发动机这么多 你又知道转子发动机么?

  转子发动机(Wankel Engine、Rotary Engine)是由德国人菲加士·汪克尔所发明,他在总结前人的研究成果的基础上,解决了一些关键技术问题,研制成功了第一台转子发动机转子发动机采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的往复活塞式发动机的直线运动迥然不同。

  转子发动机与传统往复式发动机的比较:往复式发动机和转子发动机都依靠空气燃料混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力。两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式。在往复式发动机中,产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞,机械力被传给连杆,带动曲轴转动。转子发动机,对于转子发动机,膨胀压力作用在转子的侧面。从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心。这一运动在两个分力的力作用下进行。一个是指向输出轴中心的向心力,另一个是使输出轴转动的切线力。

  1951年,菲加士·汪克尔与德国NSU公司签订了关于合作开发转子发动机的合约。1954年,NSU公司研制成功第一台转子发动机,并于1958年对这种发动机展开一系列测试。1960年,汪克尔转子发动机在德国工程师协会的一次讨论会上作首次公众讨论。三年后,NSU公司在法兰克福车展上展出了装备汪克尔转子发动机的新车型。1964年,NSU公司和雪铁龙在日内瓦组建合资企业COMOBIL公司,首次把转子发动机装在轿车上成为正式产品。1967年,日本东洋工业公司也将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。当时业内人士认为这种发动机的结构紧凑轻巧,运转宁静畅顺,或会取替传统的活塞反复式发动机

  至于工作原理:

  一般发动机是往复运动式发动机,工作时活塞气缸里做往复直线运动,为了把活塞的直线运动转化为旋转运动,必须使用曲柄滑块机构。转子发动机则不同,它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比,转子发动机取消了无用的直线运动,因而同样功率转子发动机尺寸较小,重量较轻,而且振动和噪声较低,具有较大优势。

  特点:

  一般发动机是往复运动式发动机,工作时活塞气缸里做往复直线运动,为了把活塞的直线运动转化为旋转运动,必须使用曲柄滑块机构。转子发动机则不同,它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比,转子发动机取消了无用的直线运动,因而同样功率转子发动机尺寸较小,重量较轻,而且振动和噪声较低,具有较大优势。

  壳体的内部空间(又称旋轮线室)总是被分成三个工作室。 在转子的运动过程中,这三个工作室的容积不停地变动,在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个过程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行,这明显区别于往复式发动机。往复式发动机的四个过程都是在一个汽缸内进行的。

  转子发动机的排气量通常用单位工作室容积和转子的数量来表示。例如,对于型号为13B的双转子发动机排量为“654cc × 2”。顺便说一下,转子发动机还分高低转“火嘴”(也就是火花塞

  单位工作室容积指工作室最大容积和最小容积之间的差值,而压缩比是最大容积和最小容积的比值。往复式发动机上也使用同样的定义。

  转子发动机工作容积的变化,以及与四循环往复式发动机的比较。尽管在这两种发动机中,工作室容积都成波浪形稳定变化,但二者之间存在着明显的不同。首先是每个过程的转动角度:往复式发动机转动180度,而转子发动机转动270度,是往复式发动机的1.5倍。换句话说,在往复式发动机中,曲轴(输出轴)在四个工作过程中转两圈(720度)。而在转子发动机中,偏心轴转三圈(1080度),转子转一圈。这样,转子发动机就能获得较长的过程时间,而且形成较小的扭矩波动,从而使运转平稳流畅。

  此外,即使在高速运转中,转子的转速也相当缓慢,从而有更宽松的进气和排气时间,为那些能够获得较高的动力性能的系统的运行提供了便利。

  优点:

  转子引擎的转子每旋转一圈就作功三次,与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比,具有高马力容积比(引擎容积较小就能输出较多动力)的优点。另外,由于转子引擎的轴向运转特性,它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转转速。整个发动机只有两个转动部件,与一般的四冲程发动机具有进、排气活门等二十多个活动部件相比结构大大简化,发生故障的可能性也大大减小。除此外,转子引擎的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心、震动小等。

  缺点:

  油耗高,污染重。由于没有往复式发动机的高压缩比,使得燃烧不能够很充分。虽然马自达公司曾经给转子发动机增加了单涡轮增压和双涡轮增压等装置,但只是提高了输出马力,并适度的减少了尾气排放,但还是与往复式发动机有着很大的差距。

  磨损严重,零部件寿命短。由于三角转子引擎的相邻容腔间只有一个径向密封片,径向密封片与缸体始终是线接触,并且径向密封片上与缸体接触的位置始终在变化,因此三个燃烧室非完全隔离(密封),径向密封片磨损快。引擎使用一段时间之后容易因为油封材料磨损而造成漏气问题,大幅增加油耗与污染。其独特的机械结构也造成这类引擎较难维修。

  部分标准欠缺。虽然转子引擎具有以小排气量、利用高转速而产生高输出的特性,但由于运转特性与往复式引擎的不同,世界各国在制订与引擎排气量相关的税则时,皆是以转子引擎的实际排气量乘以二来作为与往复式引擎之间的比较基准。举个栗子,马自达旗下搭载了转子引擎的RX-8跑车,实际排气量虽然只有1308立方厘米,但在日本国内却是以2616立方厘米的排气量来作为税级计算的基准。

  
以上纯属个人观点 欢迎更正

  (来源:葉俊傑-JasonYip)

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