本篇文章给大家谈谈《新型转子发动机设计规范》对应的知识点,希望对各位有所帮助。
本文目录一览:
- 1、深度分析转子发动机
- 2、马自达转子发动机新突破,1.0T堪比4.0T,网友:买啥三缸车?
- 3、转子发动机?
- 4、转子发动机的诞生?
- 5、转子发动机的工作原理?
- 6、什么是转子发动机
深度分析转子发动机
转子发动机简介目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。还有一种知名度很高,但应用很少的发动机,这就是三角活塞旋转式发动机。转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明,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,研制成功第一台转子发动机。一般发动机是往复运动式发动机,工作时活塞在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,必须使用曲柄连杆机构。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,因而同样功率的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。转子发动机的运动特点是三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3比2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。转子发动机的发展历史转子发动机(Wankel Engine、Rotary Engine)又称为米勒循环发动机(Miller Cycle Engine)。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。这种发动机由德国人菲加士·汪克尔(Felix Wankel,1902-1988)发明,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,研制成功第一台转子发动机。汪克尔于1902年出生在德国,1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。1924年,汪克尔在海德堡建立了自己的公司,他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制。1927年,诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。二战期间,汪克尔曾为德国空军部服务。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4月13日,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,也许会取替传统的活塞式发动机。一向对新技术情有独钟的马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项技术。由于这是一项高新技术,懂得这项技术的人寥寥无几,发动机坏了无人会修,而且耗油大,汽车界有人对这种发动机的市场前景产生了怀疑。70年代石油危机爆发,各国忙于应付各方面的困难而无暇顾及发展转子发动机,唯有马自达公司仍然深信转子发动机的潜力,独自研究和生产转子发动机,并为此付出了相当大的代价。他们逐步克服了转子发动机的缺陷,成功地由试验性生产过渡到商业性生产,并将安装了转子发动机的RX-7型跑车打入了美国市场,令人刮目相看。 在世界环保意识日益强化,石油资源日渐沽竭的今天,以氢气做动力源的研究已成为一大课题。当年马自达坚持下来的转子发动机从结构上讲是最适合燃烧氢气,而且最“干净”,因为氢燃烧完后排出的是水蒸汽,对环境没有任何污染。马自达公司改制了RX-7型跑车的转子发动机,使它可以用氢做燃料。这种发动机装配在马自达 HR-X汽车上,1立方米的燃料箱吸储了相当43立方米的压缩氢气,以每小时60公里的车速可行驶230公里,引起了各界人士的关注。由于从生产装配到维护修理,转子发动机都与传统的发动机大不一样,开发成本大。加上往复式活塞发动机在功率、重量、排放、能耗等方面都比过去有了显著提高,转子发动机没有显出明显的优势,因此各大汽车企业都没有积极性去开发利用,唯有马自达一家苦苦支撑。 一般发动机是往复运动式发动机,工作时活塞在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,必须使用曲柄连杆机构。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,因而同样功率的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。 转子发动机的运动特点是:三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。转子发动机的工作原理一般发动机是往复运动式发动机,工作时活塞在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,必须使用曲柄连杆机构。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,因而同样功率的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。
转子发动机的运动特点是:三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同
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。
如下图所示,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。
转子发动机的应用如今马自达的转子发动机已经传承到RX-8身上,这颗RENESIS又有哪些进展呢?首先是进气孔面积加大了30%,使得发动机的进气量足以应付到10000rpm的需求。但大家都知道,这样低转速会变得很糟糕,于是马自达将原本的三进气孔两阶段式设计,再进化成三进气孔三阶段式设计,尽量避免低转速的无力现象,而为了高转速化,破天荒的将转子制成镂空状,大幅降低转子的重量,使得自然进气的RX-8可以藉由拉转速的方式,达到250匹马力的水准。但RENESIS发动机最创新的地方在于排气口,以往转子发动机的排气口都是作在气室壁上,往往一些未燃烧的油气与些许的润滑油就会在此被刮入排气管,造成污染问题。但在RENESIS上,排气口与进气口一样设在前后侧壁上,当场解决掉以往HC的污染问题,也顺带使得进排气完全不重叠,不会有进气漏到排气管的问题,也可在前后侧壁各开一个排气孔,让发动机排气孔变两个提升排气效率,以达成高转速化的目的。(听说在280ps的RX-7上就已经是了) 这就是为什么RX-8能以1.3L的排气量,而且还是在自然进气的状态下,却能够产生250匹马力的原因了。马自达的转子发动机成就不是一蹴可及的,是不断透过一点一滴的修改,才能造就目前的RX-8的!优点和缺点转子引擎的转子每旋转一圈就作功一次,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,故障的可能性也大大减小。除了以上的优点外,转子引擎的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心等。相对地,由于转子引擎的三个燃烧室并非完全隔离,因此在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。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。举例来说,日本马自达(Mazda)旗下搭载了转子引擎的RX-8跑车,其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。
马自达转子发动机新突破,1.0T堪比4.0T,网友:买啥三缸车?
马自达的转子发动机可谓是世界汽车发动机领域独树一帜的存在,同样规格的转子发动机,转速要高于常规发动机数个数量级。高转速带来的就是高马力,所以曾经的很多马自达赛车都能够取得不错的名次。马自达并不是第一个发明转子发动机的公司,而是唯一一个坚持改进转子发动机的公司。
那么什么是转子发动机呢?常规发动机的内部主要是气缸、喷油嘴、点火线圈等几个零件组成。在发动机运转的时候分为四个冲程。第一个冲程:发动机活塞下行,进气门开启,燃料和空气混合之后喷入气缸。第二个冲程:发动机活塞上行,进气门关闭,缸内压力提升。第三个冲程:发动机活塞下行,点火线圈启动,点燃油气混合物,油气混合物燃烧提供的能量推动活塞下行。第四个冲程:活塞上行,排气门开启,燃烧后的废气被推出气缸。由于常规发动机四个冲程中只有一个冲程做工,所以效率比较低。
但是转子发动机不同,转子发动机可以看作是五个冲程。第一个冲程,发动机进气门不被转子遮挡,空气和油料进入发动机。第二个冲程:随着转子的转动,空气和油料被压缩。第三个冲程:空气和油料接触到点火线圈,开始被加热。第四个冲程,油料和空气燃烧做工。第五个冲程:发动机转子转动,排气口打开,废气被排出。
转子发动机的好处很多,第一、高转速。转子发动机的转速要远远高于常规发动机。第二、转子发动机的体积较小,常规发动机的气缸要么是直列式,要么是V字型。不管如何,这种设计都增加了发动机的体积。所以转子发动机更适合用于小车。第三、转子发动机的震动和噪音都很小,这一点在三缸机上有所体现。
所谓三缸机,就是只有三个气缸。如果使用常规发动机的设置,那么这三个气缸在运转的时候,力度是非常不平均的。毕竟一个下,两个上。上下的力矩不平均。所以三缸机的真动较为明显,但是转子发动机可以很好避免这个问题。所以转子的三缸机和传统三缸机不可同日而语。
但是转子发动机并不是全都是好处。第一、由于转子发动机特殊的结构设计,导致转子发动机的油耗非常惊人。毕竟常规发动机都是四冲程,而转子发动机的是五冲程。再加上转子发动机的高转速,那么油耗相当惊人。第二、常规发动机内部只有活塞在上下运动,而转子发动机则是里面的转子不停旋转。这就造成了一个问题,转子发动机的磨损太严重了。而且转子发动机内的转子是需要精加工的。所以转子发动机的效费比其实不太好。第三、转子发动机的生产厂家太少,很多大厂虽然有钱,但是都不敢往转子发动机上靠拢,目前只有一个马自达在坚持。
总体来说,马自达转子发动机的新突破确实令人振奋,高转速的诱惑对于吾等车迷来说,实在是难以抵挡。1.0T堪比4.0T的动力也确实让我们这些追求大马力的人狂喜。
转子发动机?
转子发动机简述
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目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。还有一种知名度很高,但应用很少的发动机,这就是三角活塞旋转式发动机。
转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明,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,研制成功第一台转子发动机。
汪克尔于1902年出生在德国,1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。在1924年,汪克尔在海德堡建立了自己的公司,他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制,在1927年,诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。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,也许会取替传统的活塞式发动机。
1964年,日内瓦的德法合资企业COMOBIL公司,首次把转子发动机装在轿车上成为正式产品。1967年,日本人也将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产。
一向对新技术情有独钟的马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项技术。由于这是一项高新技术,懂得这项技术的人寥寥无几,发动机坏了无人会修,而且耗油大,汽车界有人对这种发动机的市场前景产生了怀疑。70年代石油危机爆发,各国忙于应付各方面的困难而无暇顾及发展转子发动机,唯有马自达公司仍然深信转子发动机的潜力,独自研究和生产转子发动机,并为此付出了相当大的代价。他们逐步克服了转子发动机的缺陷,成功地由试验性生产过渡到商业性生产,并将安装了转子发动机的RX-7型跑车打入了美国市场,令人刮目相看。
在世界环保意识日益强化,石油资源日渐沽竭的今天,以氢气做动力源的研究已成为一大课题。当年马自达坚持下来的转子发动机从结构上讲是最适合燃烧氢气,而且最“干净”,因为氢燃烧完后排出的是水蒸汽,对环境没有任何污染。马自达公司改制了RX-7型跑车的转子发动机,使它可以用氢做燃料。这种发动机装配在马自达HR一X汽车上,1立方米的燃料箱吸储了相当43立方米的压缩氢气,以每小时60公里的车速可行驶230公里,引起了各界人士的关注。由于从生产装配到维护修理,转子发动机都与传统的发动机大不一样,开发成本大。加上往复式活塞发动机在功率、重量、排放、能耗等方面都比过去有了显著提高,转子发动机没有显出明显的优势,因此各大汽车企业都没有积极性去开发利用,唯有马自达一家苦苦支撑。
一般发动机是往复运动式发动机,工作时活塞在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,必须使用曲柄连杆机构。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,因而同样功率的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。
黄色:新鲜气;红色:压缩、点火;灰色:废气
黄色:新鲜气;红色:燃烧做功;灰色:废气
转子发动机的运动特点是:三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。
转子发动机的诞生?
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年转子发动机的诞生汪克尔和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。
转子发动机的工作原理?
一般发动机是往复运动式发动机,工作时活塞在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,必须使用曲柄连杆机构。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,因而同样功率的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。
转子发动机的运动特点是:三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同
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。
什么是转子发动机
转子发动机
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。
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。
转子发动机的运动特点是:三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。
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。
详细工作图
进气
压缩
点火
作功
最后就是排气拉
这有图,去看看吧!!!
关于《新型转子发动机设计规范》的介绍到此就结束了。