底碳与动力转自对活塞

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1、一一 课题背景：课题背景： 温室气体产生的主要源头就是汽车发动机。长期以来，人们总是在追求车辆的大马力， 无形间增大了汽车的排量，在为我们节约时间的同时，这些大马力发动机也产生了更多的 温室气体。在世界环保意识日益强化、石油资源日渐沽竭的今天，小排量大马力的引擎引 起了人们的广泛关注，马自达公司使用的转子发动机便是这样一款发动机。为了研究这种 发动机的奥秘，我们小组展开了“低碳与动力转子对活塞”的研究性学习。 二二 课题目的：课题目的： 1.认识和了解转子发动机与活塞发动机有关知识。 2.对比转子发动机与活塞发动机的优缺点。 3.调查转子发动机的普及程度，并提出有关建议。 4.学会团结合作，学

2、会对知识的探讨与研究。 三三 课题研究过程与方法：课题研究过程与方法： 1 查找资料： （1）转子发动机全名为三角活塞旋转式发动机 ，由德国人 菲加士汪 克尔发明，其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。 （2）转子发动机的工作原理。 （3）转子发动机与活塞发动机做功对比。2 实地调查： （1）对行人和司机进行随机问卷调查。 3 总结整理 (1)整理资料，分析内容。 (2)制作幻灯片，撰写论文。 四四 研究结果和分析：研究结果和分析： （1）发明历程：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合约。 1954

3、 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。 1964 年，NSU 公司和雪铁龙在日内瓦组建合资企业 COMOBIL 公司，首次 把转子发动机装在轿车上成为正式产品。 1967 年，日本东洋工业公司也 将转子发动机装在 马自达轿车上开始成批生产。当时业内人士认为这种发 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。 （2）转子发动机主要结构： 双转子发动

4、机主要包含五层，它们由一圈长栓压在一起。并且包含两个转自和 一根输出轴。 2.1 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。2.2 输出轴： 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

5、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。2.3 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。（3）工作原理： 现代的转子发动机南茧形壳体( 一个三角形转子被安置在其中) 组成。缸体 内部空间总是被分成三个作室，转子转动这些工作室也在运动。依次在摆线型 缸体内的不间位置完成进气、压缩、作功(燃烧)和排气四个过程。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形成四个工作过程。如果将三角 形的转子放置在圆形壳体的中心部，工作室将不会随着壳体内部转子的旋转而 在体积

6、上发生变化。即使空燃混合气在那里点燃，燃烧气体的膨胀压力也仅作 用在转子的中部，不会产牛旋转。这就是为什么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的原因。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作过程。 在汗克尔型转子发动机上，转子的顶点随着发动机壳体内圆周的椭嘲形壳体 而运动，同时保持与围绕在发动机壳体中心的一个偏心轨道：的输出轴齿轮 的接触。三角形转子的轨道是用一个相位齿轮机构来规定的。相位齿轮包括安装在转子内侧的一个内斯圈和安装在偏心轴上的一个外齿轮。如果转子齿轮在 其内侧有30个齿，轴齿轮将在其外原周上有20个齿，南此得到其齿数比为3：2

7、 上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹( 即汽缸肇的形状) 似“8”字形。 由于这一齿数比，转子和轴之间的转速比被限定为1：3。和偏心轴相比；转子 有较长的转动周期。 （4）转子发动机的优缺点： 4.1 优点： 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RE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。精简结构：由于转子发动

8、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。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 转子的没计中，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。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

9、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。可靠性和耐久性：如前所述，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二分之一。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。 4.2 缺点： 4.2.1 工艺和成本要求高：由于转子发动机技术比较尖端，制作工艺要求 比较高，成本相对活塞发动机要高很多。 4.2.2运用成本高：活塞往复式发动机技术已经是十分成熟，无论是设计、 制造、维护都甲已被人们认知。虽然其重量、体积、振动和噪

10、声都高于转子 发动机，但是在现在的民用车辆与之配套的底盘、车身、传动系统、发动机控 制系统等构成车辆的主要部件也都是成熟的技术，不需单独开发，相应的搭配 也较为容易。而相对转子发动机，要将其用于民用车上，就要重新开发用于搭 载其的底盘、车身、传动系统等关键部件。这都无形增加了新车的设计制造成 本和难度。（5） 转子发动机的运用： 转子发动虽然目前还存在一些问题，但是在马自达公司的精心运作下，转 子发动机爆发出了它的潜力。其中，最为辉煌的成绩要属2003年的25 3OL国际年度最佳发动机奖( I I lt emat i onal En西ne of t he Ye删了， 获得此项殊荣的是装配在马自

11、达RX一8上的Renesi s ( e Rot a r y En西 nes GENESIS) 转子发动机，它在静态时的排量只有13L，但当它运动起 来后其排量应是26L，因此，它的评比在253OL级别之内。R朗e si s 转子发动机的最大功率为184kw( 8500r mi f l )，最大扭矩为216Nm( 5500r Hl i n) ，RX一8的O。100kr nl 加速时间不到6秒，百公里油耗 只有83L。转子发动机还广泛地参加了汽车赛事来检验其性能的可靠性，而 这一切在1991年著名的勒芒24小时汽车耐力赛上得到了证明，装有马自达四 转子的787B获得了历史性的胜利，为马自达在汽车历史上写下辉煌的一页。 更重要的是，这次胜利证明了公司在转子发动机上的技术的逐渐成熟。 五五 结束语：结束语：作为一个新的高端的发动机技术，转子发动机目前还存在着一些缺陷，因此使得其 技术价值远高于其使用价值，为此转子发动机还有很长的一段路要走，也还有更多的 困难要克服，不过不管怎么样，这项技术会越来越成熟，也许在未来的某一天，转子 发动机将代替往复活塞式发动机，成为世界汽车的强劲心脏。作为中学生的我们更要 好好学习文化知识，肩负起保护地球的责任，长大后研究发展更多的此类技术