混合动力可变排量燃气转子发动机
(一) 发动机的现状:据调查显示,现在我国的汽车发动机技术与世界先进技术还有不小的差距,高性能发动机关键技术掌握在西方发达国家手中,我国每年进口的高性能发动机过百万台,我国车企很大的一部分利润送给了国外发动机制造商。进口高级汽车更是国人对高性车辆所认定的代名词。国产汽车只是普通国民的代步工具而已。要改变人们的这个观念,就得掌握全球领先的发动机制造技术才行。
(二) 未来发动机的发展趋势:大家都明白,汽车发动机决定了汽车的质量,是汽车的核心。打造优良的汽车发动机成了提升汽车质量品牌的关键。国内无论是整车企业还是专业的发动机制造企业都在加大研发力度,以求在激烈的市场上占据一席之地。外资企业也蜂拥而至,试图在前景光明的中国发动机市场分杯羹。由于石油短缺和环保的双重压力,企业纷纷投入绿色柴油机、替代燃料发动机、小型汽油机等产品的研发。高燃效、低耗能与低污染是未来发动机的研发方向。
(三) (1)活塞内燃发动机,三角转子发动机的工作方式与优劣:大家都知道活塞发动机的工作分吸气,压缩,燃烧,排气等,在吸气的同时不能压缩,做工与排气,在做工的同时不能做吸气,压缩与排气,也就是说一个小时内只有15分钟是做工的,剩下45分钟是为做工作准备的。时间利用率只有四分之一。活塞的运动是直线的,如一个运动员4*100米跑步,从起步---加速---减速---停止到转向起步---加速---减速---停止。如此往复的工作不能起连续惯性,损失了大量的动能。效率低下是活塞发动机的先天缺陷。活塞的运动是定向的,也就是说不均匀的运动会造成了发动机极大的振动,增加的机器的磨损与疲劳。活塞发动机有曲轴连杆与气门等很多各种各样的部件,为了能提高发动机的性能,现在的发动机很多都增加了涡轮增压等。太多的部件在增加重量与成本的同时又增加了故障的发生。(2)转子发动机和您汽车中的发动机一样,是一种内燃发动机,但其工作方式却与传统的活塞式发动机完全不同。在活塞式发动机中,同一空间内(气缸)要交替完成四项不同的作业——进气、压缩、燃烧和排气。转子发动机同样也要完成这四项作业,但是每项作业是在各自的壳体中完成的。这就好像每项作业有一个专用气缸,活塞连续地从一个气缸移至下一个气缸。 与活塞式发动机一样,转子发动机也是利用空气、燃油混合气燃烧产生的压力换为为汽车提供动力的旋转运动。在转子发动机中,燃烧产生的压力保存在壳体和三角形转子(在该发动机中用来代替活塞)构成的密封室中,转子发动机的转子和壳体:这些零件取代了活塞式发动机中的活塞、气缸、气门、连杆和凸轮轴。转子的顶点与壳体接触,从而形成三个独立的气室。转子不停地围绕燃烧室运动,三种体积的气体交替膨胀和收缩。正是这种膨胀和收缩将空气和燃料吸入发动机,然后对此混合气体进行压缩,并在气体膨胀时生成有用的动力,最后排出废气。转子发动机采用四冲程燃烧循环,这与活塞式发动机环相同。但在转子发动机中,它是以一种完全不同的方式完成的。
吸气 循环进气阶段从转子顶点经过进气口时开始。在进气口接通缸室的那一刻,缸室的体积接近其最小值。当转子转过进气口时,缸室的体积将增大,从而将空气、燃油混合气吸入缸室。
当缸室的顶点经过进气口时,该缸室即被密封,然后并开始压缩。
压缩
当转子继续在壳体内运动时,缸室的体积会变得更小,进而压缩空气、燃油混合气。当转子的面转到火花塞处时,缸室的体积再次接近最小。这是燃烧的起点。
燃烧
多数转子发动机有两个火花塞,燃烧室比较狭长。如果只有一个火花塞,火焰的蔓延速度会很慢。当火花塞点燃空气、燃油混合气时,会迅速产生压力,驱动转子运动。
燃烧的压力会驱动转子沿着缸室体积增大的方向移动。燃烧气体继续膨胀,推动转子并产生动力,直至转子的顶点再次经过排气口。
排气
当转子的顶点经过排气口时,高压燃烧气体会释放到排气装置中。当转子继续运动时,缸室开始压缩,迫使剩余废气排出。当缸室体积接近最小时,转子的顶点将经过进气口,整个循环再次开始。
转子发动机的一个亮点是,转子的三个面始终作用于循环的某部分——在转子转满一周时,将有三个燃烧冲程。但是请注意,转子每转一周时,输出轴将旋转三周,这意味着针对输出轴的每次旋转都有一个燃烧冲程。
与传统的活塞式发动机相比,转子发动机有以下几个突出优点。
运动零件更少 与四冲程活塞式发动机相比,转子发动机的运动零件要少得多。双转子发动机主要有三个运动零件:两个转子和一个输出轴。即使最简单的四缸活塞式发动机也至少有40个运动零件,包括活塞、连杆、凸轮轴、气门、气门弹簧、摇臂、正时皮带、正时齿轮和曲轴等。
运动零件的减少意味着转子发动机的可靠性更高。这就是为什么某些飞机制造商(包括空中客车在内)倾向于使用转子发动机而非活塞式发动机的原因。
更顺畅
转子发动机中所有零件均沿一个方向持续旋转,不需要像传统发动机中的活塞那样剧烈地变换方向。通过利用定向旋转配重物来消除震动,转子发动机实现了内部平衡。
转子发动机中的动力输出也非常顺畅。因为每次燃烧可使转子旋转90度,并且转子每旋转一周,输出轴将旋转三周,所以每次燃烧可使输出轴旋转270度。这意味着单转子发动机的一次燃烧可为每个输出轴四分之三的旋转提供动力。而单缸活塞式发动机完成一次燃烧需要曲轴(活塞式发动机的输出轴)旋转两周,且燃烧使曲轴旋转180度;也就是说,曲轴每次旋转只有四分之一能获得动力。
更缓慢
由于转子的旋转速度是输出轴的三分之一,因而发动机的主要运动零件的运动速度比活塞式发动机要慢得多。这也有利于提高可靠性。
优缺点转子引擎的转子每旋转一圈就作功一次,与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比,具有高马力容积比(引擎容积较小就能输出较多动力)的优点。另外,由于转子引擎的轴向运转特性,它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转转速。整个发动机只有两个转动部件,与一般的四冲程发动机具有进、排气活门等二十多个活动部件相比结构大大简化,发生故障的可能性也大大减小。除了以上的优点外,转子引擎的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心等。缺点 相对地,由于三角转子引擎的相邻容腔间只有一个径向密封片,径向密封片与缸体始终是线接触,并且径向密封片上与缸体接触的位置始终在变化,因此三个燃烧室非完全隔离(密封),径向密封片磨损快。引擎使用一段时间之后容易因为油封材料磨损而造成漏气问题,大幅增加油耗与污染。其独特的机械结构也造成这类引擎较难维修。
(四) 混合动力可变排量燃气转子发动机:首先,使用混合动力与燃气是为了机器更有效的工作方式和更有效的环保同时降低使用成本,混合动力转子发动机是由一个转子发动机与一个直流电机组合成的,当发动机处于停止状态时,电机起到起动发动机的作用,运转状态时电机起到加力助力的作用,或者当作惯性力的飞轮使用。这个混合动力转子发动机与三角转子发动机结构上与工作方式有上很大的不同,在保留了三角转子发动机的优点的同时解决了三角转子发动机的缺点,发动机的排量可以进行改变,当车在巡行时可以变为很小的排量状态,发动机需要大动力输出时加大排量,同时电机也可以一起工作以求得到足够的动力,这种发动机既可以处于连续工作,也可以间歇式的工作,电机能够处于发电状态与电机助力状态。由于发动机的转动摩擦力非常小,转动非常轻盈,发动机在运行时也可以使电机处于超低频工作状态以节省燃料。为了能得到最佳的节能性与最强的动力,发动机设计了尾气回收再利用结构,尾气与燃料燃烧时产生的力一起推动发动机转动.如此循环往复的利用尾气,使得能耗非常的低.另外,混合动力转子发动机只有一个转动部件,运行非常平稳,轻盈,没有活塞发动机的爆振与激烈振动,没有三角转子发动机的高磨损与高油耗,这个机器的磨损非常小,稳定性大幅提高,转速范围很宽能适应不同的场合需要,由于结构合理简单,生产成本低廉,更有利于市场的认可。市场前景是非常巨大的。