Орбитальный двигатель Сарича: конструкция, разработка и перспективы
Sarich orbital engine
Орбитальный двигатель Сарича: уникальная конструкция ДВС без возвратно-поступательного движения поршня. Преимущества, отличия от Wankel и проблемы уплотнения.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Тип двигателя внутреннего сгорания
Type of internal combustion engine
Орбитальный двигатель Сариха — это тип двигателя внутреннего сгорания, изобретенный в 1972 году Ральфом Сарихом, инженером из Перта, Австралия, в котором центральный поршень совершает орбитальное, а не возвратно-поступательное движение. Он отличается от концептуально схожего двигателя Ванкеля тем, что использует поршень преимущественно призматической формы, который вращается по орбите вокруг оси двигателя, не совершая вращения вокруг своей оси, в отличие от вращающегося трехлопастного ротора двигателя Ванкеля.
The Sarich orbital engine is a type of internal combustion engine, invented in 1972 by Ralph Sarich, an engineer from Perth, Australia, which features orbital rather than reciprocating motion of its central piston. It differs from the conceptually similar Wankel engine by using a generally prismatic shaped piston that orbits the axis of the engine, without rotation, rather than the rotating trilobular rotor of the Wankel.
Обзор
Двигатель обещал быть примерно на треть меньше по размеру и весу, чем традиционные поршневые двигатели, благодаря компактной компоновке камер сгорания. Другим преимуществом является отсутствие зон высокоскоростного контакта со стенками двигателя, в отличие от двигателя Ванкеля, где проблемой является износ кромок. Однако камеры сгорания разделены лопастями, которые всё же контактируют как со стенками, так и с вращающимся поршнем, и их сложнее герметизировать из-за восьми углов камеры сгорания. В патенте двигатель описан как двухтактный двигатель внутреннего сгорания, но в патенте утверждается, что при использовании иного клапанного механизма он может работать и как четырехтактный двигатель. Исследуя и документируя все возможные способы создания роторного поршневого вытеснителя, Феликс Ванкель демонстрирует вращающийся поршень и возвратно-поступательный механизм лопаток, используемые в орбитальном двигателе.
The engine promised to be about one third the size and weight of conventional piston engines due to the compact arrangement of the combustion chambers. Another advantage is that there is no high speed contact area with the engine walls, unlike in the Wankel engine in which edge wear is a problem. However, the combustion chambers are divided by vanes which do have contact with both the walls and the orbiting piston and are more difficult to seal due to the eight corners of the combustion chamber. In the patent, the engine is described as two stroke internal combustion engine, but the patent claims that with a different valve mechanism it could be used as a four stroke engine. researching and documenting all the possible ways to create a rotary piston displacer, Felix Wankel shows the orbiting piston and reciprocating vane mechanism used in the orbital engine.
Исследования и разработка
Компания Orbital Engine Company, финансируемая партнером BHP и грантами федерального правительства на научно-исследовательские работы, работала над этой концепцией с 1972 по 1983 год и создала четырехтактный двигатель объемом 3,5 л, демонстрировавший характеристики, сопоставимые с аналогичными бензиновыми автомобильными двигателями того времени при обычных дорожных условиях. Техническое сообщение было представлено Обществу автомобильных инженеров в 1982 году и теперь входит в их исторический архив публикаций. Важной причиной хорошей производительности этого двигателя стала разработка уникальной запатентованной системы впрыска, направленной в камеру сгорания, которая обеспечивала процесс сгорания расслоенного заряда. Ряд автопроизводителей по всему миру проявили значительный интерес к двигателю, однако стало ясно, что для его коммерциализации потребуется не менее 100 миллионов долларов на дальнейшие разработки, и источники финансирования сочли это неразумной инвестицией. Вместо этого было установлено, что ту же систему впрыска и сгорания можно адаптировать к существующим двух- и четырехтактным бензиновым двигателям, и эта работа стала основным направлением деятельности компании, получив название Орбитальный процесс сгорания. В процессе создания прототипов двигатель был установлен в 3 автомобиля: Toyota Kijang (3-цилиндровый агрегат) и Suzuki Karimun (2-цилиндровый агрегат), установленные Сангитом Хари Капуром во время работы в PT Wahana Perkasa Auto Jaya, компании, входящей в группу Texmaco. 3-цилиндровый агрегат также был установлен на 100 автомобилях Ford Festiva в Австралии под названием Festiva EcoSport. Результаты показали, что автомобиль несколько мощнее Ford Festiva 1.3, однако он не смог одновременно обеспечить соответствие нормам выбросов, эффективность и снижение уровня шума, вибрации и жесткости (NVH).
The Orbital Engine Company, with funding from partner BHP and Federal Government R&D grants, worked on the concept from 1972 until 1983 and had a 3.5L four stroke engine performing as well as the similar petrol car engines of the day at typical road load conditions. A technical paper was presented to the Society of Automotive Engineers in 1982, and is now part of their historic transaction collection. A major reason for the good performance of this engine was the development of a unique and patented injection system directed into the combustion chamber which created a stratified charge combustion process. Several auto makers from around the world showed great interest in the engine, however it was realised that there was still at least $100 million of development work required to commercialise the engine and the funding sources decided this was not a sound investment. Instead it was realised the same injection and combustion system could be adapted onto existing two and four stroke petrol engines and this work become the future of the company, being called the Orbital Combustion Process. During prototyping process, the engine has been installed in 3 vehicles: Toyota Kijang (3 cylinder unit), and Suzuki Karimun. (2 cylinder unit), installed by Sangeet Hari Kapoor when he was working in PT Wahana Perkasa Auto Jaya, which is a company under the Texmaco group. The 3 cylinder unit is also installed to 100 units of Ford Festivas in Australia, dubbed Festiva EcoSport, and the verdict is that while the car is somewhat more powerful than the Ford Festiva 1.3, it failed in to deliver emission compliance, efficiency, and NVH (noise, vibration, harshness) reduction at same time.