Автомобильные роторно-поршневые двигатели (1964 год) - часть 16

Ниже приведены сроки службы деталей одного из первых РПД ККМ-250, зарегистрированные в 1960 г.
(в ч):

Ротор.....................883

Торцовые планки ............... 883

Уплотняющие лопатки.............410

Угловые сухарики...............883

Маслоуплотнитель .............. 883

Маслоотводящий диск.............883

Шестерня с внутренними зубьями........883

Корпус....................410

Боковые стенки корпуса............668

Канавка уплотняющего элемента........658

Эксцентриковый вал..............838

Маховик-противовес . . ............810

Подшипник ротора...............657

Характер износа уплотняющих лопаток показан на фиг. 47, из которой видно, что после 300 ч работы радиальный износ лопаток достиг 0,3 мм, а наибольший осевой износ 0,09 мм. Осевой износ по высоте лопатки неравномерен, поэтому пластинка из прямоугольной становится трапециевидной.

Все испытания РПД на долговечность проводились на смеси бензина с маслом в отношении 50: 1. Однако содержание масла, особенно при алюминиевом корпусе с хромированной рабочей поверхностью, можно уменьшить до 1/200.

Конструкция уплотнения рабочих отсеков РПД доведена до такого совершенства, что за 100-часовое испытание количество масла в баке не уменьшалось.

В настоящее время удельный расход масла у РПД составляет 0,38—0,75 г/ (вт • сек) [1—2 г/ (л. с. ч.)], что мало отличается от расхода масла у многих современных четырехтактных двигателей.

Одной из труднорешаемых проблем является обеспечение необходимой стойкости свечи зажигания, которая у РПД непрерывно соприкасается с горячими газами и не охлаждается периодически свежим зарядом, как у обычных поршневых двигателей. Кроме того, при прокручивании холодного РЛД перед пуском весьма вероятно забрасывание смазочного масла на электроды свечи под действием центробежной силы. Поэтому при больших нагрузках свеча зажигания в РПД нагревается до очень высокой температуры, а при малых на ней образуется нагар.

Фирма НСУ проводит износные испытания РПД, в которые входит работа двигателя в течение 100 ч на номинальном режиме и последующая длительная (до 900 ч) работа при нагрузке, равной 75% номинальной, и при номинальном числе оборотов.

Наиболее серьезным дефектом, обнаруженным при таких испытаниях, является появление поперечных быстро увеличивающихся борозд на корпусе, в зоне свечи зажигания вблизи положения ротора, соответствующего минимальному объему рабочих отсеков.

Из-за появления такого дефекта ряд двигателей не выдержал испытания по указанному выше режиму. Полагают, что дефект вызван вибрациями уплотняющих лопаток, Появляющимися, во-первых, из-за воздействия На них отрицательных ускорений при проходе мимо выпуклых участков трохоидной поверхности и, во-вторых, в связи с неравномерной термической деформацией этой поверхности.

Другим дефектом является закоксование уплотнительных элементов (в первую очередь торцовых .планок) в их канавках. Из-за этого дефекта РПД могут работать только на высококачественных смазочных маслах с моющими присадками.

Фиг. 48. Измененная конструкция системы уплотнения РПД НСУ-Ванкель:
1—угловой сухарик; 2 —радиальная лопатка; 3 — ленточная пружина.

Фиг. 49 РПД ККМ-400 с коробкой передач и главной передачей автомобиля Фольксваген.

Сухой вес двигателя равен 23 кг, при 6000 об/мин он развивает мощность свыше 36,8 квт (50 л. с.), имея примерно такие же среднее эффективное давление и коэффициент наполнения, как и двигатель ККМ-250. Однако минимальный удельный расход топлива у двигателя ККМ-400 несколько меньше, чем у двигателя ККМ-250,— 300 г/(квТ*ч) и составляет 300 г/(квт • ч) [220 г/(л. с. ч.)].

При установке РПД на легковые автомобили НСУ «Принц» в середине 1960 г. преследовались первоначально лишь рекламные цели. В дальнейшем, однако, был проведен ряд более обстоятельных дорожных испытаний.

При установке на автомобиль число оборотов вала понижалось до 6000—8000 в минуту, во-первых, для того, чтобы было можно использовать стандартную трансмиссию автомобиля и, во-вторых, для повышения надежности и экономичности самого двигателя. Двигатель оборудовался водяным радиатором и водяным насосом

от автомобиля ФИАТ-600, масляным радиатором автомобиля Фольксваген и специальным стартером-генератором, на оси которого посажен вентилятор системы охлаждения.

Стартер-генератор соединен с эксцентриковым валом РПД клиновым ремнем, при помощи которого осуществляется не только вращение генератора при работе двигателя, но и прокручивание вала РПД при пуске.

Пробеги первых двух автомобилей НСУ «Принц» с РПД ККМ-250 составили около 40 тыс. км у каждого. Несмотря на то, что мощность двигателей в результате

ограничения номинального числа оборотов была снижена до 22 квт (30 л. с.), динамические качества автомобиля оказались вполне удовлетворительными. РПД ККМ-250, пусковое число оборотов которого составляло примерно 500 в минуту, пускался практически так же легко, как и стандартный поршневой двигатель. Переключение передач при применении РПД требовалось несколько реже, торможение автомобиля двигателем было менее эффективным, чем у обычных четырехтактных двигателей, но лучше, чем у двухтактных.

На фиг. 50 показаны дорожные характеристики, полученные при испытании двух автомобилей НСУ «Принц» с двигателями ККМ-250 (кривая 1) и ККМ-400 (кривая 2) и одного автомобиля НСУ «Спорт-Принц» с двигателем ККМ-400 (кривая 3).

Фиг. 50. Дорожные характеристики автомобилей НСУ «Принц» и НСУ «Спорт-Принц» с РПД ККМ-250 и ККМ-400.

Как видно, при скорости 70 км/ч у всех трех автомобилей расход топлива получился равным приблизительно 5 л/100 км. Эксплуатационная топливная экономичность автомобилей НСУ с РПД оказалась даже несколько

лучше, чем при установке стандартного поршневого двигателя. Это может быть объяснено отмеченным выше благоприятным протеканием у РПД нагрузочных характеристик (см. фиг. 41).

При испытаниях автомобиля НСУ «Спорт-Принц» на ровных участках автострады удавалось развивать скорость до 160 км/ч.

В дальнейшем дорож.ные испытания велись как с РПД-400, так и с РПД-500; который рассматривается как окончательная автомобильная модификация, подготавливаемая для постановки на производство. К. концу 1962 г. суммарный пробег опытных автомобилей НСУ «Принц» и «Спорт-принц», оборудованных РПД, превысил 1 млн. км.

В течение 1961—1962 гг. фирма уделяла большое внимание устранению поперечных борозд на трохоидной поверхности корпуса. В качестве одного из средств борьбы с этим явлением запатентована предварительная коррекция теоретической формы трохоидной поверхности, компенсирующая ее неравномерную термическую деформацию во время работы. Запатентованы также радиальные уплотнительные лопатки с дуговой рабочей кромкой, применяемой для учета искривления образующих трохоидной поверхности «в результате их нагрева.

Существенное снижение темпа износа трохоидной поверхности корпуса (с 0,75 до 0,2 мк/ч) было обеспечено тщательным подбором материалов трущихся пар лопатка — корпус. Некоторые из корпусов с хромированной трохоидной поверхностью, на которой предварительно была накатана сетка мелких углублений, проработали без ремонта свыше 2000 ч.

В результате изучения движения охлаждающего масла через ротор при помощи прозрачных моделей и скоростной киносъемки разработана схема циркуляции масла, обусловившая равномерное охлаждение ротора и понизившая механические потери из-за взбалтывания масла внутри ротора.

Совместно с фирмой Гётце созданы весьма надежно работающие маслозадерживающие устройства типа пружинящих диафрагм.

Изучение распространения фронта пламени с помощью ионизационных датчиков, фотоэлементов и кварцевых окон позволило выбрать оптимальное расположение

свечи зажигания и выявить влияние на него числа оборотов и степени сжатия. Для ряда скоростных режимов оказалось целесообразным применение двух свечей зажигания. Было обнаружено, что при повышении степени сжатия более 8 распространение фронта пламени замедляется из-за уменьшения высоты камеры сгорания.

Определение нагрузки синхронизирующих шестерен ротора тензометрированием показало, что нагрузка эта в основном определяется точностью изготовления шестерен и их монтажа.

Тепловые балансы, повторно определявшиеся в течение 1961 —1962 гг., подтвердили, что потери тепла в охлаждающее масло почти не зависят от нагрузки и числа оборотов и равны примерно 7%. Потери тепла в охлаждающую воду меняются в зависимости от скоростного и нагрузочного режимов в пределах 11—22%. В полезную работу превращается 21—28% тепла, остальное тепло (40—50%) теряется в основном с отработавшими газами.

Фирма Р. Бош разработала для РПД специальные свечи зажигания, которые работают при полной нагрузке в течение 200 ч и вместе с тем позволяют двигателю устойчиво работать на холостом ходу при числе оборотов, равном 600 в минуту. Пусковое число оборотов РПД понижено до 130—150 в минуту. Для уменьшения устойчивого числа оборотов холостого хода и улучшения пусковых качеств РПД фирма НСУ применила дополнительные впускные окна, через которые подается обогащенная горючая смесь из особой секции карбюратора.

Для РПД оказалось возможным применение стартеров того же размера, что и для ПД такой же мощности, так как несколько повышенное пусковое число оборотов РПД вполне компенсируются меньшим моментом трогания с места.

В РПД фирмы НСУ применены прерыватели зажигания обычного механического типа. Наряду с этим фирма Р. Бош испытывает РПД с конденсаторной системой зажигания с полупроводниковым трансформатором и систему зажигания с пьезоэлектрическим возбудителем напряжения.

В связи с выявлением того, что долговечность РПД в значительной степени зависит от скоростного режима, числа оборотов новых моделей РПД фирмы НСУ не превышают 6000—8000 в минуту (в зависимости от размера РПД).

Вес узлов и деталей двигателя KKM-150L следующий (в кг):
Корпус (алюминиевый сплав)..........1,08

Ротор с уплотнениями.............1,03

Боковая крышка с масляным насосом......1,03

Боковая крышка с неподвижной шестерней . . . 1,03

Эксцентриковый вал с противовесом.......0,85

Маховик....................2,25

Мелкие детали................0,6

Динамо-стартер с вентилятором........6,68

содержание .. 14 15 16 17 ..