10.3. Роторно-поршневі двигуни

Ідея створення роторно-поршневого двигуна, в якому ротор, що ви­конує функції поршня, здійснює обертальний або обертально-поступа­льний рух відносно корпуса, відома давно.

Детально робота роторно-поршневого двигуна описана в багатьох книгах, тому докладно розглянемо лише перспективи використання цих двигунів на транспорті. Роторно-поршневі двигуни порівняно з поршне­вими двигунами традиційних схем мають ряд переваг: менша металомі­сткість; менша на 35...40% кількість деталей; краща зрівноваженість, що дає можливість розвивати більш високу частоту обертання; більш низь­кий рівень шуму. Однак цим двигунам властиві і недоліки, що роблять сумнівною перспективу широкого використання їх на автомобільному транспорті. Основним із них є більша експлуатаційна витрата палива. Поряд з цим у зв'язку з більшим відношенням поверхні камери згоряння до об'єму в роторно-поршневих двигунах має місце підвищений викид вуглеводів, у тому числі і канцерогенних. Тому спеціалісти вважають роторно-поршневі двигуни перспективними для мотоциклів, катерів, мотонарт.

10.4. Газотурбінні двигуни

Ідея створення газової турбіни виникла значно раніше ідеї створен­ня поршневих двигунів внутрішнього згоряння.

Роботи по створенню газотурбінних двигунів (ГТД) інтенсивно по­чали проводитись у 50-х роках нинішнього століття, коли за порівняно малий проміжок часу ГТД замінили поршневі ДВЗ практично в усіх об­ластях авіації.

Створення досконалих авіаційних ГТД сприяло розгортанню робіт по створенню ГТД для автомобільного, залізничного та морського видів транспорту.

Підвищений інтерес до ГТД пояснюється рядом переваг порівняно з поршневими ДВЗ. До таких переваг належать: менші питома маса, га­баритні розміри, краща залежність крутного моменту від частоти обер­тання, більш легкий запуск у холодну пору, менші вимоги до використо­вуваних палив, можливість отримання в одному агрегаті великих потуж­ностей у результаті роботи на високих частотах обертання.

Недоліками ГТД, що перешкоджують широкому їх використанню на автомобілях, є недостатня паливна економічність, особливо на частко­вих навантажувальних режимах, висока вартість виготовлення. Основна причина погіршення економічності ГТД порівняно з поршневими двигу­нами - нижча температура згоряння. Підвищити температуру неможли­во через недостатню термостійкість деталей камери згоряння, направ­ляючого апарату та турбінного колеса ГТД. Для підвищення паливної економічності ГТД при використанні на наземних машинах застосо­вується регенерація теплоти, тобто використання теплоти "відпрацьова­них газів, що виходять із колеса турбіни для підігріву стисненого в комп­ресорі повітря, що поступає в камеру згоряння. У цьому випадку палив­на економічність ГТД гірша, ніж у дизелях, і близька до економічності бензинових двигунів.

Одним із основних напрямків поліпшення економічності сучасних ГТД є використання кераміки для покриття або виготовлення деталей камери згоряння, направляючого апарату та колеса турбіни.

Використання кераміки дає можливість підвищити температуру га­зів на вході в турбіну вище 1400 К і значно поліпшити паливну економіч­ність ГТД.

Аналіз, проведений щодо різних моделей автомобільних ГТД, пока­зує, що по масових викидах шкідливих речовин, приведених до CO і віднесених до одиниці транспортної роботи, ГТД без регенерації тепло­ти в 3,0...3,8 разів менш токсичний, ніж дизель, і в 5,0...5,7 разів, ніж бе­нзиновий двигун.

Для ГТД із регенерацією ці значення відповідно менші в 4,1...5,4 разів і в 7...8 разів. У відпрацьованих газах ГТД практично не­ма альдегідів.