转子发动机是由费利克斯·汪克尔博士发明的，因此有时也称为汪克尔发动机或汪克尔转子发动机。
在本文中，我们将了解转子发动机的工作原理。 首先从其基本工作原理谈起。
与活塞式发动机一样，转子发动机也是利用空气、燃油混合气燃烧产生的压力。 在活塞式发动机中，该压力保存在气缸中，驱使活塞运动。 连杆和曲轴将活塞的来回运动转换为为汽车提供动力的旋转运动。
在转子发动机中，燃烧产生的压力保存在壳体和三角形转子（在该发动机中用来代替活塞）构成的密封室中。
马自达RX-7中的转子发动机的转子和壳体：这些零件取代了活塞式发动机中的活塞、气缸、气门、连杆和凸轮轴。
转子的行进路径与呼吸测量仪产生的轨迹类似。 转子的顶点与壳体接触，从而形成三个独立的气室。 转子不停地围绕燃烧室运动，三种体积的气体交替膨胀和收缩。 正是这种膨胀和收缩将空气和燃料吸入发动机，然后对此混合气体进行压缩，并在气体膨胀时生成有用的动力，最后排出废气。
下面我们将深入转子发动机内部，了解其各个零件。首先我们来看一种装备了新型转子发动机的新车型。
马自达RX-8
马自达一直是使用转子发动机的量产车研发先锋。 于1978年投放市场的RX-7大概是最成功的转子发动机动力汽车。 但在它之前已经出现了一系列转子发动机轿车、卡车甚至公共汽车，1967年的Cosmo Sport是最早的一款。RX-7于1995退出美国市场，但转子发动机在不久的将来必将重返市场。
马自达RX-8是马自达公司推出的一款新型轿车，它装配有RENESIS新型转子发动机。 该发动机曾获2003年国际最佳发动机奖。它是一种自然吸气式双转子发动机，可产生约250马力的强大动力。
零件
转子
转子有三个凸面，每个凸面相当于一个活塞。 转子的每个凸面都有一个凹陷，用于增加发动机的排气量，容纳更多空气、燃油混合气。
每个凸面的顶点是一个金属刀片，它形成对燃烧室的外部密封。 转子的每侧有金属环，用于密封燃烧室的两侧。
转子有一组内部轮齿，位于其中一个侧面的中心。 它们与固定到壳体的齿轮相啮合。 这种啮合决定了转子在壳体内运动的路径和方向。
壳体
壳体大致呈椭圆形（实际上是一个外旋轮线——请查看此Java演示，了解该形状是如何导出的）。 之所以设计成这样，目的在于使转子各顶点能够始终与室壁接触，从而形成三个独立的密封气室。
壳体的每一部分都专用于燃烧过程的一部分。 燃烧过程的四部分包括：
进气 压缩 燃烧 排气 进、排气口位于壳体中。它们没有气门。 排气口直接连接到排气装置，进气口直接连接到节气门。
输出轴
输出轴有一些离心式圆形凸轴，也就是说，它们偏离了轴的中心线。 一个转子与一个凸轴相合。 这些凸轴的作用类似于活塞式发动机中的曲轴。 当转子沿其路径在壳体内转动时，会推动这些凸轴。 由于凸轴是以离心方式安装在输出轴上的，因此转子施加给凸轴的力在输出轴中产生力矩，从而使输出轴旋转。
下面，我们来看看这些零件是如何装配在一起并产生动力的。
转子发动机是分层装配的。双转子发动机主要包含五层，它们由一圈长螺栓压在一起。 冷却液从围绕该分层部件的管道中流过。
两端的分层部件包含密封件和输出轴轴承。 它们还将包含转子的两个壳体部分密封在内。 这些分层部件的内表面非常光滑，从而使转子上的密封件能很好地发挥作用。 进气口分别位于两端分层部件上。
由外向内第二层是椭圆形的转子壳体，它包含排气口。 这是包含转子的壳体部分。
中间一层部件包含两个进气口，分别用于两个转子。 它还用于将两个转子分开，因此其外表面非常光滑。
转子的中心是一个较大的内部齿轮，它与一个固定在发动机壳体上的小齿轮相啮合。 这决定了转子的运行轨迹。 转子还与输出轴上的大圆凸轴相啮合。
接下来，我们来看看这种发动机是如何产生动力的。
转子发动机采用四冲程燃烧循环，这与活塞式发动机环相同。 但在转子发动机中，它是以一种完全不同的方式完成的。
转子发动机的核心是转子。 它相当于活塞式发动机中的活塞。 转子安装在输出轴上的大圆凸轴上。 此凸轴偏离轴中心线，其作用相当于绞盘上的曲轴，为转子提供驱动输出轴所需的杠杆。 当转子在壳体内转动时，会推动凸轴旋转；转子每转一周，凸轴会旋转三周。
如果您仔细观察，会看到转子每转一周，输出轴上的偏置凸轴将转三周。 当转子在壳体内运动时，由转子构成的三个缸室的体积将发生变化。 这种变化会产生一种泵作用。 让我们看看转子的一个面经历的四个发动机冲程。
进气
循环进气阶段从转子顶点经过进气口时开始。 在进气口接通缸室的那一刻，缸室的体积接近其最小值。 当转子转过进气口时，缸室的体积将增大，从而将空气、燃油混合气吸入缸室。
当缸室的顶点经过进气口时，该缸室即被密封，然后并开始压缩。
压缩
当转子继续在壳体内运动时，缸室的体积会变得更小，进而压缩空气、燃油混合气。 当转子的面转到火花塞处时，缸室的体积再次接近最小。 这是燃烧的起点。
燃烧
多数转子发动机有两个火花塞， 燃烧室比较狭长。如果只有一个火花塞，火焰的蔓延速度会很慢。 当火花塞点燃空气、燃油混合气时，会迅速产生压力，驱动转子运动。
燃烧的压力会驱动转子沿着缸室体积增大的方向移动。 燃烧气体继续膨胀，推动转子并产生动力，直至转子的顶点再次经过排气口。
排气
当转子的顶点经过排气口时，高压燃烧气体会释放到排气装置中。 当转子继续运动时，缸室开始压缩，迫使剩余废气排出。 当缸室体积接近最小时，转子的顶点将经过进气口，整个循环再次开始。
转子发动机的一个亮点是，转子的三个面始终作用于循环的某部分——在转子转满一周时，将有三个燃烧冲程。 但是请注意，转子每转一周时，输出轴将旋转三周，这意味着针对输出轴的每次旋转都有一个燃烧冲程。
与传统的活塞式发动机相比，转子发动机有以下几个突出优点。
运动零件更少
与四冲程活塞式发动机相比，转子发动机的运动零件要少得多。 双转子发动机主要有三个运动零件： 两个转子和一个输出轴。 即使最简单的四缸活塞式发动机也至少有40个运动零件，包括活塞、连杆、凸轮轴、气门、气门弹簧、摇臂、正时皮带、正时齿轮和曲轴等。
运动零件的减少意味着转子发动机的可靠性更高。 这就是为什么某些飞机制造商（包括空中客车在内）倾向于使用转子发动机而非活塞式发动机的原因。
更顺畅
转子发动机中所有零件均沿一个方向持续旋转，不需要像传统发动机中的活塞那样剧烈地变换方向。通过利用定向旋转配重物来消除震动，转子发动机实现了内部平衡。
转子发动机中的动力输出也非常顺畅。 因为每次燃烧可使转子旋转90度，并且转子每旋转一周，输出轴将旋转三周，所以每次燃烧可使输出轴旋转270度。 这意味着单转子发动机的一次燃烧可为每个输出轴四分之三的旋转提供动力。而单缸活塞式发动机完成一次燃烧需要曲轴（活塞式发动机的输出轴）旋转两周，且燃烧使曲轴旋转180度；也就是说，曲轴每次旋转只有四分之一能获得动力。
更缓慢
由于转子的旋转速度是输出轴的三分之一，因而发动机的主要运动零件的运动速度比活塞式发动机要慢得多。 这也有利于提高可靠性。
挑战
转子发动机的设计面临以下一些挑战：
通常，使转子发动机满足美国的排放标准要困难一些（但并非不可能）。 制造成本更高，主要是因为其生产数量不像活塞式发动机那么多。 通常比活塞式发动机更耗油，因为狭长的燃烧室和较低的压缩比会降低热动力效率。
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解析:
转子发动机又称为米勒循环发动机.它采用三角转子旋转运动来控制压缩和排放,与传统的活塞往复式发动机的直线运动迥然不同.这种发动机由德国人菲加士·汪克尔发明,在总结前人的研究成果的基础上,解决了一些关键技术问题,研制成功第一台转子发动机.
1964年,日内瓦的德法合资企业COMOBIL公司,首次把转子发动机装在轿车上成为正式产品.1967年,日本人也将转子发动机装在马自达轿车上开始成批生产.
并将安装了转子发动机的RX-7型跑车打入了美国市场,令人刮目相看.
转子发动机的运动特点是:三角转子的中心绕输出轴中心公转的同时,三角转子本身又绕其中心自转.在三角转子转动时,以三角转子中心为中心的内齿圈与以输出轴中心为中心的齿轮啮合,齿轮固定在缸体上不转动,内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2.上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即汽缸壁的形状)似"8"字形.三角转子把汽缸分成三个独立空间,三个空间各自先后完成进气,压缩,做功和排气,三角转子自转一周,发动机点火做功三次.由于以上运动关系,输出轴的转速是转子自转速度的3倍,这与往复运动式发动机的活塞与曲轴1:1的运动关系完全不同.
在2004北京汽车展中首次展出的RX-8动力总成:RENESIS转子发动机,象征着马自达汽车公司的核心.转子发动机发展史和马自达的成长缠绕在一起,密不可分.今天,马自达是世界上唯一生产和销售转子发动机汽车的公司
现代的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.转子和壳体壁之间的空间作为内部燃烧室,通过气体膨胀的压力驱动转子旋转.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.如果将三角形的转子放置在圆形壳体的中心部,工作室将不会随着壳体内部转子的旋转而在体积上发生变化.即使空燃混合气在那里点燃,燃烧气体的膨胀压力也仅作用在转子的中部,不会产生旋转.这就是为什么壳体的内侧圆周被设计成旋轮线外形并和安装在偏心轴上的转子组装在一起的原因.因此,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.
在汪克尔型转子发动机上,转子的顶点随着发动机壳体内圆周的椭圆形壳体而运动,同时保持与围绕在发动机壳体中心的一个偏心轨道上的输出轴齿轮的接触.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.如果转子齿轮在其内侧有30个齿,轴齿轮将在其外原周上有20个齿,由此得到其齿数比为3:2.由于这一齿数比,转子和轴之间的转速比被限定为1:3
和偏心轴相比,转子有较长的转动周期.转子转动一圈,偏心轴转动三圈.当发动机转速为3000 rpm时,转子的速度只有1000 rpm.
往复式发动机和转子发动机都依靠空燃混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力.两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式.在往复式发动机中,产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞,机械力被传给连杆,带动曲轴转动.
对壳体的内部空间(或旋轮线室)总是被分成三个工作室. 在转子的运动过程中,这三个工作室的容积不停地变动,在摆线形缸体内相继完成进气,压缩,燃烧和排气四个过程.每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行,这明显区别于往复式发动机.往复式发动机的四个过程都是在一个汽缸内进行
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".
单位工作室容积指工作室最大容积和最小容积之间的差值;而压缩比是最大容积和最小容积的比值.往复式发动机上也使用同样的定义.
如上一页图中所示,可看到转子发动机工作容积的变化,以及与四循环往复式发动机的差别.尽管在这两种发动机中,工作室容积都成波浪形稳定变化,但二者之间存在着明显的不同.首先是每个过程的转动角度:往复式发动机转动180度,而转子发动机转动270度,是往复式发动机的1.5倍.换句话说,在往复式发动机中,曲轴(输出轴)在四个工作过程中转两圈(720度); 而在转子发动机中,偏心轴转三圈(1080度),转子转一圈.这样,转子发动机就能获得较长的过程时间,而且形成较小的扭矩波动,从而使运转平稳流畅.
此外,即使在高速运转中,转子的转速也相当缓慢,从而有更宽松的进气和排气时间,为那些能够获得较高的动力性能的系统的运行提供了便利
精简结构: 由于转子发动机将空燃混合气燃烧产生的膨胀压力直接转化为三角形转子和偏心轴的转动力,所以不需要设置连杆,进气口和排气口依靠转子本身的运动来打开和关闭;不再需要配气机构,包括正时齿带,凸轮轴,摇臂,气门,气门弹簧等,而这在往复式发动机中是必不可少的一部分.综上所述,转子发动机组成所需要的部件大幅度减少.
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,即使是在两转子的设计中,运行中的扭矩波动也与直列六缸往复式发动机具有相同的水平,三转子的布置则要小于V型八缸往复式发动机.
运行更安静,噪音更小: 对于往复式发动机,活塞运动本身就是一个振动源,同时气门机构也会产生令人讨厌的机械噪音.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,因此能够更平稳和更安静的运行.
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,在转子发动机以9000 rpm的转速运转时,转子的转速约为该转速的三分之一.另外,由于转子发动机没有那些高转速运动部件,如摇臂和连杆,所以在高负荷运动中,更可靠和更耐久.在1991的勒芒汽车赛中的大获全胜就充分证明了这一点.
