Оптимизация
ДВС


Сравнение поршневого ДВС, РПД Ванкеля и рото-мотора. Этапы 4 - 7

 

4 этап.

Механическая работа вращения вала в секции ДВС

 
Тепловой двигатель, по определению, является преобразователем теплоты в работу.
Для ДВС объёмного вытеснения факт этого свершившегося преобразования теплоты, подведённой к заряду рабочего тела в его секции, выражается в самостоятельном вращении её силового вала в такте рабочего хода. При этом вся совокупность действий, совершаемых с участием неподвижных и подвижных звеньев конструкции каждой секции теплового двигателя, распадается на две группы одновременно исполняемых действий. Первая группа действий происходит в звеньях секции, включая эксцентрик, которые вдоль направления распространения энергии нагретого заряда рабочего тела расположены до силового вала секции. А вторая группа действий выполняется в звеньях, включая вал, вдоль направления распространения энергии заряда, находящихся после силового вала секции двигателя. То есть границей между двумя этими группами действий является силовой вал, который своей работой показывает, что в секции двигателя в текущем такте рабочего хода происходит преобразование потенциальной энергии нагретого заряда в кинетическую энергию вращения силового вала.
 
Действия второй группы исполняются только за счёт механической энергии, вырабатываемой силовым валом секции.
Действия первой группы производятся, во-первых, текущей потенциальной энергией нагретого заряда рабочего тела, минуя процесс преобразования тепловой энергии заряда в кинетическую энергию вращения вала секции. И, во-вторых, – за счёт кинетической энергии, полученной звеньями конструкции непосредственно от силового вала секции или от управляемых валом дополнительных звеньев, например маховика, который может иметь в себе для этого запас энергии, полученный им, в том числе, и в предыдущем такте рабочего хода.
 
На основе уже имеющегося опыта разделим действия, одновременно происходящие в первой и второй группах действий такта рабочего хода.
 
Сначала рассмотрим затраты непосредственно энергии нагретого заряда рабочего тела в звеньях и цепях по направлениям её распространения, находящихся до силового вала секции. То есть затраты первой группы, происходящие до преобразования теплоты заряда в работу вращения силового вала секции.
Е1  – это энергия прямых потерь теплоты нагретого заряда, напрямую перешедшая от него на нагрев подвижных и неподвижных звеньев секции двигателя.
Е2 – это потенциальная энергия нагретого заряда, расходуемая на механические потери трения между поверхностями механического контакта во всех кинематических парах цепей, расположенных на всех направлениях её распространения в секции от заряда, но до силового вала секции.
Е3 – это потенциальная энергия нагретого заряда рабочего тела в такте рабочего хода, расходуемая на преодоление сил сопротивления, создаваемых самими элементами собственного механизма секции двигателя. Эти силы сопротивления представляют собой ответную реакцию со стороны звеньев механизма, направленную против попыток заряда изменить пространственное положение, которое до начала этого действия со стороны рабочего тела занимали контактные поверхности звеньев кинематических пар в механических цепях,  расположенных на всех направлениях её распространения в секции, начиная от заряда, но не далее силового вала секции.
Е4 – это потенциальная энергия нагретого заряда, преобразованная в кинетическую энергию перемещения подвижных звеньев механизма секции, кроме силового вала секции и звеньев, находящихся за ним в силовой цепи. Это инерционная энергия, которой обладают массы всех подвижных звеньев секции до вала.
Е5 – это потенциальная энергия нагретого заряда, переданная от поршня или ротора на вращение вала в секции ДВС. Во второй группе действий в этом количестве энергии присутствует доля кинетической энергии (работы) вращения силового вала секции, который собой вращает соосно и жёстко связанный с ним вал стороннего потребителя.
Е6 – это потенциальная энергия нагретого заряда, расходуемая ротором роторной секции на преодоление гидравлического сопротивления в рабочих объёмах и каналах секции при перемещении и эволюции в них газовых потоков рабочего тела, управляемых там непосредственно ротором, минуя преобразование в энергию вращения вала.
Е7 – это потенциальная (тепловая и механическая) энергия нагретого заряда, оставшаяся в нём после совершения всех шести приведённых выше действий первой группы. Это максимальная энергия отработанных газов (выхлопа) – Емаксимального выхлопа секции ДВС.
 
Теперь во второй группе действий рассмотрим на какие части далее разделяется каждая из двух идущих в направлении стороннего потребителя составляющих энергии  нагретого заряда: Е4 и Е5.
Е4-1 – это положительная кинетическая энергия подвижных звеньев, в подвижных массах которых она преобразуется из транзитной энергии заряда рабочего тела, идущей через них в направлении силового вала секции, и создающей там инерционные силы, которые через кинематические пары дополнительно подталкивают вал в направлении его заданного вращения.
Е4-2 – это отрицательная кинетическая энергия подвижных звеньев, в подвижных массах которых она преобразуется из транзитной энергии заряда рабочего тела, идущей через них в направлении силового вала секции, и создающей там инерционные силы, которые в кинематических парах дополнительно тормозят вращение силового вала секции.
Е5-1– это кинетическая энергия силового вала секции, выработанная из энергии рабочего тела, без учёта инерционной энергии Е4, и переданная непосредственно от этого силового вала секции на вращение силового вала стороннего потребителя его механической энергии. В конечном итоге количество энергии Е5-1 в сумме с количеством энергии Е4-1 – это единственная доля располагаемой потенциальной энергии заряда рабочего тела, которая способна покинуть секцию двигателя в виде механической энергии вращения силового вала секции. Всё остальное количество от подведённой к секции извне энергии покидает её механизм только в виде тепловой энергии нагрева элементов собственного механизма секции, а также в виде тепловой и механической энергии выхлопного газа, которая тут же в атмосфере тоже преобразуется в тепловую энергию.
Е5-2 – это кинетическая энергия силового вала секции, переданная от него на вращение маховика.
Е5-3 –  это кинетическая энергия силового вала секции, переданная от него на вращение вала газораспределительного механизма.
Е5-4 – это потери кинетической энергии силового вала секции на трение в его собственных коренных подшипниках.
Е5-5 – это кинетическая энергия вала, расходуемая подвижными звеньями конструкции механизма секции на преодоление гидравлического сопротивления в рабочих объёмах и каналах секции при перемещении и эволюции в них газовых потоков рабочего тела, управляемых валом. 
Е5-6 – это кинетическая энергия силового вала секции, переданная от него на вращение валов прочих вспомогательных механизмов двигателя (его топливного и масляного насосов, помпы водяного охлаждения, электрогенератора, муфты сцепления, коробки передач). В данном материале эта составляющая не учитывается.
Также не будем здесь учитывать и потери энергии Е4-1 . 
 
Количество кинетической энергии, возвращаемой в текущем такте рабочего хода на звенья первой группы действий от силового вала и звеньев механизма,  которые получают для своей работы механическую энергию от вала, то есть уже от процесса преобразования, представлены составляющей Е5-2-1. Она является кинетической энергией предшествующего такта рабочего хода, возвращённой от маховика через силовой вал на перемещение звеньев первой группы действий последующего такта рабочего хода. Составляющая Е5-2-1 является долей энергии Е5-2.
 
В итоге, для ДВС объёмного вытеснения, как преобразователя теплоты в работу, особый интерес представляют несколько совокупностей составляющих от их общего количества в располагаемой теплоте Ерасполагаемая секции ДВС, подведённой к заряду рабочего тела для текущего такта рабочего хода.
 
Во-первых, это тепловая энергия механических потерь в секции ДВС – Емеханических потерь секции ДВС :
 
Емеханических потерь секции ДВС = (Е2 + Е3 + Е6 + Е4-2) + (Е5-2 + Е5-3 + Е5-4 + Е5-5).
 
Во-вторых, это тепловая энергия нагрузки на собственную систему охлаждения двигателя – Енагрузки на систему охлаждения секции ДВС :
 
Енагрузки на систему охлаждения секции ДВС  = Е1 + Емеханических потерь секции ДВС = (Е1 + Е2 + Е3 + Е6 + Е4-2)  + (Е5-2 + Е5-3 + Е5-4+ Е5-5).
 
В-третьих, это тепловая энергия тепловой нагрузки, создаваемой двигателем на окружающую среду (энергия теплового загразнения атмосферного воздуха) – Е тепловй нагрузки секции ДВС на окружающую среду :
 
Е тепловй нагрузки секции ДВС на окружающую среду  = Е7 + Енагрузки на систему охлаждения секции ДВС  = (Е1 + Е2 + Е3 + Е6 + Е7 + Е4-2) + (Е5-2 + Е5-3 + Е5-4+ Е5-5).
 
В-четвёртых, это кинетическая энергия, которая передаётся в такте рабочего хода от заряда рабочего тела на перемещение поршня или ротора секции ДВС – Еперемещения поршня (ротора) секции ДВС:
 
Еперемещения поршня (ротора) секции ДВС = Ерасполагаемая секции ДВС – (Е1 + Е7) = Е2 + Е3 + Е4 + Е5 + Е6 = (Е2 + Е3 + Е6 + Е4-1 + Е4-2) + (Е5-1 + Е5-2 + Е5-3 + Е5-4 + Е5-5) = Е4-1 + Е5-1  + Емеханических потерь секции ДВС. 
 
В-пятых, это кинетическая энергия, которая передаётся с вала секции двигателя на вал стороннего потребителяЕвращения вала стороннего потребителя секции ДВС:
 
 Евращения вала стороннего потребителя секции ДВС = Е4-1 + Е5-1  = Еперемещения поршня (ротора)  секции ДВС – (Е+ Е+ Е+ Е4-2) – (Е5-2 + Е5-3 + Е5-4 + Е5-5) = Еперемещения поршня (ротора) секции ДВС – Емеханических потерь секции ДВС. 
 
Степень эффективности работы теплового двигателя, как преобразователя теплоты в работу, определяется количеством механической энергии на валу стороннего потребителя – Евращения вала стороннего потребителя секции ДВС, содержащимся в количестве поступившей в двигатель исходной тепловой энергии Еисходная секции ДВС, которую мы условно приняли равной количеству располагаемой тепловой энергии Ерасполагаемая секции ДВС.
 
Основным конечным продуктом деятельности теплового двигателя является энергия вращения его силовым валом вала стороннего потребителя механической энергии, выработанной этим двигателем:
 
Евращения вала стороннего потребителя секции ДВС = Еперемещения поршня (ротора) секции ДВС – Емеханических потерь секции ДВС.  
 
Таким образом, чем больше исходного количества энергии  нагрева заряда рабочего тела пойдёт на механическое пространственное перемещение поршня или ротора в одном такте рабочего хода, и чем меньше механической энергии этого перемещения будет потрачено на собственные механические потери в секции, тем больше механической энергии от нагретого заряда дойдёт до вала стороннего потребителя в одном цикле данного заряда. И это утверждение будет справедливо независимо от количества исходной тепловой энергии, затраченной в каждом цикле заряда рабочего тела.
 
Возвращаясь к графику на фиг.62, отметим, что площади под трактрисами каждой из секций ПД, РПД и РМ очерчивают тот предел, в рамках которого будет находиться количество механической работы, способной быть переданной от заряда рабочего тела на перемещение подвижной стенки каждой рабочей полости – днища поршня или грани ротора. Их величины для каждой из секций являются идеальными и на практике никогда недостижимыми. То есть величина работы перемещения поршня или ротора, совершаемой зарядом рабочего тела в полости объёмного вытеснения секции реального двигателя внутреннего сгорания – Еперемещения поршня (ротора) секции ДВС = Аперемещения поршня (ротора) секции ДВС , всегда будет иметь меньшее значение по сравнению с величиной его доступной энергии – Едоступная секции ДВС.
При этом значение усилия Тсекции ДВС, вращающего рычаг силового вала, исходящее от поршня или ротора, никогда не способно быть больше значения располагаемого в одном такте рабочего тела усилия Рсекции ДВС нагретого заряда рабочего тела (фиг.62). Но чтобы соответствовать критерию высокой эффективности двигателя внутреннего сгорания, каждое текущее значение усилия Тсекции ДВС в каждом угле поворота эксцентриситета должно стремиться, как можно в большей степени, быть хотя бы равным текущему значению усилия Рсекции ДВС. Другими словами, чем большую величину в доступном количестве энергии заряда рабочего тела Едоступная секции ДВС будет занимать работа Аперемещения поршня (ротора) секции ДВС механизма секции конкретного ДВС при исполнении ей такта рабочего хода, тем эффективнее будет работа двигателя, состоящего из оптимального набора данных секций.
Остаётся только в каждой секции под эту текущую вращающую силу Тсекции ДВС подставить рычаг силового вала l, обладающий своей возможной наибольшей текущей длиной.
 

5 этап.

Распределение усилий рабочего хода в механизме секции поршневого ДВС

 
На фиг.63 (а,б,в,г) с интервалом поворота эксцентриситета эксцентрика вала в 10 градусов изображены фазы работы в такте рабочего хода полости расширения стандартной секции механизма поршневого ДВС. Текущее значение исходного результирующего усилия РПД для конкретного текущего угла поворота эксцентриситета Q2 взято из графика трактрисы для поршневой секции на фиг.62.
В дальнейшем будем продолжать рассматривать только силы, которые вырабатываются в механизме из усилия нагретого заряда рабочего тела в такте рабочего хода секции ДВС.
В качестве особенности конструкции механизма этой секции следует отметить наличие в такте рабочего хода сил сопротивления, направленных против действия усилий, создаваемых нагретым зарядом рабочего тела. Эти силы сопротивления генерируются самим механизмом секции в силовых кинематических парах пространственно-программной цепи поршня и в амплитудно-программной цепи подшипника эксцентрика в ответ на попытки со стороны усилия нагретого заряда рабочего тела производить программное пространственное перемещение и поршня, и эксцентрика. Напомним, что пространственно-программная кинематическая пара определяет форму внутренней рабочей полости объёмного вытеснения секции, а амплитудно-программная пара – её величину
В поршне сила F1, являющаяся одной из двух простейших составляющих силы нагретого заряда рабочего тела Р, компенсирует собой естественную силу сопротивления со стороны элементов механизма секции, создающих препятствие в ответ на попытку пространственно-программного перемещения поршня зарядом. Именно с этими элементами механизма секции поршень механически контактирует при своей пространственной эволюции внутри цилиндра.
В профиле механизма секции в параллелограмме сил, исходящего из оси поршневого пальца, сама сила F1 трансформируется в две свои простейшие составляющие. Первая из них – это тангенциальная сила F2, противодействующая силе сопротивления внутренней поверхности цилиндра статора в зоне прижима к ней тронка поршня, которая препятствует прямолинейному движению поршня вдоль стенки цилиндра. Вторая из них – это нормальная сила F3, противодействующая силе сопротивления в силовом подшипнике шейки шатуна в поршневом пальце и направленная вдоль оси поршня. Сила F3 противодействует силе сопротивления со стороны поршневого пальца, также сопротивляющемуся прямолинейному движению оси пальца вдоль оси цилиндра вместе с поршнем.
В следующем параллелограмме сил на текущую величину уже затраченного усилия F1 уменьшается текущее располагаемое в такте рабочего хода результирующее усилие Р заряда рабочего тела на днище поршня, доходящее до силового подшипника шатунной шейки эксцентрика уменьшенным из-за этого текущим усилием F.
 
На фазах (фиг.63) в масштабе показана динамика изменения сил Р, F и F1.
Также в масштабе показаны изменения величин сил двух простейших составляющих силы F, действующей вдоль шатуна. В программно-амплитудной кинематической паре шатунной шейки подшипника эксцентрика в очередном параллелограмме сил одной из них является вращающее эксцентриситет е тангенциальное усилие Т, линия вектора которого всегда перпендикулярна линии неизменного по величине рычага эксцентриситета е. Фактически, усилие Т противодействует всем силам, находящимся за силовым валом двигателя по направлению распространения механической энергии в силовой цепи секции. Особенностью этого механизма также является тот факт, что элемент амплитудно-программной цепи – эксцентрик здесь одновременно участвует и в силовой цепи.
Другим составляющим силу F простейшим усилием, противодействующим силам сопротивления амплитудно-пространственному перемещению силового подшипника эксцентрика (монокривошипа), является нормальное усилие N, всегда действующее вдоль линии эксцентриситета е эксцентрика вала, проходящей через коренную ось вала.
 
 
 
 
Динамика изменения в секции ПД всех этих сил в рамках одного импульса подвода теплоты и рабочего расширения заряда изображена на фиг.62 в графике зависимости от текущего значения силы Р по текущему углу поворота силового вала Q1 и эксцентриситета Q2, которые в этом механизме взаимно совпадают. Зависимости изменения всех усилий на этом графике фиг.64 в масштабе построены по фазам сил фиг.63.
 
  
  

6 этап.

Распределения усилий рабочего хода в механизме секции РПД Ванкеля

 
На фиг.65 (а,б,в,г,д) с интервалом в 22,5 градуса поворота эксцентриситета эксцентрика вала  изображены фазы работы полости расширения секции роторно-поршневого ДВС Ванкеля с трёхгранным ротором. В ней результирующее усилие Р от нагретого заряда рабочего тела, действующее на грань ротора, передается непосредственно на принимающий его конец рычага эксцентриситета в силовом подшипнике эксцентрика вала. Текущее значение исходного результирующего усилия РРПД для конкретного текущего угла поворота эксцентриситета Q2  взято из графика трактрисы для роторно-поршневой секции на фиг.62.
Здесь в масштабе показаны изменения величин сил, двух составляющих силы Р, которая, по сравнению с секцией поршневого двигателя, доходит до силового подшипника эксцентрика в своей неизменной величине. В параллелограмме сил одной из простейших составляющих силы РРПД здесь также является вращающее эксцентриситет е тангенциальное усилие Т, линия вектора которого всегда перпендикулярна линии рычага эксцентриситета. Другим простейшим составляющим усилием, противодействующим силам сопротивления амплитудно-пространственному движению силового подшипника эксцентрика, является нормальное усилие N, всегда действующее вдоль линии эксцентриситета е эксцентрика вала, проходящей через коренную ось вала.
 
 
Динамика изменения в секции РПД всех этих сил в рамках одного импульса подвода теплоты и рабочего расширения заряда изображена на фиг.66 в графике зависимости от текущего значения силы РРПД по текущему углу поворота силового вала Q1 и эксцентриситета Q2, которые в этом механизме взаимно совпадают. Зависимости изменения всех усилий на этом графике фиг.66 в масштабе построены по фазам сил фиг.65.
 
  
 

7 этап.

Сравнение распределения усилий рабочего хода в механизмах секций поршневого ДВС и РПД Ванкеля

 
На графиках фиг.64 и фиг.66 прослеживаются похожие признаки изменения сил, действующих в этих механизмах.
В обоих механизмах в силовой и одновременно амплитудно-программной паре силового подшипника эксцентрика вала из-за превышения над созидательным вращающим усилием Т усилия N, компенсирующего собой сопротивление со стороны элементов механизма, отчётливо видны секторы преобладания текущих непроизводительных затрат N в такте рабочего хода.  Один из них расположен в секторе минимального объёма сжатия камеры сгорания (верхней мёртвой точки), а другой – в секторе угла подхода эксцентриситета к участку максимального расширения рабочей полости.
Постоянное наличие этих секторов каждый желающий всегда может проверить, когда при неподвижном эксцентриковом вале для запуска механизма двигателя в работу (при снятом блоке головки цилиндров) своей рукой он будет давить на днище поршня (или грань ротора) одной из секций, например, от положения в ВМТ, подобно давлению нагретого заряда рабочего тела в такте рабочего хода. От давления руки (заряда) на поршень в этом положении никаких действий происходить не будет: поршень останется неподвижным. 
Перемещение поршня от давления руки начнётся только при повороте вала маховиком, примерно, до 30 градусов от ВМТ. После угла 30 градусов рука с поршнем резко пойдёт в направлении НМТ, но, перейдя за  100 градусов, движение поршня также резко остановится окончательно, наглядно продемонстрировав пределы возможностей, которыми в тепловом двигателе обладает кривошипно-шатунный механизм (чтобы не поранить руку о край цилиндра, лучше давить на дно поршня деревянной рукояткой молотка). 
 
В профиле механизма секции, в точке своего приложения к рычагу эксцентриситета е, от которой выстраивается параллелограмм сил, величины усилий Т и N непрерывно находятся в текущей квадратичной взаимной зависимости от квадрата величины усилия Р в роторно-поршневой секции и усилия F в поршневой секции.
При абсолютном равенстве величин этих усилий в левой и правой точках пересечения кривых линий их характеристик на фиг.64 и фиг.66 наблюдается текущее равновесие между ними. То есть в этих точках наблюдается абсолютное равенство усилий N и Т в силовом подшипнике эксцентрика вала. 
Но кроме этих двух точек указанных графиков, всегда будет отмечаться абсолютное преобладание одного усилия над другим. Слева и справа за пределами точек пересечения линий своих характеристик текущая непроизводительная сила вала N всё время больше текущей производительной силы Т, что говорит о неэффективности работы и зависимости от энергии внешних сил в этих секторах у секций механизмов с эксцентриковым валом. В связи с тем, что никакая сколь угодно большая величина усилий нагретого заряда не в состоянии преодолеть сопротивление собственного механизма секции с эксцентриковым валом в каждом такте рабочего хода в каждой их этих двух отмеченных зон «мёртвого крутящего момента», то вся энергия нагретого заряда рабочего тела в данных секторах вращения вала потратится только на теплоту взаимного торможения внешнего и внутреннего колец подшипника скольжения эксцентрика вала, которые во время работы механизма продолжают движение в этих секторах исключительно под действием момента инерции маховика. Если в секторах «мёртвого момента» такта рабочего хода вал секции не будет упреждающе самостоятельно вращаться, то не будет работать и механизм этой секции. Если же маховик будет снят с вала, то механизм с эксцентриковым валом станет непригодным для его использования в универсальном 4-тактном ДВС.
И только когда характеристики находятся между точками их пересечения с преобладанием значения силы Т над значением силы N, то эффективность автономной работы указанных механизмов в данных секторах не подвергается сомнению.
В силовом подшипнике эксцентрика силы сопротивления механизма подобны нажатым тормозным колодкам на тормозной барабан вращающегося автомобильного колеса. Они не устраняют вращение вала, но при этом, оказывают ему сопротивление, переводя существенную долю энергии движения в теплоту нагрева поверхностей механического контакта, перемещающихся относительно друг друга в условиях повышенного взаимного трения. Как и в расторможенном колесе, эффективность вращения вала всегда становится выше, когда с него снимаются искусственно тормозящие его усилия.
Поэтому наиболее предпочтительной представляется такая конструкция механизма секции ДВС объёмного вытеснения, при работе которой полностью отпадает необходимость для отвлечения какой-либо доли от усилий, вырабатываемых нагретым зарядом рабочего тела в такте рабочего хода, на воспроизводство в силовом подшипнике эксцентрика непроизводительной силы N, которая лишь стремится компенсировать собой силы собственного сопротивления механизма секции в данном подшипнике, но при этом, сама сила N никогда не производит абсолютно никакой работы по вращению вала двигателя.
 
Также следует отметить, что в поршневой секции на преодоление сопротивления в пространственно-программных кинематических парах поршня также дополнительно тратится порядка 7% от энергии нагретого заряда рабочего тела в такте рабочего хода. На фиг.64 – это площадь графика между линиями РПД и F.
 
На графиках фиг.64 и 66 по площади под линиями N и Т энергия непроизводительных сил N превышает энергию производительной силы вращения Т в поршневой секции на 33,3% и в роторно-поршневой секции - на 26,5%. В связи с этим работоспособность механизмов ДВС с эксцентриковым валом и выполнение ими задачи по передаче механической энергии на вал стороннего потребителя в значительной степени зависят от положительной работы сил, которые не отображены на графиках фиг. 64 и 66 – это инерционных сил аккумулятора механической энергии – маховика, а также прочих подвижных звеньев механизма, перемещающихся в направлении, сопутствующем направлению его вращения.
Чтобы от силового вала секций ПД и РПД получить на вал стороннего потребителя требуемое количество механической энергии необходимо сначала добиться, чтобы подвижные звенья их механизмов обладали соответствующим инерционным запасом механической энергии, способным поддержать работоспособность секции при нужных конкретных значениях выработки механической энергии. И пока маховик и ведомые им подвижные звенья механизма не разгонятся до требуемого для этого количества оборотов, то не стоит ожидать от секции и соответствующей механической отдачи на вал стороннего потребителя. Это одна из самых неудобных особенностей от использования в ДВС механизмов с эксцентриковым валом.
При этом большие инерционные массы подвижных элементов собственного механизма двигателя способствуют существенному непроизводительному расходу его энергии в периоды оперативного набора и сброса мощности. Чем меньше массы подвижных звеньев, тем эффективнее его оперативная управляемость. Поэтому в новых конструкциях объёмных ДВС необходимо стремиться к предельному снижению масс подвижных звеньев и избавлению общего процесса работы механизма двигателя от инерционной зависимости. 
 
В секции поршневого ДВС (фиг.64) в такте рабочего хода нагретый заряд рабочего тела наиболее эффективен, или активен в направлении передачи усилий на свой силовой вал, в секторе поворота эксцентриситета и вала от 30,6 до 106,3 градуса, то есть на протяжении всего лишь 75,7 градусов. Таким образом, общая активность вращающего рычага эксцентриситета в секции ПД, при учёте силы торможения F1 в тронке и шатунном шарнире поршневого пальца, оказалась даже ниже первоначально предположенных (и теперь следует признать, что неточных) общих 83-х градусов активности рычага эксцентриситета от 34 до 117 градусов (смотрите главу «Сопротивление механизма двигателя процессу рабочего хода»). Но этот сектор активности теперь подвинулся ближе к максимальному значению импульса исходного усилия Р.
В секции РПД (фиг.66) сектор активности заряда рабочего тела по длительности оказался таким же, как и предполагалось ранее – 135 градусов, а именно, 67,4 – 202,4 градусов, что, в принципе, подтверждает, с небольшой погрешностью, первоначальный расчёт (67,5 – 202,5 градусов).
Секция ПД имеет немного более высокий пик преобладающей активности вращающего усилия Т, так как он находится в секторе более высокого значения располагаемой силы Р заряда. Однако в секции РПД сектор преобладающей активности силы Т шире почти в 1,78 раза. Причём нежелательная пауза во времени между следующими друг за другом импульсами активных усилий в циклах соседних по очерёдности действия секций РПД почти в 2,32 раза короче, чем для секций ПД, соответственно, 45 и 104,3 градуса (фиг.66 и 64).
 
Вся та часть от общего располагаемого количества энергии заряда рабочего тела в такте рабочего хода, которая в механизме секции двигателя расходуется на воспроизводство собственных непроизводительных сил F1 и N, затрачивается им на преодоление усилий сопротивления элементов собственного механизма, а также сопровождается и, в итоге, завершается полным преобразованием этой части энергии в теплоту их нагрева внутри объёма механизма секции. Другая часть от общего количества активной энергии заряда, затраченная поршнем или ротором на вращение вала производительной силой Т, передаётся с вала на маховик. Кроме необходимого накопления в маховике одной её доли для поддержания способности его же собственного вращения, вторая доля от поступившей на него энергии передаётся им на вращение вала стороннего потребителя. Третью долю полученной от вала энергии маховик возвращает обратно на затраты по программному перемещению элементов своего же механизма секции в процессах пассивности заряда, в том числе, в его цикле, следующим за этим текущим циклом.
 
При этом на преодоление сопротивления силой N в секторе верхней мертвой точки секция РПД (фиг.66) тратит в 2,1 раза больше максимальной доступной энергии заряда, чем поршневая секция (фиг.64). Неэффективное преобладание силы N над силой Т в силовом подшипнике эксцентрика вала секции РПД Ванкеля прекращается лишь через 67,4 градуса поворота эксцентриситета после ВМТ, в то время как в поршневой секции – через 30,6 градуса. Поэтому для инерционного прохождения этого углового сектора от 0 до 67,4 градуса после ВМТ эксцентриситетом своего вала в этот критический момент механизму РПД Ванкеля требуется увеличенная, нежели в секции ПД, внешняя помощь, в качестве которой выступает для этого дополнительно повышенная инерционная масса ротора секции РПД, вращающегося синхронно и в одном направлении с валом и маховиком. В связи с этим, например, для небольшой по рабочему объёму стандартной секции РПД Ванкеля в 654 куб.см масса её ротора составляет более семи килограммов.
Этот неудобный момент в своё время элегантно обошёл Ленуар в секции своего первого ДВС, подвинув начало импульса зажигания за одну шестую хода поршня до НМТ после ВМТ.
В секторе максимального расширения заряда рабочего тела наоборот в поршневой секции энергия непроизводительной силы N в 1,4 раза больше, чем в подобном секторе секции РПД. Но это не так болезненно сказывается на работе секции ПД в связи с тем, что величина самих усилий нагретого газа в завершении процесса расширения уже сокращается почти в 7 раз. 
 
На фиг.67 изображены графики вращающего усилия секций в такте рабочего хода секций ПД и РПД. Площадь графиков под ними соответствует механической работе в такте рабочего хода – Аперемещения поршня (ротора) секции ДВС. Сравнение площадей показывает, что Аперемещения ротора секции РПД  превышает Аперемещения поршня секции ПД в 1,57 раза.
 
 
При этом работа перемещения поршня секции ПД – Аперемещения поршня секции ПД в числовом выражении составляет значение 0,523 от Едоступная  0-180 секции ПД.  
 
Аперемещения поршня секции ПД = 0,523 . Едоступная 0-180 секции ПД  = 0,523 . 0,443 .  Ерасполагаемая секции РМ  = 0,232 .  Ерасполагаемая секции РМ.
 
Работа перемещения ротора в секции РПД – Аперемещения ротора секции РПД в числовом выражении составляет значение 0,543 от Едоступная 0-270 секции РПД.  
  
Аперемещения ротора секции РПД = 0,543 . Едоступная 0-270 секции РПД  = 0,543 . 0,722 . Ерасполагаемая секции РМ  = 0,392 .  Ерасполагаемая секции РМ.
 
Теперь умножим текущие значения вращающих усилий Т на соответствующую неизменную величину рычага своего эксцентриситета е и, для сравнения также в одних координатах, построим получившиеся от этого графики зависимости момента силы М на валу от угла поворота вала Q1, совпадающего в секциях ПД и РПД с углом поворота эксцентриситета эксцентрика Q2. При этом на фиг.68 в характеристике крутящего момента каждой из этих секций из диапазона рабочего хода не будем удалять два участка пассивности вала. То есть в дальнейшем, сознательно приукрашивая возможности механизмов с эксцентриковым валом, мы условно предполагаем, будто бы рычаг эксцентриситета эксцентрика от воздействия на него вращающего усилия нагретого рабочего тела способен вращать свой вал во всём полном диапазоне расширения заряда в такте рабочего хода после ВМТ: от 0 до 180 градусов – в секции ПД и от 0 до 270 градусов – в секции РПД.
В результате сравнения на фиг.68 в одном масштабе характеристик вращающих моментов М будет обозначено явное преимущество секции поршневого двигателя над секцией роторно-поршневого двигателя Ванкеля как по величине пика максимального момента силы, так и по площади графика под кривыми линиями их моментов.
 
 
Если пользоваться параметром мощности, то на графике фиг.68 площадь под кривой момента в зависимости от угла поворота силового вала Q1 будет мощностью одного импульса момента силы при подводе теплоты к заряду рабочего тела в одном его цикле. Что отражает преимущество в 1,86 раза возможностей, которыми обладает одна поршневая секция по сравнению с одной роторно-поршневой секцией Ванкеля, благодаря большей в 2,891 раза геометрической длине рычага своего эксцентриситета.
При сравнении мощности 4-цилинрового ПД и 2-секционного РПД с одинаковыми объёмами секций эта разница будет несколько ниже – 1,4 раза.
Эти зависимости (фиг.68), в принципе, отражают порядок величины мощности момента силы вращения вала одной секции, которую для конкретного числа оборотов её силового вала в минуту можно определить умножением значения усреднённого момента силы (Мсекции ДВС средний) за оборот по графику на фиг.68 на число этих оборотов.
 
Далее: Этапы 8 - 11.