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菱形旋转发动机:奇特的新设计能否超越著名的转子发动机

菱形旋转发动机:奇特的新设计能否超越著名的转子发动机

作者: 姜戈看世界 | 来源:发表于2019-01-20 10:08 被阅读22次

转子发动机就像一个三角形围绕啤酒桶内的杆旋转。这种动力装置深受世界各地发动机厂商的喜爱,因为其设计简单,活动部件最少,从低转速到高转速能平滑过渡,以及排量小但能产生的巨大动力而闻名。

转子发动机

然而,标志性的三角形转子受到其安装在曲轴上的方式的限制,这意味着发动机被限制在大约9000转/分钟,因为曲轴在旋转得过快时就会变弯曲。当然,对于汽车而言,9000转/分钟的已经是很高了,但是能够提高转速可以在其他应用中提供更大的功率。


菱形旋转发动机

十多年来,以(REDA)为名的澳大利亚工程师开发出一种基于变形菱形而不是传统三角形转子的新型旋转发动机设计。这种新的旋转设计被称为Szorenyi旋转,以发动机的发明者和REDA Peter Szorenyi的合作伙伴命名。菱形旋转发动机的主要优势是比转子能够实现更大的功率密度,因为更平衡的设计允许电机转速更高。

另一个主要优势是菱形旋转发动机的转速限制不受转子发动机偏离中心的转子产生的曲轴弯曲的限制。菱形旋转发动机的平衡转子(其中转动它们的曲轴位于转子的中心)使其转速高于转子发动机,其转子的重心偏离曲轴。

转子发动机的历史

转子发动机于20世纪20年代在德国构思,最终于20世纪50年代在德国汽车制造商NSU生产。马自达,以及众多汽车和飞机制造商以及几家摩托车制造商,从NSU获得了转子发动机的许可并开发了自己的版本。马自达将转子发动机用到跑车如RX-7和轿车cosmo上最为著名。

20世纪70年代,NSU因为其早期的转子发动机故障而名声大跌,尽管该公司最终解决了这个问题还是无法挽回。当1973年的石油危机袭来时,马自达正在将几乎所有的生产线转变为转子。从那时起,转子发动机主要用于小众轻量级跑车和豪华大型旅行车,直到马自达在2012年之后停止生产,让各地的转子发动机爱好者失望。

菱形旋转发动机的未来命运

REDA多年来一直在开发一个四腔室 菱形旋转发动机,并在2008年建立了一个功能原型。但是当该公司在2017年与汽车工程师协会发布白皮书时,事情遇到了障碍。英国汽车工程公司的工程师对发动机进行了评估,角部铰链会承受极高的压力负荷,并且难以充分润滑。该发动机设计者减少一个腔室来消除铰链,这简化了发动机并消除了润滑和高负荷问题,但也使菱形旋转发动机回到了转子发动机概念的三腔旋转式闭门器。

菱形旋转发动机旋转保留了转子发动机非动力部件的基本特征,但它仍然具有一个关键优势:菱形旋转发动机的定子采用更圆形的形状。它的转子经受离心力,使它们与燃烧室内衬的顶部密封件一起变形,从而改善了这些腔室的密封性。相比之下,转子发动机的偏心转子经受一个作用于发动机中心的力,这可能导致顶部密封升起,导致腔室之间的气体泄漏。

虽然失去了第四个腔室减少了发动机的排量,但三腔菱形旋转发动机保留平衡转子,使其转速高于等效的转子发动机。假设其最终设计取得成果,菱形旋转发动机面临着一个现实的问题:旋转发动机在世界上的位置是什么?

与风冷发动机一样,旋转发动机也引起了人们的兴趣,大型制造商的生产在世纪之交逐渐消失。转子发动机幸存至2012年,新的排放和燃油经济性标准宣告了转子发动机的死亡。

REDA决定专注于三腔菱形旋转发动机,马自达宣布将恢复转子发动机作为电动车的增程器。这样,马自达转子发动机不会直接驱动车轮,而更像是车载发电机,在紧急情况下,为驱动车轮的电动机产生额外的电力。

菱形旋转发动机的命运仍不清楚,但该设计可首先用于无人驾驶飞行器和轻型飞机,这是转子发动机多年来流行的领域。菱形旋转发动机将成为超轻型飞机和旋翼机的理想发动机,原因与转子发动机相同:动力强劲,重量轻,体积小。

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