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旋轉活塞式發動機

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1簡介

轉子式發動機
rotary engine
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.奧托發明往複活塞式內燃機后,人們就曾試圖創製轉子式內燃機,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後才得以實現。他於1957年製成第一台旋轉活塞式發動機,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於高轉速,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。

2基本組成

圖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)由軸承支承在缸體上。外齒
旋轉活塞式發動機

  旋轉活塞式發動機

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。

3工作原理

活塞的3個頂角裝有密封片與氣缸壁緊密接觸。活塞的前後端面上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)。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,並由火花塞點火,至位置e
旋轉活塞式發動機

  旋轉活塞式發動機

時可燃混合氣燃燒並膨脹,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,然後開始下一循環。
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。至於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,更難於解決漏氣問題,故一直沒有正式產品問世。

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