為什麼汪克爾引擎(轉子引擎)仍然沒有廣泛使用?

汪克爾博士早在1957年就發明了這傢伙,相對於活塞曲柄引擎也有顯而易見的優勢,當時的難題在於材料要麼密封性不行要麼耐磨性不行使整具引擎壽命縮短,那麼現在材料科技如此發達,這應該不再是什麼難題了吧?(僅僅是猜測,難道仍然沒辦法經濟實惠地解決這個問題?)那麼,在馬自達、斯巴魯嘗試之後為什麼放棄了?是否觸動了某些利益集團?為什麼政府下令(日本政府?)計算應用了汪克爾引擎的汽車的排量時按實際排量的2倍?(維基百科說的,只是這幾天上不去了而且手機碼字所以沒po鏈接,頁面是「轉子引擎」)這是在保護誰?


事實上你提到的那些仍然是難題。哪怕部分解決,帶來的成本亦使其在市場上競爭力不足。

而且轉子引擎有一些缺陷是和結構有關,材料技術的演進並不能完全解決。包括:

1、燃燒室形狀決定了燃燒路徑長、燃燒效率低下。

2、只能用點燃式,這就註定了它與歐洲比較流行的柴油無緣。

3、輸出軸偏高,整車動力總成布置有難度。

排量×2是沒有辦法的。主要是和轉子引擎的做功方式有關。普通四衝程活塞發動機單個氣缸轉動兩圈才有一次點火做功,而轉子引擎單個轉子主軸轉動一周就有三次點火做功。這麼大致計算一下,廣泛使用的四缸四沖發動機曲軸每轉動一圈的平均點火次數是兩次,而常見的雙轉子引擎主軸轉動一圈的點火次數是6次。實際上按照實際排量×2計算已經算是比較便宜了。

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更新一下排量×2的計算依據。

排量×2的依據演算法基礎是「讓所有氣缸完成一次完整的四個衝程所走的轉數」。轉子掃一圈,所有的三個燃燒室都完成完整的四個衝程,而活塞發動機則必須轉兩圈。

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當然轉子和曲軸之間有一套偏心旋轉機構,靠齒輪進行嚙合,13B的曲軸轉速是轉子轉速的3倍。

所以詳細演算法可以這麼來計算。(以下語言表達可能會有些混亂,以Mazda 13B為例)。

首先說一個前提就是Mazda 13B略顯奇葩的排量標註。所謂的1.3公升排量(雙轉子),實際上是單個燃燒室的排量為654cc,兩個轉子加起來是1308cc。這種標註方法就有些耍流氓,因為一顆轉子周圍實際上應當是有三個燃燒室。

工作的時候,轉子旋轉一圈,曲軸旋轉三圈,此時所有三個燃燒室完成一次完整衝程。這就是說,平均算下來,曲軸旋轉一圈,一個燃燒室做功一次。而活塞發動機一個氣缸為一個燃燒室,仍然是曲軸兩圈,燃燒室做功一次。

換句話說,到曲軸上×3的轉速,被Mazda用一個燃燒室排氣量當成一個轉子排氣量的排量標註給抹平了。


整個問題都出在「應該」兩字

可惜「應該」不成立

於是所有假設都被推翻


1.耐磨和密封至今未能完美解決

2.你要是仔細搜一下轉子引擎的工作原理就應該知道為什麼排量要x2


因為轉子引擎根本沒有多少真正的優點。

從結構上來講,轉子最大的優勢是活動部件少。理論上來說應該比較可靠。然而磨損問題徹底毀了這點優勢。目前沒有準確的數字,但據說到了13萬公里的時候RX8就需要大修了。2000年以後生產的汽車,大多數發動機的壽命都要比那長很多。而且這個磨損問題就像鬼魂一樣纏著車主,不少轉子車的車主都會及其嚴格得按照里程數換機油,而且還不敢用合成機油(容易漏)。想出手也不容易,除了轉子引擎死忠很少有人想趟這個渾水。

排量小—只在有排量稅的國家可以鑽鑽政策漏洞,實際排量一點不小。

轉速高—發出的噪音更大,對於性能來說沒有什麼用。

至於缺點就太多了,磨損,燒機油,油耗高。轉子引擎罕見,會修的人少,零件也不好找。

那到底有沒有真正的優點呢?有啊,比其他相同馬力的發動機輕一些,小一些。不過現在小排量+渦輪其實也差不到哪去了


轉子發動機的工作原理是三角轉子繞偏心軸在汽缸里運動,三角轉子把汽缸分為三個空間,三個空間通過轉動改變空間大小完成進氣,壓縮,做功和排氣四個衝程。轉子轉一周做功三次,這與普通的發動機相比能輸出更高的轉矩。由於只有偏心軸與轉子兩個轉動部件,且無需和普通發動機一樣用曲柄滑塊機構把直線運動轉化為轉動,可以大大簡化其結構,所以可以做成輕量化的發動機。當然其優點還有運動平穩,高速性能好的優點。

當然缺點也是很明顯的,由於壓縮比較低和其燃燒室的形狀不利於燃燒完全,增加了油耗。壓縮比低也無法使用壓燃的方式點火,所以就告別了柴油機。當然現在也可以使用氫氣或者天然氣,不過還是克服不了這個弱點。更重要的是磨損問題,三角轉子與汽缸接觸的位置不停變化,無法做到完全密封,而且密封片與缸體是線接觸,磨損快容易漏氣。這些問題以現在科技是無法短時間解決的。當然傳統廠家對四衝程發動機投入了研發資金,肯定不願意轉子發動機做好。而且這東西還不一定能做好。


即使材料再牛逼密封性還是不能做到完美,依然會有燃油在進排氣過程中直接不燃燒就被排出,導致油耗增大


這些問題不僅沒有解決,而且若干年後人們發現轉子引擎可靠性太差。只有RX7這樣的經典車款會有人願意花大價錢維修保養引擎,其他車款早早就報廢了。RX8的二手車價格算是比較低的


正好上個學期做了一個Wankel engine的presentation,那就把裡面一些內容再寫在這裡吧。

本人是機械工程專業的學生,Engine只是上學期學的一門課,回答如有紕漏還望原諒。

首先,轉子引擎並不是只有Wankel 這一種,wankel engine只是轉子引擎里最出名和應用最多的而已。

wankel engine的優點有人提到了,無非是發動機相同質量下能夠提供更多的功率、振動小之類的。

它的缺點也很明顯,先不說零件造型奇葩的問題。

一個是密封性不好,現在有了提高密封性的方法,如下圖:

另一個是燃燒室形狀怪異且整體比較長,導致燃料混合氣在裡面很難完全均勻燃燒,因此排放問題嚴重。

關於整個wankel engine的改進,能查到的論文里,伯明翰大學提出了一個方案,叫做micro Wankel engine。為什麼叫Micro呢,因為很小啊。可以看Fig.1 的尺寸。這個方案分為2步,第一步是造出一個小的cryogenic CO2 engine,其實這不再是一個內燃機,倒有點像熱機。「燃料」是液態二氧化碳,引擎運轉的動力就是CO2氣化所帶來的體積膨脹。

The Wankel engine operates on the Otto cycle, consisting of four thermodynamic phases: fuel suction, compression, combustion and exhaust. The combustion phase pushes the triangle-shaped rotor to rotate inside the housing, and mechanical power is delivered by the moving rotor. Within a complete rotation, each side of the triangle-shaped rotor performs one Otto cycle, and three Otto cycles are completed totally by the engine. In the CO2 Wankel engine, the engine housing has been redesigned. Compared to the conventional Wankel engine, a section of the epitrochoidal curve of the housing has been modified by a 200mu m offset towards the outside, as shown in Fig. 1. This is to eliminate the compression phase of the Otto cycle while keeping the expansion phase. 【1】

第二步就是進一步造出內燃的micro engine啦,然而論文只講了stage 1,就再也沒有下文了。所以從學術上講,wankel engine還沒被完全的改進和完善。這也制約了它的進一步發展和實用。


耗油大還算好就是排放不達標


馬自達現在還沒有放棄,,真心是情懷啊


低速扭力不夠


雖然排量可以放大,但是油耗還是很高啊!


從運動上看起來就不完美


你說的這些問題都沒有解決,等待馬自達復活轉子引擎。


沒有在汽車上廣泛使用
e 沒有廣泛使用


還耗油!


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