• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.发展历程
  • 4.结构参数
  • 5.功能用途
  • 5.1.主要用途
  • 5.2.工作原理
  • 5.3.功能特点
  • 6.前景
  • 7.参考资料

转子式发动机

德国菲加士·汪克尔发明的第一台转子发动机

转子式发动机(Wankel Engine、Rotary Engine),是一种采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放的发动机。1960年,由德国NSU车厂工程师菲力斯·汪克尔研发。2012年6月22日,最后一台转子发动机在位于广岛宇品的马自达工厂下线。相关品牌还有劳斯莱斯铃木雪铁龙保时捷1

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子发动机主要由转子外壳、转子、侧边外壳、偏心轴气封等部件构成2。其与传统的往复活塞式发动机的直线运动迥然不同,差异在于使用膨胀压力的方式。一个是指向输出轴中心的向心力,另一个是使输出轴转动的切线力(Ft)。转子式发动机重量较轻,而且振动和噪声较低3

搭载转子式发动机的马自达车型有Cosmo Sport 110S跑车、RX-7跑车、RX-7 FD3S跑车、RX-8跑车等4

基本信息

  • 中文名

    转子发动机

  • 外文名

    Wankel Engine

  • 创始人

    菲加士·汪克尔

  • 原理

    三角转子旋转运动

  • 产品缺点

    油耗高污染重磨损严重零部件寿命短

  • 产品优点

    尺寸较小重量较轻振动和噪声较低

发展历程

菲加士·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反复式发动机。

结构参数

转子式发动机

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。

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5

功能用途

主要用途

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。

工作原理

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,必须使用曲柄滑块机构。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。

功能特点

转子式发动机

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