Дизельный роторный двигатель внутреннего сгорания

Изобретение относится к двигателестроению. Дизельный роторный двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с эпитрохоидной расточкой и установленные в расточке с возможностью планетарного движения ротор компрессора и ротор двигателя с перегородкой между ними. В перегородке выполнен канал, соединяющий компрессор и двигатель. Роторы выполнены трехгранными. Выполненный в перегородке канал соединяет в компрессоре полость нагнетания, а в двигателе — полость после окончания такта всасывания. Синхронно с ротором двигателя движется ротор компрессора, опережая ротор двигателя. Эксцентриковые шейки вала для размещения ротора компрессора и ротора двигателя развернуты относительно друг друга на угол в диапазоне 45…60 градусов. Процесс нагнетания воздуха ротором компрессора в роторный двигатель по каналу заканчивается до достижения максимального давления в процессе сжатия. На корпусе роторного двигателя установлены две топливные форсунки. Первая форсунка (по ходу вращения ротора двигателя) предназначена для впрыска топливного заряда на стадии уменьшения рабочего объема двигателя. Вторая форсунка (для дизельного топлива) предназначена для запуска и обеспечения работы роторного двигателя на холостом ходу. Техническим результатом является повышение степени сжатия, КПД, мощности, надежности, технологичности, моторесурса и экологической чистоты двигателя. 4 ил.

 

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к роторным двигателям внутреннего сгорания, и может использоваться в качестве механического привода транспортных средств.

Известен роторно-поршневой двигатель (РПД) Ванкеля (см. Ханин Н.С. «Автомобильные роторно-поршневые двигатели», М., Машгиз, 1964), в котором трехгранный ротор размещается в эпитрохоидной расточке корпуса, снабжен зубчатым венцом внутреннего зацепления и расположен на эксцентриковом валу с кинематической связью венца ротора с неподвижной шестерней, расположенной на корпусе двигателя.

При соотношении зубьев шестерня-венец, равном 2:3, ротор, обкатываясь по неподвижной шестерне, совершает планетарное движение в пространстве, вращаясь вокруг оси двигателя и одновременно вокруг собственной оси. Мощность снимается с эксцентрикового вала, который вращается синхронно с ротором относительно оси двигателя.

Недостатком этого роторно-поршневого двигателя является небольшая степень сжатия заряда топливовоздушной смеси, что исключает перевод роторного двигателя в полноценный дизельный двигатель.

Аналогом изобретения является роторно-поршневой двигатель (патент РФ №2166110, F02B 53/00, 1999.03.05), содержащий корпус с эпитрохоидной расточкой, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два ротора с перегородкой между ними, на перегородке выполнены неподвижные шестерни и внутренняя воздушная полость ресивера, роторы оборудованы зубчатыми колесами, кинематически связанными с зубчатыми венцами, закрепленными на общем для роторов цилиндрическом валу двигателя.

В роторах могут быть выполнены отверстия и каналы, а в ресивере — окна для подачи сжатого воздуха в ресивер от ротора, выполняющего функцию компрессора, и окно для подачи сжатого воздуха в полость всасывания двигателя после окончания такта всасывания.

Недостатком данного технического решения является сложность конструкции, низкая технологичность конструкции из-за наличия внутренних полостей и расположения в них сборных элементов, сложность организации внутрикамерных процессов сгорания при работе с различными сортами моторного топлива. Получаемая в двигателе степень сжатия заряда недостаточна для его самовоспламенения.

Частично указанных недостатков лишен многотопливный роторный двигатель, содержащий корпус (статор), внутри которого размещен трехгранный ротор, тракт впуска, в котором смонтирована дроссельная заслонка, за которой установлен плазменный конвертор топлива (патент РФ №2334883, МПК F02B 55/16, МГЖ F02M 27/04, приоритет от 17.01.2007 г.).

Однако известный роторный двигатель имеет невысокую степень сжатия.

Ближайшим аналогом изобретения является дизельный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с эпитрохоидной расточкой, установленные в расточке два ротора с возможностью планетарного движения с перегородкой между ними, являющиеся соответственно ротором компрессора и ротором двигателя, выполненный в перегородке канал, соединяющий компрессор и двигатель (патент RU 2212550 С2, F02B 53/08, 2003).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение степени сжатия, увеличение КПД, повышение агрегатной мощности двигателя, снижение уровня токсических веществ в выхлопных газах, повышение надежности работы и улучшение технологичности конструкции, увеличение моторесурса и экологической чистоты двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что в роторном дизельном двигателе внутреннего сгорания, содержащем неподвижный корпус с эпитрохоидной расточкой, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два трехгранных ротора с перегородкой между ними, являющиеся соответственно ротором компрессора и ротором двигателя и синхронно вращающихся в одном направлении. Роторы размещены с возможностью вращения на эксцентричных втулках, установленных на валу. В перегородке выполнен канал, соединяющий в компрессоре полость нагнетания, а в двигателе — полость после окончания такта всасывания, что позволяет создать такие условия самовоспламенения (высокое давление и температуру), какие характерны для протекания рабочего процесса в камере сгорания поршневого дизеля.

Синхронно с ротором двигателя, с опережением на угол в диапазоне 45…60 градусов относительно оси двигателя, движется ротор компрессора. Частота вращения ротора компрессора превышает частоту вращения ротора двигателя в два раза, что обеспечивает заданное повышение степени сжатия в дизельном роторном двигателе. Эксцентриковые шейки вала для размещения ротора компрессора и ротора двигателя развернуты относительно друг друга на угол в диапазоне 45…60 градусов. Возникающий при этом незначительный момент центробежных сил уравновешивается противовесами на концах вала.

Для улучшения процесса горения выполняется контур ротора двигателя не по дугам окружностей, а по внутренней огибающей эпитрохоид, что позволяет сконцентрировать большую часть заряда в выемке ротора и свести до минимума объем, заключенный между ротором и эпитрохоидной поверхностью корпуса, максимально повышая степень сжатия заряда.

Профилирование граней ротора для обеспечения достаточной степени сжатия проводится также по внутренней огибающей эпитрохоид.

По мере увеличения числа оборотов двигателя, а следовательно, и скорости поступающего воздуха из компрессора обеспечивается нужная степень дробления топлива и перемешивание его с воздухом.

К существенным отличиям заявленного решения от известного изобретения относится то, что синхронно с ротором двигателя, с опережением на угол в диапазоне 45…60 градусов относительно оси двигателя, движется ротор компрессора. Частота вращения ротора компрессора превышает частоту вращения ротора двигателя в два раза, что обеспечивает необходимое повышение степени сжатия в дизельном роторном двигателе ввиду того, что угловые скорости ротора компрессора и ротора двигателя различаются в два раза, видим, что в компрессоре происходит вдвое больше рабочих тактов. Благодаря этому компрессор работает равномерно, без больших пульсаций.

В перегородке между роторной секцией и компрессорной секцией выполнен канал, соединяющий в компрессоре полость нагнетания, а в двигателе — полость после окончания такта всасывания. Перепускные отверстия, соединяющие полость компрессора и полость двигателя, выполнены так, что выпускное отверстие компрессора выполнено за 20…25° до достижения максимальной степени сжатия воздуха роторным компрессором, а впускное отверстие в полости сжатия двигателя выполнено на углу 20…25° после окончания такта всасывания двигателя.

На корпусе роторного двигателя для впрыска топлива установлены две топливные форсунки, первая форсунка (по ходу вращения ротора) предназначена для впрыска топливного заряда (любого топлива) на активной стадии сжатия, вторая форсунка (для дизельного топлива) предназначена для запуска и обеспечения работы роторного двигателя на холостом ходу.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованиям новизны.

Предлагаемый вариант реализации заявленного изобретения «Дизельный роторный двигатель внутреннего сгорания» изображен на фиг.1.

Двигатель содержит корпус 1 с эпитрохоидной расточкой, перегородку 2 с выполненным каналом 3, соединяющим полость компрессора и полость двигателя так, что выпускное отверстие 4 компрессора выполнено за 20…25 градусов до достижения максимальной степени сжатия воздуха роторным компрессором на такте сжатия, а впускное отверстие 5 в полости сжатия двигателя выполнено на углу 20…25 градусов после окончания такта всасывания двигателя. В связи с происходящим при этом уменьшением суммарного объема происходило предварительное сжатие воздуха.

Регулирование подачи сжатого воздуха из компрессора в полость сжатия двигателя может производиться клапаном или золотником. В корпусе установлены два ротора 6 и 7, являющиеся соответственно ротором 6 компрессора и ротором 7 двигателя, разделенными перегородкой 2. Роторы 6 и 7 выполнены трехгранными с вершинами А, В, С.

В качестве золотников могут использоваться ротор 6 компрессора и ротор 7 двигателя, с имеющимися отверстиями 4, 5 в торцевых стенках компрессора и двигателя, совмещающиеся при их движении с отверстиями в торцевых стенках, изготавливаемыми в корпусе 1 двигателя, к которым подводится нагнетательная полость компрессора. Перетекание воздуха из компрессора в полость сжатия двигателя происходит до того момента, пока грань ротора 6 не перекроет перепускной канал.

Ротор 6 компрессора вращается с опережением на угол в диапазоне 45…60 градусов относительно оси двигателя, ротора 7 двигателя, что обеспечивает гарантированный наддув полости сжатия двигателя, повышая степень сжатия двигателя до ε=30.

Это обеспечивает достаточную степень сжатия роторного двигателя, работающего с воспламенением от сжатия. Если степень сжатия при выбранных параметрах оказывается слишком высокой, она может быть понижена за счет выемок в боковых гранях ротора. Частота вращения ротора 6 компрессора превышает частоту вращения ротора 7 двигателя в два раза, что обеспечивает заданное повышение степени сжатия в дизельном роторном двигателе. Полагая, что угловые скорости ротора 6 компрессора и ротора 7 двигателя различаются в два раза, видим, что в компрессоре происходит вдвое больше рабочих тактов. Благодаря этому компрессор работает более равномерно, без больших пульсаций. Из вышесказанного следует, что в процессе фазы активного горения будет задействовано максимальное количество воздуха.

Дизельный роторный двигатель работает следующим образом (в соответствии с фиг.2, 3, 4).

При вращении ротора 6 компрессора по часовой стрелке (фиг.1, фиг.2) в секторе всасывания происходит разрежение и воздух через впускной патрубок 8 поступает в сектор всасывания, далее начинается процесс сжатия воздуха.

Сжатие воздуха происходит в полости II после перекрытия вершиной А ротора 6 впускного патрубка 8 и заканчивается при достижении минимального объема. Процесс сжатия занимает участок корпуса двигателя, равный 80 градусам поворота ротора. Процесс нагнетания воздуха ротором 6 компрессора через отверстие 5 в роторный двигатель, по выполненному каналу, заканчивается за 20…25 градусов до достижения максимального давления в процессе сжатия, обеспечивая поступление воздуха под давлением в полость I сжатия двигателя (фиг.1, фиг.3). В полости I сжатия роторного двигателя впускное отверстие 5 выполнено на углу 20…25 градусов после начала такта сжатия двигателя. Ротор 7 двигателя дожимает полученную смесь до необходимой степени сжатия, при этом общая степень сжатия воздуха в камере III сгорания двигателя, отнесенная к обеим полостям, составляет около 30 (фиг.4).

Таким образом, при подходе ротора 7 к верхней мертвой точке достигается максимальная степень сжатия топливовоздушной смеси, что обеспечивает самовоспламенение топливного заряда.

Роторный двигатель заполняется воздухом через соответствующий входной патрубок 9. Движение роторов 6 и 7 происходит со сдвигом по фазе — ротор 6 компрессора опережает ротор 7 двигателя на 45…60 градусов угла поворота коленчатого вала, что достигается соответствующим расположением роторов 6, 7 на коленчатом валу.

Роторный двигатель имеет камеру III сгорания, объем которой, включая и объем соединительного канала, обеспечивает степень сжатия и может достигать 30. Компрессор камеры сгорания не имеет и при подходе в нем ротора 6 за 20…25 градусов до верхней мертвой точки почти весь воздушный заряд вытесняется в полость I сжатия двигателя. Степень сжатия воздуха в компрессоре достигает 8,5. Общая степень сжатия, отнесенная к обоим объемам, с учетом возможных потерь на перетекание газа из полости II в полость I, может достигать 30.

Общая степень сжатия определяется выражением:

ε₀=ε_К ε_Д,

где ε_К — степень сжатия в компрессоре;

ε_Д — степень сжатия роторного двигателя.

За 5…7 градусов до достижения гранями ротора 7 единой для них верхней мертвой точки (в.м.т.) происходит впрыск топлива первой топливной форсункой 11, установленной по ходу вращения ротора 7 (фиг.3). Эта форсунка 11 предназначена для впрыска топливного заряда (любого топлива) на активной стадии уменьшения рабочего объема двигателя, она перекрывает весь мощностной диапазон, за исключением холостого хода двигателя. Подготовленная к самовоспламенению топливо-воздушная смесь воспламеняется при повышении степени сжатия в камере сгорания роторного двигателя. Дополнительное преимущество данного дизельного роторного двигателя состоит в практически полном отсутствии в нем детонации, что связано с интенсивной турбулизацией горящей смеси при наличии высокой ее кинетической неоднородности. Вторая форсунка 12 (для дизельного топлива) предназначена для запуска и обеспечения работы дизельного роторного двигателя на холостом ходу, а также поддержания в заданных пределах необходимых условий нагрузочной и скоростной характеристик двигателя.

Сгорание топлива происходит наиболее полно, т.к. при этом обеспечивается необходимое время для его полного сгорания и необходимый коэффициент избытка воздуха. Это приводит к снижению уровня токсических веществ в выхлопных газов, истекающих через выходной патрубок 10, повышает надежность работы, увеличивает моторесурс и экологическую чистоту двигателя.

Осуществление наддува в дизельном роторном двигателе упрощает конструкцию двигателя, удешевляет его изготовление и эксплуатацию, а также повышает надежность и долговечность, существенно улучшает удельные весогабаритные и мощностные показатели двигателя в целом.

Дизельный роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с эпитрохоидной расточкой, установленные в расточке с возможностью планетарного движения два ротора с перегородкой между ними, являющиеся соответственно ротором компрессора и ротором двигателя, выполненный в перегородке канал, соединяющий компрессор и двигатель, отличающийся тем, что роторы выполнены трехгранными, выполненный в перегородке канал соединяет в компрессоре полость нагнетания, а в двигателе — полость после окончания такта всасывания, синхронно с ротором двигателя движется ротор компрессора, опережая ротор двигателя, эксцентриковые шейки вала для размещения ротора компрессора и ротора двигателя развернуты относительно друг друга на угол в диапазоне 45…60°, процесс нагнетания воздуха ротором компрессора в роторный двигатель по каналу заканчивается до достижения максимального давления в процессе сжатия, на корпусе роторного двигателя установлены две топливные форсунки, первая форсунка (по ходу вращения ротора двигателя) предназначена для впрыска топливного заряда на стадии уменьшения рабочего объема двигателя, вторая форсунка (для дизельного топлива) предназначена для запуска и обеспечения работы роторного двигателя на холостом ходу.

Автомобили с роторным двигателем – стоят ли они внимания? + видео » АвтоНоватор

Обычно «сердце» машины представляет собой цилидро-поршневую систему, то есть основано на возвратно-поступательном движении, однако есть и другой вариант – автомобили с роторным двигателем.

Автомобили с роторным двигателем – главное отличие

Основная сложность в работе ДВС с классическими цилиндрами – преобразование возвратно-поступательного движения поршней в крутящий момент, без которого колеса не будут вращаться. Именно поэтому с того момента, как был создан первый двигатель внутреннего сгорания, ученые и механики-самоучки ломали головы над тем, как сделать мотор с исключительно вращающимися узлами. Удалось это германскому технику-самородку Ванкелю.

Полость статора (корпуса) делится сердечником на соответствующее числу его сторон количество камер, причем за один оборот ротора отрабатываются три основных такта: впрыск топлива, воспламенение, выброс отработанных газов. На деле их, конечно, 5, но два промежуточных, сжатие топлива и расширение газов, можно не принимать во внимание. За один полный цикл происходит 3 оборота вала, а если учесть, что обычно устанавливаются два ротора в противофазе, автомобили с роторным двигателем имеют мощность в 3 раза больше, чем классические цилиндро-поршневые системы.

Насколько популярен роторный дизельный двигатель?

Первыми машинами, на которых был установлен ДВС Ванкеля, стали легковушки NSU Spider 1964 года выпуска, мощностью в 54 л.с., что позволяло разгонять транспортные средства до 150 км/ч. Далее, в 1967 году, был создан стендовый вариант седана NSU Ro-80, красивый и даже элегантный, с суженым капотом и несколько более высоким багажником. В серийное производство он так и не вышел. Впрочем, именно этот автомобиль подтолкнул многие компании покупать лицензии на роторный дизельный двигатель. В их число вошли Toyota, Citroen, GM, Mazda. Нигде новинка не прижилась. Почему? Тому причиной были серьезные ее недостатки.

Образуемая стенками статора и ротора камера значительно превышает объем классического цилиндра, топливно-воздушная смесь получается неравномерной. Из-за чего даже с применением синхронного разряда двух свечей не обеспечивается полное сгорание топлива. Как следствие – ДВС неэкономичен и неэкологичен. Именно поэтому, когда разразился топливный кризис, NSU, сделавшая ставку на роторные двигатели, была вынуждена слиться с Volkswagen, где от дискредитировавших себя «ванкелей» отказались.

Компанией Mercedes-Benz было выпущено лишь два автомобиля с ротором – С111 первого (280 л.с., 257.5 км/ч, 100 км/ч за 5 сек) и второго (350 л.с., 300 км/ч, 100 км/ч за 4.8 сек) поколения. Компанией Chevrolet также были выпущены две пробные машины Corvette, с двухсекционным двигателем на 266 л.с. и с четырехсекционным на 390 л.с., но все ограничилось их демонстрацией. За 2 года, начиная с 1974, компанией Citroen были выпущены с конвейера 874 автомобиля Citroen GS Birotor мощностью в 107 л. с., затем их отозвали для ликвидации, однако около 200 так и остались у автолюбителей. А значит, есть вероятность встретить их сегодня на дорогах Германии, Дании или Швейцарии, если, конечно, их владельцам дался капитальный ремонт роторного двигателя.

Разработка осуществлялась на заводе ВАЗ. В 1976 году был качественно изменен двигатель Ваз-311, а через шесть лет массово стала выпускаться марка Ваз-21018 с ротором мощностью 70 л.с. Правда, на всей серии вскоре был установлен поршневой ДВС, поскольку все «ванкели» сломались при обкатке, и потребовалась замена роторного двигателя. С 1983 года с конвейера стали съезжать модели Ваз-411 и Ваз-413 на 120 и 140 л.с. соответственно. Ими были оснащены отряды ГАИ, МВД и КГБ. В настоящее время роторами занимается исключительно компания Mazda.

Возможен ли ремонт роторного двигателя своими руками?

Самостоятельно что-либо сделать с ДВС Ванкеля довольно сложно. Наиболее доступное действие – замена свечей. На первых моделях они были вмонтированы непосредственно в неподвижный вал, вокруг которого вращался не только ротор, но и сам корпус. В дальнейшем, наоборот, статор сделали неподвижным, установив в его стенке 2 свечи напротив клапанов впрыска топлива и выпуска отработанных газов. Любые другие ремонтные работы, если вы привыкли к классическим поршневым ДВС, практически невозможны.

В двигателе Ванкеля деталей на 40 % меньше, чем в стандартном ДВС, работа которого основана на ЦПГ (цилиндро-поршневой группе).

Опорные вкладыши вала меняются в том случае, если начала проглядывать медь, для этого снимаем шестерни, осуществляем замену и снова напрессовываем зубчатые колеса. Затем осматриваем сальники и, если необходимо, меняем их тоже. Осуществляя ремонт роторного двигателя своими руками, будьте внимательны при снятии и установке пружин маслосъемных колец, передние и задние различаются по форме. Торцевые пластины тоже при необходимости подвергаются замене, причем устанавливать их нужно согласно буквенной маркировке.

• Автор: Егор
• Распечатать

Оцените статью:

(2 голоса, среднее: 5 из 5)

Поделитесь с друзьями!

Adblock
detector

11,6-литровый крупноблочный дизельный роторный двигатель был слишком хорош для этого мира

Несмотря на усилия всех автопроизводителей по совершенствованию роторного двигателя Ванкеля, его преимущества перед поршневыми двигателями так и не материализовались. Все, от GM до Mercedes-Benz, пытались заставить его работать, но только Mazda застряла с ним далеко за пределами экспериментальной фазы, и даже она в значительной степени отказалась от Ванкеля с прекращением производства RX-8. Несмотря на недостатки ротора, один американский стартап попытался оспорить дело Ванкеля — не в автомобилях, а в виде 11,6-литрового дизельного двигателя с большим блоком.

Названный моделью 2116R, этот Rotary Rex был создан начинающим поставщиком судовых двигателей Rotary Power International. Согласно архивным маркетинговым материалам, датированным августом 2000 года, 2116R представлял собой двухроторный агрегат с алюминиевым блоком и послойной системой непосредственного впрыска, воспламеняемой от свечи зажигания, которая, несмотря на низкую степень сжатия 8,5:1, по-видимому, позволила бы 2116R работать на всем, от бензина до керосина, дизельного топлива или топлива для реактивных двигателей. Говорят, что пиковая мощность составляла 1000 лошадиных сил при 3600 об / мин, а максимальный крутящий момент — около 1550 фунт-футов при 2400 об / мин.

RPI предложила свой 2116R в качестве основы для более широкой линейки судовых роторных двигателей, включая четырехроторный 23,1-литровый 4231R и шестироторный 34,7-литровый 6347R, которые могли производить 2000 и 3000 лошадиных сил соответственно. Более высокая удельная мощность Ванкеля в 2,5 фунта на лошадиную силу по сравнению с заявленными четырьмя современными морскими дизелями, нормированным RPI, не потребовала бы такой большой плавучести, чтобы удержаться на плаву при заданной выходной мощности, а их повышенные требования к охлаждению были компенсированы свободным наличием морской воды. . Так в чем подвох?

RPI Модель 2116R, Facebook | ROTARY RELOADED Garage

Что ж, при цене в 165 000 долларов запрашиваемая цена 2116R была признана примерно на 45 000 долларов выше, чем у высококлассного морского поршневого двигателя, производящего аналогичную мощность, и, как и все роторные машины Ванкеля, он бы сжигал дополнительное топливо. RPI, по-видимому, говорил о планах испытать трио 2116R на «быстром пароме, который будет построен на западном побережье» в начале 2000-х годов, но нет уверенности, что эти планы когда-либо были реализованы.

По-видимому, без каких-либо берущих, RPI вернулся к чертежной доске и в ноябре 2001 года вернулся с еще более радикальной вращательной идеей: генератором Ванкеля, работающим на водороде. Учитывая, что потенциал водорода как топлива все еще является предметом споров 19Спустя годы это предложение, направленное на достижение успеха, не способствовало развитию бизнеса, и, как сообщалось в пресс-релизе за октябрь 2002 г., впоследствии компания была организована. После перестановки RPI, похоже, снизила свои амбиции до меньшего, 250-сильного Wankel, названного Series 70 в ноябрьском выпуске MotorBoating за ноябрь 2002 года, который он продемонстрировал на Международной выставке лодок в Форт-Лодердейле в 2002 году.

Но Series 70, по-видимому, не произвела фурора, поскольку следующие два года RPI провела почти полностью в тени, прежде чем, по-видимому, прекратила свое существование в 2005 году, когда была подана последняя заявка в SEC. Регистрация на веб-сайтах, перечисленных в маркетинговых материалах выше, подтверждает отсутствие дальнейшего присутствия в Интернете ни компании Pegasus Power, ни компании-партнера, а ее второй партнер Abejon Rotary Power, похоже, прекратил свое существование в 2011 году. 0003

Так заканчивается история этого чудовищного морского винтокрыла, хотя есть надежда, что его CAD-файлы все еще находятся на потерянном жестком диске и ждут, когда их снова откроют. Может быть, тогда 2116R, наконец, сможет найти свое законное место в моторном отсеке Mazda RX-7 или, что еще лучше, REPU.

Есть совет? Отправьте нам сообщение: [email protected]

h/t Car Expert

Роторный дизель: Мощность без поршней

| Характеристики

Поршни не нужны

Прототип дизельного роторного двигателя X4 компании LiquidPiston весит 60 фунтов и развивает потрясающие 40 л.с. Масштабируемый размер и выходная мощность делают его идеальным для таких приложений, как невооруженные летательные аппараты, расширители диапазона, небольшие транспортные средства, портативное оборудование повышенной мощности и робототехника.

Создание дизельного двигателя, в котором не используются традиционные поршни, может показаться странным, но в современную эпоху высокой эффективности, низкого уровня выбросов и снижения веса двигатель с нетрадиционным ротором может стать ключом к будущему.

Роторная силовая установка с воспламенением от сжатия не является новой концепцией; идея восходит примерно к тому же периоду, когда был разработан первый роторный газовый двигатель Ванкеля (первый рабочий прототип Феликса Ванкеля был выпущен в 1957 году). Дизельная силовая установка Ванкеля, имеющая общую конструкцию со своими газовыми собратьями, использует треугольный ротор в овальном эпитрохоидальном корпусе. Эта конструкция предлагает эффективный двигатель с малой массой и плавной работой.

Проблема, которая не позволила двигателю реализоваться, заключается в конструкции камеры сгорания ротора Ванкеля, которая имеет удлиненную и выпуклую форму. Эта форма затрудняет достижение достаточно высокой степени сжатия для правильного воспламенения без чрезмерных потерь тепла. Необходим источник заряженного воздуха, но нагнетатели с коленчатым валом или выхлопом потребляют слишком много энергии, чтобы быть эффективными. Таким образом, использование сжатого воздуха, подаваемого извне, является единственным способом заставить двигатель работать. Ванкель придумал внешний нагнетатель, чтобы попытаться решить проблему. Еще одна проблема с конструкцией заключается в том, чтобы камера сгорания была расположена под правильным углом к ​​форсунке для обеспечения правильной воздушно-топливной смеси.

Прототип дизельного роторного двигателя X4 компании LiquidPiston весит 60 фунтов и развивает потрясающие 40 л.с. Масштабируемый размер и выходная мощность делают его идеальным для таких приложений, как невооруженные летательные аппараты, расширители диапазона, небольшие транспортные средства, портативное оборудование повышенной мощности и робототехника.

Несколько разных компаний работали над прототипами роторных дизелей Ванкеля. Daimler-Benz, MAN, Krupp и KHD создали совместное предприятие под названием Diesel-Ring, но обнаружили, что его конструкция недостаточна для дизельного топлива. Еще одна компания, экспериментировавшая с роторными двигателями, — Rolls-Royce. Было потрачено много ресурсов на выяснение того, как заставить ротор работать должным образом в качестве дизельной силовой установки, сосредоточившись на использовании второго, большего ротора для наддува основного меньшего и, в конечном итоге, достижения необходимой высокой степени сжатия. Эта двухступенчатая конфигурация ротора дала двигателю 8-образный корпус. Но после многих попыток (прототипов) и неудачных попыток оправдать ожидания от концепции отказались.

Хотя в прошлом роторный дизель так и не вышел за пределы стадии разработки прототипа, концепция заслуживает внимания. Это легкий, компактный двигатель с хорошим соотношением мощности и веса. Это качество привлекло к этой идее такие компании, как LiquidPiston.

Конструкция LiquidPiston X Engine больше напоминает «перевернутый» Ванкеля. Уплотнения, обычно находящиеся на роторе двигателя Ванкеля, встроены в корпус. X работает по новому термодинамическому циклу и решает проблемы с уплотнением, охлаждением, смазкой, выбросами и эффективностью, присущие оригинальной роторной конструкции. Этот новый цикл является высокоэффективным гибридным циклом компании.

Существует значительная разница в размерах между обычным дизельным двигателем мощностью 35 л.с. слева и роторным дизельным двигателем LiquidPiston мощностью 40 л. с. справа.

HEHC сочетает в себе преимущества термодинамических циклов Дизеля, Отто и Аткинсона. Для максимальной эффективности HEHC сжимает воздух до высокой степени, непосредственно впрыскивает топливо и запускает сжатие. Задержка (плоская область) вблизи верхней мертвой точки заставляет сгорание происходить в условиях почти постоянного объема, что создает больший объем расширения, чем объем сжатия. Это означает, что воздушно-топливная смесь воспламеняется как дизель и горит намного дольше, чем обычно, что обеспечивает более полное сгорание. Выбросы уменьшаются, и высокое давление в камере воздействует на ротор до тех пор, пока оно почти не достигает атмосферного давления, и почти вся доступная энергия используется до достижения выпускного отверстия. Напротив, обычный двигатель внутреннего сгорания выпускает наполненные энергией выхлопные газы под высоким давлением.

Другим элементом HEHC является пропуск циклов, который модулирует мощность и обеспечивает высокую эффективность при низких настройках мощности, одновременно охлаждая внутреннюю стенку двигателя и обеспечивая частичную рекуперацию тепла. Благодаря конструкции, которая преобразует гораздо больше тепловой энергии в механическую силу, блоку двигателя требуется меньше тепла, что означает отсутствие необходимости в системе охлаждения, заполненной водой. Если двигатель нуждается в охлаждении, впрыск можно пропустить, а для отвода тепла можно всасывать только холодный воздух. Другой вариант — впрыск воды для внутреннего охлаждения двигателя. Затем часть энергии охлаждения восстанавливается, когда вода превращается в пар, увеличивая давление в камере.

Двухступенчатый роторный дизельный двигатель Rolls Royce представляет собой уникальную восьмиобразную конструкцию. Больший ротор используется для наддува меньшего для достижения достаточного сжатия.

В X Engine мало движущихся компонентов. Он имеет ротор (основной рабочий компонент) и эксцентриковый вал. Единственные другие детали, которые работают, — это форсунки, топливные насосы и масляные насосы, что делает двигатель чрезвычайно простым. На один оборот ротора приходится три акта сгорания, что приводит к высокой удельной мощности.