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双转子发动机的工作原理及优缺点

时间:2018-01-09 来源:

提起马自达RX8,首先想到的就是它独具特色的双转子发动机,人们都会为它接近9000转/分的转速和231匹强大功率赞叹不已,因为它仅仅只有1.3升的排气量。构造非常简单,总的来说,就是由缸体和转子以及输出轴构成了它的本体 比起活塞式发动机庞大的曲柄连杆机构,复杂的配气机构,它的构造可以说简单了很多倍,运动部件也只有转子和输出轴,没有气门,没有凸轮轴,没有正时链条。

虽然紧凑型转子发动机,功率强劲,但转子发动机的最大缺点是油耗高,耐用性和低,如老款马自达RX8气缸容积只有2.6L,但燃料消耗是非常高的,可比的4.0L发动机。耐久性差,跑了不到20万公里的发动机的基本需要大修,维修是非常麻烦的,并运行到发动机的问题,需要日本本土派专门的技术人员,所以这是一个旋转的引擎,推动他们来在整个不可逾越的鸿沟。因此,马自达转子发动机最终被放弃。

双转子发动机优缺点

优点

1:高转速大功率

2:重量轻,油门响应快

缺点

1:扭力小,起步加速无力

2:由于该技术完全没有普及,所以保养维护很困难。

3:机械效率低于20%

 

 

双转子发动机的工作原理

传统的活塞往复式发动机,是靠连杆和曲轴把活塞的直线运动转换成了旋转运动。而活塞是靠汽油燃烧产生的高压气体推动的,所以从燃烧,到旋转力矩的输出需要一套非常复杂的曲柄连杆机构转换。转子发动机呢?什么都没有,它是直接用烧产生的高压气体推动转子旋转的。它也有四个冲程,跟活塞往复式发动机一样,也分进气,压缩,做功和排气,但它并不是靠气门的开闭来控制换气的,而是通过转子自身对进排气口的扫气进行换气的(如图):

 

 

如上图,转子为顺时针方向旋转,当扫气条扫过进气口之前,随着转子的运动,汽缸的容积会越来越大,此时正好产生负压进气,当扫气条扫过进气口以后,进气停止;随着转子的继续运动,汽缸内的体积会越来越小,此时进行的就是压缩冲程;当汽缸容积小到接近临界值时,火花塞点火,引燃缸内混合气体,气体急速膨胀,推动转子继续顺时针方向转动,随后汽缸容积变大,当扫气条运动到排气口时,做功完成;扫气条扫过排气口以后,排气口与汽缸相通,此时开始排气冲程,转子仍然顺时针方向运动,汽缸容积变小,将缸内废气排出,如此循环下去。

转子发动机是直接把燃烧产生的热能转换成了旋转能量。因此发动机的运动部件非常简单,所以质量很小,旋转惯性也很小,转速自然就很容易提高了。这样9000转/分的高转速就不足为怪了。那么1.3L的排量又是怎样产生231匹的强大动力的呢?其实并不是转子发 动机汽缸对热能的转换效率有多高,而是他在一个冲程的时间内做功的机会比普通活塞式发动机多罢了。从上图我们可见,转子有3个面,当转子在旋转时,这三个面是同时工作的。为了便于理解转子发动机的4个冲程,上图中我只列出了一个转子面的工作过程,但事实上,还有两个面也是同时开工的:

 

 

这就意味着输出轴每转动一周,发动机要做三次。而四冲程发动机的曲轴每转两周发动机才做一次功一样,所以在排量不变的情况下,动力输出自然就成倍的提高。所谓双转子,就是把两个转子发动机串联在一起,相当于多缸发动机把几个汽缸串联在一起一样,既能提高输出功率,又能平衡旋转时产生的震动。所以一个1.3升双转子发动机的实际工作情况就相当于一台7.8升V12发动机的工作能力一样。那么它能输出231匹的动力就不足为奇了,同样,14L/100KM的惊人油耗也不足为奇了。所以我们不难看出,转子发动机并不是提高了把热能转换成机械能的工作效率,而是相当于把V6发动机更简化了一样。

既然简化,当然有简化的好处,首先,转子发动机比普通活塞式发动机要轻很多,那么运动惯性就小了很多,这样有利于提高转速,而且油门响应特别快;体积也比普通活塞式发动机小很多,更有利于布置,能更轻松的做到前后轴50:50的重量分配。而且也有利与车身前端的造型,可以让引擎盖设计得更低,提高驾驶者视野和拓展车内空间。

高转速,能让驾驶者心血沸腾,也能使整车在中后段冲劲十足!重量的减轻和前后重心分配的均匀,让整车拥有更好的动力性和操控性,使转向更加敏锐和精确。由于发动机省去了复杂的配气机构,所以即便是在高转速运转时也没有让人烦躁的金属敲击的声音,伴随着人们耳旁的只有高转速下,扫气条与汽缸壁的摩擦声,因此它拥有与众不同的声浪,也能让人们在高速驾御它时更加兴奋!

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