● 转子发动机的构成
相对活塞往复式的传统内燃机,转子发动机的结构要简单很多,什么曲柄连杆机构、配气相位机构等,在转子发动机上纷纷被割舍掉,因此也造就了其体积小、重量轻的特点。转子发动机主要由转子外壳、转子、侧边外壳、偏心轴、气封等部件构成。
转子外壳通常由铝合金制造,它相当于传统内燃机的缸体,内部呈“8”字形,内表面有特殊的电镀涂层以增强其耐磨性,通常在外壳的一侧设计有进气口和排气口,在另一侧则安装有火花塞。
转子被设计成弧形边缘的三角形,它相当于传统内燃机中的活塞,它在外壳内做偏心旋转运动。转子的内表面上会有内齿圈,而在转子的三个面上则设计有凹槽,它的大小也直接关乎转子发动机的压缩比。
偏心轴类似于传统内燃机中的曲轴,它将动力直接输出给传动系统,转子在8字气缸内转动,产生偏心旋转运动,推动偏心轴旋转。
在转子的三个顶点上布置有气封(Apex Seal),它类似于活塞环,正是通过它的密封,才将气缸分成三个独立的腔室,气封底部的弹簧可以使其始终与转子外壳的内壁紧密接触。
● 转子发动机的工作原理
转子发动机的基本结构是在一个近似“8”字型的空间中,放入一个三角锥状的转子,转子安装在偏心轴上,当偏心轴旋转时,会带动转子进行偏心旋转运动。在运动的过程中,转子的三个面恰好将内部空间划分为三个独立的腔室。被分隔出来的腔室在转子的运动过程中,其容积会不断地改变,也只有这样才可以使转子发动机利用密闭空间的变化来完成传统四冲程内燃机运转时所进行的进气、压缩、做功以及排气的过程。而这种巧妙的运动特性的产生则要归功于偏心轴以及“8”字型的空间结构的特殊设计。
传统的四冲程往复式活塞发动机中的任意一个汽缸进行一次完整的工作循环,曲轴需要旋转两周,但对于转子发动机来说,这却是另一番崭新的世界。三角转子每旋转一周,可以完成三次进气、压缩、做功、排气的过程,也就是做功三次,而偏心轴则已经旋转了三周,也就是说曲轴与三角转子的转速比为3:1。
这看上去有些令人匪夷所思,而其中的奥秘就蕴藏在简单的机械原理中,通常转子的内齿圈的齿数与中心齿轮的齿数之比为3:2,如果是常规的两个内啮合齿轮的话,二者永远会保持3:2的转速比,而转速比最终定格在3:1,一是基于精心设计的齿数比,另外很重要的则是特殊的偏心旋转运动,即三角转子在自转的过程中还会产生公转运动。