另類發(fā)動機(jī)知識簡介——轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)

　　目前在商品汽車上普遍使用往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)。還有一種知名度很高，但應(yīng)用很少的發(fā)動機(jī)，這就是三角活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)。

　　轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)。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(jī)的直線運動迥然不同。這種發(fā)動機(jī)由德國人菲加士·汪克爾發(fā)明，在總結(jié)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問題，研制成功第一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。

　　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(jìn)行轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)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(jī)的小跑車。當(dāng)時業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為這種發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，運轉(zhuǎn)寧靜暢順，也許會取替?zhèn)鹘y(tǒng)的活塞式發(fā)動機(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)動機(jī)裝在馬自達(dá)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(dá)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(jī)壞了無人會修，而且耗油大，汽車界有人對這種發(fā)動機(jī)的市場前景產(chǎn)生了懷疑。70年代石油危機(jī)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(jī)，唯有馬自達(dá)公司仍然深信轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的潛力，獨自研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，并為此付出了相當(dāng)大的代價。他們逐步克服了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)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(jī)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(qiáng)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(dāng)年馬自達(dá)堅持下來的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)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(dá)公司改制了RX－7型跑車的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，使它可以用氫做燃料。這種發(fā)動機(jī)裝配在馬自達(dá)HR一X汽車上，1立方米的燃料箱吸儲了相當(dāng)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(hù)修理，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)都與傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)大不一樣，開發(fā)成本大。加上往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)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(jī)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(dá)一家苦苦支撐。

　　一般發(fā)動機(jī)是往復(fù)運動式發(fā)動機(jī)，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(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)則不同，它直接將可燃?xì)獾娜紵�膨脹力轉(zhuǎn)化為驅(qū)動扭矩。與往復(fù)式發(fā)動機(jī)相比，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)取消了無用的直線運動，因而同樣功率的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)尺寸較小，重量較輕，而且振動和噪聲較低，具有較大優(yōu)勢。

　　轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的運動特點是：三角轉(zhuǎn)子的中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同時，三角轉(zhuǎn)子本身又繞其中心自轉(zhuǎn)。在三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與以輸出軸中心為中心的齒輪嚙合，齒輪固定在缸體上不轉(zhuǎn)動，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)之比為3：2。上述運動關(guān)系使得三角轉(zhuǎn)子頂點的運動軌跡（即汽缸壁的形狀）似“8”字形。三角轉(zhuǎn)子把汽缸分成三個獨立空間，三個空間各自先后完成進(jìn)氣、壓縮、做功和排氣，三角轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)一周，發(fā)動機(jī)點火做功三次。由于以上運動關(guān)系，輸出軸的轉(zhuǎn)速是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度的3倍，這與往復(fù)運動式發(fā)動機(jī)的活塞與曲軸１：１的運動關(guān)系完全不同。