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旋轉活塞式發動機

2014-12-16 瀏覽量 2870

燃燒室內產生的高溫高壓燃氣推動活塞旋轉以產生動力的內燃機。動力由主軸輸出。自1876年德國人N.A.奧托發明往復活塞式內燃機后，人們就曾試圖創制轉子式內燃機，但都因轉子密封問題而失敗。雖然旋轉活塞式泵和壓縮機等已獲得應用，但是旋轉活塞式發動機直到1954年聯邦德國工程師F.汪克爾在密封技術上有了突破之后才得以實現。他于1957年制成第一臺旋轉活塞式發動機，有人稱之為汪克爾發動機。它經過改進具有功率高、振動小、運轉平穩、結構簡單輕小等優點。但這種發動機只適用于高轉速，因燃料經濟性差低速性能不佳，排氣性能也不太理想，故未能廣泛使用。至80年代僅用在個別型號轎車以及極少數直升飛機、雪橇和舷外機上。
圖1 [旋轉活塞式發動機基本組成]為旋轉活塞式發動機的基本組成。缸體內壁有 “8”字形的特定氣缸型面，兩側用端蓋封閉，缸體和端蓋均為固定件。在氣缸內裝有弧邊三角形旋轉活塞。發動機主軸（輸出軸）由軸承[軸承:軸承（“Bearing”，日本人稱“軸受”）是在機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數的部件。也可以說，當其它機件在軸上彼此產生相對運動時，用來降低動力傳遞過程中的摩擦系數和保持軸中心位置固定的機件。]支承在缸體上。外齒小齒輪與主軸同心，固定在端蓋上。在主軸的偏心軸頸上通過軸承[軸承:軸承（“Bearing”，日本人稱“軸受”）是在機械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數的部件。也可以說，當其它機件在軸上彼此產生相對運動時，用來降低動力傳遞過程中的摩擦系數和保持軸中心位置固定的機件。]套裝著旋轉活塞。旋轉活塞的另端固定有同心的內齒大齒輪。發動機運轉時，外齒的小齒輪不動，活塞上的內齒大齒輪繞外齒小齒輪嚙合旋轉作行星運動。旋轉活塞繞偏心軸頸的軸線自轉，偏心軸頸又繞主軸軸線公轉。內齒大齒輪與外齒小齒輪的齒數比為3:2，故活塞的自轉速 度與公轉速度之比為1:3，即主軸的轉速為活塞繞偏心軸頸的轉速的3倍。
活塞的 3個頂角裝有密封片與氣缸壁緊密接觸?；钊那昂蠖嗣嫔?3個弧邊均用密封條密封。缸體的一側設有進氣口和排氣口,在對側裝有火花塞。活塞的3個弧邊與氣缸型面之間形成 3個容積作周期性變化的工作腔（圖2[旋轉活塞式發動機工作過程]）。當活塞在位置a、b時,可燃混合氣充滿氣缸工作腔；當活塞沿順時針方向旋轉至位置c時，工作腔內可燃混合氣開始受到壓縮,直至位置d。此時工作腔容積最小，并由火花塞點火,至位置e時可燃混合氣燃燒并膨脹，推動活塞旋轉至位置f。當活塞頂角A轉過排氣口時即開始排氣,廢氣從排氣口排出（位置g、h）。活塞旋轉達到位置a時排氣結束,然后開始下一循環。
活塞在氣缸內旋轉一周，火花塞發火3次，即完成3個循環。汪克爾發動機是按奧托循環工作的，可以燃用汽油或氣體燃料。至于用柴油按狄塞爾循環工作的旋轉活塞式發動機，因為缸內壓縮空氣壓力和燃燒壓力更高，更難于解決漏氣問題，故一直沒有正式產品問世。
參考書目
辛幼編著：《三角轉子發動機》，科學出版社，北京，1981。
孫劍華
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