Цилиндр мотора оборачивается клапаном вокруг своей оси

На первый взгляд кажется, что предложенное англичанами серьёзное изменение в привычной всем конструкции ДВС – это шаг в сторону сложности. Но потом понимаешь – совсем наоборот. Новый тип мотора надёжнее и эффективнее прежнего. Главное, что это вовсе не бумажный проект.

Британская компания RCV Engines была создана в 1997 году специально для проработки, испытаний и, наконец, продвижения на рынок всего одного изобретения.

 

 

Оно, собственно, и зашифровано в названии фирмы: "Вращающийся цилиндр-клапан" (Rotary Cylinder Valve — RCV).

К настоящему времени базирующаяся в Вимборне компания не только отладила технологию, но доказала работоспособность этой новой концепции. Она уже наладила серийный выпуск линейки маленьких четырёхтактных (обратите внимание) моторчиков с рабочим объёмом от 9,5 до 50 "кубиков", предназначенных для авиамоделей, газонокосилок, ручных мотопил и подобной техники.

Но вот 1 февраля 2006 года компания презентовала первый образец 125-кубового двигателя для скутеров, благодаря чему дала многим людям повод впервые познакомиться с этой мало известной пока технологией — RCV.

	Один из маленьких движков от RCV Engines, предназначенный для авиамоделей. Он также построен по фирменной технологии RCV. Объём – 10 кубических сантиметров, мощность на валу — 670 ватт (0,9 "лошадок"), вес – 570 граммов (фото с сайта rcvengines.com).

Новый моторчик (он на снимке в заголовке) спроектирован англичанами специально для тайваньской компании Motive Power Industry, крупного производителя скутеров (торговая марка PGO).

Комментируя релиз новинки, управляющий директор RCV Engines Эрик Хилл (Eric Hill) сказал: "Технология RCV — существенное новшество, которое прокладывает путь к новому поколению двигателей для самых разных прикладных секторов. Двигателей более экономичных и с меньшими выбросами загрязняющих веществ".

Также авторы изобретения заявляют о снижении себестоимости движков (на несколько процентов) за счёт сокращения числа деталей, и повышении их удельной мощности как на единицу объёма, так и на единицу веса, по сравнению с аналогами того же класса (процентов на 20).

Сравнение кривой мощности (в лошадиных силах) двухклапанного четырёхтактного движка (синяя линия) и четырёхтактного же двигателя RCV (красная). Оба – по 125 "кубиков". Горизонтальная шкала – обороты в минуту (иллюстрация с сайта rcvengines.com).

Итак, перед нами четырёхтактный двигатель, в котором нет привычных клапанов и всей системы их привода. Вместо них британцы заставили работать распределителем газов сам рабочий цилиндр двигателя, который в моторах RCV вращается вокруг своей оси.

Поршень при этом совершает точно те же движения, что и раньше. А вот стенки цилиндра вращаются вокруг поршня (цилиндр закреплён внутри мотора на двух подшипниках).

С края цилиндра устроен патрубок, который попеременно открывается к впускному или выпускному окну. Предусмотрено тут и скользящее уплотнение, работающее аналогично поршневым кольцам – оно позволяет цилиндру расширяться при нагревании, не теряя герметичность.

Схема работы системы RCV. На верхних рисунках показан вид цилиндра двигателя сверху (иллюстрация с сайта rcvengines.com).

Свеча расположена по центру и вращается вместе с цилиндром. Судя по всему, тут применён скользящий графитный контакт, хорошо знакомый автомобилистам по старым механическим распределителям зажигания.

Приводят цилиндр во вращение всего три шестерёнки: одна на цилиндре, одна на коленчатом валу и одна – промежуточная. Естественно, скорость вращения цилиндра – вдвое меньше оборотов коленвала.

Но зачем избавляться от клапанов? Напомним, мы говорим именно о четырёхтактных моторах, более сложных, но более экономичных, чем двухтактные, которые господствуют в секторе миниатюрных (10-50 "кубиков") ДВС.

Разрез нового 125-кубового двигателя RCV. На переднем плане видны шестерни привода цилиндра. В районе свечи и в районе красной шестерёнки – хорошо видны его подшипники. Цилиндр находится в положении впуска свежего заряда. Внизу видна выхлопная труба, перекрытая стенкой цилиндра (иллюстрация с сайта rcvengines.com).

Во-первых, клапаны ограничивают просвет, через который проходит воздух или выхлопные газы. С этим борются при помощи четырёхклапанных головок цилиндров, что заметно усложняет и удорожает конструкцию двигателя.

Окна же в данной системе существенно больше. Почти как окна у двухтактника. Но это четырёхтактник, очень экономичный.

Ключевая деталь привода вращения цилиндра – промежуточная комбинированная шестерня. На предыдущем рисунке она показана розовым цветом (фото с сайта rcvengines.com).

Во-вторых, клапаны совершают возвратно-поступательное движение; и их инерционность мешает разгонять движки до больших оборотов. Клапаны отрываются от распредвала – пружины не успевают их закрывать.

В системе же RCV цилиндр, выполняющий и функцию универсального клапана, вращается равномерно в одну сторону. Ничто не мешает обороты такого четырёхтактника повысить против привычных для моторов равного объёма, но с клапанами.

Наконец, в-третьих, привод клапанов – это источник потерь на трение (пружины сильно прижимают "хвосты" клапанов к поверхности кулачков распредвала).

В RCV, правда, взамен появляется скользящее уплотнение верхней части цилиндра (там, где устроены окна для газообмена), но там нет сильного прижима. К тому же, привод цилиндра (шестерни) обладает меньшими потерями, чем потери в приводе распредвала обычных движков (цепь или зубчатый ремень).

Компьютерное моделирование газодинамики в системе RCV. Справа — набор уплотнителей (иллюстрация с сайта rcvengines.com).

Увы, новую технологию сложно представить масштабированной до многоцилиндровых и многолитровых автомобильных моторов. Хотя такая мысль выглядит соблазнительной.

Ведь линейка уже созданных маленьких движков с системой RCV показывает удельную мощность до 100 "лошадок" на литр (и это без всякого наддува), заметно меньшую токсичность и лучшую экономичность, чем четырёхтактные соперники в этом классе, оборудованные двухклапанной головкой цилиндра.

Система RCV, полагают англичане, идеальна для моторчиков с рабочим объёмом до 250 кубических сантиметров. Для скутеров – в самый раз. Теперь, если всё пойдёт как намечено, на рынке появятся новые тайваньские скутеры с такими моторами.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru