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三角轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的原理的什么？

應(yīng)用到割草機(jī)上的原理是什么？: 問(wèn) 提問(wèn)者：網(wǎng)友 | 2017-01-25

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轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，也有的稱之為汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)迥然不同。這種發(fā)動(dòng)機(jī)由德國(guó)人菲加士·汪克爾發(fā)明，在總結(jié)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，研制成功第一臺(tái)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)代的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)由繭形殼體（一個(gè)三角形轉(zhuǎn)子被安置在其中）組成。缸體內(nèi)部空間總是被分成三個(gè)工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)這些工作室也在運(yùn)動(dòng)。依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進(jìn)氣、壓縮、作功（燃燒）和排氣四個(gè)過(guò)程。轉(zhuǎn)子和殼體壁之間的空間作為內(nèi)部燃燒室，通過(guò)氣體膨脹的壓力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。和普通內(nèi)燃機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)必須在其工作室中相繼形成四個(gè)工作過(guò)程。如果將三角形的轉(zhuǎn)子放置在圓形殼體的中心部，工作室將不會(huì)隨著殼體內(nèi)部轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而在體積上發(fā)生變化。即使空燃混合氣在那里點(diǎn)燃，燃燒氣體的膨脹壓力也僅作用在轉(zhuǎn)子的中部，不會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。這就是為什么殼體的內(nèi)側(cè)圓周被設(shè)計(jì)成旋輪線外形并和安裝在偏心軸上的轉(zhuǎn)子組裝在一起的原因。因此，每轉(zhuǎn)一圈，工作室的體積變化兩次，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)工作過(guò)程。在汪克爾型轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)上，轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)圓周的橢圓形殼體而運(yùn)動(dòng)，同時(shí)保持與圍繞在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體中心的一個(gè)偏心軌道上的輸出軸齒輪的接觸。三角形轉(zhuǎn)子的軌道是用一個(gè)相位齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)規(guī)定的。相位齒輪包括安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的一個(gè)內(nèi)齒圈和安裝在偏心軸上的一個(gè)外齒輪。如果轉(zhuǎn)子齒輪在其內(nèi)側(cè)有30個(gè)齒，軸齒輪將在其外原周上有20個(gè)齒，由此得到其齒數(shù)比為3:2。由于這一齒數(shù)比，轉(zhuǎn)子和軸之間的轉(zhuǎn)速比被限定為1:3。和偏心軸相比，轉(zhuǎn)子有較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)三圈。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3000 轉(zhuǎn)/分時(shí)，轉(zhuǎn)子的速度只有1000 轉(zhuǎn)/分。一般發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)運(yùn)動(dòng)式發(fā)動(dòng)機(jī)，工作時(shí)活塞在氣缸里做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，為了把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，必須使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)則不同，它直接將可燃?xì)獾娜紵蛎浟D(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)扭矩。與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取消了無(wú)用的直線運(yùn)動(dòng)，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動(dòng)和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢(shì)。對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，膨脹壓力作用在轉(zhuǎn)子的側(cè)面。從而將三角形轉(zhuǎn)子的三個(gè)面之一推向偏心軸的中心（見(jiàn)圖中力PG）。這一運(yùn)動(dòng)在兩個(gè)分力的力作用下進(jìn)行。一個(gè)是指向輸出軸中心（見(jiàn)圖中的Pb）的向心力，另一個(gè)是使輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的切線力（Ft）。殼體的內(nèi)部空間（或旋輪線室）總是被分成三個(gè)工作室。在轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，這三個(gè)工作室的容積不停地變動(dòng)，在擺線形缸體內(nèi)相繼完成進(jìn)氣、壓縮、燃燒和排氣四個(gè)過(guò)程。每個(gè)過(guò)程都是在擺線形缸體中的不同位置進(jìn)行，這明顯區(qū)別于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)過(guò)程都是在一個(gè)汽缸內(nèi)進(jìn)行的。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量通常用單位工作室容積和轉(zhuǎn)子的數(shù)量來(lái)表示。例如，對(duì)于型號(hào)為13B的雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為""654cc × 2""。單位工作室容積指工作室最大容積和最小容積之間的差值；而壓縮比是最大容積和最小容積的比值。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)上也使用同樣的定義。如上圖中所示，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作容積的變化，以及與四循環(huán)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的比較。盡管在這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)中，工作室容積都成波浪形穩(wěn)定變化，但二者之間存在著明顯的不同。首先是每個(gè)過(guò)程的轉(zhuǎn)動(dòng)角度：往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)180度，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)270度，是往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的1.5倍。換句話說(shuō)，在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲軸（輸出軸）在四個(gè)工作過(guò)程中轉(zhuǎn)兩圈（720度）；而在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中，偏心軸轉(zhuǎn)三圈（1080度），轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈。這樣，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)就能獲得較長(zhǎng)的過(guò)程時(shí)間，而且形成較小的扭矩波動(dòng)，從而使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)流暢。此外，即使在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也相當(dāng)緩慢，從而有更寬松的進(jìn)氣和排氣時(shí)間，為那些能夠獲得較高的動(dòng)力性能的系統(tǒng)的運(yùn)行提供了便利。總結(jié)一下轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，如下所述：體積小重量輕：轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其中最重要的一點(diǎn)是減小了體積和減輕了重量。在運(yùn)行安靜性和平穩(wěn)性兩方面，雙轉(zhuǎn)子RE相當(dāng)于直列六缸往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。在保證相同的輸出功率水平前提下，轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)重量是往復(fù)式的三分之二，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于汽車工程師們有著無(wú)比的吸引力。特別是近年來(lái)，在防撞性（碰撞安全）、空氣動(dòng)力學(xué)、重量分布和空間利用等方面的要求越來(lái)越嚴(yán)格的情況下。精簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)：由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)將空燃混合氣燃燒產(chǎn)生的膨脹壓力直接轉(zhuǎn)化為三角形轉(zhuǎn)子和偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力，所以不需要設(shè)置連桿，進(jìn)氣口和排氣口依靠轉(zhuǎn)子本身的運(yùn)動(dòng)來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉；不再需要配氣機(jī)構(gòu)，包括正時(shí)齒帶、凸輪軸、搖臂、氣門(mén)、氣門(mén)彈簧等，而這在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中是必不可少的一部分。綜上所述，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)組成所需要的部件大幅度減少。均勻的扭矩特性：根據(jù)研究結(jié)果，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在整個(gè)速度范圍內(nèi)有相當(dāng)均勻的扭矩曲線，即使是在兩轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)中，運(yùn)行中的扭矩波動(dòng)也與直列六缸往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)具有相同的水平，三轉(zhuǎn)子的布置則要小于V型八缸往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。運(yùn)行更安靜，噪音更?。?對(duì)于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞運(yùn)動(dòng)本身就是一個(gè)振動(dòng)源，同時(shí)氣門(mén)機(jī)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生令人討厭的機(jī)械噪音。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)相當(dāng)小，而且沒(méi)有氣門(mén)機(jī)構(gòu)，因此能夠更平穩(wěn)和更安靜的運(yùn)行。可靠性和耐久性：如前所述，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的三分之一。因此，在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)以9000 rpm的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速約為該轉(zhuǎn)速的三分之一。另外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有那些高轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)部件，如搖臂和連桿，所以在高負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，更可靠和更耐久。在1991的勒芒汽車賽中的大獲全勝就充分證明了這一點(diǎn)。相對(duì)于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的比較，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)有如下缺點(diǎn)，耗油量比較大。這主要是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的形狀不太有利于完全燃燒，火焰?zhèn)鞑ヂ窂捷^長(zhǎng)，使得燃油和機(jī)油的消耗增加。而且轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)只能用點(diǎn)燃式，不能用壓燃式，也就是不能采用柴油。功率輸出軸位置比較高，令整車布置安排不便。另外，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的加工制造技術(shù)高，成本比較貴，推廣困難。: 回答者：網(wǎng)友

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