优雅的转子发动机黯然离场

汽车一百多年的历史中，诞生出了许多有意思的设计，其中最能代表汽车机械设计美感的发动机也并不是只有往复式（活塞式）这一种，转子发动机rotary engine（因创始人为德国工程师汪克尔，故也称汪克尔发动机）也曾是汽车上世纪汽车发动机领域一条新的设计思路，至于我们为什么称转子发动机为“优雅的发动机”，看完这篇文章相信各位读者自然能够明白。

一、转子发动机与“勒洛三角”

我们来看一看转子发动机的内部结构，转子发动机名称的由来就是由中间以勒洛三角形理论制作的“转子”。

为什么叫“勒洛三角形”呢？一个十九世纪的德国机械学家、数学家勒洛首先发现了勒洛三角形并进行研究，故而得名。一个正三角形分别以三个顶点为圆心，边长长为半径画弧所得到的三角形就是勒洛三角。它的特性是在每个方向上的宽度都等于正三角形的边长，这就是转子发动机中转子的理论来源。

转子发动机的核心结构与众不同带来了不同的机械结构，传统的涡轮增压发动机和自然吸气发动机的工作方式都是活塞在气缸内部反复做往复直线运动以产生能量，而转子发动机的基本结构是在一个椭圆形的缸体中，置入一个勒洛三角形形状的转子，转子的三个面将椭圆形空间划分为三个独立的燃烧室。由于转子采用偏心运行，因此这些被分隔的独立燃烧室在运行过程中，容积会不断地改变，此型发动机就是利用密闭空间变化的特质来达成四冲程运行所需要的进气、压缩、作功与排气过程。

传统四冲程往复式活塞发动机发动机的曲轴转两圈，各气缸才完成一次进气、压缩、做功与排气的过程。转子发动机中的转子转一圈就能达到四冲程的周期，可以直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。

二、转子发动机什么如今却很少看到

转子发动机的转子每旋转一圈就作功三次，与一般的四冲程发动机每旋转两圈才作功一次相比，整个发动机只有两个转动部件，跟一般的四冲程往复式发动机具有二十多个活动部件相比，简化的结构使发动机体积缩小、重量减轻，故障率也减少。另外，由于转子发动机的轴向运行特性，它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运行转速，其转速比往复式发动机上升得快，且具有高马力容积比（发动机容积较小却能输出较多动力）的优点。可以理解为四大优点：1.转动部件相较于往复式发动机更少，结构简单重量轻体积小；2.发动机内部结构结构简单（例如进排气结构更简单）故障率低于往复式发动机；3.相较于往复式发动机转速提升的更快，小体积就能输出较大的功率；4.震动和噪声低于往复式发动机。

以上4个优点对于许多消费者来说都是非常吸引人的，那为什么转子发动机的实际装车数量远不如往复式发动机呢？这就要看它的短板了，由于转子发动机无法像往复式发动机一样调节压缩比，因此国外研究机构发现转子发动机油耗会比往复式发动机多了约10%，同时还因为燃烧时间短暂，混合油气的燃烧不完全，在起动与低转速时会排出大量的碳氢化合物，是往复式发动机的两倍，这对于民用领域来说是致命的缺点，为了解决这个问题，一般会加装热反应器、触媒反应器与后燃器等装置。相对地，由于转子发动机的三个燃烧室并非完全隔离，因此在使用一段时间之后容易因为菱封材料与缸壁磨损而造成漏气问题，大幅增加油耗与污染。在当下排放法规愈发严格的情况下想要彻底解决此问题存在巨大的技术壁垒。另外虽然转子发动机具有以小排气量、利用高转速而产生高输出的特性，但由于工作原理与往复式发动机不同，世界各国在制订发动机排气量的税则时，皆是以转子发动机的实际排气量乘以二来作为与往复式发动机之间的比较基准。举例如，某款搭载了转子发动机的跑车实际排气量虽然只有1308cc，但在日本国内却是以2616cc的排气量来作为税级计算的基准，在节能减排为主旋律的21世纪转子发动机逐渐失去了优势。

小结

转子发动机以勒洛三角形为主要结构的转子为我们展示了不同的设计思路，独特的旋转作功以及较小的震动和噪声与高转速形成了鲜明的对比，向我们展示了它优雅的一面。虽然设计极富机械美感，但是如今新能源汽车已经成为汽车发展的必然方向，属于内燃发动机的时代即将落幕，我们在此也希望未来汽车领域能涌现实用性更强更加有趣的设计！