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【疯狂机械控第459期】生活中我们经常接触两种发动机，涡轮增压发动机和自然吸气发动机。但还有一种知名度很高，应用却很少的三角活塞旋转式发动机，它就是转子发动机。 ▲转子发动机 01 转子发动机是由德国人菲加士·汪克尔发明的，他总结归纳了前人的研究成果，解决了一些关键技术问题，成功研制了第一台转子发动机。转子发动机采用三角转子旋转运动控制压缩和排放，与往复式活塞发动机的直线运动完全不同。 ▲转子发动机发明人菲加士·汪克尔 上世纪五十年代初期，德国工程师菲加士·汪克尔投身NSU车厂领导新型发动机的开发工作，早期开发成果是转子阀门与转子发动机的机械增压器，被NSU车厂搭载在一辆50cc摩托车上，可产生45PSI的气压使得马力达到13.5bhp，当时该辆摩托车跑出同级车极速120mph的世界纪录。 ▲转子发动机 1957年2月汪克尔成功做出第一个转子发动机的原型机DKM54，该发动机动力输出达21bhp，排气量125cc。与传统往复式活塞发动机不同的是，转子发动机没有活塞，其运转件称为转子，断面造型是被称为勒洛三角形的定宽形状。 ▲DKM 54型转子发动机 1960年1月汪克尔在德国工程师学会上首次公开讨论无活塞回转式发动机（也叫汪克尔发动机），同年NSU车厂将KKM250型转子发动机试装在Prinz车型上，最大马力为30hp / 5,000rpm。后来NSU车厂计划将KKM500型转子发动机搭载在NSU Spider车型上。 德国戴姆勒奔驰汽车公司向NSU车厂购买专利权，开发出燃油直喷三转子M950F型发动机，1969年搭载在C111概念车上；1970年制造出四转子的发动机，最大马力370hp，极速可达290km/h。 ▲奔驰C111概念车 日本东洋工业（马自达前身）自1961年取得制造转子发动机许可后，比任何车企投入更大的精力进行转子发动机研究改良，终于在1967年推出Cosmo Sports。 ▲马自达 Cosmo Sports 1991年搭载马自达转子发动机的787B赛车，以领先第二名两圈的巨大优势获得了勒芒冠军，但是在第二年，这辆赛车因为转子发动机却被禁赛了，那一年赛会对车辆的油耗做了要求，因此失去了比赛资格。 ▲马自达787B赛车 搭载转子发动机夺得勒芒冠军让马自达成为日本的骄傲，但它为了研究转子发动机，几乎两次濒临破产，都是靠着福特的接济才度过难关。都到了这地步了，马自达只要有些闲钱，还是立马开始研究转子发动机。 ▲马自达787B赛车 最近，网上流传的马自达官方新闻稿件明确说，马自达没有终止研发转子发动机，而且还将其运用到新一代的创驰蓝天技术中，以解决油耗问题。 02 转子发动机基本结构是在一个椭圆形的空间中，置入一个勒洛三角形的转子，转子的三个面将椭圆形空间划分为三个独立的燃烧室。
由于转子采用偏心运转，这些被分隔的独立燃烧室在运转过程中，容积会不断地改变，转子发动机就是利用密闭空间变化的特点，实现四行程运转所需要的进气、压缩、点火与排气过程。
▲转子发动机工作原理 传统四冲程往复式活塞发动机转两圈，各气缸才完成一次进气、压缩、点火与排气的过程。而在转子发动机中，转子三个面同步进行不同的四冲程周期，第一个面回到原点（也就是转子转一圈）就完成了三次四冲程周期。
转子发动机基本结构如下图所示：①进气口（导入混合油气）、②排气口（排出废气）、③转子外壳、④燃烧室、⑤中心齿轮（与转子内圈齿轮啮合）、⑥转子（相当于往复式活塞发动机的活塞和连杆）、⑦转子内圈齿轮（与中心齿轮啮合）、⑧偏心轴（相当于往复式活塞发动机的曲轴）、⑨火花塞。
▲转子发动机基本结构 转子外壳通常是由铝合金制造，它相当于传统发动机的缸体，内部呈“8”字形，内表面有特殊的电镀涂层以增强其耐磨性，通常在外壳的一侧设计有进气口和排气口，在另一侧装有火花塞。
转子被设计成弧形边缘的三角形，它相当于传统发动机中的活塞，在外壳内做偏心旋转运动。转子的内表面上有内圈齿轮，而在转子的三个面上则设计有凹槽，它的大小也直接影响转子发动机的压缩比。
偏心轴类似于传统发动机中的曲轴，它将动力直接输出给传动系统，转子在8字气缸内转动，产生偏心旋转运动，推动偏心轴旋转。在转子的三个顶点上布置有气封，它将气缸分成三个独立的腔室，气封底部弹簧可以使其始终与转子外壳的内壁紧密接触。
发动机的转子采用勒洛三角形的形状，是除了圆形以外的最简单多边形，也是一个定宽曲线。当旋转一定角度后，它的宽度是不会发生变化。应用到转子发动机上，能保证转子始终紧贴方形内壁运动，不会出现漏气的问题。
虽然重心不稳的问题制约了勒洛三角形的普及，但波动的重心好像摇动的手柄一样，可以将转子在平面旋转运动的能量直接传递到输出轴上。
转子发动机优点包括动力强大、体积较小、重量轻、震动小等。缺点由于燃烧不充分，导致耗油量很大；转子尖角长时间与内壁接触，磨损现象比较严重，密封性受到了极大的考验。
▲转子发动机 转子发动机的高油耗马自达也在潜心研究，试图找到解决问题的方案，最后期待越来越多的黑科技可以改变我们的生活。 写评论，看见独特的自己！ |
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