近期,陕西新年动力科技有限公司通过10余年对发动机的研究终于在德国人汪克尔转子发动机的基础上有了新的突破。成功研制出“新型8字形转子发动机”,发动机总设计赵新年老师表示,该发动机只有传统柴油机发动机重量的十分之一,而燃油效率是燃气涡轮发动机的两倍。
汪克尔转子发动机(左)8字转子发动机(右)
赵老师通过10几年不懈努力,对各种发动机结构的研究,数次图纸的修改,设计出了200——300马力级别的国产重油转子发动机。目前发动机的缸体已经完成加工,受加工工艺的限制目前发动机内部转子结构正在加工中。公司研发人员表示8字形转子发动机占用空间小,相同的重量,比涡轮轴发动机燃油效率提高2——4倍。
8字形转子发动机的运动特点是:8字形转子发动机在动力结构上沿用了德国人汪克尔的双转子结构特点,中心绕输出轴中心公转的同时,8字转子本身又绕其中心自转。在8字转子转动时,以8字转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得8字转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似“梅花形”状。8字形转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气。8字转子自转一周,发动机点火做功三次。由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同。
8字形转子发动机的诞生对我国发动机行业的发展有着巨大的推动作用。它从根本上解决了三角转子发动机自身面临的缺点:
油耗高,污染重。由于三角转子机械结构本身的问题,三角转子的发动机压缩比没有压缩比,使得燃烧不够充分。8字形转子发动机从设计上改变了三角转子的机械结构。使得发动机的压缩比可以根据选择的燃油,调整发动机燃烧室的空间,改变发动机的压缩比。8字形转子发动机最高压缩比可达1:30。
磨损严重,零部件寿命短。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。8字形转子发动机将原来动态的密封片改为静态密封。引擎的相邻容腔间完全被隔离,并且径向密封片上与缸体接触的位置始终不变。三个燃烧室完全隔离(密封),径向密封片基本没有磨损,并且公司从材料上选用“陶瓷”材料作为密封片,从根本上解决了三角转子发动机运动隔离密封结构,磨损严重,零部件寿命短的问题。
8字形转子双引擎的转子每旋转一圈就完成6次做功,与一般的四冲程发动机每旋转两圈才做功一次相比,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8字形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相比具有进、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,8字形转子引擎的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心、震动小等。
8字形转子发动机切面图(左),外形图(右)
8字形转子发动机的引擎结构及工作结构设计,在完成高压缩比的同时,可以采用汽油、柴油、煤油,天然气等各种气体为燃料。8字形转子发动机可以做成各种超大马力的柴油发动机和汽油发动机。其优越的节油和环保性能,以及大功率、高转速等的特性,使其应用将更加广泛。未来8字形转子发动机将在无人机上、汽车上、船舶等多个机械领域有着重要的意义。