改进的转缸发动机刷新传统内燃机概念

一线天

内燃机自从被发明以来，其工作形式一直没有太多的变化。转子发动机、转缸发动机这些结构特殊、与现代发动机工作形式不同的发动机，因为在当时的环境下其自身的结构特点与缺陷无法避免，大多昙花一现，现在已难觅踪影。虽然转子发动机还有个别公司在使用，但也是一枝独秀。然而随着时代的发展，当现代的发动机无法满足人们需要时，研究者们的目光又重新回到了过去。

  曰前，弗吉尼亚州的发明家Gary Greenwell 已经着手研制一种名为“RIDE’’的新型转缸式发动 机。这种新型的转缸式发动机整合了汽缸转动时 的飞轮效应，并把它作为一种类似于混合动力系统中的能量储备单元来使用。Greenwell先生在汽车发动机领域拥有30余年的丰富经验。他认为
RIDE发动机能够将燃烧所产生的能量和动能互相转化并储存下来。利用这一优点，在无需额外 配置电动机和蓄电池组的情况下，RIDE发动机就
可以达到100～120英里/加仑的经济性汽车油耗。这在当前全球石油短缺的大环境下很是吸引人。

  Greenwell试制的这种新型发动机是以第一次世界大战时著名的Gnome转缸式航空发动机为蓝本做的修改。修改后的新型发动机将发动机的本体与飞轮结合了起来。这使得运转起来的发动机本体能起到像纺纱时自由旋转的调速飞轮一样的作用，从而成为了一种基于飞轮效应的具有调速功能的混合动力发动机。

  在一个世纪前发明的Gnome星形转缸发动机看起来不符合人的直觉感知。本应在发动机中旋转的曲轴被固定在飞机上，而与螺旋桨相连的发动机本体和汽缸盖却绕着发动机曲轴旋转，螺旋桨和发动机的本体作为一个整体结构在转动。

当时采用这种结构主要是为了解决飞机发动机的散热问题，因为旋转的缸体可以利用空气自然冷却，这样发动机就不必需要独立的散热装置，减轻了发动机的重量。这在提高飞机的性能上非常重要。

  早期的许多航空发动机就是根据这一原理设计的。曲轴箱和汽缸朝同一个方向转动，活塞往另一个能达成平衡的方向运动。因为在这种发动机中没有以往复形式运动的部件所以也就需要笨重的平衡组件 曲轴箱和汽缸的动量被流畅地、有节奏地输出，因此也就不需要一个大的飞轮。在当时相比其他设计结构，这种转缸式发动机拥有最佳的质量动力输出比。

  然而，这种结构也有许多不足，尤其是这种设计完全没有考虑到对润滑系统造成的浪费。由于离心力的作用，润滑油在发动机的第一行程中便被抛了出去。因此由于飞机受到所能装载的燃油和润滑油总量的限制，飞行里程相应受到限制。此外，曲轴箱和汽缸的旋转也制造了一种类似陀螺仪的效果，增加了C控飞行的难度。对于战斗机而言，这显然不利。于是，转缸式发动机逐渐淡出航空发动机舞台。

  Greenwell便是针对转缸式发动机的这些设计做了一些重大的改进。他把汽缸盖和活塞的位置进行了颠倒，改变了过去把汽缸盖当作星型转缸式发动机汽缸本体的一部分而参与旋转的问题。同时，Greenwell先生将活塞与位于活塞外部的一个圆环连接在一起，并把汽缸盖安置在曲轴的这一面上。做了这些改进后，RIDE发动机就不像Gnome发动机那样需要连杆，在汽缸盖上也没
有了气门。随着外部连接汽缸的环转动，进气口和排气口被打开和关闭，这些功能得以取代。而且因为Greenwell将汽缸盖移近至固定的中心位置，并在此安设了进、排气口，这样就不必像过去那样需要一系列的气门部件。

  汽缸盖和活塞的位置互换还解决了润滑油进入汽缸后由于离心力而被甩出的问题。而且，为了彻底解决润滑油系统的损失问题，RIDE发动机所采用的润滑系统，更为类似航空发动机上的干式润滑系统。受压的润滑油被输送至发动机中心，并通过离心力的作用分配到周围的部件上，而在那里将有小型的循环泵能将润滑油重新压至中心。

  RIDE发动机可以作为点燃式内燃机运用，但它更是一种理想的压燃式内燃机。这是因为该发动机的关键发明是能量转化系统：可以移动的曲轴在相应的发动机管理系统指挥下，能使发动机的工作状态发生转变，从动力驱动模式转变到飞轮模式工作。转换模式后转缸发动机本体便整体变为了一个大飞轮。

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