你所不知道的转子引擎(结构篇)

前言

之前的一篇作品解说了一下转子引擎的工作原理,这一篇就介绍一构成转子引擎的各个主要零件!


主要零件

转子本体:转子的3个侧面和转子室形成3个空间,分别进行做功推动转子转动。不过由于燃烧面面积大,是一把双刃剑。但这也是转子排量小动力强的原因。


转子燃烧室:图中黄圈内的凹坑就是转子的燃烧室,因为燃烧室的形状和位置会对燃烧特性产生很大的影响,所以根据燃油经济性和废气排放等要求,需要慎重设计。


RX-8的13B-RE和10A(马自达Cosmo搭载引擎)的对比,13B-RE的转子3三个面的幅度是要大于10A的,这个幅度就相当于活塞引擎的缸径,马自达迄今为止(除了将来的16X)的所有转子只有三种幅度,10A和13A的60mm,12A的70mm,13B的80mm。


各种密封环:转子发动机的成功离不开各种密封环,比起活塞发动机的密封环,转子发动机的密封环种类多结构复杂,密封环长度也更长。而且缸体受热会发生变形,所以要保持各个部分的气密性和耐用性非常困难。马自达还攻克了由菱封振动引起的“恶魔抓痕”等各种难题(现在你们看到的恶魔抓痕基本上是由于保养不当所致),终于将转子引擎带到大家面前。

油环:和活塞发动机的油环作用一样,不过组装时的设定非常难。


边封:边封相当于活塞发动机的气环,它的作用是和菱封共同密封转子三个面的气密性。在RX-7的13B上边还兼任气门的作用(以后再说,不然扯远了)。


角封:角封的作用是保证菱封和边封结合部分的气密性。


菱封:上面这2张图应该已经把这几个密封环的位置关系表示出来了,菱封因为受到安装在菱封底部的弹簧和气压的力量而紧贴转子室的壁面。而菱封侧面的压力将菱封压向安装位置(沟槽)的一边,而这个时候菱封和边封的结合部分便会产生缝隙,所以会用角封来保证菱封和边封的气密性,角封具有弹力性,所以缸内的气压会把角封压开,正好堵住了菱封和边封的缝隙。


转子室:它相当于活塞发动机的缸体,转子室上面有冷却通道,为了提高刚性,转子室上边还有加强筋,还有提高冷却效果的散热片。


火花塞:火花塞不能妨碍到菱封,所以没有突出到转子室内,而转子室内侧的2个洞正好连接到燃烧室。因为燃烧室面积广,所以使用了2个火花塞来促进火焰传播(所有发动机点火后,混合汽是从点火的那个点逐渐向外燃烧的,这个逐步向外燃烧的过程就叫火焰传播)。


转子侧壁:侧壁相当于活塞引擎的气缸头,RX-8的13B-RE的进、排气口都在侧壁上(RX-7的13B排气口在转子室上)。13B-RE将进、排气口都放在侧壁上,这可以消除气门重叠时间(就是上一遍作品里转子工作示意图1,转子在那个位置的时候,13B的进气口和排气口是连通的,虽然活塞引擎很多情况下需要气门重叠时间来提高某些工况下的动力或是降低油耗,但是转子引擎并不需要)。而且13B-RE的进气口面积比13B大了30%,排气口面积比13B大了2倍。通过这些举措,不仅提高了做功膨胀行程的时间,而且也实现了动力输出增加,油耗下降的好处。


偏心轴:等于活塞引擎的曲轴,不过长度可比多缸的活塞引擎曲轴短很多,位相也小,对于刚性是很有利的。另外,摩擦损失小,在振动方面也很有优势。从偏心轴的油路出来的机油会供应给转子和轴承。


转子引擎的特点

小型轻量:构造简单,在空间和重量上很有优势,比如双转子和同样动力输出的直6相比,重量和大小只有直6的三分之二的样子。而且引擎小给车辆设计带来了更多的自由度。重量轻也对运动性能和燃油经济性起到积极作用。而安静性和平顺性也可以匹敌直6引擎。


平顺的扭矩输出:活塞引擎的活塞上下运动因为惯性会产生扭矩变动,因为是转子,所以不会发生这种事情。实际行驶中,双转子的扭矩变动可以匹敌直6,三转子则凌驾于V8,接近V12。


振动噪音:活塞引擎的活塞上下运动是振动的发生源,而且进、排气的气门机构也是噪音和振动的来源,而转子是回转运动,所以很难发生振动,另外转子也没有气门机构,所以噪音也非常少。

构造简单:首先转子不需要活塞引擎的连杆机构,也不需要正时链条、凸轮轴、气门、气门弹簧等零件。仅靠转子自身的转动就能完成打开或关闭进、排气口。结构非常简单。


可靠性和耐用性:转子在7000-8000转的时候和活塞引擎相比,转子的转动速度只有转速的三分之一,所以高转下的可靠性和耐用性很高,而且当年勒芒夺冠也证明了这一点。


好的,这一期就到这里吧,内容比之前一篇要多,而且深入到了一些细节部分,下一篇差不多就可以开始正式进入RX-8的专题了,有兴趣的朋友不要错过哦!毕竟这些内容除了我这里,你应该在网上找不到。更多精彩内容,请关注我们的微博哦!


参考资料:马自达本社社内技术报告

                  MFI:转子引擎—基础知识及其未来








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