轉子發動機的發展歷史發明人

菲加士·汪克爾於1902年出生在德國_1921年到1926年受雇於海德堡一家科技出版社的銷售部.1924年_汪克爾在海德堡建立了自己的公司_他花了大量的時間在那裡進行轉子發動機的研制.1927年_諸如氣密性和潤滑等的一系列技術問題的攻克終於有了眉目.二戰期間_汪克爾曾為德國空軍部服務.

完成發明

1951年_菲加士·汪克爾與德國NSU公司簽訂了關於合作開發轉子發動機的合約.1954年4月13日_NSU公司研制成功第一台轉子發動機_並於1958年對這種發動機展開一系列測試.1960年_汪克爾轉子發動機在德國工程師協會的一次討論會上作首次公眾討論.三年後_NSU公司在法蘭克福車展上展出了裝備汪克爾轉子發動機的新車型.1964年_NSU公司和雪鐵龍在日內瓦組建合資企業COMOBIL公司_首次把轉子發動機裝在轎車上成為正式產品.1967年_日本東洋工業公司也將轉子發動機裝在馬自達轎車上開始成批生產.當時業內人士認為這種發動機的結構緊湊輕巧_運轉寧靜暢順_也許會取替傳統的活塞式發動機.

初步應用

一向對新技術情有獨鐘的馬自達公司投巨資從汪克爾公司買下了這項技術.由於這是一項高新技術_懂得這項技術的人寥寥無幾_發動機壞了無人會修_而且耗油大_汽車界有人對這種發動機的市場前景產生了懷疑.70年代石油危機爆發_各國忙於應付各方面的困難而無暇顧及發展轉子發動機_唯有馬自達公司仍然深信轉子發動機的潛力_獨自研究和生產轉子發動機_並為此付出了相當大的代價.他們逐步克服了轉子發動機的缺陷_成功地由試驗性生產過渡到商業性生產_並將安裝了轉子發動機的RX-7型跑車打入了美國市場_令人刮目相看.

現代應用前景

在世界環保意識日益強化_石油資源日漸沽竭的今天_以氫氣做動力源的研究已成為一大課題.當年馬自達堅持下來的轉子發動機從結構上講是最適合燃燒氫氣_而且最“干淨”_因為氫燃燒完後排出的是水蒸汽_對環境沒有任何污染.馬自達公司改制了RX-7型跑車的轉子發動機_使它可以用氫做燃料.這種發動機裝配在馬自達 HR-X汽車上_1立方米的燃料箱吸儲了相當43立方米的壓縮氫氣_以每小時60公裡的車速可行駛230公裡_引起了各界人士的關注.由於從生產裝配到維護修理_轉子發動機都與傳統的發動機大不一樣_開發成本大.加上往復式活塞發動機在功率、重量、排放、能耗等方面都比過去有了顯著提高_加上各大汽車企業對往復式活塞發動機技術研究的成熟_而對轉子發動機技術的生疏_轉子發動機沒有顯出明顯的優勢_因此各大汽車企業都沒有積極性去開發利用_唯有馬自達一家.

轉子發動機的工作原理

一般發動機是往復運動式發動機_工作時活塞在氣缸裡做往復直線運動_為了把活塞的直線運動轉化為旋轉運動_必須使用曲柄滑塊機構.轉子發動機則不同_它直接將可燃氣的燃燒膨脹力轉化為驅動扭矩.與往復式發動機相比_轉子發動機取消了無用的直線運動_因而同樣功率的轉子發動機尺寸較小_重量較輕_而且振動和噪聲較低_具有較大優勢.

運動特點

轉子發動機的運動特點是：三角轉子的中心繞輸出軸中心公轉的同時_三角轉子本身又繞其中心自轉.在三角轉子轉動時_以三角轉子中心為中心的內齒圈與以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合_齒輪固定在缸體上不轉動_內齒圈與齒輪的齒數之比為3：2.上述運動關系使得三角轉子頂點的運動軌跡（即汽缸壁的形狀）似“8”字形.三角轉子把汽缸分成三個獨立空間_三個空間各自先後完成進氣、壓縮、做功和排氣_三角轉子自轉一周_發動機點火做功三次.由於以上運動關系_輸出軸的轉速是轉子自轉速度的3倍_這與往復運動式發動機的活塞與曲軸1：1的運動關系完全不同

內部結構和工作原理

殼體的內部空間（或旋輪線室）總是被分成三個工作室.　在轉子的運動過程中_這三個工作室的容積不停地變動_在擺線形缸體內相繼完成進氣、壓縮、燃燒和排氣四個過程.每個過程都是在擺線形缸體中的不同位置進行_這明顯區別於往復式發動機.往復式發動機的四個過程都是在一個汽缸內進行的.轉子發動機的排氣量通常用單位工作室容積和轉子的數量來表示.例如_對於型號為13B的雙轉子發動機_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.往復式發動機上也使用同樣的定義.

轉子發動機工作容積的變化_以及與四循環往復式發動機的比較.盡管在這兩種發動機中_工作室容積都成波浪形穩定變化_但二者之間存在著明顯的不同.首先是每個過程的轉動角度：往復式發動機轉動180度_而轉子發動機轉動270度_是往復式發動機的1.5倍.換句話說_在往復式發動機中_曲軸（輸出軸）在四個工作過程中轉兩圈（720度）；而在轉子發動機中_偏心軸轉三圈（1080度）_轉子轉一圈.這樣_轉子發動機就能獲得較長的過程時間_而且形成較小的扭矩波動_從而使運轉平穩流暢.

此外_即使在高速運轉中_轉子的轉速也相當緩慢_從而有更寬松的進氣和排氣時間_為那些能夠獲得較高的動力性能的系統的運行提供了便利.

轉子發動機的應用　　

如今馬自達的轉子發動機已經傳承到RX-8身上_這顆RENESIS又有哪些進展呢？首先是進氣孔面積加大了30%_使得發動機的進氣量足以應付到10000rpm的需求.但大家都知道_這樣低轉速會變得很糟糕_於是馬自達將原本的三進氣孔兩階段式設計_再進化成三進氣孔三階段式設計_盡量避免低轉速的無力現象_而為了高轉速化_破天荒的將轉子制成镂空狀_大幅降低轉子的重量_使得自然進氣的RX-8可以藉由拉轉速的方式_達到250匹馬力的水准.但RENESIS發動機最創新的地方在於排氣口_以往轉子發動機的排氣口都是作在氣室壁上_往往一些未燃燒的油氣與些許的潤滑油就會在此被刮入排氣管_造成污染問題.

但在RENESIS上_排氣口與進氣口一樣設在前後側壁上_當場解決掉以往HC的污染問題_也順帶使得進排氣完全不重疊_不會有進氣漏到排氣管的問題_也可在前後側壁各開一個排氣孔_讓發動機排氣孔變兩個提升排氣效率_以達成高轉速化的目的.(聽說在280ps的RX-7上就已經是了) 這就是為什麼RX-8能以1.3L的排氣量_而且還是在自然進氣的狀態下_卻能夠產生250匹馬力的原因了.馬自達的轉子發動機成就不是一蹴可及的_是不斷透過一點一滴的修改_才能造就目前的RX-8的！

優點和缺點

優點

轉子引擎的轉子每旋轉一圈就作功一次_與一般的四沖程發動機每旋轉兩圈才作功一次相比_具有高馬力容積比（引擎容積較小就能輸出較多動力）的優點.另外_由於轉子引擎的軸向運轉特性_它不需要精密的曲軸平衡就能達到較高的運轉轉速.整個發動機只有兩個轉動部件_與一般的四沖程發動機具有進、排氣活門等二十多個活動部件相比結構大大簡化_發生故障的可能性也大大減小.除了以上的優點外_轉子引擎的優點亦包括體積較小、重量輕、低重心等.

缺點

油耗高_污染重.由於沒有往復式發動機的高壓縮比_使得燃燒不能夠很充分.雖然馬自達公司曾經給轉子發動機增加了單渦輪增壓和雙渦輪增壓等東西_但只是提高了輸出馬力_並適度的減少了尾氣排放_但還是與往復式發動機有著很大的差距.

磨損嚴重_零部件壽命短.由於三角轉子引擎的相鄰容腔間只有一個徑向密封片_徑向密封片與缸體始終是線接觸_並且徑向密封片上與缸體接觸的位置始終在變化_因此三個燃燒室非完全隔離（密封）_徑向密封片磨損快.引擎使用一段時間之後容易因為油封材料磨損而造成漏氣問題_大幅增加油耗與污染.其獨特的機械結構也造成這類引擎較難維修.

部分標准欠缺.雖然轉子引擎具有以小排氣量、利用高轉速而產生高輸出的特性_但由於運轉特性與往復式引擎的不同_世界各國在制訂與引擎排氣量相關的稅則時_皆是以轉子引擎的實際排氣量乘以二來作為與往復式引擎之間的比較基准.舉例來說_日本馬自達（Mazda）旗下搭載了轉子引擎的RX-8跑車_其實際排氣量雖然只有1308立方厘米_但在日本國內卻是以2616立方厘米的排氣量來作為稅級計算的基准.

利益問題也是其發展不利的一個重要原因.傳統生產往復式發動機的廠家們_對於往復式發動機已經投入了大量的財力人力物力去改造去完善去創新了_在往復式發動機的潛力還沒有挖掘盡的情況下_轉而投入財力人力物力去改造前景不是很光明的轉子發動機_我想_每個往復式發動機廠家的CEO都會搖頭的.況且_還有各種環保法規的出台_也預示著轉子發動機的末日.尤其是該死的1992年_在1991年馬自達奪得勒芒24小時汽車賽冠軍後_被國際汽聯明令禁止參賽_其背後利益的關聯_可想而知了.