【瘋狂機械控第459期】

生活中我們經常接觸兩種發動機，渦輪增壓發動機和自然吸氣發動機。但還有一種知名度很高，應用卻很少的三角活塞旋轉式發動機，它就是轉子發動機。

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轉子發動機是由德國人菲加士·汪克爾發明的，他總結歸納了前人的研究成果，解決了一些關鍵技術問題，成功研製了第一臺轉子發動機。轉子發動機採用三角轉子旋轉運動控制壓縮和排放，與往復式活塞發動機的直線運動完全不同。

上世紀五十年代初期，德國工程師菲加士·汪克爾投身NSU車廠領導新型發動機的開發工作，早期開發成果是轉子閥門與轉子發動機的機械增壓器，被NSU車廠搭載在一輛50cc摩托車上，可產生45PSI的氣壓使得馬力達到13。5bhp，當時該輛摩托車跑出同級車極速120mph的世界紀錄。

1957年2月汪克爾成功做出第一個轉子發動機的原型機DKM54，該發動機動力輸出達21bhp，排氣量125cc。與傳統往復式活塞發動機不同的是，轉子發動機沒有活塞，其運轉件稱為轉子，斷面造型是被稱為勒洛三角形的定寬形狀。

1960年1月汪克爾在德國工程師學會上首次公開討論無活塞回轉式發動機（也叫汪克爾發動機），同年NSU車廠將KKM250型轉子發動機試裝在Prinz車型上，最大馬力為30hp / 5，000rpm。後來NSU車廠計劃將KKM500型轉子發動機搭載在NSU Spider車型上。

德國戴姆勒賓士汽車公司向NSU車廠購買專利權，開發出燃油直噴三轉子M950F型發動機，1969年搭載在C111概念車上；1970年製造出四轉子的發動機，最大馬力370hp，極速可達290km/h。

日本東洋工業（馬自達前身）自1961年取得製造轉子發動機許可後，比任何車企投入更大的精力進行轉子發動機研究改良，終於在1967年推出Cosmo Sports。

1991年搭載馬自達轉子發動機的787B賽車，以領先第二名兩圈的巨大優勢獲得了勒芒冠軍，但是在第二年，這輛賽車因為轉子發動機卻被禁賽了，那一年賽會對車輛的油耗做了要求，因此失去了比賽資格。

搭載轉子發動機奪得勒芒冠軍讓馬自達成為日本的驕傲，但它為了研究轉子發動機，幾乎兩次瀕臨破產，都是靠著福特的接濟才度過難關。都到了這地步了，馬自達只要有些閒錢，還是立馬開始研究轉子發動機。

最近，網上流傳的馬自達官方新聞稿件明確說，馬自達沒有終止研發轉子發動機，而且還將其運用到新一代的創馳藍天技術中，以解決油耗問題。

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轉子發動機基本結構是在一個橢圓形的空間中，置入一個勒洛三角形的轉子，轉子的三個面將橢圓形空間劃分為三個獨立的燃燒室。

由於轉子採用偏心運轉，這些被分隔的獨立燃燒室在運轉過程中，容積會不斷地改變，轉子發動機就是利用密閉空間變化的特點，實現四行程運轉所需要的進氣、壓縮、點火與排氣過程。

傳統四衝程往復式活塞發動機轉兩圈，各氣缸才完成一次進氣、壓縮、點火與排氣的過程。而在轉子發動機中，轉子三個面同步進行不同的四衝程週期，第一個面回到原點（也就是轉子轉一圈）就完成了三次四衝程週期。

轉子發動機基本結構如下圖所示：①進氣口（匯入混合油氣）、②排氣口（排出廢氣）、③轉子外殼、④燃燒室、⑤中心齒輪（與轉子內圈齒輪齧合）、⑥轉子（相當於往復式活塞發動機的活塞和連桿）、⑦轉子內圈齒輪（與中心齒輪齧合）、⑧偏心軸（相當於往復式活塞發動機的曲軸）、⑨火花塞。

轉子外殼通常是由鋁合金製造，它相當於傳統發動機的缸體，內部呈“8”字形，內表面有特殊的電鍍塗層以增強其耐磨性，通常在外殼的一側設計有進氣口和排氣口，在另一側裝有火花塞。

轉子被設計成弧形邊緣的三角形，它相當於傳統發動機中的活塞，在外殼內做偏心旋轉運動。轉子的內表面上有內圈齒輪，而在轉子的三個面上則設計有凹槽，它的大小也直接影響轉子發動機的壓縮比。

偏心軸類似於傳統發動機中的曲軸，它將動力直接輸出給傳動系統，轉子在8字氣缸內轉動，產生偏心旋轉運動，推動偏心軸旋轉。在轉子的三個頂點上佈置有氣封，它將氣缸分成三個獨立的腔室，氣封底部彈簧可以使其始終與轉子外殼的內壁緊密接觸。

發動機的轉子採用勒洛三角形的形狀，是除了圓形以外的最簡單多邊形，也是一個定寬曲線。當旋轉一定角度後，它的寬度是不會發生變化。應用到轉子發動機上，能保證轉子始終緊貼方形內壁運動，不會出現漏氣的問題。

雖然重心不穩的問題制約了勒洛三角形的普及，但波動的重心好像搖動的手柄一樣，可以將轉子在平面旋轉運動的能量直接傳遞到輸出軸上。

轉子發動機優點包括動力強大、體積較小、重量輕、震動小等。缺點由於燃燒不充分，導致耗油量很大；轉子尖角長時間與內壁接觸，磨損現象比較嚴重，密封性受到了極大的考驗。

轉子發動機的高油耗馬自達也在潛心研究，試圖找到解決問題的方案，最後期待越來越多的黑科技可以改變我們的生活。