Устройство автомобиля. Роторно-поршневой двигатель. Конец истории?

Автомобили с роторно-поршневыми двигателями впору заносить в Красную книгу: в 2011 году закончился выпуск последней в этом ряду модели Mazda RX-8. А ведь полвека назад за подобными моторами видели будущее – большая литровая мощность, высокие обороты, компактные размеры… Что же пошло не так?

Заглянув под капот роторного автомобиля впервые, недоумеваешь: а мотор-то где? Сквозь дебри навесных агрегатов виднеется лишь непонятный цилиндр. По своей конструкции роторно-поршневой двигатель (РПД) и вправду кардинально отличается от привычных нам поршневых моторов, хотя в обоих случаях осуществляется один и тот же четырехтактный цикл – впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Разница лишь в том, что у роторного двигателя нет ни поршней с шатунами, ни системы газораспределения. Вместо них – треугольный ротор, совершающий сложное планетарное движение.

Плюсы и минусы

Вращаясь одновременно вокруг собственной оси и вокруг центральной шестерни, ротор своими вершинами описывает хитрую поверхность корпуса, образуя три отдельные камеры сгорания. Объем каждой из них, ограниченный корпусом и гранью ротора, за один оборот меняется от максимального к минимальному четыре раза, позволяя реализовать четырехтактный цикл. Функции же газораспределения осуществляются путем перекрывания впускных и выпускных окон самим ротором – подобно двухтактным поршневым моторам. И никаких распредвалов, клапанов и цепей! Отсюда и поразительная компактность роторных агрегатов: при сопоставимой мощности они оказываются примерно вдвое короче и настолько же легче поршневых, упрощая задачу компоновки автомобиля.

Не доставляют проблем и вибрации – единственная центробежная сила уравновешивается двумя противовесами на валу. Вспышки, правда, происходят не часто: поскольку выходной вал вращается в три раза быстрее ротора, то одному обороту вала соответствует одна вспышка или один рабочий ход, что эквивалентно двухцилиндровому поршневому двигателю. Но двухсекционные РПД, то есть фактически сдвоенные моторы, работающие на общий вал, имеют уже две вспышки на оборот, как четырехцилиндровый двигатель. При этом пульсации крутящего момента оказываются даже меньше, поскольку рабочий ход у РПД длится в течение 270° поворота вала против 180° у поршневого. В результате по плавности работы двухсекционный мотор близок к рядной «шестерке».

А вот с мощностью все уже не так однозначно. Конструкция РПД позволяет добиться отличного наполнения камер сгорания: на торцевой или боковой поверхности можно разместить сразу несколько впускных окон, снижая общее сопротивление впускного тракта – в моторе Mazda RX-8 таких окон аж пять штук на секцию! Причем открываются они очень быстро, что способствует проявлению эффекта динамического напора, дополнительно улучшающего наполнение на определенных оборотах.

Две стороны медали

Роторные двигатели часто нахваливают за хорошую за оборотистость – та же Mazda RX-8 способна загонять стрелку тахометра к 9000 об/мин. Однако мало кто вспоминает, что с такой скоростью вращается лишь выходной вал, а сам ротор крутится в три раза медленнее – всего 3000 об/мин. В поршневом же двигателе на каждый оборот коленвала приходится движение поршней вверх-вниз, а потому даже привычные 6000–7000 об/мин оказываются гораздо большим достижением, нежели 9000 об/мин роторного мотора.

Однако сам процесс сгорания протекает крайне плохо. Сильно вытянутая серповидная камера обладает значительными потерями тепла и не обеспечивает полного сгорания топлива по краям. Частично улучшить воспламенение помогает установка двух свечей зажигания, но за это приходится расплачиваться повышенным прорывом газов в соседнюю камеру в момент пересечения торцом ротора свечных отверстий. Иными словами, роторный мотор способен втянуть большое количество топливно-воздушной смеси, но эффективно извлечь из нее полезную энергию не может.

Одни головоломки

Получается, что за счет отличного наполнения РПД оказывается все-таки сопоставим по литровой мощности с поршневым мотором, одновременно сильно уступая ему в экономичности. Тем не менее в равенство литровой мощности поначалу трудно поверить. Какой поршневой агрегат сравнится c ротором Mazda RX-8, выдающим 230 л.с. с двух секций общим объемом 1,3 л.? Это же 176 «лошадей» с литра!

Так-то оно так, но нужно помнить, что за один оборот вала роторный двигатель отрабатывает весь рабочий объем, а поршневой – только половину, причем и тот и другой способны выдать за этот оборот полную мощность. Таким образом, при сравнении удельной мощности объем поршневого двигателя справедливо делить на два. Возьмем, например, Nissan 350Z – одного из конкурентов RX-8. Его 300-сильный V6 имеет объем 3,5 л, то есть 1,75 л на одном обороте и 171 «лошадку» с литра. Практически как у RX-8! При этом, несмотря на 30-процентное преимущество в мощности и чуть более тяжелый кузов, он расходует столько же топлива в смешанном цикле, сколько и RX-8.

Пытаясь как-то снизить расход топлива в роторе, инженеры пробовали применить непосредственный впрыск, но неудачная форма камеры сгорания мешала организовать вихревое смесеобразование, лишая возможности работы на обедненной смеси. Задумывались и о дизельном топливе, но успеха это направление тоже не принесло: слишком велики нагрузки на ротор, да и уплотнение рабочих камер организовать труднее, ведь степень сжатия должна быть почти в два раза больше.

А уплотнения и без того, отдельная головная боль. Если в поршневом двигателе кольца всегда находятся под одним и тем же углом к поверхности трения, то в роторном рабочий угол радиальных пластин постоянно меняется. Меняется и усилие их прижима к поверхности корпуса – оно определяется центробежной силой, а потому сильно зависит от оборотов. А как организовать их смазку? Только впрыскиванием масла в рабочую камеру подобно двухтактным поршневым моторам. Но это влечет значительный расход масла на угар (около 1 л на 1000 км) и повышает риск закоксовывания уплотнений. Достаточно сказать, что именно из-за того, что оказалось невозможно хорошо герметизировать рабочие камеры, было отброшено множество других более замысловатых роторных конструкций, обладавших рядом преимуществ. В привычном же нам РПД задачу удалось до некоторой степени решить, хотя уплотнения все же остаются слабым местом мотора.

Автора!

Создателем известного нам РПД принято считать Феликса Ванкеля, однако сам он предлагал несколько иную конструкцию: в его двигателе ротор и корпус вращались вокруг неподвижного вала. Такая схема упрощала работу уплотнительных соединений камер сгорания и не требовала противовесов для уравновешивания, хотя при этом возникали огромные проблемы с подводом впускных и выпускных каналов, а также с передачей напряжения на вращающие свечи. Поэтому в серию пошел РПД, предложенный Вальтером Фройде, в то время как Ванкель сосредоточился на исследованиях механических уплотнений.

Проблемы доставляет и очень неравномерный нагрев корпуса. Это в поршневом двигателе вспышки чередуются по цилиндрам, а после рабочего хода камера охлаждается на такте впуска. В роторном же вспышки происходят только в одной части двигателя, причем происходят постоянно, в то время как противоположная часть непрерывно охлаждается всасываемым воздухом. Такой перепад температур деформирует картер двигателя, заставляя еще на этапе проектирования учитывать это отклонение формы в процессе прогрева. Разумеется, все это не способствует лучшей работе уплотнительных соединений и долговечности материалов. В итоге преимущества конструктивной простоты РПД нивелируются его малым ресурсом – пробег до капремонта редко превышает 100 тыс. км.

Окончательным же приговором роторным двигателям стала экология. Низкая экономичность означает большие выбросы CO2, а неоптимальный процесс сгорания повышает уровни токсичных соединений, к которым подмешиваются еще и продукты горения масла. И все это на фоне повального стремления к экологической чистоте, на что автопроизводители расходуют огромные средства. В результате даже Mazda, потратившая немало усилий на раскрутку роторной идеологии, была вынуждена от нее отказаться.

Конец истории? Видимо, да. Но окончательно прощаться с роторными моторами все же рано: пускай им уже и не занять основное место под капотом, они вполне могут быть востребованы в качестве резервного генератора для подзарядки батарей электромобиля. Впрочем, все ДВС со временем ожидает та же участь. 

Автор

Олег Карелов, эксперт по подбору автомобилей AutoTechnic.su

Издание

Автопанорама №4 2015

Роторно — поршневой двигатель внутреннего сгорания

Главной особенностью любого роторно-поршневого двигателя можно считать применение специального ротора (поршня), имеющего три грани, который вращается внутри специального цилиндра по эпитрохоиде (впрочем, возможны и другие формы цилиндра). Постараемся подробно разобрать конструкцию РПД, его преимущества и недостатки перед другими типами двигателей.

Особенности конструкции роторно — поршневых двигателей Венкеля

Впервые, такой тип двигателя был разработан в 1957 году двумя инженерами: Вальтером Фройде и Феликсом Ванкелем. На валу устанавливается ротор, который имеет жесткое соединение со специальным зубчатым колесом. Это колесо входит в зацепление со статором, который имеет вид неподвижной шестерни. Диаметр ротора достаточно сильно превышает диаметр статора, что дает возможность зубчатому колесу полностью обкатываться вокруг статора. Каждая вершина граней ротора движется по эпитрохоидальной поверхности и отделяет три, постоянно меняющихся, объема.

Данная конструкция позволяет выполнить действия всех четырех тактов любого из существующих двигателей внутреннего сгорания, причем, без применения механизма, отвечающего за газораспределение. Камеры сгорания герметизируются с помощью специальных пружинных лент и пластин, которые придавливаются к поверхности цилиндра давлением, создаваемым газом. Так как в роторно-поршневом двигателе отсутствует ГРМ, это делает его конструкцию намного проще любого другого двигателя. Кроме того, отсутствие различных тяжелых элементов, таких как, шатуны и коленчатый вал, позволяют сделать его размеры намного меньше, в то время как, мощность увеличивается. Один оборот такого двигателя равняется одному циклу, что можно сравнить с полным оборотом двухцилиндрового поршневого двигателя.

Подача топлива в камеру сгорания, смазка подвижных частей двигателя, охлаждение и запуск осуществляются точно также, как и на обычном ДВС. Расход топлива может варьироваться от

Видео — Принци работы РДП

Преимущества и недостатки РДП

Преимущества

1. Прежде всего, такой двигатель обладает самым низким уровнем вибраций. Его конструкция абсолютно уравновешена и делает движение на легких транспортных средствах намного комфортнее.

2. Очень высокие динамические характеристики. Такой двигатель позволяет разогнать транспортное средство на первой передаче до 100 километров в час, при низкой нагрузке на механизмы. Двигатель достаточно долгое время выдерживает число оборотов, достигающее 8000 об/мин.

3. Движущиеся части механизма имеют очень низкую массу, а ротор двигателя выдает мощность в течение всех четвертей каждого оборота. Это позволяет добиться достаточно большой удельной мощности, в отличие от обычного поршневого двигателя. Для сравнения, роторно-поршневой двигатель с рабочим объемом 1.3 литра, выдает мощность, равную 220 лошадиным силам, в то время как, обычный поршневой двигатель с тем же объемом выдает мощность, не превышающую 100 лошадиных сил.

4. Вместо сотен различных деталей, в роторно-поршневых двигателях применяется всего 2-3 десятка. Кроме того, размеры и масса РПД намного меньше, чем у обычных двигателей с шатунами и коленчатым валом.

Недостатки

1. Соединение вала ротора с выходным валом, посредством эксцентрированного механизма, вызывает слишком большое давление между соединяемыми трущимися деталями. Это приводит к лишнему перегреву двигателя и повышенному износу деталей механизма. В связи с этим, появляется острая необходимость в периодической замене масла и уплотнительных элементов. Если выполнять данные требования в соответствии с регламентом, то ресурс двигателя значительно увеличивается, в противно случае, происходит поломка, которая непременно выведет агрегат из строя.

2. Камера сгорания имеет форму линзы, это означает, что при очень малом объеме она имеет очень большую площадь. Все это приводит к образованию лучистой энергии, которая бесполезно влияет на работу двигателя и также приводит к излишнему перегреву. Таким образом, КПД двигателя значительно снижается, что не позволяет использовать его в полной мере.

3. На пониженной передаче такой двигатель обладает очень большим расходом топлива, по сравнению с обычными ДВС.

4. Площадь соприкосновения уплотнителей и вращающихся деталей быстро снижается, это говорит о быстром износе сальников, которые способствует утечке смазывающего вещества и попаданию масла в камеру сгорания. В результате выхлоп получается очень токсичным, а ресурс двигателя быстро снижается. Тем не менее, данную проблему устранили применением высоколегированных сталей при изготовлении РПД.

5. В связи со строгими требованиями к геометрии всех деталей механизма, возникает необходимость в высокоточном оборудовании для изготовления таких двигателей. Это усложняет и делает дороже процесс их производства.

Где применяют роторно-поршневые двигатели?

Изначально, разработка роторно-поршневых двигателей велась для спортивных автомобилей. Ведь для гоночных автомобилей не столь важен большой ресурс, так как ремонт поршневых двигателей тоже требовался и после первого заезда.

В серийном производстве РПД устанавливался на автомобили немецкого производства. Это был седан представительского класса NSU Ro 80. Автомобиль для своего времени был достаточно современным, так как имел привлекательный дизайн и хорошие аэродинамические свойства. Однако, ввиду серьезных недостатков роторно-поршневых двигателей, связанных со слишком частым техническим обслуживанием, получил отрицательную оценку, в связи с чем, стал оснащаться обычными поршневыми двигателями. Это связано с тем, что двигатель приходил в негодность уже после 50 тысяч километров, что являлось малоэкономичным показателем.

В настоящее время роторно-поршневые двигатели изготавливают только два завода в мире – это ВАЗ (Россия) и Mazda (Япония).  

Принцип работы роторного двигателя — устройство, недостатки и преимущества, видео — Статьи

Мировые автомобильные концерны выпустили на рынок машины с этими силовыми агрегатами, но позднее отказались от данной продукции. Что же произошло? Предлагаем разобраться в преимуществах и недостатках роторов, рассмотреть принцип работы РПД (роторно-поршневого двигателя). 

Эти тепловые моторы не нуждаются в запчастях, преобразующих поступательный импульс во вращательный (коленчатый вал). Такая особенность конструкции приводит к сокращению потерь. При наличии поршней в цилиндре производится четыре такта:

• впуск;

• сжатие;

• рабочий ход;

• выпуск.

В роторе эти процессы происходят в разных частях камеры.

Вывод на рынок авто с высоким КПД — мечта любого автоконцерна. Почему же он так и не получил широкого распространения? Давайте разбираться.  

Узнайте стоимость ремонта роторного двигателя онлайн за 3 минуты

Не тратьте время впустую – воспользуйтесь поиском Uremont и получите предложения ближайших сервисов с конкретными ценами!

Устройство роторного двигателя

Действие всех типов моторов основано на давлении, возникающем при сгорании топлива. 

В агрегатах с поршневой группой коленчатый вал и шатуны трансформируют возвратно-поступательную энергию во вращение. В результате колеса крутятся. В движке Ванкеля (альтернативное название ДВС с ротором) используется другое техническое решение. Давление производится в камере, являющейся частью корпуса. Закрытая сторона роторного треугольника выступает в роли поршней. 

В роторном двигателе внутреннего сгорания производится вращение, похожее на кривую спирографа. При заданной траектории три вершины находятся в контакте с корпусом.

Образуются три независимых объема для газа. При вращении запчасти эти камеры сжимаются/расширяются, как следствие:

• топливно-воздушная смесь поступает в мотор;

• сжимается;

• производит необходимую работу в результате расширения;

• выходит через выхлоп.

Схема роторного двигателя — особенности конструкции

В статоре предусмотрено пространство для горения. Корпусы по бокам служат для герметичности системы. Внутри рабочей камеры размещается цилиндр, а в нем — ротор. Овальная форма с прижатыми боковинами обусловлена параметрами узла. В самом статоре с одной стороны предусмотрено отверстие, впускающее воздух. С другой — окно для свечей зажигания. Ротор в цилиндре смещается относительно оси и одновременно двигается вокруг нее. Вращение в сторону обеспечивается неподвижной шестерней, зацепление с которой и определяет характер движения.   

Схема и принцип работы роторного двигателя

Мы уже описывали рабочие такты “впуск-сжатие-рабочий ход-выпуск”. 

В двухтактных агрегатах они совмещены и обычно устанавливаются на мотоциклах. 

Раньше на рынке были представлены дизели с мотором Ванкеля — сейчас они в дефиците. “Классика” представлена четырехтактными вариантами, но в этом случае в конструкции предусмотрен газораспределяющий механизм.

В роторах отсутствие поршневой системы дало возможность совместить технические характеристики 2- и 4-тактных движков. Специальное приспособление, распределяющее газ, в данном случае не нужно за счет специальных отверстий в цилиндре. 

Устройство роторно-поршневого двигателя — плюсы и минусы

Теперь о достоинствах рассматриваемого агрегата. Одна его секция сравнима по мощности с трехцилиндровым мотором, при этом занимает существенно меньше места.

Например, Mazda RX8 обладает хорошей мощностью при средней компоновке движка. Это стало возможно благодаря разнесению веса автомобиля по осям. Такой автомобиль обладает хорошей управляемостью и устойчивостью.

Здесь нет ГРМ, что сильно облегчило конструкцию, благодаря меньшему количеству металла в ней. Дополнительный приятный бонус — пропадает необходимость во многих подвижных запчастях. В результате агрегат прочнее. Сам мотор вибрирует меньше, так как в нем нет разнонаправленных движений (в сравнении с классикой).  

Применение роторного двигателя имеет и недостатки. Смазочная система здесь идентична двухтактному аналогу — цилиндрическая поверхность обрабатывается одновременно с горючим. Но способ подачи здесь особенный — через форсунки. Из-за данной особенности такой тип движков требует специального полусинтетического или минерального рабочего раствора. При сгорании масла получаем чрезмерно загрязненный выхлоп, что плохо влияет на экологию.

Конструктивная простота рассматриваемого устройства имеет и обратную сторону — небольшой ресурс. Первыми “летят” апексы (альтернатива кольцам компрессии в традиционных моторах). Интересно, что, если изнашиваются посадочные места этих деталей роторного двигателя, все устройство идет под замену — восстановить его невозможно. 

Расточка статора тоже вызывает огромные трудности и считается технически неоправданной.     

В итоге получается, что по надежности подобный ДВС сильно уступает своим поршневым “братьям”, несмотря на свою конструктивную простоту. Так происходит из-за высокой сложности самих процессов в нем. 

От производства этого вида движков не отказались. Например, “Мазда” продолжает совершенствовать технологию и добилась успехов — снизился уровень токсичности почти до показателей поршневых агрегатов. Остается решить вопрос с увеличением ресурса. Это возможно за счет высокотехнологичной обработки поверхностей и применения особых материалов для производства запчастей, что неминуемо приведет к большим сложностям в ремонте (и, соответственно, к повышению стоимости).

   

Куда обращаться при проблемах с движком

Некоторые проблемы можно решить самостоятельно, если вы уверены в своих силах и готовы выделить время. Опытные автовладельцы советуют тщательно оценить ситуацию. Почитайте форумы, где общаются владельцы таких же автомобилях. Найдите пошаговое видео с подробным описанием процесса. Агрегатор Uremont.com предоставляет возможность общения с профессионалами в чате. На вопросы здесь в считаные минуты отвечают специалисты партнерских СТО. Помимо указанной опции, здесь найдете:

• интерактивную карту с адресами автомастерских;

• отзывы и оценки пользователей;

• онлайн-бланк заявки и пр.

почему Mazda возвращается к роторным моторам :: Autonews

Капризный Ванкель: почему Mazda возвращается к роторным моторам 

Mazda – единственный автопроизводитель, кто не утратил интерес к роторно-поршневым двигателям (РПД). Японцы собираются представить на Токийском автосалоне концептуальное купе с такой силовой установкой. Несмотря на то, что выпуск единственной модели с РПД был прекращен еще три года назад, инженеры компании продолжили развивать это направление, и в 2013 году представили гибридно-роторный концепт.

Скорее всего, гибридная силовая установка будет стоять и под капотом токийского концепта, который в итоге превратится в серийный автомобиль. Когда – неизвестно, но Mazda уже зарезервировала название RX-9 для новой машины. Японский автопроизводитель далеко не первым увлекся роторными моторами, но впоследствии стал самым преданным поклонником этой схемы.

NSU Spider

Работы над роторно-поршневым двигателем инженер Феликс Ванкель начал в 1951 году и дальше эта схема совершенствовалась специалистами немецкой компании NSU. Первый рабочий прототип завели только спустя 6 лет. В 1964 году NSU продемонстрировала свой первый роторный автомобиль – кабриолет Spider. Размещенный над задней осью силовой агрегат развивал 50 л.с. и разгонял машину до 100 км/ч за 14,5 секунды. Кабриолет оказался достаточно дорогим и за три года было выпущено чуть больше 2000 машин.

NSU Ro-80

В 1967 году NSU прекратила производство кабриолета и запустила новую роторную модель – изящный четырехместный седан Ro-80. Это был инновационный для того времени автомобиль c дисковыми тормозами, полуавтоматической трансмиссией с вакуумным приводом сцепления, блок-фарами и двухсекционным роторным мотором, приводящим в движение передние колеса. Двигатель при рабочем объеме в 1 литр развивал 115 л.с. и 162 Нм и разгонял довольно легкий (1210 кг) седан до 180 километров в час. В 1968 году Ro-80 получил титул «Автомобиль года», однако экзотический мотор оказался крайне ненадежным. А из-за нефтяного кризиса популярность прожорливого седана упала окончательно. Концерн VW, частью которого NSU стала в 1969 году, пытался доработать капризный мотор, но в 1977 году свернул выпуск модели и роторные разработки.

Как устроен роторный двигатель

Главная деталь в роторно-поршневом моторе – трехгранный ротор, который движется внутри цилиндра сложной формы и своими гранями отсекает изолированные объемы, где происходит сжатие, сгорание, расширение топливно-воздушной смеси и выпуск отработавших газов.

РПД устроен намного проще, чем обычный поршневой мотор. Он компактнее и легче, хорошо уравновешен и у него более высокая удельная мощностью. При этом роторно-поршневой мотор не обладает высоким ресурсом, требователен к качеству масла и склонен к перегреву. Он расходует больше топлива и менее экологичен.

Citroen GS Birotor

Когда недостатки двигателей Ванкеля еще не стали очевидны, многие компании заинтересовались тихим и компактным мотором. Citroen создал вместе с NSU компанию Comotor, занявшуюся выпуском РПД. Первым роторным «Ситроеном» стало купе M35 – небольшую партию этих автомобилей с гидропневматической подвеской передали лояльным клиентам для опытной эксплуатации. Вторая модель GS Birotor (или GZ) со 107-сильным двухроторным мотором пошла в серию в 1973 году. Однако ее продажи оказались низкими: роторный GS стоил на 70% больше стандартной модели и даже оказался дороже флагманского DS. При этом в условиях разразившегося нефтяного кризиса он расходовал слишком много топлива. Удрученный неудачей французский производитель выкупил обратно все GS Birotor и отправил их на слом, так что до наших дней сохранилось всего несколько машин.

Mercedes-Benz C111

Свой роторный прототип компания Mercedes-Benz представила во Франкфурте в 1969 году. Стеклопластиковое купе с дверями типа «крыло чайки» многим виделось как новая интерпретация легендарной модели 300SL. Однако автопроизводитель решил использовать прототипы этой серии для экспериментов с новыми типами силовых агрегатов. Первый автомобиль серии C111 c трехсекционным мотором развивал 280 лошадиных сил. Вторая машина с четырехсекционным агрегатом мощностью 350 л.с. уже могла разгоняться до 300 километров в час. Испытатели отмечали низкий уровень шума, однако инженерам так и не удалось справиться с перегревом и грязным выхлопом РПД. В итоге следующие С111 оснащались дизельными моторами.

Aerovette XP-895

General Motors также заинтересовался роторными двигателями и даже установил их ради эксперимента на компактную модель Vega. В 1972 году Джон ДеЛореан, возглавлявший Chevrolet, решил вернуться к идее среднемоторного суперкара, которую он до этого забраковал. Для концепта XP-895 два двухсекционных роторных мотора соединили вместе, получив четырехсекционный силовой агрегат мощностью 420 лошадиных сил. Кроме того, был создан еще вариант спорткара с двухсекционным мотором. Однако из-за нефтяного кризиса и невысокой надежности роторных двигателей работы по ним были свернуты. Спустя несколько лет среднемоторный суперкар, получивший имя Aerovette, снова собрались запустить в серию, но уже с обычным мотором V8.

Mazda Cosmo Sport

Компания Mazda дальше других продвинулась в применении роторных моторов — с ними связана и важная спортивная победа компании в Ле-Мане в 1991 году. Первый РПД на основе силового агрегата NSU был создан японцами 1963 году, а два года спустя компания запустила в серию купе Cosmo c двухсекционным 110-сильным двигателем. В последующие годы Mazda выпустила множество различных автомобилей с РПД, в число которых входили даже пикапы и автобусы. В основном у них был задний привод и только у мелоксерийного купе Luce R130 — передний.

Mazda RX-7

Изначально под индексом RX выпускались роторные версии обычных моделей Mazda, но с номера 7 он был зарезервирован под отдельную спортивную модель с РПД. Модель RX-7 производилась c 1978 года на протяжении 24 лет, сменила три поколения и разошлась тиражом более 800 000 машин. За счет увеличения рабочего объема, а также использования наддува сначала с одной, а потом и с двумя турбинами мощность моторов выросла со 100 до 280 лошадиных сил. RX-7 третьего поколения выступил в фильме «Форсаж» в качестве боевой машины Доминика (герой Вин Дизеля).

Mazda Eunos Cosmo JC

В 1990 году Mazda начала производство люксового купе Eunos Cosmo с трехсекционным роторным мотором. Благодаря двойному турбонаддуву, появившемуся на этой модели даже раньше, чем на купе RX-7, удалось снять с двух литров 300 лошадиных сил и добиться максимальной скорости свыше 250 километров в час. Кроме того, существовала и менее мощная версия с двухсекционным роторным мотором. Помимо передового двигателя, новшеством стала и спутниковая навигация. Однако несмотря на все достоинства, разработка Eunos Cosmo JC обошлась компании в астрономическую сумму.

Mazda RX-8

Новое роторное купе, представленное в 2003 году, отличалось необычным кузовом с дополнительными распашными створками, облегчающими посадку на задний ряд. На этот раз японская компания отказалась от турбонаддува, зато смогла снизить расход бензина и масла нового роторного мотора Renesis и вписать его в экологический класс Евро-4. Тем не менее, силовой агрегат мощностью 192 или 240 л.с. обеспечивал легкой машине неплохое ускорение. В 2003 году новый РПД был удостоен звания «Двигатель года». Однако после ужесточения экологических норм Mazda была вынуждена прекратить продажи этой модели в Европе, а без европейского рынка производство RX-8 становилось нерентабельным. Тем не менее, компания продолжила опыты с РПД.

ВАЗ-415

Волжский автозавод стал одной из немногих автомобильных компаний, серийно выпускавших автомобили с РПД. С начала 1990-х моторы, разработанные специальным конструкторским бюро тольяттинского предприятия, ставились по заказу МВД и ФСБ на передне- и заднеприводные ВАЗы, «Москвичи» и «Волги». Внешне эти автомобили были ничем не приметны, зато легко могли догнать обычный автомобиль с поршневым мотором. Например, «восьмерка» с РПД мощностью 134 л.с. разгонялась до 100 км/ч всего за 8,5 секунды. Позже роторные машины мог приобрести любой желающий у официального дилера ВАЗа, однако спрос оказался небольшим – автомобили были дорогими и требовали частого обслуживания.

Hercules Wankel

Устанавливались роторные моторы и на мотоциклы, первой в 1974 году стала компания Hercules. Мотор байка W-2000 с воздушным охлаждением развивал 27 лошадиных сил. Роторные мотоциклы с жидкостным охлаждением выпускали серийно компании Norton и Suzuki, а компания Van Veen использовала для своей эксклюзивной модели автомобильный РПД производство Comotor. А в СССР ограничились экспериментами с двигателями Ванкеля на тяжелых мотоциклах.

Правила жизни роторных двигателей

Алексей Вуль, инженер, разработчик бесшатунных двигателей, участвовал в калибровке роторно-поршневых моторов ВАЗа:

• Роторно-поршневые моторы сыграли определенную роль в те временя, когда людей не так сильно волновали экологические показатели.
• Любой двигатель внутреннего сгорания представляет собой три важнейших функциональных блока. Первый – сосуд переменного объема. Второй – система газообмена и топливоснабжения. Третий – механизм, который преобразует удобную для газов форму движения во вращение выходного вала. Попытки совместить эти вещи в едином узле, как правило, заканчиваются потерей либо КПД, либо ресурса.
• За время впуска воздух должен совершить несколько оборотов для более тщательного перемешивания топлива. В двигателях со сложной камерой сгорания, а роторно-поршневые моторы относятся именно к таким, непонятно, как этот воздух крутится.
• Когда плохо смазываемая уплотняющая кромка пересекает выхлопное окно, получается прострел горячих газов через узкую щель со сверхзвуковой скоростью — возникает газовая эрозия.
• Сколько вы можете отыграть на роторно-поршневом моторе? 70-100 килограммов? Но эти же килограммы без нечеловеческих усилий вы сможете отыграть на каких-то других элементах конструкции.
• Существует много разных сценариев, с помощью которых можно получить отличный с точки зрения КПД и экологии термодинамический цикл. А уже после этого стоит садиться и думать, как сделать под него совершенное «железо». А если мы будем исходить из конструкции мотора, то потратим 70 лет, уйму денег для того, чтобы спасти довольно затейливую, но не очень перспективную идею.
• Я не верю, что Mazda или все прогрессивное человечество смогут толково решить проблему РПД и обеспечить пробег в полмиллиона километров.

Евгений Багдасаров

Роторный двигатель, устройство, принцип работы, достоинства и недостатки

Роторный двигатель достоинства и недостатки

В этой статье Вы узнаете достоинства и недостатки роторных двигателей. Кроме того рассмотрим автомобили на которые устанавливался роторный двигатель.

Первый кто придумал роторный двигатель внутреннего сгорания это Феликс Ванкель. Именно поэтому нередко этот двигатель ассоциируется с ним и носит его имя. Первый роторный двигатель заработал в уже 1958 году. Но большинство автопроизводителей так и не решились устанавливать роторный двигатель на свои автомобили.

Единственный кто решился на массовое производство автомобилей с роторным двигателем это Mazda. Один из таких автомобилей RX 8. Советские инженеры тоже создали некоторое ограниченное количество автомобилей с роторным двигателем. Но об этом немного позже.

Вероятней всего от роторных двигателей отказались из-за низкого ресурса. Ресурс роторного двигателя в силу конструкции редко превышает 100 тысяч.км.

Устройство

Принцип работы роторного двигателя схож с поршневым двигателем. Также работа двигателя состоит из 4 тактов. Впуск, сжатие, воспламенение и выпуск. Но есть серьезные отличия у роторного двигателя отсутствует ГРМ, поршни, шатуны, коленвал. Так как в них необходимости.

Цилиндр в роторном двигателе выполнен в овальной форме. Роль поршня выполняет ротор который, имеет треугольную форму. Он же выполняет и роль ГРМ так как в зависимости от момента вращения, то открывает впускное окно для подачи воздуха, то закрывает. Также присутствует выпускное окно через которое выводятся выхлопные газы. Топливо в роторном одно секционном двигателе воспламеняется двумя свечами зажигания.

Достоинства

1) Более высокий КПД в районе 40 %. Это происходит за счёт того, что за одно вращение происходит 3 цикла работы.

2) Более простая конструкция за счёт отсутствия многих деталей которые присуще поршневому двигателю.

3) Более лёгкий вес.

4) Роторный двигатель высок оборотистый его можно раскручивать более 10 000 об/мин. Редко какой поршневой двигатель сможет похвастаться такими высокими оборотами.

5) Более мягкая работа и отсутствие вибраций, так как ротор постоянно движется в одном направлении.

К сожалению роторный двигатель не лишён недостатков.

Недостатки

1) Автомобили с роторным двигателем расходуют больше топлива чем его поршневые собратья.

2) Роторный двигатель менее экологичен.

3) Трудоемкий ремонт. Зачастую ротор приходится менять целиком.

4) Низкий ресурс около 100 тыс.км

Некоторые автомобили с роторным двигателем

1) Mazda RX 8

Компания Mazda одна из немногих кто живо занимался усовершенствованием роторного двигателя вплоть до 21 века. Им удалось достичь немалого прогресса. Двигатель с мизерным объемом 1,3 литра выдавал 215 л.с. Был и еще более мощный вариант с 231 л.с таким же объемом. Это харизматичное заднеприводное купе стало представителем автомобилей с роторным двигателем. К сожалению продажи начали падать поэтому в Августе 2011 года производство автомобилей Mazda RX-8 были вынуждены закрыть.

2) Ваз 2109-90

В России был создан образец с роторным двигателем характеристики которого на тот момент были впечатляющими. Этот двигатель устанавливался на полицейские автомобили. Роторный двигатель на ваз 2109 выдавал 140 л.с благодаря этому мотору разгон до 100 км/ч занимал всего 8 секунд, а максимальная скорость составляла 200 км/ч. Из-за высокой стоимости агрегата и его невысокой надежности автомобили не прижились. Были и более мощные образцы, но их ресурс оставлял желать лучшего. Тем не менее этот автомобиль отлично выполнял роль догонялки и мог обогнать любой советский автомобиль, даже многие не спортивные иномарки.

3)Mercedes C111

Mercedes C111 показался публике в Женеве в 1970 году. На этот автомобиль устанавливался трех-секционный роторный двигатель объемом 1,8 литра, который имел 280 л.с. При этом разгон до первой сотни занимал всего 5 сек. Максимальная скорость 275 км/ч.

4)Ваз 21019 Аркан

С виду ваз 21011, но внутри располагался ваз-411 это двух-секционный роторный двигатель который выдавал мощность 120 л. с. Максимальная скорость такого автомобиля была 160 км/ч. На практике скорее всего больше. Несомненно в советское время укрыться от такого автомобиля было не просто.

Итог

Роторный двигатель очень хорош для гонок так как он высок оборотистый и обладает хорошей мощность при этом обладает более легким весом и занимает меньше места под капотом. Для гонок ресурс двигателя не является самым важным показателем. Если увеличить ресурс, экономичность и экологичность роторного двигателя, то он будет устанавливаться на автомобили гораздо чаще.

dr]ems украина отслеживание

Роторно-поршневой двигатель — это… Что такое Роторно-поршневой двигатель?

Роторно-поршневой двигатель в разрезе, с ротором, изготовленным в форме треугольника Рёло

Ро́торно-поршнево́й дви́гатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ва́нкеля), 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.^[1]

Особенность двигателя — применение трёхгранного ротора (поршня), имеющего вид треугольника Рёло, вращающегося внутри цилиндра специального профиля, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде (возможны и другие формы ротора и цилиндра^[2]).

Конструкция

Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй — статором. Диаметр ротора намного превышает диаметр статора, несмотря на это ротор с зубчатым колесом обкатывается вокруг шестерни. Каждая из вершин трёхгранного ротора совершает движение по эпитрохоидальной поверхности цилиндра и отсекают переменные объёмы камер в цилиндре с помощью трёх клапанов.

Цикл двигателя Ванкеля: впуск (голубой), сжатие (зелёный), рабочий ход (красный), выпуск (жёлтый) Роторно-поршневой двигатель

Такая конструкция позволяет осуществить любой 4-тактный цикл Дизеля, Стирлинга или Отто без применения специального механизма газораспределения. Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Отсутствие механизма газораспределения делает двигатель значительно проще четырехтактного поршневого (экономия составляет около тысячи деталей), а отсутствие сопряжения (картерное пространство, коленвал и шатуны) между отдельными рабочими камерами обеспечивают необычайную компактность и высокую удельную мощность. За один оборот двигатель выполняет три полных рабочих цикла, что эквивалентно работе шестицилиндрового поршневого двигателя.

Смесеобразование, зажигание, смазка, охлаждение, запуск принципиально такие же, как и у обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.

Практическое применение получили двигатели с трёхгранными роторами, с отношением радиусов шестерни и зубчатого колеса: R:r = 2:3, которые устанавливают на автомобилях, лодках и т. п.

Автомобили с РПД потребляют от 7 до 20 литров топлива на 100 км, в зависимости от режима движения, масла — от 0,4 л до 1 л на 1000 км.

Преимущества и недостатки

Преимущества перед обычными бензиновыми двигателями

• низкий уровень вибраций. Роторно-поршневой двигатель полностью механически уравновешен, что позволяет повысить комфортность лёгких транспортных средств типа микроавтомобилей, мотокаров и юникаров;
• главным преимуществом роторно-поршневого двигателя являются отличные динамические характеристики: на низкой передаче возможно без излишней нагрузки на двигатель разогнать машину выше 100 км/ч на более высоких оборотах двигателя (8000 об/мин и более), чем в случае конструкции обычного поршневого двигателя внутреннего сгорания.
• Высокая удельная мощность(л.с./кг), причины:

1. Масса движущихся частей в РПД гораздо меньше, чем в аналогичных по мощности «нормальных» поршневых двигателях, так как в его конструкции отсутствуют коленчатый вал и шатуны.
2. К тому же однороторный двигатель выдаёт мощность в течение трёх четвертей каждого оборота выходного вала. В отличие от одноцилиндрового поршневого двигателя, который выдаёт мощность только в течение одной четверти каждого оборота выходного вала. (современный серийный РПД с объёмом рабочей камеры 1300 см³ имеет мощность 220 л.с., а с турбокомпрессором — 350 л.с.)

• меньшие в 1,5-2 раза габаритные размеры.
• меньшее на 35-40 % число деталей

За счёт отсутствия преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, двигатель Ванкеля способен выдерживать гораздо большие обороты, но с меньшими вибрациями, по сравнению с традиционными двигателями. Роторно-поршневые двигатели обладают более высокой мощностью при небольшом объёме камеры сгорания, сама же конструкция двигателя сравнительно мала и содержит меньше деталей. Небольшие размеры улучшают управляемость, облегчают оптимальное расположение трансмиссии (развесовка) и позволяют сделать автомобиль более просторным для водителя и пассажиров.

Недостатки:

• Соединение ротора с выходным валом через эксцентриковый механизм, являясь характерной особенностью РПД Ванкеля, вызывает давление между трущимися поверхностями, что в сочетании с высокой температурой приводит к дополнительному износу и нагреву двигателя.
  В связи с этим возникает повышенное требование к периодической замене масла. При правильной эксплуатации периодически производится капитальный ремонт, включающий в себя замену уплотнителей. Ресурс при правильной эксплуатации достаточно велик, но не заменённое вовремя масло неизбежно приводит к необратимым последствиям, и двигатель выходит из строя.

• Наиболее важной проблемой считается состояние уплотнителей. Площадь пятна контакта очень невелика, а перепад давления очень высокий. Следствием этого, неразрешимого для двигателей Ванкеля, противоречия являются высокие утечки между отдельными камерами и, как следствие, падение коэффициента полезного действия и токсичность выхлопа.
  Проблема быстрого износа уплотнителей на высокой скорости вращения вала была решена применением высоколегированной стали.

• Другой особенностью двигателей Ванкеля является его склонность к перегреву. Камера сгорания имеет линзовидную форму, то есть при маленьком объёме у неё относительно большая площадь. При температуре горения рабочей смеси основные потери энергии идут через излучение. Интенсивность излучения пропорциональна четвёртой степени температуры, таким образом идеальная форма камеры сгорания — сферическая. Лучистая энергия не только бесполезно покидает камеру сгорания, но и приводит к перегреву рабочего цилиндра. Эти потери не только снижают эффективность преобразования химической энергии в механическую, но и вызывают проблемы с воспламенением рабочей смеси, поэтому в конструкции двигателя часто предусматривают 2 свечи.

• Высокие требования к геометрической точности изготовления деталей двигателя делают его сложным в производстве — требуется применение высокотехнологичного и высокоточного оборудования: станков, способных перемещать инструмент по сложной траектории эпитрохоидальной поверхности камеры объёмного вытеснения.

• При всех преимуществах (высокая удельная мощность, простота устройства, несложный ремонт при правильной эксплуатации), важной проблемой является меньшая экономичность на низких оборотах по сравнению с обычными ДВС.

Применение

NSU Ro80.

Двигатель разрабатывался изначально именно для применения на автотранспорте. Первый серийный автомобиль с роторным двигателем — немецкий спорткар NSU Spider.

Первый массовый (37 204 экземпляра) — немецкий седан бизнес-класса NSU Ro 80. Автомобиль имел достаточно инноваций и помимо двигателя, в частности, кузов с рекордно низким аэродинамическим сопротивлением, полуавтоматическую коробку передач с гидротрансформатором, блок-фары, и так далее. Ro80 отличалась не только уникальной конструкцией, но и передовым дизайном, который оказался непонятен публике середины шестидесятых^{[источник не указан 1238 дней]}; через десять лет именно он был положен в основу стиля моделей «Ауди» 100 и 200 поколения C2.

К сожалению, ресурс двигателя оказался весьма мал (ремонт требовался уже после пробега порядка 50 тыс. км), поэтому автомобиль заслужил плохую репутацию и относительно малоизвестен. На многих сохранившихся автомобилях оригинальный двигатель заменён на поршневой V4 «Essex» фирмы Ford.

Citroën также экспериментировал с РПД — проект Citroën M35.

После этого серийное и мелкосерийное производство роторно-поршневых двигателей Ванкеля производились только фирмами Mazda (Япония) и ВАЗ (Россия)^[3].

Современное состояние

Инженерам фирмы Mazda, создавшим роторно-поршневой двигатель «Renesis» (производное от слов (англ. Rotary Engine:роторный двигатель и Genesis:процесс становления, название говорящее о появлении нового класса двигателей), удалось решить основные проблемы таких двигателей — токсичность выхлопа и неэкономичность. По сравнению с двигателями-предшественниками, удалось сократить потребление масла на 50 %, бензина на 40 % и довести выброс вредных окисей до норм, соответствующих Euro IV. Двухкамерный двигатель «Renesis» объёмом всего 1,3 л выдаёт мощность в 250 л. с. и занимает гораздо меньше места в моторном отсеке. Следующая модель двигателя Renesis 2 16X имеет объём 1,6 литра, и при большей мощности, нагревается меньше.

Автомобили марки Mazda с буквами RE в наименовании (первые буквы от названия «Renesis») могут использовать в качестве топлива как бензин, так и водород (так как менее чувствителен к детонации, чем обычный двигатель, использующий возвратно-поступательное движение поршня). Это явилось вторым витком роста внимания к РПД со стороны разработчиков.

Авиационные двигатели

В начале 50-х годов была создана серия авиадвигателей ВП-760, ВП-1300, ВП-2650 — пятилучевых двухтактных звёзд мощностью от 40 до 130 л. с. и весом от 25 до 100 кг авиационного инженера В. Полякова, созданных для лёгкой авиационной техники и прошедших успешные испытания в небольшой серии в ДОСААФ.^[4] Позднее, в 90-х годах, в Научно-техническом центре ВАЗ были созданы ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526.

Несмотря на ряд попыток установки двигателя Ванкеля на самолетах (опытные образцы испытывались в разных странах с 1950-х годов), он не нашел широкого применения в авиации. В настоящее время (2011) двигатель Ванкеля устанавливается на некоторые модели мотопланеров Schleicher.

См. также

Примечания

Литература

• Роторно-поршневой двигатель // Большая советская энциклопедия

Ссылки

РПД СССР/России

Авиационные РПД

АвтоВАЗ отказался от роторных моторов – Газета Коммерсантъ № 29 (2868) от 18.02.2004

АвтоВАЗ отказался от роторных моторов

Газета «Коммерсантъ» №29 от 18.02.2004, стр. 16

Как стало известно Ъ, на АО АвтоВАЗ принято решение о закрытии специального конструкторского бюро, выпускающего роторно-поршневые двигатели (СКБ РПД). Это единственное производство, выпускающее в России двигатели данного класса (ими, как правило, оснащались автомобили спецслужб). Производство роторных моторов сворачивается в рамках программы оптимизации расходов АвтоВАЗа. Приказ о прекращении выпуска РПД еще не подписан, но руководство бюро уже ищет инвестора, которого заинтересуют его проекты.
       Роторно-поршневой двигатель (другое название — «двигатель Ванкеля», по фамилии изобретателя) был разработан в начале 60-х годов. Роль поршня в нем выполняет трехвершинный ротор, который вращается внутри камеры сгорания. В РПД почти на 40% меньше деталей, чем в традиционном поршневом двигателе, он легче, проще и обладает лучшими динамическими качествами. В конце 60-х годов лицензию на производство РПД приобрели 11 автомобилестроительных компаний, но к концу 90-х годов эти моторы выпускали только АвтоВАЗ и японская Mazda.
       Специальное конструкторское бюро по производству роторно-поршневых двигателей Волжского автозавода было создано в 1974 году. Бюро должно было создать в короткий срок двигатель для моделей «ВАЗ», превосходящий по своим техническим параметрам традиционные поршневые образцы. В начале 80-х годов работниками СКБ РПД был разработан односекционный двигатель ВАЗ-311 мощностью 70 л. с., аналогичный японскому двигателю 13В. Этим двигателем были оснащены несколько сотен автомобилей ВАЗ-2101 (они продавались под индексом ВАЗ-210118). Однако все они были отозваны из-за выявившихся дефектов мотора — РПД были заменены на поршневые двигатели, а руководство АвтоВАЗа отказалось от массового выпуска роторных моторов.
       Штат бюро был сокращен в два раза, и оно переквалифицировалось на мелкосерийный выпуск двигателей для машин, поставляемых силовым структурам. Специально для машин МВД и спецслужб был разработан двухсекционный двигатель мощностью 120 л. с., а в 1994 году его сменил 140-сильный ВАЗ-415. В год завод выпускал около 150 машин с роторными двигателями. Роторный мотор, правда, изнашивался вдвое быстрее поршневого, зато разгонял «Жигули» до невероятных скоростей. Скажем, машина, оснащенная РПД ВАЗ-415, разгонялась до 100 км/ч за 9 секунд, а максимальная скорость ее достигала 190 км/ч.
       О ликвидации СКБ РПД (в его штате более 200 человек) гендиректор АвтоВАЗа Виталий Вильчик заявил на встрече с профсоюзным активом предприятия. Сокращение, по словам гендиректора, проводится в рамках оптимизации затрат АвтоВАЗа. Руководитель бюро Владимир Шиякин подтвердил Ъ, что руководство подразделения ищет инвестора для продолжения своих разработок. Он отказался назвать компании, с которыми ведет переговоры о сотрудничестве. По словам господина Шиякина, бюро предполагает сосредоточиться на авиационной тематике (разработкой двигателей для самолетов малой авиации СКБ занимается с 1996 года). На АвтоВАЗе Ъ заявили, что приказ гендиректора о ликвидации СКБ РПД пока не подписан, и от дальнейших комментариев отказались.
ВЛАД Ъ-ТРИФОНОВ

Комментарии Главные события дня в рассылке «Ъ» на e-mail

Роторно-поршневой двигатель Ванкеля

• Джон Джевкс
• Дэвид Соерс
• Ричард Стиллерман

Аннотация

Ванкель — первая из многих роторно-поршневых конструкций, которая бросила вызов доминирующему положению поршневых двигателей для малых силовых агрегатов. По сравнению с поршневым двигателем внутреннего сгорания он предлагает меньшие габариты, вес, вибрацию, шум и производственные затраты в сочетании с сопоставимым тепловым КПД. Коммерческое производство было начато Н.С.У. Motorenwerke в Германии и Toyo Kogyo в Японии в 1967 году в качестве бензинового двигателя для автомобилей; совместный автомобиль N.S.U.-Citroën появится позже. Двигатель также подходит для промышленного, морского или авиационного использования, и большой интерес вызывают возможные дизельные и многотопливные версии. К январю 1968 года шестнадцать европейских, американских и японских компаний имели лицензии на производство двигателя.

Ключевые слова

Бензиновый двигатель Паровой двигатель Внешний корпус Поршневой двигатель Поворотный клапан

Эти ключевые слова были добавлены машиной, а не авторами.Это экспериментальный процесс, и ключевые слова могут обновляться по мере улучшения алгоритма обучения.

Это предварительный просмотр содержимого подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Предварительный просмотр

Невозможно отобразить предварительный просмотр. Скачать превью PDF.

Ссылки

1. 1.

   Ванкель, Ф.,

   Роторно-поршневые двигатели

   (Iliffe Books Ltd., 1965).

   Google Scholar

2. 2.

   Переписка с господином Феликсом Ванкелем.

   Google Scholar

3. 3.

   Разработка роторного двигателя внутреннего сгорания

   (N.S.U. Motorenwerke A.G., 1965).

   Google Scholar

4. 4.

   Froede, Dr. Ing. У., «Последние события в НСЮ». Двигатель Ванкеля, автомобильный отдел, Институт инженеров-механиков (1966).

   Google Scholar

5. 5.

   Ансдейл, Р. Ф., «Роторные двигатели внутреннего сгорания»,

   Автомобильный инженер

   (декабрь 1963; январь.и февраль 1964 г.).

   Google Scholar

6. 6.

   Информация предоставлена ​​N.S.U. Motorenwerke AG

   Google Scholar

Информация об авторских правах

© John Jewkes, David Sawers и Richard Stillerman 1969

Авторы и аффилированные лица

• John Jewkes
• David Sawers
• Richard Stillerman

Нет доступных филиалов Роторный двигатель Mazda | Преимущества и информация

Роторный двигатель: главный элемент наследия Mazda

Большинство двигателей внутреннего сгорания, которые вы видите сегодня на дорогах, построены с использованием стандартных принципов поршневых двигателей.Однако это не единственный двигатель внутреннего сгорания. Роторный двигатель, часто называемый двигателем Ванкеля в честь его изобретателя, доктора Феликса Ванкеля, является мощной альтернативой поршневому двигателю и важной частью фирменного наследия Mazda в области технических характеристик.

Как это работает

Роторный двигатель работает по тому же основному принципу, что и поршневой двигатель: сгорание в силовой установке высвобождает энергию для привода транспортного средства. Однако система подачи в роторном двигателе полностью уникальна.

Поршневой двигатель выполняет четыре ключевые операции: впуск, сжатие, сгорание и выпуск. Роторный двигатель также выполняет каждую из этих ключевых операций, но делает это совершенно уникальным образом. В случае роторного двигателя каждый из этих ключевых процессов обрабатывается отдельной секцией корпуса силовой установки.

Детали роторного двигателя

Роторный двигатель состоит из нескольких основных компонентов. Когда вы сами увидите роторный двигатель, станет ясно, насколько он отличается от обычного поршневого двигателя.

• Ротор : три выпуклые поверхности ротора действуют аналогично поршню, но ротор подвижен, перемещаясь по пути через систему подачи корпуса двигателя.
• Корпус : Корпус имеет овальную форму и состоит из нескольких частей, отвечающих за впуск, сжатие, сгорание и выпуск.
• Выходной вал : Этот длинный цилиндрический инструмент построен со смещением относительно центральной линии вала.Каждый из роторов двигателя помещается над выступами выходного вала, чтобы заставить его вращаться. Величина вращения, выполняемая этими лопастями, определяет крутящий момент величиной силы, прикладываемой к ним роторами.

Гордые традиции

Mazda зарекомендовала себя в 1960-х и 1970-х годах как ведущий новатор, когда дело дошло до сложной разработки роторного двигателя. Новаторская традиция Mazda вошла в историю благодаря ряду популярных моделей с роторным двигателем, включая модель Mazda RX-7, которая поступила в продажу еще в 1978 году.

В то время как Mazda прекратила продажу RX-7 еще в 1995 году, нынешние разработчики и инженеры Mazda осознали уникальные возможности роторного двигателя. Радуйтесь возрождению роторного двигателя инженерами Mazda в ближайшие несколько лет!

Texto sobre o motor Wankel. Двигатель Rotativo Wankel Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания, разработанный в Германии, кардинально отличается по конструкции от обычных поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением.Двигатель был разработан Феликсом Ванкелем, специалистом по Конструкция уплотнительных устройств и экспериментальные установки были построены и испытаны немецкой фирмой начиная с 1956 года. Вместо поршней, которые перемещаются вверх и вниз в цилиндрах, двигатель Ванкеля имеет равносторонний треугольный вращающийся ротор (см. рисунок 1B). Ротор вращается в закрытой камере, и три вершины ротора поддерживают непрерывный скользящий контакт с изогнутой внутренней поверхностью корпуса. Криволинейный ротор образует три камеры в форме полумесяца между его сторонами и изогнутой стенкой кожуха.Объемы камер меняются в зависимости от движения ротора. Максимальный объем достигается в каждой камере, когда сторона ротора, образующая его, параллельна меньшему диаметру корпуса, а объем уменьшается до минимума, когда сторона ротора параллельна большому диаметру. Мелкие карманы сбоку ротора управляют форму камер сгорания и установить степень сжатия двигатель. При вращении вокруг своей центральной оси ротор должен следовать по круговой орбите вокруг геометрический центр корпуса.Необходимость орбитальное вращение достигается за счет центрального отверстия в роторе в котором внутренняя передача устанавливается в сетку с неподвижной шестерней неподвижно к центру кожух. Ротор направляется путем установки его центральное отверстие к эксцентрику формируется на выходном валу, который проходит через центр стационарного шестерня. Этот эксцентрик также фиксирует ротор. к валу так, чтобы крутящий момент применяется, когда давление газа действует на ротор выступает в качестве топлива и воздушные заряды горят.Передаточное число 3: 1 вызывает выходной вал повернуть в три раза быстрее, чем ротор вращается вокруг эксцентричный. Каждый квартал поворот ротора завершает расширение или сжатие, разрешение впуск, сжатие, расширение и выпуск до быть выполнено во время один оборот ротора. Единственные движущиеся части ротор и выход вал. Топливная смесь подается карбюратором и входит в горение камеры через впускное отверстие в одном из концов пластины кожуха.Выхлопное отверстие выполнено в одном из уплощенных стороны стенки кожуха а свеча зажигания находится в кармане, сообщающем с камерами через маленькое горло на противоположной стороне стенка кожуха. Ротор, его шестерни и подшипники смазываются. и охлаждается маслом циркулирует через полый ротор. Вершина лопасти смазываются небольшое количество масла, добавляемого в топливо в пропорциях всего от 1 до 200. Вода циркулирует через охлаждающие рубашки в кожух, вход в который расположен рядом со свечой зажигания, где температура имеет тенденцию быть наивысшим.Поддержание герметичных соединений подходящими уплотнениями на вершинах и на торцы ротора — главная проблема конструкции. Радиальные скользящие лопатки вставляются в прорези на трех краях вершины и поддерживал связь с кожух пружинами расширителя. Торцы ротор уплотнен дугообразные сегментные кольца в пазах закрывают к изогнутым краям ротор и прижат к корпусу плоской пружины. Основными преимуществами двигателя Ванкеля являются его небольшое пространство требования и малый вес на одну лошадиную силу, плавный и без вибрации работа, бесшумная работа и низкое производство расходы в результате механическая простота.Отсутствие инерционного силы от возвратно-поступательного движения части и устранение подпружиненной тарелки клапаны позволяют работать на гораздо более высокой скорости, чем это практично для возвратно-поступательного движения поршневые двигатели, преимущество, потому что скорость вала должна быть высокой для оптимальная производительность. Подвод свежей топливной смеси и выхлоп более эффективны потому что порты открываются и закрываются быстрее чем с куклой клапаны, и поток газа через них практически непрерывен.Теплообмен и результирующие требования к охлаждению низкие, потому что покрытая оболочкой поверхность небольшой. Экономия топлива как минимум такая же хорошая обычного бензина двигатели, обеспечивающие бездетонационное сгорание с более широкий спектр допустимые виды топлива. Меньший вес и более низкий центр гравитации сделать это намного безопаснее в автомобиле в случае столкновения. Есть примерно треть количества деталей в ванкеле двигатель как у типичного шестицилиндровый автомобильный двигатель. Рисунок 1 — Некоторые типы бензиновых двигателей. Ванкель, Феликс (род. 13 августа 1902 г., Лар, Германия. — ум. 9 октября 1988 г., Линдау, У. Гер.) Немецкий инженер и изобретатель ротора Ванкеля. двигатель. В Двигатель Ванкеля отличается наличием вращающегося ротора в форма изогнутого равностороннего треугольника, работа, проделанная движущиеся поршни в других двигателях внутреннего сгорания.Преимущества Двигатель Ванкеля включает легкий вес, мало подвижный детали, компактность, низкая начальная стоимость, меньшее количество ремонтов и относительно плавный представление. Ванкель, первоначально специалист по герметикам, нес наша разработка поворотные клапаны между 1936 и 1945 годами с немецкой Авиационный Научно-исследовательское учреждение DVL. В 1951 году начал работать. в Линдау с научно-исследовательский отдел НГУ Motorenwerk AG, базирующаяся в Неккарзульм.Он завершил свой первый дизайн роторно-поршневой двигатель в 1954 г., а первый агрегат испытан в 1957 г. Mazda, японец автомобильная компания, выпустившая и разработавшая Двигатель Ванкеля, выводит его на американский рынок в 1971 году. В течение следующих нескольких лет низкая топливная экономичность и мировой нефтяной кризис препятствуют покупателей, но двигатель постоянно улучшался, и к концу десятилетия спортивные автомобили компании с энтузиазмом получил в Европе и Соединенные Штаты.Ванкель стал директором его собственное исследование учреждение в Линдау, где он продолжал исследовать фундаментальные проблемы и будущие применения роторно-поршневой двигатель. Mazda Motor Corporation Ранее (1927-84) TOYO KOGYO COMPANY, яп. производитель автомобилей, производитель легковых автомобилей Mazda легковые, грузовые и автобусов. Компания аффилирована с Sumitomo. группа. это со штаб-квартирой в Хиросиме.Основанная в 1920 году как завод по производству пробки, компания приобрела это Toyo Kogyo имя в 1927 году. В 1931 году он начал производство своих первые машины, линейка трехколесных грузовиков, производящих около 200 000 автомобилей в следующие 25 лет. Во время Второй мировой войны он предоставлял японцам вооруженные силы. силы с этими грузовики, а также с винтовками. Завод компании пережил атомный бомбардировка Хиросимы, потому что она была защищена позади холм. Компания вышла на рынок легковых автомобилей в 1960 г. изготовление модели купе; два года спустя седаны и универсалы вошел в строй, а в 1964 году он представил линию автомобилей, которые были проданы В Соединенных Штатах.В 1967 году компания совершила сам производить автомобили с роторно-поршневым двигателем Ванкеля. К началу 1970-х гг. более половины всех Mazda были оснащены новый двигатель. В Однако основным недостатком двигателя Ванкеля был это относительно плохо эффективность топлива. С подорожанием бензин в 1970-е годы, продажи Мазда резко упала. С тех пор компания постепенно вернула себе состояния. За счет сокращения его рабочая сила из-за истощения, что значительно улучшило продуктивность и переход к обычным, более экономичным двигателям для своих автомобилей компания стала одной из крупнейших автомобильных производители в Японии.В 1981 году был выпущен более экономичный Двигатель Ванкеля для некоторых его моделей. Также важно для его восстановления были его отношения с Ford Motor Company. Mazda поставляет оси для Ford и отгружает готовый к сборке автомобиль, который Ford рынки. Компания также производит перфораторы, станки инструменты и калибровочные блоки. Компания сменила название с Toyo Kogyo Company. в Mazda Motor Corporation в 1984 году. Источник: Британская энциклопедия

Патент США на роторное поршневое и цилиндровое устройство

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к роторным поршневым и цилиндровым устройствам.

Уровень техники

Роторные поршневые и цилиндровые устройства могут принимать форму двигателя внутреннего сгорания или компрессора, такого как нагнетатель или гидравлический насос, или детандера. например, для замены парового двигателя или турбины, а также для устройства прямого вытеснения.

Вращающееся поршневое и цилиндровое устройство содержит ротор и статор, причем статор, по меньшей мере, частично определяет кольцевую камеру / пространство цилиндра, ротор может иметь форму кольца, а ротор содержит, по меньшей мере, один поршень, который выходит из ротор в кольцевое пространство цилиндра, при использовании по меньшей мере один поршень перемещается по окружности через кольцевое пространство цилиндра при вращении ротора относительно статора, ротор герметизирован относительно статора, а устройство дополнительно содержит заслонку пространства цилиндра средство, которое может быть перемещено относительно статора в закрытое положение, в котором средство заслонки разделяет кольцевое пространство цилиндра, и в открытое положение, в котором средство заслонки допускает проход по меньшей мере одного поршня, средство заслонки пространства цилиндра состоящий из диска заслонки.

Мы разработали улучшенные уплотнения для таких устройств.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с изобретением предложено вращающееся поршневое и цилиндровое устройство, содержащее ротор, статор и заслоночный диск, при этом ротор содержит поршень, который проходит от ротора в пространство цилиндра, ротор и статор вместе. определяющий пространство цилиндра,

диск заслонки, проходящий через пространство цилиндра и образующий в нем перегородку, и

диск, содержащий прорезь, которая обеспечивает прохождение через него лезвия,

диск заслонки, содержащий периферийную поверхность, образующую уплотнение с поверхностью ротора, периферийная поверхность определяет профиль, который образует по меньшей мере одну тесную линию с указанной поверхностью ротора, и по меньшей мере одну линию с близким движением, смещенную от плоскости, которая лежит на радиусе ротора и которая содержит ось вращения ротора.

Окружная поверхность может рассматриваться как крайняя поверхность, которая простирается вокруг диска.

Термин «поршень» используется в данном документе в самом широком смысле и включает, если это позволяет контекст, перегородку, способную перемещаться относительно стенки цилиндра, и такая перегородка обычно не обязательно должна иметь значительную толщину в направлении относительного движения, но может быть в виде клинка. Перегородка может быть значительной толщины или может быть полой. Диск заслонки может представлять собой перегородку, которая проходит, по существу, в радиальном направлении от пространства цилиндра. ВНИМАНИЕ !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Термин «уплотнение» используется здесь для обозначения конструкции, которая уменьшает зазор, минимизирует утечку, но не обязательно предотвращает перенос жидкости через уплотнение. Тесная бегущая линия / область относится к области, образованной на стыке уплотнения между диском и ротором

Хотя теоретически заслонка может иметь возвратно-поступательное движение, предпочтительно избегать использования компонентов, совершающих возвратно-поступательное движение, особенно когда требуются высокие скорости, и средство заслонки предпочтительно представляет собой, по меньшей мере, один вращающийся диск заслонки, снабженный, по меньшей мере, одним отверстием, которое в открытом состоянии средства заслонки выполнено с возможностью размещения, по существу, совмещенного с проходящим по окружности отверстием пространства кольцевого цилиндра, чтобы обеспечить проход по крайней мере один поршень через диск заслонки.

По меньшей мере одно отверстие заслонки выполнено по существу радиально в диске заслонки.

Предпочтительно ось вращения ротора не параллельна оси вращения диска заслонки. Наиболее предпочтительно ось вращения ротора по существу ортогональна оси вращения диска заслонки.

Поршень предпочтительно имеет такую ​​форму, чтобы он проходил через отверстие в движущемся средстве заслонки, не упираясь, когда отверстие проходит через пространство кольцевого цилиндра.Поршень предпочтительно имеет такую ​​форму, чтобы имелся минимальный зазор между поршнем и отверстием в средстве заслонки, так что при прохождении поршня через отверстие образуется уплотнение. Уплотнение может быть предусмотрено на передней или задней поверхности или крае поршня. В случае компрессора уплотнение может быть обеспечено на передней поверхности, а в случае расширителя уплотнение может быть выполнено на задней поверхности.

Ротор предпочтительно поддерживается с возможностью вращения статором, а не полагается на взаимодействие между поршнями и стенками цилиндра для взаимного расположения корпуса ротора и статора.Следует понимать, что устройство с вращающимся поршнем и цилиндром отличается от обычного поршневого устройства с возвратно-поступательным движением, в котором поршень поддерживается соосно с цилиндром подходящими поршневыми кольцами, которые создают относительно высокие силы трения.

Уплотнение между ротором и периферийной поверхностью заслоночного диска предпочтительно обеспечивается уплотнительным зазором между ними, чтобы минимизировать передачу жидкости.

Ротор может поддерживаться с возможностью вращения соответствующими опорными средствами, установленными на статоре.

Предпочтительно статор содержит по меньшей мере одно входное отверстие и по меньшей мере одно выходное отверстие.

Предпочтительно, по меньшей мере, одно из отверстий по существу примыкает к средствам заслонки.

Предпочтительно отношение угловой скорости ротора к угловой скорости диска заслонки составляет 1: 1, хотя возможны и другие соотношения.

Ротор может иметь (круглую) вогнутую поверхность, которая вместе со статором частично определяет пространство цилиндра. Ротор может содержать центральное отверстие, чтобы позволить передаче вращения между диском и ротором проходить через него.

Диск заслонки может быть выполнен с возможностью проходить через пространство цилиндра в одной области пространства цилиндра.

Диск заслонки может иметь среднюю плоскость, которую можно рассматривать как плоскость, которая проходит, как правило, посередине высоты / глубины диска.

Устройство может содержать одну или несколько функций, описанных в описании ниже и / или показанных на чертежах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь будут описаны различные варианты осуществления изобретения только в качестве примера со ссылкой на следующие чертежи:

Фиг.1 представляет собой вид в перспективе вращающегося поршневого и цилиндрового устройства,

,

, фиг. 2 — вид в перспективе ротора устройства, показанного на фиг. 1, показывающий различные плоскости и ось вращения ротора,

,

, фиг. 2 a представляет собой схему, иллюстрирующую предпочтительный способ создания радиального поперечного сечения ротора,

ФИГ. 3 и 4 — виды в перспективе и сбоку вращающегося поршневого и цилиндрового устройства, которое включает в себя смещенную линию с близким движением,

ФИГ. 5 — вид спереди вращающегося поршневого и цилиндрового устройства, которое содержит смещенную близкую линию, и представляет собой вариант осуществления устройства, показанного на фиг.3 и 4,

ФИГ. 6 и 7 — виды спереди и в перспективе, соответственно, вращающегося поршня и цилиндра, содержащего две смещенные близкорасположенные бегущие линии,

ФИГ. 8 представляет собой вид спереди вращающегося поршневого и цилиндрового устройства, содержащего две близкорасположенные линии, каждая из которых смещена, и в котором заслоночный диск смещен (от радиальной плоскости ротора),

ФИГ. 9 — вид спереди вращающегося поршневого и цилиндрового устройства, содержащего единую линию с близким движением, в которой и диск, и устройство с близким движением смещены от радиальной плоскости ротора,

ФИГ.10 и 11 — виды сбоку и спереди, соответственно, вращающегося поршня и цилиндра, в которых заслоночный диск наклонен к радиальной плоскости ротора.

ФИГ. 12 a и 12 b представляют собой подробные снимки различных зазоров между диском заслонки и ротором вращающегося поршня и цилиндрового устройства.

ФИГ. 13 a от до 13 d показывают виды в разрезе с различной геометрией поверхности диска заслонки,

Фиг. 14 представляет собой профиль поперечного сечения окружной поверхности диска заслонки вращающегося поршневого и цилиндрового устройства, показывающий различные закругленные части,

ФИГ.15 a от до 15 c — виды в поперечном сечении с различной геометрией поверхности диска заслонки в различных положениях относительно центральной плоскости ротора;

Фиг. 16 — (частичный) вид в перспективе второго типа вращающегося поршневого и цилиндрового устройства, а

фиг. 17, a, и , 17, B — виды в разрезе ротора и заслонки устройства, показанного на ФИГ. 16,

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Ссылка сделана на фиг.1, на котором показано вращающееся поршневое и цилиндровое устройство 1, , которое содержит ротор 2 , статор (не показан) и заслонку 3 . Статор содержит конструкцию, которая поддерживается относительно ротора, и внутренняя поверхность статора, обращенная к поверхности 2 a ротора, вместе образуют пространство цилиндра. Статор может дополнительно содержать вторую часть, которая расположена с другой стороны ротора, и поэтому части статора вместе эффективно охватывают ротор между собой как единое целое с ротором и отходят от поверхности 2 a , имеется лопасть. 5 .Прорезь 3, , и , предусмотренная в диске заслонки 3, , имеет размер и форму, позволяющие прохождение лезвия через нее. Вращение диска заслонки 3 связано с ротором посредством узла трансмиссии, чтобы гарантировать, что синхронизация ротора остается синхронной с диском заслонки.

При использовании устройства круговая поверхность 30 диска заслонки обращена к внутренней поверхности 2 a ротора, чтобы обеспечить уплотнение между ними и, таким образом, позволить функциональности диска заслонки служить в качестве должна быть достигнута перегородка в пространстве цилиндра.В вариантах осуществления, описанных ниже, раскрыты аспекты расположения диска заслонки и формы периферийной поверхности.

В примерных вариантах осуществления, описанных ниже, мы обеспечиваем выгодные компоновки для геометрии, определяющей близкую линию. «Непрерывная линия» включает в себя ссылку на набор (по существу связанных) точек на диске заслонки, которые обеспечивают по существу минимальный зазор между ротором и диском. Приведенные ниже варианты осуществления иллюстрируют предпочтительную геометрию для нескольких конфигураций устройства с вращающимся цилиндром, и легко понять, что также возможны варианты, реализующие лежащий в основе принцип.

Геометрия внутренней поверхности 2 a ротора определяется изогнутой окружной поверхностью вращающегося диска заслонки. Поскольку диск (предпочтительно) проходит только с одной стороны (кольцевого) цилиндра, оси диска и ротора обычно не пересекаются. Поскольку диск также будет иметь толщину, следует понимать, что он не может образовывать равномерный зазор уплотнения по всей своей внешней поверхности. Это результат смещения осей и геометрии камеры машин этого типа, и этот эффект показан на фиг.12 a и 12 b соответственно. Для ясности рисунки на радиальных сечениях диска, имеющего единственный центральный CRL, преувеличены. В этом случае фиг. 12 a показывает зазор на внутреннем диаметре фиг. 1 и фиг. 12 b показывает зазор на внешнем диаметре фиг. 1. Во внешнем положении радиус кривизны ротора относительно диска меньше, и, следовательно, внешняя поверхность диска в этой точке очень близко совпадает с кривизной ротора.Во внутреннем положении радиус кривизны ротора относительно диска больше, а это означает, что зазоры на входе и выходе больше, поскольку кривизна диска не изменилась. Зазор в CRL также не изменился и, по существу, постоянен между показанными положениями. Следует понимать, что на этих фигурах показаны зазоры только для конкретного варианта осуществления, но подобное поведение будет наблюдаться для других вариантов осуществления.

Решение для проектирования геометрии поверхностей диска и ротора, очевидное для специалиста в данной области техники, состоит в том, чтобы определить плоскость, совпадающую с центральной плоскостью ротора, а для круговой кривой, определяющей близкую линию, полностью содержаться в этом плане.Центральную плоскость ротора 2 также можно рассматривать как радиальную плоскость, которая совпадает с осью ротора. Ссылка сделана на фиг. 2, на котором показаны плоскости, обозначенные A и B, и ось вращения ротора, обозначенная C. Круговая кривая является частью окружности диска и затем используется для определения внутреннего профиля ротора путем его вращения. вокруг оси ротора, образуя поверхность. Затем можно создать внешнюю поверхность диска путем определения профиля, который уменьшает или минимизирует зазор между периферийной поверхностью диска и внутренней поверхностью ротора, избегая при этом любого контакта между ними.

Очевидно, что одним из способов определения такого профиля является использование внутренней поверхности 2, , и ротора, вращение его вокруг оси диска в качестве режущей поверхности. Хотя это обеспечивает оптимальную поверхность для данной конфигурации устройства, его труднее производить и проверять. Таким образом, мы поняли, что предпочтительно, чтобы окружная поверхность диска была приближена к такой оптимальной поверхности одной или набором более простых кривых или радиусов, которые можно описать математически.

Следует понимать, что возможны другие способы формирования такой геометрии, и что описания вариантов осуществления могут быть реализованы любым другим способом, который приводит к по существу аналогичной геометрии.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1 заслоночный диск установлен по центру ротора, то есть в плоскости B, так что центральная плоскость D (показанная на фиг. 1) диска совпадает с осью ротора и, следовательно, с его радиальной плоскостью. Центральная плоскость диска проходит через среднюю точку (относительно соответствующей толщины / высоты периферийной поверхности) вокруг периферийной поверхности.В этой конфигурации современное решение будет заключаться в том, что близкая линия должна быть на указанной центральной плоскости диска или средней плоскости, в результате чего внутренняя поверхность ротора может быть определена одной кривой радиуса с центром на оси. диска. Средняя плоскость диска может быть определена как плоскость, которая проходит через диск и расположена по существу посередине глубины / высоты окружной поверхности диска (или ее части), по крайней мере, на части протяженности окружности указанного поверхность.Если окружная поверхность имеет переменную высоту / глубину, тогда плоскость расположена по существу посередине основной части поверхности. Эта простая геометрия полезна для производства и контроля. Напротив, в вариантах осуществления, описанных ниже, близкая линия смещена от этой (центральной) плоскости.

Со ссылкой на фиг. 2 a , в случае, когда прямая линия смещена от радиальной плоскости ротора, как описано здесь, идеальное радиальное поперечное сечение ротора фактически является по существу эллиптическим.Однако для простоты изготовления его можно аппроксимировать круговой (с одним радиусом) дугой, как правило, большего диаметра и со смещением оси относительно оси CRL. Во многих конфигурациях ошибка этого приближения очень мала, что позволяет упростить определение траекторий движения инструмента для производства и контроля.

Ссылка сделана на фиг. 3 и 4, на которых показан установленный по центру диск 13 заслонки, но с периферийной поверхностью, имеющей профиль, определяющий близкую линию 13 b , которая смещена от плоскости B на фиг.2, но в котором центральная плоскость диска совпадает с плоскостью B.

Фиг. 5 показан вариант осуществления, в котором близкая линия находится в центре толщины диска заслонки 33 , но центральная плоскость диска заслонки смещена от плоскости B.

Обращаясь к фиг. 6 и 7 показано вращающееся поршневое и цилиндровое устройство, содержащее заслоночный диск 23, , окружная поверхность которого снабжена двумя разнесенными близко расположенными линиями, 23 b .Плотно идущие линии разнесены вокруг центральной плоскости диска, а центральная плоскость диска совпадает с плоскостью B. Отсюда каждая из близко идущих линий 23 b смещена от плоскости B симметрично. Хотя такое решение увеличивает сложность определения поверхности диска, симметрия конфигурации позволяет симметрично присутствовать две близкорасположенные линии по обе стороны от радиальной плоскости ротора. Наличие двух близкорасположенных линий значительно улучшает герметичность вращающегося цилиндра, поскольку уплотнительный зазор между диском и ротором представляет собой путь утечки на протяжении большей части хода.

РИС. 8 показано вращающееся поршневое и цилиндровое устройство, содержащее диск 43 заслонки, который содержит две близкорасположенные линии 43 b , при этом близкие бегущие линии расположены симметрично относительно плоскости B, а центральная плоскость диска смещение от плоскости B.

РИС. 9 показан вариант осуществления, в котором диск 53, заслонки смещен от центральной плоскости B, а его близкая линия смещена от центральной плоскости диска.В этой конфигурации диск смещен за плоскость ротора, чтобы не пересекаться или перекрываться с плоскостью В ротора, степень смещения линии с близким движением должна быть еще больше. В таком сценарии невозможно обеспечить более одной близкорасположенной линии, однако, тем не менее, размещение единственной близкорасположенной линии, смещенной от центральной плоскости диска, является полезным. Преимущество относится к частям периферийной поверхности диска, по обе стороны от линии близкого движения, поскольку они становятся существенно ближе к поверхности ротора, если линия близкого движения смещена от центральной плоскости диска в направлении, которое делает ее еще дальше от ось ротора.Когда эти грани (то есть круговая поверхность и поверхность ротора) расположены ближе друг к другу, утечка через зазор уменьшается, даже если зазор (между периферийной поверхностью и ротором) на прямой линии остается неизменным. Следует понимать, что точная величина, на которую близкая линия смещена от центральной плоскости диска, зависит от конкретной конфигурации устройства. Другие факторы, такие как износ уплотнения, накопление допусков и деформация в процессе эксплуатации, также влияют на

На фиг.10 и 11 показано вращающееся поршневое и цилиндровое устройство, в котором заслоночный диск 63 не перпендикулярен нормальной плоскости поворотного устройства и имеет прямую линию 63 b , так что закрытый ход линия смещена в направлении, показанном на рисунке. Такая наклонная конфигурация может улучшить упаковку устройства. Это уменьшает количество интерфейсов передач и может повысить эффективность устройства. Смещение плоскости уплотнения от центральной плоскости диска существенно уменьшает расстояние между поверхностями по обе стороны от линии уплотнения и внутренней поверхностью ротора и, таким образом, улучшает уплотнение.

В тех вариантах осуществления, в которых центральная плоскость диска заслонки смещена и / или наклонена под углом от плоскости ротора, может быть упаковка / преимущества для узла трансмиссии, соединяющего диск заслонки с ротором.

Теперь обратимся к фиг. 13 a , до 13 d , РИС. 14 и фиг. 15 a от до 15 c показаны различные примеры формы / геометрии периферийной поверхности диска заслонки. На фиг. 14, на котором показан центральный диск с двумя близко расположенными линиями, можно увидеть, что периферийная поверхность состоит из трех закругленных частей: R 1 и R 2 .R 1 представляет собой промежуточную часть, которая окружена частями R 2 . Части являются смежными и служат для приближения к оптимальному профилю поверхности, хотя и таким образом, который легко определяется математически посредством ссылки на соответствующие радиусы и дугообразную протяженность каждой. На каждом конце промежуточной части R 1 сформирована близкая линия в ее ближайших областях к поверхности ротора. Видно, что радиус R 1 больше, чем радиус R 2 .Наличие трех (или, в более общем смысле, нескольких) кривых с одним радиусом дает значительные преимущества как для производства, так и для контроля. Следует понимать, что аппроксимация идеальных кривых к серии кривых с одним радиусом упрощает процедуры контроля.

На ФИГ. 13 a показан диск 103 заслонки квадратной формы, в результате чего образуются две близкорасположенные линии. На фиг. 13, b, , окружная поверхность диска заслонки 203 имеет плоский профиль и закругленные плечевые части.На фиг. 13, c , круговая поверхность содержит вогнутую часть и закругленные выступы. На фиг. 13 d , диск 403 заслонки основан на геометрии окружной поверхности диска 103 , за исключением того, что предусмотрено множество выемок 403 a . Это можно рассматривать как прямую (если смотреть в поперечном сечении) геометрию, которая имеет углубления.

РИС. 15, a, , показан заслоночный диск , 503, , имеющий закругленную поверхность и образующий единственную близкую линию, которая не смещена от центральной плоскости ротора, и показана в качестве ссылки для сравнения, чтобы проиллюстрировать степень смещения, показанная на фиг.15 b и 15 c . ИНЖИР. 15, b, показан заслоночный диск , 603, с асимметричной криволинейной поверхностью, на котором как заслоночный диск, так и прямая линия смещены от центральной плоскости 13 ротора. ИНЖИР. 15 c показывает подобный тип расположения, однако криволинейная геометрия лицевой стороны диска , 703, отличается от таковой у диска , 603, , до такой степени, что близкая бегущая линия расположена по-другому.

Ссылка сделана на фиг. 16, на котором показан другой тип вращающегося поршневого и цилиндрового устройства, в котором ротор 2002 содержит поршень 2005 , при этом поршень проходит через прорезь 2006 , предусмотренную в диске заслонки 2003 . Конструкция корпуса статора опущена для ясности. Как видно на фиг. 17, увеличенная для ясности, окружная поверхность диска имеет в основном вогнутую форму, образуя две близкорасположенные линии с поверхностью ротора.Два CRL расположены вокруг центральной плоскости диска. В этом варианте осуществления диск центрирован в радиальной плоскости ротора, и два CRL присутствуют вокруг его центральной плоскости, как описано выше. Оба вида сделаны на радиальных сечениях диска. На внутреннем диаметре ротора кривизна ротора, если смотреть со стороны диска, минимальна и, таким образом, определяет кривизну центральной части внешней поверхности диска. На внешнем диаметре ротора кривизна ротора, если смотреть со стороны диска, является максимальной, и, следовательно, определяет кривизну внешних частей внешней поверхности диска.Следует понимать, что между этими двумя крайними значениями кривизна поверхностей диска и ротора не будет совпадать, но этот зазор в CRL будет по существу постоянным и минимальным. Следовательно, будет очевидно, что принцип смещения близкой (ых) линии (ей) также является полезным при использовании в других типах вращающихся поршневых и цилиндровых устройств.

Tips Aero Motor Роторные авиационные двигатели

Уильям Пирс

С самого раннего возраста Морис А.Типс и его младший брат Эрнест Оскар интересовались авиацией. К 1909 году бельгийские братья и сестры построили свой первый самолет: биплан-толкач с уткой. Первый двигатель, установленный на самолете, оказался недостаточно мощным и был заменен роторным Gnome. Двигатель имел два вала, каждый из которых приводил в движение двухлопастной винт-толкач. Хотя самолет совершил несколько полетов, его управляемость была неудовлетворительной, и конструкция не получила дальнейшего развития. Самолет действительно обладал уникальными концепциями, эта тема была продолжена в последующих проектах Мориса.

Вид сзади толкача-биплана Мориса и Эрнеста Оскара Типсов 1909 года. Самолет не мог летать с оригинальным двигателем Pipe V-8, но более легкий роторный двигатель Gnome позволил ему взлететь. Обратите внимание на центральную коробку передач, которая снабжала энергией валы, вращавшие гребные винты, через угловые передачи.

После авиалайнера 1909 года Морис переориентировал свои усилия на авиадвигатели. К 1911 году Морис сконструировал первый из серии «бесклапанных» роторных двигателей. Во всех двигателях Типса использовалась система поворотных клапанов для впуска и выпуска цилиндров.К сожалению, документации по этим двигателям практически не существует; их точный порядок развития и спецификации точно неизвестны.

Чертежи двигателя Tips 1912 года мощностью 25 л.с. (19 кВт). Воздух втягивался через вращающиеся всасывающие трубки (5), которые позволяют впускному отверстию (14) и выпускному отверстию (13) совмещаться с цилиндром. Всасывающие трубки (9 и 10) были соединены с неподвижным коленчатым валом (4).

Первый двигатель был семицилиндровым роторным, мощностью 25 л.с. (19 кВт).Двигатель имел диаметр цилиндра 2,76 дюйма (70 мм), ход поршня 4,33 дюйма (110 мм) и рабочий объем 181 куб. Дюйм (3,0 л). Полые «всасывающие трубки» забирали топливно-воздушную смесь из картера двигателя и подавали ее в цилиндры. Каждая всасывающая трубка была соединена с неподвижным коленчатым валом двигателя. Всасывающие трубки будут вращаться на половине скорости вращения картера. В верхней части всасывающей трубки было два прохода. Каждый канал совмещался с общим отверстием в верхней части цилиндра один раз за каждые два оборота картера.Один проход выровнен, чтобы позволить воздушно-топливной смеси течь из всасывающей трубки в цилиндр. Второй канал выровнен так, чтобы выхлопные газы выходили из цилиндра в атмосферу.

Бесклапанный роторный двигатель Tips мощностью 25 л.с. (19 кВт) был установлен на моноплан, построенный Анри Жераром. Судя по всему, самолет был построен примерно в 1913 году. Однако результаты работы двигателя и самолета не были обнаружены. По мере развития истории это был единственный двигатель Tips, установленный на самолете.

Анри Жерар и его механик на моноплане Gérard’s Tips. Двигатель был «бесклапанный» роторный с семью цилиндрами мощностью 25 л.с. (19 кВт). Обратите внимание на свечу зажигания, выступающую из верхней части каждого цилиндра. (Семейный архив Советов через Винсента Джейкобса)

Морис постоянно совершенствовал конструкцию «бесклапанных» роторных двигателей. В конце 1912 года были запланированы две большие версии семицилиндрового двигателя. Версия мощностью 50 л.с. (37 кВт) имела диаметр цилиндра 4,33 дюйма (110 мм), ход поршня 4,72 дюйма (120 мм) и рабочий объем 487 куб. Дюймов (8.0 л). Самый большой двигатель производил 70 л.с. (52 кВт) и имел диаметр цилиндра 4,41 дюйма (112 мм), ход поршня 5,12 дюйма (130 мм) и рабочий объем 547 кубических дюймов (9,0 л). В рекламе говорилось, что все три двигателя будут выставлены на автомобильном салоне в Брюсселе, Бельгия, в январе 1913 года. Кроме того, двигатель мощностью 25 л.с. (19 кВт) использовался для питания воздушного судна Tips, которое демонстрировалось на выставке. .

Разработка двигателя

продолжалась в 1913 и 1914 годах. Наиболее очевидным изменением было то, что всасывающая трубка была перемещена параллельно цилиндру, а не под углом, как это было в более ранних двигателях.В новой конструкции двигателя был обновлен привод для всасывающих трубок, и топливно-воздушная смесь больше не проходила через картер; скорее, он подавался через полую часть коленчатого вала в пространство под всасывающими трубками. Был построен девятицилиндровый двигатель этой конструкции, но неясно, был ли он построен в Европе или в Соединенных Штатах; Скорее всего, он был построен в США.

Версии роторного двигателя Tips 1913 (слева) и 1914 (справа). Основные изменения коснулись привода всасывающей трубки и поворотного клапана.Маленькая трубка (№ 14 на двигателе 1913 года и № 40 на двигателе 1914 года) в стационарном удлинителе коленчатого вала подавала масло на коленчатый вал и шатун.

Когда разразилась Первая мировая война, Морис и Эрнест Типсы бежали из Бельгии. Эрнест перебрался в Великобританию, где работал с Чарльзом Ричардом Фейри и помог основать компанию Fairey Aviation Company в 1915 году. Эрнест вернется в Бельгию в 1931 году, чтобы основать дочернюю компанию Fairey, Avions Fairey. Он также произвел серию легких самолетов «Типси».

Морис Типс совершил поездку в США в октябре 1915 года и продолжил разработку авиационных двигателей. Вполне возможно, что девятицилиндровый двигатель был построен после того, как Типс обосновался в США. Двигатель имел диаметр цилиндра 4,92 дюйма (125 мм) и ход поршня 5,91 дюйма (150 мм). Он вытеснил 1011 куб. Дюймов (16,6 л) и выдавал 110 л.с. (82 кВт). Девятицилиндровый двигатель имел диаметр примерно 35 дюймов (0,89 м) и весил 290 фунтов (132 кг). Был разработан меньший девятицилиндровый двигатель, но неясно, был ли он построен.Меньший двигатель имел диаметр цилиндра 4,92 дюйма (125 мм) и ход поршня 5,51 дюйма (140 мм). Он вытеснил 944 куб. Дюймов (15,5 л) и выдавал 100 л.с. (75 кВт).

Вид сзади на «бесклапанный» роторный двигатель с девятью цилиндрами 110 л.с. (82 кВт). Воздух всасывался через полое удлинение к коленчатому валу, где смешивался с топливом. Отверстия в удлинении коленчатого вала вели к распределительной камере в задней части двигателя. Топливно-воздушная смесь втягивалась во всасывающую трубку за каждым цилиндром, а затем в камеру сгорания.(Семейный архив Советов через Винсента Джейкобса)

Для большей мощности Морису пришла в голову идея соединить два девятицилиндровых двигателя мощностью 110 л.с. (82 кВт) в тандем, чтобы создать 18-цилиндровый силовой агрегат. Две секции двигателя должны быть размещены спереди вперед и вращаться в одном направлении. Двигатели будут подвешены примерно на 20 дюймов (508 мм) ниже карданного вала. Цепь привода Renold Silent (перевернутый зуб), расположенная между двумя двигателями, будет передавать мощность на карданный вал. Изменяя размер приводов, можно было добиться снижения скорости воздушного винта.На чертежах показана ведущая шестерня 5 дюймов (127 мм) и шестерня 7,5 дюйма (191 мм) на карданном валу, что дает снижение скорости на 0,667. Тандемный 18-цилиндровый двигатель имел мощность 220 л.с. (164 кВт) и весил 606 фунтов (275 кг). Силовой агрегат имел длину 62 дюйма (1,57 м) и диаметр 40 дюймов (1,02 м), не считая гребного вала. Вряд ли был построен тандемный двигатель.

В 1917 году в Вунсокете, Род-Айленд, была основана компания Tips Aero Motor. В том же году Морис подал заявку на получение патентов, охватывающих его новую конструкцию двигателя, которая включала многие концепции из более ранних двигателей.Новый двигатель Tips представлял собой не тандемный двигатель, а одинарный 18-цилиндровый силовой агрегат. Роторный двигатель имел два ряда по девять цилиндров и размещался в неподвижной раме. В новом двигателе использовалось как водяное, так и воздушное охлаждение. Цилиндры располагались попарно: один в переднем ряду двигателя, а другой — в заднем. Коленчатый вал имел только один ход, и поршни обоих цилиндров в паре находились в верхней мертвой точке на своих тактах сжатия одновременно. Степень сжатия двигателя была 5.25 к 1. Каждый цилиндр имел одну свечу зажигания в центре камеры сгорания. Свечи зажигания зажигались двумя магнето, установленными в передней части двигателя и приводимыми в действие от карданного вала.

Двигатель Tips Tandem состоит из двух соединенных вместе девятицилиндровых двигателей. Цепь с перевернутыми зубьями между двигателями передавала мощность на карданный вал. (Семейный архив Советов через Винсента Джейкобса)

Большинство роторных двигателей имели фиксированный коленчатый вал и вращающийся картер.Такое расположение создавало большую нагрузку на коленчатый вал и картер, а также оказывало сильное гироскопическое воздействие на самолет. Двигатель Tips использовал несколько уникальных характеристик для устранения недостатков традиционных роторных двигателей. Коленчатый вал двигателя Tips вращался и соединялся с карданным валом. Карданный вал был соединен с картером двигателя, что позволяло ему вращаться в направлении, противоположном коленчатому валу и гребному винту. В результате, когда коленчатый вал вращался со скоростью 1800 об / мин, гребной винт вращался со скоростью 1080 об / мин, а картер вращался со скоростью 60 об / мин в противоположном направлении.Роторные двигатели, в которых коленчатый вал и картер вращаются в противоположных направлениях и с разными скоростями, часто называют двунаправленными или дифференциальными роторными двигателями.

Карданный вал 18-цилиндрового двигателя Tips был соединен с коленчатым валом с понижением 0,600; шестерня коленчатого вала имела 18 зубьев, а внутренняя шестерня карданного вала — 30 зубцов. Для вращения картера 17 зубьев шестерни карданного вала входят в зацепление с 51 зубом на одной стороне промежуточного вала, чтобы получить редуктор 0,333.На другой стороне промежуточного вала было 11 зубьев, которые входили в зацепление с 66-зубчатым внутренним зубчатым колесом, прикрепленным к картеру, и приводили к дальнейшему уменьшению на 0,167. Вращение гребного винта и коленчатого вала в противоположных направлениях не только устраняет гироскопический эффект, присущий обычным роторным двигателям, но также нейтрализует гироскопический эффект, создаваемый гребным винтом, прикрепленным к неподвижному двигателю.

18-цилиндровый двигатель Tips 1917 года был намного сложнее предыдущих двигателей.Обратите внимание на спаренные цилиндры, разделенные поворотным клапаном (24). Карданный вал (10) соединялся с коленчатым валом (7) через редукторы (8 и 9). Картер соединен с карданным валом через промежуточный вал (16).

На внешней стороне отливок цилиндров имелось множество ребер охлаждения. Кроме того, в отливках цилиндров находились внутренние каналы для водяного охлаждения. Между каждой парой цилиндров имелся ряд воздушных каналов для дополнительного охлаждения. В двигателе не было водяного насоса; скорее, термосифонирование и относительно медленное вращение картера позволили циркуляции охлаждающей воды от внутренних горячих областей цилиндров к ребрам охлаждения на внешней стороне цилиндров.Вращение двигателя также способствовало смазке маслом от коленчатого вала, находящегося под давлением, к остальной части двигателя. Масляный насос и карбюратор располагались на неподвижной раме в задней части двигателя.

Фланец был установлен на коленчатом валу между шатунами пары цилиндров. На фланце через шарикоподшипники была установлена ​​эксцентриковая шестерня с 124 зубьями на внешней кромке. К картеру была прикреплена (но не закреплена) зубчатая передача главного клапана со 128 зубьями на внутренней стороне.Зацепление шестерен с эксцентричным действием приводило к тому, что шестерня главного клапана поворачивалась на четыре зубца за один оборот коленчатого вала. На внешней кромке шестерни главного клапана находилась коническая шестерня со 128 зубьями. Эти зубья входят в зацепление с шестерней с 16 зубьями, прикрепленной к поворотному клапану, расположенному между каждой парой цилиндров. Четыре зубца на оборот шестерни главного клапана, действующей на поворотный клапан с 16 зубьями, привели к тому, что поворотный клапан поворачивался на четверть скорости двигателя. Каждый полый поворотный клапан имел два впускных и два выпускных отверстия.

Слева показан поворотный клапан с выровненными впускными портами (рис. 3). Топливно-воздушная смесь поступала в клапан через отверстия в его нижнем конце (27а). Справа находится клапан с выровненными выпускными отверстиями (рис. 5). На фиг.4 показано поперечное сечение поворотного клапана с впускными отверстиями (28), выпускными отверстиями (29) и проходами для потока охлаждающей воды (30). На рис. 8 показан привод клапана. Коленчатый вал (7) вращал эксцентриковую шестерню (44), которая зацеплялась (42 и 41) с шестерней, установленной на картере.В результате коническая шестерня (27) зацепляется с шестерней, привинченной к нижней части поворотного клапана (26 на фиг. 3), и поворачивает клапан один раз на каждые четыре оборота коленчатого вала.

Воздух всасывался через карбюратор в задней части двигателя. Топливно-воздушная смесь протекала через коллектор, прикрепленный болтами к отливке цилиндра, в канал, который вел в камеру вокруг нижней части поворотного клапана. Отверстия в клапане позволяли воздуху проходить вверх через его полую середину в цилиндр, когда впускные отверстия совмещены.Когда клапан вращается, выпускные отверстия будут совмещены с цилиндром, позволяя газам выходить из верхней части головки клапана в атмосферу. По каналам в нижней части поворотной заслонки подавалась охлаждающая вода из водяной рубашки цилиндра. Вода текла вверх через поворотный клапан и обратно в водяную рубашку цилиндра. Поворотный клапан смазывался графитовыми подушками и удерживался на месте спиральной пружиной и удерживающим колпачком вокруг его верхней поверхности.

18-цилиндровый двигатель Tips имел 4.Диаметр цилиндра 5 дюймов (114 мм) и ход поршня 6,0 дюйма (152 мм). Объем двигателя 1718 куб. Дюймов (28,1 л), мощность 480 л.с. (358 кВт) при 1800 оборотах в минуту. Двигатель Tips весил 850 фунтов (386 кг). На скорости двигатель потреблял 22 галлона (83 л) топлива и 3 галлона (11 л) масла в час. Расход масла был особенно высоким даже для роторного двигателя, но двигатель Tips был больше и мощнее других роторных двигателей.

Вид сзади двигателя Tips с мощностью 480 л.с. (358 кВт) показывает обширное оребрение (22), покрывающее двигатель.Оребрение и воздушные каналы (23) объединены, чтобы превратить весь двигатель в радиатор для охлаждения воды, протекающей через двигатель, за счет термосифонирования и центробежной силы.

В 1919 году двигатель упоминался в нескольких публикациях. В 1920 году скончался Лео Дж. Бенуа, технический директор компании Tips Aero Motors. Утверждается, что Бенуа отвечал за проектирование и конструкцию двигателя. Никакой дополнительной информации о двигателе и изображений двигателя не найдено. Такое отсутствие информации могло означать, что двигатель Tips мощностью 480 л.с. (358 кВт) так и не был построен.Однако, учитывая подробное описание двигателя и то, что он работал с 1917 по 1920 год, несомненно, существует вероятность того, что двигатель был построен и испытан.

Незадолго до Второй мировой войны Морис Типс вернулся в Бельгию. Он продолжал разрабатывать двигатели и подал заявку на патент на роторно-поршневой двигатель в 1938 году. Этот двигатель не был разработан для использования в самолетах и ​​не имел ничего общего с его ранними авиационными двигателями.

Maurice Tips стоит рядом с незавершенной отливкой картера 18-цилиндрового дифференциального роторного двигателя.Отверстия во внешнем диаметре картера предназначались для поворотных клапанов. Отверстия в торце картера предназначались для водяных радиаторов, а отверстия внутри картера — для цилиндров. Неизвестно, был ли построен полный двигатель. (Семейный архив Советов через Винсента Джейкобса)

Источники:
— Les Avions Tipsy Винсента Якобса (2011)
— «Бесклапанный роторный двигатель внутреннего сгорания» Патент США 1 051 290 Мориса Типса (выдан 21 января 1913 г.)
— «Усовершенствования в роторных двигателях внутреннего сгорания» Патент GB 1

778 , Морис Типс (заявка 15 апреля 1913 г.)
— «Усовершенствования в роторных двигателях внутреннего сгорания или относящиеся к ним» Патент Великобритании 1

821 Мориса Типса (заявка 8 мая 1914 г.)
— «Роторный клапан» Патент США 1 286 149 Мориса А.Советы (предоставлен 26 ноября 1918 г.)
— «Двигатель внутреннего сгорания» Патент США 1 306 035 Мориса А. Типса (предоставлен 10 июня 1919 г.)
— «Механизм управления клапаном» Патент США 1 306 036 Мориса А. Типса (предоставлен 10 июня 1919 г.)
— «Двигатель внутреннего сгорания» Патент США 2 203 449 Мориса Типса (выдан 4 июня 1940 г.)
— «Типсы 480 л.с. Aero Motor » Aerial Age Weekly (17 марта 1919 г.)
— Энциклопедия авиационных двигателей Гленн Энгл (1921)
— http: // www.vieillestiges.be/fr/rememberbook/contents/42

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Geiger Motor GmbH поставляет новые авиационные двигатели Ванкеля

В прошлом году немецкая компания Geiger Motor GmbH представила два новых авиадвигателя Ванкеля, рекламируя их как «героев мощности и веса». В прошлом мы могли слышать много подобных лозунгов почти от всех других производителей двигателей Ванкеля, но двигатели Ванкеля никогда не добивались успеха на рынке авиационных двигателей.Некоторые проекты исчезли, другие много раз переименовывались, и лишь некоторые нашли ограниченное применение в каких-то нишах. Компания Geiger Motors уверена, что сможет улучшить ее. Теперь Гейгер наращивает темп, запуская третью силовую установку Ванкеля, которая состоит из двух двигателей, соединенных коробкой передач с одним выходным валом — веская причина для AMT и его европейского корреспондента посетить производителя.

Авиация и Ванкель, не лучшая пара

За последние десятилетия для использования в авиации было разработано несколько новых двигателей с циклом Ванкеля.Часто, слишком часто эти роторно-поршневые двигатели так и не поступили в серийное производство или быстро исчезли, а сейчас их редко можно купить. В этой области было несколько серьезных попыток, таких как Mistral из Швейцарии в качестве сертифицированного двигателя и многие другие (несертифицированные), основанные либо на автомобильном ядре Mazda, либо на нескольких других, в основном в Европе, на основе древнего двигателя Sachs (мотоциклетный).

Двигатель Ванкеля может быть идеальным отдельным текстовым разделом для использования в авиации, поскольку он очень компактен, прост, легок, имеет высокое отношение мощности к массе и работает плавно.Многие проекты страдали некоторыми общими проблемами. Наиболее актуальными были тепловые проблемы: охлаждение вращающихся поршней было сложной и обычно не решаемой задачей. У этих двигателей были проблемы с уплотнительными поверхностями по периметру ротора и на боковинах, что приводило к высокому расходу масла и топлива. Многие производители не имели достаточного финансирования, а также не могли производить детали с жесткими допусками, особенно в самых маленьких сериях.

Geiger обещает улучшения Именно здесь, в области производства прецизионных деталей, немецкая компания Geiger Motor GmbH видит свой шанс.Гейгер известен как компетентный поставщик запчастей для автомобильной промышленности и является экспертом в производстве сложных компонентов для таких производителей, как BMW, Mercedes и других. Гейгер может рассчитывать на около 100 высококвалифицированных рабочих на двух производственных площадках в Германии в Верхней Франконии с огромным машинным парком. Среди них — самые современные станки с ЧПУ, а также другие фрезерные и прецизионные шлифовальные станки, обеспечивающие экономичное производство даже в небольших сериях.

Geiger, основанная в 1967 году, началась в 2009 году с разработки и производства двигателей.Результатом стал роторно-поршневой четырехтактный двигатель Ванкеля, который состоит из небольшого количества деталей, не имеющих впускных / выпускных клапанов и приводов. Желание разработать такой двигатель понятно, зная, что с самого начала разработки двигателя был задействован Вольфганг Байер. Он несколько десятилетий работал над разработкой роторно-поршневых двигателей даже в Fichtel & Sachs. Вложив большие средства в процесс разработки и располагая передовым оборудованием, способным производить компоненты с жесткими допусками, Гейгер уверен, что преодолеет проблемы, типичные для двигателей Ванкеля в прошлом.

Два новых двигателя Ванкеля, представленные Гейгером в 2016 году, — это однороторный A1-37 и двухроторный A2-74.

У Гейгера 1, 2 и 4 обозначают количество роторов (вращающихся поршней), а следующие числа 37, 74 и 150 обозначают максимальную мощность двигателя в кВт. A2 / 100 л.с. весит всухую — с более тяжелой планетарной коробкой передач 121 фунт (55 кг) и влажной массой примерно 132 фунта (60 кг).

Идет удвоение Twin, силовая установка B4

Новейший двигатель под названием B4-150, который еще предстоит дебютировать, является шедевром Гейгера.Он состоит из двух двухпоршневых агрегатов A2, приводимых в движение через муфту, коробки передач с одним выходным валом. Это необычное двухдвигательное решение с одной опорой или силовым фланцем было выбрано специально для питания самолета или вертолета, что дало ему недостижимое резервирование. Вес всего 200-сильного агрегата составляет 160 кг (352 фунта) во влажном состоянии.

Модульная конструкция

Во всех двигателях Гейгера-Ванкеля используется один и тот же (вращающийся) поршень с одним и тем же корпусом / статором эпитрохоидной формы, в результате чего рабочий объем агрегата составляет 305 куб.Этот агрегат развивает 50 л.с. при 8000 об / мин. Основное различие заключается в количестве используемых поршней — поэтому двигатели в основном такие же, и просто добавляя сегмент, с небольшим увеличением веса, выходная мощность увеличивается вдвое.

Фирменные редукторы

Планетарный редуктор весом 20 фунтов (9 кг) для двигателя А2-100 л.с. был слишком тяжелым для двигателя А1-50 л.с. (он подошел бы и к этому двигателю), поэтому Александр Гейгер разработал блок с ременным приводом для взвешивания. всего 6,6 фунтов (3 кг).

Как и все двигатели Ванкеля, даже этот двухроторный двигатель развивал полную мощность при высоких оборотах, в данном случае около 8000 об / мин.

Современные инженерные решения

Все три двигателя оснащены электронным блоком управления (ЭБУ) впрыска топлива и электронным зажиганием. Форсунки для впрыска топлива расположены очень близко к впускному отверстию двигателя. Мы говорим «порт», потому что на двигателях Ванкеля нет клапанов — так что можно говорить почти о непосредственном впрыске топлива. Теперь используется единственный инжектор на ротор; следующая партия будет использовать два инжектора на камеру сгорания.

Дизель Ванкель как революционер

Geiger сейчас разрабатывает версии с прямым впрыском топлива (камера сгорания). В этом случае двигатели смогут работать не только на Mogas (ROZ95), но также на дизельном топливе или керосине. Это даст Гейгеру доступ к беспилотным летательным аппаратам и военному рынку, ориентированному на использование одного топлива. В настоящий момент это строго конфиденциальный вопрос, и двигатели, работающие на динамометрическом стенде, достигли «почти серийной зрелости», по словам господина.Гейгера. Выходная мощность этих дизельных двигателей с зажиганием от свечей ниже, чем у бензиновых двигателей, но этот недостаток значительно уменьшен.

Расширитель диапазона Гейгера на подъеме

Geiger представила на выставке Aero 2017 в Германии новый двигатель / генератор для электрических самолетов. Гейгер сотрудничает с немецким производителем генераторов Энгиро. Блок Geiger / Engiro мощностью 30 кВт станет идеальным дополнением для летательных аппаратов с электрическим приводом, которые могут находиться в воздухе только в течение ограниченного времени при ограниченной емкости батареи.

Повышенная прочность

Долговечность двигателей Ванкеля в прошлом была не самой лучшей. Генеральный директор Александр Гейгер уверяет, что его двигатели будут значительно более долговечными, чем существующие роторные двигатели. По его мнению, более совершенные и точные методы производства, новые материалы / покрытия, лучшее охлаждение и смазка являются гарантами гораздо более длительного срока службы. Двигатели Гейгера охлаждаются водой по периметру двигателя. Это не было проблемой для других — двигателей Ванкеля с жидкостным охлаждением; Проблема заключалась в охлаждении вращающегося поршня, заключенного в горячий двигатель.Ротор в прошлом часто — недостаточно — охлаждался воздухом в качестве охлаждающей жидкости и смазывался с добавлением капель масла. В этом отношении двигатели Гейгера разные. Гейгер использует два масляных контура и два масляных насоса. Со стороны нагнетания имеется постоянный поток масла (более 2 галлонов / мин) в жидкой форме (не испаряющиеся капли масла) для охлаждения и внутренней смазки ротора. Этот масляный контур имеет специальный масляный насос подачи и маслоохладитель. Теплое масло транспортируется продувочным насосом в масляный бак, расположенный сразу за двигателем, внутри пространственной клетки, образованной опорой двигателя (адаптера).Эта полностью алюминиевая конструкция выводит двигатель Гейгера гораздо дальше вперед, потому что он на 20-40 фунтов легче других четырехтактных двигателей. Этот адаптер двигателя разработан для установки на подушку двигателя Rotax 912. Все движущиеся части двигателя (примерно на 70 процентов меньше, чем в обычных поршневых двигателях) вместе с центральным приводным валом используют шарикоподшипники для облегчения обслуживания. Уплотнения ротора были улучшены за счет новых материалов и покрытий. По словам Гейгера, межремонтный период должен составлять не менее 1000 часов и будет продолжать расти.

Расход топлива / масла

В прошлом двигатели с циклом Ванкеля расход топлива и масла были довольно высокими; Сегодня, по словам Гейгера, этот показатель снизился с использованием электронного впрыска топлива до «нормального» уровня. Двигатель мощностью 100 л.с. сжигает от 4 до 5,3 галлона (15-20 литров) топлива в час. Гейгер говорит о «расходе, аналогичном фактическому промышленному стандарту двигателя Rotax 912 ULS». После того, как чрезвычайно высокий расход масла снизился до менее 0,1 кварты США за час работы.Расход топлива зависит от используемого гребного винта и фактической нагрузки двигателя, поэтому приведенные выше значения не являются точными.

Стендовые и полевые испытания

Двухроторный двигатель Geiger A2-74 установлен в европейском UL, Flight Design CT (почти идентичен версии американского легкого спортивного самолета). Оба двигателя непрерывно работают на динамометрическом стенде Гейгера 24/7 и уже поднялись в воздух; двигатель мощностью 50 л.с. на борту трехколесного велосипеда Fresh Breeze со смещенной массой и двигатель мощностью 100 л.с. на борту самолета Flight Design CT.

Стоимость

Цена меньшего, 50-сильного двигателя составит 7400 долларов (6900 евро), более крупного, 100-сильного, будет стоить 12 800 долларов (11 900 евро) без НДС. Двигатели могут быть сконфигурированы индивидуально, но обычно они поставляются в комплекте, готовые к установке, с электрической, масляной и топливной системами. Первая партия из 100 двигателей сейчас находится в производстве, а поставка первых двигателей из серийного производства запланирована на следующие несколько месяцев. Торговая сеть все еще строится, и Geiger Motors ищет заинтересованных дистрибьюторов.Намерение Гейгера состоит в том, чтобы обслуживать OEM-производителей, а местные дистрибьюторы будут обслуживать местные рынки.

Для получения дополнительной информации посетите www.geiger-motor.de.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО РОТАЦИОННО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

[ОПИСАНИЕ]

[Название изобретения]

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РОТОРНО-ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

ТРАНСПОРТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

[Техническая область]

Настоящее изобретение в целом относится к энергетическому устройству как

ротор поршневой двигатель для транспортных средств, в котором используется экологически чистое топливо, такое как газообразный водород

, чистый бензин или подобное, и, в частности, для энергетического устройства

в качестве роторно-поршневого двигателя для транспортных средств, в котором левый

и правый поворотные поршни установлены на их центральных валах в вспомогательных цилиндрах

цилиндра двигателя транспортного средства и вращаются в вспомогательном цилиндре на 360 градусов

для непрерывного повторения всасывания, сжатия, взрыва и выпуска. удары

смеси газа в качестве топлива и, таким образом, генерируют вращающую силу.

[Уровень техники]

Обычно в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением для двигателя транспортного средства поршень

совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре, а шатун, соединяющий поршень и коленчатый вал

, преобразует поступательное движение во вращательное. движение. В этом поршневом двигателе

сам поршень перемещается вверх и вниз в цилиндре

без центрального вала, так что между внутренней стенкой

цилиндра и внешней стенкой поршня возникают большие потери на трение. .

Далее, требуется множество поршневых колец (три или четыре на цилиндр)

для предотвращения утечки сжатия, так что конструкция двигателя

усложняется увеличением количества деталей. В случае поршневых колец сила трения

увеличивается еще больше из-за их способности расширяться к внутренней стенке

цилиндра.

Между тем, должен быть предусмотрен маховик, чтобы заставить поршень

перемещаться из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку.Кроме того, требуется отдельная приводная энергия

.

В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, с точки зрения эффективности

, с которой энергия вырабатывается из взрывоопасного газа, в нижней мертвой точке почти не возникает движущая сила

,

. Далее, чтобы вернуть поршень в верхнюю мертвую точку

, маховик добавляет отталкивающую силу. В случае роторного двигателя Ванкеля

,

, движущая сила взрыва действует на ротор в направлении

, перпендикулярном ротору.Следовательно, толкающая сила в центральном нижнем конце

,

взрывной камеры никогда не помогает вращающей силе, а скорее действует как противодействующая сила

,

.

Кроме того, был разработан двигатель для транспортного средства на водородных топливных элементах, который преобразует газообразный водород

в электрическую энергию и использует движущую силу электродвигателя

, и находится на ранних стадиях, ведущих к коммерциализации

на настоящее время. В этом случае вода должна быть подвергнута электролизу в порядке

для получения водорода.В этом процессе потребляется много электроэнергии, а стоимость производства

увеличивается. Следовательно, двигатель для транспортного средства с водородным топливом

,

является неэкономичным.

[Раскрытие]

[Техническая проблема]

Соответственно, настоящее изобретение было сделано для решения проблем

, возникающих в предшествующем уровне техники, таких как поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением, роторный двигатель Ванкеля

, или двигатель для транспортного средства на водородных топливных элементах, который

преобразует водородный газ в электрическую энергию и использует движущую силу

,

электродвигателя, и целью настоящего изобретения является создание устройства для выработки энергии

в качестве роторно-поршневого двигателя для транспортных средств, в котором пара

левого и правого поворотных поршней установлена ​​на его центральных валах в вспомогательных цилиндрах

цилиндра двигателя транспортного средства, вращается в соответствующих вспомогательных цилиндрах

на 360 градусов для прямого преобразования давления взрыва вспомогательных цилиндров

во вращающую силу, тем самым устраняя различные детали, такие как s

коленчатый вал, шатун, маховик и т. д .; в котором вращающиеся поршни

,

и синхронизирующие шестерни заменяют маховик, тем самым значительно уменьшая количество различных частей двигателя

, чтобы таким образом реализовать конструктивное упрощение и

заметное уменьшение размеров двигателя транспортного средства, а также уменьшение стоимость

изготовления, установка без ограничений по месту и условиям;

и, в частности, в котором газообразный водород и чистый бензин, к которому не добавлен замедлитель воспламенения

, используются в качестве экологически чистого топлива, чтобы преобразовать газообразный водород

и чистый бензин в энергию взрыва, тем самым придавая превосходную

производительность и простая конструкция двигателя транспортного средства и приложение сильной

силы.

[Техническое решение]

Для достижения вышеупомянутой цели, согласно одному аспекту настоящего изобретения

, предусмотрено устройство для выработки энергии в виде роторно-поршневого двигателя

для транспортных средств, в котором подшипники установлены на центральные валы вращающихся поршней

, чтобы уменьшить потери на трение, сила взрыва действует на вращающиеся поршни

в направлениях вращения вращающихся поршней без потерь, таким образом

обеспечивает высокую эффективность крутящего момента, значительное снижение расхода топлива и высокий

КПД двигателя.В существующем поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением ходы всасывания, сжатия, взрыва и выпуска происходят всякий раз, когда коленчатый вал

,

вращается дважды, при этом сила взрыва создается один раз. Однако в

роторно-поршневом двигателе по настоящему изобретению сила взрыва создается

каждый раз, когда каждый роторный поршень поворачивается один раз. Когда пара левого и правого поворотных поршней

вращается один раз, сила взрыва создается дважды.

Соответственно, роторно-поршневой двигатель согласно изобретению может проявлять характеристики и мощность

, соответствующие, по меньшей мере, 4-тактному 4-цилиндровому поршневому двигателю с возвратно-поступательным движением.

[Описание чертежей]

Вышеупомянутые цели и другие особенности и преимущества настоящего изобретения

станут более очевидными после прочтения следующего подробного описания

вместе с чертежами, на которых:

РИС.1 представляет собой вид сверху в разрезе, иллюстрирующий роторно-поршневой двигатель

,

согласно настоящему изобретению;

РИС. 2 — вид, показывающий, как охлаждающее масло циркулирует через роторный поршневой двигатель

,

, в соответствии с настоящим изобретением;

РИС. 3 представляет собой вид спереди в разрезе, иллюстрирующий роторно-поршневой двигатель

,

согласно настоящему изобретению!

РИС. 4 представляет собой вид сбоку в разрезе, иллюстрирующий роторно-поршневой двигатель

,

согласно настоящему изобретению;

РИС.5 (a), 5 (b) и 5 ​​(c) иллюстрируют принцип и действие силы в существующем поршневом двигателе

, существующем роторном двигателе Ванкеля и роторно-поршневом двигателе

согласно изобретению;

РИС. 6 — вид, иллюстрирующий последовательность операций от всасывания воздуха до выпуска

газов сгорания роторно-поршневого двигателя в соответствии с настоящим изобретением

;

РИС. 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g и 7h представляют собой виды сверху в разрезе

, последовательно иллюстрирующие процессы, в которых верхние части камер сгорания

открываются для толкания вращающихся поршней за счет распространения давления взрыва

в роторно-поршневой двигатель согласно настоящему изобретению;

РИС.8 показан вращающийся поршень согласно настоящему изобретению, сверху

, вид сверху, спереди, сбоку, снизу и в разрезе;

РИС. 9 иллюстрирует статор согласно настоящему изобретению на частичных видах сверху

,

сверху, спереди, сверху, в разрезе и снизу;

РИС. 10 представляет собой вид спереди в разрезе, иллюстрирующий чередование поворотного клапана открытия / закрытия

для открытия и закрытия подачи топлива, газовой смеси, с

относительно центрального статора поворотного поршня согласно настоящему изобретению,

, в котором поворотный клапан открытия / закрытия заменен на поршневой клапан;

РИС.11 — вид в перспективе, иллюстрирующий вращающийся поршень согласно настоящему изобретению

; и

ФИГ. 12 представляет собой вид, иллюстрирующий начальный процесс, в котором внутренняя и внешняя стороны

вращающегося поршня вспомогательных цилиндров A и B согласно настоящему изобретению

приводятся в контакт друг с другом, и, таким образом, верхняя часть

любая камера сгорания открывается для толкания соответствующего вращающегося поршня.

<Описание символов основных деталей на чертежах>

1, 2: свеча зажигания 3, 4: камера сгорания

5, 6: поворотный клапан открытия / закрытия 7, 8: поворотный поршень

9, 10: статор 11: цилиндр

, 13, 14: выхлопное отверстие для продуктов сгорания

, 17: внутренняя сторона вращающегося поршня

, 18: внешняя сторона вращающегося поршня

: компрессор 23, 24: канал охлаждающей воды

, 26: ГРМ 27: подшипник

, 29: набивка, маслосъемное кольцо 30: прокладка цилиндра

: уплотнение 32: шестерня поворотного поршня

: канал циркуляции масла 34: отверстие для подачи масла

: воздухоочиститель 36: клапан регулирования давления

: охладитель

: электромагнитный клапан открытия / закрытия

: переключатель контроля температуры

: камера впрыска топлива 42: канал для газа

: отверстие для выпуска воздуха

: шестерня поворотного клапана открытия / закрытия

: va Втулка lve

: отверстие для подачи смеси газов для камеры сгорания

: отверстие для вставки статора

, 53: вращающееся поршневое колесо

: центральный вал 54: головка поршня

[Режим изобретения]

РИС.1 представляет собой вид сверху в разрезе, иллюстрирующий роторно-поршневой двигатель

,

согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг. 1, в роторно-поршневом двигателе

для транспортных средств, поворотные открывающие / закрывающие клапаны 5 и 6 подают и блокируют смесь газа

в качестве охлажденного топлива в камеры сгорания 3 и 4 одного цилиндра 11

и из них. разделен посередине на левый и правый вспомогательные цилиндры A

,

и B. Пара левых и правых поворотных поршней 7 и 8 в цилиндре 11

сцеплены с парой синхронизирующих шестерен 25 и 26 и вращаются в генерировать энергию.

Сальники и масляные кольца 28 и 29 расположены между внутренними поверхностями вращающихся поршней 7 и 8

и статоров 9 и 10 вспомогательных цилиндров A и B,

контактируют с внутренними поверхностями вращающихся поршней 7 и 8, и между внешними поверхностями

вращающихся поршней 7 и 8 и внутренними стенками цилиндра 11

контактируют с внешними поверхностями вращающихся поршней 7 и 8, тем самым предотвращая утечку

давления взрыва и масла из цилиндра 11.

РИС. 2 представляет собой вид, иллюстрирующий циркуляцию охлаждающего масла во вращающихся поршнях

,

7 и 8 роторно-поршневого двигателя согласно настоящему изобретению. Масло

подается через отверстия 34 для подачи масла вращающихся поршней 7 и 8 в цилиндр

11 и, таким образом, циркулирует через канал 33 циркуляции масла для охлаждения вращающихся поршней 7 и 8

. по направлению и смазывает подшипники синхронизирующих шестерен 25 и 26

.Смазанное масло собирается в масляном поддоне (не показан

), а затем проходит через обычный маслоохладитель. Эта циркуляция повторяется

для охлаждения вращающихся поршней 7 и 8.

ФИГ. 3 представляет собой вид спереди в разрезе, иллюстрирующий роторно-поршневой двигатель

,

согласно настоящему изобретению. Роторно-поршневой двигатель согласно настоящему изобретению

отличается от роторного двигателя Ванкеля. Более конкретно,

,

, два поворотных поршня 7 и 8 установлены на их центральных валах в подцилиндрах

одиночного цилиндра 11 и поворотных клапанах открытия / закрытия 5 и 6,

, которые подают и блокируют смесь газов в качестве охлажденного топлива устанавливается в камеры сгорания 3 и 4 модели

, так что статор 9 в центре вспомогательного цилиндра A

и статор B в центре вспомогательного цилиндра B.

отделены друг от друга.Поворотный поршень 7 вспомогательного цилиндра A и вращающийся поршень 8

вспомогательного цилиндра B находятся в зацеплении с синхронизирующими шестернями

, центрирующими статоры 9 и 10 в цилиндре 11. Таким образом, когда вращающийся поршень

7 вспомогательного цилиндра A и вращающийся поршень 8 вспомогательного цилиндра B вращаются в направлениях

против часовой стрелки и по часовой стрелке соответственно, вырабатывается мощность. На этот раз в позиции

газовая смесь в качестве топлива, которая подается компрессором 22,

проходит через газовые каналы 42 статоров 9 и 10 в центрах вспомогательных цилиндров

A и B и подается в камеры сгорания 3 и 4 и блокируется из них через поворотные открывающие / закрывающие клапаны 5 и 6.

Как описано выше, энергия расширения смешанного газа, который

взрывается свечами зажигания 1 и 2 камер сгорания 3 и 4, открывает

верхние части камер сгорания 3 и 4, вызывая выброс

,

и расширение давления взрыва, таким образом воздействуя на вращающиеся поршни 7,

,

и 8. Это действие поочередно повторяется в субцилиндрах A и B, так что создается вращающая сила

,

.В этом случае как процесс вращения поворотных поршней 7 и 8

для открытия и закрытия верхней и нижней частей камер сгорания 3 и 4

, так и синхронизация рабочей последовательности поворотных

открывать / закрывать клапаны 5 и 6, открытие и закрытие верхней и нижней частей

,

камер сгорания 3 и 4 имеют важное значение. Другими словами, непосредственно перед открытием верхних частей камер 3 и 4 сгорания

поворотные клапаны 5 и 6 открытия / закрытия

должны закрыть нижние части камер 3 и 4 сгорания

,

.Напротив, когда верхние части камер 3 и 4 сгорания

,

закрыты, нижние части камер 3

,

и 4 сгорания должны быть открыты. Этот процесс поочередно повторяется в субцилиндрах

,

A и B, с помощью которых вырабатывается энергия.

РИС. 4 представляет собой вид сбоку в разрезе, иллюстрирующий роторно-поршневой двигатель

,

согласно настоящему изобретению. Для подачи смеси газа в качестве топлива

в камеры сгорания 3 и 4, поворотные поршневые шестерни 32 вращающихся поршней

7 и 8 входят в зацепление и вращаются с поворотными шестернями открывания / закрывания 44,

, установленными на статоры 9 и 10.Между тем, газовая смесь в виде топлива

,

, сжатого и подаваемого компрессором 22, подается в камеры сгорания

3 и 4 через газовые каналы 42 статоров 9 и 10. В это время

, поворотные клапаны открытия / закрытия 5 и 6 открыты.

В этом процессе, когда вращающийся поршень 7 вращается, вращающийся открывающий / закрывающий

клапан 5, зацепленный с синхронизирующим механизмом 32 клапана вращающегося поршня 7, закрывается.

Затем свеча зажигания 1 воспламеняется, и возникает сила взрыва.

РИС. 5 (a), 5 (b) и 5 ​​(c) представляют собой сравнительные виды конфигурации, иллюстрирующие

принцип и действие силы в существующем поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, существующем роторном двигателе Ванкеля

,

и роторно-поршневом двигателе согласно изобретению.

Во-первых, РИС. 5 (a) иллюстрирует принцип и действие силы в существующем поршневом двигателе

с возвратно-поступательным движением. В случае поршневого двигателя с возвратно-поступательным движением, когда

поршень находится в верхней мертвой точке вспомогательного цилиндра после всасывания и

сжатия топлива, то есть смеси газов, взрыв происходит посредством

устройство зажигания в камере сгорания.

В это время создаваемое давление взрыва не передает напрямую сильную вращающую силу

на коленчатый вал. Поскольку угол поворота пальца вала кривошипа

, который соединен с шатуном, соединенным с поршнем в положении

, выровненном по вертикали, составляет 90 градусов (для удобства описания), давление взрыва

Камера сгорания не может производить большую мощность в начале

(явление столкновения кривошипа).Этот угол поворота уменьшается

вращающей силой (инерцией) маховика. Следовательно, такое явление

,

столкновения кривошипа уменьшается, и, таким образом, выполняется условие механической работы, при котором

,

может оказывать сильное усилие. Однако смещение цилиндра

,

увеличивается, и, таким образом, давление в цилиндре понижается, что делает невозможным приложение

сильного вращающего усилия.

В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, когда поршень совершает вертикальное возвратно-поступательное движение

в цилиндре, мгновенные точки останова возникают в верхней и нижней мертвых точках

,

цилиндра.

Чтобы вернуть поршень нижней точки останова в центр верхней мертвой точки

, требуется большая движущая энергия, создаваемая маховиком. В 4-тактном 4-цилиндровом двигателе

коленчатый вал поворачивается дважды, и, таким образом, различные детали вызывают трение

, так что потери энергии велики.

РИС. 5 (b) иллюстрирует принцип действия силы в существующем роторном двигателе Ванкеля

. В роторном двигателе Ванкеля мощность генерируется эксцентриковым валом

,

.

Таким образом, герметичная система вращающегося в цилиндре роторного поршня

усложняется. В частности, из-за высокого расхода топлива и трудностей с производством двигателя

двигатель не может быть использован на практике, и поэтому производство

остановлено.

РИС. 5 (с) иллюстрирует принцип действия силы в роторно-поршневом двигателе

согласно настоящему изобретению. В роторно-поршневом двигателе два вращающихся поршня

установлены на его центральных валах в одном цилиндре, чтобы получить высокий КПД

и высокую мощность.Хотя в камерах сгорания

создается давление взрыва, явления столкновения кривошипа, как в поршневом двигателе

и роторном двигателе Ванкеля, не существует. Угол поворота

,

остается равным 90 градусам до тех пор, пока давление взрыва в начале

взрыва не будет устранено через выпускное отверстие, и, таким образом, вращающийся поршень

толкается с большой силой.

Благодаря чрезвычайно простой конструкции и отсутствию возвратно-поступательных деталей

роторно-поршневой двигатель легко эксплуатируется на высоких и низких оборотах.

В целом процесс механической работы является вращательным, поэтому

практически не сопровождается вибрационным шумом.

В частности, в отличие от других типов двигателей, изобретенный роторно-поршневой двигатель

представляет собой новый высокотехнологичный футуристический двигатель транспортного средства, в котором субцилиндры A

,

и B взаимодействуют для выработки энергии с целью достижения высокой эффективности и высокой производительности.

мощность в общем процессе механической работы субцилиндров A и

B.

РИС. 6 представляет собой вид, иллюстрирующий последовательность операций от процесса всасывания

,

воздуха до процесса выпуска газов сгорания роторно-поршневого двигателя

,

согласно настоящему изобретению. Последовательность следующая: воздухоочиститель →

воздушный компрессор → клапан регулирования компрессии — »теплообменник ^• — »

электромагнитный клапан открытия / закрытия → переключатель контроля температуры -> камера впрыска топлива

→ поворотный клапан открытия / закрытия → камера сгорания → подача топлива.

Воздух, очищенный через воздухоочиститель 35, проходит через компрессор 22, чтобы

охладиться через охладитель 37. Охлажденный воздух проходит через электромагнитный открывающий / закрывающий клапан 38

для подачи в камеры сгорания 3 и 4 через поворотный

открыть / закрыть клапаны 5 и 6 камер 41 впрыска топлива.

В это время клапан 36 регулирования сжатия и переключатель 39 контроля температуры

автоматически регулируют давление и температуру воздуха, которые требуются

для поворотного поршневой двигатель, а электромагнитный клапан открытия / закрытия 38 служит

,

для предотвращения оплавления смеси газов.

Между тем, этому двигателю требуется охладитель 37 для использования в качестве топлива газообразного водорода, чистого бензина

или подобного, точка воспламенения которого низкая.

Однако при использовании обычного бензина охладитель не требуется. В настоящем изобретении

процессы всасывания и сжатия выполняются компрессором 22

, а процессы взрыва и выпуска выполняются центральными статорами 9 и 10

, камерами сгорания 3 и 4 и вращающимися поршнями 7. и

8.Отвод продуктов сгорания автоматически выполняется на протяжении всего процесса

.

РИС. 7a, 7b, 7c, 7d, 7e, 7f, 7g и 7h представляют собой виды сверху в разрезе

, последовательно иллюстрирующие процессы, в которых верхние части камер сгорания

открываются для толкания вращающихся поршней за счет распространения давления взрыва

в роторно-поршневой двигатель согласно настоящему изобретению. На фиг.

7a, давление взрыва камеры сгорания вспомогательного цилиндра A составляет

распространяется.Непосредственно перед тем, как поворотный поршень 7 толкается в направлении стрелки до

,

на максимальную протяженность, и тем самым давление взрыва максимально устраняется,

,

поворотный клапан 5 открытия / закрытия закрывается. → Автоматический отвод газообразных продуктов сгорания

Верхняя часть камеры сгорания 4 закрывается поворотным

поршнем 8 вспомогательного цилиндра B, и топливо, то есть газовая смесь,

максимально подается в камеру сгорания. камера сгорания 4. Затем поворотный клапан 6 открытия / закрытия

закрывает нижнюю часть камеры 4 сгорания.Камера сгорания

,

закрывается с разницей во времени, и одновременно с этим в камере сгорания 4 посредством свечи зажигания создается давление воспламенения

,

. →

Автоматический отвод дымовых газов

На РИС. 7b, верхняя часть камеры 3 сгорания вспомогательного цилиндра A

открыта, тогда как нижняя часть камеры сгорания

,

3 закрыта.

Этот процесс происходит непосредственно перед тем, как вращающийся поршень 7 вращается с разницей во времени

, верхняя часть камеры сгорания 3 закрывается, а

нижняя часть камеры сгорания 3 открывается, так что Топливо, составляющее

, газовая смесь, подается в камеру сгорания 3.→ Автоматический

Отвод продуктов сгорания

Поворотный поршень 8 толкается давлением взрыва, созданным в предыдущем процессе

.

Свежий воздух, выпускаемый из выпускного отверстия 43 для свежего воздуха камеры сгорания

Камера 4 вспомогательного цилиндра B собирается и выталкивается внешней более длинной стороной

16 одного конца вращающегося поршня 7 вспомогательного цилиндра A, и таким образом вентилирует

и охлаждает камеру сгорания 3 вспомогательного цилиндра A.→ Автоматический

выхлоп дымовых газов

На РИС. 7c, когда вращающийся поршень 7 вспомогательного цилиндра A вращается, верхняя часть

камеры 3 сгорания закрывается, тогда как поворотный

открывающий / закрывающий клапан 5 статора 9 открывается.

Для подачи охлажденного сжатого топлива, то есть смеси газов, в камеру сгорания 3

открывается поворотный клапан 5 открытия / закрытия. → Автоматический

выхлоп газообразных продуктов сгорания

Поворотный поршень 8 толкается за счет распространения давления взрыва

вспомогательного цилиндра B цилиндра 11, а поворотный клапан 6 открытия / закрытия

закрывается.-> Автоматический отвод газообразных продуктов сгорания

На РИС. 7d, верхняя часть камеры 3 сгорания вспомогательного цилиндра

A закрывается вращением поворотного поршня 7, а поворотный клапан 5 открытия / закрытия

камеры 3 полностью открывается, так что в камеру сгорания 3

подается сжатое охлажденное топливо, то есть газовая смесь

. → Автоматический отвод продуктов сгорания

Поворотный поршень 8 толкается за счет распространения давления взрыва

камеры сгорания 4 вспомогательного цилиндра B, с помощью которого поворотный клапан 6 открытия / закрытия камеры сгорания

4 закрыт.→ Автоматический

выхлоп дымовых газов

На РИС. 7e, верхняя часть камеры 3 сгорания вспомогательного цилиндра A

закрыта поворотным поршнем 7, а поворотный клапан открытия / закрытия

,

5 нижней части камеры 3 сгорания закрыт. Этот процесс

происходит непосредственно перед тем, как поворотный клапан 5 открытия / закрытия нижней части камеры сгорания 3

закрывается с разницей во времени, верхняя часть камеры сгорания 3

открывается вращением роторный поршень, вызванный

давление взрыва, возникающее при воспламенении свечи зажигания 1.- * ^■ Автоматический

выхлоп газообразных продуктов сгорания

Давление взрыва камеры сгорания 4 вспомогательного цилиндра

B распространяется так, чтобы максимально толкнуть поворотный поршень 8, а поворотный клапан 6 открытия / закрытия

закрывается непосредственно перед дымовой газ отводится с разницей во времени

. — → Автоматический отвод продуктов сгорания

На РИС. 7f, когда верхняя часть камеры сгорания 3 вспомогательного цилиндра

A закрывается, поворотный поршень 7 толкается давлением взрыва

, созданным в предыдущем процессе, и поворотный клапан 5 открытия / закрытия закрывается. .→

Автоматический отвод газообразных продуктов сгорания

Непосредственно перед тем, как верхняя часть камеры сгорания 4 закрывается с помощью

поворотного поршня 8 вспомогательного цилиндра B с разницей во времени, и,

одновременно, поворотного открытия / закрывается клапан 6 открывается, свежий воздух выходит

из выпускного отверстия 43 для свежего воздуха вспомогательного цилиндра A, собирается и

толкается внешней более длинной стороной 18 одного конца вращающегося поршня 8

вспомогательный цилиндр B, и таким образом вентилирует и охлаждает газ, остающийся в камере сгорания 4

вспомогательного цилиндра B.- → Автоматический отвод газообразных продуктов сгорания

Далее на РИС. 7g, энергия распространения давления взрыва камеры 3 сгорания

вспомогательного цилиндра A толкает вращающийся поршень 7, и поворотный клапан 5 открытия / закрытия

камеры 3 сгорания закрывается. → Автоматический

выхлоп газообразных продуктов сгорания

Верхняя часть камеры сгорания 4 вспомогательного цилиндра B

закрыта во время вращения поворотного поршня 8, а поворотный клапан открытия / закрытия

6 нижнего часть камеры сгорания 4 открыта.В камеру сгорания 4

подается сжатое охлажденное топливо, то есть газовая смесь.

→ Автоматический отвод дымовых газов

На РИС. 7h, давление взрыва камеры 3 сгорания вспомогательного цилиндра

A распространяется, чтобы толкать вращающийся поршень 7, и поворотный клапан 5 открытия / закрытия

нижней части камеры 3 сгорания закрывается.

→ Автоматический отвод продуктов сгорания

Верхняя часть камеры сгорания 4 вспомогательного цилиндра В

закрыта во время вращения поворотного поршня 8, а поворотный клапан открытия / закрытия

6 нижнего часть камеры сгорания 4 полностью открыта.В камеру сгорания 4

подается сжатое охлажденное топливо, то есть газовая смесь

. → Автоматический отвод газообразных продуктов сгорания

Вышеупомянутая циклическая операция, повторяющаяся в последовательности, показанной на фиг.

7a по фиг. 7h, генерирует силу взрыва.

Между тем, в описании конфигурации и работы

настоящего изобретения, вторая половина ссылочных номеров, перечисленных в

«Описание символов основных частей на чертежах» в «Описание чертежа

» и Множество ссылочных позиций, указанных на прилагаемых чертежах

, не описаны.Однако ссылочные номера, описание которых было опущено,

просто соответствуют типичным компонентам

, используемым в двигателях внутреннего сгорания для транспортных средств, а не основным компонентам

согласно настоящему изобретению. По этой причине описание

,

этих ссылочных номеров не исключено из описания конфигурации и работы

,

.

[Промышленная применимость]

Как описано выше, в соответствии с устройством выработки энергии по настоящему изобретению

подшипники установлены на центральных валах вращающихся поршней

, так что потери на трение уменьшаются.Сила взрыва действует на вращающиеся поршни

в направлениях вращения вращающихся поршней без потерь, так что эффективность крутящего момента

высока. Таким образом, можно сэкономить

топлива и повысить КПД двигателя. В существующем поршневом двигателе

с возвратно-поступательным движением такты всасывания, сжатия, взрыва и выпуска происходят

всякий раз, когда коленчатый вал поворачивается дважды, при этом сила взрыва

создается только один раз.Однако в роторно-поршневом двигателе настоящего изобретения

сила взрыва создается один раз, когда вращающийся поршень

вращается один раз. Когда пара левого и правого вращающихся поршней вращается один раз, сила взрыва

создается дважды. Соответственно, роторно-поршневой двигатель

,

согласно изобретению может демонстрировать характеристики и мощность, соответствующие, по меньшей мере, 4-тактному 4-цилиндровому поршневому двигателю

с возвратно-поступательным движением.

Поворотные поршни 7 и 8 настоящего изобретения имеют полукруглую форму

и противоположные прямоугольные концы, более длинные стороны которых разделены на внутренние стороны

и внешние стороны.В процессе, в котором вращающиеся поршни 7 и 8 вращаются на

, внешняя сторона 16 вспомогательного цилиндра A находится в тесном контакте

с путем от внутренней стороны 17 к внешней стороне 18 вспомогательного цилиндра. B, так что

предотвращает утечку давления взрыва вспомогательного цилиндра B

(см. CD и (2) на фиг. 12).

Далее, внешняя сторона 18 вспомогательного цилиндра B приводится в тесный

контакт с путем от внутренней стороны 15 к внешней стороне 16 вспомогательного цилиндра

A, так что давление взрыва вспомогательного цилиндра вспомогательный цилиндр A

предотвращен от утечки (см. φ и ® на ФИГ.12). Соответственно, вращающиеся поршни

,

непрерывно вращаются для выработки энергии.

В это время, чтобы избежать столкновений и трения между внутренней стороной

и внешней стороной, вращающиеся поршни должны быть точно обработаны при производстве

роторно-поршневого двигателя. Металлический материал каждого механизма газораспределения —

наиболее важный. Например, если двигатель работает 30 дней при частоте вращения

, равной 3000 об / мин, общее количество оборотов рассчитывается следующим образом:

3000 x 60 = 180000 x 24 часа = 4 320 000 ^χ 30 дней s = 129 600 000.В этом процессе синхронизирующие шестерни

,

, зацепленные с валами вращающихся поршней, генерирующих мощность

,

, изнашиваются. Если предположить, что потери на трение каждой шестерни составляют примерно 0,5

мм, расчетный результат будет следующим: O.δmmí 129,600,000 = 0,000000003 мм

Следовательно, потери на трение можно считать почти нулевыми

, когда синхронизирующая шестерня поворачивается один раз. На практике, поскольку синхронизирующая шестерня

вращается со смазкой (моторным маслом), подаваемой в двигатель, потери на трение

,

могут считаться нулевыми в течение короткого периода времени.

Таким образом, зубчатый механизм наиболее предпочтительно изготовлен из металлического материала,

которого не имеют потерь на трение. Достаточное количество смазки подается в часть, с которой находится в контакте синхронизирующая шестерня

,

, и, таким образом, потери на трение синхронизирующей шестерни

,

должны быть предотвращены, насколько это возможно.

Между тем, необходимо обратить внимание на обработку газообразного водорода

, потому что он показывает тенденцию к самовозгоранию без искры

Воспламенение при высоком давлении и высокой температуре в воздухе и потому что он

очень быстро диффундирует в воздуха.Для получения энергии с использованием газообразного водорода

в качестве источника энергии было изучено и разработано применение газообразного водорода в поршневом двигателе

. Однако из-за конструктивных проблем

двигателя такое применение еще не нашло практического применения.

В случае подачи газообразного водорода в поршневой двигатель

с возвратно-поступательным движением происходит самопроизвольный взрыв во время всасывания и

сжатия, так что коленчатый вал вращается в обратном направлении, и детали для всасывания

повреждаются .

С другой стороны, когда двигатель работает с сжимающим усилием

,

, пониженным до соответствующего уровня, чтобы избежать перегрева

цилиндра высокой температурой, двигатель становится слабым и, следовательно, не экономичным.

Роторно-поршневой двигатель настоящего изобретения предлагает полностью решить

эти проблемы и предназначен для подачи газового топлива в камеры сгорания

путем впрыска газового топлива под низким давлением в сжатый охлаждаемый воздух

. давление как сжатый воздух.Таким образом, температуры в камерах сгорания и цилиндры

,

невысоки, и, таким образом, самопроизвольное возгорание

,

не происходит.

В отличие от поршневого двигателя с возвратно-поступательным движением, роторно-поршневой двигатель в соответствии с настоящим изобретением

спроектирован так, что пара вращающихся поршней вырабатывает мощность

при вращении в цилиндрах на 360 градусов, и, в частности, так, что вращающиеся поршни

вызывают начальное давление взрыва в цилиндрах, которое непосредственно действует как вращающая сила

, чтобы толкать их.

Поскольку начальное давление взрыва в цилиндрах является самым высоким, когда рабочий объем каждого цилиндра

является наименьшим, роторно-поршневой двигатель согласно изобретению составляет

, исходя из теории, согласно которой увеличение рабочего объема каждого цилиндра вызывает

уменьшение рабочего объема. давление в каждом цилиндре.

Соответственно, насколько быстро высокое давление каждого цилиндра преобразуется в

, сильная вращающая сила с использованием высокоэффективного механического устройства

считается наиболее важной до увеличения рабочего объема каждого

цилиндра и уменьшения в давлении каждого цилиндра.

Для дальнейшего понимания действия и эффектов настоящего изобретения

будет сделано дополнительное описание со ссылкой на

ФИГ. 5 (a), 5 (b) и 5 ​​(c), которые иллюстрируют принцип и действие силы в существующем поршневом двигателе

, существующем роторном двигателе Ванкеля и роторно-поршневом двигателе

согласно изобретению.

Существующий поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением создает сильный взрыв

силы в верхней мертвой точке цилиндра, но он не может оказывать сильную силу в точке

в начале взрыва, потому что вращение начинается в позиции

при этом угол поворота пальца коленчатого вала, который соединен с шатуном

поршня, составляет 90 градусов (см. ФИГ.5 (a))

Поскольку угол поворота пальца коленчатого вала, который соединен с шатуном

поршня, отклоняется от 90 градусов, чтобы уменьшить его в направлении

по часовой стрелке, сильная сила может быть проявил. Когда это условие выполняется,

,

давление в цилиндре уменьшается, и, таким образом, выпускной клапан начинает открываться до

,

, прежде чем поршень достигнет нижней мертвой точки. Таким образом, давление в цилиндре

,

устраняется, так что движущая сила двигателя быстро ослабевает.

Напротив, в роторно-поршневом двигателе по настоящему изобретению положение

, в котором поршень начинает вращаться, не является вертикальным положением, как в

поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, а положением около 90 градусов в некотором смысле. такие

, что вращающийся поршень вспомогательного цилиндра A и вращающийся поршень вспомогательного цилиндра

B встречаются друг с другом в их центрах под углом 45 градусов. Таким образом,

давление взрыва, созданное предыдущим взрывом, непосредственно толкает вращающиеся поршни

, так что оно преобразуется в сильную вращающую силу в начале

взрыва (см. Фиг.5 (в)).

Между тем, в роторном двигателе Ванкеля движущая сила взрыва действует

на ротор в направлении, перпендикулярном ротору, и, таким образом, действует как противодействующая сила

на нижнем конце центральной точки взрывной камеры

(см. фиг. 5 (b))

Однако в роторно-поршневом двигателе по настоящему изобретению давление взрыва

взрывной камеры действует в направлении вращения без потерь

, так что эффективность крутящего момента мощности в приоритете.Таким образом, роторно-поршневой двигатель

согласно настоящему изобретению имеет самый высокий эффект экономии топлива и его эффективность

.

Другими словами, сравнивая конструкции существующего поршневого двигателя

с возвратно-поступательным движением и роторно-поршневого двигателя согласно изобретению, предполагается, что и поршневой двигатель

, и роторно-поршневой двигатель имеют одинаковое давление взрыва

цилиндра. . В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, поскольку поршень

,

совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре без центрального вала, большая часть давления при первоначальном взрыве

двигателя изменяется на недоступную энергию потерь, такую ​​как потеря

энергии движения двигателя коленчатый вал, распределительный вал и маховик из-за трения

между внутренней стенкой цилиндра и внешней стенкой поршня,

, когда поршень возвращается из нижней мертвой точки в верхнюю мертвую точку.

Таким образом, в 4-тактном поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, имеющем этот недостаток,

можно считать, что, когда сила взрыва достигается один раз в процессе

, в котором коленчатый вал повторяет вращение дважды, фактическое эффективное движущая сила

составляет менее 25% от начального давления взрыва.

Однако в роторно-поршневом двигателе по настоящему изобретению детали

,

поршневого двигателя с возвратно-поступательным движением не являются необходимыми, так что потери энергии, вызванные

ненужными деталями, не возникают.Кроме того, с точки зрения конструкции

,

роторно-поршневого двигателя, эффективность высока, и, таким образом, может быть получено сильное вращающее усилие

,

. Роторно-поршневой двигатель имеет следующие преимущества

.

1. Поворотные поршни не обладают сопротивлением отталкиванию.

2. Количество деталей невелико, и результирующей потери движущей силы

энергии не происходит.

3. Потери на трение очень низкие.

4. Нет выпускного клапана.

5. Поворотные поршни имеют масляное охлаждение.

6. Отдельный маховик не требуется.

7. Процесс сжатия — это роторное сжатие, поэтому двигатель

легко работает на низких оборотах.

8. Центральные валы поворотных поршней установлены на подшипниках.

Роторно-поршневой двигатель согласно изобретению представляет собой бензиновый и водородный газовый двигатель

, который полностью решает проблемы с поршневыми двигателями с возвратно-поступательным движением, в частности,

, проблемы генерирования высокого давления и высокотемпературного тепла в цилиндре

, который действует как препятствие к реализации водородного газового двигателя.

В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением процессы всасывания, сжатия, взрыва и выхлопа

выполняются в одном цилиндре, так что внутренняя температура

цилиндра все время значительно высока, и особенно быстро повышается

в процессе сжатия. Когда поршень достигает верхней мертвой точки,

теплота сжатия цилиндра достигает 500 ⁰ C.

Таким образом, экологически чистое топливо, такое как газообразный водород, чистый бензин или подобное

, имеющее низкую точку воспламенения, самовоспламеняется из-за высокого давления и температуры

в цилиндре до того, как поршень достигнет верхний мертвый центр

, и, таким образом, коленчатый вал вращается в обратном направлении, так что детали

повреждаются в процессе всасывания.

Из-за этих различных проблем использование экологически чистого топлива, такого как газообразный водород

, чистый бензин и т.п., не подходит для поршневого двигателя

с возвратно-поступательным движением.

Для предотвращения и удаления тепла под высоким давлением и высокой температурой

в цилиндре, возникающего в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением, роторно-поршневой двигатель

настоящего изобретения предназначен для выполнения всасывания

и сжатия процессы с воздухом вне цилиндра, охлаждение высокотемпературного воздуха

, образующегося в процессе сжатия, через охладитель, преобразование охлажденного воздуха в

в состояние высокой плотности и подача воздуха высокой плотности в камеры сгорания

(см. фиг.6)

Таким образом, роторно-поршневой двигатель по настоящему изобретению снижает тепловую нагрузку

цилиндра, имеет большой эффект охлаждения цилиндра, увеличивает массу всасываемого воздуха

и имеет большой эффект увеличения сила.

Температура воздуха, подаваемого в камеры сгорания роторно-поршневого двигателя

,

, не выше, чем температура сжатого газового смеси

,

, подаваемого в камеры сгорания, и, таким образом, явление самовоспламенения

,

не может возникнуть.

В процессе выпуска отработавшего газа на оконечном конце внутренней части каждой камеры сгорания временно создается разрежение

из-за инерции выпуска отработавшего газа

. В то же время свежий воздух

, выпускаемый из выпускного отверстия 43 для свежего воздуха статора 9 вспомогательного цилиндра

A, проталкивается к камере сгорания 4 вспомогательного цилиндра

B внешним сторона 18 вспомогательного цилиндра B, и выполняет вентиляцию посредством

, выталкивая оставшийся высокотемпературный газ сгорания в камеру сгорания

вспомогательного цилиндра B и вспомогательного цилиндра B, тем самым вакуумируя камеру сгорания

и вспомогательный цилиндр (см. фиг.7г).

Далее, свежий воздух, выпускаемый из выпускного отверстия 43 для свежего воздуха

вспомогательного цилиндра B, выполняет вентиляцию и охлаждение, выталкивая

остающийся высокотемпературный газ сгорания в камере сгорания 3

вспомогательный цилиндр A и вспомогательный цилиндр A в процессе, в котором внешняя сторона 16

вращающегося поршня 7 вспомогательного цилиндра A перемещается. Таким образом, внутренняя температура

,

камеры сгорания невысока, поэтому предпочтительно использовать экологически чистое топливо

, такое как газообразный водород, чистый бензин и т.п., имеющее низкую точку воспламенения.Кроме того, эффективность двигателя высока, так что роторный поршневой двигатель

,

будет весьма предпочтительно использоваться в качестве двигателя транспортного средства следующего поколения.

Между тем, преимущества охлаждения роторного компрессора, примененного в

настоящего изобретения, заключаются в следующем.

1. Температура воздуха, подаваемого в камеры сгорания, не является высокой

, и, таким образом, давление воздуха в камерах сгорания может быть

увеличено по сравнению с поршневым двигателем с возвратно-поступательным движением.

2. Эффективность можно дополнительно оптимизировать.

3. В случае, когда другие условия такие же, чем ниже становится температура

, тем выше становится масса воздуха, подаваемого в цилиндр

,

. То есть эффективность вытеснения увеличивается.

4. Тепловая нагрузка в цилиндре снижена (эффект охлаждения цилиндра).

5. Повышена эффективность наполнения.

6. Детонация предотвращена.

Изобретение направлено на создание нового двигателя транспортного средства, имеющего

превосходные характеристики по экономии топлива и снижению затрат на производство

двигателя с использованием роторно-поршневого двигателя, который полностью решает проблемы

существующего транспортного средства. бензиновый двигатель. Роторно-поршневой двигатель

настоящего изобретения обычно имеет следующие преимущества по сравнению с поршневым двигателем

с возвратно-поступательным движением.

1. Воздух сжимается снаружи цилиндра компрессором, и высокотемпературный воздух

, образующийся в процессе сжатия, преобразуется в охлаждаемый воздух высокой плотности

через охладитель, так что температура воздуха поставлен

в камеры сгорания невысокие. Таким образом, давление воздуха может быть дополнительно увеличено

по сравнению с поршневым двигателем с возвратно-поступательным движением, так что может быть получена более высокая сила взрыва

по сравнению с поршневым двигателем с возвратно-поступательным движением.

2. Начальное давление взрыва цилиндров поворотных поршней

напрямую без потерь преобразуется во вращающую силу.

3. Поворотные поршни не обладают сопротивлением отталкиванию.

4. Применяются шариковые или роликовые подшипники с низкими потерями на трение

.

5. Детали, такие как шатун поршня, коленчатый вал, маховик и т. Д.

поршневого двигателя с возвратно-поступательным движением не требуются.

6. Радиус вращения поршня большой по сравнению с поршневым двигателем

возвратно-поступательного действия. То есть расстояние, на которое может толкать поршень, составляет

длин.

7. Фрикционные части двигателя очень малы.

8. Процесс выпуска продуктов сгорания происходит автоматически

без сопротивления клапану.

Между тем, простые испытательные устройства производятся путем применения теории

высокоэффективного роторно-поршневого двигателя согласно настоящему изобретению и теории

поршневого двигателя с возвратно-поступательным движением, а затем давлений, с которыми

каждый двигатель нагружается. способные вращать ротор, тестируются и сравниваются.Результаты

, то есть значения эффективности, указаны в следующей таблице.

Испытания проводились в таких условиях, что и роторный поршневой двигатель

, и поршневой двигатель с возвратно-поступательным движением были одинаковыми по размеру и площади

поршня, к которой приложено давление, а также по размеру и весу

вращающегося ротора (см. Фиг. 5 (c)).

Как на фиг. 5 (c), когда в направлении стрелки

прикладывалось неизменное постоянное давление, поворотный поршень мог вращаться от начала до конца

с давлением «80.»

Однако в поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением (см. Фиг. 5 (a)) угол поворота

пальца коленчатого вала, который соединен с шатуном поршня с возвратно-поступательным движением

, составляет 90 градусов, так что ротор (колесо), установленный на коленчатом валу

, не мог вращаться, каким бы сильным ни было давление, создаваемое в камере сгорания

(явление натяжения кривошипа).

Когда угол поворота пальца коленчатого вала был изменилось с 90

градусов на 80 градусов при вращении по часовой стрелке, давление, способное вращать ротор

, достигло 512.

Это давление было изменено на 368 при 70 градусах и 228 при 60 градусах.

При приложении этого давления вращатель может вращаться.

В роторно-поршневом двигателе по настоящему изобретению роторный поршень

может вращаться с давлением 80.