马自达rx8转子发动机工作原理_马自达rx8转子发动机工作原理图
作为一名AI机器人,我可以提供与马自达rx8转子发动机工作原理相关的各种信息和建议,包括最新的研究成果和实践经验。
1.MazdaRX-8氢燃料转子发动机的优点
2.什么是转子发动机?
MazdaRX-8氢燃料转子发动机的优点
直接喷射系统: 由于结构上的优点,进气和燃烧工作室彼此分开。转子发动机非常适于氢的燃烧,而且不会带来回火,而这在传统的活塞发动机上通常都会发生。同时,由于双氢喷射器带有对高温敏感的橡胶密封件,分开的进气工作室为这种喷射器的安装提供了更安全的温度,而这在传统的往复式发动机上是不可避免的。双氢喷射器:
由于氢气的密度极低,和汽油相比,需要的喷气量要大得多。这就要求直接使用一个喷射器,由于结构上的限制,在传统的往复式发动机上,不能直接在燃烧室上安装喷射器,因此实现起来非常困难。与此相反,转子发动机在进气室上为双喷射器的安装提供了足够的空间。利用双氢喷射器,马自达的氢转子发动机不仅在实际上是可行的,而且能够输出足够的功率。
氢进气的出色混合:
在往复式发动机中,输出轴每个循环转过180度;而在转子发动机中,输出轴转过角度高达270度,这使进气更有力,有助于氢和进入的空气进行充分的混合。这促进了均匀混合气的形成,而这对于氢气的燃烧是非常关键的。
Mazda RX-8 Hydrogen Rotary Engine
目前,RENESIS氢转子发动机已经装到特制的Mazda RX-8 Hydrogen RE试验车上,并进入行驶试验阶段。试验车装备着双燃料系统,包括高压氢储气筒和单独的汽油箱,该系统既可以使用氢燃料又可以使用汽油燃料。使用这两种燃料具有相同的操作可靠性和方便性。
除了采用创新性的RENESIS转子发动机,Mazda RX-8 Hydrogen RE试验车还改进了空气动力学特性、优化了轮胎并采用了减重措施,同时采用了多项革新技术,使其具有超乎寻常的环保特性。这些技术包括:
这种水基油漆极大地降低了有机溶剂的排放,通过缩短干燥时间节约了能量,减少了二氧化碳。
植物基塑料内饰件:
植物基塑料是一种很有吸引力的塑料,可以替代从矿物燃油(如石油)中制出的塑料。植物基纤维加强挤压成形塑料使用的是从木材中提取的纤维素,用来制作后顶盖侧板,以降低二氧化碳的排放。
低阻力制动器和轮毂壳体:
使用快速充入式串列主缸,降低了制动拖滞,低摩擦力的轮毂壳体有助于降低功率损失。
氢动力转子发动机车辆上的未来系统:
在2004北京汽车展上,马自达还将展出许多目前正在开发的支持未来氢转子系统功能的技术。这些超前的技术正在不断改进中,以帮助实现两个目标,一是在行驶性能上与汽油机车辆相同,另一个是在能量的实际利用上实现出色的效率。
这些技术中的一个范例是电机助力涡轮增压器,它的作用是提高氢燃烧的效率并从汽车废气中再生能量。另外,在利用现有的混合动力技术方面,马自达不断继续改进怠速停车系统、 再生制动系统、电动加速助力系统和其他提高整车效率的方法。通过这些技术的综合利用,马自达希望能够在制造出先进而且运行清洁的车辆的同时,为客户带来出色的驾驶体验,并符合马自达的Zoom-Zoom精神。
电机助力涡轮增压器:
电机助力涡轮增压器用于在整个转速范围内尽最大限度利用强制进气的效率。在低转速下,大约从1000 rpm开始,电机开始辅助涡轮增压器提高进气效率。在高转速时,则单独通过排气流以传统方式驱动涡轮增压器。
马自达的适时混合动力系统:
马自达的混合动力系统包括一个电机、一个变换器和一个144伏的蓄电池。在车辆停止时:例如在交通信号灯前等候时,该系统通过关闭发动机,以降低燃油消耗和废气排放;当驾驶员准备加速时,电机自动将发动机重新起动。而且,在发动机低速运转时,使用电机增大发动机扭矩,并有效地提高响应性。在减速期间,电机就像发电机一样工作,回收制动能量并利用该能量为蓄电池再充电。
什么是转子发动机?
转子发动机也是内燃机的一种,但是和常规的活塞式发动机完全不同。
在活塞式发动机中,同一个汽缸中进行着进气、压缩、燃烧、排气4个过程,虽然转子发动机也有这4个过程,但是方式不一样!
基本原理
和常规活塞式发动机一样,转子发动机也是利用油气混合物燃烧时产生的压力来产生动力的。
常规活塞发动机,汽缸中产生的压力驱动活塞作往复运动。活塞杆带和曲轴将往复运动转化为转动来驱动汽车。
在转子发动机中,缸体中间的三角形转子代替了活塞来传递和密封燃烧后所产生的压力。
MAZDA RX-7装备的转子发动机
三角形的三个顶点保持和缸体内壁的接触,产生三个独立的空腔。当转子在缸体中转动时,三个空腔交替的扩大和收缩,来实现吸入油气混合物,压缩,燃烧,然后排气整个过程。
马自达一直以来都在自己的产品中使用转子发动机。从1978年就开始销售的RX-7,可能是有史以来销售最成功的使用转子发动机为动力的汽车。RX-7于1995年在美国停止销售,于是转子发动机被用到新推出的车型上。马自达新车型RX-8,它装备的双转子发动机可以产生最高250马力。
部件
和活塞式发动机一样,转子发动机同样有点火系统和供油系统。下面就让我们来看一看转子发动机的内部结构吧!
转子
转子有三个弧形表面,每个表面就像是一个活塞。每个表面上都有一个空腔,用来增大排量,更大程度的混合汽油和空气。在每两个表面的连接处都有一金属长条来保证燃烧室间的密封,同样,在转子的每边都有金属环来保证侧面的密封。在转子的中间有一副齿牙,齿牙和固定在缸体中间的齿轮紧密啮合。这个齿轮决定了转子的运动轨迹和方向。
缸体
缸体是一个粗略的椭圆形,这样设计的缸体可以保证转子和缸体内壁形成三个密封的空腔。
和活塞式发动机一样,以下4个过程:
进气
压缩
燃烧
排气
进气和排气口是直接铸于缸体上,上面没有阀门,直接和外面相连。
输出轴
注意中间特殊的圆形突出物
输出轴的形状是比较特殊的,上面的圆形突出物的中心线并不在轴的中心线上,而是有一个偏移量。每个圆形突出物和一个转子相配合,作用类似于活塞式发动机中的曲轴。当转子旋转时,带动有圆形突出物的输出轴旋转,在轴上产生扭矩。
所有的这些部件是怎么配合工作的呢?
转子发动机可以看成是按照层来装配的,我们大致可以把它分成5个主要的层。冷却液在所有这些部件的流道中流动。
最外的两端包含着密封圈和输出轴轴承,和装着转子的缸体间也是保持密封的。这些部件的内表非常光滑,以保证密封工作良好。每块上有一个进气口。见下图:
接下来的就是椭圆形的缸体了,上面有一个排气口。
最中间的有两个进气口,分别对应两个转子,并把它们对立开来,它的外表面是非常光滑的。见下图:
转子和中间的齿轮啮合,并且和输出轴相配合。
产生动力
转子每转一周,输出轴上的圆形突出物转动3次
和活塞式发动机类似,也是4冲程的。在这里要注意的是,大部分转子发动机是双火花塞。如果只有一个火花塞,那么在这个狭长的燃烧室里,单火花塞发出的火花可能就不够用。
转子旋转一周,输出轴旋转3周。
转子发动机的优点
更少的活动部件
和活塞式发动机相比,转子发动机有着更少的活动部件。一个双转子发动机只有以下3个主要活动部件:两个转子,一个输出轴。而一个最简单的4缸活塞式发动机拥有至少40个活动部件,包括:活塞、活塞连杆、凸轮轴、阀门,弹簧、正时皮带和曲轴等。因此,更少的活动部件使得转子发动机的可靠性较好,这也是一些飞机制造厂青睐转子发动机的原因。
平顺性好
转子发动机中的所有活动部件都是朝同一个方向连续运动的,相对于活塞式发动机来说,有这更好的平顺性。每个燃烧过程大概持续转子旋转的90度左右,转子旋转1周,输出轴旋转3周,每个燃烧过程相当于输出轴旋转了270度,这就意味着一个单转子发动机在输出轴转动3/4周的时间内一直传递着动力。而单缸的活塞式发动机,在两周的时间里,只有180度的时间里是传递动力的,相当于曲轴转动的1/4的时间里传递动力。
转子发动机的缺点
一般来说,转子发动机比较难达到美国尾气排放标准。
产量的相对较低使得制造费用较高。
狭长的燃烧室和较低的压缩比使得热工效率较低,因此消耗较多的燃料。
与一般往复式引擎的上下连动机件相比较,转子引擎的外壳就等於汽缸,而转子即同等活塞,燃烧室则是由转子与转子外壳、侧边外壳所围出来的空间形成。由於转子的三个顶点分别都设有三角气封所密闭,因此其燃烧室可以各自成为独立进行的三个动作(吸入压缩、爆发膨胀、扫气),基本上转子引擎就是在转子外壳中,让转子与偏心轴来对比回转的简易机构,其中转子内圈的齿数为51、中心轴齿数34,因此曲轴转三圈时转子才自转一圈(51-34=17、17/51=1/3)。
转子外壳
转子外壳为铝合金制,内壁设计成施以硬化的电镀眉形(余摆曲线面),三角锥状的转子则在其中进行卫星运动,另外在此面上还设有火星塞孔及排气埠,此外壳就等於往复式引擎中的汽缸头。
转子
转子(Rotar)的作用就如同往复式引擎中的活塞和连杆,外形方面为了制作出内包路线的形状,因此被设计成三角锥形(侧边的凹槽攸关压缩比),根据回转的状态进排气埠会自动开闭,因而兼具进排气门的功能。
侧边外壳
相当於汽缸本体、汽缸头,由於它是组装在圆筒形转子外壳的侧边,形成一密闭的空间,所以也就是燃烧室的作用。此部分有组合转子的侧边气封、弯角气封与机油油封,并且顶面上还配置一吸气埠,中央则具备支持偏心轴轴承的中心齿轮,这个齿轮会与转子内圈的齿轮咬合,进行著控制转子本身的回转工作。
偏心轴
相对其本身的自转会对转子轴承部位形成偏心作用,因而能将转子回转的作动、爆发力转变为动力,角色同等於曲轴的功能,学名又称为输出轴。
三角气封
配置在转子自体三个顶点的三角气封(Apex Seal),三个垫片分别根据位於其底部的排气压力与弹簧张力,在受到转子外壳压迫的同时,由於侧面而来的排废气推挤垫片沟槽的一方,因而能保持顶点及侧边燃烧室的气密性,有类似於活塞环和排气门的功用。
侧边气封/弯角气封
转子本身除了设有顶端的三角气封以外,在其侧面也设计了侧边气封,而两者结合的部分则是用弯角气封连接,形成一环状的立体构造,关於此侧边和弯角气封的功能性上,它们的角色是与活塞的压力环相当,因此不仅能防止正在作动的压缩排废气外漏,亦具备将转子受热的部分,传导至外壳表面的散热作用。
机油油封
由於转子引擎的机油是利用泵浦强制压送至各部位,为了防止机油穿过转子壁面与侧边外壳的空隙,进一步泄漏至燃烧室里,因此是采O型环油封组装在转子侧面的弹簧上,来避免发生吃机油的情形。
转子引擎的特点
动力绵密直逼V6
转子引擎之优点
1.构造简单、价格低廉,同马力之引擎配件数仅为V-8引擎之半,因配件少,毛病自然少,保养费用亦相对减低。
2.重量与体积极轻小,体积仅V-8之三分之一。
3.因无往复运动机件,引擎运转极平稳。
4.没有局部高温,冷却均匀。没有汽门过热现象,故可提高压缩比及使用辛烷值较低的汽油也不易发生爆震,即使发生爆震,对引擎机件的危害也较小。
5.转速可以增加,而且转速愈高性能高。
6.马力加大容易,欲使马力加大,可将引擎尺寸比例加大,或增加转子数即可解决。
7.在性能、速度、起步、超车及耐用性方面之潜能,远优於往复式引擎。
转子引擎对马自达的影响
MAZDA为了研发转子引擎而败光家产释卖股份,FORD收购33%的股权(股东投资占20%~50%,拥有对该投资公司部份控制力,占有同比率的董事席次(CEO),
并持有同比率的认投资损益,亦即该股东为该投资公司的必要少数(minor),所以FORD掌有MAZDA的行销(注意喔,是行销而非研发),所以只能说FORD是MAZDA最大的股东罢了,况且近来FORD/MAZDA共同技术研发与共用的情况会日益普遍,Metrostart/MAZDA6 的Duratec引擎就是FORD/MAZDA/YAMAHA合作~~
但是!!注意这个,FORD会挑上MAZDA除了MAZDA财务危机外,还有一个问题是FORD在亚洲没有研发据点,主要以欧美为主,MAZDA会变卖家产给FORD除了财务危机外,还包括FORD世界三大车厂的行销手法....
从过去MAZDA系列车种121/323/626/929看不到FORD的影子,倒是亚洲LIATA/TELSTART/TIERRA/PREMACY有著MAZDA的味道,现在底盘共用,技术共享的情况日益普遍,说谁主导谁,这结论也下的太快....最明显的例子除了Metrostart/Mazda6 Duratec Engine,还有下一代的Ford Focus/Mazda Protege/Volvo S40 底盘共用!!
今天关于“马自达rx8转子发动机工作原理”的讲解就到这里了。希望大家能够更深入地了解这个主题,并从我的回答中找到需要的信息。如果您有任何问题或需要进一步的信息,请随时告诉我。
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