發(fā)動機是汽車最為關(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)動機，又分為兩沖程發(fā)動機和四沖程發(fā)動機（以下以四沖程發(fā)動機為例），但是還有一種不為大部分人所熟知的發(fā)動機，那就是轉(zhuǎn)子發(fā)動機，又叫汪克爾發(fā)動機。

轉(zhuǎn)子發(fā)動機又稱為米勒循環(huán)發(fā)動機。它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動來控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動機的直線運動迥然不同。

汪克爾于1902年出生在德國，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，他花了大量的時間在那里進行轉(zhuǎn)子發(fā)動機的研制，在1927年，諸如氣密性和潤滑等的一系列技術(shù)問題的攻克終于有了眉目。60年初在德國生產(chǎn)出第一輛裝配了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的小跑車。當時業(yè)內(nèi)人士認為這種發(fā)動機的結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，運轉(zhuǎn)寧靜暢順，也許會取替?zhèn)鹘y(tǒng)的活塞式發(fā)動機。

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)動機裝在轎車上成為正式產(chǎn)品。1967年，日本人也將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝在馬自達轎車上開始成批生產(chǎn)。

一向?qū)π录夹g(shù)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(shù)。由于這是一項高新技術(shù)，懂得這項技術(shù)的人寥寥無幾，發(fā)動機壞了無人會修，而且耗油大，汽車界有人對這種發(fā)動機的市場前景產(chǎn)生了懷疑。70年代石油危機爆發(fā)，各國忙于應(yīng)付各方面的困難而無暇顧及發(fā)展轉(zhuǎn)子發(fā)動機，唯有馬自達公司仍然深信轉(zhuǎn)子發(fā)動機的潛力，獨自研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動機，并為此付出了相當大的代價。他們逐步克服了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的缺陷，成功地由試驗性生產(chǎn)過渡到商業(yè)性生產(chǎn)，并將安裝了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的RX－7型跑車打入了美國市場，令人刮目相看。

在世界環(huán)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(zhuǎn)子發(fā)動機從結(jié)構(gòu)上講是最適合燃燒氫氣，而且最“干凈”，因為氫燃燒完后排出的是水蒸汽，對環(huán)境沒有任何污染。馬自達公司改制了RX－7型跑車的轉(zhuǎn)子發(fā)動機，使它可以用氫做燃料。這種發(fā)動機裝配在馬自達HR一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)裝配到維護修理，轉(zhuǎn)子發(fā)動機都與傳統(tǒng)的發(fā)動機大不一樣，開發(fā)成本大。加上往復(fù)式活塞發(fā)動機在功率、重量、排放、能耗等方面都比過去有了顯著提高，轉(zhuǎn)子發(fā)動機沒有顯出明顯的優(yōu)勢，因此各大汽車企業(yè)都沒有積極性去開發(fā)利用，唯有馬自達一家苦苦支撐。

一般發(fā)動機是往復(fù)運動式發(fā)動機，工作時活塞在氣缸里做往復(fù)直線運動，為了把活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，必須使用曲柄連桿機構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機則不同，它直接將可燃氣的燃燒膨脹力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動扭矩。與往復(fù)式發(fā)動機相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機取消了無用的直線運動，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動機尺寸較小，重量較輕，而且振動和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢。

    我們?nèi)粘＝?jīng)常看到的為活塞往復(fù)運動形式的發(fā)動機，即活塞在汽缸內(nèi)作往復(fù)的直線運動，通過曲軸把活塞的直線運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子發(fā)動機沒有這個轉(zhuǎn)化過程，它是通過活塞在汽缸內(nèi)的旋轉(zhuǎn)來帶動發(fā)動機主軸（即普通發(fā)動機的曲軸,因為不是彎曲的故不再叫曲軸）旋轉(zhuǎn)的，故兩者有著很大的區(qū)別。

    發(fā)動機通過燃燒油氣混合氣來推動活塞作往復(fù)運動帶動曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂面距曲軸中心線最遠的位置稱為上止點（TDC---Top Dead Center）,活塞頂面距曲軸中心線最近的位置稱為下止點（BDC---Bottom Dead Center）.以四沖程汽油發(fā)動機為例，如下圖

    a進氣沖程：活塞從上止點運動到下止點的過程叫進氣沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度0~180°），該沖程進氣門打開，排氣門關(guān)閉，氣室與大氣相通，通過大氣壓力使油氣混合氣進入，進氣終了汽缸內(nèi)壓力約為0.075~0.09MPa。

    b壓縮沖程：活塞從下止點運動到上止點的過程叫壓縮沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度180°~360°），該沖程進排氣門全關(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：活塞從上止點運動到下止點的過程叫作功沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度360°~540°），該沖程進排氣門全關(guān)閉，活塞在上止點位置時火花塞跳火點燃油氣混合氣使氣缸內(nèi)的壓力急劇升高（可達到3~5MPa），推動活塞作向曲軸的運動，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：活塞從下止點運動到上止點的過程叫排氣沖程（曲軸旋轉(zhuǎn)角度540°~720°），該沖程進氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動推動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)束也標志這發(fā)動機一個工作循環(huán)的結(jié)束。

『轉(zhuǎn)子發(fā)動機』

    下圖為轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)式發(fā)動機各沖程的比較（圖中兩個氣孔左側(cè)為進氣，右側(cè)為排氣）,該轉(zhuǎn)子發(fā)動機與往復(fù)式四沖程發(fā)動機工循環(huán)相同，即由進氣、壓縮、作功、排氣四個沖程構(gòu)成，圖中由三角轉(zhuǎn)子的一個弧面BC與氣缸型面之間形成的工作腔（BC工作腔）為例，說明轉(zhuǎn)子發(fā)動機的四沖程工作原理。

a              b              c              d              a

    進氣沖程：當三角轉(zhuǎn)子的角頂C轉(zhuǎn)到進氣孔右邊的邊緣時，BC工作腔開始進氣，在位置a，進排氣孔相通，進排氣重疊。這是BC工作腔的容積最小，相當于往復(fù)式發(fā)動機的上止點位置。隨著轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動，BC工作腔的容積逐漸增大，可燃混合氣不斷被吸入氣缸。當轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)90°（主軸轉(zhuǎn)270°，轉(zhuǎn)子發(fā)動機中轉(zhuǎn)子與主軸轉(zhuǎn)速比為1：3，通過相互嚙合齒輪確定）到達位置b時，BC工作腔的容積達到最大，相當于往復(fù)式發(fā)動機的下止點位置，進氣沖程結(jié)束。

    壓縮沖程：隨著三角轉(zhuǎn)子的繼續(xù)轉(zhuǎn)動，角頂B越過進氣孔的左側(cè)邊緣，壓縮沖程開始，BC工作腔的容積逐漸縮小，壓力越來越大，到達位置c時，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)180°（主軸旋轉(zhuǎn)540°），BC工作腔容積達到最小，相當于往復(fù)式發(fā)動機的上止點位置，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三角活塞繼續(xù)轉(zhuǎn)動，BC工作腔的容積逐漸增大，當角頂C達到排氣孔右側(cè)邊緣，在位置d，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)270°（主軸旋轉(zhuǎn)810°），BC工作腔的容積達到最大，相當于往復(fù)式發(fā)動機的下止點位置，作功沖程結(jié)束。

    排氣沖程：三角轉(zhuǎn)子角頂C轉(zhuǎn)過排氣孔右側(cè)位置時，排氣沖程開始，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），一個工作循環(huán)結(jié)束。同時，CA工作腔、AB工作腔也分別完成一個工作循環(huán)。

● 發(fā)動機構(gòu)成比較：

    轉(zhuǎn)子發(fā)動機：機體組、配氣機構(gòu)、供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)

    往復(fù)式活塞發(fā)動機: 機體組、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、供給系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、啟動系統(tǒng)

● 兩種發(fā)動機的優(yōu)缺點：

◆ 往復(fù)式發(fā)動機：

    優(yōu)點：

    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，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)濟性。

    缺點：

    1. 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大、重量大。

    2. 曲柄連桿機構(gòu)中活塞的往復(fù)運動引起的往復(fù)慣性力和慣性力矩不能得到完全平衡，這個慣性力大小與轉(zhuǎn)速平方成正比，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)平順性下降，限制發(fā)展高轉(zhuǎn)速發(fā)動機。

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

◆ 轉(zhuǎn)子發(fā)動機：

    優(yōu)點：

    1. 體積小、重量輕，便于降低車輛重心。由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機沒有曲柄連桿機構(gòu)，所以大大減小了發(fā)動機高度，同時降低了車輛重心。

    2. 結(jié)構(gòu)簡單。相比較于往復(fù)式活塞發(fā)動機，轉(zhuǎn)子發(fā)動機減少了曲柄連桿機構(gòu)，導(dǎo)致了發(fā)動機機構(gòu)大為簡化，零件減少。

    3. 均勻的扭矩特性。由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機一個氣缸同時有三個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)動機更加均勻。

    4. 利于發(fā)展高速發(fā)動機，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)速即可實現(xiàn)發(fā)動機的高轉(zhuǎn)速。

    缺點：

    1. 油耗高，尾氣排放難達標。因其每個氣缸有三個工作腔，活塞轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周相當于有三個作功沖程，以3000rpm和往復(fù)式活塞發(fā)動機作對比，往復(fù)式活塞發(fā)動機噴油750次/分，轉(zhuǎn)子發(fā)動機相當于轉(zhuǎn)速為1000rpm,但是需要噴油3000次/分，可見轉(zhuǎn)子發(fā)動機油耗明顯高于往復(fù)式活塞發(fā)動機，同時轉(zhuǎn)子發(fā)動機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，燃油機油消耗量大，同時導(dǎo)致廢氣中污染物含量較高。

    2. 發(fā)動機的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致只能采取點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)動機采用偏心軸，導(dǎo)致發(fā)動機振動較大。

    4. 功率輸出軸（主軸）位置高，不利于整車布置。

    5. 轉(zhuǎn)子發(fā)動機的加工制造技術(shù)高，成本比較高。