轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)（Rotary Engine）又稱為米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)、汪克爾發(fā)動機(jī)，是由德國人菲加士·汪克爾（Felix Wankel）在1957年發(fā)明，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動來控制壓縮和排放。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)主要由前后端蓋、轉(zhuǎn)子、輸出軸、缸體等組成，具有與活塞式發(fā)動機(jī)類似的點(diǎn)火系統(tǒng)和燃油供給系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)采用四沖程燃燒循環(huán)，這與活塞式發(fā)動機(jī)相同，但以完全不同的方式完成，包括進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)過程。
早在1846年，人們就已經(jīng)畫出了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)工作室的幾何結(jié)構(gòu)，最終菲加士·汪克爾博在1957年研制成功。1967年，首款搭載轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的馬自達(dá)Cosmo Sport 110S跑車上市。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、功重比高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪音小、易于系列化等特點(diǎn)，廣受航空、軍事、汽車等領(lǐng)域的關(guān)注。
歷史沿革
國際
1846年，人們畫出了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)工作室的幾何結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了使用外旋輪線的第一輛概念發(fā)動機(jī)。但是，這些概念都沒有實(shí)用化。
1951年，德國的菲加士·汪克爾與德國NSU公司簽訂了關(guān)于合作開發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的合約。
1954年4月13日，NSU公司研制成功第一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，并于1958年對這種發(fā)動機(jī)展開一系列測試。
1960年，汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)在德國工程師協(xié)會的一次討論會上作首次公眾討論。三年后，NSU公司在法蘭克福車展上展出了裝備汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的新車型。
1961年，一向?qū)π录夹g(shù)情有獨(dú)鐘的馬自達(dá)花巨資買下了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的專利權(quán)，但當(dāng)時(shí)他們從德國人手里接到的充其量也只是一個(gè)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的美好構(gòu)想，所謂的原型發(fā)動機(jī)在經(jīng)過短暫運(yùn)轉(zhuǎn)后便已接近報(bào)廢。此時(shí)，被譽(yù)為“轉(zhuǎn)子之父”的山本健一先生在公司里挑選了47名技術(shù)精英，著手對轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的量產(chǎn)進(jìn)行研發(fā)。
1964年，NSU公司和雪鐵龍?jiān)?a href="/hebeideji/7276505470368743424.html">日內(nèi)瓦組建合資企業(yè)COMOBIL公司，首次把轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)裝在轎車上成為正式產(chǎn)品。
1967年，日本東洋工業(yè)公司也將轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)裝在馬自達(dá)轎車上開始成批生產(chǎn)。當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為這種發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，運(yùn)轉(zhuǎn)寧靜暢順，也許會取代傳統(tǒng)的活塞反復(fù)式發(fā)動機(jī)。
20世紀(jì)70年代后期，美國萊特公司多種燃料轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)成功應(yīng)用于小型飛機(jī)。1977年，萊特公司開始研制新一代水陸兩用登陸車（LVA）動力。最終開發(fā)的4231 R型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，額定功率1103kW，總排量23.1L。
1984年以后， 美國約翰迪爾國際技術(shù)公司（JDTI）繼承萊特公司全部技術(shù)及資產(chǎn)， 開發(fā)出了SCORE70、170、580等系列轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
1992年，國際汽車運(yùn)動聯(lián)合會宣布從1992年開始，除活塞發(fā)動機(jī)外，將禁止其它類型的發(fā)動機(jī)參加勒芒24小時(shí)賽。
2013年11月，馬自達(dá)將小型化的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)（排量0.33 L，功率19 kW），應(yīng)用到增程式汽車Extender EV 上，用于車輛發(fā)電滿足續(xù)航里程的擴(kuò)展。
2023年6月，馬自達(dá)宣布開始量產(chǎn)使用該公司在全球首次成功量產(chǎn)的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)作為發(fā)電機(jī)的插電式混合動力車（PHV）“MX-30”，這是馬自達(dá)時(shí)隔11年來再次量產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
中國
20世紀(jì)60年代，是轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)在中國蓬勃發(fā)展的時(shí)期，研制轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的單位多達(dá)150多家，機(jī)型40余種排量。
20世紀(jì)70年代，石油危機(jī)爆發(fā)，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)油耗高、排放差的弊病更加凸顯，導(dǎo)致中國大多數(shù)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)項(xiàng)目下馬。70年代中期，全國只剩下幾家單位仍在堅(jiān)持研究轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。其中，天津市內(nèi)燃機(jī)研究所開發(fā)的TZ2110型汽油轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)搭載在天津牌載重貨車上，滿載狀態(tài)下往返天津拉薩，安全行駛11000多公里。
20世紀(jì)80年代，中國研制的JZ211B型（117kW）轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，GZ2-900型（90kW） 轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)以及GL2110型（59kW）轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)分別獲得國家科技進(jìn)步二等獎，部或省市科研成果一、二等獎。這標(biāo)志著中國的汽油轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)技術(shù)已漸趨成熟。
90年代后， 中國開始研制第二代轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)-多種燃料轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。 通過多年的研究，中國在分層進(jìn)氣燃燒組織、定子和轉(zhuǎn)子保熱鑲塊、自控保溫?zé)崦?a href="/hebeideji/6193228826270573814.html">點(diǎn)火系統(tǒng)等方面取得了重要科研成果。燃油經(jīng)濟(jì)性、廢氣渦輪增壓、電控、排放以及密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)等方面的工作還在進(jìn)一步研究與探索。
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及各種新型燃料在轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用， 轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的研究再次成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)之一。由于中國轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)研制存在技術(shù)斷檔， 加之民用市場缺乏轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的需求。因此，對轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的研究較少， 僅有一些軍方配套單位在進(jìn)行轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的研制工作。另外，一些高校承擔(dān)著國家自然科學(xué)基金或國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃等項(xiàng)目， 在某些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了探索。但整體上，中國在轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的研究明顯落后于國外。
基本原理
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)是一種通過三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)動力輸出的內(nèi)燃機(jī)。其轉(zhuǎn)子安裝于輸出軸的大圓凸軸上，該凸軸偏離輸出軸中心線，作用類似于絞盤的曲軸，為轉(zhuǎn)子提供驅(qū)動輸出軸所需的杠桿。轉(zhuǎn)子和偏心輸出軸在轉(zhuǎn)動，進(jìn)排氣口的開啟和關(guān)閉主要通過三角轉(zhuǎn)子在缸體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)和缸體上的進(jìn)排氣口位置來控制，因此轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)并沒有復(fù)雜繁瑣的配氣機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊。在轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)中，氣缸體（殼體）、含有邊封和角封等密封件的三角轉(zhuǎn)子（在該發(fā)動機(jī)中用來代替活塞）和前后端蓋構(gòu)成的密封室，不僅將氣缸體內(nèi)部的整體空間分隔成三個(gè)獨(dú)立的密閉工作室，還保存著燃燒產(chǎn)生的壓力。發(fā)動機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，三角轉(zhuǎn)子不僅繞主軸承中心公轉(zhuǎn)，同時(shí)繞著自身的回轉(zhuǎn)中心自轉(zhuǎn)，三個(gè)獨(dú)立的工作空間容積不斷發(fā)生變化，在氣缸內(nèi)依次完成進(jìn)氣行程、壓縮行程、作功行程和排氣行程。由于三角轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)齒圈與輸出軸上的外齒輪齒數(shù)比為3:2，因此轉(zhuǎn)子與偏心輸出軸的轉(zhuǎn)速比為1:3，即一個(gè)工作循環(huán)，三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)360°，發(fā)動機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)3圈，為1080°，每個(gè)行程對應(yīng)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度的理論值為270°。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的一個(gè)亮點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子的三個(gè)面始終作用于循環(huán)的某部分——在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)滿一周時(shí)，將有三個(gè)燃燒沖程，從而實(shí)現(xiàn)動力輸出的順暢。
進(jìn)氣行程
當(dāng)發(fā)動機(jī)缸體內(nèi)三角轉(zhuǎn)子的角B 順時(shí)針轉(zhuǎn)過進(jìn)氣口下端邊緣時(shí)，工作腔AB 開始進(jìn)氣，此時(shí)，三角轉(zhuǎn)子的角A 并未轉(zhuǎn)過排氣口上端邊緣，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)進(jìn)、排氣口連通，進(jìn)、排氣期重疊。三角轉(zhuǎn)子繼續(xù)沿著順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，工作腔AB的容積逐漸變大，如圖所示，可燃混合氣通過進(jìn)氣口不斷地被吸入氣缸。當(dāng)三角轉(zhuǎn)子角A 轉(zhuǎn)過進(jìn)氣口上端邊緣時(shí)，進(jìn)氣行程結(jié)束。理論上進(jìn)氣行程對應(yīng)的輸出軸旋轉(zhuǎn)角度為270°，進(jìn)氣時(shí)間更長，充分利用進(jìn)氣的慣性提高發(fā)動機(jī)的充氣系數(shù)，提高了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的性能。
壓縮行程
當(dāng)三角轉(zhuǎn)子的角A 順時(shí)針轉(zhuǎn)過進(jìn)氣口上方邊緣時(shí)，此時(shí)工作腔AB被完全封閉，壓縮行程開始，如圖所示。隨著三角轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，工作腔AB的容積逐漸減小，進(jìn)入工作腔AB的可燃混合氣受到轉(zhuǎn)子與氣缸體內(nèi)壁面的擠壓，可燃混合氣的壓力和溫度不斷上升，當(dāng)轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)180°，對應(yīng)的輸出軸轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)至540°時(shí)，壓縮行程結(jié)束。
作功行程
當(dāng)三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動至如圖所示的位置時(shí)，相當(dāng)于傳統(tǒng)的往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)的上止點(diǎn)位置，此時(shí)工作腔AB的容積最小。工作腔AB內(nèi)的可燃混合氣處于高溫高壓狀態(tài)，火花塞跳火點(diǎn)燃混合氣，混合氣迅速燃燒膨脹，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)為特殊的偏心結(jié)構(gòu)，燃燒氣體所產(chǎn)生的膨脹壓力作用在轉(zhuǎn)子側(cè)面，將三角轉(zhuǎn)子推向偏心軸中心，三角轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)齒圈與輸出軸上的外齒輪相嚙合，從而帶動輸出軸旋轉(zhuǎn)對外做功，直至轉(zhuǎn)子的頂點(diǎn)再次經(jīng)過排氣口。
排氣行程
當(dāng)三角轉(zhuǎn)子的角B順時(shí)針轉(zhuǎn)過排氣口下端邊緣時(shí)，排氣口打開，工作腔AB 開始排氣行程，如圖所示。隨著三角轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，工作腔AB的容積越來越小，廢氣被排除氣缸。當(dāng)角B轉(zhuǎn)過進(jìn)氣口下端邊緣時(shí)，進(jìn)、排氣重疊，利用新鮮混合氣將廢氣掃出氣缸。排氣一直持續(xù)到三角轉(zhuǎn)子角A 轉(zhuǎn)過排氣口上端邊緣，此時(shí)，對于工作腔AB而言，排氣口完全關(guān)閉，排氣行程結(jié)束。
主要構(gòu)造
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)由前后端蓋、轉(zhuǎn)子、輸出軸、缸體及在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)安裝的齒圈和偏心軸上安裝的齒輪組成。缸體內(nèi)部空間被轉(zhuǎn)子分成三個(gè)工作室，隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，這些工作室也在運(yùn)動。其結(jié)構(gòu)見下圖。
三角形轉(zhuǎn)子的軌道是用一個(gè)相位齒輪機(jī)構(gòu)（包括安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的齒圈和安裝在偏心軸上的齒輪）來規(guī)定的。其內(nèi)側(cè)齒圈和外齒輪的齒數(shù)比為3：2，轉(zhuǎn)子與軸之間的轉(zhuǎn)速比被限定為1：3，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一圈，偏心轉(zhuǎn)動三圈。
分類
燃料噴射型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)
燃料噴射系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以更隨意和精確地控制燃料供給量和噴射時(shí)間。燃料噴射型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)可以進(jìn)一步提高其整體性能和燃料經(jīng)濟(jì)性及凈化尾氣排放等?？偟膩碚f，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)比往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)在選擇噴射嘴位置、方向和噴射時(shí)間方面的自由面更大些。
分層進(jìn)氣型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)
分層進(jìn)氣型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)作為一種有生命力的發(fā)動機(jī)目前正被積極地研究著，因?yàn)樗ㄟ^在燃燒室內(nèi)分布不同空燃比的混合物來滿足諸如控制點(diǎn)火和燃燒、減少燃料消耗、進(jìn)一步凈化尾氣和提高可操作性等要求。
增壓型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)
壓縮空氣或混合物可以用來增壓以得到更高的充氣效率和更好的性能。這種增壓系統(tǒng)在往復(fù)式賽車和大型柴油卡車發(fā)動機(jī)中得到了廣泛應(yīng)用。它可以使小排量的發(fā)動機(jī)在一定情況下得到與大排量發(fā)動機(jī)相同的性能。目前有廢氣增壓系統(tǒng)和氣泵系統(tǒng)兩種增壓方法。
多轉(zhuǎn)子型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)
多轉(zhuǎn)子型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：一，通過增加總排量提高其性能；二，進(jìn)一步減小扭矩波動；三，更易平衡慣性力和力偶；四，在總排量不變的前提下，通過降低軸承負(fù)荷和滑片速度來增加轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。通常認(rèn)為兩轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)其性能與直列六缸往復(fù)式發(fā)動機(jī)具有相同的水平。
性能參數(shù)
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)排量和壓縮比
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的排量通常用單位氣缸工作容積和轉(zhuǎn)子的數(shù)量來表示。單位氣缸工作容積指氣缸最大容積和最小容積之間的差值；假設(shè)轉(zhuǎn)子上的凹型燃燒室容積為ΔV，轉(zhuǎn)子處于容積最大位置時(shí)的容積為Vmax+ΔV，轉(zhuǎn)子處于容積最小位置時(shí)的容積為Vmin+ΔV，單缸排量Vh=(Vmax+ΔV)-(Vmin+ΔV)，發(fā)動機(jī)的排量=Vh乘以轉(zhuǎn)子數(shù)。而壓縮比是最大容積和最小容積的比值。
氣缸容積變化
假設(shè)活塞式四行程發(fā)動機(jī)和轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的壓縮比相同，發(fā)動機(jī)氣缸容積變化如圖5所示。往復(fù)式發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣過程轉(zhuǎn)動180°，而轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動270°，因此，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相同時(shí)，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)一個(gè)進(jìn)氣過程所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角大，進(jìn)氣過程時(shí)間歷程長，為活塞式發(fā)動機(jī)的1.5倍，進(jìn)氣更加充分，確保了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)輸出更大的功率；較長的過程時(shí)間。扭矩波動較小，從而使運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)流暢。
氣缸內(nèi)曲面參數(shù)
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)壁型線是雙弧長短幅圓外旋輪線，是由一個(gè)嵌在轉(zhuǎn)子上的內(nèi)齒圈(動圓)圍繞與其嚙合的固定外齒輪(定圓)作純滾動而創(chuàng)成的，如圖所示。三角轉(zhuǎn)子活塞的輪廓線是根據(jù)缸體型線來確定的。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的作功密度
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)與往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)作功密度分布如圖所示。由圖可見，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)與4、6缸往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)相比，其作功密度大。即雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)擁有與六缸發(fā)動機(jī)等長的動力重疊時(shí)間但扭矩比同排氣量活塞發(fā)動機(jī)的小。
應(yīng)用領(lǐng)域
汽車引擎
在汽車領(lǐng)域轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)有著廣泛的應(yīng)用。德國NSU公司首次在汽車上應(yīng)用轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，推出成熟的產(chǎn)品Spider型號汽車。奔馳汽車公司經(jīng)過多年的論證開發(fā)，研制出缸內(nèi)直噴型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，并且將其應(yīng)用在生產(chǎn)的C111車型上，整車最大功率可達(dá)206kW，在試驗(yàn)測試中汽車的最高時(shí)速為260km/h。奧地利李斯特內(nèi)燃機(jī)及測試設(shè)備公司公司根據(jù)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊和高功重比的特點(diǎn)對其進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)出使用電噴轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)作為增程器的AVL Pure Range Extender 裝備在奧迪電動概念車A1e tron 上 ，整車最低燃油消耗率 可以達(dá)到 245g/kW/h汽車排放水平達(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)， 與使用純電動模式行駛相比， 整車裝配基于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的增程器延長續(xù)航里程達(dá)到200km。
航空
美國Curtiss Wright公司對缸內(nèi)直噴分層進(jìn)氣轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的研究，開發(fā)出多款轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)產(chǎn)品成功應(yīng)用于小型飛機(jī)上。美 國約翰迪爾公司 在Curtiss Wright公司研究的基礎(chǔ)上相繼研制開發(fā)出配置雙噴嘴的SCORE70、170、580系列機(jī)型功率覆蓋60~1678kW。
軍事
英國是將轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)應(yīng)用于航空和軍事領(lǐng)域最早和最為廣泛的國家之一，Cubewano、AdvancedInnovative Engineering（UK）Ltd、UAV Engines LTD 以及ROTRON POWER LTD 等公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)大量應(yīng)用于無人機(jī)系統(tǒng)。享譽(yù)美國“陸軍之眼”的“影子200”無人機(jī)和英國“守護(hù)者”（WK450 Watchkeeper）無人機(jī)均采用了英國UAV Ltd公司生產(chǎn)的AR系列轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
發(fā)電
大型多種燃料轉(zhuǎn)子機(jī)，主要用作發(fā)電機(jī)組和電傳動戰(zhàn)車備選動力。1995-1996年，RPI公司為美國海軍陸戰(zhàn)隊(duì)研制登陸艇用的5缸580系列柴油轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，功率2600hp(1938kw)，耗資950萬美元。
技術(shù)特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
體積小重量輕
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，其中最重要的一點(diǎn)是減小了體積和減輕了重量。在運(yùn)行安靜性和平穩(wěn)性兩方面，雙轉(zhuǎn)子RE相當(dāng)于直列六缸往復(fù)式發(fā)動機(jī)。在保證相同的輸出功率水平前提下，轉(zhuǎn)子式發(fā)動機(jī)的設(shè)計(jì)重量是往復(fù)式的三分之二。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)對于汽車工程師們有著無比的吸引力。特別是近年來。在防撞性(碰撞安全)、空氣動力學(xué)、重量分布和空間利用等方面的要求越來越嚴(yán)格。
結(jié)構(gòu)精簡
由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)將空燃混合氣燃燒產(chǎn)生的膨脹壓力直接轉(zhuǎn)化為三角形轉(zhuǎn)子和偏心軸的轉(zhuǎn)動力，所以不需要設(shè)置連桿，進(jìn)氣口和排氣口依+轉(zhuǎn)子本身的運(yùn)動來打開和關(guān)閉；不再需要配氣機(jī)構(gòu)，包括正時(shí)齒帶、凸輪軸、搖臂、氣門、氣門彈簧等，而這在往復(fù)式發(fā)動機(jī)中是必不可少的一部分。綜上所述，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)組成所需要的部件大幅度減少。
均勻的扭矩特性
根據(jù)研究結(jié)果，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)在整個(gè)速度范圍內(nèi)有相當(dāng)均勻的扭矩曲線，即使是在兩轉(zhuǎn)子的沒計(jì)中，運(yùn)行中的扭矩波動也與直列六缸往復(fù)式發(fā)動機(jī)具有相同的水平，轉(zhuǎn)子的布置則要小于v型八缸往復(fù)式發(fā)動機(jī)。
噪音小
對于往復(fù)式發(fā)動機(jī)，活塞運(yùn)動本身就是一個(gè)振動源，同時(shí)氣門機(jī)構(gòu)也會產(chǎn)生令人討厭的機(jī)械噪音。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動產(chǎn)生的振動相當(dāng)小，而且沒有氣門機(jī)構(gòu)，因此能夠更平穩(wěn)和更安靜的運(yùn)行。
可靠性和耐久性
轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的三分之一。因此，在轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)以9000rpm的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速約為該轉(zhuǎn)速的二分之一。另外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)沒有那些高轉(zhuǎn)速運(yùn)動部件，如搖臂和連桿，所以在高負(fù)荷運(yùn)動中，更可靠和更耐久。
缺點(diǎn)
工藝要求高
由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)技術(shù)比較尖端，制作工藝要求比較高，成本相對活塞發(fā)動機(jī)要高很多。
耗油量大
這主要源于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)燃燒室的形狀不利于完全燃燒，其火焰?zhèn)鞑ヂ窂捷^長，導(dǎo)致燃油與機(jī)油消耗增加，進(jìn)而提升了尾氣排放控制的難度，使得環(huán)保性能相對較弱。而且轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)只能用點(diǎn)燃式，不能用壓燃式，這就意味著轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)只能用汽油做為燃料。
運(yùn)用成本高
活塞往復(fù)式發(fā)動機(jī)技術(shù)已經(jīng)是十分成熟的技術(shù)，無論是設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)都甲．已被人們認(rèn)知。雖然其重量、體積、振動和噪聲都高于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，但是在現(xiàn)在的民用車與之配套的底盤、車身、傳動系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)等構(gòu)成車輛的主要部件也都是成熟的技術(shù)，不需單獨(dú)開發(fā)，相應(yīng)的搭配也較為容易。而相對轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，要將其用于民用車上，就要重新開發(fā)用于搭載其的底盤、車身、傳動系統(tǒng)等關(guān)鍵部件。這都無形增加了新車的設(shè)計(jì)制造成本和難度。
維修困難
沒有相對成熟汽車技術(shù)基礎(chǔ)和制造技術(shù)作為鋪墊，使轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)后期維護(hù)較為困難，現(xiàn)在的活塞往復(fù)式發(fā)動機(jī)的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)相當(dāng)完善，而采用轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)后，各汽車企業(yè)要為其改造全球龐大的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)和配套的設(shè)施，讓維修技術(shù)人員重新了解轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)并掌握其維護(hù)技術(shù)也是相當(dāng)困難的，不像活塞往復(fù)式發(fā)動機(jī)已經(jīng)沒有了技術(shù)障礙。
發(fā)展趨勢
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)存在的不足和技術(shù)難題已逐步得到解決或改進(jìn)。為解決轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷不均勻問題，缸體中的水套采用不均勻布置方案，缸體強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)著重考慮機(jī)械負(fù)荷不均勻問題。為解決三角活塞的密封和潤滑問題，采用具有自密封作用的結(jié)構(gòu)形式，徑向密封片的材料與氣缸體的材料配對選擇，如合金鑄鐵氣缸體配用高溫力學(xué)性能好,有自潤性，耐磨損的氮化硅,端面密封條用合金鑄鐵或球墨鑄鐵制造，使密封性能得到改善。
為改善現(xiàn)代車用轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的使用性能，在現(xiàn)代活塞式發(fā)動機(jī)上應(yīng)用的先進(jìn)技術(shù)，在轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)上同樣得到了充分應(yīng)用，如各種現(xiàn)代電子控制技術(shù)，廢氣渦輪增壓及中冷技術(shù)，分層進(jìn)氣、稀薄燃燒技術(shù)等。使轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的綜合性能可以和活塞式發(fā)動機(jī)相媲美，某些方面甚至超過活塞式發(fā)動機(jī)。
參考資料 >
魂|傳奇轉(zhuǎn)子跑車?Cosmo Sport?(1967年.馬自達(dá)官方網(wǎng)站.2023-12-10
被禁賽的冠軍 轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的前世今生.華龍網(wǎng)汽車頻道.2023-12-08
日媒：馬自達(dá)宣布“復(fù)活”轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī).今日頭條.2023-12-08