Drehkolbenmotor auf einem Motorrad
Hohe Leistungsdichte, Kompaktheit, Herstellbarkeit - dies sind die Hauptvorteile, dank denen der Kolben-Verbrennungsmotor (ICE) nicht nur den Spitzenplatz unter den Wärmekraftmaschinen einnahm, sondern auch erfolgreich den Versuchen widersteht, ihn durch andere Kraftwerke zu ersetzen. Inzwischen hat auch dieser Motor gravierende organische Mängel. Eine der bedeutendsten ist die Hin- und Herbewegung des Kolbens und die dadurch erzeugten Trägheitskräfte, die nicht immer ausgeglichen werden können. Daher - zusätzliche dynamische Belastungen, Vibrationen, Lärm. Ein anderer ist das Vorhandensein eines ziemlich komplexen Gasverteilungsmechanismus in Viertaktmotoren, der zu warten ist. Deshalb arbeiten Ingenieure und Erfinder parallel zur Verbesserung traditioneller Kolben-Verbrennungsmotoren seit Jahrzehnten an Motorenkonstruktionen, bei denen der Arbeitskörper – der Kolben – nur eine Drehbewegung ausführen würde.
Von Hunderten und möglicherweise Tausenden von Designs wurde nur eines auf das Niveau der Massenproduktion gebracht. Die Rede ist vom bekannten Drehkolbenmotor (RDD) von F. Wankel ("Behind the Wheel", 1970, Nr. 12). Obwohl das Funktionsprinzip und das Gerät in der Fachliteratur beschrieben sind, erinnern wir uns kurz daran.
Reis. 1. Schema des Gerätes (Querschnitt 4) und Bedienung des RPD: a, b, c, d - die Abfolge von Prozessen, die an verschiedenen Positionen des Rotors auftreten.
In einem stationären Körper 1 (Fig. 1) - einem dreieckigen Rotor 2. Er dreht sich im Uhrzeigersinn um seinen geometrischen Mittelpunkt, der wiederum um die Achse der Exzenterwelle b rollt. Wenn sich der Rotor 2 bewegt, bildet jede seiner Flächen mit der Innenfläche des Körpers drei Arbeitskammern unterschiedlichen Volumens.
Die Kanten des Rotors während seiner Rotation beschreiben die Epitrochoide; die Innenkontur des Körpers 1 erfolgt entlang der gleichen Kurve.Das Blattgelenk 15, das in die Schlitze des Rotors eingesetzt und ständig gegendie Arbeitsfläche des Körpers gedrückt wird, wird abgedichtet.
Wenn sich der Rotor im Uhrzeigersinn dreht (Abb. 1, a), vergrößert sich das Volumen der oberen rechten Kammer und das brennbare Gemisch wird durch die Einlassöffnung 17 hineingesaugt. Die Kammer wird injiziert, bis die Versiegelungsklinge den rechten Rand des Fensters 17 erreicht. Außerdem verringert sich das Kammervolumen und die Mischung wird komprimiert. Bei Annäherung an das Minimum (Abb. 1, b) zündet die Zündkerze 7 entsprechend dem gewählten Zündzeitpunkt die komprimierte Gemischladung. Durch den Druck der expandierenden Gase am Rand des Rotors 2 (Fig. 1, c) dreht sich die Exzenterwelle 6. Bei weiterer Drehung der Welle und des Rotors öffnet sich das Austrittsfenster 16 und die Abgase werden freigesetzt ( Abb. 1, d).
In jeder der drei Kammern geschieht also nacheinander: Ansaugen eines frischen Gemisches, Verdichten der Ladung, Zünden und Entspannen der Verbrennungsprodukte, Ausströmen der Abgase, also der gesamte Arbeitsprozess, der für einen Viertakter charakteristisch ist Verbrennungsmotor. Bei einer Umdrehung des Rotors werden drei Arbeitshübe ausgeführt.
Die koordinierte Drehung des Rotors 2 und der Welle b wird durch ein Paar Synchronzahnräder 10 und 11 bewirkt, von denen das kleinere (mit Außenverzahnung) bewegungslos am Seitendeckel des Gehäuses befestigt ist. Das fest mit dem Rotor verbundene Zahnrad besitzt eine Innenverzahnung. Ihr Verhältnis (2:3) ist so, dass sich die Welle b in rtrbe schneller dreht als der Rotor und der Arbeitshub bei jeder Umdrehung dieser Welle sinkt.
Die Hauptvorteile von RPDs - geringe Größe und geringes Gewicht, reibungsloser Betrieb, kein Verteilungsmechanismus, weniger als ein Kolben-Verbrennungsmotor, die Anzahl der Teile - zogen die Aufmerksamkeit führender Motoren- und Automobilunternehmen auf sich. Die Zeit der 60er und Anfang der 70er Jahre war in vielen Ländern von intensiver Forschung und Weiterentwicklung des RAP geprägt.
Dieses Problem hat uns von NAMI NATI, einer Reihe von Unternehmen in der Automobilindustrie und einigen anderen Branchen, angezogen. VNIImotoprom war einer der ersten, der sich der Arbeit am RPD anschloss. Zukünftig wurden die Spezialisten des Instituts mit der Entwicklung eines Motors für schwere Motorräder (wie "Ural" und "Dnepr") beauftragt.
Es muss gesagt werden, dass es sowohl in der Konstruktion als auch im Arbeitsprozess und in der Fertigungstechnologie des RPD viele Merkmale gibt, die ihn radikal vom traditionellen Kolbenmotor unterscheiden. Bei der Erstellung von Prototypen mussten immer wieder Probleme gelöst werden, die in der Praxis des Motorenbaus keine Entsprechung hatten. Eine Reihe von Materialien und Verfahren wurden erstmals in der Haustechnik entwickelt.
Ein mehrjähriger Forschungskomplex führte zur Entwicklung eines Kreiskolbenmotors, der den RD-515-Index erhielt. Seine Prüfstands- und Straßentests mit Dnepr-Motorrädern (siehe Foto) zeigten gute Ergebnisse.
Bevor wir über die Möglichkeiten und Perspektiven des Einsatzes von RPD sprechen, wollen wir uns überlegen, was der E1 aus dem Motor ist, der bei VNIIMotoprom entwickelt wurde (Abb. 2). Es ist einteilig. Sein wassergekühlter Körper besteht aus drei aus einer Aluminiumlegierung gegossenen Teilen 1, 8, 9. Da die Innenfläche des Mittelteils des Stators 1 funktionstüchtig ist und verschleiß- und hitzebeständig sein muss, darauf wird eine Nickel-Silizium-Beschichtung "nikosil" aufgebracht. Sie ist zuverlässiger als beispielsweise die bekannte galvanische Verchromung. Zum ersten Mal in der heimischen Praxis wurde die Technologie des Auftragens von "Niko-Sil" auf eine Aluminiumbasis von VNIImotoprom in Zusammenarbeit mit dem Institut für Chemie der Akademie der Wissenschaften der Litauischen SSR entwickelt.
Feige. 1 und 2: 1 - Gehäuse (Stator); 2 - Rotor; 3 - hinteres Einlassfenster; 4 - Hohlraum; 5 - Rotorrollenlager; 6 - Exzenterwelle; 7 - Kerze; 8 - hintere Abdeckung des Gehäuses; 9 - vordere Abdeckung des Gehäuses; 10 - stationäres Synchrongetriebe; 11 - Synchronisierungsgetriebe; 12 - vorderes Einlassfenster; 13 - Einlasskanal; 14 - Vergaser; 15 - Schulterblatt; 16 - Endauslassfenster; 17 - Endeinlassfenster.
Für eine sichere Dichtheit der Gehäuseverbindungen und einen besseren Wärmeübergang sind die Enden des Stators 1 sowie seiner Deckel 8, 9 geschliffen und ohne Dichtungen verbunden.
Der als Kolben wirkende Rotor 2 rotiert (am Hals der Exzenterwelle 6) nicht auf Gleitlagern, sondern auf Wälzlagern 5. In seinen Rändern befinden sich Aussparungen, die die Brennräume bilden. Im Körper der Exzenterwelle 6 befindet sich ein Hohlraum für den Durchgang des brennbaren Gemisches, der gleichzeitig zwei Rotorlager kühlt und schmiert (Öl wird dem Kraftstoff im Verhältnis 1: 100 zugesetzt). Sie halten Temperaturen von nicht mehr als 250 ° C stand und erfordern daher eine intensive Kühlung und eine gute Schmierung. Übrigens gehören diese Lager zu der Anzahl der Teile, die die Motorlebensdauer bisher begrenzen.
Die Lebensdauer des RPD war lange Zeit mit der Langlebigkeit der Rotordichtungen, vor allem an den Rändern, verbunden. Das Problem wurde durch die Auswahl einer speziellen Legierung gelöst. Die Dichtungen selbst bestehen aus Flügeln und Ecken, die in Nuten eingebaut sind, die in den Rotor eingebracht werden. Enddichtungen sind Stahl- oder Gusseisenbänder. Sie werden durch Federbänder aus einer speziellen hitzebeständigen Legierung - Expander - gepresst.
Die Konstruktion und der Arbeitsprozess eines Rotationsmotors weisen im Vergleich zu einem Kolbenmotor Merkmale auf, die sich in der Konstruktion seiner Hauptsysteme widerspiegeln: Stromversorgung, Schmiermittelzündung usw. nach dem Ausstoßen von Gasen und Effizienz hat das Design des Einlasses System.
Das Arbeitsgemisch tritt in zwei Strömen in unseren Motor ein - seitlich und radial. Die Seite führt sie vom Vergaser 14 zum Kanal 13. Dort teilt sich die Strömung in zwei Zweige. Ein Teil des Gemisches strömt durch das Fenster 12 in den Arbeitshohlraum des Stators 1 , der andere - große - durch den hohlen Exzenter der Welle 6 in den Hohlraum 4 der hinteren Abdeckung 8 und das Fenster 3. Der Hauptstrom kühlt die Rotor und schmiert die Wälzlager.
Der Zweck des Fensters 12 besteht darin, die Füllung des Brennraums mit dem Arbeitsgemisch zu verbessern und eine ausreichend hohe Leistung bereitzustellen. Zum gleichen Zweck wurde ein radialer Kanal hergestellt (in Fig. 2 nicht gezeigt).
Das Zündsystem ist berührungslos, Thyristor mit zwei Zündkerzen mit einer ziemlich hohen Glühzahl - 240-260 Einheiten. Die Notwendigkeit von zwei Kerzen ist auf die geringe Höhe und lange Länge der Brennkammer zurückzuführen, die die Ausbreitung der Flammenfront behindert und den Verbrennungsprozess verlangsamt. Zum Starten des Motors werden ein Elektrostarter und ein Kickstarter verwendet.
Der RD-515-Motor ist das Ergebnis langjähriger Arbeit, einer umfassenden Untersuchung der RPE-Eigenschaften, unzähliger Versuche, Prüfungen und Tests. Ihre Ergebnisse ermöglichen es, die ausgewählten Konstruktionslösungen als optimal für einen Motor einer bestimmten Dimension und eines bestimmten Zwecks zu betrachten. Wir haben auch Muster von RPDs mit luftgekühlten Rümpfen gebaut. Nach Vergleichstests wurde einem Flüssigkeitssystem der Vorzug gegeben: Ein solcher Motor ist zuverlässiger, langlebiger und geräuscharmer. Neben dem einteiligen Triebwerk fertigte das Institut auch Muster eines zweiteiligen Triebwerks. Wir haben auch Motoren mit quadratischem Rotor getestet.
Wie sieht unser Wankelmotor im Vergleich zu seinen Kolben-„Brüdern“ aus? Es gibt eine Reihe von Vorteilen auf seiner Seite. So ist die Masse (und der Metallverbrauch) des RPD um 13 kg (36%) geringer als bei einem Motorradmotor derselben Klasse, das Gesamtvolumen ist 2,5-mal geringer und die Anzahl der Teile beträgt eineinhalb. Der Kraftstoffverbrauch ist 10 % niedriger als bei einem Motorrad mit serienmäßigem Kolbenmotor. In Bezug auf die Haltbarkeit legt der RD-515 50.000 Kilometer zurück, ohne die Hauptteile zu ersetzen. Das ist für ein Motorrad durchaus akzeptabel. Das Institut arbeitet jedoch daran, die Lebensdauer des RPD weiter zu erhöhen.
Bei einem Arbeitsvolumen von einer Kammer von 491 cm3 entwickelt RD-515 38 Liter. Sek. / 28,4 kW bei 6000 U/min. Drehmoment - 5,2 kgf * m / 51,0 N * m bei 3500 U/min. Verdichtungsverhältnis - 8,7, erfordert die Verwendung von AI-93-Benzin. Trockengewicht des Motors - 38 kg.
Bis heute wurden RPDs in der weltweiten Praxis hinsichtlich Effizienz und Toxizität praktisch auf das Niveau von Kolbenmotoren gebracht. Aber es gibt zwei gleich wichtige Umstände. Erstens ist der Mangel an technologischer Kontinuität der Kolbenmotor- und RPD-Konstruktionen ein sehr schwerwiegender Umstand. Aus diesem Grund erfordert die Herstellung von RPD grundlegend neue Ausrüstung und erhebliche Investitionen. Der zweite ist ein gewisses Misstrauen sowohl bei Spezialisten als auch bei Verbrauchern, das teils auf den Mängeln früher Modelle von Serien-RPDs beruht, teils auf einem geringen Bekanntheitsgrad.
Dennoch lassen die heute im In- und Ausland erzielten Ergebnisse vermuten, dass die 1980er Jahre von einer "zweiten Welle" des Interesses am RPA geprägt sein werden. Die Produktion solcher Motoren scheint in unserem Land gerechtfertigt zu sein, wo schwere Motorräder im Gegensatz zu westlichen Ländern ein sehr beliebtes Fahrzeug sind. Gleichzeitig ist ihr Produktionsvolumen immer noch viel geringer als das von Pkw, und dies würde die Entwicklung der Technologie erleichtern, die Lösung anderer Produktionsprobleme bei geringeren Anschaffungskosten.
S. IVANITSKY, Abteilungsleiter
VNIIMotoproma, Kandidat der technischen Wissenschaften
Interessant ist, dass es in der Sowjetunion Entwicklungen auf dem Gebiet der RPD gab. Und wenn viele Leute das VAZ-Rotationsauto kennen, ist die Existenz von einheimischen Motorrädern mit Motoren, die nach dem Wankel-Schema gebaut wurden, in der Vergangenheit für viele immer noch ein Geheimnis.
Bereits 1970 begannen die Straßentests des RD-350V-Motors, der in das Chassis des Dnjepr K-650 eingebaut war. Die Dynamik des Autos erwies sich als zufriedenstellend, die Motorleistung wurde auf 30,5 PS erhöht, aber die sehr kleine Motorressource (nur 100 Stunden) ermöglichte die Entwicklung einer glänzenden Zukunft nicht.
1972 wurde eine neue Version des RPD erstellt - RD-500V. Sein Körper besteht aus einer Aluminiumlegierung mit einer verchromten Arbeitsfläche. Der Motor entwickelte eine Leistung von 40 PS. bei 6000 U/min. Im Fahrgestell des Motorrads Dnepr MT-9 wurden Straßentests des Motors durchgeführt. Das Kraftstoffeinspritzsystem wurde zuerst daran getestet, aber später wurde es aufgrund der Schwierigkeiten beim Starten eines kalten Motors aufgegeben (die Kraftstoffeinspritzsysteme dieser Zeit waren alles andere als perfekt). Die Entwicklung des RD-500V war der 1973 geschaffene RD-501, bei dem eine verschleiß- und hitzebeständige Nikasil-Beschichtung des Aluminiumkörpers verwendet wurde, der Motorrotor aus einer gesinterten Aluminiumlegierung bestand und die Kraftstoff- Luftgemisch wurde durch ein elektronisches berührungsloses Zündsystem gezündet.
Der entscheidende Schritt war 1976 die Umstellung auf ein Flüssigkeitskühlsystem. Ein solcher Motor mit der Bezeichnung RD-510 leistete bereits 48 PS. bei 6000 U/min. Weitere Arbeiten zielten darauf ab, die "Überlebensfähigkeit" des Motors zu erhöhen, den Kraftstoffverbrauch und die Toxizität der Abgase zu reduzieren.
Einteiliger RD-515, der Mitte der 70er Jahre auf schweren Motorrädern installiert werden sollte. Mit einem Gewicht von 38 kg und einem Volumen von 491 ccm. es leistete 38 PS. (6000 U/min) und 51 Nm (3500 U/min.). Enddichtungen wurden aus Stahl oder Gusseisen hergestellt. Speziell für diesen Motor wurde eine Technologie zum Aufbringen einer verschleißfesten hitzebeständigen Nickel-Silizium-Beschichtung „Nikosil“ auf Aluminiumbasis entwickelt. Die Einheit hat 50.000 km vor der Überholung gepflegt.
Die neuesten uns bekannten Projekte im Bereich Heimmotorräder mit RPDs sind die Mitte der 80er Jahre entwickelten RD-660 Geräte und das RD-601 Begleitmotorrad (613 ccm, 52 PS bei 6000 U/min).
Es wird deutlich, dass dem Institut zu Beginn der „Perestroika“ in den 90er Jahren mehrere bewährte RPD-Konzepte zur Verfügung standen. Aber die weitere Wendung der Ereignisse in unserem Land hat alle Hoffnungen auf eine erfolgreiche Fortsetzung der Entwicklung zunichte gemacht. Heute kann die Entwicklung der Sowjetzeit im Bereich der Kreiskolbenmotoren in folgendem Zustand beobachtet werden:
Im Internet gefunden.
Ende der 80er Jahre entstand ein Versuchsmodell eines Begleitmotorrades (zur Begleitung der Autokolonne der offiziellen Delegationen und des Streifendienstes) mit einem RPD.
Mit diesem Projekt wurden Spezialisten des Motorradwerks Ischewsk betraut, und es handelte sich um einen vollwertigen staatlichen Auftrag, der die Produktion des Modells in Kleinserie vorsah.
Bogatyrev Viktor Nikolaevich und Glukhov German Yakovlevich arbeiten am Layout des IZH-Leaders:
Als Triebwerk war der Einbau eines 2-teiligen Drehkolbenmotors RD-601 vorgesehen. Bei einem Arbeitsvolumen von 613 Kuben leistete er 52 PS. bei 6000 U/min und einem maximalen Drehmoment von 51 Nm (bei 3500 U/min). Diese Installation wurde in Togliatti entwickelt und wurde weitgehend mit VAZ-Rotationseinheiten vereinheitlicht, die zu dieser Zeit bereits aktiv an Autos für spezielle Dienste installiert wurden.
Die finale Version des IZH-Leader Motorrads mit RPD:
Als Ergebnis der Designsuche wurden mehrere laufende Modelle des "sowjetischen Superbikes" gleichzeitig geboren, die in ihrem Aussehen den besten Beispielen der damaligen japanischen und deutschen Motorräder ähnelten. 
Der erste war IZH "Leader" - ein Gerät mit einer sehr entwickelten Motorhaube und massiven Kunststoffverkleidungen, die den Fahrer gut vor Wind und Niederschlag schützten. Es erinnert mich mit seinen Konturen irgendwie an den legendären Sports Tourer BMW K1, der ungefähr zur gleichen Zeit (1988) geboren wurde.
Das einzigartige Motorrad war in diesem Zustand, als es das letzte Mal gesehen wurde:
Wie beim Bavarian wurde der Triebwerksschub über eine Kardanwelle auf das Hinterrad übertragen. Zwei Versuchsversionen des "Leader" wurden gebaut: die erste - mit dem bereits erwähnten RPD und die zweite - mit dem bekannteren 2-Zylinder-Boxer-Verbrennungsmotor aus dem Serienmotorrad Ural.
Und das sind die Überreste eines anderen Leaders - mit einem Motor aus dem Ural:
Ein weiteres Begleitmotorrad aus Izhmash hieß IZH-8.201 oder Vega. Es zeichnete sich durch eine anmutigere und ungestüme Erscheinung aus. Anders als der "Führer" weckt sein Aussehen keine Assoziationen an mittelalterliche Ritter. 
Auf der Suche nach der optimalen Form ... Die Mock-Ups wurden sowohl um das Chassis mit dem RPD als auch mit dem üblichen Boxermotor gebaut. 
Das Design entsprach fast den Best Western-Modellen, obwohl einige Elemente einem so gutaussehenden Mann fremd aussahen: zum Beispiel Trommelbremsen oder Speichenräder (obwohl das Projekt auch Leichtmetallräder vorsah).
Die letzte Version des Begleitmotorrads mit einem Kreiskolbenmotor:
Modernes und ansprechendes Design:
Variante mit klassischem Verbrennungsmotor:
Neben dem rotierenden "Vega" gab es auch eine profanere Version dieser Eskorte, in deren Chassis ein 650-cm³-Boxermotor des Motorrads "Dnepr" eingebaut war.
Nichts Schlimmeres als die damaligen BMW, Honda und Moto Guzzi:
Rückwärtsgang - Kardan. 
Trommelbremsen kommen hier nicht in Frage:
Die Pläne der Macher waren ehrgeizig: Eine vollwertige Serienproduktion solcher Geräte zu etablieren und sogar Massenlieferungen ins Ausland zu organisieren - für den Bedarf der Polizei in verschiedenen Ländern.
Ein perfekt erhaltenes Exemplar von IZH-8.201 auf einer der modernen Ausstellungen:
Schade, dass er es nie auf das Förderband geschafft hat. 
2-teiliger Drehkolbenmotor RD-601 mit einer Leistung von 52 PS:
Die Perestroika, die damit verbundenen Probleme in der Wirtschaft der UdSSR und der weitere Zusammenbruch des Landes setzten diesen vielversprechenden Entwicklungen jedoch ein Ende. 
Das Aggregat wurde von AvtoVAZ-Spezialisten gebaut. 
Es gibt auch Speichenräder. 
Das Dashboard ist teilweise mit Zhiguli vereinheitlicht. 