少人了解的轉子引擎

COUPE 發表於 2006-12-6 16:23:53 [顯示全部樓層] 回覆獎勵 閱讀模式 5 2354
汽油引擎大致可以分為兩種,一種是透過曲軸帶動活塞上下移動,將迴轉運動轉變為輸出馬力的往復式引擎,另一種是利用偏心軸帶動轉子旋轉進而產生動力,這種就稱為轉子引擎。一般來說,瞭解往復式引擎構造的人不在少數,但對轉子引擎熟悉的人相較之下則少的多,依據回函統計大約有七成的讀者,希望明白轉子引擎的構造以及作動原理,這也是為什麼我們要在本月解說轉子引擎的原因。


基礎中的基礎

轉子引擎的作動原理

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

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。

動力綿密直逼V6 

轉子引擎之優點~

1.構造簡單、價格低廉,同馬力之引擎配件數僅為V-8引擎之半,因配件少,毛病自然少,保養費用亦相對減低。
2.重量與體積極輕小,體積僅V-8之三分之一。
3.因無往復運動機件,引擎運轉極平穩。
4.沒有局部高溫,冷卻均勻。沒有汽門過熱現象,故可提高壓縮比及使用辛烷值較低的汽油也不易發生爆震,即使發生爆震,對引擎機件的危害也較小。
5.轉速可以增加,而且轉速愈高性能高。
6.馬力加大容易,欲使馬力加大,可將引擎尺寸比例加大,或增加轉子數即可解決。
7.在性能、速度、起步、超車及耐用性方面之潛能,遠優於往復式引擎。

轉子引擎對馬自達的影響
MAZDA為了研發轉子引擎而敗光家產釋賣股份,FORD收購33%的股權(股東投資佔20%~50%,擁有對該投資公司部份控制力,佔有同比率的董事席次(CEO)並持有同比率的認投資損益,亦即該股東為該投資公司的必要少數(minor),所以FORD掌有MAZDA的行銷(注意喔,是行銷而非研發),所以只能說 FORD是MAZDA最大的股東罷了,況且近來FORD/MAZDA共同技術研發與共用的情況會日益普,Metrostart/MAZDA6 的Duratec引擎就是FORD/MAZDA/YAMAHA合作~~
但是!!注意這個,FORD會挑上MAZDA除了MAZDA財務危機外,還有一個問題是FORD在亞洲沒有研發據點,主要以歐美為主,MAZDA會變賣家產給FORD除了財務危機外,還包括FORD世界三大車廠的行銷手法....

從過去MAZDA系列車種121/323/626/929看不到FORD的影子,倒是亞洲LIATA/TELSTART/TIERRA/PREMACY有著 MAZDA的味道,現在底盤共用,技術共享的情況日益普遍,說誰主導誰,這結論也下的太快....最明顯的例子除了Metrostart/Mazda6 Duratec Engine,還有下一代的Ford Focus/Mazda Protege/Volvo S40 底盤共用!!

如果你是喜歡MAZDA這個廠牌的話,不用擔心,並不是完全被收購的!!完全收購需要股東投資佔50%以上,擁有整個公司的經營權,CEO超過一半,該投資公司正成為該股東的子公司!!

[ 本帖最後由 章老爹 於 2006-12-9 14:03 編輯 ]

已有(5)人回文

切換到指定樓層
KEN883010 發表於 2006-12-6 18:27
哇~

原來轉子引擎是這種原理壓...

害我一直在想它為什麼會叫轉子引擎說...
Koeru 發表於 2006-12-7 15:54
1.構造簡單、價格低廉,同馬力之引擎配件數僅為V-8引擎之半,因配件少,毛病自然少,保養費用亦相對減低。
2.重量與體積極輕小,體積僅V-8之三分之一。
3.因無往復運動機件,引擎運轉極平穩。
4.沒有局部高溫,冷卻均勻。沒有汽門過熱現象,故可提高壓縮比及使用辛烷值較低的汽油也不易發生爆震,即使發生爆震,對引擎機件的危害也較小。
5.轉速可以增加,而且轉速愈高性能高。
6.馬力加大容易,欲使馬力加大,可將引擎尺寸比例加大,或增加轉子數即可解決。
7.在性能、速度、起步、超車及耐用性方面之潛能,遠優於往復式引擎。






其實我並不贊同大大所說的優點, 我倒覺得那些是缺點, 只有重量與體積極輕小我贊同大大....讓我來說明.....

轉子引擎最大的缺點就是廢氣排放, 因為轉子引擎會燃燒機油, 而且內部機件溫度比一般引擎高, 因為轉子引擎轉數高, 磨擦力也相對的提高, 那大家都知道磨擦力的產品就是高溫, 所以很容易產生NOx等有毒氣體, 廢氣排放的問題一直都很難解決, 第二個就是馬力/扭力不足, 在低轉數時會有明顯的扭力不足現象, 要等到高轉數時, 車才會明顯有力, 以RX8來說, 它的紅線是9600轉, 最大馬力輸出是在8500轉的時候才會232匹馬力全開, 第三就是成本, 以目前的轉子引擎技術, 是完全無法跟活塞引擎相比, 因為轉子引擎造價貴, 而且比一般活塞引擎耗油, 因為轉數越高越耗油, 這是不變的道理, 維修成本方面也較活塞引擎貴許多, 因為會修轉子引擎的人少之又少, 大家都知道物以稀為貴這個道理吧, 所以哪裡會有保養費用低的道理?...基於這些原因所以很多知名車廠不採用轉子引擎, 目前只有Mazda擁有比較成熟的轉子引擎技術, 但是造價昂貴, 沒有多少人買的起RX系列的車. 如果轉子引擎真的有像大大說的如此多的優點, 那為什麼只有少數車廠使用轉子引擎?

我不是故意要吐大大巢, 只是實話實說而已, 希望大大別介意.....:heart:

[ 本帖最後由 Koeru 於 2006-12-7 08:13 編輯 ]
中pp 發表於 2006-12-7 22:59
原帖由 Koeru 於 2006-12-7 15:54 發表






其實我並不贊同大大所說的優點, 我倒覺得那些是缺點, 只有重量與體積極輕小我贊同大大....讓我來說明.....

轉子引擎最大的缺點就是廢氣排放, 因為轉子引擎會燃燒機油, 而且內部機件溫度比一般引 ...


就如同人家說的  有一好 沒兩好...
每種引擎都有優缺點  兩位道友分析的非常詳盡
小弟有幾點提出與道友討論...
轉子引擎之所以耗油  除了高轉速外  還有一點是其設計問題
如同前言  轉子引擎的""活塞""乃是一"轉子"  
而""轉子""的形狀為三角形  因此
轉子每轉一圈便會產生三次噴油  又由於其引擎轉速較往復式引擎快  
因此耗油成了其讓人詬病之處  
而另一點是  據說轉子引擎是馬自達公司的專利
因馬自達公司在研發完成後有申請專利權  
所以別家公司才會""無法""生產轉子引擎
這是小弟""聽說""來的  若有錯誤  煩請道友指正


[ 本帖最後由 中pp 於 2006-12-7 23:04 編輯 ]
Koeru 發表於 2006-12-8 12:13
馬自達的專利是"RENESIS" ,並不是轉子引擎設計是馬自達的, 最早的轉子引擎早在1950年就已經問市, 當時轉子引擎也叫做Wankel engine, 是用在航太科技方面, 直到1957年才出現汽車引擎, 由西德的Dr.Wankel所研發而成, 所以轉子引擎不是馬自達的專利, 只是馬自達把它發陽光大罷了, 因此任何車廠都有權利開發轉子引擎, 就跟V6, I6..之類的活塞引擎一樣道理, 但就像我之前所講的, 轉子引擎以目前的技術來說還是有很多問題須要解決, 並不像活塞引擎技術如此成熟, 所以在經濟狳}上遠不如活塞引擎來的好...以一個生意人的觀點來看, 選擇轉子引擎並不是個很好的選擇, Mazda也不是所有車種都配備轉子引擎, 只有用在特種RX車系, 用另一種觀點來看, 這也是做生意的手法之一囉.

轉子引擎運作圖



INTAKE: 吸氣
EXHAUST: 排氣
COMPRESSION: 壓縮
IGNITION: 點火

[ 本帖最後由 Koeru 於 2006-12-8 04:51 編輯 ]
allpass 發表於 2006-12-9 11:38
轉子引擎或是往復式引擎
各有優缺點
都需要有更突破的地方
現在各車廠也都積極投入除了引擎之外的動力輸出
期待新的發現及發明
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