Wankel дизельді қозғалтқышы - Wankel Diesel engine

Wankel дизельді қозғалтқышы пайдалану идеясын сипаттайды Дизель циклі ішінде Wankel айналмалы қозғалтқышы. Мұндай қозғалтқышты жасауға бірнеше рет әр түрлі инженерлер мен өндірушілер 1960-70 ж.ж. Wankel дизайны техникалық ақауларға және жалпы кемшіліктерге байланысты Wankel Diesel қозғалтқышы ешқашан прототип кезеңінен шықпаған, сондықтан өз күшімен жұмыс істей алатын Wankel Diesel қозғалтқышын жобалау мүмкін емес болып саналады.

Дизайн тұжырымдамасы

Дизельді қозғалтқыштың сипаттамалары
  • Сығымдау
  • Жану камерасының ішіндегі қоспаның түзілуі
  • Қозғалтқыштың жылдамдығы тек қоспаның сапасына байланысты
  • Гетерогенді ауа-отын қоспасы
  • Ауа қатынасы жоғары
  • Диффузиялық жалын
  • Тұтану қабілеті жоғары отын
Ақпарат көзі:[1]
Rolls-Royce 2-R6 прототипі, пішіні 8 цифр тәрізді.
Rolls-Royce R1C прототипі.

Wankel Diesel қозғалтқышы өзінің негізгі дизайнымен, сопақ тәрізді, эпитрохоид тәрізді корпустағы үшбұрыш тәрізді ротормен, әдеттегі Wankel қозғалтқышымен бөліседі. Негізгі айырмашылығы - ол өзінің барлық жұмыс сипаттамаларын дизельді қозғалтқышпен бөліседі. Бұған қоса, қосымша зарядтау қажет: Кәдімгі дизельді қозғалтқыш сығымдауды жоғары сығымдау коэффициентімен алады, оны Ванкель қозғалтқышында Ванкель жану камерасының пішініне байланысты жасауға болмайды; супер зарядтау ″ жасанды ″ сығымдау тұтануын қамтамасыз ету үшін сығымдау коэффициентін арттырады.[2] Wankel Diesel қозғалтқышы үшін супер зарядтағышты жобалаудың бірнеше түрлі тәсілдері бар. Ванкель сыртқы супер зарядтау құрылғысы,[3] ал Роллс-Ройс қозғалтқышты екі сатылы айналмалы ете отырып, үлкенірек екінші ретті зарядтау роторын қосты, бұл корпусқа сегіз түрге ұқсас көрініс берді.[4]

Wankel дизельді қозғалтқышын жобалаудың себептері

Дизельді қозғалтқышпен салыстырғанда кәдімгі бензин қозғалтқышының жылу тиімділігі төмен. Алайда, 1960 жылдары бензин қозғалтқышының жеңіл массасы, дірілдің аздығы және шудың аз шығуы сияқты жеңілдіктері басым болды, олардың барлығы жеңіл автомобильдер үшін маңызды болды. Қозғалтқыштың аз массасы мен бірқалыпты жұмысы да Wankel қозғалтқышының сипаттамалары болып табылады - Wankel дизайнын дизельдік сипаттамалармен үйлестіру тиімділігі аз қозғалтқышқа әкеледі. Дизельді қозғалтқыштың отынын жағатын, бірақ дизельдік принципті қолданбайтын Wankel қозғалтқышын жасау пайдалы болуы мүмкін, егер дизельді отын бензинге қарағанда арзан болса.[5] 1974 жылы жүргізілген зерттеуде EPA, Wankel Diesel қозғалтқышының әдеттегіден гөрі жақсы шығатындығы бар-жоғын анықтауға тырысты Отто циклі бензин қозғалтқышы.[6]

Қолданылмау себептері

Wankel Diesel қозғалтқышының жарамсыздығының басты себебі айналмалы поршеньде орналасқан жану камерасының пішіні: ол созылған және дөңес, сондықтан жеткілікті жоғары қысу коэффициентіне жол бермейді (жылу ысырапсыз),[7] тіпті (тек иінді білікпен немесе пайдаланылған газбен жүретін) супер зарядтағышпен бірге. Бұл қозғалтқыш тек сыртқы сығылған ауамен қамтамасыз етілген жағдайда ғана жұмыс істейді дегенді білдіреді, өйткені ол көбірек қажет етеді жұмыс өндіре алатыннан гөрі жұмыс істеу. Сондай-ақ, қоспаның дұрыс қалыптасуына мүмкіндік беру үшін бүрку шүмегіне қарай дұрыс бұрылып жану камерасын жобалау өте қиынға соқты;[8] EPA зерттеуі Ванкель Дизельінің қозғалтқышының пропорционалды емес деңгейінің жоғары екендігін дәлелдейді көміртегі тотығы (CO) және көмірсутектер Толық емес жануды көрсететін (НС).[6]

Прототиптің дамуы

Дизель-сақина

The Дизель-сақина дизельді қозғалтқыш өндірушілердің бірлескен кәсіпорны болды Daimler-Benz, АДАМ, Крупп және KHD. Даму 1969 жылы тоқтатылды, өйткені Ванкель қозғалтқышының жану камерасының пішіні Дизель принципіне сәйкес келмейтін болып саналды.[8][7]

Rolls-Royce

Роллс-Ройс жеңіл әскери Wankel Diesel қозғалтқышын жасай бастады ЕМ 1964 ж.[4] Фриц Феллер жобаның жетекші инженері болды.[9] Көп ұзамай кәдімгі Wankel қозғалтқышы сығымдау тұтануы үшін қажет болатын жоғары сығымдау коэффициентіне сәйкес келмейтіні айқын болды, бұл супер зарядтағыш ретінде басқа айналмалы поршеньді пайдалану идеясына әкелді. Ерте сынақтар модификацияланған NSU Wankel қозғалтқышымен жүргізілді, оны алдын ала қыздырылған сығымдалған отқа жету үшін қысылған ауамен қоректендірді. Бұл сынақ қозғалтқышы 0,25 литрді ауыстырып, сынғанға дейін 94 сағат жұмыс істеді; отын шығыны 0,84 фунт / сағ · 1,4 фунт / сағ · сағ аралығында болды (511 г / кВт · сағ - 852 г / кВт · сағ).[10] Тығыздағыш материал жеткіліксіз болды, бұл тығыздағыштың жоғары жоғалуына әкелді; жаңа материалдар құрастырылуы керек болды. Сонымен қатар, ауа мен отынның жақсы араласуына мүмкіндік беретін жақсы жану камерасын жобалау айтарлықтай әр түрлі болып шықты және осылайша көптеген дамыту жұмыстарын қажет етті.[11] Роторда күрделі жану камерасы болу проблемасын болдырмау үшін, а жану камерасы опция ретінде қарастырылды, бірақ кейінірек оны тастап кетті, өйткені тиісті жану камерасы бар корпусты жасау мүмкін емес болып көрінді.[12]

NSU KKM 502 Wankel қозғалтқышынан жасалған алғашқы прототип шақырылды R1 және екі роторлы және 8 пішінді корпусы бар екі сатылы дизайн ұсынылды. Оның қысу камерасының көлемі 1,126 литр болды және оның жану камерасының 0,5 литрлік жылжуын KKM 502-ден алды.[13] Барлығы сегіз түрлі эволюциялар R1 жасалды, алфавиттік тәртіппен аталды, (R1A, R1B, R1C, ...).[14] Бесінші эволюция, ол қалай аталады R1E, 1,265 литрлік сығымдау камерасы артты, бірақ ол 0,5 литрлік жану камерасын сақтап қалды. Оның қуаты шамамен 40 кВт құрады;[15] отын шығыны шамамен 220 г / кВт · сағатты құрады.[16] R2 прототипінің 3-роторлы дизайны болған; R3 - бұл үлкен қуаттылықты дамыта алатын, үлкен орын ауыстыруы бар электр станциясының алғашқы нұсқасы.[17] Жоспарланған қозғалтқыш көлеміне ие алғашқы прототиптер R4 және R5 деп аталды. R5-де бірінші роторлы саты тек сорғыш ауаны сығу үшін қолданылған, пайдаланылған газ оны қуаттандыру үшін пайдаланылмаған. Оның орнына пайдаланылған газ сыртқы пайдаланылған газ турбинасы арқылы жіберілді.[18]

1970 жылдың басында[19] прототипі 2-R6 аяқталды.[20] Бұл екі сатылы айналмалы қозғалтқыш, жану роторы үлкенірек қысу роторының үстінде. Роторлар беріліс коэффициентімен 1: 1 байланысқан және бір бағытта айналады. R5 прототипінен айырмашылығы, 2-R6 пайдаланылған газ энергиясын сыртқы пайдаланылған газ турбинасының орнына сығылған роторымен пайдаланады. Айналу моменті жану роторынан алынбайды, оның орнына қысу роторынан алынады. Қозғалтқыштың орын ауыстыруы 396 дюймді құрайды3 (6,5 литр) және қуаты 350 а.к. (261 кВт) болуы керек еді,[16] бірақ массасы небары 929 фунт (421 кг). Сол кезде бұл қуаттылығы бірдей салыстырмалы поршенді дизельді қозғалтқыштың массасының 50% -ы болар еді.[4] Әрі қарайғы жоспарларға 350 л.с. қосымша 350 а.к. қосымша қуатты қозғалтқыштың (522 кВт) нұсқасы кірді.[16][20] Алайда, арнайы қорытпаларды қолданғанымен, қозғалтқыштың массасы 1150 фунт (522 кг) болды[21] және қуаттылығы 180 а.к. (134 кВт) 350 а.к.-ның 50% -дан әрең асып түсті. Сынақ төсегінде барлық сырттан шығарылған сығылған ауаны пайдалану қажет, қозғалтқыш ешқашан өз күшімен жұмыс істемейтін.[18] Қаржы проблемаларына байланысты 1974 жылы Ванкель дизельді қозғалтқышы жобасының күші жойылды деп айтылды. Йом Киппур соғысы британдық әскери қызметкерлерді ықшам танк күшіне деген қызығушылықты жоғалтуға мәжбүр етті, нәтижесінде үкіметтік субсидиялар қысқартылды.[20] Wankel дизельді қозғалтқышын жобалау мүмкін емес.[22]

Феликс Ванкель

Wankel Wankel Diesel қозғалтқышын екі беде тәрізді корпусымен және арасында компрессормен құрастырды. Кәдімгі Wankel қозғалтқышынан айырмашылығы, айналмалы поршеньдер Reuleaux үшбұрышы тәрізді емес, дөңес квадрат тәрізді. Компрессор роторы эллипс формасына ие. Ерекше дизайнға қарамастан, бұл қозғалтқыш сынақ төсегінде сынақ жағдайында жұмыс істеді. Сынақ мақсатында тек бір роторы бар екінші прототип жасалды. Оның сыйымдылығы 0,7 литрді құрады және 20 сағаттық сынақтан өтіп, ең жоғарғы моменті 60 Н · м құрады.[3]

Библиография

  • Фриц Феллер: 2 сатылы айналмалы қозғалтқыш - дизельді қуаттағы жаңа тұжырымдама, Инженер-механик институтының еңбектері, 1970–71, т. 185 13/71, б. 139–158

Пайдаланылған әдебиеттер

  1. ^ Стефан Пишингер, Ульрих Зайферт (2016). Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 8-ші басылым, Springer, Висбаден. б. 348. ISBN  978-3-658-09528-4.
  2. ^ Қасқыр-Дитер Бенсингер: Rotationskolben-Verbrennungsmotoren, Springer, Берлин / Гейдельберг / Нью-Йорк, 1973, ISBN  978-3-642-52174-4. б. 86
  3. ^ а б Ян П. Норбие: Жолдан көрініс, Ғылыми-көпшілік, 1973 ж. Наурыз, б. 62
  4. ^ а б c Дэвид Скотт: ҚАЗІР! Роллс-Ройстен шыққан дизельді Ванкель, Ғылыми-көпшілік, 1971 ж., Ақпан, б. 80
  5. ^ Джон Б. Хеге: Ванкельдегі айналмалы қозғалтқыш: тарих, McFarland, 2017, ISBN  978-0-7864-8658-8, б. 100
  6. ^ а б Монахан, Л. Дж. Француз, Р. Г. Фриз: Жеңіл электр станциясы ретіндегі дизельді зерттеу, EPA-460 / 3-74-011, 1974 жылғы шілде, 1–15 бөлім
  7. ^ а б Қасқыр-Дитер Бенсингер: Rotationskolben-Verbrennungsmotoren, Springer, Берлин / Гейдельберг / Нью-Йорк, 1973, ISBN  978-3-642-52174-4. б. 145
  8. ^ а б Ульрих Кристоф Кнап, Гантер Байер: Wankel auf dem Prüfstand, Waxmann, ISBN  978-3-8309-6637-1, б. 120
  9. ^ Джон Б. Хеге: Ванкельдегі айналмалы қозғалтқыш: тарих, McFarland, 2017, ISBN  978-0-7864-8658-8, б. 101
  10. ^ Фриц Феллер: 2 сатылы айналмалы қозғалтқыш - дизельдік қуаттағы жаңа тұжырымдама, Инженер-механик институтының еңбектері, 1970–71, т. 185 13/71, б. 143
  11. ^ Джон Б. Хеге: Ванкельдегі айналмалы қозғалтқыш: тарих, McFarland, 2017, ISBN  978-0-7864-8658-8, б. 102
  12. ^ Жол сынағы, 9-топ, Куинн басылымдары, 1973, б. 10
  13. ^ Фриц Феллер: 2 сатылы айналмалы қозғалтқыш - дизельдік қуаттағы жаңа тұжырымдама, Инженер-механик институтының еңбектері, 1970–71, т. 185 13/71, б. 150
  14. ^ Фриц Феллер: 2 сатылы айналмалы қозғалтқыш - дизельдік қуаттағы жаңа тұжырымдама, Инженер-механик институтының еңбектері, 1970–71, т. 185 13/71, б. 151
  15. ^ Қасқыр-Дитер Бенсингер: Rotationskolben-Verbrennungsmotoren, Springer, Берлин / Гейдельберг / Нью-Йорк, 1973, ISBN  978-3-642-52174-4. б. 147
  16. ^ а б c Қасқыр-Дитер Бенсингер: Rotationskolben-Verbrennungsmotoren, Springer, Берлин / Гейдельберг / Нью-Йорк, 1973, ISBN  978-3-642-52174-4. б. 148
  17. ^ Фриц Феллер: 2 сатылы айналмалы қозғалтқыш - дизельдік қуаттағы жаңа тұжырымдама, Инженер-механик институтының еңбектері, 1970–71, т. 185 13/71, б. 153
  18. ^ а б Жол сынағы, 9-топ, Куинн басылымдары, 1973, б. 11
  19. ^ Фриц Феллер: 2 сатылы айналмалы қозғалтқыш - дизельдік қуаттағы жаңа тұжырымдама, Инженер-механик институтының еңбектері, 1970–71, т. 185 13/71, б. 156
  20. ^ а б c Джон Б. Хеге: Ванкельдегі айналмалы қозғалтқыш: тарих, McFarland, 2017, ISBN  978-0-7864-8658-8, 103-бет
  21. ^ Жол сынағы, 9-топ, Куинн басылымдары, 1973, б. 92
  22. ^ Ульрих Кристоф Кнап, Гантер Байер: Wankel auf dem Prüfstand, Waxmann, ISBN  978-3-8309-6637-1, 121-бет