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.



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
 



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

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 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
• 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

Параметры
ВАЗ-4132
ВАЗ-415
Число секций
2
2
Рабочий объем камеры двигателя, дм3
1,308
1,308
Степень сжатия
9,4
9,4
Номинальная мощность,кВт(л.с.)/мин-1
103(140)/6000
103(140)/6000
Максимальный крутящий момент, Н*м(кгс*м)/мин-1
186(19)/4500
186(19)/4500
Минимальная частота вращения эксцентрикового вала на холостом ходу, мин-1
1000
900
Масса двигателя, кг
136
113
Габаритные размеры, мм
_
_
высота
560
v570
ширина 
546
535
длина
495
665
Минимальный удельный расход топлива (по ВСХ), г/кВт*ч (г/л.с.*ч)
312.2(230)
312.2(230)
Расход масла в % от расхода топлива
0,7
0,6
Ресурс двигателя до первого капитального ремонта, тыс. км
125
125
Назначение
ВАЗ-21059/21079
ВАЗ-2108/2109/21099/2115/2110

Это тоже РПД - Ручной пулемёт Дегтярёва)