Развитие на двигателя с вътрешно горене

Ванкелов двигател

През 1954 година Феликс Ванкел /Felix Wankel/ открива, че при въртенето на един триъгълен ротор или т.н. триъгълно бутало, в един наподобяващ по своята вътрешна форма осем-образен (епитрохоидна форма) протича един четиритактов работен процес. Това е причина още през същата година да се проектира един ротационно-бутален двигател, който след решаването на някои проблеми на 1 февруари 1957 при стендово изпитание доказва своето право на живот. При първото изпълнение картерът, имайки

осем образно вътрешно пространство, се върти ексцентрично около своята ос бутало, чрез което отделните камери между ръбовете на ротора и формата на вътрешното пространство изменят непрекъснато своят обем. Тъй като технологически един неподвижен картер е по изгоден, чрез конструктивно изменение от въртящия се бутален двигател се създава съвременния вариант. Принципът остава неизменен, но сега въртящото се бутало се върти в неподвижния картер и освен около собствената си ос то се върти ексцентрично около геометричната ос на епитрохоидния картер. Това допълнително ексцентрично кръгово движение към ротационното дава на двигателя ново име ротационно-бутален двигател. Двата обаче, стария ротрационен двигател с въртящт се картер и новия ротационно-бутален двигател, се вклчват в по-широкото понятие роторни двигатели. Ротационно буталния двигател представлява истински четиритактов двигател с четирите такта: всмукване,сгъстяване,изгаряне и изпускане. Само че при него за разлика от ходово-буталния двигател едновременно протичат три от тези тактове.
Както се вижда на снимката възвратно-постъпателните маси на коляно-мотовилковия механизъм са изчезнали, както и технически сложните части на газоразпределението: разпределителен вал,клапани, повдигачи, повдигателни прътове, кобилици, клапанни пружини и задвижващия механизъм за разпределителния вал. Един ротационно-бутален двигател в следствие на това е значително по-лек и по-малък, отколкото ходово-буталния двигател със същата мощност. Възвратно-постъпателно движещете се маси отпадат и с това се решава от самосебе си проблема за уревновесяване на масата. По отношение на качеството на горивото и октановото число грижите са също по-малки, тъй като двигателят не притежава никакви "топлинни гнезда", каквито са горещите изпускателни клапани при ходово-буталния двигател, които биха могли да предизвиката чукане в двигателя чрез предварителното възпламеняване на горивото. На фигурата се показани отделните фази на ротационния процес.

I такт: Първата камера на двигателя се увеличава и всмуква гориво-въздушна смес.
II такт: Същата камера чрез въртенето на буталото сега изтласква засмуканата смес към горивното пространство. Поради ексцентричното движание на буталото камера се намалява по обем и с това сгъстява сместа.
III такт: Искрата от свеща възпламенява сгъстената смес. Силата на изгаряшите газове тласка буталото по-нататък в неговото кръгово движение, което отговаря на работния такт.
IV такт: Накрая буталото със своя ръб отваря изпускателното прозорче (изрез) на изпускателния канал и изтласква изгорелите газове през изпускателната система навън.
Както при ходово-буталния двигател максималния ходов обем (работен обем) представлява една важна сравнителна величина. Такава при ротационно-буталния дигател е най-големия обем на горивната камера. Еднокамерни ротационно-бутални двигатели са достигали около 500 куб. см. обем на горивната камера, също са конструирани и така наречените многокамерни двигатели, известни още като многодискови дигатели.
Интерсно:
Ако един еднокамерен респ. еднодисков двигател притежава динамичните качества почти на един шестцилиндров двигател то дисковия двигател отговаря на един осем цилиндров двигател, а два пъти по 500 куб. см камерен обем води до мощност 120 конски сили - едно респектиращо постижение

Хибриди

Целта на новите разработки е да се повиши коефициента на полезно действие на двигателя, да се намали разхода на гориво и вредните емисии на изгорели газове в атмосферата. Едно от успешните начинания е хибридния двигател използващ и два типа енергия - електрическата (от акумулаторите) и механичната (от малък двигател с вътрешно горене). Предимствата им са очевидни - изключително ниски нива на вредни емисии, много голяма икономия на гориво в сранение с автомобилите, снабдени с двигател с вътрешно горене, мощност, по нищо неотстъпваща или дори по-голяма от тази на стандартния автомобил, при тях отпада необходимостта от честото зареждане на акумулаторите и то на специални терминали, както е при електромобилите, липсват също огромните и твърде тежки акумулатори и т.н.
Електромоторът и двигателят с вътрешно горене могат да се свържат по различен начин. Например бензиновият или дизеловият агрегат може да задейства генератора, от който токът отива в електродвигателя. При подобно паралелно свързване не е задължително присъствието на акумулатори. Ако двигателят с вътрешно горене и електромоторът са свързани здраво, тогава има последователно свързване.

Автоматичната трансмисия на Антонов.

Точно тези автомобили, които се мотаят по тесните градски улучки са принудени да се лишат от най-смислената екстра за такива условия - автоматична скоростна трансмисия. Причината е, че за да работи добре, конвенционалната скоростна кутия се нуждае от кубатура и произтичащия от нея висок въртящт момент.
Независимо от марката и модела мини автомобилите с автоматична трансмисия са несъмнено по-несъвършени от събратята си с ръчна скоростна кутия без значение дали се използва традиционния метод с хидравлика и преобразувател на въртящия момент, или безстепение принцип CVT,прилаган от Фиат и Форд. При всички положения моделите снабдени с автоматик, са по-скъпи, изразходват повече гориво и страдат от загуба на мощност, а оттам и на динамични харесктеристики. На практика 10% от стойност на нов автомобил с автоматик в малкия клас отива за сметка на трансмисията.
Всичко това налага необходимоста от промяна. Тъкмо това тясно място е забелязано от нашия сънародник Румен Антонов още преди 40 години. Ядрен физик по професия

той успява да разработи своята идея за компактна автоматична трансмисия още по онова време. За съжаление реализацията на проекта е свързана с обичайното у нас ходене по мъките и последваното от 17 опита за бягство през граници между 1969 и 1988 година. Накрая след указана по дипломатически път помощ, 50 годишния българин заминава за Париж, където е оставен на спокойствие да реализира замисъла си в метал.
Идеята е гениално проста. Учудващо е, че пройзводителите на трансмисии до сега не са стигнали до подобно разрещение до проблема. Нашенецът (вече френски гражданин) използва един прост физичен закон, който е известен отдавна и се проявява винаги при взаимодействието на две зъбни колела. Важно е тези две зъбни колела да са с наклонени зъби, а това е факт при почти 100% от днешните скоростни кутии. Просто зъбните колела от този тип са значително по безшумни и с по равномерен ход от обикновените.
В какво в крайна сметка се заключава гениалноста? Ако от едно зъбно колело с наклконени зъби се предава въртящт момент към друго, то последното, поради косото разположение на зъбите, се изплъзва в страни (аксиално изместване). В някой от случаите усилието, възникващо при това странично изместване достига до 400кг. Именно него използва Антонов, за да упражни натиск върху диафрагмените пружини на съединителя ,които предхожда превключването от една скорост на друга.
При повишаване на оборотите,усилието,създадено от центробежните сили,отново се прилага чрез специален привод върху пружините на съединителя.По този начин отцепването и зацепването на фрикционния диск се превръща в своеобразна смяна на влианието на въртящия момент и оборотите.
Тази проста механика има цял куп преимущества:
Не се изисква разход на енергия от хидравличния привод с маслена помпа за задействане на съединителя.
Не се изисква сложна и скъпа хидравлична система за управление,която поглъща 40% от цената на досегашните скоростни кутии.
Липсва поглъщащ енергията преобразувател на въртящия момент.
Новата кутия е с 30% по-лека от досега съществуващите.
В сравнение с необходимите 10литра трансмисионно масло, кутията на Антонов си върши работата със само 2,5литра
Повишеният разход в сравнение с ръчната трансмисия практически е равен на нула.
Това е най-малката автоматична трансмисия в света,което я прави идеална за бъдещите субкомпактни автомобили .
Към всичко това се прибавя факта,че изобретенията на Антонов може да се сглобява и от стандартни части.Приложими са и съществуващите копютърни управления на автоматичните трансмисии като Tiptronic,спортен,зимен и нормален режим.