設為首頁
聯系站長
417502338
首頁(Home) 舊網站首頁 汽車論壇 視頻專區 維修資料 下載專區 動畫專區

                             馬自達轉子引擎的進化史


▲ 轉子引擎跟活塞引擎一樣有進氣、壓縮、動力、排氣四個動作。不同的是,一個轉子有三面,轉一圈就完成三次循環。

  馬自達RX-8是繼日產350Z后,另一部有世界級叫座力的日本跑車。它可以真正坐4人,輕松慢開可當一部代步車來用,快跑起來一至四檔也可讓你感受8千轉以上的瘋狂,內外設計細致優雅,又有正宗跑車駕駛味道。這里并不是介紹它這款車的性能,而是著重介紹它的引擎--世界上著名的轉子引擎!

  羅馬不是一天造成的

  我一直在想,MAZDA這顆RX-8用的轉子引擎說穿了依舊是從RX-7改良過來的,如果直接講這中間的改良會有幾個問題。首先就是差異不大,不管MAZDA如何宣傳,說真的,要在一代的間隔內讓轉子引擎有突飛猛進的進展,你我都知道不可能。第二就是篇幅太短,如果不加上一些打混摸魚的虛字,可能連一頁的版面都充不了。第三個問題就是:“看不懂!”,直接講RX-8的轉子引擎改良了哪些東西,除非你原本就對RX-7那顆轉子引擎滾瓜爛熟,要不然本篇文章將會像中文天書一樣,大家有看沒有懂,那除了表示該編輯好像很厲害外,對讀者一點意義都沒有。所以,我們還是從基礎講起吧!


  ▲ 由于轉子的轉速只有驅動軸的1/3,所以轉子轉一圈,飛輪要轉三圈(1080°),而四沖程活塞引擎只要兩圈(720°)就能完成一次循環。


  轉子引擎基本常識

  我們都知道,一般車輛使用的是四行程活塞引擎,引擎要上下各兩次才能完成一次循環,所以被稱為四行程引擎。而轉子引擎并沒有活塞,有的是一顆三角弧型的轉子。當然也沒有汽缸壁,而是一個8字型的氣室,而轉子就是在這8字型的氣室內咕嚕咕嚕的轉動。

  是的!轉子在氣室內不是規規矩矩的繞著同一個軸心轉動的,如果轉子真的是繞著固定軸心轉動,那氣室的形狀將會是圓形,進氣、壓縮、動力、排氣的內燃機四大基礎動作將不存在,所以轉子的驅動軸是偏心的,也就因為驅動軸是偏心的,所以轉子才會忽上忽下忽左忽右的旋轉,因此氣室才會形成8字型。

  這時氣室就被三角弧型的轉子分成了三份,而且大小會有變化,這大小的變化量就是轉子引擎的排氣量。這時只要在氣室的腰部上下開孔,孔就會因轉子膨脹或壓縮氣室內的空間而變成進排氣孔,而沒開口的腰部,空氣就會被壓縮及膨脹,這時只要有火星塞就可以引爆汽油混合氣,這樣轉子引擎就有了進氣、壓縮、動力、排氣四個基礎行程而可以運作。

  而且因為轉子是三角形的,所以有三個獨立運作的空間,于是轉子轉一圈就會有三次的動力行程,媲美三缸活塞引擎。除了8字型氣室與三角型轉子外,轉子引擎還有一個很重要的比例,那就是轉子齒與驅動齒的齒比絕對是‘2:3’。于是,這又帶出一個轉子引擎的絕對現象,就是轉子轉1圈驅動軸轉3圈。等等!齒比不是2:3嗎?怎么轉速比不是3:2而是3:1。

  原因很簡單,當轉子轉1圈時,驅動軸除了被帶動的自轉外還有公轉運動,所以轉子轉1圈驅動軸不是轉1.5圈,而是兩倍的3圈。這也講到轉子引擎容易高轉速化的優點,例如引擎轉速9000rpm時,轉子才3000rpm而已,不像活塞引擎在9000rpm時,活塞每分鐘上下9000次共18000行程!


  ▲ 這張圖看起來很復雜,但請注意Secondary Auxiliary Port,這就是MAZDA最早的兩階段三進氣孔設計的濫觴。

  知道轉子轉速與驅動軸轉速的比例后,我們就能比較轉子引擎與四行程活塞引擎的相對關系,當轉子轉1圈的時候驅動軸轉3圈,驅動軸轉3圈就代表飛輪轉了3圈,而轉子轉一圈有三次動力行程,也就是說飛輪每一轉就有一次動力。而四行程活塞引擎要運轉兩圈才有一次,若要達到每一轉就有一次動力則需要兩缸,也就是說相同的轉速下,一個轉子相當于兩缸。不過,MAZDA一直對外宣稱雙轉子相當于6缸引擎又是怎么一回事呢?這就要看動力時間了。

  四行程引擎由于每兩轉完成四個行程,所以動力行程為半圈180°,而轉子轉一圈驅動軸轉了三圈,所以動力行程為3/4圈270°,每次動力行程較四行程活塞引擎多了50﹪,再加上同轉速下一個轉子相當于兩缸,就變成動力時間長度相當于3缸引擎,所以雙轉子就擁有與六缸引擎等長的動力重疊時間,等于運轉平順度同于六缸引擎。但這個270°的動力行程也成為轉子引擎的致命傷,相對于四行程活塞引擎的180°,轉子引擎多了1.5倍的燃燒時間,使得平均壓力降低了約18.76﹪,說白點就是扭力只有同排氣量活塞引擎的81.24﹪。

  算到最后可以得知轉子引擎的動力相當于1.625倍同排氣量的活塞引擎,可是同時間的耗油量卻是兩倍,注定了轉子引擎耗油的宿命。綜合來說,轉子引擎有著很小的體積、很輕的重量、簡單而扎實的結構,有著同排氣量活塞引擎1.625倍的動力、2倍的油耗,動力平順、震動與噪音都較活塞引擎低,具有超高轉速的潛力等,如果油耗不是問題的話,轉子引擎幾乎都優于活塞引擎。

  ▲ 利用前后轉子的時間差,就能多出一些進氣壓力來增加動力,這也就是為何RX-7的進氣管都做成U型的原因。

  轉子引擎進步史

  接下來講轉子引擎在MAZDA這家車廠手上到底做了哪些改良,才能繼續沿用至今日的原因。扣除初期研發的困難外,轉子引擎到了70年代跟所有的車輛用引擎一樣,都面臨了環保的問題。轉子引擎由于燃燒時間較長的原因,并不會有高溫產生NOx的問題,但卻因排氣孔設置在氣室壁上,而有HC較多的問題,這個問題在當時的解決方法為,用空氣幫浦將空氣強行打入排氣管頭段與觸媒轉化器之中,使多余的HC燃燒掉。

  在70年代,除了環保問題之外,中東危機導致油價上漲,也使得油耗變成嚴重的問題,而油耗又正好是轉子引擎的致命傷,為了讓轉子引擎能繼續存活下去,MAZDA展開了‘鳳凰計劃’,計畫提高20%的燃油效率,這計劃的相關成果,也造就了目前轉子引擎的風貌。‘鳳凰計畫’的成果就是大家所熟知的第一代RX-7,與計畫前轉子引擎最大的差異點為,進氣口變成了三個,而且還有一個是會關閉的,這套設計若對比于活塞引擎來說,相當于HONDA的VTEC設計,再配合上傾斜燃燒技術,使得轉子引擎的油耗降低了40%,馬力也獲得提升,成功的讓轉子引擎存活了下來,而兩階段三進氣孔的設計就一直沿用到RX-8上,也是自然進氣的”RENESIS”引擎能發出250匹馬力的遠因。

  除了鳳凰計畫的兩階段三進氣孔設計外,MAZDA在轉子引擎的進氣岐管上還有一項巧思,那就是動態增壓系統。這設計很有創意,MAZDA的的轉子引擎多為雙轉子設計,于是在1983年時,MAZDA發現可以藉由調整兩顆轉子的時間差,使得即將關閉進氣孔的轉子施加壓力給進氣岐管,透過動態空氣室后,對另一顆正在進氣的轉子進行微增壓的動作,這設計也造就了現今MAZDA轉子引擎都有U型進氣岐管的面貌。除了上述普見于MAZDA轉子引擎的設計外,RX-7第二代的單渦輪增壓器也是很特別的,MAZDA將它命名為Twin-Scroll Turbo。

  這顆渦輪有一個控制閥兩個氣室,當引擎低轉速時,控制閥關閉,讓所有的排氣進入狹小的P室,使得流速加快以減輕渦輪遲滯,當引擎轉速高時,控制閥打開,讓排氣平均的進入渦輪,降低排氣阻力與增加渦輪效率。不過到第三代RX-7就不這么麻煩了,直接采用序列式雙渦輪,低轉速用一個,高轉速用兩個,也是達到低速渦輪遲滯少,高速渦輪增壓強的境界。

  ▲ RX-8的引擎到底有那些特色,且聽我一一道來。第一張圖上講到這顆引擎完全沒有進排氣重疊的時間,就不會有進氣跑到排氣管造成污染與浪費。第一張圖下講到多階段進氣系統可因轉速制宜,因此增進了油耗與動力表現。第二張圖說到進氣口增加了30%的進氣口徑,這使得RX-8的轉速


  進入二十一世紀

  大家都知道目前MAZDA的轉子引擎已經傳承到RX-8身上,那這顆RENESIS又有哪些進展呢?首先是進氣孔面積加大了30%,使得這顆引擎的進氣量足以應付到10000rpm的需求。但大家都知道,這樣低轉速會變得很糟糕,于是MAZDA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,盡量避免低轉速域的無力現象,而為了高轉速化,破天荒的將轉子制成摟空狀,大幅降低轉子的重量,使得自然進氣的RX-8可以藉由拉轉速的方式,達到250匹馬力的水準。但RENESIS引擎最創新的地方在于排氣口,以往轉子引擎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,也可在前后側壁各開一個排氣孔,讓引擎排氣孔變兩個提升排氣效率,以達成高轉速化的目的。(聽說在280ps的RX-7上就已經是了) 經過前述說明,相信大家都能了解RX-8為何能以1.3L的排氣量,而且還是在自然進氣的狀態下,卻能夠產生250匹馬力的原因。MAZDA的轉子引擎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!

 

 

首頁 論壇 本站簡介 汽車百科 汽車資料庫 維修價格 本站淘寶店
未經汽車維修技術網的明確許可,任何人不得盜鏈本站下載資源,不得復制或仿造本網站.  粵ICP備16011226號-1
支持本站更好的發展,請將此網址"http://www.eduardogarcess.com"告訴給你的好友,在此我向大家表示感謝!
   本站內容有部分搜集于網上,如果侵犯了您的版權或商業利益,請您通知我 ,我會及時更正或刪除,謝謝!
版權所有: 汽車維修技術網   微信公眾號:ephuacom 站長:風之龍 廣告合作/購買資料/鏈接QQ:417502338  郵箱:417502338@qq.com 
 
 

 

TLC官网 <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <蜘蛛词>| <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链> <文本链>