轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)應(yīng)用

轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)（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(jī)的一種，香港也有人翻譯成運(yùn)高引擎。由于1960年代起日本馬自達(dá)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(shí)上，無活塞回旋式引擎還有許多截然不同的設(shè)計(jì)形式，不能一概而論。

如今馬自達(dá)的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)已經(jīng)傳承到RX-8身上，這顆RENESIS又有哪些進(jìn)展呢？首先是進(jìn)氣孔面積加大了30%，使得發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量足以應(yīng)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(dá)將原本的三進(jìn)氣孔兩階段式設(shè)計(jì)，再進(jìn)化成三進(jìn)氣孔三階段式設(shè)計(jì)，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(jìn)氣的RX-8可以藉由拉轉(zhuǎn)速的方式，達(dá)到250匹馬力的水準(zhǔn)。但RENESIS發(fā)動機(jī)最創(chuàng)新的地方在于排氣口，以往轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)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(jìn)氣口一樣設(shè)在前后側(cè)壁上，當(dāng)場解決掉以往HC的污染問題，也順帶使得進(jìn)排氣完全不重疊，不會有進(jìn)氣漏到排氣管的問題，也可在前后側(cè)壁各開一個(gè)排氣孔，讓發(fā)動機(jī)排氣孔變兩個(gè)提升排氣效率，以達(dá)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(jìn)氣的狀態(tài)下，卻能夠產(chǎn)生250匹馬力的原因了。馬自達(dá)的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)成就不是一蹴可及的，是不斷透過一點(diǎn)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(jī)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(diǎn)。另外，由于轉(zhuǎn)子引擎的軸向運(yùn)轉(zhuǎn)特性，它不需要精密的曲軸平衡就能達(dá)到較高的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。整個(gè)發(fā)動機(jī)只有兩個(gè)轉(zhuǎn)動部件，與一般的四沖程發(fā)動機(jī)具有進(jìn)、排氣活門等二十多個(gè)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(diǎn)外，轉(zhuǎn)子引擎的優(yōu)點(diǎn)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(gè)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(gè)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(shí)間之后容易因?yàn)橛头獠牧夏p而造成漏氣問題，大幅增加油耗與污染。其獨(dú)特的機(jī)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(yùn)轉(zhuǎn)特性與往復(fù)式引擎的不同，世界各國在制訂與引擎排氣量相關(guān)的稅則時(shí)，皆是以轉(zhuǎn)子引擎的實(shí)際排氣量乘以二來作為與往復(fù)式引擎之間的比較基準(zhǔn)。舉例來說，日本馬自達(dá)（Mazda）旗下搭載了轉(zhuǎn)子引擎的RX-8跑車，其實(shí)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(jì)算的基準(zhǔn)。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)是發(fā)明人集二十幾年的研究所得，它與一般發(fā)動機(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)子是回旋式運(yùn)動，活動部件少。易理轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)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(fù)式發(fā)動機(jī)吸、壓、爆、排在一缸做功的模式，又?jǐn)[脫了汪克爾等三角轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的框架，也解決了日本馬自達(dá)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)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(jī)沒有進(jìn)氣門、排氣門等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，是由中間機(jī)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(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每180度就有雙偶同步，同時(shí)爆發(fā)做一次功。因此是四行程發(fā)動機(jī)同缸容功率的8倍，是二行程發(fā)動機(jī)同缸容的四倍，尚不包括易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)比往復(fù)式發(fā)動機(jī)扭距大，爆發(fā)做功行程長等優(yōu)點(diǎn)而提高的功率，又不含往復(fù)式發(fā)動機(jī)往復(fù)運(yùn)動時(shí)互相抵消慣性力所消耗的功率;同時(shí)減去了往復(fù)式發(fā)動機(jī)進(jìn)氣，排氣裝置的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣，排氣門的彈簧力消耗的功率。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子接觸部件均為正園接觸，并設(shè)計(jì)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(jī)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(jī)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(diǎn)。

當(dāng)往復(fù)式發(fā)動機(jī)壓縮比為1:6時(shí)，廢氣殘留量是缸容的16.67%。壓縮比為1:7時(shí)，廢氣殘留量為14.26%。壓縮比為1:8.5時(shí)，廢氣殘留量為缸容的11.76%。這還不包括往復(fù)式發(fā)動為使進(jìn)氣后形成紊流為更好燃燒而在活塞頂部設(shè)計(jì)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(jìn)氣系數(shù)，并增加了排氣污染量。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)沒有往復(fù)式發(fā)動機(jī)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(fù)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(jī)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(diǎn)。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(jī)又一大特點(diǎn)。

易理偶式發(fā)動機(jī)部件少、易損件容易更換，摩擦部件可以自身調(diào)節(jié)補(bǔ)償，自動提高密封性，傳動部件的潤滑由自身提供，減去了機(jī)油潤滑泵的結(jié)構(gòu)，一般的往復(fù)式發(fā)動機(jī)行程達(dá)到20萬公里時(shí)，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(jī)磨損1mm時(shí)也照樣可以自調(diào)補(bǔ)償繼續(xù)運(yùn)行。

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

易理式偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)部件加工簡單，不需特殊加工設(shè)備。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)可以采用往復(fù)式發(fā)動機(jī)的材質(zhì)即能達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)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(fù)式發(fā)動機(jī)等同。日后可根據(jù)具體要求設(shè)計(jì)新型油電系統(tǒng)。

易理偶式轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)沒有進(jìn)氣門、排氣門，發(fā)動機(jī)在任何時(shí)候都能進(jìn)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(jī)動車發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)類型的可行性，找到了旋輪線殼體的最佳形狀。他對飛機(jī)發(fā)動機(jī)上所用的回轉(zhuǎn)閥以及增壓器的氣密性密封機(jī)構(gòu)具有深刻的了解，這些機(jī)構(gòu)在其設(shè)計(jì)中的使用，使汪克爾型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)得以實(shí)用化現(xiàn)代的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)由繭形殼體(一個(gè)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(gè)工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動這些工作室也在運(yùn)動。依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進(jìn)氣、壓縮、作功(燃燒)和排氣四個(gè)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(jī)一樣，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)必須在其工作室中相繼形成四個(gè)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(diǎn)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(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)工作過程。

在汪克爾型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)上，轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)隨著發(fā)動機(jī)殼體內(nèi)圓周的橢圓形殼體而運(yùn)動，同時(shí)保持與圍繞在發(fā)動機(jī)殼體中心的一個(gè)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(gè)相位齒輪機(jī)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(gè)內(nèi)齒圈和安裝在偏心軸上的一個(gè)外齒輪。如果轉(zhuǎn)子齒輪在其內(nèi)側(cè)有30個(gè)齒，軸齒輪將在其外原周上有20個(gè)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(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為3000 轉(zhuǎn)/分時(shí)，轉(zhuǎn)子的速度只有1000 轉(zhuǎn)/分。