Автомобильные роторно-поршневые двигатели (1964 год) - часть 7

Схемы двигателей внешнего сгорания

Большинство перечисленных выше схем РПД могут быть использованы как в случае осуществления внутреннего сгорания в рабочих отсеках двигателя, так и при использовании РПД в качестве объемных турбин при применении систем внешнего сгорания. В этом отношении заслуживают внимания схемы, в которых предусматривается непрерывное равномерное вращение роторов,

что позволяет получить более компактный силовой агрегат.

На фиг. 19. показана схема силовой установки, имеющей РПД внешнего сгорания, осуществляемого в специальной камере 4 (фиг.. 19, б). Сжатый воздух подается в последнюю объемными нагнетателями.

Фиг. 19. Схема роторного двигателя внешнего сгорания Планше:
I — ротор; 2 — заслонка; 3 — корпус; 4 — камера сгорания.

Ротор 1 (фиг. 19, а) с одним выступом равномерно вращается в цилиндрическом отверстии корпуса и периодически сопрягается с заслонкой 2. Этим обеспечивается периодическое изменение объема рабочих отсеков, что позволяет использовать двигатель в качестве объемной расширительной турбины.

Созданию РПД внешнего сгорания препятствует чрезмерная температурная напряженность деталей корпуса

и особенно ротора, непрерывно обтекаемого горячим газом, наряду с теми же недостатками, которые пока ограничивают использование РПД внутреннего сгорания с равномерно вращающимися роторами. Вследствие высокой температуры деталей РПД и невозможности достаточной смазки элементов сопряжения обеспечить надежную работу двигателей с внешним сгоранием значительно труднее, чем двигателей с внутренним сгоранием. Поэтому применение РПД с внешним сгоранием не имело успеха.

Наряду с идеей использования роторно-поршневых двигателей в качестве расширительных машин выдвинут ряд предложений о применении роторных генераторов газа в составе турбопоршневых установок.

В периодической технической литературе, так же как и в патентной, мало содержится подробных сведений о специальных системах уплотнения рабочих отсеков и результатах доводки и исследования этих систем. Исключение представляют в основном данные об уплотнениях РПД с одним -ротором, совершающим планетарное движение, опубликованные изобретателями Ф. Ванкель, В. Фреде, Ч. Бентеле, А. И. Пельцером и фирмами НСУ и Кертис-Райт.

Сравнение совершенства различных роторно-поршневых двигателей

Основываясь на приведенных выше сведениях о РПД и исходя из основных целей их разработки, можно дать приближенную сравнительную оценку РПД разных видов, сопоставляя их с ПД.

преимуществ по сравнению с ПД. В то же время рПД с равномерно вращающимися роторами или заслонками допускают увеличение частоты циклов, так как в этих двигателях амплитуда переменных циклических сил инерции теоретически может быть доведена до нуля.

3. При использовании контактных систем уплотнений рабочих отсеков допустимая окружная скорость скольжения в сопряжениях элементов, ограничивающих отсеки РПД, может зависеть от тех же -факторов, которые препятствуют повышению средней скорости скольжения поршней в ПД. В этом отношении, а также по величине механических потерь все схемы РПД не имеют преимуществ по сравнению с ПД. В то же время применение в РПД бесконтактных уплотнений пока не было успешным.

В связи с тем, что механические потери в РПД главным образом зависят от средней относительной скорости скольжения в сопряжениях элементов уплотнения рабочих отсеков, РПД рассмотренных видов по величине относительных механических потерь и по износостойкости основных деталей не обладают преимуществами по сравнению с ПД, а скорее уступают последним вследствие большей напряженности контактных поверхностей.

4. По удобству размещения элементов систем уплотнения рабочих отсеков и по условиям сопряжения подвижных элементов контактных систем уплотнения с неподвижными поверхностями РПД всех видов уступают ПД. Особенно существенные недостатки в этом отношении имеют РПД с заслонками, скользящими в пазах корпуса, и РПД с заслонками, шарнирно укрепленными в корпусе.

Из РПД с равномерно вращающимися роторами или заслонками наилучшие возможности размещения систем уплотнения могут быть обеспечены в РПД с планетарным движением ротора. Реализация таких схем в принципе позволяет получить очень простую конструкцию РПД.

5. Ряд схем РПД не имеют перспектив для внедрения, так как у них мет преимуществ по сравнению с ПД или в них нельзя осуществить достаточно эффективную и надежную систему уплотнений. Это, в частности относится к большинству схем, аналогичных схемам воздушных нагнетателей, к РПД с неравномерным движением поршней, а также к РПД с заслонками в корпусе или на роторе.

Рассмотрим, в какой мере реализация описанных выше схем РПД позволяет решить задачи, которые ставятся при создании этих двигателей. Можно констатировать, что использование большинства из перечисленных схем РПД .позволит повысить компактность двигателя по сравнению с поршневыми двигателями, устранить клапанные газораспределительные механизмы и в целом значительно упростить конструкцию.

Применение ряда схем РПД с неравномерным (за один цикл) движением звеньев не позволяет устранить знакопеременные силы инерции, действующие на звенья механизма. Поэтому создание двигателей с вращательно-возвратным движением поршней или заслонок не позволяет решить одну из основных задач, которую ставят при создании РПД, — повышение скоростного режима.

Более высокая температура деталей и ухудшение условий смазки сопряжений в двухтактных двигателях, а также ухудшение очистки рабочих отсеков от отработавших газов — вот те затруднения, которые необходимо преодолеть при создании двухтактных РПД.

В большинстве схем и конструкций РПД намечается осуществлять четырехтактный цикл. Это дает возможность уменьшить тепловую нагрузку на поршни и несколько повысить топливную экономичность двигателя по сравнению с двухтактным. В то же время в большинстве схем четырехтактных РПД удается осуществлять все такты цикла за один оборот ротора.

В роторно-поршневых двигателях шеститактный цикл осуществить проще, чем в поршневых.

Обобщая результаты работ в области РПД, можно отметить, что определенные практические успехи, определяемые выпуском ряда экспериментальных образцов, их успешными испытаниями на стендах и автомобилях и получением опытных данных, подтверждающих высокую компактность и удовлетворительную топливную экономичность РПД, были впервые получены лишь по двигателям с одним ротором, совершающим планетарное движение (двигатели НСУ-Ванкель и Кертис-Райт).

Очевидно, что долговечность опытных РПД, выполненных по другим схемам, (была совершенно недостаточной для постановки вопроса о широких экспериментальных работах и тем более о внедрении этих двигателей взамен ПД вследствие неудовлетворительного

решения проблемы уплотнений или (ненадежности механизма двигателя.

Это объясняется принципиальным несовершенствова-нием устройства уплотнений у большинства схем РПД.

Лишь в РПД с планетарным, абсолютным или относительным движением роторов обеспечено сочетание равномерного вращения роторов и движения элементов систем уплотнения, а также непрерывного сопряжения подвижных и неподвижных элементов, формирующих рабочие отсеки. В отношении компактностей веса такие РПД имеют не меньшие преимущества, чем РПД других схем. Поэтому последующие опытные работы по РПД должны быть направлены на усовершенствование модификаций двигателей с одним ротором в отсеке, совершающим планетарное движение, или на изобретение более совершенных схем, позволяющих в еще большей мере рационализировать действие элементов системы уплотнений и повысить срок службы и компактность двигателя.

ЭЛЕМЕНТЫ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА РОТОРНО-ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ЗУБЧАТЫМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ РОТОРОВ

Параметры напряженности рабочего процесса и внешние показатели

В рабочих отсеках РПД происходят те же термодинамические циклы тепловых двигателей, что и в обычных ПД.

Как было отмечено выше, эффективность уплотнения рабочих отсеков РПД пока значительно ниже, чем эффективность уплотнения цилиндров ПД. Вследствие этого и из-за невыгодной для организации дизельного процесса формы рабочих отсеков в выполненных образцах РПД, как правило, осуществляют циклы с воспламенением заряда от искры.

содержание .. 5 6 7 8 ..