旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)將普遍應(yīng)用于未來的汽車
要提高馬力,一是增加轉(zhuǎn)速,二是增加吸氣量。但吸氣量的增大會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和重量的加大,所以人們總是希望提高發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī),都是活塞在氣缸內(nèi)作來回直線運(yùn)動(dòng)來完成工作循環(huán)的,所以稱往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞運(yùn)動(dòng)時(shí),速度的大小和方向都在變。在改變方向的兩個(gè)止點(diǎn)位置,速度降為零。因此,要產(chǎn)生很大的慣性力,其數(shù)值可以達(dá)到幾噸的力量。為了控制這種慣性力不致過大,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就不能太高。
這種情況下,要增大發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力,就必須提高氣缸內(nèi)燃燒的爆發(fā)壓力,這就要增大發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣量,增大發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸,使發(fā)動(dòng)機(jī)的重量增加。如前所述,這是往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)致命弱點(diǎn)。為了克服這個(gè)弱點(diǎn),人們想到用旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來代替往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這樣,轉(zhuǎn)速就可以提高了。
1954年,西德工程師汪克爾,研究成功了一種三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的活寨是一個(gè)近似三角形的柱體,氣缸是一個(gè)8字形短空筒?;罴畏旁跉飧變?nèi)后,活塞的三個(gè)柱面和氣缸之間,將形成三個(gè)大小不同的空間。活寨轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),三個(gè)空間的容積也在變化。
活塞如何轉(zhuǎn)動(dòng)呢?這種三角形活塞內(nèi)部裝有一個(gè)齒圈,它與發(fā)動(dòng)機(jī)主軸上的齒輪相咽合。齒輪中心位置是固定不動(dòng)的,齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),齒圈和活塞的運(yùn)動(dòng),就象地球繞太陽運(yùn)行那樣,既有“自轉(zhuǎn)”,又有“公轉(zhuǎn)”。自轉(zhuǎn)是活塞繞本身軸線運(yùn)轉(zhuǎn);公轉(zhuǎn)是活塞中心繞齒輪中心轉(zhuǎn)動(dòng)。因此,活塞三個(gè)柱面與氣缸形成的三塊容積,作周而復(fù)始的變化。給氣缸壁上開出進(jìn)排氣道,則三塊容積即可以實(shí)現(xiàn)吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)動(dòng)作。
這種發(fā)動(dòng)機(jī)活塞轉(zhuǎn)一圈,每個(gè)柱面作功一次,總共作功三次,相當(dāng)于往復(fù)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)三個(gè)氣缸的工作。所以結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,重量輕。它只有轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸兩個(gè)運(yùn)動(dòng)零件,轉(zhuǎn)速可以大大提高。例如,汪克爾發(fā)明的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),氣缸容積只125立方厘米,轉(zhuǎn)速達(dá)17,000轉(zhuǎn)/分,可以發(fā)出25馬力,重量卻只有11公斤。