有关转子发动机的基础知识储备
2015-12-02 10:08 艾森ECU升级(北京运营中心)
前些日,有消息曝出马自达计划复活经典跑车RX,同时新一代的转子发动机也有望一并回归,想必自然有相当数量的报粉对此充满了期待。转子发动机,以其独一无二的魅力,早已成为人们心中打破常规的最佳代表。今天,就让我们一起来聊聊这颗不寻常的“心脏”。
转子发动机的那点事
转子发动机的创造者是一名德国工程师——菲利斯·汪克尔,故又名汪克尔发动机。出于对机械的浓厚兴趣,以及汪克尔极具创造力的天赋,使他创造出了与众不同的转子式发动机。
上世纪50年代,汪克尔研发出转子发动机后,加入到德国NSU(后与汽车联盟合并组成奥迪汽车公司),并于1960年正式对外发布。这个具有颠覆意义的全新内燃机,瞬间引来了业内巨大的关注,很多车厂都对转子发动机产生了兴趣。然而受限于各种先天的技术缺陷,以及对制造工艺与加工精度的苛刻要求,转子发动机的推广与应用有着极大的阻力。
C111概念车,是奔驰转子项目的产物
1961年2月,马自达汽车与NSU签署了技术的转让协议,并最终将转子发动机发扬光大。当时的马自达汽车处境并不好,社长松田恒次希望通过足够创新的转子发动机来扭转困局。
早期的转子发动机寿命很短,甚至在运转几十个小时后便因为缸壁的严重受损而报销。1963年,马自达汽车成立了专门的转子研究部,他们不惜代价,决心将这项技术进行改良。这不仅改变了公司的命运,也让打破常规,不断创新成为马自达汽车引以为傲的精神。
马自达的转子之父——山本健一
RX-7成为东瀛跑车四天王之一,为马自达赢来了无数忠实的粉丝。787B战车以绝对优势称霸勒芒,马自达成为迄今为止唯一问鼎这项赛事的日本汽车品牌。历史已经证明,马自达对于转子发动机的执着追求是正确的。
转子发动机的工作原理
与活塞往复式发动机完全不同,转子发动机的结构实际上更为简单。转子外壳、三角转子、偏心轴就是转子发动机的几大部件。
转子外壳相当于发动机的缸体,内部呈轻微“8”字型,在外壳一侧分别有进气与排气口,另一侧安装点火装置。
转子为弧形边缘的三角形,相当于传统发动机的活塞,他在转子外壳内做偏心旋转运动。转子表面具有凹槽设计,其大小将直接决定发动机的压缩比。
偏心轴的作用于曲轴类似,将发动机动力传递出去,转子的偏心旋转运动推动偏心轴旋转。
三角转子的三个角,分别安装有气封装置,与活塞环一样起到密封的功能。气封装置底部的弹簧片,将始终保持三角转子与外壳内壁的封闭接触。
当转子发动机运转时,转子的三个曲面将外壳内划分为三个独立空间。其容积将会不断地改变,偏心轴与“8”字型的内壳,巧妙的使转子始终保持偏心旋转,并完成进气、压缩、做功、排气四个冲程的热力循环。活塞式发动机完成一次循环,曲轴转动两周即720°,而转子发动机的转子完成一次偏心旋转,发动机实际上已经完成了3次循环,偏心轴旋转三周。
转子发动机的“白与黑”
相对简单的结构以及较小的体积、较轻的重量,都是转子发动机天生的优势。只有两个转动机构,且没有往复式的机械运动,所以转子发动机运转时的稳定性与平顺性非常好,振动与噪音更小。同样,由于工作原理不同,转子发动机在转速提升上相比活塞式发动机也有明显优势,偏心轴更容易实现高转速输出。
相应的,转子发动机的偏心旋转运动,对机加工、材料、润滑等方面的要求都要更高。气封装置由于磨损较大,长期以来也一直是转子发动机的软肋。燃烧室的旋转运动,导致火焰传播形态不如活塞结构理想,那么对于点火系统也有着更为严苛的要求。总之就是对于发动机整体技术水准的要求非常的高。此外,转子发动机在油耗与排放方面的表现,也并不理想,这有所背离环保减排的大趋势,也是为什么马自达此前将转子发动机冻结的主要原因。
转子发动机的未来
目前,奥迪已经将转子发动机运用到了e-tron增程式电动车上,发挥其体积小的优势,为电池组进行充电。随着发动机技术与混合动力技术的不断发展,转子发动机很有可能以组成部分的身份,出现在未来的动力系统中。
不管怎样,形单影只的转子发动机,不应该就此成为历史。
我们更希望看到的是,马自达将新一代转子发动机再度发布的那一刻,让这款别具魅力的发动机,再次找回当年的辉煌。