转子发动机的结构原理

摘要

目前在商品汽车上普遍使用往复式活塞发动机。还有一种知名度很高，但应用很少的发动机，这就是三角活塞旋转式发动机。转子发动机又称为米勒循环发动机。它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放，与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同。这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明，在总结前人的研究成果的基础上，解决了一些关键技术问题，研制成功第一台转子发动机。

本文将简要介绍转子发动机的发展历史、结构、工作原理、以及其特点和发展方向。

目录

第一章转子发动机的发展历程

第一节转子发动机的发明

第二节转子发动机的应用

第二章转子发动机的主要结构

第一节转子发动机总成

第二节转子发动机的主要零件

第三章转子发动机的工作原理

第一节转子发动机的工作过程

第二节转子发动机与传统发动机的比较

第四章转子发动机的特点及发展方向第五章结论

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。

第一节转子发动机的发明

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。

汪克尔于1902年出生在德国，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。在1924年，汪克尔在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制，在1927年，诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。60年初在德国生产出第一辆装配了转子发动机的小跑车。

实际上在过去的400年中，许多发明家和工程师一直都想开发一种连续运转的内燃机。人们希望有朝一日往复活塞式内燃机将被优雅的原动力引擎所取代，它的运动轨迹应该非常接近人类伟大的发明之一：轮子。

在十六世纪末期，在出版物中首次出现"连续运转内燃机"的说法。连杆和曲柄机构的发明人詹姆斯.沃特(James Watt, 1736-1819)，也曾研究转子式内燃机。特别是在过去的150年里，发明者提出了许多关于转子发动机结构的提案。直到1959年汪克尔博士通过研究和分析各种转子发动机类型的可行性，找到了旋轮线壳体的最佳形状。他对飞机发动机上所用的回转阀以及增压器的气密性密封机构具有深刻的了解，这些机构在其设计中的使用，使汪克尔型转子发动机得以实用化。

第二节转子发动机的应用

当实用的转子发动机被发明出来，世界上包括32家汽车公司在内的100多家企业与汪克尔签定了技术转让协议。1961年，一向对新技术情有独钟的马自达公司投巨资从汪克尔公司买下了这项技术。由于这是一项高新技术，懂得这项技术的人寥寥无几，发动机坏了无人会修，而且耗油大，汽车界有人对这种发动机的市场前景产生了怀疑。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。

马自达与汪克尔签署了技术合作协议之后，于1963年成立了专门的转子发动机研究部，同年生产出了单转子发动机试验第一号。经过6年的研究，1967年，马自达率先出售搭载双转子发动机的轿车Cosmo Sport（110S），之后，马自达的转子发动机被运用到越来越多的车型上。1978年，马自达汽车公司推出了第一款装备了转子发动机的跑车RX-7（如图1-1），迅速在汽车大国

图1-1

美国市场引起轰动。随后又于1985年和1991年，先后推出了第二代和第三代RX-7跑车，转子发动机技术不断完善。1991年，在法国勒芒24小时耐力赛上，马自达787B转子发动机赛车为日

本车首次夺得了第一名。2003年4月，马自达开发出了最新一代的名为RENESIS的转子发动机，并运用在RX-8跑车上。

近40年来，马自达总共产销了191万多辆搭载转子发动机的跑车和轿车。市场业绩已经证明，转子发动机是一种具有独特优势、可靠耐久的动力装置，各方面的性能指标和实际表现都相当或者超过传统的往复式发动机。转子发动机的好处就是结构更加紧凑，因为它不需要传统往复式发动机的曲轴和气门，惟一的运动部件就是转子活塞。紧凑的结构让它在质量和尺寸上都能受益。单转子以上的转子发动机在工作的时候会非常平滑和稳定。双转子发动机若布置成180°夹角，可获得几乎完美的质量平衡，比传统6缸发动机更加平滑，几乎感觉不到振动。

在马自达的跑车家族中，1978年投放市场的RX-7和1989年问世的MX-5，是两款最为辉煌的跑车。据介绍，截止2007年年底，RX-7已累计销售了81万多辆，MX-5的累计销售量近72万辆。已经开始在中国市场上销售的纯进口RX-8，装载的是新一代名为RENESIS的转子发动机。比起前辈来，RENESIS更强劲、更干净、更节能。RX-8于2003年开始发售，到去年年底已累计售出11万多辆。目前，除日本之外，美国、英国和德国是RX-8较大的海外市场。作为当今汽车业发展最快的中国汽车市场，也于今年引进了RX-8欧洲版的改进款车型，为适应中国的油况和路况做了个别小调整。它装配的是双转子的发动机，每组转子的排量0.645 L，加起来是1.3 L，但它发出的功率却相当于2.5 L的传统发动机发出的功率

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。

第一节转子发动机总成

如图2-1现代的转子发动机由茧形壳体（一个三角形转子被安置在其中）组成。转子和壳体壁之间的空间作为内部燃烧室，通过气体膨胀的压力驱动转子旋转。和普通内燃机一样，转子发动机必须在其工作室中相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个工作过程。壳体的内侧圆周被设计成旋轮线外形并和安装在偏心轴上的转子组装在一起。因此，每转一圈工作室的体积变化两次，从而实现内燃机的四个工作过程。