轉子發動機

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發表于 2005-11-5 08:08:34 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

轉子發動機又稱為米勒循環發動機。它采用三角轉子旋轉運動來控制壓縮和排放，與傳統的活塞往復式發動機的直線運動迥然不同。這種發動機由德國人菲加士·汪克爾發明，在總結前人的研究成果的基礎上，解決了一些關鍵技術問題，研制成功第一臺轉子發動機。
轉子發動機的運動特點是：三角轉子的中心繞輸出軸中心公轉的同時，三角轉子本身又繞其中心自轉。在三角轉子轉動時，以三角轉子中心為中心的內齒圈與以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉動，內齒圈與齒輪的齒數之比為3：2。上述運動關系使得三角轉子頂點的運動軌跡（即汽缸壁的形狀）似“8”字形。三角轉子把汽缸分成三個獨立空間，三個空間各自先后完成進氣、壓縮、做功和排氣，三角轉子自轉一周，發動機點火做功三次。由于以上運動關系，輸出軸的轉速是轉子自轉速度的3倍，這與往復運動式發動機的活塞與曲軸１：１的運動關系完全不同。
汪克爾于1902年出生在德國，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的銷售部。在1924年，汪克爾在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的時間在那里進行轉子發動機的研制，在1927年，諸如氣密性和潤滑等的一系列技術問題的攻克終于有了眉目。60年初在德國生產出第一輛裝配了轉子發動機的小跑車。當時業內人士認為這種發動機的結構緊湊輕巧，運轉寧靜暢順，也許會取替傳統的活塞式發動機。
1964年，日內瓦的德法合資企業COMOBIL公司，首次把轉子發動機裝在轎車上成為正式產品。1967年，日本人也將轉子發動機裝在馬自達轎車上開始成批生產。
一向對新技術情有獨鐘的馬自達公司投巨資從汪克爾公司買下了這項技術。由于這是一項高新技術，懂得這項技術的人寥寥無幾，發動機壞了無人會修，而且耗油大，汽車界有人對這種發動機的市場前景產生了懷疑。70年代石油危機爆發，各國忙于應付各方面的困難而無暇顧及發展轉子發動機，唯有馬自達公司仍然深信轉子發動機的潛力，獨自研究和生產轉子發動機，并為此付出了相當大的代價。他們逐步克服了轉子發動機的缺陷，成功地由試驗性生產過渡到商業性生產，并將安裝了轉子發動機的RX－7型跑車打入了美國市場，令人刮目相看。
在世界環保意識日益強化，石油資源日漸沽竭的今天，以氫氣做動力源的研究已成為一大課題。當年馬自達堅持下來的轉子發動機從結構上講是最適合燃燒氫氣，而且最“干凈”，因為氫燃燒完后排出的是水蒸汽，對環境沒有任何污染。馬自達公司改制了RX－7型跑車的轉子發動機，使它可以用氫做燃料。這種發動機裝配在馬自達HR一X汽車上，1立方米的燃料箱吸儲了相當43立方米的壓縮氫氣，以每小時60公里的車速可行駛230公里，引起了各界人士的關注。由于從生產裝配到維護修理，轉子發動機都與傳統的發動機大不一樣，開發成本大。加上往復式活塞發動機在功率、重量、排放、能耗等方面都比過去有了顯著提高，轉子發動機沒有顯出明顯的優勢，因此各大汽車企業都沒有積極性去開發利用，唯有馬自達一家苦苦支撐。一般發動機是往復運動式發動機，工作時活塞在氣缸里做往復直線運動，為了把活塞的直線運動轉化為旋轉運動，必須使用曲柄連桿機構。轉子發動機則不同，它直接將可燃氣的燃燒膨脹力轉化為驅動扭矩。與往復式發動機相比，轉子發動機取消了無用的直線運動，因而同樣功率的轉子發動機尺寸較小，重量較輕，而且振動和噪聲較低，具有較大優勢。

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sleepingcat

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發表于 2005-11-5 15:30:25 | 只看該作者

Re: 轉子發動機

　V6發動機

　　汽車發動機常用缸數有3、4、5、6、8、10、l2缸。排量1L以下的發動機常用3缸；(1-2.5)L一般為4缸發動機；3L左右的發動機一般為6缸；4L左右為8缸；5.5L以上用12缸發動機。二般來說，在同等缸徑下，缸數越多，排量越大，功率越高；在同等排量下，缸數越多，缸徑越小，轉速可以提高，從而獲得較大的提升功率。

　氣缸的排列形式主要有直列、V形、W形等。

　　一般5缸以下發動機的氣缸多采用直列方式排列，少數6缸發動機也有直列方式的，過去也有過直列8缸發動機。直列發動機的氣缸體成一字排開，缸體、缸蓋和曲軸結構簡單，制造成本低，低速扭矩特性好，燃料消耗少，應用比較廣泛，缺點是功率較低。一般1L以下的汽油機多采用3缸直列，(1-2.5)L汽油機多采用直列4缸，有的四輪驅動汽車采用直列6缸，因為其寬度小，可以在旁邊布置增壓器等設施。直列6缸的動平衡較好，振動相對較小，所以也為一些中、高極轎車采用。 (6-12)缸發動機一般采用V形排列，其中VIO發動機主要裝在賽車上。V形發動機長度和高度尺寸小，布置起來非常方便，而且一般認為，V形發動機是比較高級的發動機，也成為轎車級別的標志之一。V8發動機結構非常復雜，制造成本很高，所以使用得較少。V12，發動機過大過重，只有極個別的高級轎車采用。

　　目前最常見的發動機主要是直列4缸(14)與V型6缸(V6)發動機。一般來說，V6發動機的排量較14的為高，V6機比14—運行平穩、安靜。U主要裝在普通級轎車上，而V6機則裝在中高檔轎車上。

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samsun185

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發表于 2008-8-19 21:48:52 | 只看該作者

轉子發動機的特點
與傳統往復式發動機的比較轉子發動機有幾個優點
體積小重量輕：在運行安靜性和平穩性兩方面，雙轉子RE相當于直列六缸往復式發動機。在保證相同的輸出功率水平前提下，轉子式發動機的設計重量是往復式的三分之二，這個優點對于汽車工程師們有著無比的吸引力。特別是近年來，在防撞性（碰撞安全)、空氣動力學、重量分布和空間利用等方面的要求越來越嚴格。
精簡結構：由于轉子發動機將空燃混合氣燃燒產生的膨脹壓力直接轉化為三角形轉子和偏心軸的轉動力，所以不需要設置連桿，進氣口和排氣口依靠轉子本身的運動來打開和關閉；不再需要配氣機構，包括正時齒帶、凸輪軸、搖臂、氣門、氣門彈簧等，而這在往復式發動機中是必不可少的一部分。綜上所述，轉子發動機組成所需要的部件大幅度減少。
均勻的扭矩特性：根據研究結果，轉子發動機在整個速度范圍內有相當均勻的扭矩曲線，即使是在兩轉子的設計中，運行中的扭矩波動也與直列六缸往復式發動機具有相同的水平，三轉子的布置則要小于V型八缸往復式發動機。
運行更安靜，噪音更小：對于往復式發動機，活塞運動本身就是一個振動源，同時氣門機構也會產生令人討厭的機械噪音。轉子發動機平穩的轉動運動產生的振動相當小，而且沒有氣門機構，因此能夠更平穩和更安靜的運行。
可靠性和耐久性：如前所述，轉子的轉速是發動機轉速的三分之一。因此，在轉子發動機以9000 rpm的轉速運轉時，轉子的轉速約為該轉速的三分之一。另外，由于轉子發動機沒有那些高轉速運動部件，如搖臂和連桿，所以在高負荷運動中，更可靠和更耐久。在1991的勒芒汽車賽中的大獲全勝就充分證明了這一點。
往復式發動機和轉子發動機都依靠空燃混合氣燃燒產生的膨脹壓力以獲得轉動力。兩種發動機的機構差異在于使用膨脹壓力的方式。在往復式發動機中，產生在活塞頂部表面的膨脹壓力向下推動活塞，機械力被傳給連桿，帶動曲軸轉動。
對于轉子發動機，膨脹壓力作用在轉子的側面。　從而將三角形轉子的三個面之一推向偏心軸的中心（見圖中力PG）。這一運動在兩個分力的力作用下進行。一個是指向輸出軸中心（見圖中的Pb）的向心力，另一個是使輸出軸轉動的切線力（Ft）。　
殼體的內部空間（或旋輪線室）總是被分成三個工作室。　在轉子的運動過程中，這三個工作室的容積不停地變動，在擺線形缸體內相繼完成進氣、壓縮、燃燒和排氣四個過程。每個過程都是在擺線形缸體中的不同位置進行，這明顯區別于往復式發動機。往復式發動機的四個過程都是在一個汽缸內進行的。
轉子發動機的排氣量通常用單位工作室容積和轉子的數量來表示。例如，對于型號為13B的雙轉子發動機，排量為“654cc × 2“。單位工作室容積指工作室最大容積和最小容積之間的差值；而壓縮比是最大容積和最小容積的比值。往復式發動機上也使用同樣的定義。

此主題相關圖片如下：



如圖中所示，轉子發動機工作容積的變化，以及與四循環往復式發動機的比較。盡管在這兩種發動機中，工作室容積都成波浪形穩定變化，但二者之間存在著明顯的不同。首先是每個過程的轉動角度：往復式發動機轉動180度，而轉子發動機轉動270度，是往復式發動機的1.5倍。換句話說，在往復式發動機中，曲軸（輸出軸）在四個工作過程中轉兩圈（720度）；　而在轉子發動機中，偏心軸轉三圈（1080度），轉子轉一圈。這樣，轉子發動機就能獲得較長的過程時間，而且形成較小的扭矩波動，從而使運轉平穩流暢。
此外，即使在高速運轉中，轉子的轉速也相當緩慢，從而有更寬松的進氣和排氣時間，為那些能夠獲得較高的動力性能的系統的運行提供了便利。

此主題相關圖片如下：

轉子發動機的運動特點是：三角轉子的中心繞輸出軸中心公轉的同時，三角轉子本身又繞其中心自轉。在三角轉子轉動時，以三角轉子中心為中心的內齒圈與以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉動，內齒圈與齒輪的齒數之比為3：2。上述運動關系使得三角轉子頂點的運動軌跡（即汽缸壁的形狀）似“8”字形。三角轉子把汽缸分成三個獨立空間，三個空間各自先后完成進氣、壓縮、做功和排氣，三角轉子自轉一周，發動機點火做功三次。由于以上運動關系，輸出軸的轉速是轉子自轉速度的3倍，這與往復運動式發動機的活塞與曲軸１：１的運動關系完全不同。

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