《汽车新技术》课件-3.转子发动机

第三讲

转子发动机第一章转子发动机的发展历程发动机是汽车最为关键的部分，是决定车子性能的最重要的因素，犹如人的心脏。大部分人都知道我们日常用的是活塞往复式发动机，又分为两冲程发动机和四冲程发动机，但是还有一种不为大部分人所熟知应用很少的发动机，那就是转子发动机，又叫汪克尔发动机。这种发动机的结构紧凑轻巧，运转宁静畅顺，也许会取替传统的活塞式发动机。

1959年，世界上第一台转子发动机才由德国工程师菲利克斯·汪克尔发明出来，第一台转子发动机名为KKM400型转子发动机。 70年代石油危机爆发，各国忙于应付各方面的困难而无暇顾及发展转子发动机，唯有马自达公司仍然深信转子发动机的潜力，独自研究和生产转子发动机，并为此付出了相当大的代价。他们逐步克服了转子发动机的缺陷，成功地由试验性生产过渡到商业性生产，并将安装了转子发动机的RX－7型跑车打入了美国市场，令人刮目相看。第二章转子发动机的主要结构比起活塞式发动机宏大的曲柄连杆机构，庞杂的配气机构，转子发动机的结构可以说简略了很多背，活动部件也只有转子和输出轴，没有气门，没有凸轮轴，没有正时链条。双转子发动机主要包含五层，它们由一圈长栓压在一起。并且包含两个转子和一根输出轴。

转子发动机主要由转子、缸体和输出轴组成

转子转子有三个弧形表面，每个表面上都有一个空腔，用来增大排量，更大程度的混合汽油和空气。在每两个表面的连接处都有一金属长条片来保证燃烧室间的密封，同样，在转子的每边都有金属环来保证侧面的密封。在转子的中间有一副齿牙，齿牙和固定在缸体中间的齿轮紧密啮合。这个齿轮决定了转子的运动轨迹和方向。

缸体的最外的两端包含着密封圈和输出轴轴承，和装着转子的缸体间也是保持密封的。这些部件的内表非常光滑，以保证密封工作良好。每块上有一个进气口。如图为双转子汪克尔发动机的一个端部分层部件。

缸体转子发动机缸体分五层分为最外端的端部分层、第二层和中间层。这是包含转子的壳体部分。表面非常光滑。包含转子的转子壳体部分注意排气口的位置。由外向内第二层是椭圆形的转子壳体。中间一层部件包含两个进气口，分别用于两个转子。它还用于将两个转子分开，因此其外表面非常光滑。中间层部件包含每个转子的另一个进气口。中间层

输出轴有一些离心式圆形凸轴，也就是说，它们偏离了轴的中心线。一个转子与一个凸轴相合。这些凸轴的作用类似于活塞式发动机中的曲轴。当转子沿其路径在壳体内转动时，会推动这些凸轴。由于凸轴是以离心方式安装在输出轴上的，因此转子施加给凸轴的力在输出轴中产生力矩，从而使输出轴旋转。

输出轴的构造三、转子发动机的工作原理

与传统发动机一样，转子发动机也有进气、压缩、做功、排气、四个冲程。黄色：新鲜气；红色：压缩、点火；灰色：废气

黄色：新鲜气；红色：燃烧做功；灰色：废气

转子发动机的运动特点是：三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转。在三角转子转动时，以三角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。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹（即汽缸壁的形状）似“8”字形。三角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，三角转子自转一周，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。转子发动机的运动特点

一般发动机是往复运动式发动机，工作时活塞在气缸里做往复直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，具有较大优势。

1.体积小重量轻：转子发动机有几个优点，其中最重要的一点是减小了体积和减轻了重量。在运行安静性和平稳性两方面，双转子相当于直列六缸往复式发动机。在保证相同的输出功率水平前提下，转子式发动机的设计重量是往复式的三分之二，这个优点对于汽车工程师们有着无比的吸引力。特别是近年来，在防撞性（碰撞安全）、空气动力学、重量分布和空间利用等方面的要求越来越严格的情况下。四、转子发动机的特点2.精简结构：

由于转子发动机将空燃混合气燃烧产生的膨胀压力直接转化为三角形转子和偏心轴的转动力，所以不需要设置连杆，进气口和排气口依靠转子本身的运动来打开和关闭；不再需要配气机构，包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等，而这在往复式发动机中是必不可少的一部分。综上所述，转子发动机组成所需要的部件大幅度减少。3.均匀的扭矩特性：

根据研究结果，转子发动机在整个速度范围内有相当均匀的扭矩曲线，即使是在两转子的设计中，运行中的扭矩波动也与直列六缸往复式发动机具有相同的水平，三转子的布置则要小于Ｖ型八缸往复式发动机。4.运行更安静，噪音更小：对于往复式发动机，活塞运动本身就是一个振动源，同时气门机构也会产生令人讨厌的机械噪音。转子发动机平稳的转动运动产生的振动相当小，而且没有气门机构，因此能够更平稳和更安静的运行。5.可靠性和耐久性：转子的转速是发动机转速的三分之一。因此，在转子发动机以9000rpm的转速运转时，转子的转速约为该转速的三分之一。另外，由于转子发动机没有那些高转速运动部件，如摇臂和连杆，所以在高负荷运动中，更可靠和更耐久。在1991的勒芒汽车赛中的大获全胜就充分证明了这一点。.

相对于往复式发动机的比较，转子发动机有如下缺点，耗油量比较大。这主要是转子发动机燃烧室的形状不