Motocyklowy silnik tłokowy
Wysoka gęstość mocy, zwartość, łatwość wytwarzania - to główne zalety, dzięki którym tłokowy silnik spalinowy (ICE) nie tylko zajął wiodącą pozycję wśród silników cieplnych, ale także skutecznie przeciwstawia się próbom zastąpienia go innymi elektrowniami. Tymczasem silnik ten ma również poważne wady organiczne. Jednym z najbardziej znaczących jest ruch posuwisto-zwrotny tłoka i generowane przez niego siły bezwładności, których nie zawsze można zrównoważyć. Stąd - dodatkowe obciążenia dynamiczne, wibracje, hałas. Innym jest obecność w czterosuwowych silnikach dość skomplikowanego mechanizmu dystrybucji gazu, wymagającego ostrożności. Dlatego równolegle z udoskonalaniem tradycyjnych ICE tłoków, inżynierowie, wynalazcy od dziesięcioleci pracowali nad konstrukcjami silników, w których korpus roboczy - tłok tylko się obracał.
Spośród setek, a być może tysięcy projektów, tylko jeden udało się doprowadzić do poziomu wymagań masowej produkcji. Mówimy o słynnym silniku z tłokiem obrotowym (RDD) F. Wankel („Behind the Wheel”, 1970, nr 12). Chociaż zasada jego działania i urządzenie są opisane w literaturze technicznej, krótko je przypominamy.
Ryc. 1. Schemat urządzenia (sekcja poprzeczna 4) i działanie RPD: a, b, c, d - sekwencja procesów zachodzących w różnych pozycjach wirnika.
W przypadku stacjonarnym 1 (ryc. 1) - trójkątny wirnik 2. Obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wokół swojego geometrycznego środka, który z kolei toczy się wokół osi wału mimośrodowego b. Gdy wirnik 2 porusza się, każda z jego powierzchni tworzy trzy komory robocze o zmiennej objętości z wewnętrzną powierzchnią obudowy.
Krawędzie wirnika podczas jego obrotu opisują epitrochoid; wewnętrzny kontur obudowy 1 jest wykonany wzdłuż tej samej krzywej. Połączenie ostrza 15 jest uszczelnione, umieszczone w szczelinach wirnika i stale dociskane do powierzchni roboczej obudowy.
Gdy wirnik obraca się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara (ryc. 1a), zwiększa się objętość górnej prawej komory, a palna mieszanina jest zasysana przez okno wlotowe 17. Wlot do komory trwa tak długo, aż ostrze uszczelniające osiągnie prawą krawędź okna 17. Następnie objętość komory zmniejsza się i mieszanina zostaje ściśnięta. Kiedy zbliży się do minimum (ryc. 1, b), świeca 7 zgodnie z wybranym czasem zapłonu zapali sprężony ładunek mieszaniny. Ciśnienie rozszerzających się gazów na skraju wirnika 2 (ryc. 1, c) powoduje obrót wału mimośrodowego 6. Przy dalszym obrocie wału i wirnika otwiera się okno wydechowe 16 i uwalniane są gazy spalinowe (ryc. 1, d).
Zatem w każdej z trzech komór następują kolejno: wlot świeżej mieszanki, sprężanie ładunku, zapłon i ekspansja produktów spalania, spaliny, to znaczy cały proces pracy charakterystyczny dla czterosuwowego ICE. Na jeden obrót wirnika wykonuje się trzy ruchy robocze.
Skoordynowany obrót wirnika 2 i wału b zapewnia parę przekładni synchronizujących 10 i 11, z których mniejsze (z zewnętrznymi zębami) są nieruchome na bocznej pokrywie obudowy. Koło zębate, sztywno połączone z wirnikiem, ma wewnętrzne zęby. Ich stosunek (2: 3) jest taki, że wałek b obraca się przed tobą szybciej niż wirnik, a skok roboczy spada na każdy obrót tego wału.
Główne zalety RPD - mały rozmiar i waga, płynne działanie, brak mechanizmu rozdzielczego, mniej niż tłok ICE, liczba części - przyciągnęły uwagę wiodących firm motoryzacyjnych i samochodowych. Okres 60. i początek 70. charakteryzował się intensywnymi badaniami i rozwojem RPD w wielu krajach.
Problem ten dotrzymał nam amerykański NATI, szereg przedsiębiorstw z branży motoryzacyjnej i niektóre inne branże. Jednym z pierwszych, którzy pracowali nad RPD, był VNIImotoprom. W przyszłości specjaliści Instytutu otrzymali zadanie opracowania silnika do motocykli ciężkich (takich jak Ural i Dnipro).
Muszę powiedzieć, że w projekcie i procesie roboczym oraz w technologii produkcji RPD istnieje wiele cech, które radykalnie odróżniają go od tradycyjnego silnika tłokowego. Podczas tworzenia prototypów wielokrotnie trzeba było rozwiązywać problemy, które nie miały odpowiedników w praktyce budowy silników. Wiele materiałów i procesów opracowanych po raz pierwszy w technologii domowej.
Trwająca kilka lat seria badań doprowadziła do stworzenia silnika z tłokiem obrotowym, który otrzymał indeks RD-515. Jego testy na stanowisku i na drogach na motocyklach Dniepr (patrz zdjęcie) wykazały dobre wyniki.
Zanim omówimy możliwości i perspektywy zastosowania RPD, zastanówmy się, czym jest E1 z silnika zaprojektowanego w VNIIMotoprom (ryc. 2). To jest pojedyncza sekcja. Jego korpus, chłodzony wodą, składa się z trzech części wykonanych ze stopu aluminium 1, 8, 9. Ponieważ wewnętrzna powierzchnia środkowej części stojana 1 działa i musi być odporna na zużycie i żaroodporne, nakładana jest na nią warstwa powłoki niklowo-krzemionkowej. Jest bardziej niezawodny niż, na przykład, dobrze znany galwaniczny chromowanie. Technologia nakładania „siły Niko” na aluminiową podstawę została po raz pierwszy opracowana w rosyjskiej praktyce przez VNIImotoprom wraz z Instytutem Chemii Litewskiej Akademii Nauk SSR.
Do rys. 1 i 2:1 - obudowa (stojan); 2 - wirnik; 3 - tylne okno wlotowe; 4 - wnęka; 5 - łożysko wałeczkowe wirnika; 6 - wał mimośrodowy; 7 - świeca; 8 - tylna pokrywa obudowy; 9 - przednia pokrywa obudowy; 10 - stały sprzęt synchronizujący; 11 - sprzęt synchronizujący; 12 - przednie okno wlotowe; 13 - kanał wlotowy; 14 - gaźnik; 15 - łopatka; 16 - okno wylotowe końca; 17 - koniec okna wlotowego.
Aby zapewnić niezawodną szczelność połączeń obudowy i lepsze przenoszenie ciepła, końce stojana 1, a także jego pokrywy 8, 9, są szlifowane i połączone bez uszczelek.
Wirnik 2, który działa jak tłok, obraca się (na szyjce mimośrodowego wału 6) nie na łożyskach ślizgowych, ale na wałku 5. Na jego powierzchniach znajdują się wgłębienia tworzące komory spalania. W korpusie wału mimośrodowego 6 znajduje się wnęka do przejścia palnej mieszanki, która jednocześnie chłodzi i smaruje (olej jest dodawany do paliwa w stosunku 1: 100) dwa łożyska wirnika. Są w stanie wytrzymać temperatury nieprzekraczające 250 ° C, dlatego wymagają intensywnego chłodzenia i dobrego smarowania. Nawiasem mówiąc, łożyska te należą do liczby części, które na razie ograniczają żywotność silnika.
Przez długi czas żywotność RPD związana była z trwałością uszczelnień wirnika, przede wszystkim na jego krawędziach. Problem został rozwiązany przez wybranie specjalnego stopu. Same uszczelki składają się z ostrzy i kątowników osadzonych w rowkach wykonanych w wirniku. Uszczelnienia końcowe to paski stalowe lub żeliwne. Są one wyciągane za pomocą taśm sprężynowych ze specjalnego żaroodpornego stopu - ekspanderów.
Konstrukcja i proces pracy silnika obrotowego są porównywane z cechami tłoka, które znajdują odzwierciedlenie w konstrukcji jego głównych układów: moc, smarowanie zapłonem itp. W szczególności bardzo ważne jest zarówno uzyskanie wymaganej mocy, jak i zapewnienie wymaganej minimalnej zawartości toksycznych składników w Po wyczerpaniu ich gazem i oszczędnością, konstrukcja układu dolotowego ma.
Mieszanka robocza dostaje się do naszego silnika w dwóch strumieniach - bocznym i promieniowym. Strona prowadzi go z gaźnika 14 do kanału 13. Tam przepływ dzieli się na dwie gałęzie. Część mieszanki wpada do wnęki roboczej stojana 1 przez okno 12, a druga - duża - przez mimośrodowy drążek krzywkowy 6 do wnęki 4 tylnej pokrywy 8 i okna 3. Główny przepływ chłodzi wirnik i smaruje łożyska wałeczkowe.
Zadaniem okna 12 jest poprawienie wypełnienia komory spalania mieszanką roboczą i zapewnienie dostatecznie dużej mocy. Kanał promieniowy został wykonany w tym samym celu (nie pokazano na ryc. 2).
Układ zapłonowy to bezdotykowy tyrystor z dwiema świecami o raczej wysokiej liczbie jarzeniowej - 240-260 jednostek. Zapotrzebowanie na dwie świece jest spowodowane niską wysokością i długą długością komory spalania, co utrudnia rozprzestrzenianie się frontu płomienia i spowalnia proces spalania. Aby uruchomić silnik, należy rozrusznik elektryczny i rozrusznik.
Silnik RD-515 jest wynikiem wielu lat pracy, wszechstronnego badania funkcji RPD, niezliczonych próbek, kontroli i testów. To ich wyniki pozwalają uznać wybrane rozwiązania projektowe za optymalne dla silnika o danym wymiarze i celu. Zbudowaliśmy również chłodzone powietrzem próbki RPD. Po testach porównawczych preferowano układ cieczowy: taki silnik jest bardziej niezawodny, trwały i mniej hałaśliwy. Wraz z jednostopniowym instytutem wykonano próbki i dwusekcyjny silnik. Przetestowaliśmy również silniki czworokątnych wirników.
Jak wygląda nasz obrotowy w porównaniu z tłokowymi „braćmi”? Po jego stronie jest wiele zalet. Tak więc masa (i zużycie metalu) RPD jest o 13 kg (36%) mniejsza niż w silniku motocyklowym tej samej klasy, całkowita objętość jest 2,5 razy mniejsza, a liczba części to półtora. Operacyjne zużycie paliwa jest o 10% niższe niż w przypadku motocykla z seryjnym silnikiem tłokowym. Jeśli chodzi o trwałość, RD-515 pokonuje 50 tysięcy kilometrów bez wymiany głównych części. W przypadku motocykla jest to całkowicie do przyjęcia. Instytut pracuje jednak nad dalszym wydłużeniem życia RPD.
Mając roboczą objętość jednej komory 491 cm3, RD-515 rozwija 38 litrów. s./28,4 kW przy 6000 obr./min. Moment obrotowy - 5,2 kgf * m / 51,0 N * m przy 3500 obr./min. Stopień sprężania wynosi 8,7, wymaga użycia benzyny AI-93. Sucha masa silnika wynosi 38 kg.
Do tej pory, w światowej praktyce, pod względem ekonomicznym i toksycznym, RPD są prawie sprowadzane do poziomu tłokowego. Ale są dwie równie ważne okoliczności. Pierwszy - brak ciągłości technologicznej silnika tłokowego i konstrukcji RPD - jest to bardzo poważna okoliczność. Z tego powodu produkcja RPD wymaga zasadniczo nowego sprzętu i znacznych inwestycji. Drugi to pewna nieufność zarówno specjalistów, jak i konsumentów, oparta częściowo na wadach wczesnych modeli seryjnych RPD, a częściowo na słabej świadomości.
Niemniej jednak wyniki osiągnięte dzisiaj w naszym kraju i za granicą sugerują, że lata 80. będą naznaczone „drugą falą” zainteresowania RPD. Produkcja takich silników wydaje się uzasadniona w warunkach naszego kraju, gdzie ciężkie motocykle, w przeciwieństwie do krajów Zachodu, są bardzo popularnym pojazdem. Jednocześnie ich wielkość produkcji jest wciąż znacznie mniejsza niż w przypadku samochodów osobowych, co ułatwi rozwój technologii i rozwiązanie innych problemów produkcyjnych przy niższych kosztach początkowych.
S. IVANITSKY, kierownik działu
VNIIMotoproma, kandydat nauk technicznych
Co ciekawe, w Związku Radzieckim nastąpił rozwój w dziedzinie RPD. A jeśli wielu wie o obrotowym samochodzie VAZ, to istnienie krajowych motocykli w przeszłości z silnikami zbudowanymi zgodnie ze schematem Wankla jest nadal tajemnicą dla wielu.
W 1970 roku rozpoczęły się testy drogowe silnika RD-350V zainstalowanego w podwoziu K-650 od Dniepru. Dynamika samochodu okazała się zadowalająca, moc silnika została zwiększona do 30,5 KM, ale bardzo mała żywotność silnika (tylko 100 godzin) nie pozwoliła na opracowanie świetlanej przyszłości.
W 1972 r. Powstała nowa wersja RPD - RD-500V. Jego korpus wykonany jest ze stopu aluminium, z chromowaną powłoką na powierzchni roboczej. Silnik rozwinął moc 40 KM. przy 6000 rpm Testy drogowe silnika przeprowadzono w podwoziu motocykla Dnepr MT-9. Układ wtrysku paliwa został po raz pierwszy przetestowany na nim, ale później porzucił go z powodu trudności z uruchomieniem zimnego silnika (układy wtrysku paliwa w tamtych czasach były dalekie od ideału). Rozwój RD-500V był RD-501 stworzony w 1973 roku, w którym zastosowano odporną na zużycie, żaroodporną, niklowaną obudowę aluminiową, wirnik silnika wykonano ze spiekanego stopu aluminium, a zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej zapewnił elektroniczny bezdotykowy układ zapłonowy.
Decydującym krokiem było przejście na system chłodzenia cieczą w 1976 r. Taki silnik, oznaczony jako RD-510, rozwinął już 48 KM. przy 6000 rpm Dalsze prace miały na celu zwiększenie „żywotności” silnika, zmniejszenie zużycia paliwa i emisji spalin.
Jednoczęściowy RD-515, w połowie lat 70., miał być montowany na ciężkich motocyklach. O wadze 38 kg i pojemności 491 cm3. wydał 38 KM (6000 obr./min.) I 51 Nm (3500 obr./min.). Uszczelki końcowe zostały wykonane ze stali lub żeliwa. Specjalnie dla tego silnika opracowaliśmy technologię nakładania odpornej na zużycie, odpornej na ciepło powłoki niklowo-krzemowo-niklowo-krzemowej na aluminiową podstawę. Jednostka przeszła 50 tys. Km przed remontem.
Ostatnim ze znanych projektów w dziedzinie motocykli krajowych z RPD są urządzenia RD-660 opracowane w połowie lat 80. i motocykl towarzyski RD-601 (613 cm3, moc 52 KM przy 6000 obr./min.)
Staje się jasne, że na początku „pieriestrojki” lat 90. instytut miał kilka dobrze opracowanych projektów RPD. Ale dalszy obrót wydarzeń w naszym kraju zniweczył wszelkie nadzieje na pomyślną kontynuację rozwoju. Dzisiaj rozwój czasów radzieckich w dziedzinie silników z tłokami obrotowymi można zaobserwować w tym stanie:
Znaleziono w Internecie.
Pod koniec lat 80. stworzono pilotażowy model motocykla eskortowego (towarzyszącego motorcade oficjalnych delegacji i służby patrolowej) wraz z motocyklem RPD.
Specjaliści z Zakładu Motoryzacyjnego w Iżewsku zostali powierzeni temu projektowi, a było to pełnoprawne zamówienie państwowe, które przewidywało inscenizację modelu w produkcji na małą skalę.
Bogatyrev Victor Nikolaevich i Glukhov German Yakovlevich pracujący nad modelem IZH-Leader:
Jako jednostkę napędową przewidziano instalację 2-sekcyjnego obrotowego silnika tłokowego RD-601. Przy roboczej objętości 613 kostek wytworzył 52 moce. przy 6000 obr / min i maksymalnym momencie obrotowym 51 Nm (przy 3500 obr / min). Ta instalacja została opracowana w Togliatti i jest bardzo zunifikowana z zespołami wirników VAZ-ovsky, które już w tamtych czasach zaczęły być aktywnie montowane w samochodach do specjalnych usług.
Ostateczna wersja motocykla IL-Leader z RPD:
W wyniku poszukiwań projektowych narodziło się jednocześnie kilka działających modeli „radzieckiego superbike”, które swoim wyglądem przypominały najlepsze przykłady ówczesnych motocykli japońskich i niemieckich. 
Pierwszym był IL Leader - urządzenie z wysoko rozwiniętym kapturem i masywnymi owiewkami z tworzywa sztucznego, które dobrze chroniły kierowcę przed wiatrem i opadami deszczu. Swoimi konturami w jakiś sposób przypomina mi legendarnego sportowego tourer BMW K1, który narodził się mniej więcej w tym samym czasie (1988).
W tym stanie unikalny motocykl był ostatnim razem, gdy go widziano:
Podobnie jak w Bawarii ciąg silnika przenoszony był na tylne koło za pomocą przegubu uniwersalnego. Zbudowano dwie pilotażowe wersje Leadera: pierwszą ze wspomnianym już RPD, a drugą z bardziej znanym 2-cylindrowym bokserem ICE z seryjnego motocykla Ural.
A są to pozostałości innego Przywódcy - z silnikiem z Uralu:
Kolejny motocykl eskortowy od Izhmash otrzymał nazwę IZH-8.201 lub Vega. Wyróżniał się bardziej eleganckim i szybkim wyglądem. W przeciwieństwie do „Przywódcy” jego pojawienie się nie spowodowało skojarzeń ze średniowiecznymi rycerzami. 
W poszukiwaniu optymalnego kształtu ... Modele zostały zbudowane zarówno wokół podwozia z RPD, jak i ze zwykłym silnikiem boksera. 
Konstrukcja praktycznie odpowiadała najlepszym zachodnim modelom, chociaż niektóre elementy tego przystojnego mężczyzny wyglądały obco: na przykład hamulce bębnowe lub koła szprychowe (chociaż projekt przewidywał również felgi aluminiowe).
Ostateczna wersja motocykla towarzyskiego z silnikiem tłokowym:
Nowoczesny i atrakcyjny design:
Opcja z klasycznym ICE:
Oprócz obrotowej Vegi istniała również bardziej przyziemna wersja tej eskorty, w której podwoziu zainstalowano silnik boksera o pojemności 650 cm3 z motocykla Dnepr.
Nie gorsze niż wówczas BMW, Honda i Moto Guzzi:
Bieg wsteczny to kardan. 
Hamulce bębnowe są nie na temat:
Plany twórców były ambitne: ustanowienie pełnej seryjnej produkcji takich urządzeń, a nawet organizowanie masowych dostaw za granicę - na potrzeby służb policyjnych w różnych krajach.
Dobrze zachowana instancja IL-8.201 na jednej z nowoczesnych wystaw:
Szkoda, że \u200b\u200bnigdy nie dostał się na przenośnik. 
2-sekcyjny obrotowy silnik tłokowy RD-601 o mocy 52 KM:
Jednak pierestrojka, problemy z nią związane w gospodarce ZSRR i dalszy upadek kraju położyły kres tym obiecującym wydarzeniom. 
Agregat został zbudowany przez specjalistów AvtoVAZ. 
Są też koła szprychowe. 
Tablica przyrządów jest częściowo zunifikowana z Ładą. 