轉(zhuǎn)子發(fā)動機

轉(zhuǎn)子發(fā)動機（Wankel Engine、Rotary Engine）

汪克爾引擎（Wankel engine）屬于無活塞回旋式四行程內(nèi)燃機的一種，香港也有人翻譯成運高引擎。由于1960年代起日本馬自達汽車公司苦心鉆研改良，陸續(xù)推出數(shù)款高性能車種，并以“轉(zhuǎn)子引擎”（rotary engine）打響名號，世人遂將其與轉(zhuǎn)子引擎劃上等號。事實上，無活塞回旋式引擎還有許多截然不同的設計形式，不能一概而論。

如今馬自達的轉(zhuǎn)子發(fā)動機已經(jīng)傳承到RX-8身上，這顆RENESIS又有哪些進展呢？首先是進氣孔面積加大了30%，使得發(fā)動機的進氣量足以應付到10000rpm的需求。但大家都知道，這樣低轉(zhuǎn)速會變得很糟糕，于是馬自達將原本的三進氣孔兩階段式設計，再進化成三進氣孔三階段式設計，盡量避免低轉(zhuǎn)速的無力現(xiàn)象，而為了高轉(zhuǎn)速化，破天荒的將轉(zhuǎn)子制成鏤空狀，大幅降低轉(zhuǎn)子的重量，使得自然進氣的RX-8可以藉由拉轉(zhuǎn)速的方式，達到250匹馬力的水準。但RENESIS發(fā)動機最創(chuàng)新的地方在于排氣口，以往轉(zhuǎn)子發(fā)動機的排氣口都是作在氣室壁上，往往一些未燃燒的油氣與些許的潤滑油就會在此被刮入排氣管，造成污染問題。

但在RENESIS上，排氣口與進氣口一樣設在前后側(cè)壁上，當場解決掉以往HC的污染問題，也順帶使得進排氣完全不重疊，不會有進氣漏到排氣管的問題，也可在前后側(cè)壁各開一個排氣孔，讓發(fā)動機排氣孔變兩個提升排氣效率，以達成高轉(zhuǎn)速化的目的。(聽說在280ps的RX-7上就已經(jīng)是了) 這就是為什么RX-8能以1.3L的排氣量，而且還是在自然進氣的狀態(tài)下，卻能夠產(chǎn)生250匹馬力的原因了。馬自達的轉(zhuǎn)子發(fā)動機成就不是一蹴可及的，是不斷透過一點一滴的修改，才能造就目前的RX-8的！

轉(zhuǎn)子引擎的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就作功一次，與一般的四沖程發(fā)動機每旋轉(zhuǎn)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(yōu)點。另外，由于轉(zhuǎn)子引擎的軸向運轉(zhuǎn)特性，它不需要精密的曲軸平衡就能達到較高的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。整個發(fā)動機只有兩個轉(zhuǎn)動部件，與一般的四沖程發(fā)動機具有進、排氣活門等二十多個活動部件相比結(jié)構(gòu)大大簡化，發(fā)生故障的可能性也大大減小。除了以上的優(yōu)點外，轉(zhuǎn)子引擎的優(yōu)點亦包括體積較小、重量輕、低重心等。

相對地，由于三角轉(zhuǎn)子引擎的相鄰容腔間只有一個徑向密封片，徑向密封片與缸體始終是線接觸，并且徑向密封片上與缸體接觸的位置始終在變化，因此三個燃燒室非完全隔離（密封），徑向密封片磨損快。引擎使用一段時間之后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(jié)構(gòu)也造成這類引擎較難維修。

雖然轉(zhuǎn)子引擎具有以小排氣量、利用高轉(zhuǎn)速而產(chǎn)生高輸出的特性，但由于運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子引擎的RX-8跑車，其實際排氣量雖然只有1308立方厘米，但在日本國內(nèi)卻是以2616立方厘米的排氣量來作為稅級計算的基準。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機是發(fā)明人集二十幾年的研究所得，它與一般發(fā)動機的原理雖然相同，具備吸氣、壓縮、爆發(fā)、排氣等四程序工作循環(huán)，但由于結(jié)構(gòu)的根本不同。它的動力消耗少，發(fā)動機的轉(zhuǎn)子是回旋式運動，活動部件少。易理轉(zhuǎn)子發(fā)動機將吸氣、壓縮和爆發(fā)、排氣在不同的汽缸內(nèi)完成，其本身的特殊構(gòu)造沖破了往復式發(fā)動機吸、壓、爆、排在一缸做功的模式，又擺脫了汪克爾等三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機的框架，也解決了日本馬自達轉(zhuǎn)子發(fā)動機的成本高、油耗大，維修難，零部件制作難度高等弊端。

易理式轉(zhuǎn)子發(fā)動機沒有進氣門、排氣門等復雜結(jié)構(gòu)，是由中間機構(gòu)連鎖控制的特殊過氣裝置調(diào)節(jié)，使其在旋轉(zhuǎn)到任何角度都在工作，是上道工序?qū)ο碌拦ば虿婚g斷地完成了工作循環(huán)。

由于易理式轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點，每180度就有雙偶同步，同時爆發(fā)做一次功。因此是四行程發(fā)動機同缸容功率的8倍，是二行程發(fā)動機同缸容的四倍，尚不包括易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機比往復式發(fā)動機扭距大，爆發(fā)做功行程長等優(yōu)點而提高的功率，又不含往復式發(fā)動機往復運動時互相抵消慣性力所消耗的功率;同時減去了往復式發(fā)動機進氣，排氣裝置的復雜結(jié)構(gòu)的進氣，排氣門的彈簧力消耗的功率。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機的轉(zhuǎn)子接觸部件均為正園接觸，并設計成雙偶力距，形成一對陰陽均衡的雙偶力，故可高速而平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機的聯(lián)接緊湊，傳動布置合理、噪音低，作用力為易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機受力臂與力垂直作用兼有部分切線分力的總和，具有升功率大等優(yōu)點。

當往復式發(fā)動機壓縮比為1:6時，廢氣殘留量是缸容的16.67%。壓縮比為1:7時，廢氣殘留量為14.26%。壓縮比為1:8.5時，廢氣殘留量為缸容的11.76%。這還不包括往復式發(fā)動為使進氣后形成紊流為更好燃燒而在活塞頂部設計的淺盤式或深盤式的形狀所形成的廢氣殘留量，綜合這些廢氣殘留量引起排氣門提前開啟掃氣作用而損失的功率，影響了作功效率、燃燒值及進氣系數(shù)，并增加了排氣污染量。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特點沒有往復式發(fā)動機的燃燒室，因此不存在廢氣的殘留，故此也沒有掃氣概念。如果按同徑相比較，做功行程為82.16%，比往復式發(fā)動的行程59.7%增加22.46%，也就增加22.46%行程而引起功率增加的含量。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機燃料可選用汽油、柴油及其他可燃性氣體，只須調(diào)解調(diào)壓塊即可更換燃料品類，具有燃料變通性大等特點。對汽油和柴油噴射更為方便，油氣混合更為充分，是易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機又一大特點。

易理偶式發(fā)動機部件少、易損件容易更換，摩擦部件可以自身調(diào)節(jié)補償，自動提高密封性，傳動部件的潤滑由自身提供，減去了機油潤滑泵的結(jié)構(gòu)，一般的往復式發(fā)動機行程達到20萬公里時，缸套與活塞磨損超過0.19mm就得大修，而易理式轉(zhuǎn)子發(fā)動機磨損1mm時也照樣可以自調(diào)補償繼續(xù)運行。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機整體積小、重量輕、壽命長，同功率比是往復式發(fā)動機的體積的2/3，重量是往復式發(fā)動機的1/3。

易理式偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機部件加工簡單，不需特殊加工設備。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機可以采用往復式發(fā)動機的材質(zhì)即能達到設計和使用要求。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機所采取的油路系統(tǒng)、電路系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)與現(xiàn)有往復式發(fā)動機等同。日后可根據(jù)具體要求設計新型油電系統(tǒng)。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機沒有進氣門、排氣門，發(fā)動機在任何時候都能進氣、排氣，所以沒有驟然激增現(xiàn)象，故有自身消音現(xiàn)象。還具有排氣出口可在水中排氣功能，這是目前機動車發(fā)動機無法比擬的優(yōu)勢。

易理偶式轉(zhuǎn)子小可做到0.5KW，大至幾萬KW，可按照串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)等結(jié)構(gòu)型式使用。 ? ?

汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機的發(fā)展

汪克爾博士通過研究和分析各種轉(zhuǎn)子發(fā)動機類型的可行性，找到了旋輪線殼體的最佳形狀。他對飛機發(fā)動機上所用的回轉(zhuǎn)閥以及增壓器的氣密性密封機構(gòu)具有深刻的了解，這些機構(gòu)在其設計中的使用，使汪克爾型轉(zhuǎn)子發(fā)動機得以實用化現(xiàn)代的轉(zhuǎn)子發(fā)動機由繭形殼體(一個三角形轉(zhuǎn)子被安置在其中)組成。缸體內(nèi)部空間總是被分成三個工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動這些工作室也在運動。依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進氣、壓縮、作功(燃燒)和排氣四個過程。

轉(zhuǎn)子和殼體壁之間的空間作為內(nèi)部燃燒室，通過氣體膨脹的壓力驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。和普通內(nèi)燃機一樣，轉(zhuǎn)子發(fā)動機必須在其工作室中相繼形成四個工作過程。如果將三角形的轉(zhuǎn)子放置在圓形殼體的中心部，工作室將不會隨著殼體內(nèi)部轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而在體積上發(fā)生變化。即使空燃混合氣在那里點燃，燃燒氣體的膨脹壓力也僅作用在轉(zhuǎn)子的中部，不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。這就是為什么殼體的內(nèi)側(cè)圓周被設計成旋輪線外形并和安裝在偏心軸上的轉(zhuǎn)子組裝在一起的原因。因此，每轉(zhuǎn)一圈，工作室的體積變化兩次，從而實現(xiàn)內(nèi)燃機的四個工作過程。

在汪克爾型轉(zhuǎn)子發(fā)動機上，轉(zhuǎn)子的頂點隨著發(fā)動機殼體內(nèi)圓周的橢圓形殼體而運動，同時保持與圍繞在發(fā)動機殼體中心的一個偏心軌道上的輸出軸齒輪的接觸。三角形轉(zhuǎn)子的軌道是用一個相位齒輪機構(gòu)來規(guī)定的。相位齒輪包括安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的一個內(nèi)齒圈和安裝在偏心軸上的一個外齒輪。如果轉(zhuǎn)子齒輪在其內(nèi)側(cè)有30個齒，軸齒輪將在其外原周上有20個齒，由此得到其齒數(shù)比為3:2。由于這一齒數(shù)比，轉(zhuǎn)子和軸之間的轉(zhuǎn)速比被限定為1:3。和偏心軸相比，轉(zhuǎn)子有較長的轉(zhuǎn)動周期。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈，偏心軸轉(zhuǎn)動三圈。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3000 轉(zhuǎn)/分時，轉(zhuǎn)子的速度只有1000 轉(zhuǎn)/分。