РОТОРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ВАЗ

АвтоВАЗ: Перемены на роторном фронте

Сегодня мы расскажем о нашем знакомстве с новым автомобилем, оснащенным роторнопоршневым двигателем Ванкеля. На московском автосалоне эта машина была представлена в полицейской форме. Впрочем, речь пойдет не только о ней, но и о новом поколении роторных двигателей, разработанных специальным конструкторским бюро АвтоВАЗа. Но сначала — самое главное: новое семейство «роторов», в отличие от предыдущего, предназначено теперь не только для «вооружения» автомобилей всевозможных спецслужб, но и для «обычных» автомобилистов.

НОВОЕ СЕМЕЙСТВО РОТОРНЫХ МОТОРОВ

Итак, новое семейство роторно-поршневых двигателей. Его основа — двигатель ВАЗ-415, который, в отличие от предшественников, можно назвать универсальным. То есть его установка возможна на любую вазовскую машину — переднеприводные Самары, заднеприводные Жигули и полноприводные Нивы. Кроме того, его можно будет применять на автомобилях АЗЛК, а в трехсекционном варианте — и на Волгах. А еще — на самолетах малой авиации…

Этот мотор соединил в себе достоинства двух моделей, выпускаемых ранее. Напомним, что это были за двигатели. Во-первых, ВАЗ413 (для Волги), в основе конструкции которого лежала концепция надежности. Он «вырос» в свою очередь из первого, еще односекционного, «ротора» BA3-311, которым в свое время комплектовались машины ВАЗ-21018. Во-вторых, ВАЗ-414 (для переднеприводных ВАЗов), где главными задачами были вопросы компоновки.

Покупка роторного мотора ВАЗ-415 з торцевим впуском

Новичок должен был унаследовать от BA3-413 достаточный ресурс (его пробег на Волгах достигал 300—320 тыс. км без разборки), а от мотора ВАЗ-414 — возможность установки на разных моделях автомобилей.

А принципиальные отличия новой конструкции таковы:

— компоновочные решения, позволяющие собирать двух-трехсекционные двигатели, причем и автомобильные, и авиационные, на одной технологической базе;

— оптимизация конструкции по тепловому состоянию;

— совместимость с системами впрыска топлива, что позволит в перспективе уложиться в международные требования по расходам и токсичности.

Заметим, что изготовление деталей для «роторов» не связано напрямую с достижениями военно-промышленного комплекса, а возможно на уровне общего машиностроения. При этом стоимость роторно-поршневого двигателя (РПД) предполагается удержать в районе 2500 долларов США — на уровне известного мотора Volkswagen мощностью 150 л. с.

Новые моторы рассчитаны на российские горючесмазочные материалы, в частности, на «жигулевское» моторное масло и бензин Аи-93 или А-92. Есть вариант, рассчитанный на бензин А-76, и даже двигатель, где октановое число бензина будет выбираться положением специального переключателя в салоне машины.

Двигатели могут быть оснащены распределенным впрыском топлива. Система впрыска представляет собой гибрид из комплектующих фирмы Bosch и отечественного блока управления. Возможно оборудование системой дожита и нейтрализации отработавших газов с учетом европейских и американских норм.

Расход масла «на угар» (0,4—0,5% от расхода топлива) находится на уровне поршневых двигателей, а расход топлива составляет 190—195 грамм на одну лошадиную силу в час, что в пересчете на привычные значения означает увеличение эксплуатационных расходов в пределах одного литра на 100 км по сравнению с обычным мотором такой же мощности.

Итак, базовый двухсекционный двигатель ВАЗ-415.

Максимальная мощность — до 150 л. с. при 6000 об/мин, а максимальный крутящий момент — 19— 19,5 кгм при 4000 об/мин. При этом есть возможность закладывать различные характеристики кривой момента с помощью настройки системы впуска. Все зависит от места расположения впускного канала. Так, «радиальный» впуск позволяет получить спортивные и авиационные моторы с хорошим «верхом», а «торцевой» впрыск обеспечивает хорошую тяговитость «на низах».

ВАЗ-416 — это тоже двухсекционный двигатель, но уже повышенной мощности (свыше 150 л. е.), причем имеет форсированную модификацию, способную выдавать до 240—250 л. с.

И, наконец, ВАЗ-426 — это трехсекционный двигатель для авиации мощностью до 250 л. с.

Переоборудование автомобилей под «роторы» нового поколения максимально упрощено. Дело в том, что точки крепления этих моторов готовятся в нескольких вариантах, так, чтобы их можно было легко установить на стандартные посадочные места и ВАЗ2108, и ВАЗ-2110. и Жигулей, и Нивы.

Роторный двигатель по размерам близок к «восьмой» коробке передач, и его едва видно за воздушным фильтром

Правда, поскольку такой лихой мотор позволит автомобилю разгоняться до 210—215 км/ч (время разгона до 100 км/ч составит 8— 8,5 секунды), то после его установки потребуется значительная доработка подвески и тормозов, чтобы обеспечить надежность управления на высоких скоростях и максимальный ресурс агрегатов ходовой части.

Сначала пройдут работы с переднеприводными автомобилями, но вскоре это будет сделано и с «классикой», если, конечно, заднеприводные Жигули продержатся на производстве еще несколько лет.

Например, на Самары планируется устанавливать 14-дюймовые колеса и вентилируемые 14-дюймовые передние тормозные диски (от ВАЗ-2112), газонаполненные амортизаторы и т. д.

Первый этап работ будет посвящен автомобилям специального назначения (в народе — «кагэбэшным машинам»). В 1997 году планируется выпустить первые 500 автомобилей. Пока такая техника будет оснащаться серийными узлами трансмиссии.

А вот второй этап — это уже автомобили общего назначения, их начнут выпускать в 1998 году по несколько тысяч в год.

ПОСМОТРИМ

На нашем тесте побывал тот самый «полицейский» ВАЗ-2109-90, который и был представлен на автосалоне. Боевая раскраска, мигалки. Все, как положено. И ничто не намекает на то, что на этой машине установлен РПД.

Открываем капот. Вот оно! Двухсекционный роторный двигатель ВАЗ-415. Мощность — 135 л. е., момент — 18 кгм.

На вид сам двигатель чуть побольше «восьмой» коробки передач. Он укомплектован карбюратором Solex, система зажигания сдвоенная: два коммутатора, две катушки, по две свечи на каждой секции (основная и дожигающая).

Все навесное оборудование — генератор, бензонасос, масляный и водяной насосы — сгруппировано в зоне правого брызговика и легкодоступно для замены.

Машина пока имеет серийную (от «восьмерки») систему выпуска и ходовая часть — тоже серийная. Так что оценивать нам придется не специально подготовленный «роторный» автомобиль, а практически стандартную «девятку» с установленным на нее РПД.

В «гнезде» запаски автомобиля появился дополнительный топливный бак емкостью 60 литров.

ЗАВЕДЕМ

Запускаем двигатель. И сразу отмечаем два момента. Необычный дребезжаще-звенящий «голос» системы выпуска. Это разговаривают перегородки серийных глушителей. Дело в том, что РПД имеет высокое давление выхлопных газов, а «восьмая» система выпуска оказывает им приличное сопротивление, «съедая» часть мощности. Специальный глушитель, который позволит «снять» с ротора ВАЗ-415 максимальную мощность.

уже разрабатывают, а сейчас приходится слушать этот комарино-шмелиный «зуммер». Кстати, он прослушивается, пока двигатель не наберет тысячи три—четыре оборотов, а далее это подзванивание превращается в шум обычного выхлопа.

Второй момент — отсутствие вибраций. Руль и рычаг КПП совершенно «чистые», совсем не зудят.

И, держа в голове невесть откуда взявшееся мнение, что, дескать, у «ротора» совсем нет «низов», трогаемся.

ПОЕДЕМ

Сначала — в спокойной манере. Трогание с места довольно легкое, хотя и жестковатое, примерно как с серийным «восемьдесят третьим» мотором. Вторая, третья передачи. Добираемся до четвертой, где-то на шестидесяти включаем пятую. По впечатлениям, под капотом совершенно обычный мотор. Хотя нет, отличие все-таки нашлось. Торможение двигателем заметно менее эффективно, чем на серийном моторе.

Теперь попробуем динамичный стиль. Больше газу, резко бросаем сцепление. Машина не двигается с места, с визгом проворачивая колеса на сухом асфальте. Для того, чтобы она пошла, газ приходится чуть отпустить. Теперь нужна ювелирная работа акселератором, чтобы колеса если и проскальзывали, то незначительно.

На первой легко набираем 60 км/ч и переключаемся на вторую. Переключаемся скорее по привычке, стереотипно, так как по ощущениям двигатель этого еще не «просит». Спокойный, ровный «подхват» на второй и легкая, без надрыва, раскрутка до 120, 130, 135… Хватит, включаем третью. На ней машина без проблем «рисует» на спидометре 180 и продолжает ускорение. Но ведь у нас еще не использованы четвертая и пятая!

Обращает на себя внимание ровный разгон во всем диапазоне оборотов. Впечатление такое, что характеристика момента расположена почти горизонтально — никаких явных пиков. Машина по ощущениям очень напоминает электромобиль.

Здесь необычно «длинный» газ — вроде бы и нажал уже прилично, и раскрутил моторчик здорово, ан нет, можно еще дожать педаль и мотор будет раскручиваться еще и еще. При этом, как объяснили специалисты, двигатель легко крутится до 8000 оборотов. Правда, злоупотреблять этим не стоит.

Теперь попробуем «потянуть» моторчик. На четвертой сбрасываем скрость до сорока. Едет! До тридцати. Едет!

А теперь утопим акселератор в пол. Никакой детонации, никаких провалов. Только звук, издаваемый двигателем, становится похож на глухое ворчание. Разгон не впечатляет. Но как только стрелка спидометра заходит за цифру 40, ворчание стихает. К 50 км/ч звук двигателя уже становится обычным, ускорение более интенсивным. И дальше, если газ так и держать, можно загнать стрелку спидометра на «второй круг». Поражает при этом легкость и какая-то обыденность в работе мотора, отсутствие даже намека на напряжение или надрыв.

А если попробовать тронуться со второй? При попытке плавно отпустить сцепление на холостых оборотах, ротор явно намеревается заглохнуть. Больше газа! Колеса с визгом проворачиваются, и машина буквально прыгает вперед. А если после второй включить сразу пятую? И это проглотила, едет без всяких проблем.

Да, теперь и мы на собственном опыте убедились, что ряд передаточных чисел в коробке для такого движка должен быть новым. И тормоза должны быть более эффективными, и с подвеской автомобиля нужно поработать.

А теперь нам остается только ждать весны следущего года, когда для АРтеста будет предоставлен настоящий роторный автомобиль, который будет отличаться от серийного не только двигателем. Тогдато мы и займемся этой машиной более серьезно, в первую очередь — исследованиями динамических характеристик и управляемости.

Там, где «по штату» положено было быть «запаске», теперь установлен дополнительный бензобак. В итоге, с учетом милицейского специнструмента и перекочевавшей со своего места «запаски», емкость багажника практически свелась к нулю

Как работает двигатель Ванкеля

Роторно-поршневой двигатель ВАЗ411 состоит из двух секций, каждая из которых работает следующим образом (см. схему).

Во внутренней полости двигателя расположен трехгранный ротор-поршень 2, совершающий при рабочем цикле сложное вращательное движение одновременно вокруг двух осей: собственной продольной и оси вала отбора мощности — на ней ротор установлен с эксцентриситетом, а возможность взаимного вращения обеспечивают шарикоподшипники (на рисунках эксцентриковый вал не показан, поскольку расположен с другой стороны ротора).

Зависимость вращений такова. За один оборот вокруг своей оси ротор совершает три оборота на эксцентриковом валу, причем кинематическая зависимость этих вращений задается зубчатой планетарной парой: шестерня (3) с внешним зацеплением закреплена на корпусе двигателя 1 неподвижно, а роль сопрягаемой с ней детали выполняет внутренний зубчатый венец 4 самого ротора.

Площади граней ротора воспринимают силы давления газов и передают их на эксцентриковый вал, вызывая его вращение.

Когда ротор находится в положении, показанном на позиции I, в объеме 1, ограниченном гранью ВС ротора, происходит сгорание смеси и расширение газов, то есть совершается рабочий ход.

При дальнейшем вращении ротора его грань СА перекрывает выпускной и впускной каналы, и в объеме 2 заканчивается выпуск. При этом начинается процесс впуска в объеме 3 , а в объеме 4, ограниченном гранью АВ, происходит сжатие смеси.

На позиции II показано положение ротора, при котором в объеме заканчивается расширение продуктов сгорания и начинается выпуск. Когда ротор проходит положение, показанное на позиции III, его вершина С находится между выпускным и впускным каналами, и электрическая искра, проскакивающая между электродами свечей, воспламеняет смесь, сжатую в объеме , ограниченном гранью ВА.

На позиции IV показано положение ротора, соответствующее началу рабочего хода в объеме .

Таким образом, в роторно-поршневом двигателе с треугольным ротором в каждой из трех его рабочих камер последовательно происходит впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск. Все эти процессы совершаются за один оборот ротора.

Газораспределение в двигателе осуществляется путем перекрытия ротором выпускного и впускного каналов каждой секции двигателя.

Уважаемые читатели! На нашем сайте изложены основы конструкции разработанного в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова (АлтГТУ) роторного двигателя внутреннего сгорания турбокомпрессорного типа (РДТ). Это один из вариантов многочисленных конструкций роторно-поршневых двигателей. В нашей конструкции мы стремились сделать роторный двигатель как можно проще по конструкции, как можно технологичнее по изготовлению и при этом сделать его таким, чтобы он превосходил по технико-экономическим показателям современные двигатели внутреннего сгорания. На сайте изложены только те материалы, которые были запатентованы.

Над конструкцией РДТ работали студенты, аспиранты и преподаватели нашего технического университета под руководством основного автора изобретений к.т.н., профессора Токарева Александра Николаевича. В разработку конструкции двигателя внесли наибольший вклад Нешатаев В.В., Шубаро А.В., Токарев Ю.А., Токарев М.Ю., Сильченко И.

Купить двигатель ВАЗ 2108 недорого

В. В настоящее время на конструкцию РДТ получено 9 патентов, разработаны чертежи, ведется изготовление физической модели двигателя. Все расчеты велись для двигателя, предназначенного в качестве силового агрегата для средств малой механизации (мощность до 5-6 кВт). Применяемое топливо – бензин. В настоящее время нами разработано уже три варианта двигателя. Два последних из них доведены до стадии изготовления физических моделей.

Следует отметить, что в настоящее время изобретателям тяжело как никогда. Государство не заинтересовано в новых технических идеях, особенно в тех разработках, которые носят долгосрочный и рискованный характер. Бизнесу подавай сиюминутную прибыль. Научно-исследовательские институты, да и учебные заведения сами влачат жалкое существование. Остается надеяться, в основном, только на себя, на свой карман, да на помощь друзей и лиц, которым еще не безразличны новые идеи, новые разработки, в том числе и по роторным двигателям.

Обращаемся ко всем тем, кто поверит в перспективность нашей разработки, кто сможет оказать нам помощь в следующем:

— предложениями по усовершенствованию конструкции нашего роторного двигателя;

— изготовлением деталей для двигателя;

— не откажемся и от спонсорской помощи в виде оборудования для изготовления деталей двигателя, да и денежных средств.

Наш электронный адрес: e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Наш расчетный счет: 40817810702008905019 в Сибирском Банке Сбербанка РФ, г. Барнаул.

Реквизиты банка: Кор. счет — 30101810200000000604; БИК — 040173604; ИНН — 7707083893; КПП — 220202001

Банковская карта: VISA Classik; номер банковской карты — 4276020011283857

Яндекс Деньги — счет №410012089127329 в рублях

Сегодняшние спонсоры:

— Байкалов М.С., директор ООО «Тейси»,

— Епринцев А.С., директор Алтайгидромашсервис,

— Пономарёв А.Н., генеральный директор Автобазы №1, Специальные перевозки,

— Инновационно-технологический центр АлтГТУ

Мы уверены, что принципиально новые разработки рождаются там, где возникает идея, про которую многие специалисты говорят, что это бред, но находятся скептики, которые сомневаются в выводах специалистов, они работают над этой идеей и добиваются результатов.

Двигатель автомобиля ВАЗ 2108

Роторно-поршневой двигатель

Роторно-поршневой двигатель внутреннего сгорания (РПД, двигатель Ванкеля), 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. Особенность двигателя — применение трёхгранного ротора (поршня), имеющего вид треугольника Рело, вращающегося внутри цилиндра специального профиля, поверхность которого выполнена по эпитрохоиде.

Принцип работы роторно-поршневого двигателя

Установленный на валу ротор жёстко соединён с зубчатым колесом, которое входит в зацепление с неподвижной шестернёй — статором.

Ваз 2109 с роторным двигателем и его история

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. 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 ванкель 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.

Преимущества и недостатки роторно-поршневых двигателей

Преимущества перед обычными бензиновыми двигателями низкий уровень вибраций. РПД 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 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 см 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. 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. 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. Другой особенностью ротоного 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 роторного двигателя часто предусматривают 2 свечи. Высокие требования к исполнению 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.

Роторно поршневой двигатель ВАЗ

До недавнего времени только спецподразделения МВД и ФСК имели на "вооружении" эту удивительную технику. После того, как АвтоВАЗ в начале 1997-го получил соответствующие сертификаты, "Лады" с роторными двигателями появились в свободной продаже. Первый образец роторно-поршневого двигателя внутреннего сгорания (РПД), был испытан еще в феврале 1957-го. Ванкель провел обширные теоретические исследования форм рабочей полости и ротора, которые по его выкладкам, должны быть выполнены в виде эпитрохоиды. В компании NSU, где служил немецкий инженер, серьезно работали в этом направлении. В середине 60-го РПД был смонтирован на малолитражку NSU Prince. После доводки конструкции, осенью 1963 года, свет увидела первая серийная машина с двигателем Ванкеля — NSU Prince Spyder. Но выпускалась она не долго. Сначала фирму NSU поглотила более крупная компания, а затем и сам РПД не выдержал жесткой конкуренции с "поршневиками". В бывшем СССР народ тоже не был "лыком cшит". В 1974 году тогдашний генеральный директор ВАЗа В.Н. Поляков поставил задачу создать собственный РПД. Решение было поручено специальному конструкторскому бюро (СКБ РПД), которое возглавил Б.С. Поспелов. При всех достоинствах РПД — компактности, приемистости, отсутствии кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, а так же значительно меньших габаритов и массе при одинаковой с поршневыми двигателями внутреннего сгорания мощности, он имел и ряд серьезных недостатков. Основными на тот период были часто выходящие из строя уплотнительные элементы, плохая приспосабливаемость к изменениям внешней нагрузки, повышенный расход топлива и неудовлетворительные показатели по выбросам в отработавших газах. С таким набором плюсов и минусов и предстояло работать коллективу СКБ РПД Тольятти. Заметим, что отечественным разработчикам, в отличие от зарубежных, не пришлось воспользоваться наработками господина Ванкеля: денег на покупку лицензии или патента не было. Пошли проверенным "расейским" путем — достали серийный РПД фирмы NSU, разобрали, скопировали, где было не ясно — докумекали и сделали свой односекционный роторно-поршневой двигатель. Его появление датировано 1976 годом. Тогда первенец СКБ — ВАЗ-311 мощностью 70 л.с. — худо-бедно завращался, принеся надежду на будущее. Последующие пять лет ушли на доработку конструкции и борьбу с недостатками. В 1982 году на выставке НТТМ-82 вазовцы впервые продемонстрировали ВАЗ-21018 — автомобиль с роторно-поршневым двигателем. Машина представляла собой ВАЗ-21011 с силовым агрегатом ВАЗ-311. (Было выпущено 50 автомобилей для опробования в реальных условиях эксплуатации). Но первый блин оказался комом. Не поддержав машины необходимым сервисом и не подготовив соответствующим образом рядового покупателя, разработчики чуть было не загубили начатое дело. За пол года на 49 автомобилях заменили РПД на поршневые двигатели внутреннего сгорания. Основными неисправностями были выход из строя уплотнителей и подшипниковых узлов, появились также недостаточная сбалансированность роторно-эксцентрикового механизма (РЭМ) и плохая топливная экономичность. Взвесив все "за" и "против", решили отказаться от односекционного варианта РПД и бросить силы на разработку двухсекционного. При этом конструкторская мысль сосредоточилась на искоренении дефектов, выявленных в результате опытной эксплуатации. В итоге в 1982-83 гг. появились новые двигатели ВАЗ-411 (мощность 110-120 л.с., ширина ротора 70 мм) и ВАЗ 413 (140 л.с., ширина ротора 80 мм). Одновременно подыскивается сфера приложения "ротора". Конструкторы получают добро на применение разработок на практике от руководства МВД, ГАИ и КГБ — благо динамические и мощностные показатели моторы выдавали довольно неплохие, располагая при этом необходимым ресурсом, а топливная экономичность была тогда не столь важна. Так появились обычные на вид, но очень резвые ГАЗ-21, -24 и -3102, оснащенные моторами ВАЗ-314. В этот же период тольяттинские специалисты получают выгодный заказ на разработку роторных двигателей для легкой авиации и вертолетов. Автомобили временно отошли на второй план. Даже на появившиеся в 1984 году первые переднеприводные машины не обратили особого внимания. Тем не менее наработки, полученные в ходе сотрудничества с авиаторами, пошли на пользу. Лишь в 1992 году автомобильная тематика приобретает второе дыхание: появляется РПД для переднеприводных моделей (ВАЗ-414). С опозданием на целых 8 лет! Но, как говориться, лучше поздно чем никогда. Три года на доводку, и вот в конце 97 года базовый двигатель автомобильного направления — ВАЗ-415 — получил сертификат на право установки его на автомобиль общего назначения. До этого РПД устанавливался только на спец технику. ВАЗ-415 отличается от своих предшественников универсальностью. Его установка возможна на любую ВАЗовскую машину — "классику", передне- и полноприводные. Кроме того, РПД можно ставить на "Москвич", а в трехсекционном варианте (ВАЗ-425) — и на "Волгу".

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Двигатели ВАЗ 2110, 2111, 2112

Автомобили автоконцерна "ВАЗ" знают все люди нашей страны. На протяжении уже долгих лет этот производитель выпускает надежные, пр…

Самая необычная техника в миреКак увеличить мощность двигателя?Фото девушек на мотоциклах
ГЛАВНАЯ (Главная страница сайта) АВТО (Тест-драйвы, отзывы, обзоры различной техники) ТЮНИНГ (Все про тюнинг) ДВИГАТЕЛИ (Описание характеристик различных двигателей) ТЕОРИЯ (Статьи на технические темы) РЕМОНТ (Пошаговые инструкции для ремонта своими руками) ИНТЕРЕСНОЕ (Просто интересные публикации на разные авто-темы) ВСЕ СТАТЬИ (Все публикации которые есть на сайте)Цикл Отто — термодинамический цикл, описывающий рабочий процесс двигателя внутреннего сгорания с воспламенением сжатой смеси от постороннего источника энергии, цикл бензинового двигателя.© 2016 ciklotto.ru Все права защищены. Использование материалов сайта возможно только при условии установки активной прямой ссылки на наш ресурс.

Патент на изобретение №2463455

(19)

RU

(11)

2463455

(13)

C1

(51) МПК F01C1/356 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 05.10.2012 — нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011106969/06, 24.02.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

24.02.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 24.02.2011

(45) Опубликовано: 10.10.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2229610 C2, 27.05.2004. RU 2084639 C1, 20.07.1997. US 6935300 B2, 30.08.2005. GB 444706 A, 25.03.1936.

Адрес для переписки:

392020, г.Тамбов, ул. Чичканова, 91, кв.156, В.М. Панченко

(72) Автор(ы):

Панченко Владимир Митрофанович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Панченко Владимир Митрофанович (RU)

(54) РОТОРНО-ШАРОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению. Роторно-шаровый двигатель содержит корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру. Рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения. Выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя. В корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля. Один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса. Второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов. Шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя. Изобретение направлено на увеличение КПД двигателя. 4 з.п.ф., 1 ил.

Изобретение относится к области энергетического и транспортного машиностроения, в частности к двигателям, работающим от сгорания различных видов топлива, или подачи любого рабочего тела, обеспечивающего давление на ротор при определенных процессах, а также работающим на возвратной энергии отработавших газов в определенном режиме.

Изобретение позволяет увеличить КПД двигателя за счет замены значительной площади трения скольжения на более эффективное трение качения и создания рабочей камеры сегментарного профиля, уменьшить износ движущихся деталей, повысить надежность работы двигателя и увеличить максимальное количество оборотов за счет ликвидации выступов, заслонок, пружин и различных элементов, управляющих ими. Рабочий ход ротора более трехсот угловых градусов, поэтому относительно равномерный нагрев корпуса ротора и шаров дает несомненные преимущества перед другими роторными двигателями и особенно перед роторно-поршневым двигателем Ванкеля.

Роторно-шаровый двигатель состоит из корпуса (статора) с внутренней выточкой по окружности, обеспечивающей плотный контакт с внешней поверхностью шара, находящегося в гнезде ротора с момента подачи рабочего тела до выхода отработавших газов. В корпусе по скользящей посадке вращается ротор с внутренней выточкой сегментного профиля по внешней окружности, обеспечивающей плотный контакт с поверхностью шара, находящегося в корпусе. В поперечном сечении каждая выточка представляет собой сегмент, хорда которого в местах контакта ротора с корпусом меньше диаметра шара выточки в корпусе и в роторе образуют камеру сегментарного профиля. По выточкам шары обкатываются внешней поверхностью до половины их диаметра.

Один шар располагается в гнезде ротора, глубина которого больше половины его диаметра, плотно контактируя с ним и с выточкой корпуса. Второй шар движется в камере подачи рабочего тела корпуса, плотно контактируя с его внутренней цилиндрической поверхностью в местах их соприкосновения. Ограничитель, в котором могут располагаться электромагнитные элементы, позволяет шару углубляться в корпус только до уровня максимальной глубины выточки в корпусе, обеспечивая беспрепятственную обкатку шаров в точке их общего столкновения. Такая система исключает заклинивание при любых ситуациях и, в первую очередь, при отказе в работе электромагнитных элементов.

Известны роторные двигатели, в корпусах или роторах которых имеются неподвижные выступы и подвижные заслонки различной конструкции, а также пружины и прижимные устройства.

Патенты:

US 5479887 A, 02.01.1996 г.

RU 2229610 C2, 27.05.2004 г. (прототип).

RU 2251007 C2, 27.04.2005 г.

US 6935300 B2, 30.08.2005 г.

Недостатком всех известных устройств является большая площадь трения скольжения между движущимися элементами, влияющая на ускорение срока износа деталей и уменьшение КПД двигателя. В момент соприкосновения выступа с заслонкой происходит динамический удар, а пружины уменьшают степень надежности работы двигателя и ограничивают максимальное количество оборотов.

Кроме того, у всех известных роторных двигателей рабочая камера в поперечном сечении имеет прямоугольную форму. Но не известны двигатели, имеющие рабочую камеру сегментарного профиля, образуемую шарами.

Целью настоящего изобретения являются увеличение КПД за счет создания рабочей камеры в наиболее эффективной форме сегментарного профиля, уменьшение площади трения скольжения заменой экономичным трением качения, а также увеличение надежности в эксплуатации и создание условий для более высоких оборотов.

Таким образом, роторно-шаровый двигатель, содержащий корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру, отличается тем, что рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения.

Выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя.

В корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля.

При отсутствии различных подвижных заслонок и пружин один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса, а второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов.

Шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя.

На чертеже изображен поперечный разрез одной секции предлагаемого роторно-шарового двигателя внешнего сгорания топлива. Секция состоит из неподвижного корпуса 1 с внутренней расточкой 3, обеспечивающей плотный контакт с шаром ротора по всей площади их соприкосновения.

В корпусе 1 имеется камера поступления рабочего тела 8 в виде радиальной цилиндрической расточки с диаметром, обеспечивающим плотный контакт с шаром 5 в местах их соприкосновения. Эта расточка может иметь закругленное сужение внизу, обеспечивающее дополнительную герметизацию для предотвращения утечки рабочего тела.

Корпус по всей внутренней окружности имеет выточку сегментного профиля, по которой плотно обкатывается шар, расположенный в гнезде ротора. Выточка 10 аналогичного профиля имеется в роторе по всей внешней стороне его окружности. По этой выточке плотно обкатывается шар, расположенный в корпусе.

После установки в корпус 1 ротора 2 их выточки 3 и 10 сегментного профиля, хорды которых меньше диаметров шаров, образуют камеру сегментарного профиля.

Двигатель работает следующим образом. При поступлении рабочего тела через канал 6 в камеру 8 шар 5 под давлением рабочего тела плотно прижимается к выточке ротора, отделяя рабочую камеру от камеры выхода отработавших газов, и рабочее тело под давлением по каналу 9 направляется в рабочую камеру 10.

Роторный мотор на ваз 2108

Шар ротора 11 под воздействием давления рабочего тела движется по выточке корпуса, обеспечивая вращение ротора, а соответственно, и вала 13.

При прохождении шара 11 отверстий 4 через них с помощью известных регулировочных устройств, не показанных на чертеже, происходит разовый или постепенный выход (выхлоп) отработавших газов. Часть из них может направляться в ресивер для последующего их использования в качестве возвратной энергии.

Одновременно с началом выхода отработавших газов канал 6 перекрывается и прекращается давление рабочего тела на шары. Под действием инерции шар 11 выталкивает шар 5 в камеру подачи рабочего тела 8 до ограничителя 7, и без особых усилий шар ротора проходит мертвую точку. Цикл повторяется.

Канал 6 может перекрываться известными устройствами под давлением отработавших газов при их выходе, а также шаром 5 при его вхождении в камеру подачи рабочего тела 8.

В момент сближения шаров шар 5 может втягиваться в камеру подачи рабочего тела 8 с помощью электромагнитных элементов, которые могут находиться в ограничителе 7. Поскольку электромагнитные элементы не являются обязательными, они не показаны на чертеже. В случае сбоя в работе электромагнитных элементов (при их наличии) происходит элементарное механическое воздействие выталкивания шара 5 шаром 11 в цилиндрическую расточку 8.

В корпусе двигателя, а соответственно и в роторе, может быть несколько параллельных выточек, образующих камеры сегментарного профиля, а с помощью шаров создаются рабочие камеры. При этом камеры могут сообщаться между собой в определенные моменты для перемещения рабочего тела из одной в другую с целью более полного сгорания топлива и увеличения КПД.

Изобретение может быть использовано как для передвижения любых транспортных средств, так и для выработки электроэнергии, бурения и других работ в различных хозяйственных областях.

Формула изобретения

1. Роторно-шаровый двигатель, содержащий корпус, ротор и элементы, образующие рабочую камеру, отличающийся тем, что рабочая камера, имеющая сегментарную форму, образуется двумя шарами, движущимися по соответствующим выточкам в корпусе и в роторе двигателя, заменяя трение скольжения на более эффективное трение качения.

2. Роторно-шаровый двигатель по п.1, отличающийся тем, что выточки в корпусе и в роторе, по которым движутся шары, в поперечном сечении представляют собой сегменты, хорды которых меньше диаметра шаров, что исключает их диаметральное столкновение и заклинивание двигателя.

3. Роторно-шаровый двигатель по п.2, отличающийся тем, что в корпусе и роторе может быть несколько соответствующих параллельных выточек, образующих рабочие камеры сегментарного профиля.

4. Роторно-шаровый двигатель по любому из пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что при отсутствии различных подвижных заслонок и пружин один шар постоянно находится в гнезде ротора и, плотно прижимаясь к внутренней сфере гнезда, обкатывается по выточке корпуса, а второй шар, находящийся в цилиндрической расточке корпуса, являющейся камерой подачи рабочего тела, прижимается к выточке ротора давлением рабочего тела с момента его подачи до выхода отработавших газов.

5. Роторно-шаровый двигатель по п.4, отличающийся тем, что шар корпуса при приближении шара ротора, одновременно с прекращением подачи рабочего тела, может втягиваться электромагнитными элементами в камеру подачи рабочего тела до ограничителя.

РИСУНКИ

Многим наверное интересно как работает роторный двигатель или двигатель Ванкеля, сейчас я расскажу об основных аспектах его работы.
Функцию поршня в РПД выполняет трехвершинный ротор, преобразующий силу давления газов во вращательное движение эксцентрикового вала. Движение ротора относительно статора (наружного корпуса) обеспечивается парой шестерен, одна из которых жестко закреплена на роторе, а вторая на боковой крышке статора.

Шестерня неподвижно закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня ротора. Ротор с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг шестерни. Вал вращается в подшипниках, размещенных на корпусе, и имеет цилиндрический эксцентрик, на котором вращается ротор. Взаимодействие этих шестерен обеспечивает целесообразное движение ротора относительно корпуса, в результате которого образуются три разобщенных камеры переменного объема. Передаточное отношение шестерен 2:3, поэтому за один оборот эксцентрикового вала ротор поворачивается на 120 градусов, а за полный оборот ротора в каждой из камер совершается полный четырехтактный цикл.

Газообмен регулируется вершиной ротора при прохождении ее через впускное и выпускное окно. Такая конструкция позволяет осуществлять 4-тактный цикл без применения специального механизма газораспределения.

Герметизация камер обеспечивается радиальными и торцевыми уплотнительными пластинами, прижимаемыми к цилиндру центробежными силами, давлением газа и ленточными пружинами. Крутящий момент получается в результате действия газовых сил через ротор на эксцентрик вала.

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

История роторно-поршневых двигателей

Во времена бывшего СССР существование отечественных машин с двигателями Ванкеля не афишировалось. Ими пользовались наши спецслужбы.

Ученые из бывшей УССР не оставались в стороне при создании и усовершенствовании РД, однако в прессе об этом практически не упоминалось. Эксперименты проводились совместно с СКБ РПД, которым в то время руководил Б.С.

Защита от роботов

Поспелов.

Перед украинскими специалистами поставили две основные задачи: повышение экономических и экологических показателей РПД.

Задача была успешно выполнена путем внедрения принципиально новой системы регулирования мощности двигателя методом отключения рабочих цилиндров (ДРЦ).

Экономичность РПД возросла на 15%, а содержание токсических компонентов уменьшилось в 2,5-3 раза. Работа по модернизации РД проводится и до сегодняшнего времени.

О специфике эксплуатации автомобилей с РПД

По конструкции ВАЗовский мотор уступает японским. При этом случаи полной выработки ресурса практически неизвестны. Мотора ВАЗ-415 хватает на 80-100 тыс.км, а в некоторых случаях и 150 тыс.км., после чего требуется его преборка.

Гарантированный пробег японских двигателей — 300 тыс.км. Обслуживание самое обычное — замена эксплуатационных жидкостей.

Свечи российского производства редко ходят больше 5-7 тыс.км, поэтому рекомендуется использовать свечи фирмы NGK (BR10ET для РПД с наддувом и RB89ET без него), которые выдерживают 15 и более тысяч километров.

Строго рекомендуется применять только высококачественное минеральное масло, так как “синтетика”, сгорая в двигателе, закоксовывает уплотнения ротора. Расход 500 граммов масла на 1000 км пробега — норма для этого двигателя, ведь часть масла специальным насосом (лубрикатором или metering pump) впрыскивается прямо во впускной коллектор для дополнительной смазки трущихся поверхностей. Но из-за постоянных доливов масло требуется менять не чаще, чем через 10-12 тыс.км, и обязательно после зимней эксплуатации.

Этому мотору все равно на каком бензине работать, нужно только соответствующим образом настроить систему зажигания.

Надежность роторного двигателя

Распространенное мнение о недолговечности, ненадежности и проблемах при эксплуатации роторных двигателей не соответствует действительности. Все зависит от правильного и своевременного обслуживания роторного автомобиля. Запас мощности в РПД — более чем достаточный. А повышенный расход топлива владельца спортивной машины расстраивать не должен. Кроме того, ремонтируется он даже легче, чем обычный — деталей-то в несколько раз меньше.

Владеть таким необычным “роторным монстром”, непохожим на других, при этом имея свое лицо и свойственную ему индивидуальность, желают многие автолюбители и профессионалы.

Перспектива роторных двигателей

Более 30 лет разные автопроизводители пытались совладать с многообещающим, но капризным творением Ванкеля. Опустили руки все, кроме Mazda и … ВАЗ, где роторные двигатели мелкими сериями еще делают. Создавалось впечатление, что сдастся и Mazda, преуспевшая больше остальных.

Но в 2002 году в Токио Mazda представила новый автомобиль следующего поколения — концепт RX-Evolv с атмосферным роторным двигателем Renesis (комбинация слов renaissance — “возрождение” и genesis — “начало”) объемом 2 л, который развивает 280 л.с. при 8000 мин-1. Это рекордная литровая мощность для безнаддувных двигателей.

Примечательно, что этот РД соответствует жестким экологическим нормам Euro 4.

Также особо следует отметить предрасположенность РПД для работы на водороде. Фирма Mazda провела большой объем исследовательских работ по применению водорода в качестве топлива для автомобильного ДВС. РПД при небольшой модернизации позволяет использовать водород в качестве топлива. Поэтому фирмой было заявлено, что в “водородной” программе предпочтение отдано РПД.

Последняя надежда на возвращение роторного мотора связана с недавно появившимися автомобилями с гибридными силовыми установками, в которых небольшой двигатель внутреннего сгорания используется в качестве резервного источника мощности.

Просмотров: 9101

Дата: Пятница, 24 Сентября 2010

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *