Як працюють трикутні поршні

1. еволюція
2. Далі буде

Наши партнеры ArtmMisto

До появи роторно-поршневого двигуна в автомобілях застосовувалися тільки дизельні і бензинові мотори, конструкція яких дуже схожа. Ванкель запропонував замінити традиційні поршні, циліндри, кривошипно-шатунний і газорозподільний механізми обертовим трехвершинная ротором, розташованим всередині циліндра, поперечний переріз якого являє собою особливу криву - епітрохоїді. Ротор передає зусилля від розширення продуктів горіння на вихідний вал через циліндричний ексцентрик (в общем-то, подобу колінчастого вала).

На зовнішній поверхні ротора зроблені поглиблення - камери згоряння. До ротора жорстко прикріплений зубчастий вінець, який обкатується навколо нерухомо встановленої шестерні і забезпечує обертання ротора щодо статора по заданій траєкторії. Радіуси шестерень відносяться як 2: 3, тому за один оборот ексцентрикового вала ротор повертається на 120 °. Роль традиційних поршневих кілець виконують радіальні і торцеві ущільнення у вигляді пластин, які притискаються до циліндра відцентровими силами і стрічковими пружинами.

Конструкція двигуна дозволила реалізувати класичний чотиритактний цикл: впуск - стиск - робочий хід - випуск за один повний оберт ротора (замість двох, як у класичного ДВС) і без будь-якого механізму газорозподілу. У зв'язку з особливостями робочого циклу для РПД зазвичай застосовують термін «наведений робочий об'єм», який дорівнює подвійному обсязі секції.

Як і поршневі ДВС, які можуть мати різну кількість циліндрів, РПД можуть мати різну кількість секцій. Через складності «стикування» великої їх кількості найбільш поширені одно- або двосекційні двигуни. Чотирьохсекційний встановлювали тільки на експериментальний Mercedes C111.

еволюція

Найважливішою технічною задачею було підвищення довговічності радіальних газових ущільнень. Вони контактують з робочою поверхнею порожнини під постійно змінним кутом - в межах ± 125 °. В результаті контакт відбувається «по лінії», на відміну від поршневих кілець, що контактують з поверхнею гільз циліндрів «по поверхні». Питомі тиску в місці контакту набагато більше, ніж у поршневих кілець, тому дані ущільнення зношуються інтенсивніше. Поступово були розроблені нові матеріали, що дозволили отримати прийнятну довговічність ущільнень.

Ще одна проблема даних ущільнень - поганий тепловідвід в систему охолодження. Сам блок «циліндрів» має класичну систему охолодження.

У первісному вигляді газообмін (впуск робочої суміші і випуск відпрацьованих газів) здійснювався через спеціальні вікна, розташовані в торці корпусу над ротором. Потім впуск стали виробляти через бічні вікна, а випуск - як і раніше через торцеві.

Наступним етапом (РПД Renesis від Mazda) стало використання тільки бічних вікон і трьох впускних каналів різної довжини. Залежно від оборотів двигуна електронний блок управління відкриває той чи інший канал. Фактично це аналог впускного тракту зі змінною геометрією, які використовують конструктори поршневих ДВС для зміни характеристик крутного моменту в різних діапазонах оборотів. Бензин подається через шість паливних форсунок (по три на секцію). Масу ротора зменшили на 14%. Ці нововведення дозволили збіднити робочу суміш, поліпшити її згоряння, а отже, знизити витрату палива, який у РПД досить високий.

В результаті на холостому ходу двосекційний Renesis витрачає приблизно на 40% менше пального, ніж його попередник. Більш того, цей мотор відповідає вимогам Євро 4. При робочому об'ємі 1,3 л (наведений обсяг - 2,6 л) максимальна потужність цього агрегату досить значна - 231 л. с. при 8200 об / хв, а крутний момент - 211 Нм при 5500 оборотів. Якщо врахувати, що наддув в цьому моторі не застосовується, результати вражають - літрова потужність знаходиться на рівні самих форсованих поршневих ДВС.

Далі буде

Незважаючи на відмову майже всіх автомобілебудівних фірм від використання роторно-поршневих двигунів, Mazda продовжує удосконалювати РПД. Важливим фактором є схильність РПД до роботи на водні. Для використання водню в якості палива в уже згаданий Renesis додатково встановлюють по дві форсунки в кожну секцію, через які в камеру згоряння впорскується водень. Особливості конструкції двигунів виключають зворотні спалахи, можливі в поршневому ДВС. Існує Mazda RX-8 з водневим двигуном, причому фактично автомобіль є двопаливними, оскільки в ньому збережена і класична бензинова система харчування. Поки, правда, потужність на водні нижче, ніж на бензині, але робота триває, в тому числі і по створенню гібридної силової установки з водневим РПД на базі двигуна Renesis.

Переваги та недоліки сучасного РПД в порівнянні з традиційними ДВС

+1927 Ванкель розробив креслення «об'ємної теплової машини з обертовими поршнями» - роторно-поршневого двигуна.
1936 Ванкелем отримано патент на РПД.
1957 Ванкелем розроблена конструкція роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння, названого згодом «двигуном Ванкеля».
1960 - 62 Права на розробку і виробництво РПД придбали Mazda, Daimler-Benz, Curtiss-Wright, General Motors і ряд інших фірм.
1 963 Розпочато виробництво NSU Spider з РПД.
1 967 Випущені Mazda Kosmo Sport і NSU Ro80 - перший в світі седан з РПД.
1 967 NSU Ro80 отримує титул «Автомобіль року».
1969 Експериментальний Mercedes C111 з четирехроторним двигуном потужністю 350 л. с. розвиває 300 км / год.
1973 Розпочато випуск Citroёn GS Birotor.
1974 Організовано спеціальне конструкторське бюро для розробки РПД на Волзькому автомобільному заводі (м Тольятті).
1978 Випущено перший серійний РПД ВАЗ-311.
Тисяча дев'ятсот сімдесят дев'ять Стартує Mazda RX-7, перша комерційно вдала модель з РПД.
2003 Вперше за п'ятирічну історію конкурсу The International Engine of The Year Awards звання кращого двигуна планети отримав мотор фірми Mazda - роторно-поршневий Renesis, яким оснащується купе Mazda RX-8.
2004 Представлена Mazda RX-8 з двигуном, що працює на водні.

Олександр Ландарь
фото Mazda

Якщо ви знайшли помилку, будь ласка, виділіть фрагмент тексту і натисніть Ctrl + Enter.