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旋转活塞式发动机

2014-12-16 浏览量 2868

燃烧室内产生的高温高压燃气推动活塞旋转以产生动力的内燃机。动力由主轴输出。自1876年德国人N.A.奥托发明往复活塞式内燃机后，人们就曾试图创制转子式内燃机，但都因转子密封问题而失败。虽然旋转活塞式泵和压缩机等已获得应用，但是旋转活塞式发动机直到1954年联邦德国工程师F.汪克尔在密封技术上有了突破之后才得以实现。他于1957年制成第一台旋转活塞式发动机，有人称之为汪克尔发动机。它经过改进具有功率高、振动小、运转平稳、结构简单轻小等优点。但这种发动机只适用于高转速，因燃料经济性差低速性能不佳，排气性能也不太理想，故未能广泛使用。至80年代仅用在个别型号轿车以及极少数直升飞机、雪橇和舷外机上。
图1 [旋转活塞式发动机基本组成]为旋转活塞式发动机的基本组成。缸体内壁有 “8”字形的特定气缸型面，两侧用端盖封闭，缸体和端盖均为固定件。在气缸内装有弧边三角形旋转活塞。发动机主轴（输出轴）由轴承[轴承:轴承（“Bearing”，日本人称“轴受”）是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。]支承在缸体上。外齿小齿轮与主轴同心，固定在端盖上。在主轴的偏心轴颈上通过轴承[轴承:轴承（“Bearing”，日本人称“轴受”）是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件。也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。]套装着旋转活塞。旋转活塞的另端固定有同心的内齿大齿轮。发动机运转时，外齿的小齿轮不动，活塞上的内齿大齿轮绕外齿小齿轮啮合旋转作行星运动。旋转活塞绕偏心轴颈的轴线自转，偏心轴颈又绕主轴轴线公转。内齿大齿轮与外齿小齿轮的齿数比为3:2，故活塞的自转速度与公转速度之比为1:3，即主轴的转速为活塞绕偏心轴颈的转速的3倍。
活塞的 3个顶角装有密封片与气缸壁紧密接触。活塞的前后端面上 3个弧边均用密封条密封。缸体的一侧设有进气口和排气口,在对侧装有火花塞。活塞的3个弧边与气缸型面之间形成 3个容积作周期性变化的工作腔（图2[旋转活塞式发动机工作过程]）。当活塞在位置a、b时,可燃混合气充满气缸工作腔；当活塞沿顺时针方向旋转至位置c时，工作腔内可燃混合气开始受到压缩,直至位置d。此时工作腔容积最小，并由火花塞点火,至位置e时可燃混合气燃烧并膨胀，推动活塞旋转至位置f。当活塞顶角A转过排气口时即开始排气,废气从排气口排出（位置g、h）。活塞旋转达到位置a时排气结束,然后开始下一循环。
活塞在气缸内旋转一周，火花塞发火3次，即完成3个循环。汪克尔发动机是按奥托循环工作的，可以燃用汽油或气体燃料。至于用柴油按狄塞尔循环工作的旋转活塞式发动机，因为缸内压缩空气压力和燃烧压力更高，更难于解决漏气问题，故一直没有正式产品问世。
参考书目
辛幼编著：《三角转子发动机》，科学出版社，北京，1981。
孙剑华

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