówką tłoka 1a, a dolną połówką tłoka 1c zachowany zostaje minimalny dystans, który określony jest grubością ściśniętej sprężyny kompensacyjnej 1b. Zostaje wówczas utworzona wolna przestrzeń wewnątrz tłoka 1 pomiędzy oboma jego połówkami, która umożliwia schłodzenie wewnętrznych powierzchni górnej połówki tłoka 1a oraz dolnej połówki tłoka 1c za pomocą sprężonego powietrza przepłukującego, dostarczanego do kanału wlotowego 8 z wentylatora 9. W trakcie dalszego ruchu tłoka 1 połączona zostaje górna komora spalania cylindra 3 z kanałem wlotowym 8 oraz kanałem wylotowym 10, na skutek czego następuje wypłukanie z tej komory znajdujących się tam produktów spalania i schłodzenie zewnętrznej powierzchni górnej połówki tłoka 1a oraz ścianki cylindra 3 górnej komory spalania. Sprężone powietrze do obmywania i przepłukiwania komór cylindra 3 podawane jest z przyłączonego do kanału wlotowego 8 wentylatora 9. Ponadto, w tej fazie pracy silnika, do przestrzeni cylindra 3 pod tłokiem 1, stanowiącej dolną komorę spalania, dostarczane jest paliwo z dolnego wtryskiwacza paliwa 12, które podlega sprężeniu w ciągu dalszego ruchu tłoka 1 w dół, w kierunku przegrody 5. Po dojściu tłoka 1 w pobliże DMP odbywa się zapłon dostarczonego tam paliwa od iskry dolnej świecy zapłonowej oraz powtórzony zostaje wyżej opisany proces dostarczenia pary wodnej do dolnej komory spalania przy pomocy wtryskiwacza pary wodnej 13, jej rozłożenia na tlen i wodór oraz spalania tak powstałego paliwa oraz suw pracy tłoka 1 w górę w kierunku głowicy 4. Gwałtowny wzrost parcia gazów spalinowych na dolną połówkę tłoka 1c złagodzony jest, podobnie jak w przypadku górnej połówki tłoka 1a, dzięki sile sprężystości sprężyny kompensacyjnej 1b, wspartej na zablokowanej górnej połówce tłoka 1a, oraz dodatkowo dzięki utworzonej poduszce powietrznej między górną połówką tłoka 1a oraz dolną połówką tłoka 1c. Siła oddziałująca na górną połówkę tłoka 1a przenoszona jest za pośrednictwem górnego ogranicznika 1f na drążek popychacza 7, powodując jego ruch w kierunku głowicy 4. W chwili znalezienia się środka tłoka 1 w osi kanału wlotowego 8 oraz kanału wylotowego 10, podobnie jak przy ruchu tłoka 1 w dół, odbywa się schładzanie wewnętrznych powierzchni górnej połówki tłoka 1a oraz dolnej połówki tłoka 1c za pomocą sprężonego powietrza dostarczanego do kanału wlotowego 8. W trakcie dalszego ruchu tłoka 1 połączona zostaje dolna komora spalania cylindra 3 z kanałem wlotowym 8 oraz kanałem wylotowym 10, na skutek czego następuje wypłukanie z tej komory strumieniem sprężonego powietrza znajdujących się tam produktów spalania oraz schłodzenie zewnętrznej powierzchni dolnej połówki tłoka 1a oraz ścianki cylindra 3 górnej komory spalania. Zakończony zostaje wówczas pełny cykl jednego taktu pracy, w czasie którego odbywa się liniowy nawrotny posuw drążka popychacza 7. Dolny koniec drążka popychacza 7 wprowadzony jest

Claims (5)

1. PL 241 455 B1 do korpusu 2 poprzez umieszczone w przegrodzie 5 szczelne łożysko ślizgowe przegrody 6. Drążki popychacza 7 wyprowadzone z pary naprzeciwległych cylindrów 3, poprzez związane z nimi pary pierwszego korbowodu 17a i drugiego korbowodu 17b, wprawiają w przeciwbieżny ruch obrotowy, tworzące razem wał korbowy 15, pierwszy półwałek korbowy 15a oraz drugi półwałek korbowy 15b. Ruch ten przekazywany jest poprzez przeciwnie skierowane przeciwbieżne pierwszy wałek wyjściowy 19a oraz drugi wałek wyjściowy 19b na wejścia pierwszego sprzęgła 20a oraz drugiego sprzęgła 20b, które przekazują przeciwbieżny napęd do pierwszego systemu wirnikowego 21a oraz do drugiego systemu wirnikowego 21b.

   W wariancie wykonania wynalazku napęd przekazywany jest bezpośrednio do pojedynczych wielopłatowych wirników 22, zamocowanych na wałkach odbiorczych 23 pierwszego sprzęgła 20a oraz drugiego sprzęgła 20b.

   W innym wariancie wykonania napęd przekazywany jest do dwóch par wielopłatowych wirników 22 poprzez wałki napędowe 24 tych wirników i za pośrednictwem pierwszego pasa transmisyjnego 25a i drugiego pasa transmisyjnego 25b. Zastosowanie wielopłatowych wirników 22 wynika przede wszystkim z konieczności wielopunktowego zespolenia ich z obręczą rotora 26, co ma na celu usztywnienie całej konstrukcji rotora.

   Wprowadzone w ruch płaty każdego wirnika 22 wirują wraz z zamocowaną na ich brzegach obręczą rotora 26, zawierającą szereg jednakowo ukierunkowanych dipoli magnetycznych 28, i oddziałują swoim polem magnetycznym na cewki indukcyjne 29, umieszczone w obręczy statora 27. Utworzony w ten sposób system maszyn elektrycznych może, zależnie od aktualnej potrzeby, generować prąd elektryczny, przekazywany poprzez układ komutacyjny 30 do zespołu gromadzenia i oddawania energii 31, i doładowanie nie pokazanych na rysunku baterii akumulatorów wspomagających, albo może stanowić zespół silników elektrycznych, wspomagających napęd spalinowy, korzystający ze zgromadzonej energii elektrycznej, w tym jako układ rozruchowy dla silnika spalinowego. Przedstawione wspomaganie napędu spalinowego z wykorzystaniem powiązanego z wirnikami 22 systemu maszyn elektrycznych umożliwia, w przypadku awarii głównego napędu spalinowego śmigłowca, w którym wynalazek jest zastosowany, wykonanie bezpiecznego, łagodnego lądowania śmigłowca w oparciu o dodatkowy napęd elektryczny wirników 22. Wzajemne powiązanie napędu spalinowego oraz napędu elektrycznego związanego z wirnikami 22, umożliwia wymianę energii między tymi systemami napędowymi i optymalizację zużycia paliwa.

   Zastrzeżenia patentowe

   1. Hybrydowy zespół napędowy z silnikiem spalania wewnętrznego w szczególności na paliwo wodorowe zawierający, sprzęgnięty z pomocniczymi maszynami elektrycznymi, jednosuwowy przeciwbieżny silnik wewnętrznego spalania, który ma umieszczone w zespolonych z korpusem i przeciwnie skierowanych względem siebie, dwukomorowych cylindrach o pokrytej powłoką diamentową powierzchni wewnętrznej, parę dwustronnych posuwisto-zwrotnych tłoków, przy czym od strony zewnętrznej cylindry zamknięte są głowicą, natomiast w miejscu swego zespolenia z korpusem cylindry zamknięte są przegrodą, mającą pośrodku liniowe łożysko ślizgowe przegrody, przez które do korpusu przeprowadzony jest drążek popychacza, poza tym pośrodku ścian cylindrów umiejscowione są, przyłączone do wentylatorów, kanały wlotowe powietrza przepłukującego oraz, przyłączone do układów wydechowych, kanały wylotu produktów spalania wraz z powietrzem przepłukującym, natomiast w głowicy każdego cylindra oraz w jego dolnej przegrodzie umieszczone są wtryskiwacz paliwa, wtryskiwacz pary wodnej oraz element zapłonowy, ponadto znajdujące się w każdej parze cylindrów tłoki sprzęgnięte są ze sobą za pomocą umieszczonego w korpusie dwudzielnego wału korbowego, znamienny tym, że każdy z tłoków (1) złożony jest z górnej połówki tłoka (1a) oraz, oddzielonej od niej spiralną sprężyną (1b), dolnej połówki tłoka (1c), przy czym górna połówka tłoka (1a) oraz dolna połówka tłoka (1c) umieszczone są przesuwnie na drążku popychacza (7) za pośrednictwem osadzonych w nich odpowiednio górnego łożyska ślizgowego tłoka (1d) i dolnego łożyska ślizgowego tłoka (1e), ponadto na drążku popychacza (7) znajdują się, unieruchomione na nim i przylegające odpowiednio do powierzchni zewnętrznych górnej połówki tłoka (1a) oraz dolnej połówki tłoka (1c), górny ogranicznik (1f) oraz dolny ogranicznik (1g).

   PL 241 455 B1
2. 2. Zespół według zastrz. 1, znamienny tym, że wyprowadzone z dwudzielnego wału korbowego (15) i przeciwnie skierowane pierwszy wałek wyjściowy (19a) oraz drugi wałek wyjściowy (19b) połączone są odpowiednio poprzez pierwsze sprzęgło (20a) oraz drugie sprzęgło (20b) odpowiednio z pierwszym systemem wirnikowym (21a) oraz drugim systemem wirnikowym (21b).
3. 3. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że pierwszy system wirnikowy (21a) oraz korzystnie taki sam drugi system wirnikowy (21b) stanowią pojedyncze korzystnie wielopłatowe wirniki (22), które zamocowane są na wałkach odbiorczych (23) odpowiednio pierwszego sprzęgła (20a) oraz drugiego sprzęgła (20b).
4. 4. Zespół według zastrz. 2, znamienny tym, że pierwszy system wirnikowy (21a) oraz korzystnie taki sam drugi system wirnikowy (21b) stanowią co najmniej dwie pary korzystnie wielopłatowych wirników (22), których wałki napędowe (24) połączone są z osadzonymi na odpowiednich wałkach odbiorczych (23) pierwszego sprzęgła (20a) oraz drugiego sprzęgła (20b) elementami pośredniczącymi napędu za pośrednictwem korzystnie pierwszego pasa transmisyjnego (25a) oraz drugiego pasa transmisyjnego (25b).
5. 5. Zespół według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, że końce płatów każdego wirnika (22) zamocowane są w kołowej obręczy rotora (26), która umiejscowiona jest centrycznie w kołowej obręczy statora (27), przy zachowaniu między nimi minimalnej odległości, umożliwiającej swobodny ruch wirowy obręczy rotora (26), przy czym w każdej obręczy rotora (26) umieszczone są wzdłuż jej obwodu dipole magnetyczne (28) w postaci korzystnie magnesów neodymowych, natomiast w każdej obręczy statora (27) umieszczone są wzdłuż jej obwodu cewki indukcyjne (29), co razem tworzy związany z wirnikami (22) zespół maszyn elektrycznych, poza tym wszystkie cewki indukcyjne (29) jednej obręczy statora (27) przyłączone są odpowiednio do swoich indywidualnych układów komutacyjnych (30), a te z kolei połączone są korzystnie ze wspólnym zespołem gromadzenia i oddawania energii elektrycznej (31), przy czym układy komutacyjne (30) oraz zespół gromadzenia i oddawania energii elektrycznej (31) przyłączone są do zespołu sterującego (32).

   Wykaz oznaczeń

   3a

   3b

   3c

   3d

   3e

   3f

   3g korpus cylinder tłok górna połówka tłoka sprężyna kompensacyjna dolna połówka tłoka górne łożysko ślizgowe tłoka dolne łożysko ślizgowe tłoka górny ogranicznik dolny ogranicznik drążek popychacza kanał wlotu sprężonego powietrza kanał wylotu produktów spalania głowica przegroda wtryskiwacz paliwa wtryskiwacz pary wodnej element zapłonowy łożysko ślizgowe przegrody przewód pary wodnej urządzenie dozujące parę wodną rura wydechowa generator pary wodnej termoogniwo turbina prądnicy wentylator wspomagający wentylator główny

   PL 241 455 B1

   21 akumulator

   22 generator HHO

   23 jonizator

   24 łącznik gazowy

   25 sprężarka

   26 dozownik paliwa

   27 wtryskiwacz paliwa

   28 wał korbowy

   29a pierwszy półwałek korbowy

   29b drugi półwałek korbowy

   30 łożysko dystansowe

   31a pierwszy korbowód

   31b drugi korbowód

   32 poprzeczny wałek

   33a pierwszy wyjściowy wałek

   33b drugi wyjściowy wałek

   34a pierwsze sprzęgło

   34b drugie sprzęgło

   35a pierwszy system wirnikowy

   35b drugi system wirnikowy

   36 wirnik

   36a płat wirnika

   37 wałek odbiorczy

   38 wałek napędowy

   39a pierwszy pas transmisyjny

   39b drugi pas transmisyjny

   40 obręcz rotora

   41 obręcz statora

   42 dipol magnetyczny

   43 cewka indukcyjna

   44 układ komutacyjny

   45 zespół gromadzenia i oddawania energii elektrycznej

   46 zespół sterująco-kontrolny