转子引擎(浅谈转子发动机的优势)

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发动机(谈转子动员器的优点)

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

转子引擎(浅谈转子发动机的优势)

白色彗星

本文只是合理地描述了转子动员器的优缺点。虽然转子动员器是由马自达推广的,但转子并不仅仅属于马自达。转子动员器虽然经典,但也有很多缺陷,缺陷带来的问题已经超过了优点带来的好处,所以转子动员器会逐渐没落和衰落。仍然向马自达致敬。没有马自达和转子动员器,很难被世人称道和怀念,工业领域可能会少了一个奇迹!

转子引擎(浅谈转子发动机的优势)

转子动员器的来源

转子动员器的原型由德国人菲加斯·万克尔建造(现代的第一个原型)。转子式活动器和往复活塞式活动器的相似之处在于,两者都是依靠燃料燃烧的膨胀压力来推动部件做功(化学能转化为机械能)。区别在于通过燃料燃烧产生的膨胀压力推进的方法。往复式活塞活动器从燃料燃烧中获得的膨胀压力向下推动活塞(连杆),连杆随曲轴一起旋转!

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配备转子发动机的运行C111

燃料在转子动子中燃烧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动子的并不是马自达一个人,但同时代的四家车企,通用、本田、福特、Run也从NSU购买了转子动子的专利,比如Run C111配备转子发动机如上图所示;然而,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)选择了旋翼,而且已经把所有的钱都押在上面了!

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转子动员器的超大功率密度

转子动子与往复活塞动子不同,往复活塞动子的曲轴旋转两次,完成四个冲程,只做一个功(2冲压机另当别论);如上面的动图所示,三角转子每旋转一周(360°),可以完成3次点火(做功3次,每次点火都是做功的过程),而三角技术资源网每旋转一周,可以带动偏心轴(相当于活塞活动器的曲轴)旋转3周,相当于偏心轴(曲轴)旋转一周,做功一次!

活塞活动器的曲轴旋转两次做功一次,因此转子活动器具有更强的功率密度。在同样的排量下,转子活动器的功率可以达到活塞活动器的两倍。当然这是相对的(假设转速相差不大,没有增压系统);因此,在计算转子动子的排量时,总是实际排量*2。比如勒芒冠军车787B的转子动子排量是2.6L,乘以系数后是5.2L,对手配备的机器是5.0L V8(91)。这是转子动子位移的换算方法。无论是参赛群体还是普通消费者买车,手续都是按照实际排量*2计算!

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结构简单稳定

稳定的结构可以轻松实现超高速。

王珂的样机研发期和涡轮增压技术还没有普及。当时无非是提高排量和转速来提高内燃机的功率。功率=扭矩*转速是指转速越高输出功率越高,而转子动员器没有曲柄连杆部分、配气部分,甚至没有与偏心轴(曲轴)的一体化!要知道往复活塞动员技术资源网机想要获得高转速,曲轴的平衡精度要求极高,往复活塞动员机当时很难获得稳定的高转速!

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而转子动员机构结构简单,由茧壳(动员机的筒体)、三角转子和偏心轴组成,对偏心轴的精度要求很低。也就是说,在那个对加工技能和精度都不是很看中的年代,转子动员机是实现更低成本(加工和材料)和更强性能的最佳方案,在那个年代转速可以达到13000转,这也是吸引众多车企目光的地方。

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体积小,重量轻

转子活动器没有曲柄连杆和配气机构结构,小排量当大排量用(如1.3L RX8和2.6L赛车787B),所以转子活动器的体积很小,优点是布局方便,不占空间,即使汽车配备双横臂悬架,大悬架也不难配备活动器,也有利于整车的平衡和重心。这部分就不多说了。

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转子活动器的每个冲程

气缸体加热不均匀

如上图所示,可以看出转子动员器的进气和喷油(图中未示出)总是在茧壳的上部浮现,而点火和做功则在茧壳的中下部浮现(高低,好理解),这样会导致茧壳的左上部分温度低,右下部分温度高。茧壳长期运行,由于长期受热不均匀,必然造成变形和部分密封部位。而活塞动员机不是,在同一个位置完成四个冲程!

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动态燃烧室导致燃烧不良。

活塞移动器的活塞到达上止点后,气缸内还有一部分空的空间(上图右侧)。这个空房间就是燃烧室。对于往复活塞式活动器来说,燃烧室是静止的(相对),相对静止的燃烧室对燃烧有很好的赞助作用。然而,转子动员器并非如此。这款产品的燃烧室是动态的,也就是位置在移动(下图左侧双火花塞)。杂乱的旋涡使火焰流动无序,导致燃烧不良。就算马自达给两个火花塞,也只能改进,解决不了!

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这导致转子活动器的燃料消耗和排放惊人地低。比如马自达RX8上的1.3L双转子自吸动员器,外号叫3.0L动力,5.0L友谊。RX8上的1.3L双转子自吸可以供应231马力左右,211nm扭矩,8,200 rpm断油,对于买菜来说确实接近3.0L,但是对于一些性能版本的往复活塞式机器来说并不亮眼,比如本田的2.0L自吸F20C/K20A,日产的2.5L自吸VQ25等。转子1.3L=2.6L的往复活塞式机器是什么水平(?

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2.5L VQ25可以供给240马力,本田研发的2.0L自吸K20A/F20C也可以达到240马力甚至更高马力。所以,旋翼式机动器从高功率到高功率的优势并不明显。由于这一时期加工技能和技术的巨大进步,往复活塞式活动器也能获得超高速和大功率。那么转子动员器的存在有什么意义呢?日产的VQ25家用护理保护很简单,可以用矿物油,不烧油,使用寿命长,不用高油量启动,不用高速熄火,除了不具备转子机体积小重量轻的特点,对民用车没意义(不低油耗低排放减重没意义)!

所以,当年的转子动员器确实很强,但是今天的转子动员器与活塞机相比性能优势并不大,或者可以说没有;转子动员器得到的性能和活塞动员器是一样的,但是活塞动员器做不到六七十年代,转子动员器的性能碾压了活塞动员器;事实上,早在20世纪80年代,技术资源网络产生后,转子动员器的优势已经不再显著,否则马自达也不会陪伴勒芒超过10年!

转子引擎(浅谈转子发动机的优势)

然而最终787B夺冠。虽然运气的成分太多,但不可否认,运气也是实力的一部分。但是,转子动员器没有被禁止的窍门。马自达787B在1991年勒芒夺冠,早在89年,国际汽联就开始筹划在勒芒应用的3.5L活塞动员器,以配合F1。1990年,决定在勒芒禁止转子动员器,1991年,C1集团开始禁止转子动员器,而C2集团被给予一年的缓冲期。马自达787B恰好属于C2集团,这意味着马自达在赢得冠军之前大约92年就知道了。

转子引擎(浅谈转子发动机的优势)

所以禁用转子动员器的背后并没有什么猫腻,只是环保规则下的让步。如上所述,从那时起,转子活动器相对于活塞机的优势就不复存在了。1991年787B确实领先两圈夺冠,但勒芒打耐力跑3、400圈,过去也有很多几十圈夺冠的例子。马自达已经参加转子比赛超过10年了。1987年马自达757落后时代35圈,1988年56圈,1989年23圈,1990年50圈。

转子引擎(浅谈转子发动机的优势)

其实这才是最真实的转子动员器,并没有很多车友想象的那么强。1991年,787B被特别关照减重170kg,在跑捷豹的神的帮助下(两次都失败),787B赛车夺冠。不可否认787B很强,顶级赛事哪个选手不强?然而,转子动员器被禁止,马自达赢得冠军,没有任何悲伤,但可悲的是,许多车友愿意信任马自达。转子机有其强大的性能,今天看来优势不大,但劣势依然存在。如果不是耐用环保,足以让它过时!