РПД Ванкеля

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ванкеля), конструкция которого разработана в 1957 году инженером компании NSU Вальтером Фройде, ему же принадлежала идея этой конструкции. Двигатель разрабатывался в соавторстве с Феликсом Ванкелем, работавшим над другой конструкцией роторно-поршневого двигателя. Двигатели Ванкеля, известные как роторно-поршневые двигатели РПД, когда-то считались моторами будущего. Поговорим про достоинства двигателя Ванкеля и разберем принцип работы РПД.

ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ РПД

Достоинства: ➤ меньшие габариты и масса; ➤ меньшее количество деталей (даже в сравнении с двухтактным поршневым ДВС); ➤ вдвое большая мощность при тех же габаритах, что и традиционные ДВС; ➤ плавность работы в результате отсутствия возвратно-поступательно движущихся частей; ➤ возможность потребления низкооктанового бензина.
Недостатки: ➤ неэффективный процесс сгорания, а значит — повышение расхода топлива и токсичности отработанных газов; ➤ смазка "на прогар", что влечет за собой высокий расход масла; ➤ невозможность производства на площадях, предназначенных для выпуска традиционных ДВС; ➤ переход на выпуск РПД требует замены подавляющего большинства оборудования. Роторно-поршневой двигатель покоряет своей простотой: корпус, вал, сам ротор - и все. Правда, существуют проблемы с уплотнениями роторов. На их решение ушли десятилетия, и в конце концов срок службы уплотнений удалось довести до ресурса поршневых колец в ДВС.
Двигатель Ванкеля
К недостаткам следует отнести непривычность двигателя Ванкеля как для ремонтников, так и для владельцев. Этот мотор требует изменения многих привычек. Так, тормозить РПД бесполезно, штурмовать подъемы "внатяг" - тем более. Компактный ротор имеет малую инерцию, в отличие от массивных деталей традиционного ДВС. Частые запуски-выключения "забрасывают" свечи. Непривычен и звук мотора, хотя многие это считают преимуществом. Куда серьезнее органические недостатки, присущие РПД. Во-первых, это низкая эластичность характеристики и повышенный расход топлива. Последнее объясняется высокими потерями тепла через стенки камеры, далекой от оптимальной. Во-вторых, особенно велик расход масла. Ресурс такого мотора также ниже, чем у традиционного, из-за быстрого износа уплотнений ротора. Немаловажную роль играет и жесткость внешней характеристики РПД, требующей более частых манипуляций рычагом КПП - на практике это выражается в более "коротком" передаточном ряде, а значит, увеличенным числом передач. Идеальной была бы установка вариатора, но на спортивных машинах "автоматы" не прижились, а на семейное авто увидеть РПД странно — хотя бы по причине недостаточной экономичности.
Недостатки роторно-поршневых двигателей те же, что и у двухтактных поршневых моторов. Самое забавное, что и "лечатся" многие из этих болезней аналогично. Повышенный "аппетит" — непосредственным впрыском топлива, недостаточная эластичность — изменяемыми фазами и конфигурацией трубопроводов. Что было сделано на двигателе для купе "Mazda RX-8".

Принцип работы роторно-поршневого двигателя

Детали РПД
Функцию поршня в РПД выполняет трехгранный ротор, преобразующий силу давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала. Движение ротора относительно статора обеспечивается парой шестерен, одна из которых закреплена на роторе, а вторая — на боковой крышке статора. Конфигурация рабочих поверхностей ротора и статора - эпитрохоидальная. Рабочая поверхность статора имеет износостойкое покрытие. В вершинах ротора установлены специальные уплотнения, на рабочих поверхностях — выемки, выполняющие роль камер сгорания. Вал вращается в подшипниках, размещенных на корпусе, и имеет цилиндрический эксцентрик, на котором вращается ротор. Шестерня неподвижно закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня ротора. Взаимодействие этих шестерен обеспечивает орбитальное движение ротора относительно корпуса, в результате которого образуются три разобщенных камеры переменного объема. Передаточное отношение шестерен 2:3, поэтому за один оборот эксцентрикового вала ротор поворачивается на 120 градусов. За полный оборот ротора в каждой из камер совершается полный четырехтактный цикл. Крутящий момент получается в результате действия газовых сил через ротор на эксцентрик вала. Между статором и ротором образуются три камеры, аналогичные надпоршневому пространству ДВС. Процесс впуска начинается, когда вершина ротора пересекает кромку впускного окна, после чего объем камеры возрастает и туда поступает горючая смесь. Когда следующая вершина ротора перекрывает впускное окно, смесь начинает сжиматься, и в момент наибольшего сжатия подается искра - начинается рабочий ход. Затем открывается выпускное окно и отработавшие газы покидают пространство камеры. Таким образом за один оборот ротора в двигателе происходят три цикла, что делает ненужным использование уравновешивающих устройств, особенно в двухсекционных конструкциях, получивших подавляющее распространение.
РПД - принцип работы
РПД - принцип работы
В рабочем процессе имеется два слабых звена: высокая нагрузка на уплотнения и избыточная величина динамического перекрытия фаз. Кроме того, конфигурация камеры сгорания далека от оптимальной. В то же время есть и большой плюс. Дело в том, что при повышении оборотов скорость распространения фронта пламени растет быстрее скорости перетекания смеси. В результате требования РПД к октановому числу топлива намного ниже, чем у поршневых моторов.

РПД ВАЗ

РПД ВАЗ

РПД ВАЗ 311

• Модель ВАЗ-311 • Тип роторно-поршневой, четырехтактный, безиновый, карбюраторный • Число секций 1 • Ширина статора, мм 80 Параметры эпитрохоидальной поверхности статора: • производящий радиус, мм 102 • эксцентриситет, мм 15 • Приведенный рабочий объем, л 0,654 • Степень сжатия 9,4 • Номинальная мощность по ГОСТу при частоте вращения эксцентрикового вала 6000 об/мин, л.с. (не менее) 70 • Максимальный крутящий момент при частоте вращения эксцентрикового вала 3500-4000 об/мин, кгс м (не менее) 9,7 • Минимальная частота вращения эксцентрикового вала на режиме холостого хода, об/мин 900-950 • Содержание окиси углерода (СО) в отработавших газах на режиме холостого хода, % (не более) 2 Автомобиль ВАЗ-21018 с роторно-поршневым двигателем ВАЗ 311 Максимальная скорость, км/ч • с наибольшей нагрузкой 143 • с водителем и пассажиром 145 Время разгона с места с переключением передач до скорости 100 км/ч, с • с наибольшей нагрузкой 20 • с водителем и пассажиром 18 Расход топлива на 100 км пути в летнее время для обкатанного автомобиля при движении на высшей передаче с полной нагрузкой (не более), л • при скорости 80 км/ч 8,2 в зимнее время контрольный расход топлива не должен превышать указанных величин более, чем на 10% • Расход масла от расхода топлива, % 1

РПД ВАЗ-415

• Модель ВАЗ-415 • Тип роторно-поршневой, четырехтактный, безиновый, карбюраторный • Число секций х рабочий объем камеры, л 2х0,654 • Ширина статора, мм Параметры эпитрохоидальной поверхности статора: • производящий радиус, мм • эксцентриситет, мм • Приведенный рабочий объем, л 2х0,654 • Степень сжатия 9,4 • Номинальная мощность по ГОСТ 14846 -81 (нетто) при частоте вращения эксцентрикового вала 6000 об/мин, кВт (л.с.) 99,2(135) • Максимальный крутящий момент по ГОСТ 14846-81 (нетто) при частоте вращения эксцентрикового вала 4000 об/мин, Нм (кгс м) 176(18) • Минимальная частота вращения эксцентрикового вала на режиме холостого хода, об/мин 900 • Объемная доля окиси углерода (СО) на режиме холостого хода, не более, % 1,5
Автомобиль ВАЗ-2108/2109/21099/2115-91
Автомобиль ВАЗ-2108/2109/21099/2115-91 • Максимальная скорость, км/ч 190 Время разгона с места с переключением передач до скорости 100 км/ч, с • с полной массой 9,5 • с одним пассажиром 8,5 Расход топлива на 100 км пути, не более, л • при скорости 90 км/ч 7,8 • при скорости 120 км/ч 10,5 • при городском цикле движения 14,5 • Расход масла от расхода топлива, % 0,6 АВИАЦИОННЫЙ РОТОРНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ ВАЗ-426 ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ ЛЕГКИХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ КОМПАКТНОСТЬ, НИЗКИЙ УРОВЕНЬ ВИБРАЦИИ, ПРОСТОТА ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ, УВЕЛИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ С МИНИМАЛЬНЫМИ ИЗМЕНЕНИЯМИ Технические характеристики: • Тип двигателя роторно-поршневой, четырехтактный, с искровым зажиганием и жидкостным охлаждением • Число секций 3 • Рабочий объем камеры, дм3 0,654 • Степень сжатия 9,4 Мощность, кВт (л.с.)/мин-1 (обороты выходного вала редуктора) • /взлетная 154,4(210)/279,6 • Удельный расход топлива г/кВт ч (г/л.с. ч) на крейсерском режиме 292(205) • Направление вращения вала винта (со стороны отбора мощности) правое Редуктор • Передаточное число одноступенчатый с косозубыми шестернями 0,466 • Система охлаждения жидкостная, закрытая (Тосол-А40М, Тосол-А65М) • Система смазки комбинированная, с “мокрым” картером • Расход масла на крейсерском режиме, кг/ч 0,3 • Марки масел минеральные масла с уровнем качества по API не хуже SF • Система топливоподачи фазированный впрыск с электронным управлением и дублированием механической системой Марки топлив • основное автомобильный бензин с ОЧ не ниже 90 • резервное авиационный бензин Б-91/115 • Система зажигания электронное магнето • Система запуска электрическая, стартером (номинальное напряжение питания 24 В) • Сухая масса двигателя, кг (с редуктором) 145 Габаритные размеры, мм: • высота 600 • ширина 600 • длина 1050 Условия работы: • температура окружающего воздуха -50…+50 С • высота над уровнем моря, м 3000

Характеристики РПД ВАЗ 4132/415

ПараметрыВАЗ-4132ВАЗ-415
Число секций22
Рабочий объем камеры двигателя, дм31,3081,308
Степень сжатия9,49,4
Номинальная мощность,кВт(л.с.)/мин-1103(140)/6000103(140)/6000
Максимальный крутящий момент, Н*м(кгс*м)/мин-1186(19)/4500186(19)/4500
Минимальная частота вращения эксцентрикового вала на холостом ходу, мин-11000900
Масса двигателя, кг136113
Габаритные размеры, мм__
высота560v570
ширина 546535
длина495665
Минимальный удельный расход топлива (по ВСХ), г/кВт*ч (г/л.с.*ч)312.2(230)312.2(230)
Расход масла в % от расхода топлива0,70,6
Ресурс двигателя до первого капитального ремонта, тыс. км125125
НазначениеВАЗ-21059/21079ВАЗ-2108/2109/21099/2115/2110
Это тоже РПД - Ручной пулемёт Дегтярёва
Это тоже РПД - Ручной пулемёт Дегтярёва)


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ НА САЙТЕ


Двигатель УМЗ 4216

Ныне популярные и распространенные коммерческие автомобили марки ГАЗ укомплектованы двигателями УМЗ, производимыми на Ульяновском моторном заводе.Свое начало Ульяновский моторный завод берет с далекого 1944 года, и лишь в 1969 г. предприятием был выпущен первый двигатель марки УМЗ. До шестьдесят д...

Необычные двигатели внутреннего сгорания

Поршневой двигатель внутреннего сгорания известен более века, и почти cтолько же, а точнее с 1886 года он используется на автомобилях. Принципиальное реш...

Генератор на основе миниатюрной газовой турбины

Британская инжиниринговая компания Delta Motorsport представила бортовой генератор на основе необычайно миниатюрной газовой турбины. Агрегат под названием MiTRE (Micro Turbine Range Extender) выдаёт мощность 17 кВт для подзарядки тяговых батарей, превращая машину в гибрид последовательного типа. Ген...

Двигатель ВАЗ 11113

Ока создавалась как народный автомобиль, призванный удовлетворить спрос не только молодежи, но закрыть образовавшуюся нишу транспортных- мобильных средств для людей с ограниченными возможностями. Исходя из техническ...

Как добавить топлива на ТНВД Камаз 740

Для увеличения или уменьшения подачи топлива на ТНВД Камаз 740 ЯЗДА необходимо: Первый способ: впереди со стороны радиатора есть заглушка под шестиграник, открути ее, там есть винт с контрогайкой. Контрогайку ослабь и винтом прибавляй, тольк...

Средние затраты на ремонт кузова

Похоже, что передвижение становится все более и более дорогим, поскольку дорожное движение ухудшается, транспортные средства стареют и становятся менее эффективными, а расходы на техническое обслуживание и ремонт возрастают. Независимо от того, наско...

Силы инерции первого и второго порядка в двигателях

При работе двигателя возникает два вида сил: уравновешенные и неуравновешенные. К уравновешенным силам относятся силы давления газов и силы трения. К неуравновешенным силам относятся силы, которые передаются на опоры двигателя: вес двигателя, центроб...

Двигатель ВАЗ 11113

Ока создавалась как народный автомобиль, призванный удовлетворить спрос не только молодежи, но закрыть образовавшуюся нишу транспортных- мобильных средств для людей с ограниченными возможностями. Исходя из техническ...