發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車最為關(guān)鍵的部分，是決定車子性能的最重要的因素，猶如人的心臟。大部分人都知道我們?nèi)粘Ｓ玫氖腔钊鶑?fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，又分為兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)（以下以四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)為例），但是還有一種不為大部分人所熟知的發(fā)動(dòng)機(jī)，那就是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，又叫汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)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。

汪克爾于1902年出生在德國(guó)，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的銷售部。在1924年，汪克爾在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的時(shí)間在那里進(jìn)行轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，在1927年，諸如氣密性和潤(rùn)滑等的一系列技術(shù)問(wèn)題的攻克終于有了眉目。60年初在德國(guó)生產(chǎn)出第一輛裝配了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的小跑車。當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為這種發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，運(yùn)轉(zhuǎn)寧?kù)o暢順，也許會(huì)取替?zhèn)鹘y(tǒng)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。

1964年，日內(nèi)瓦的德法合資企業(yè)COMOBIL公司，首次把轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在轎車上成為正式產(chǎn)品。1967年，日本人也將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在馬自達(dá)轎車上開(kāi)始成批生產(chǎn)。

一向?qū)π录夹g(shù)情有獨(dú)鐘的馬自達(dá)公司投巨資從汪克爾公司買下了這項(xiàng)技術(shù)。由于這是一項(xiàng)高新技術(shù)，懂得這項(xiàng)技術(shù)的人寥寥無(wú)幾，發(fā)動(dòng)機(jī)壞了無(wú)人會(huì)修，而且耗油大，汽車界有人對(duì)這種發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)前景產(chǎn)生了懷疑。70年代石油危機(jī)爆發(fā)，各國(guó)忙于應(yīng)付各方面的困難而無(wú)暇顧及發(fā)展轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，唯有馬自達(dá)公司仍然深信轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力，獨(dú)自研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，并為此付出了相當(dāng)大的代價(jià)。他們逐步克服了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的缺陷，成功地由試驗(yàn)性生產(chǎn)過(guò)渡到商業(yè)性生產(chǎn)，并將安裝了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的RX－7型跑車打入了美國(guó)市場(chǎng)，令人刮目相看。

在世界環(huán)保意識(shí)日益強(qiáng)化，石油資源日漸沽竭的今天，以氫氣做動(dòng)力源的研究已成為一大課題。當(dāng)年馬自達(dá)堅(jiān)持下來(lái)的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上講是最適合燃燒氫氣，而且最“干凈”，因?yàn)闅淙紵旰笈懦龅氖撬羝?，?duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染。馬自達(dá)公司改制了RX－7型跑車的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，使它可以用氫做燃料。這種發(fā)動(dòng)機(jī)裝配在馬自達(dá)HR一X汽車上，1立方米的燃料箱吸儲(chǔ)了相當(dāng)43立方米的壓縮氫氣，以每小時(shí)60公里的車速可行駛230公里，引起了各界人士的關(guān)注。由于從生產(chǎn)裝配到維護(hù)修理，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)都與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)大不一樣，開(kāi)發(fā)成本大。加上往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在功率、重量、排放、能耗等方面都比過(guò)去有了顯著提高，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有顯出明顯的優(yōu)勢(shì)，因此各大汽車企業(yè)都沒(méi)有積極性去開(kāi)發(fā)利用，唯有馬自達(dá)一家苦苦支撐。

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)。

    我們?nèi)粘＝?jīng)?？吹降臑榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)形式的發(fā)動(dòng)機(jī)，即活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲軸把活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程，它是通過(guò)活塞在汽缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸（即普通發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸,因?yàn)椴皇菑澢墓什辉俳星S）旋轉(zhuǎn)的，故兩者有著很大的區(qū)別。

    發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)燃燒油氣混合氣來(lái)推動(dòng)活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂面距曲軸中心線最遠(yuǎn)的位置稱為上止點(diǎn)（TDC---Top Dead Center）,活塞頂面距曲軸中心線最近的位置稱為下止點(diǎn)（BDC---Bottom Dead Center）.以四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為例，如下圖

    a進(jìn)氣沖程：活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)的過(guò)程叫進(jìn)氣沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度0~180°），該沖程進(jìn)氣門打開(kāi)，排氣門關(guān)閉，氣室與大氣相通，通過(guò)大氣壓力使油氣混合氣進(jìn)入，進(jìn)氣終了汽缸內(nèi)壓力約為0.075~0.09MPa。

    b壓縮沖程：活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的過(guò)程叫壓縮沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度180°~360°），該沖程進(jìn)排氣門全關(guān)閉，氣室內(nèi)的油氣混合氣壓力逐漸升高，壓縮沖程終了氣室內(nèi)壓力約為0.6~1.2MPa。

    c作功沖程：活塞從上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)的過(guò)程叫作功沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度360°~540°），該沖程進(jìn)排氣門全關(guān)閉，活塞在上止點(diǎn)位置時(shí)火花塞跳火點(diǎn)燃油氣混合氣使氣缸內(nèi)的壓力急劇升高（可達(dá)到3~5MPa），推動(dòng)活塞作向曲軸的運(yùn)動(dòng)，壓力逐漸下降，作功沖程終了氣室內(nèi)壓力約為0.3~0.5MPa。

    d排氣沖程：活塞從下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)的過(guò)程叫排氣沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度540°~720°），該沖程進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)推動(dòng)燃燒后的廢氣排出氣室，該沖程終了氣室內(nèi)的氣壓約為0.105~0.115MPa。該沖程的結(jié)束也標(biāo)志這發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的結(jié)束。

『轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)』

    下圖為轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)各沖程的比較（圖中兩個(gè)氣孔左側(cè)為進(jìn)氣，右側(cè)為排氣）,該轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)與往復(fù)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)工循環(huán)相同，即由進(jìn)氣、壓縮、作功、排氣四個(gè)沖程構(gòu)成，圖中由三角轉(zhuǎn)子的一個(gè)弧面BC與氣缸型面之間形成的工作腔（BC工作腔）為例，說(shuō)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的四沖程工作原理。

a              b              c              d              a

    進(jìn)氣沖程：當(dāng)三角轉(zhuǎn)子的角頂C轉(zhuǎn)到進(jìn)氣孔右邊的邊緣時(shí)，BC工作腔開(kāi)始進(jìn)氣，在位置a，進(jìn)排氣孔相通，進(jìn)排氣重疊。這是BC工作腔的容積最小，相當(dāng)于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的上止點(diǎn)位置。隨著轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，BC工作腔的容積逐漸增大，可燃混合氣不斷被吸入氣缸。當(dāng)轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)90°（主軸轉(zhuǎn)270°，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中轉(zhuǎn)子與主軸轉(zhuǎn)速比為1：3，通過(guò)相互嚙合齒輪確定）到達(dá)位置b時(shí)，BC工作腔的容積達(dá)到最大，相當(dāng)于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的下止點(diǎn)位置，進(jìn)氣沖程結(jié)束。

    壓縮沖程：隨著三角轉(zhuǎn)子的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，角頂B越過(guò)進(jìn)氣孔的左側(cè)邊緣，壓縮沖程開(kāi)始，BC工作腔的容積逐漸縮小，壓力越來(lái)越大，到達(dá)位置c時(shí)，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)180°（主軸旋轉(zhuǎn)540°），BC工作腔容積達(dá)到最小，相當(dāng)于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的上止點(diǎn)位置，壓縮沖程結(jié)束。

    作功沖程：在壓縮沖程終了，火花塞跳火，高溫高壓的氣體推動(dòng)三角活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，BC工作腔的容積逐漸增大，當(dāng)角頂C達(dá)到排氣孔右側(cè)邊緣，在位置d，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)270°（主軸旋轉(zhuǎn)810°），BC工作腔的容積達(dá)到最大，相當(dāng)于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的下止點(diǎn)位置，作功沖程結(jié)束。

    排氣沖程：三角轉(zhuǎn)子角頂C轉(zhuǎn)過(guò)排氣孔右側(cè)位置時(shí)，排氣沖程開(kāi)始，最終三角轉(zhuǎn)子回到位置a，排氣沖程結(jié)束，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)360°（主軸轉(zhuǎn)三周），一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。同時(shí)，CA工作腔、AB工作腔也分別完成一個(gè)工作循環(huán)。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)成比較：

    轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)：機(jī)體組、配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)

    往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī): 機(jī)體組、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、啟動(dòng)系統(tǒng)

● 兩種發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)：

◆ 往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)：

    優(yōu)點(diǎn)：

    1. 制造技術(shù)成熟，誕生已經(jīng)有120多年，各種技術(shù)不斷完善，是世界上應(yīng)用最廣的內(nèi)燃機(jī)，保養(yǎng)維修成本低。

    2. 工作可靠，良好的氣密性和功率傳遞可靠性。

    3. 良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

    缺點(diǎn)：

    1. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大、重量大。

    2. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)引起的往復(fù)慣性力和慣性力矩不能得到完全平衡，這個(gè)慣性力大小與轉(zhuǎn)速平方成正比，使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平順性下降，限制發(fā)展高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)。

    3. 由于四沖程往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的工作方式為四個(gè)沖程中有三個(gè)沖程完全依靠飛輪慣性旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、扭矩輸出非常的不均勻，盡管現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)采用了多缸和V型排列來(lái)減小這個(gè)缺點(diǎn)，但是不可能完全消除。

◆ 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)：

    優(yōu)點(diǎn)：

    1. 體積小、重量輕，便于降低車輛重心。由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，所以大大減小了發(fā)動(dòng)機(jī)高度，同時(shí)降低了車輛重心。

    2. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。相比較于往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)減少了曲柄連桿機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，零件減少。

    3. 均勻的扭矩特性。由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)氣缸同時(shí)有三個(gè)工作腔處于工作狀態(tài)，所以扭矩輸出比較于往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)更加均勻。

    4. 利于發(fā)展高速發(fā)動(dòng)機(jī)，由于活塞轉(zhuǎn)子與主軸轉(zhuǎn)速比為1：3，故不需很高的活塞轉(zhuǎn)速即可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速。

    缺點(diǎn)：

    1. 油耗高，尾氣排放難達(dá)標(biāo)。因其每個(gè)氣缸有三個(gè)工作腔，活塞轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周相當(dāng)于有三個(gè)作功沖程，以3000rpm和往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作對(duì)比，往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)噴油750次/分，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)于轉(zhuǎn)速為1000rpm,但是需要噴油3000次/分，可見(jiàn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)油耗明顯高于往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室形狀不利于可燃混合氣的充分燃燒，火焰?zhèn)鞑ヂ窂介L(zhǎng)，燃油機(jī)油消耗量大，同時(shí)導(dǎo)致廢氣中污染物含量較高。

    2. 發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致只能采取點(diǎn)燃式而不能采用壓燃式，即只能用汽油作為燃料而不能用柴油。

    3. 由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)采用偏心軸，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)較大。

    4. 功率輸出軸（主軸）位置高，不利于整車布置。

    5. 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的加工制造技術(shù)高，成本比較高。