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转子发动机(谈转子发动机的优点)

说起转子发动机,相信很多车友都能聊上一阵子,比如大名鼎鼎的马自达RX7,或者勒芒冠军787B;转子发动机曾在内燃机发展中大放异彩,但短暂辉煌后迅速衰落。转子发动机的强度如何?为什么不能成为内燃机的主流?


(资料图片)

怀特彗星

本文仅对转子发动机的优缺点进行合理描述。虽然转子发动机是马自达推广的,但转子并不仅仅属于马自达。转子发动机虽然经典,但也有很多缺点,缺点带来的问题已经超过了优点带来的好处,所以转子发动机会逐渐枯萎衰落。仍然向马自达致敬。如果没有马自达和转子发动机,它将很难被世界所称赞和记住,工业领域可能会出现一个奇迹!

发动机的起源

转子发动机的原型机优优资源网是由德国人菲加斯·汪克尔(近代之一台原型机)建造的。转子发动机和往复活塞式发动机的相似之处在于,都是依靠燃料燃烧产生的膨胀压力推动零件做功(化学能转化为机械能);区别在于燃料燃烧产生的膨胀压力推动的方式。往复活塞式发动机燃烧燃油获得的膨胀压力向下推动活塞(连杆),连杆随曲轴旋转!

配有转子发动机的梅赛德斯-奔驰C111

发动机燃烧燃料得到的膨胀压力是推动三角转子的一面,使转子开始转动,转动的转子带动偏心轴转动;最早研发并量产转子发动机的不止马自达一家,但同时期的四家车企,通用、本田、福特、奔驰也从NSU购买了转子发动机的专利,比如奔驰C111配备如上图所示的转子发动机;但是,与这些财大气粗的车企相比,当时财力不足的马自达(东洋工业)已经把身家全部押在了旋翼上!

转子的超功率密度

转子发动机不同于往复活塞式发动机,往复活塞式发动机的曲轴旋转两次,完成四个冲程,只做一个功(两个冲程另当别论);如上面的动图所示,三角转子每旋转一周(360°),可以完成三次点火(三次做功,每次点火是一次做功的过程),而三角转子每次可以带动偏心轴(相当于活塞式发动机的曲轴)旋转三次,相当于偏心轴(曲轴)旋转一周做功一次!

而活塞发动机的曲轴转两圈做一次功,所以转子发动机的功率密度更强。在同样的排量下,转子发动机的功率可以达到活塞发动机的两倍。当然这是相对的(假设转速相差不大,没有增压系统);所以计算转子发动机排量时,是实际排量*2。比如勒芒冠军787B的转子发动机排量是2.6L,但乘以系数后是5.2L,对手配备的机器是5.0L V8 (1991)。这是转子发动机排量的换算方法,实际排量*2是根据参赛团体和普通消费者的购买程序计算出来的!

简单结构

稳定的结构可以轻松获得超高速。

在原型研发时代,涡轮增压技术还没有普及。在那个时期,要提高内燃机的功率,友友资源网只想提高排量和转速。功率=扭矩*转速是指转速越高,输出功率越高。但是,转子发动机没有曲柄连杆部分、配气部分,甚至没有与偏心轴(曲轴)集成在一起!要知道往复活塞式发动机想要实现高转速,对曲轴的平衡精度要求极高,在那个年代往复活塞式发动机想要实现稳定的高转速是非常困难的!

而转子发动机结构简单,由茧壳(发动机气缸)、三角形转子和偏心轴组成,对偏心轴的精度要求很低。也就是说,在那个加工工艺和精度都不理想的年代,转子发动机是实现更低成本(加工和材料)和更强性能的更佳方案。届时转速可达13000转,这也是转子发动机吸引众多车企关注的原因。转子发动机是实现更低成本(加工和材料)和更强性能的更佳解决方案。

体积小,重量轻

转子发动机没有曲柄连杆和配气机构,小排量作为大排量使用(例如1.3L RX8和2.6L赛车787B),所以转子发动机体积很小,具有易于布置和不占空间的优点。即使汽车配备了双横臂悬架,配备大悬架也不是什么难事,对整车的平衡和重心也是有利的。这部分没人能说什么。

转子的每个冲程

气缸体加热不均匀

如上图所示,从转子发动机运转时各过程的状态可以看出,转子发动机的进气和喷油(图中未示出)总是出现在茧壳的上部,而点火和做功是在茧壳的下部完成的(为了便于理解,采用上下两部分), 这将导致茧壳左上部分的温度较低,而茧壳右下部分的温度较高。 茧壳长期运行,必然会因长时间受热不均匀而变形,部分密封部位失效。而活塞发动机则是在同一个位置完成四个冲程!

动态燃烧室导致燃烧不良。

发动机活塞到达上止点后,气缸内还有一部分空(上图右)。这个空是燃烧室。对于往复活塞式发动机来说,燃烧室是静止的(相对而言),相对静止的燃烧室对燃烧非常有帮助。然而,转子发动机不是。本产品的燃烧室处于动态,即位置在移动(下图左侧双火花塞)。混乱的漩涡使火焰无序蔓延,导致燃烧不良。即使马自达给两个火花塞,也只能改进,不能解决!

这导致转子发动机的燃料消耗和排放非常低。比如马自达RX8上的1.3L双转子自吸发动机,绰号3.0L动力,5.0L友好;RX8上的1.3L双转子自吸可以提供约231马力,211牛米的扭矩,8200转的断油。这个数据对于买菜来说确实和3.0L差不多,但是对于往复活塞式机器的一些性能版本来说并不亮眼,比如本田的2.0L自吸F20C/K20A,日产的2.5L自吸VQ25等。毕竟1.3L=2.6L转子的往复活塞式机器水平(毕竟

2.5L VQ25可以提供240马力,本田研发的2.0L自吸K20A/F20C也可以达到240马力甚至更高。所以,高速大功率转子发动机的优势并不明显。因为这个时代加工工艺和技术都有了很大的提高,往复活塞式发动机也可以获得超高的转速和高的上升功率。那么,转子发动机存在的意义是什么?日产的VQ25保养超级简单,使用矿物油,使用寿命长,不需要高油启动,高速熄火,除了不具备转子机体积小重量轻的特点,但这些对于民用车来说毫无意义(不低油耗低排放减重毫无意义)!

所以当年的转子发动机确实很强,但是今天的转子发动机和活塞发动机相比性能优势不大,可以说没有这种优势。转子发动机能获得的性能和活塞发动机是一样的,而活塞发动机在六七十年代是做不到的,当时转子发动机的性能碾压了活塞发动机。事实上,早在20世纪80年代,转子发动机的优势就不再明显,否则马自达不会陪伴勒芒超过10年!

然而最终787B夺冠。虽然运气成分太多,但不可否认,运气也是实力的一部分。但是,旋翼发动机被禁并没有什么阴谋。马自达787B在1991年勒芒夺冠,但早在1989年,国际汽联就启动了勒芒使用的3.5L活塞发动机匹配F1的计划。1990年,最终确定旋翼发动机在勒芒被禁赛。1991年,C1集团开始禁止转子发动机,而C2集团给了一年的缓冲期。马自达787B属于C2集团,这意味着马自达在1992年赢得冠军之前就知道勒芒。

所以,禁止转子发动机的背后并没有什么阴谋,只是环保规则下的妥协;如上所述,从那时起,转子发动机相对于活塞发动机的优势就不复存在了。1991年,787B确实以两圈的优势夺冠,但勒芒为了耐力必须跑3圈或400圈才能夺冠。往年要跑几十圈才能夺冠。例子比比皆是;10多年来,马自达757在1987年落后冠军35圈,1988年落后56圈,1989年落后23圈,1990年落后50圈。

这其实是最正宗的转子发动机,并没有很多车友想象的那么强大;1991年,787B接受特殊照顾减重170kg,在奔驰捷豹(均失败)的帮助下,787B夺冠。不可否认787B很强,顶级领域哪个选手不强?然而,转子发动机被禁止,马自达赢得了冠军,但许多车手宁愿相信马自达是悲伤的。转子有其强大的性能,但今天看来优点并不大,缺点依然存在。如果不是耐用环保,足以让它过时!