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。
前几天,我和山哥体验了?马自达RX8,对转子发动机多了一些小小的了解。刚好我也很久没写科普了,于是打算蹭这个机会好好写一写我们马粉的最爱——转子发动机。
关于转子发动机,最被人津津乐道的肯定就是它的高转速。以RX8为例,仅1.3L的排量,一脚油门下去,可以很轻松的拉到7000转以上。
而转子发动机之所以有这么高的转速,和它独特的工作原理分不开。
下图是转子发动机的工作循环的示意图。和传统活塞发动机一样,它也是有进气、压缩、做功、排气四个冲程。
我先带着各位捋一遍它的工作过程。
1、进气冲程?
混合气从进气口进来(图中蓝色的部分就代表混合气),随着转子的转动(顺时针),上半部分的转子室空腔开始变大,从而吸入更多的混合气。
2、压缩冲程
转子继续转动,当转子的一边遮住了进气口时,上半部分的转子室空腔则形成了一个密闭空间。这个密闭空间随着转子的转动逐渐减小,空间内的混合气也在被一直压缩(图中蓝色逐渐减小)。
3、做功冲程
当混合气被压缩到下图时,侧壁的火花塞会进行点火,点燃这个被充分压缩的混合气。混合气被点燃后迅速膨胀,膨胀所产生的力继续推动转子进行顺时针转动。
4、排气冲程
当转子的一个角越过排气口后,废气就从这个口子被转子一点点的排出去。
以上就是转子发动机的工作过程。
但需要注意的是,转子是个三角形状,刚才我们说的只是其中一个边的工作过程,剩下的两边也有参与到整个转子发动机的运转。比如这张图,其中一边准备火花塞点火时,其他两边一个是在进气,另一个是在排气。
这也就意味着转子旋转一圈,发动机其实可以做3次功。相比之下,传统活塞发动机曲轴转两圈才能做一次功。
另外,不同在于传统活塞发动机是依靠活塞上下往复运动来带动曲轴转动,转子发动机是依靠转子自身的旋转来带动曲轴的转动,所以转子不用克服活塞上下运动所产生的惯性力,整体的转动速度也会更快。
这样一来一去也就导致转子发动机可以拥有惊人的转速。?
当然,除了高转速之外,转子发动机还有两大优点——结构简单、尺寸小
但这两个优点我就不展开了,反正就是字面上的意思。
说完了优点,我们再来说下缺点。
在和车主交流中,他告诉我们RX8必须加98号汽油和两冲程的机油,日常油耗20个起步,6万公里要一定要换发动机。
这其实也就引出了转子发动机的几个致命缺点——烧机油、油耗高、容易坏。
至于为什么会产生这样的情况,我给各位解释下。
首先,从前面的原理图可以看出,转子室的上半部只做进气和压缩、下半部只做功和排气。
这也就导致上下两部分有很大的温差,大家都知道一个原理——热胀冷缩,所以试想一下,如果长时间这样经历不同的温差,对转子的密封性肯定会产生影响。
而为了弥补这个缺陷,马自达的转子发动机是有一个口,专门用来加注机油。
对,你没有看错,就是要你自己加机油进去,去帮助转子进行冷却和润滑。
但机油加进去,不可能再完全排出去,所以只有一个结果——跟着混合气一起在室内燃烧。
而机油燃烧,那就是烧机油了。
其次,转子发动机的转速太快了,压缩比又低,导致燃油和空气没有完全燃烧就已经被排出了,所以油耗特别高。
当然,油耗高,烧机油就算了,为了情怀大家也可以忍。但因为它的零部件太容易磨损,容易坏(原因也跟密封、润滑有关),也就断绝了很多人想要拥有它的念头。
不过,RX8车主也说了这台车二手车价格收来不贵,十几万而已,又是手动挡和后驱,如果想感受真正驾驶和满足情怀,RX8确实也是一个不错的选择。
哦,对了,最后说一下RX8的驾驶感受,车主说开起来跟五菱宏光差不多,所以,你们懂的。
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