[ZT][Dr.M]转子发动机详解

drm1492

转子发动机的诞生
    转子发动机源于一位名叫菲利克斯·汪克尔(Felix Wankel)的十七岁德国男孩儿的梦。1919年他做了一个神奇的梦，在梦中他乘坐自己手工制作的汽车去参加音乐会，他甚至对他的朋友夸口，他发明了一款新型发动机——一个半涡轮半往复式的发动机。第二天当他梦醒时，他坚信这个梦是一款新型汽油发动机诞生的先兆。当时他对内燃机的了解几乎是一片空白，但敏锐的洞察力和强烈的求知欲敦促他在转子发动机的研究领域中不断耕耘。1924年，年仅22岁的汪克尔建立了一个研究转子发动机的小型试验室，开始了研究转子发动机的漫漫征程。二战期间他在德国航空部和国内一些大公司的支持下继续他的研究，因为他们所有人都相信，一旦转子发动机被开发成功，它将推动德国工业获得长足进步。
    二战后，一个德国著名的摩托车制造公司—NSU公司对汪克儿的研究显示出浓厚的兴趣，并与之建立了合作伙伴关系。NSU公司将已开发成功的转子压缩机应用到汪克尔型增压器中。使用了这种增压器后，NSU摩托车刷新了一项50cc级别的世界纪录，速度达到了192．5km／h。1957年汪克尔和NSU公司联袂完成了DKM型转子发动机的原型设计，自此在发动机领域中又升起了一颗耀眼的新星—转子发动机。然而转子发动机的研究并不是一帆风顺的，由于DKM型转于发动机的结构相当复杂，使得它并不实用。一年后的1958年，更为实用的KKM型转子发动机被推出。尽管它的冷却系统很复杂，但是这种转子发动机是目前汪克尔型转子发动机的原型。

转子发动机的发展
    1959年11月，NSU公司向官方宣布，汪克儿型转子发动机的研究获得了极大成功。这一消息在世界汽车界激起了千层浪，全世界近100家公司争先恐后地提出技术合作意向。当时马自达公司的总裁松田恒次(Tsuneji Matsuda)先生高瞻远瞩，立刻意识到转子发动机的巨大潜力，亲自与NSU公司进行协商，并于1961年7月双方签定了正式合同。随后马自达公司的第一个技术研究小组马不停蹄地前往NSU公司，并获得了400cc单转子发动机原型及相关草图。单转子发动机在高速状态下能够平顺运转，但低速状态下工作极不稳定，常导致波动和转矩不足，这实际上是由单转子发动机的基本特性决定的。于是1961年11月，马自达测试了NSU公司的单转子发动机后，克服了重重困难，成功地开发了双转子发动机，其转矩波动达到了六缸四行程往复活塞式发动机的水平，进一步改善了旋转平顺性。随后马自达公司又设计了三个转子和四个转子的发动机。
    由于转子发动机具有紧凑、重量轻、性能卓越的显著优越性，当时世界上各大汽车公司的顶尖研究人员纷纷投入到转子发动机的开发研究中，但是最后均以失败告终，而马自达公司却成功地将这一独具匠心的设计概念商业化，这使马自达成为家喻户晓的品牌。1967年5月30日。马自达开始销售世界上第一台装有双转子发动机的汽车—cosmo Sport。大批量生产后，马自达公司又将它扩展到其他轿车上。1970年，马自达将转子发动机出口到美国。当时美国政府正积极准备推出它的Muskie法案一世界上相当严格的汽车排放标准。世界上各大汽车公司纷纷对该法案表示异议，认为标准中的要求太苛刻，难以达到。而马自达却向这一标准提出了挑战，为了达到美国Muskie法案中排放标准，马自达公司开发了一个热反应器。实践证明装载具有热反应器的转子发动机的汽车满足了当年Muskie法案中排放标准。马自达再一次向世人展示了它在发动机领域中的雄厚实力。
    到70年代中期马自达公司仍然是世界上唯一一家能够设计和生产转子发动机的公司，尽管如此，马自达公司并没有停下不断进取的步伐，它仍然向更高更新的技术挑战。许多新型汽车上都采用了转子发动机，如具有传奇色彩的Cosmo和备受赞誉的RX—7。1982年投入市场销售的Cosmo RE Turbo是世界上第一个带有涡轮增压器的转子发动机汽车。与传统的往复式发动机相比，转子发动机的排气系统有更多的排气能量驱动涡轮增压器的涡轮，可以说转子发动机更适合使用涡轮增压器。Cosmo RE Turbo也是世界上第一个配有电控燃油喷射系统的转子发动机汽车。正因如此，cosmo旺Turbo是当时日本跑得最快的商用车。在Cosmo RE Turbo身上充分地体现了转子发动机的魅力。而为马自达RX—7提供动力的13B—REW是世界上仅有的应用在系列车型上的转子发动机。1998年末13B—REW的最大功率达到了280马力，成为当时日本汽车发动机输出功率的最高记录。


    现代的转子发动机由茧形壳体（一个三角形转子被安置在其中)组成。转子和壳体壁之间的空间作为内部燃烧室，通过气体膨胀的压力驱动转子旋转。和普通内燃机一样，转子发动机必须在其工作室中相继形成进气、压缩、燃烧和排气四个工作过程。如果将三角形的转子放置在圆形壳体的中心部，工作室将不会随着壳体内部转子的旋转而在体积上发生变化。即使空燃混合气在那里点燃，燃烧气体的膨胀压力也仅作用在转子的中部，不会产生旋转。这就是为什么壳体的内侧圆周被设计成旋轮线外形并和安装在偏心轴上的转子组装在一起的原因。因此，每转一圈，工作室的体积变化两次，从而实现内燃机的四个工作过程

    转子和壳体壁之间的空间作为内部燃烧室，通过气体膨胀的压力驱动转子旋转。和普通内燃机一样，转子发动机必须在其工作室中相继形成四个工作过程。如果将三角形的转子放置在圆形壳体的中心部，工作室将不会随着壳体内部转子的旋转而在体积上发生变化。即使空燃混合气在那里点燃，燃烧气体的膨胀压力也仅作用在转子的中部，不会产生旋转。这就是为什么壳体的内侧圆周被设计成旋轮线外形并和安装在偏心轴上的转子组装在一起的原因。因此，每转一圈，工作室的体积变化两次，从而实现内燃机的四个工作过程。
图示:黄色：新鲜气；红色：压缩、点火；灰色：废气



马自达的转子式发动机


体积小重量轻： 转子发动机有几个优点，其中最重要的一点是减小了体积和减轻了重量。在运行安静性和平稳性两方面，双转子RE相当于直列六缸往复式发动机。在保证相同的输出功率水平前提下，转子式发动机的设计重量是往复式的三分之二，这个优点对于汽车工程师们有着无比的吸引力。特别是近年来，在防撞性（碰撞安全)、空气动力学、重量分布和空间利用等方面的要求越来越严格。

精简结构： 由于转子发动机将空燃混合气燃烧产生的膨胀压力直接转化为三角形转子和偏心轴的转动力，所以不需要设置连杆，进气口和排气口依靠转子本身的运动来打开和关闭；不再需要配气机构，包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等，而这在往复式发动机中是必不可少的一部分。综上所述，转子发动机组成所需要的部件大幅度减少。

均匀的扭矩特性： 根据研究结果，转子发动机在整个速度范围内有相当均匀的扭矩曲线，即使是在两转子的设计中，运行中的扭矩波动也与直列六缸往复式发动机具有相同的水平，三转子的布置则要小于V型八缸往复式发动机。

运行更安静，噪音更小： 对于往复式发动机，活塞运动本身就是一个振动源，同时气门机构也会产生令人讨厌的机械噪音。转子发动机平稳的转动运动产生的振动相当小，而且没有气门机构，因此能够更平稳和更安静的运行。

可靠性和耐久性： 如前所述，转子的转速是发动机转速的三分之一。因此，在转子发动机以9000 rpm的转速运转时，转子的转速约为该转速的三分之一。另外，由于转子发动机没有那些高转速运动部件，如摇臂和连杆，所以在高负荷运动中，更可靠和更耐久。在1991的勒芒汽车赛中的大获全胜就充分证明了这一点。

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燃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。
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（见图中力PG）。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（见图中的Pb）的向心力，另一个是使输出轴转动的切线力（Ft）。　
壳体的内部空间（或旋轮线室）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“。

    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。


如图中所示，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。



转子发动机的潜力
    新型试验发动机RENESIS是马自达为新千年设计的一款转子发动机，它在第33届东京汽车展上为RX—EVOLV概念车提供动力，充分体现了其可挖掘的巨大潜力。实践证明它在性能、燃油经济性和排放三个领域具有显著的优越性。
    RENESIS发动机在性能方面的特点：
    (1)新的气口形状
RENESIS采用侧置排气口，取消了气口开启重叠角，并能够优化气口形状，进气口提前开启，在接近上死点时开启。
    (2)扩大气口面积
当进气口开始打开时，气口面积增加了30％，排气口面积几乎增加了两倍，改善了气体流动特性。
    (3)采用重量轻的转子
RENESIS使用的转子轻了14％，发动机的转速达到了10000rpm。
    (4)具有较高的压缩比
    RENESIS发动机在燃油经济性方面的特点：
    (1)取消气口开启重叠角
改善后的排气口形状取消了气口重叠角，而且排气口开启延迟，增加了动力行程：同时由于没有废气混入新鲜充气中，改善了发动机的热效率。
    (2)良好的燃油喷射
RENESIS上装有小巧的燃油喷射器以改善燃油喷射。
    (3)高速状态下有稀薄的混合气
转子发动机独特的燃烧特性要求在高速范围内比往复式发动机有较稀的混合气。
    RENESIS发动机在排放方面的特点：
    (1)减少了HC的排放
RENESIS采用了排气口侧向布置，HC不再从排气口排出，而是在接下来的循环中被燃烧掉。
    (2)改善了催化系统
RENESIS采用双层排气歧管使排气保持高温以改善催化活性。


    MAZDA RX-7装备的转子发动机转子有三个弧形表面，每个表面就像是一个活塞。每个表面上都有一个空腔，用来增大排量，更大程度的混合汽油和空气。在每两个表面的连接处都有一金属长条来保证燃烧室间的密封，同样，在转子的每边都有金属环来保证侧面的密封。在转子的中间有一副齿牙，齿牙和固定在缸体中间的齿轮紧密啮合。这个齿轮决定了转子的运动轨迹和方向。

进气和排气口是直接铸于缸体上，上面没有阀门，直接和外面相连


注意中间特殊的圆形突出物


    输出轴的形状是比较特殊的，上面的圆形突出物的中心线并不在轴的中心线上，而是有一个偏移量。每个圆形突出物和一个转子相配合，作用类似于活塞式发动机中的曲轴。当转子旋转时，带动有圆形突出物的输出轴旋转，在轴上产生扭矩。



最外的两端包含着密封圈和输出轴轴承，和装着转子的缸体间也是保持密封的。这些部件的内表非常光滑，以保证密封工作良好。每块上有一个进气口。

接下来的就是椭圆形的缸体了，上面有一个排气口。

最中间的有两个进气口，分别对应两个转子，并把它们对立开来，它的外表面是非常光滑的


更少的活动部件
    和活塞式发动机相比，转子发动机有着更少的活动部件。一个双转子发动机只有以下3个主要活动部件：两个转子，一个输出轴。而一个最简单的4缸活塞式发动机拥有至少40个活动部件，包括：活塞、活塞连杆、凸轮轴、阀门，弹簧、正时皮带和曲轴等。因此，更少的活动部件使得转子发动机的可靠性较好，这也是一些飞机制造厂青睐转子发动机的原因。

平顺性好
    转子发动机中的所有活动部件都是朝同一个方向连续运动的，相对于活塞式发动机来说，有这更好的平顺性。每个燃烧过程大概持续转子旋转的90度左右，转子旋转1周，输出轴旋转3周，每个燃烧过程相当于输出轴旋转了270度，这就意味着一个单转子发动机在输出轴转动3/4周的时间内一直传递着动力。而单缸的活塞式发动机，在两周的时间里，只有180度的时间里是传递动力的，相当于曲轴转动的1/4的时间里传递动力。


这个更容易让大家看懂


详细工作图
进气


压缩


点火


作功


排气



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此贴由 drm1492 在 2006-08-26 23:57:21 最后编辑
       

此贴由 drm1492 在 2006-08-27 07:33:22 最后编辑

蓝正龙

嘉定有这车子

黑色的

drm1492

+快啊，刚改好

蓝正龙

转子发动机啊

安亭  泰士杰马子达  有的卖

汽车展示会  经常拿出来  看

elva旭

黑色的那辆是RX-8吧？

未必是转子引擎的

十块

RX-8 没有不是转子发动机的。
RX系列只搭置转子发动机。

这个发动机很NB的，1.3L的排量，各项性能指标可以和保时捷3.6L的相比。
当然，这是理论上。并且耗油量也和3.6的差不多。

RX-8是对开门的纯正跑车，非常的漂亮。
我有一个朋友，喜欢的要命。

elva旭

RX-8肯定有普通发动机版本
转子的好像35W，普通的25W

十块

你真是够倔强的，受不了你。

你的那个25W是有一次不知哪里流传出来说是RX-8要在一汽国产，国产后有两个版本就象你说的那样。

那根本就是流言。

RX-8系列只搭载转子发动机的。就连可以使用氢油混合燃料的RX-8也是转子发动机。马自达还是有点东西的。烧氢的转子发动机。真想的出来。

RX-8的上辈子是广受欢迎的RX-7。转子发动机是在RX-7这款车上第一次实现了真正的量产。

RX-8的四大特点：转子发动机、无B柱、四门对开式、纯正的四座跑车。

这车很漂亮的。我喜欢。

就是转子发动机销量极少。维修起来会很麻烦。

elva旭

如果真的是流言，那我承认错误
的确，我以前是在网上看到普通版本的，所以一直记着

我比较喜欢RX-7，跳灯也比较帅

drm1492

曾经是有消息说FORD要在国内生产RX8，有L4 2.3L的发动机配置，但之后就再也没有听说关于此事的任何后续报道了