马自达RX-8 - 延伸阅读——转子发动机原理介绍

过去四十年来，全世界只有马自达公司在独立研发和生产转子发动机。这种发动机有什么独到之处，吸引这家车厂如此锲而不舍？ 

资料来源：马自达公司(经整理)

这就是转子发动机的核心部件——花生米形的“气缸”和三角形的转子。

上世纪60年代，马自达从汪克尔菲加士博士手中买下了转子发动机的专利。1967年，马自达在Cosmo Sports上安装了世界上第一台双转子发动机。迄今为止，马自达已经生产了将近两百万辆转子发动机汽车，其中转子赛车787B在1991年赢得勒芒24小时耐力赛冠军，不但成为第一辆在此赛事上获胜的日本汽车，更向世界证明了马自达转子发动机的成熟技术。

至今，马自达所持有的专利已经到期，转子发动机成为一个开放的技术，理论上其它车厂也可以投入发展。但由于马自达在多年研发中还积累了多项周边技术专利，所以估计短期内不会有车厂加入转子发动机的阵营。转子发动机反映着马自达在技术上的创意和活力，已成为马自达品牌的形象代表。

转子发动机原理

在过去的400年中，许多发明家和工程师一直都想开发一种连续运转的内燃机。人们希望往复活塞式内燃机能被更优雅的原动力发动机所取代，其运动轨迹应该接近人类最伟大的发明之一：轮子。十六世纪末期的出版物中首次出现“连续运转内燃机”的说法。连杆和曲柄机构的发明人沃特詹姆斯 (1736-1819)也曾研究转子式内燃机。1846年，人们画出了当今转子发动机工作室的几何结构，但这些概念没有实用化，直到汪克尔博士在1957年研制出汪克尔转子发动机。汪克尔博士通过研究和分析各种转子发动机类型的可行性，找到了旋轮线壳体的最佳形状。他运用了飞机发动机的回转阀及增压器的气密性密封机构的技术，使汪克尔型转子发动机得以实用化。

现代的汪克尔型转子发动机由茧形壳体(一个三角形转子被安置在其中)组成。和普通内燃机一样，转子发动机必须在其工作室中相继形成进气、压缩、燃烧和排气四个工作过程。壳体的内侧圆周被设计成旋轮线外形，和安装在偏心轴上的转子组装在一起，工作室随着壳体内部转子的旋转而在体积上发生变化，空燃混合气在那里点燃，燃烧气体的膨胀压力使转子产生旋转。转子每转一圈，工作室的体积变化两次，从而实现内燃机的四个工作过程。

三角形转子的轨道是用一个相位齿轮机构来规定的。相位齿轮包括安装在转子内侧的一个内齿圈和安装在偏心轴上的一个外齿轮，通过内侧和外圆周的齿数比差，转子和轴之间的转速比被限定为1:3，即转子转动一圈，偏心轴转动三圈，当发动机转速为3000rpm时，转子速度只有1000rpm。

与往复式发动机的比较

由于输出轴每转动三圈，转子才转一圈，因此转子发动机内部有较长的过程时间，而形成较小的扭矩波动，使运转平稳流畅。即使在高速运转中，转子的转速也相对缓慢，从而有更宽松的进气和排气时间，为获取较高的动力性能提供了先天优势。

转子发动机的排气量通常用单位工作室容积和转子的数量来表示。例如，对于型号为13B的双转子发动机，排量为“654cc×2”。与传统复式发动机比较，汪克尔型转子发动机的优点有：

一） 体积小重量轻：在保证相同的输出功率水平前提下，转子式发动机的设计重量是往复式的三分之二。这个优点对于整车布置非常有利，特别是近年来防撞结构、空气动力、重量分布和空间利用等方面的要求都越来越高。

二） 精简结构：转子发动机不需要设置连杆，没有配气机构（包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等），而这些在往复式发动机中是必不可少的一部分。因此转子发动机的组成部件数大幅度减少。

三） 均匀的扭矩特性：根据研究结果，转子发动机在整个速度范围内有相当均匀的扭矩曲线，两转子的设计中运行扭矩波动与直列六缸发动机具有相同水平，三转子的布置则更胜V型八缸发动机。

四） 运行噪音更小：往复式发动机的活塞运动本身就是一个振动源，气门机构也会产生机械噪音。转子发动机平稳的转动运动产生的振动相当小，而且没有气门机构，因此能更平稳和安静地运行。双转子发动机的安静性和平稳性相当于列六缸发动机。

五） 可靠性和耐久性： 如前所述，转子的转速是发动机转速的三分之一，因此转子的磨损情况并不激烈。另外，由于没有摇臂、连杆等高转速运动部件，所以在高负荷运动中更可靠和更耐久，1991的勒芒赛大获全胜就充分证明了这一点。