正弦型叶片活塞转子发动机
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转子发动机简介转子发动机(rotary engine)又称米勒循环发动机,是20世纪50年代出现的一种结构新颖的内燃机,由德国人菲加士·汪克尔(Wankel)博士发明。
与往复式活塞发动机的活塞做直线运动不同,转子发动机采用三角转子的旋转运动来控制燃气压缩和排放,将转子的旋转运动直接转化为曲轴的功率输出。
转子发动机的功率范围大体在几十到几千马力,被广泛应用到导弹、无人机、汽车、坦克的动力装置上。
工作原理转子发动机的基本工作原理与活塞式发动机相同,工作循环过程都是由进气、压缩、作功和排气4个行程组成。
但是转子发动机取消了活塞的直线运动,转子的旋转运动直接转化为曲轴的旋转运动,从而提高了发动机的作功密度。
在转子发动机上,三角形转子被安置在缸体中,转子的3个顶点紧贴发动机缸体内壁。
缸体内部空间被分成3个工作室,这些工作室随着转子的转动,在缸体的不同位置完成进气、压缩、作功(燃烧)和排气4个过程。
三角形转子的轨道由安装在转子中心孔内侧的内齿圈和安装在偏心轴上的外齿轮所组成的相位齿轮机构所确定,内齿圈和外齿轮齿数比为3∶2。
由于这一齿数比,转子和轴之间的转速比被限定为1∶3。
螺旋桨组件安装在偏心轴的输出端上,转子转动带动偏心轴以3倍于转子的转速输出功率。
和偏心轴相比,转子有较长的转动周期,偏心轴转动3圈、转子转动1圈。
当发动机转速为3000转/分时,转子的速度只有1000转/分。
技术特点汪克尔型转子发动机与往复式活塞发动机、小涡喷涡扇发动机相比,有如下优点:(1)结构简单、零件少。
转子发动机的运动部件很少,仅有转子、主轴而没有往复运动件、进排气阀及其他旋转机构。
它与同功率活塞发动机相比,重量只有后者的50%~70%,体积小30%~50%,零件总数少20%~40%,其中运动件的数量少40%~60%。
(2)体积小、重量轻、功重比高。
转子发动机结构简单紧凑、体积小,重量相当于同功率活塞发动机的2/3,也小于同功率的小涡喷涡扇发动机。
详解转子发动机/往复式活塞发动机原理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(以下以四冲程发动机为例),但是还有一种不为大部分人所熟知的发动机,那就是转子发动机,又叫汪克尔发动机。
『丰田皇冠往复式发动机』『马自达RX8转子发动机』为下止点(BDC---Bottom Dead Center).以四冲程汽油发动机为例,如下图a终了汽缸内压力约为0.075~0.09MPa。
b~360°),该冲程进排气门全关闭,气室内的油气混合气压力逐渐升高,压缩冲程终了气室内压力约为0.6~1.2MPa。
c程终了气室内压力约为0.3~0.5MPa。
d冲程终了气室内的气压约为0.105~0.115MPa。
该冲程的结束也标志这发动机一个工作循环的结束。
『转子发动机』下图为转子发动机与往复式发动机各冲程的比较(图中两个气孔左侧为进气,右侧为排气),该转子发动机与往复式四冲程发动机工循环相同,即由进气、压缩、作功、排气四个冲程构成,图中由三角转子的一个弧面BC与气缸型面之间形成的工作腔(BC工作腔)为例,说明转子发动机的四冲程工作原理。
a b c d a进气冲程:当三角转子的角顶C转到进气孔右边的边缘时,BC工作腔开始进气,在位置a,进排气孔相通,进排气重叠。
这是BC工作腔的容积最小,相当于往复式发动机的上止点位置。
随着转子继续转动,BC工作腔的容积逐渐增大,可燃混合气不断被吸入气缸。
当转子自转90°(主轴转270°,转子发动机中转子与主轴转速比为1:3,通过相互啮合齿轮确定)到达位置b时,BC工作腔的容积达到最大,相当于往复式发动机的下止点位置,进气冲程结束。
压缩冲程:随着三角转子的继续转动,角顶B越过进气孔的左侧边缘,压缩冲程开始,BC工作腔的容积逐渐缩小,压力越来越大,到达位置c时,转子自转180°(主轴旋转540°),BC工作腔容积达到最小,相当于往复式发动机的上止点位置,压缩冲程结束。
转子发动机作者:刘兆才来源:《世界汽车》2008年第06期目前在全球范围内的汽车工业中,唯独马自达的部分车型在使用转子发动机,马自达也成为了唯一一个将转子发动机应用于量产车型的厂商品牌。
在马自达车系中,目前应用转子发动机的代表车型是马自达RX-8。
由于大部分普通消费者对转子发动机不是特别了解,下面笔者就对转子发动机做一个简单的介绍。
在本刊第四期内容中曾提到发动机分为:直列式、V型、W型、水平对置以及转子发动机几种,前面4种形式的发动机都属于往复式活塞发动机,唯独转子发动机属于三角活塞旋转式发动机。
转子发动机(英文名称:Rotary Engine)是一种利用了米勒循环的方式、采用三角转子旋转运动来输出动力的发动机。
这种发动机由德国菲加士·汪克尔发明,1951年,他与德国NSU公司签订了关于合作开发转子发动机的协议。
1961年,马自达与汪克尔达成转子发动机的技术转让协议。
1967年5月30日,世界第一款装备10A转子发动机的量产车——马自达Cosmo Sport开始在日本销售。
在此之后,马自达公司一直对转子发动机进行换代和更新,先后有10A、12A、13A、13B、13B Turbo、13B-REW等型号转子发动机面世,装备它们的车型包括马自达R130、RX系列、Cosmo,929L等,其中当然包括著名的RX-7。
马自达转子发动机在汽车运动方面的成就在1991年达到了巅峰,装载转子发动机的马自达787B赛车在这一年获得了勒芒24小时耐力赛冠军,成为历史上第一款以转子发动机取得冠军的赛车,同时马自达也成为第一家在此赛事上获胜的日本车厂。
2003年4月发布的RX-8是近年转子发动机的最新一代车型,采用了新一代自然吸气Renesis转子发动机,体积更紧凑、动力更强、排放更环保。
随后马自达又开发出了使用氢燃料的转子发动机的RX-8 Hydrogen RE概念车,马自达将转子发动机的开发和应用推向了巅峰。
转子发动机工作原理转子发动机是一种高效、节能的发动机,它通过转子的旋转运动来驱动机械设备,具有独特的工作原理。
本文将从转子发动机的结构特点、工作原理和应用领域等方面进行介绍。
首先,我们来看一下转子发动机的结构特点。
转子发动机由转子、定子、机壳、轴承和冷却系统等部件组成。
其中,转子是转子发动机的核心部件,它由多个叶片组成,通过转子的旋转运动来产生动力。
定子则是用来固定转子,并提供电力供应。
机壳则是用来保护转子和定子,同时起到隔离和散热的作用。
轴承则是用来支撑转子的旋转运动,保证其稳定性。
冷却系统则是用来降低发动机温度,保证其正常运行。
其次,我们来了解一下转子发动机的工作原理。
转子发动机的工作原理主要是利用转子的旋转运动来产生动力。
当电力供应到定子上时,定子会产生一个旋转磁场,这个旋转磁场会作用于转子上的叶片,使得转子开始旋转。
随着转子的旋转,叶片会不断地与气体进行相互作用,从而产生动力。
这种动力可以用来驱动风扇、涡轮机、发电机等机械设备,具有广泛的应用价值。
最后,我们来探讨一下转子发动机的应用领域。
由于转子发动机具有高效、节能的特点,因此在航空航天、能源、交通运输等领域都有着广泛的应用。
在航空航天领域,转子发动机可以用来驱动飞机的动力装置,提供动力支持。
在能源领域,转子发动机可以用来驱动发电机,产生电能。
在交通运输领域,转子发动机可以用来驱动高速列车、地铁等交通工具,提供动力支持。
总之,转子发动机是一种高效、节能的发动机,具有独特的工作原理。
通过对其结构特点、工作原理和应用领域的介绍,我们可以更加深入地了解这一领域的技术,为相关领域的发展和应用提供参考。
希望本文能够对您有所帮助,谢谢阅读!。
转子发动机原理
转子发动机,也称为旋转活塞发动机,是一种内燃机的类型。
它的工作原理是利用转子的旋转运动来产生压力,驱动曲轴并最终产生功率。
转子发动机的核心部分是转子,通常由两个或多个叶片组成。
转子通常是在一个类似于梳子的外壳中旋转,这个外壳也被称为定子。
在转子内部有一个密封的腔室,内部与外界完全隔离,并且几乎不能泄漏。
发动机工作时,进气门打开并注入燃料和空气混合物到转子腔室内。
然后,随着转子的旋转,压缩气体被排除出转子腔室,进一步增加了压力。
当气体被压缩到足够高的压力时,点火引起了燃烧,驱动转子继续旋转。
转子的旋转产生的动力通过连杆传递给曲轴,然后转换为机械功。
曲轴带动车辆的传动系统,驱动车轮进行行驶。
转子发动机的优点是紧凑、轻便、效率高,因此在航空和汽车领域具有潜在的应用前景。
它比传统的活塞发动机更平滑、更具可靠性,并且在达到相同功率输出时,更节省燃料。
然而,由于技术上的挑战和成本问题,目前转子发动机在市场上的推广还面临一些困难。
总之,转子发动机通过转子的旋转运动来产生压力,从而驱动汽车或飞机进行工作。
它具有紧凑、高效、可靠的优点,但在市场上的推广仍然面临一些挑战。
转子发动机详细资料大全转子发动机(Wankel Engine、Rotary Engine)是由德国人菲加士·汪克尔(Felix Wankel,1902-1988)所发明,他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,研制成功了第一台转子发动机。
转子发动机采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的往复活塞式发动机的直线运动迥然不同。
转子发动机与传统往复式发动机的比较:往复式发动机和转子发动机都依靠空气燃料混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力。
两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式。
在往复式发动机中,产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞,机械力被传给连杆,带动曲轴转动。
转子发动机,对于转子发动机,膨胀压力作用在转子的侧面。
从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心。
这一运动在两个分力的力作用下进行。
一个是指向输出轴中心的向心力,另一个是使输出轴转动的切线力(Ft)。
基本介绍•中文名:转子发动机•外文名:Wankel Engine•创始人:菲加士·汪克尔•原理:三角转子旋转运动发明历史,套用,原理,运动特点,结构,优缺点,优点,缺点,发明历史菲加士·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。
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。
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。
二战期间,汪克尔曾为德国空军部服务。
1951年,菲加士·汪克尔与德国NSU公司签订了关于合作开发转子发动机的契约。
1954年4月13日,NSU公司研制成功第一台转子发动机,并于1958年对这种发动机展开一系列测试。
1960年,汪克尔转子发动机在德国工程师协会的一次讨论会上作首次公众讨论。
三年后,NSU公司在法兰克福车展上展出了装备汪克尔转子发动机的新车型。
转子发动机原理与结构稿子一:嘿,朋友们!今天咱们来聊聊超酷的转子发动机!你们知道吗,转子发动机的结构可跟咱们常见的发动机不太一样哦。
它就像是一个小巧玲珑的魔法盒子。
在这个魔法盒子里,没有那些长长的活塞和复杂的连杆。
而是有一个三角形的转子,在一个椭圆形的空间里欢快地转呀转。
这个转子就像是一个调皮的小精灵,它的三个角能把空间巧妙地分成三个部分。
当转子转动的时候,这三个部分就会不断地变大变小,从而实现进气、压缩、做功和排气这四个过程。
比如说进气的时候,就像是小精灵打开了一个小窗口,让新鲜的空气和燃料跑进来。
压缩的时候呢,又像是把这些东西紧紧地挤在一起。
做功的时候,那就是能量爆发的时刻啦,推动着转子快速转动。
排气的时候,再把用过的气体送出去。
是不是觉得很神奇呀?转子发动机就是靠着这个独特的结构和原理,能输出强大的动力呢!不过,它也有自己的小脾气哦。
比如说密封问题就有点头疼,还有油耗也相对较高。
但这并不妨碍它在发动机家族里成为一个特别的存在!怎么样,朋友们,有没有对转子发动机更感兴趣啦?稿子二:亲人们,今天来给大家讲讲神秘的转子发动机哟!先来说说它的结构,那可真是与众不同呢!一般的发动机都是活塞上上下下忙个不停,可转子发动机就不一样啦。
它里面有个三角形的转子,就像个小勇士在椭圆形的城堡里冲锋陷阵。
这个小勇士可不简单,它一转起来,就能完成发动机的各种工作。
再说说原理,就像是一场精彩的表演。
进气的时候,就好像小勇士打开大门,欢迎燃料和空气进来。
压缩呢,就是把它们紧紧抱在一起。
做功的时候,那可是最激动人心的时刻,爆发出巨大的能量,让转子欢快地跑起来。
排气的时候,又像是把垃圾迅速清理出去。
转子发动机的优点可不少哦,它体积小、重量轻,能让车子变得更灵活。
而且它的转速能升得特别高,动力输出那叫一个迅猛。
但是呢,它也有缺点哟。
比如零件容易磨损,维修成本可不低。
不过这也不能掩盖它的魅力呀!想象一下,开着装有转子发动机的车在路上飞驰,是不是超级酷?好啦,今天关于转子发动机就说到这儿,大家是不是对它有了新的认识呢?。
转子发动机工作原理转子发动机是一种独特的内燃机,其工作原理不同于传统的活塞式发动机。
本文将详细介绍转子发动机的工作原理,并探讨其在现代交通工具中的应用。
一、转子发动机概述转子发动机是一种热机,通过燃烧燃料产生的热能转化为机械能,驱动车辆运动。
与活塞式发动机不同,转子发动机没有活塞,在一个相对运动的螺旋形转子内,通过燃料的燃烧使转子转动,从而传输动力。
二、转子发动机工作原理1. 化油器供油转子发动机的工作原理类似于活塞式发动机的供油阶段。
化油器中通过喷嘴喷射燃料和空气的混合物进入转子腔体。
2. 压缩气体转子发动机的第一转子引入混合燃料气体,然后通过旋转将其压缩到最高点。
随后,混合气被推送到第二个转子,再次压缩。
这个过程会不断重复,直到气体完全压缩。
3. 燃烧和爆炸当混合气达到最高点时,由于压力差,火花塞将触发点火,点燃混合气。
燃烧后产生的高温高压气体推动转子,使其继续旋转。
在燃烧过程中,排放出的废气通过转子内的通道排出。
此时,第二个转子处于排气状态,将废气排出,在此过程中,新的混合气被引入到第一个转子中。
5. 动力输出转子发动机的转子继续旋转,产生的动力通过输出轴转化为车辆的运动动力。
这使得转子发动机适用于各种交通工具,如汽车、直升机等。
三、转子发动机的优势与应用1. 较高的功率密度:转子发动机在相同体积下能够产生更大的功率,具有良好的动力输出性能。
2. 平顺运行:由于没有活塞运动,转子发动机的振动和噪音较小,运行更加平稳。
3. 轻量化和紧凑:与传统的活塞式发动机相比,转子发动机结构更为简化,减轻了发动机重量,提高了整车的有效载荷。
4. 环保与高效:转子发动机在工作过程中的燃烧更加充分,热效率更高,排放更清洁,能够满足现代环境保护的需求。
转子发动机可以广泛应用于各种车辆,特别是那些对动力性能和重量要求较高的交通工具。
近年来,转子发动机在航空、汽车等领域得到了更多的关注和应用。
本文详细介绍了转子发动机的工作原理,从供油、压缩气体、燃烧爆炸、排气到动力输出等各个方面进行了解析。
旋转活塞式发动机原理
嘿,朋友们!今天咱来聊聊旋转活塞式发动机原理。
你说这玩意儿神奇不神奇?就好像是一个小宇宙在那里不停地运转!
想象一下啊,这旋转活塞式发动机就像是一个勤劳的小蜜蜂,嗡嗡嗡地不停工作。
它里面的那些零件啊,相互配合得那叫一个默契。
活塞在里面转啊转,就跟跳舞似的,可带劲了!
咱平常骑的摩托车,开的小汽车,好多都靠这玩意儿提供动力呢!它是怎么工作的呢?其实啊,就是通过活塞的旋转来完成吸气、压缩、做功和排气这一系列操作。
这就好比人呼吸一样,一呼一吸,有条不紊。
你看啊,吸气的时候,就像是人张大嘴巴吸气,把空气都吸进来;压缩呢,就好像是把吸进来的气给使劲儿挤一挤;做功的时候呀,那就是爆发能量啦,就跟咱突然有了使不完的劲儿一样;排气呢,嘿嘿,就把用过的气给排出去呗。
这旋转活塞式发动机可牛了,它体积小,功率还大呢!小小的身体里蕴含着大大的能量,你说厉害不厉害?而且啊,它运行起来还特别平稳,不会像有些机器那样抖得厉害。
这就好像是一支训练有素的军队,每个士兵都知道自己该干啥,一点儿都不乱。
各个部件紧密协作,共同为了让机器跑起来而努力。
咱再想想,如果没有这旋转活塞式发动机,那咱的生活得少多少乐趣啊!那些酷炫的汽车、摩托车还能跑得那么快吗?肯定不能啊!
所以说啊,这旋转活塞式发动机真的是太重要啦!它就像是一个默默奉献的英雄,虽然我们平时可能不太注意它,但它却一直在那里为我们的出行提供着强大的动力支持。
朋友们,是不是觉得这旋转活塞式发动机特别有意思?咱可得好好感谢那些发明和改进它的人,是他们让我们的生活变得更加便捷和精彩!这旋转活塞式发动机,真是了不起啊!。
转子发动机工作原理转子发动机是一种热力机械,它利用燃料的燃烧产生的高温高压气体能量驱动转子旋转,从而产生功率。
它是一种高效、高功率密度的发动机,被广泛应用于飞机、直升机、船舶和其他需要大功率输出的场合。
本文将介绍转子发动机的工作原理,以便读者对其工作过程有更深入的了解。
转子发动机的工作原理可以简单概括为四个步骤,压缩、燃烧、膨胀和排气。
首先,空气被压缩到高压状态,然后燃料被喷入,并在高温高压下燃烧,产生燃气。
接着,燃气的能量被转化为机械能,驱动转子旋转。
最后,燃气被排出,完成一个循环。
下面将详细介绍这四个步骤。
压缩是转子发动机工作的第一步,它由压气机来完成。
压气机是由多级叶片组成的旋转部件,它能将空气压缩到几倍大气压以上的高压状态。
在压缩过程中,空气的温度也会随之升高,为后续的燃烧提供了条件。
压缩过程是转子发动机工作中最耗能的一个环节,因此压气机的设计和性能对整个发动机的效率和功率密度有着重要的影响。
燃烧是转子发动机工作的第二步,它由燃烧室来完成。
燃烧室是一个密闭的空间,内部有喷嘴喷入燃料,然后点火燃烧。
在高温高压下,燃料和空气混合物迅速燃烧,产生大量的燃气。
燃烧室的设计对燃烧效率和排放性能有着重要的影响,优化燃烧室结构能够提高发动机的效率和环保性能。
膨胀是转子发动机工作的第三步,它由涡轮来完成。
涡轮是由多级叶片组成的旋转部件,它能将燃气的能量转化为机械能,驱动转子旋转。
在涡轮上,燃气的压力和温度逐渐降低,同时转子得到驱动,输出功率。
涡轮的设计和性能对发动机的功率密度和响应特性有着重要的影响。
排气是转子发动机工作的最后一步,它由喷管来完成。
喷管是一个喷嘴,它能将燃气排出发动机,产生推力。
排气过程是转子发动机工作中的一个关键环节,它直接影响发动机的推力和燃料消耗。
优化喷管结构能够提高发动机的推力和燃烧效率,降低燃料消耗和排放。
综上所述,转子发动机的工作原理是一个复杂的热力循环过程,它包括压缩、燃烧、膨胀和排气四个步骤。
正弦型叶片活塞转子发动机设计人刘弘前言四冲程发动机问世以来,以它的优越性能领先于发动机行列,成为当代应用最广的动力机械。
但是,由于四冲程发动机是通过曲柄连杆机构将往复运动转换为园周运动的,因此在运转过程中,必然会产生较大的振动。
为了克服活塞的贯性力需要消耗较大的能量。
这对于进一步提高它的热效率,成为不可逾越的障碍。
节约日益短缺的能源,提高发动机的热效率,已成为今日世界的当务之急。
20世纪中期,德国发明了三角活塞转子发动机,随后日本引入进行研究和改进。
但却未能取代耗油量较大,热效率较低的四冲程发动机。
这是因为三角活塞转子发动机在结构上还有不完善之处。
首先三角活塞在气缸内并非只作单一的旋转运动,而是一种特殊的复合运动,这种运动不能把振动减到足够小的程度,而且同样要消耗能量去克服较大的贯性力。
其次制造这种发动机,需要极高的精密度和较复杂的工艺,否则不能解决气缸的密封问题,必然出现漏气,降低发动机的效率。
尽管三角活塞发动机以经沉沦于世,但它的出现代表着新技术的发展方向,激励人们去构思结构更完善,工艺更简单、体积小、效率高的转子发动机。
笔者于20世纪70年代开始探索转子发动机,苦心研究20 春秋,耗费了不少精力,正弦型叶片活塞转子发动机的趋形终于形成。
本文将叙述这种发动机的结构、工作原理和主要的关键技术。
一、正弦型叶片活塞转子发动机的结构和工作原理正弦型叶片活塞转子发动机由气缸环、气缸衬、气缸盖、转子、花键轴、叶片活塞、滚珠轴承和油封等零件所组成。
详见正弦型叶片式转子发动机原理图(第二页)。
气缸环内壁由园柱面和正弦型柱面连成光滑的曲面,整个内壁分为四个区域:吸气区、压缩区、燃烧区和排气。
区。
各区域所对的园心角均为4气缸由气缸环、气缸衬和转子联合组成,四块叶片活塞均分布在转子的槽内,转子旋转时,通过离心力使活塞紧贴气缸环内壁。
在转子旋转过程中,任意相邻两活塞经过吸气区时,吸气区形成真空,由进气孔吸入混合可燃气体,当此二活塞经过压缩区时,被吸入的可燃气体按照设计的压缩比被压缩,此二活塞进入燃烧区时,由燃烧区内的火花塞点火、燃烧的气体膨胀形成高压。
由于前后二活塞在燃烧区内高度不同,前后二活塞出现较大的压力差,压差推动转子沿着旋转方向继续转动,直到活塞进入排气区后,高压气体通过排气孔排出废气,如此循环,使发动机转子不停地转动,并通过转轴向外输出动力。
二、气缸环的结构和内壁的设计气缸环的结构如气缸环结构图所示,图中为了表明转子与缸环的关系,用双点划线表示转子的外部轮廓。
气缸环内壁截面为园弧和正弦型曲线连成的光滑曲线。
设转子的半径为R0,缸环内壁顶部所在的园称为顶园,顶园与园子的距离为a,称它为压缩区高度;设正弦型为了得到良好的过渡,保证得到所需的压缩比,并使气缸的燃烧区有合理的工作长度,选取缸环内壁园弧所对的园心角为)72(520π,正弦型曲线所对的园心角为)108(530π。
设极轴经过园弧与正弦型曲线的连接点,幅角按顺时针方向为正,则正弦型缸内壁的极坐标方程为:)1(),530()2310sin(0A a R R t Rt A ++=≤≤+-=ππρ其中:t 为弧度。
我们称半径等于R 的园为缸环的中园(图中用点划线表示)。
若将缸环中园展成直线,相应地转子外园,缸环顶园也展成直线,则正弦型缸环内壁展成了直角坐标系下的正弦型曲线.我们以展直了的顶园为直角坐标系的横坐标,极轴为纵坐标,则在此坐标系下,(见图—1)正弦型缸环内壁方程为:Al R A x +-=)2310sin(π(2)其中:R 为中园的半径l 为中园上的弧长 )530(R l π≤≤ A 为半压缩长度。
1、压缩区高度、半压缩长度和压缩比之间的关系 为了计算压缩区高度半压缩长度和压缩比之间的关系,根据对称性,对压缩区和燃烧区各取一半进行计算。
由图—1可得半压缩区的截面面积为:203204)26cos(103204)2310()2310sin(103204])2310sin([42002001RA RA Ra RA RA Ra l R d l R A R RA Ra dlA l R A Ra v RaR-+=--+=--++=+-+=⎰⎰ππππππππππππππ 半燃烧区的截面积为:2032054)]26cos(0[1032054)]2310cos([1032054])2310sin([410320103202RA RA Ra RA RA Ra l R RA RARadlA l R A Rav RRR R ++=-+++=--++=+-+=⎰πππππππππππππππ设压缩比为N ,则V 1N=V 2,由此得)2032054()203204(AA a R A Aa NR ++=-+ππππ整理后得)3(])5()1(3[)1(5ππ--+-=N N N Aa特别,当N=8时A A Aa 16.035327])58()81(3[)18(5≈-=--+-=ππππ 2、气缸环的宽度为了使活塞的平均工作周边长(活塞与缸环内壁和缸衬的平均接触长度)与活塞的平均工作面积(活塞伸入气缸内部的平均面积)之比为最小,这样可以减少由于密封不良而造成的漏气现象。
根据计算,当b=2(a+A)时,平均工作周边与面积之比为最小,Array所以缸环宽度应为:b+a≈2A()一般可取A≤≤b2A)4(4如图—2所示。
三、叶片活塞的结构由于缸环内壁并非都是园柱面,要保证活塞顶部与缸环内壁紧密结触,叶片活塞可用若干层薄片叠合而成。
在运动过成中由于离心力的作用,活塞顶部的形状可随缸环内壁的形状而改变,使活塞顶部与缸环内壁紧密接触。
为了保证活塞的两侧与缸衬紧密接触,活塞应有沿轴向收缩和扩张的能力,因此应把叶片活塞的每一层,做成由两块梯形薄片拼合而成的矩形,并使拼合而成的矩形略宽于缸环的宽度b。
其拼合方式分为甲、乙两种。
如图—3所示。
在一块多层叶片活塞中,除表面两层用矩形薄片外,中间各层薄片由甲、乙两种拼合方式相间叠合,这样叠合成的叶片活塞在离心力的作用下,能够产生沿轴向的扩张能力,它在运动过程中既能与缸内壁紧密结合,又能与活塞两侧的缸衬紧密贴合,从而保证了活塞在气缸内的密封性。
四、正弦型转子发动机的润滑与密封问题为了使正弦形转子发动机有良好的润滑与密封,保证运动时不发生漏气及漏油。
所采用的方法是将发动机内部设计为气缸和油缸两个部分:气缸由缸环、缸衬和转子封闭而成;油缸由缸盖、缸衬、转子、花键轴和迷宫式油封封闭而成。
转子的园柱面在气缸内旋转,两个端面在油缸内旋转,活塞靠近顶端的部分在气缸中运动,靠近轴的端面在油缸中运动。
在运动过程中,油缸内充满了润滑油,它一方面润滑运动的零件,另一方面润滑油充满了缸环、转子与缸衬相结合处的间隙,对气缸起到密封的作用。
为了保证转子端面与缸衬之间的密封,在转子与缸衬的接触区内开两道油沟。
叶片活塞在沿径向的往复运动中,将润滑油不断地吸入油缸,又将润滑油压入叶片内部,既使叶片得到密封又保证了它的润滑。
为了保障油缸内部的正常压强,油缸下部设有进油器,上端设有调压器,通过油缸上部的气体调节油缸内的压强。
五、转子的最小直径转子发动机的叶片活塞是靠离心力的作用与缸环紧密贴合在一起的。
由于离心力的大小等于R2 ,在一定转速下,只有R 达到一定数值时,活塞才能与缸环内壁紧密贴合。
因此我们首先要算出在运转过程中,活塞沿径向的最大加速度,再根据最大加速度的值,计算出R 的最小值。
1、活塞的径向加速度和最大径向加速度 活塞沿径向的运动方程为[见公式(1)]R A +-=)2310sin(πϕρ上式中:表示每秒转过的为角速度,t ωωϕ,=。
由此得到)2310sin(9100)2310cos(310)2310sin(222πωωρπωωρπωρ--==-==+-=t A dt d a t A dt d v R t A NN 从上式可以看出,叶片活塞在运动过程中,最大的法向加速度为:9100max 2ωA a N = 2、活塞的向心加速度及转子的最小半径根据园周运动的向心加速度公式,我们得到活塞的向心加速度为:R '2ω,其中:R '为活塞重心到转轴轴线的距离。
当910022ωωA R ≥'时,活塞在离心力作用下,能够紧 贴缸环内壁运动。
如图—4 所示,设代入上式得,20A R R -='910020AA R ≥- A R )29100(0-≥A R 9820≥所以最小的转子半径为A R 982min 0六、正弦型叶片活塞转子发动机的其它问题正弦形叶片活塞转子发动机的冷却问题,可采用水冷和气冷两种方式进行,要根据发动机的用途和工作条件进行设计。
发动机起动、配气和排气等系统,均可沿用四冲程发动机的有关原理进行设计。
对于火花塞的点火,不存在正时点火的问题,为了防止活塞在点火口处漏气火花塞的直径应尽可能小些。
七、正弦型叶片活塞转子发动机的发展前景由于正弦型叶片活塞转子发动机应用了独特的工作原理,因而使得它的结构极为简单,除了它的缸环内壁要求较高的精度外,其余的零件都可用常规工艺进行加工。
它却具有体积小,重量轻,微振动,高效率,低耗油的优越性。
按照此原理设计试制成功后,可在现有一级单缸的基础上发展成多级多缸的正弦型叶片活塞转子发动机。
所谓多级是指在同一缸环上,分为多个四部工作区,因此在一个缸环内就有多个燃烧区。
多缸是指一台发动机上,并列几个缸环和相应的缸衬等零件,并使各缸环的燃烧区具有不同的相位。
多极多缸发动机可以大大提高发动机的功率,并使发动机的热量分布较为平衡,振动进一步减小,同时又节省了气缸盖和轴承,进一步降低发动机的单位功率成本。
正弦型叶片活塞转子发动机代表了内燃发动机的发展趋势,它必将取代现有的四冲程发动机。
1995年6月8日完稿。