Автомобильные роторно-поршневые двигатели (1964 год) - часть 21

К особенностям РПД следует отнести наличие у него зон с различной температурой, что способствует появлению неравномерных термических деформаций корпуса, и высокую тепловую нагрузку свечи зажигания. Чтобы избежать этого, применяют направленную систему охлаждения и конденсаторное зажигание, что, однако, связано с усложнением конструкции двигателя.

Недостатком РПД в случае применения его на автомобиле является слишком низкое расположение корпуса двигателя относительно оси эксцентрикового вала, что ухудшает проходимость автомобиля и не позволяет располагать в нижней части двигателя маслооборник с необходимым запасом масла. Поэтому в отношении общей компоновки автомобиля ПД, у которых блок и другие детали силового механизма могут быть размещены над осью коленчатого вала, имеют бесспорные преимущества. Применение для РПД цикла с воспламенением от сжатия затрудняется сложностью организации в его рабочих отсеках достаточно совершенного смесеобразования при впрыске топлива в конце такта сжатия.

Прямоугольная конфигурация этих отсеков почти исключает возможность создания в них устойчивых воздушных вихрей.

Вспомогательные смесеобразующие полости типа предкамер или вихревых камер не могут быть применены, так как их соединительные каналы имеют относительно большой диаметр, что недопустимо при расположении их на трохоидной поверхности. Выбор места расположения выходных отверстий вспомогательных полостей, которое было бы оптимальным для различных скоростных и нагрузочных режимов, весьма затруднителен.

Высокие давления газов при цикле с воспламенением от сжатия еще более затрудняют осуществление необходимого уплотнения рабочих отсеков и обеспечение требуемой прочности и жесткости эксцентрикового вала.

Сравнивая РПД с наиболее совершенными по комплексу всех показателей ГДТ (Форд-704 и Дженерал Моторе GT-305), можно отметить, что они почти одинаковы по удельным весам (1,345—1,630 кг/квт или 0.99— 1,20 кг/л. с.), компактности конструкции или удельному объему, по надежности действия и по достигнутым моторесурсу (1000 ч) и минимальному удельному расход] топлива [290—305 г/(квт*ч) или 212—225 г/(л.с.ч.)]

По стоимости и недифицитмости материалов, применяемых для изготовления основных деталей, РПД имеют значительное преимущество по сравнению с ГТД. Основные детали РПД изготовляются из чугуна, низколегированных сталей и алюминиевых сплавов, для деталей же ГТД (роторы турбин, лопатки направляющих аппаратов, камеры сгорания и т. д.) необходимы дорогие жаростойкие сплавы с высоким содержанием таких дефицитных компонентов, как никель, кобальт и т. л.

Несомненны преимущества РПД перед ГТД по суммарной трудоемкости изготовления. Конструкция ГТД после введения теплообменников, регулируемых элементов проточной части и многокаскадных схем промежуточного охлаждения воздуха значительно усложнилась. Наличие высокооборотных роторов и сильно нагруженных зубчатых передач требует не только особо точного изготовления, но и сложных методов контроля качества. По американским данным [14], трудоемкость изготовления современных автомобильных ГТД в 2 раза превышает трудоемкость изготовления равных им по мощности ПД. По этим данным трудоемкость изготовления РПД в 2 раза меньше, чем ПД.

РПД менее опасны в эксплуатации (так же как и ПД), чем ГТД. Поломки деталей РПД и ПД приводят только к остановке двигателя (за крайне редким исключением). Наличие у ГТД деталей, вращающихся с числам оборотов 50 000—60 000 в минуту, может вызвать при поломках полное разрушение двигателя с катастрофическими последствиями.

Роторно-поршневые двигатели, так же как и ПД, уступают ГТД по легкости пуска при низкой температуре окружающего воздуха и по необходимой продолжительности прогрева после пуска. Кроме того, к топливу, применяемому для РПД, предъявляются более высокие требования в отношении физико-химических свойств. Однако эти качества двигателей имеют значение лишь в определеных климатических или эксплуатационных условиях и не играют большой роли для автомобильного транспорта.

Путем некоторого усложнения конструкции РПД и ПД, предназначаемых для применения в особых условиях, их можно сделать многотопливными, резко улучшить пусковые качества и сократить время их прогрева.

Протекание кривой крутящего момента у РПД и у ПД менее благоприятно, чем у ГТД (коэффициент приспособляемости у ГТД доходит до 2, в то время как у лучших в этом отношении ПД он достигает лишь 1,2—1,3). Это позволяет применять для автомобилей, оборудованных ГТД, более простые и дешевые коробки передач и реже пользоваться ими.

Для компенсации менее благоприятного протекания у РПД и ПД тяговой характеристики можно применять автоматическую трансмиссию. Однако для ПД это ограничивается высокой стоимостью такой трансмиссии. Для относительно дешевых РПД применение ее может быть экономически целесообразно, так как суммарная стоимость автоматической трансмиссии и РПД может не превысить допустимого предела.

РПД и ПД имеют значительно более высокий расход смазочного масла, чем ГТД, стоимость которого в балансе эксплуатационных расходов современных автомобилей относительно невелика. Для силовых установок с РПД и ПД, имеющих жидкостное охлаждение, необходимы громоздкие радиаторы, которые не требуются для ГТД. Применение для РПД и ПД воздушного охлаждения устраняет необходимость установки радиатора.

Подводя итоги, можно утверждать, что при сравнении РПД с ГТД последние при настоящем состоянии их развития не имеют решающих преимуществ, хотя экспериментально-конструкторские работы по автомобильным ГТД ведутся около 15 лет, а по РПД всего 3—4 года.

Перспективы практического применения РПД с планетарным движением ротора почти полностью определяются тем, насколько успешно удастся в будущем решить проблему долговечности их элементов уплотнения и рабочих поверхностей корпуса.

В первую очередь следует ожидать внедрения РПД на дешевых легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности, для которых низкая стоимость, компактность и малый вес двигателя особенно важны.

Удельные показатели компактности и веса РПД достигают оптимума при мощности одного отсека 45— 60 квт (60—80 л. с.). При более высоких мощностях, необходимых для автомобилей других категорий, целесообразен переход от односекционного исполнения к многосекционному, что уменьшает преимущества РПД в отношении простоты конструкции.

Широкое применение РПД на автомобилях средней и большой грузоподъемности возможно лишь тогда, когда они по надежности действия, долговечности и топливной экономичности приблизятся к современным ПД с воспламенением от сжатия (дизелей).

Топливная экономичность ГТД, а также удельные показатели их компактности и веса тем выше, чем выше их мощность. Поэтому трудно сейчас определить, какой из двигателей (РПД или ГТД) будет преимущественно применяться в тех областях автомобильной техники, для которых требуются двигатели особо большой мощности Дальнейшие работы по РПД с планетарным движением ротора должны быть в первую очередь направлены на повышение износоустойчивости и долговечности систем уплотнения и рабочих поверхностей корпуса, а также на улучшение топливной экономичности двигателей.

Наряду с этим не следует исключать возможность создания других более совершенных схем РПД и систем уплотнения рабочих отсеков.

ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ РОТОРНО-ПОРШНЕВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПЛАНЕТАРНЫМ ДВИЖЕНИЕМ РОТОРОВ И ТРОХОИДНЫМ ПРОФИЛЕМ КОРПУСОВ

СПИСОК ПАТЕНТОВ И АВТОРСКИХ СВИДЕТЕЛЬСТВ, НА КОТОРЫЕ ЕСТЬ ССЫЛКИ В ТЕКСТЕ
Автор
Борковский К. Ф. Фролов В. Т.

Маслов В. В.

Киселев Г. А. Федоров А. П. и Парри П. И Кропачев П. А. Пельцер А. И.

Максимов М. В.

Полянский Е. А. Индриксон Г. П.

Кузько Ю. П. Майлар (MaiHard) Ружицкий Г. Applton С.

Baylin S.

Paschke G. D. Wankel F.

Wank el F.

Wankel F.

Wankel F.

Wood A. H. Hammers E. E.
ЛИТЕРАТУРА:

1. Бен иов ич В. С. и Гостев В. Б. Определение парамет-тров роторно-поршневого двигателя. Вып. 139. НАМИ, М., 1961.

2. Вукалович М. П. и Новиков И. И. Техническая термодинамика. М., Госэнергоиздат, 1955.

3. Дейч М. Е., Техническая газодинамика. М., Госэнергоиздат, 1961.

4. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., Госэнергоиздат, 1961.

5. К васен к о-Н и лов В М. Геометрические отношения роторного ДВС. — «Известия АН СССР» (ОТН. Энергетика и автоматика), 1961, № 3.

6. Литвии Ф. Л. Теория зубчатых передач. М., Физматгиз,

1960.

7 Рогу с-П о л ь с к и й. Ротативный двигатель. — «За рулем»,

1961, № 12.

8. С а вел о в А. А. Плоские кривые. М., Физматгиз, 1960.

9. Чистозвоиов С. Б. Роторный двигатель внутреннего сгорания. — «Вестник НТО ОХР», 1960, № 9.

10. Ч и с то з в о н о в С. Б. иХанииН. С. Проблема роторных автомобильных двигателей. — «Автомобильная промышленность», 1961, № 2.

11. Шварц А. М. Изобретающим роторные двигатели. — «Изобретатель и рационализатор», 1961, № 7.

12 Be п tele М. New Rotatings Cembistion Engines by Curtiss-Wricht. — «SAE», 1961, v. 69, N 5,

13. Bantele M. Weitrrenwicklung von Rotationsverbennungs Motoren bei Curtiss-Wricht. — «MTZ», 1962, H. 9.

14. Callahan Y. M. U. S. Markers eye Wankel Engine — «Automotive News», 1962, v. 284, N. 3865.

15 Carat ti D. 11 Motore Rotante Wankel.— «Auto ltaliano», 1961, t. 42.

16. W a n k e 1 F., F г о e d e W. Bauart und Gegenwartiger Entwick-lungs stand einer Trochoiden rotationskolbenmaschine. — «MTZ»,

1960, H 2.

17. Froede W. Entwicklungsarbeiten an Dreh und Kreiskolben Maschinen als Verbennungsmotoren. — «VDI Zeitschruft», 1960, March 2.

18. F г о e d e W. Kjeiskolbenmotoren Bauart NSU-Wankel. — «MTZ».

1961, H. 1.

19. Her ley C. W. Rotating Combustion Engine, — «SAE», 1960, N 6.

20. Huber E. W. Rotations Kolben-maschinen als Verben-

nungsmotoren.— «ATZ», 1960, N 3.

21. Huber E. W. Thermodynamische an der Verbrennungs-moto-ren. — tVDY Zeitschrift», 1960. March 2.

22. Huf F. Hustorique des mashines a piston rotatif. — «Revue Automobile», H. 16. 1961, N 49.

23. Innovation in Engine Principles. — «The Oil Engine and Gas Turbine», June, 1961.

24. M а с k e r 1 e I. Prispevek k resenirozvodu s krouzivym

piston. — «Automobil», 1962, N 49.

25. Mundy H. Wankel Rotary Expansion Engine.— «The Autocar», H. 19 1960.

26. Trochoidal Theorem. — «The Autocap>, 4 Dec. 1959.

27. Froede W. Auszuge aus neueren Entwicklungsarbeiten am

Kreiskolbenmotor Bauart NSU-Wankel. — «MTZ», April, 1963.

28. Zowrey J. The Wankelsare Coming. — «The Motor», May 1,

1963.

содержание .. 19 20 21