close
轉子引 擎發明者Felix Wankel
 (中文譯音 運高 博士 )(國粵譯音 汪克爾 博士

轉子引擎廣義上泛指所有運轉方向與輸出軸同向的動力系統,但本條目主要是說明同類機構中最常用在汽車工程上的引擎(Wankel Engine)機構。

轉子內燃引擎(Rotary Internal Combustion Engine,但通常都被簡稱為轉子引擎,Rotary Engine),又稱為三角旋轉活塞發動機,是四行程內燃機的一種,由德國工程師菲力·汪克爾(Felix Wankel)在1959年時發明,因此又稱為汪克爾引擎。與傳統的往復式活塞引擎不同的是,轉子引擎的運轉元件(稱為轉子,Rotor,其斷面造型類似 一個三角形)是與輸出軸同樣採軸向運轉,而不需利用槓桿與凸輪結構將輸出的力量轉向,因而減少了運轉時能量的耗損。

概要

轉子引擎運作原理

日本馬自達所開發的氫轉子引擎燃燒室斷面




Fig2 摘自autoblog:
汽車 圖集 > Mazda rotary engine patent drawings Cache is working

汽車圖集:包含各式新舊型汽車,及零件圖鑑



轉子引擎的基本結構是在一個橢圓形的空間中,放入一個三角形的轉子,三角形轉子將橢圓形空間劃分為三個獨立的燃燒室。由於三角形轉子採偏心運轉,因此這些 被隔開來的獨立燃燒室在引擎運轉的過程中,容積會不斷地改變,工程師就是利用這空間會改變的特性來達成四行程運轉所需要的進氣、壓縮、點火與排氣過程。


傳統四行程往復式活塞引擎,引擎轉兩週,各汽缸才完成一次進氣、壓縮、點火與排氣過程引擎。至於轉子引擎,轉子每轉一週便有三次進氣、壓縮、點火與排氣。 轉子跟轉子引擎輸出軸的齒輪比例為三比一,故此轉子引擎只需轉一週,各轉子便有一次進氣、壓縮、點火與排氣過程,相當於往復式引擎運轉兩週,因此具有小排 氣量就能成就高動力輸出的優點(但相對的,同樣排氣量之下轉子引擎也較往復引擎的油耗高出許多)。另外,由於轉子引擎的軸向運轉特性,它不需要精密的曲軸 平衡就可以達到非常高的運轉轉速。

優點和缺點

轉子引擎的轉子每旋轉一圈就作功一次,與一般的四衝程發動機每旋轉兩圈才作功一次相比,具有高馬力容積比(引擎容積較小就能輸出較多動力)的優點。另外, 由於轉子引擎的軸向運轉特性,它不需要精密的曲軸平衡就能達到較高的運轉轉速。整個發動機只有兩個轉動部件,與一般的四衝程發動機具有進、排氣活門等二十 多個活動部件相比結構大大簡化,故障的可能性也大大減小。除了以上的優點外,轉子引擎的優點亦包括體積較小、重量輕、低重心等。

相對地,由於轉子引擎的三個燃燒室並非完全隔離,因此在引擎使用一段時間之後容易因為油封材料磨損而造成漏氣問題,大幅增加油耗與污染。其獨特的機械結構 也造成這類引擎較難維修。

雖然轉子引擎具有以小排氣量、利用高轉速而產生高輸出的特性,但由於運轉特性與往復式引擎的不同,世界各國在制訂與引擎排氣量相關的稅則時,皆是以轉子引 擎的實際排氣量乘以二來作為與往復式引擎之間的比較基準。舉例來說,日本馬自達(Mazda)旗下搭載了轉子引擎的RX-8跑車,其實際排氣量雖然只有 1308立方公分,但在日本國內卻是以2616立方公分的排氣量來作為稅級計算的基準。

發展歷程
最初,汪克爾所發明的轉子引擎專利權原是屬於德國的NSU車廠所有(NSU是今日奧迪(Audi)車廠的組成前身之一),雖然在初期包括美國的通用汽車集 團(GM)與日本的豐田(Toyota)都對這種設計有興趣,但在經過短期實驗發現量產化的困難度比預期為高之後,日本的馬自達成為唯一一家還堅持投資轉 子引擎發展的車廠。在簽約取得轉子引擎的專利權之後,Mazda自1970年代起陸續推出了多款轉子引擎動力的車款,包括今日碩果僅存的一輛量產轉子引擎車--Mazda RX-8。

摘自:http://www.wholehk.com/viewthread.php?tid=22791


MAZDA 轉子引擎 - 轉子引擎的作動原理


轉子引擎
運作原理

說到轉子引擎是如何運動,就要先知道其基本構造,如果我們將轉子引擎從車上卸下,立起來把離合器壓在下方來看的話,就能夠很輕易地瞭解它的基礎構 成。如此從上往下按照順序,分別為前側邊外殼、前轉子外殼、間隔外殼、後側轉子外殼以及後側邊外殼,負責迴轉的轉子即被收納在這些皆為鋁合金製成的外殼 內,而偏心軸也是從上到下,將這個如三明治般的構造貫穿,就好像串丸子或烤小鳥的狀態。說的具體一些,轉子引擎是利用位於中心的轉子迴轉,來進行從吸氣到 排氣狀態的構造。

與一般往復式引擎的上下連動機件相比較,轉子引擎的外殼就等於汽缸,而轉子即同等活塞,燃燒室則是由轉子與轉子外 殼、側邊外殼所圍出來的空間形成。由於轉子的三個頂點分別都設有三角氣封所密閉,因此其燃燒室可以各自成為獨立進行的三個動作(吸入壓縮、爆發膨脹、掃 氣),基本上轉子引擎就是在轉子外殼中,讓轉子與偏心軸來對比迴轉的簡易機構,其中轉子內圈的齒數為51、中心軸齒數34,因此曲軸轉三圈時轉子才自轉一 圈(51-34=17、17/51= 1/3)。


構成零件的解說

轉子外殼轉子外殼為鋁合金製,內壁設計成 施以硬化的電鍍眉形(餘擺曲線面),三角錐狀的轉子則在其中進行衛星運動,另外在此面上還設有火星塞孔及排氣埠,此外殼就等於往復式引擎中的汽缸頭。

轉子(Rotar)的作用就如同往復式引擎中的活塞和連桿,外形方面為了製作出內包路線的形狀,因此被設計成三角錐形(側邊的凹槽攸關壓縮比),根據迴 轉的狀態進排氣埠會自動開閉,因而兼具進排氣門的功能。側邊外殼相當於汽缸本體、汽缸頭,由於它是組裝在圓筒形轉子外殼的側邊,形成一密閉的空間,所以也 就是燃燒室的作用。此部分有組合轉子的側邊氣封、彎角氣封與機油油封,並且頂面上還配置一吸氣埠,中央則具備支持偏心軸軸承的中心齒輪,這個齒輪會與轉子 內圈的齒輪咬合,進行著控制轉子本身的迴轉工作。]

偏心軸相對其本身的自轉會對轉子軸承部位形成偏心作用,因而能將轉子迴轉的作動、爆發力轉變為 動力,角色同等於曲軸的功能,學名又稱為輸出軸。三角氣封配置在轉子自體三個頂點的三角氣封(Apex Seal),三個墊片分別根據位於其底部的排氣壓力與彈簧張力,在受到轉子外殼壓迫的同時,由於側面而來的排廢氣推擠墊片溝槽的一方,因而能保持頂點及側 邊燃燒室的氣密性,有類似於活塞環和排氣門的功用。側邊氣封/彎角氣封轉子本身除了設有頂端的三角氣封以外,在其側面也設計了側邊氣封,而兩者結合的部分 則是用彎角氣封連接,形成一環狀的立體構造,關於此側邊和彎角氣封的功能性上,它們的角色是與活塞的壓力環相當,因此不僅能防止正在作動的壓縮排廢氣外 漏,亦具備將轉子受熱的部分,傳導至外殼表面的散熱作用。由於轉子引擎的機油是利用泵浦強制壓送至各部位,為了防止機油穿過轉子壁面與側邊外殼的空隙,進 一步洩漏至燃燒室裡,因此是採O型環油封組裝在轉子側面的彈簧上,來避免發生吃機油的情形。


【資料來源 http://www.MacauBBS.com/

MacauBBS - 澳門凸區論壇 » 凸區車迷地帶 » 汽車技術交流

MAZDA 轉子引擎 - 轉子引擎的作動原理




下一代Mazda轉子引擎將使用燃油直噴技術?



看起來去年10月Mazda靜悄悄地為他們代表性的轉子引擎,雙火 花塞加燃油直噴版繳交了專利申請文件。上個月這個編號20090101103的申請通過了核准,這才讓我們知道了Mazda在背後的行動。Mazda繼續 研發他們的非活塞式引擎,並且利用現今先進的技術不斷的改良,使我們對轉子引擎的未來充滿了期望。

轉子引擎最早是由德國工程師Felix Wankel在上世紀50年代發明並申請專利的。轉子引擎可以在引擎尺寸較小的情況下提供更大的動力,但是卻在廢氣排放和油耗上有著先天的缺陷。使用燃油 直噴技術或許能夠在油耗方面為轉子引擎帶來一些幫助,這也是人們廣泛猜測的下一代Mazda Renesis轉子引擎。

另外,Mazda 好像也改變了轉子引擎的大小(排量增加了?)以及兩個火花塞之間的距離,這也許可以為轉子引擎糟糕的廢氣排放帶來轉機。目前還沒有跡象顯示這款新的引擎將 會投入量產,但是這讓我們看到了這家日本汽車製造商為 改進轉子引擎而做出的努力。

摘自:autoblog汽車論壇



深藍論壇/汽機車版/轉子引擎:

首先要說明一下
市售Rotary Engine(轉子引擎)的馬力通常被設定在300HP以下是個誤會
這是因為日本先前有所謂的"自主馬力上限值"這玩意兒
也就是說你可以發現90年代的日本車的馬力幾乎都是設定在280HP
每一家車廠都有這個默契
(排氣量大如GTR、SUPRA,小如LAN EVO、IMPREZA都是設定這個值)

進入正題
轉子引擎(又叫做溫克爾引擎-Wankel Engine)的優點可以跟往復式引擎(傳統活塞式引擎)做個比較

1.結構較簡單:結構上來說,轉子引擎沒有像是往復式引擎那些複雜的結構(像是凸輪軸、汽門等等),只有轉子殼、邊殼、轉子、偏心軸等,所 以零件的故障率會比較低(造就了LE MANS王者-787B成功的原因),而且相較來說,維修的成本也會比較低(零件上來說)

2.動力耗損較低:從運作方式來說,往復式引擎的效率沒有轉子那麼高,因為往復式引擎的動力耗損在許多地方如汽門、活塞等(要克服慣性進而 改變這些機件的運作方向),反觀轉子,只有偏心軸與轉子做回轉運動,運轉平順,也有利於高轉速的發揮

3.動力連續性佳最後可以從動力輸出的連續性上來說,往復式引擎一般來說都是四行程的引擎(這邊只討論最基本的四汽缸),而在曲軸轉兩圈的 四行程中,只有一個行程會產生動力(也就是動力行程),動力輸出的連續性不佳,反觀轉子,轉子採用行星運動,轉子每轉動一圈,偏心軸可以轉動三圈,而且轉 子本身就有三個氣室,所以轉一圈就會有三個動力行程的輸出,動力連續性較高,這也是為何會有人說一顆轉子等於三個汽缸(轉子引擎的超高吞吐量)


缺點?轉子引擎當然也有缺點啦

1.引擎耐用度較差:轉子引擎最為人詬病的其中之一就是引擎耐用度的問題,因為轉子本身結構,轉子稜封的潤滑不良(稜封:轉子三個邊上跟轉 子殼摩擦的機件),長久使用下來會造成無法維持轉子氣室的氣密性,如果要比喻的話就像是在往復式引擎的汽缸上打一個洞,而動力行程的效率就會相當低落,而 且還有另一個現實面的問題,轉子引擎再國內算是蠻稀有的一個東東,對這玩意兒精通的維修店家並不多,所以維修反而會費工而且昂貴

2.燃燒效率較差:另一個被詬病的就是燃燒效率差的問題(這是造成轉子"超高"耗油性的原因),先從往復式引擎來說,往復式引擎的燃燒室形 狀利於燃燒火焰的擴散(橢圓形),而且燃燒時間較轉子為長,也就是說混合油氣可以燃燒的較完全,反觀轉子引擎,點火時轉子的燃燒室為狹長狀,而且燃燒時間 短,混合油氣燃燒較不完全,因此造成燃燒效率差的結果(這同樣是為何RX-7會停產的原因-排污)


以上是轉子引擎的各種特色
接下來是單轉子、雙轉子跟單汽缸、雙汽缸的分別問題

顧名思義,單轉子就是只有一個轉子,而單汽缸就是只有一個汽缸
就結構上的對應來說,單轉子雙轉子跟單汽缸雙汽缸的意思是可以說是一樣的
而如果你要問為何市售轉子引擎都是雙轉子的(事實上,MAZDA在之前有出過一輛三轉子的車,但是這裡不討論),簡單,成本的問題(例如前述轉子耐用度的 問題),而且基本上轉子引擎的輸出效率高(小排氣量大動力),所以轉子的數目並不需要這麼的多

以上,希望有回答到你的問題^^



轉子引擎的循環示意圖


偏心軸特寫


RX8的Renesis引擎


Rotary Engine的零件分解圖



arrow
arrow
    全站熱搜

    Estar007 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()