淺談 Rotary Power!!! 轉子引擎之路

轉子引擎 獨特又迷人的飯團 !!!
這篇文章 基本是探討轉子引擎的起始與發展
在下在網路上看到很多有關轉子引擎文章都很不錯  在這整理出來與大家分享 084.gif

Rotary Power!!!
    轉子引擎 (Rotary Engine) 是四衝程引擎的一種，嚴格上來說，基於它們的工作原理，我們也可以稱它們為旋轉引擎。
轉子引擎廣義上泛指所有運轉方向與輸出軸同向的動力系統，但本文主要是說明同類機構中最常用在汽車工程上的汪克爾引擎（Wankel engine）機構。

    轉子引擎引擎其實是作為航空引擎使用的，但它們還是利活塞動作來製造動力。統稱為轉子引擎的航空用引擎，其實它們的結構是跟常見的傳統活塞引擎一樣，一樣存在汽缸、汽缸座、凸輪軸(CRACKSHAFT)三大主要結構；但在工作的過程之中，轉子引擎的曲軸是固定在飛機機身上而不會轉動，汽缸座則圍繞著曲軸旋轉，并直接帶動縲旋槳。這類轉子引擎有輻射狀的，也有水平對卧型的。

這個也是轉子引擎！？

然而我們現在在汽車上見到的轉子引擎不是沒有活塞的嗎？對，我們在汽車上常見的也是轉子引擎的一種、屬於不帶活塞的一類 (Pistonless Rotary Engine)，但它的真正名字叫汪克爾式轉子引擎(Wankel Rotary Engine/ Wankel Engine)。到現在，這種引擎已經幾乎成為轉子引擎(ROTARY ENGINE)的代名詞。每次說到轉子引擎、人們就會自動聯想起這種引擎，雖然還是會有人叫它汪克爾引擎以滋識別。(以下的介紹，將會統稱為轉子引擎)

傳奇的誕生 (Birth of the Legend)

菲力‧汪克爾博士

    我們今天所看到的轉子引擎誕生於1950年代，由德國工程師菲力‧汪克爾於NSU汽車公司(NSU是今天奧迪的前身)所發展出來。於1957年2月1日，世界上第一具實用型汪克爾式轉子引擎的原型第一次進行了試車。50到60年代，由於轉子引擎的可靠性、工作順暢、和寧靜三個因素；使各大公司包括著名的勞斯莢斯(Rolls Royce )、梅賽德斯-賓士(Mercedes-Benz)、通用汽車(GMC)等，也爭先加入研製轉子引擎的行例，並前後設計出使用轉子引擎的汽車。但後來這些廠商卻因引擎壽命、耗油量、廢氣排放等種種因素而陸續放棄了轉子引擎。


大家沒有看錯，這一台是在WRC錦標賽分站飛馳中的RX-7

    多年後，唯獨是馬自達(Mazda)一直對轉子引擎不離不棄，最後得到了轉子引擎的專利。當轉子引擎成為了汽車界的棄兒，馬自達卻一直在永不放棄的改良著，甚至因而面臨破產危機(於是才有了後來的鳳凰計劃)。馬自達先是發表了COSMO，然後是著名的RX-3、RX-7，甚至利用轉子引擎參與了各種比賽包括WRC世界拉力錦標，並到達了賽車界的頂峄：利曼24小時耐力賽(Le Mans 24)的C1組冠軍，也是日本車廠第一次，也是唯一一次拿下這個錦標！也就是因為馬自達的經營，汪克爾式引擎才會被統稱為轉子引擎。

※世界三大賽車錦標：一級方程式、利曼24小時耐力賽C組、世界拉力錦標 (WRC)

馬自達787B在91年的利曼24小時耐力賽


認識轉子引擎 (圖解)
要認識轉子引擎的工作原理，就先來看看轉子引擎的結構吧！畢竟只有少數車輛使用轉子引擎，所以對一般大眾造成了轉子引擎的結構很複雜的錯覺，實際上它的結構比所有四衝程引擎還要簡單！
請看下面的圖。
※下面圖片是馬自達RX-7 FC-3S的13B-DEI 1308c.c.雙轉子引擎
※下面的部份部件名稱以英文為準

燃燒室(汽缸)及其他有關部件

1.   前殼體 Front housing
2.   前靜止齒輪 Front stationary gear
3.   中段殼體 Intermediate housing
4.   後殼體 Rear housing
5.   後靜止齒輪 Rear stationary gear
6.   前轉子座 Front rotor housing
7.   後轉子座 Rear rotor housing
8.   固定栓 Tubular dowel pin
9.   外部橡膠氣封 Outer rubber seal
10. 內部橡膠氣封 Inner rubber seal
11. 抗拉螺栓 Tension bolt (共18組)
12. 前外殼 Front cover
13. 前油封 Front oil seal
14. 後油封 Rear oil seal
15. 油底蓋 Oil pan
16. 機油過濾/ 吸油管 Oil strainer/ pickup tube
17. 油泵 Oil pump
18. 機油壓力控制閥 Oil pressure control valve
19. 機油壓力限制閥 Oil pressure regulator valve

內部轉子及其他移動部件

1.   前轉子 Front rotor
2.   後轉子 Rear rotor
3.   三角陵封 Apex seal
4.   角封 Corner seal
5.   側封 Side seal
6.   外油封 Outer oil seal
7.   內油封 Inner oil seal
8.   偏心軸 Eccentric shaft
9.   機油迂回閥 Oil bypass valve
10. 偏心軸滑輪 Eccentric shaft pulley
11. 驅動角度感應器驅動齒輪 Driver gear for crank angle sensor
12. 油泵驅動鏈齒 Oil pump drive sprocket
13. 平衡負重 Balance weight
14. 推力墊片 Thrust washer
15. 軸承 Needle bearing
16. 間隔器 Spacer
17. 盤 Plate
18. 止推板 Thrust plate
19. 機油噴射閥 Oil jet valve
20. 嚮導軸承(手排) Pilot bearing (manual transmission only)
21. 油封(手排) Oil seal (manual transmission only)
22. 負重(自排) Counterweight (automatic transmission only)
23. 驅動盤(自排) Driveplate (automatic transmission only)
24. 後盤(自排) Back plate (automatic transmission only)
25. 飛輪(手排) Flywheel (manual transmission only)

部分重要部件的功能介紹
以下，將會介紹對轉子引擎產生動力有關的部件或轉子引擎特有的部件作簡單的介紹。(也是以雙轉子的13B-DEI作基礎)

殼體 Housing


殼體概念上就是轉子引擎的外殼，在一個雙轉子引擎中、就有三層殼體。每一個殼體都有一面內壁 (中段殼體有兩面，是分隔轉子室的一層)。除最新的13B-MPS之外，轉子引擎的進氣口(埠)都設於殼體上。中段殼體比較特殊，它的兩面都是內壁；無論任何型號的轉子引擎上(包括13B-MPS)，上面都開有進氣埠。

靜止齒輪 Stationary gear

總共有前後兩組靜止齒輪，分別附在前、後殼體上。靜止齒輪本身是固定不能移動，與轉子驅動齒咬合，控制轉子的轉動(使其更平滑和控制它的轉速慢於偏心軸和方向)，相當於軌道。


紅色是轉子內部驅動齒，黃色是靜止齒輪


轉子座 Rotor Housing

就如它的名字一樣，轉子就設在轉子座的中央。除了這點以外，轉子座還附有排氣孔、火星塞、機油噴嘴和冷卻液管道等重要元素，是轉子室重要的組成部份之一。(其實轉子座和殼體，一個也都不能少)

前殼體+前轉子座+中段殼體+後轉子座+後殼體=轉子室

基本上由這五個部件所組成的內部空間就是轉子引擎的外殼和本體；進氣和排氣切口都在這兒，入面的兩個空間就是我們稱之為轉子室的地方，相當於一般引擎的汽缸。

轉子室的組合圖

偏心軸


相等於一般引擎的曲軸，即輸出軸。沒錯偏心軸轉動時本來不是偏心的！只是因為它上面有兩個偏心的頸軸，所以變成偏心了。這是轉子引擎的輸出軸，位於轉子室的中心，後面直接連接傳動系統(如手排的飛輪)。偏心軸上面的頸軸是導致轉子呈橢圓形運動的「元兇」，兩個頸軸以不同方向偏心也導致兩個轉子不是以同步的角度運轉，造成氣壓差、增加引擎的壓縮能力。

轉子 Rotor


13B型的轉子特寫
這個類三角形的東西就是轉子引擎的靈魂所在，它的功能跟一般引擎上的活塞相當，只是它每一面也相等於一個活塞；即是一個轉子等於三個汽缸和活塞。在每個轉子的入部也有驅動齒；驅動齒與靜止齒輪咬合。轉子安裝在偏心軸的頸軸上面扭動偏心軸，形成所謂的扭力。

三角凌封 Apex Seal

位於轉子的三隻角上面的片狀物、與轉子座(接近)接觸。三角陵封在轉子引擎上的作用是保持轉子每一面的氣密性，即確保轉子三個面的氣體(空氣/汽油混合氣體、燃燒氣體、廢氣)不會泄漏到另外一面。(氣密對象：轉子座內壁)

角封 Corner Seal 及 側封 Side Seal
三組相互連接的角封和側封也是附在轉子上面，它們的功能跟三角凌封差不多也是保持轉子室的氣密性(也確保三個獨立面的氣密性)，但功能更接近一般引擎上活塞環、避免氣體外漏到輸出軸(偏心軸)。此外，角封和側封還有一個功能就是將轉子的熱力傳送到殼體去。 (氣密對象：殼體內壁)


側封


角封


油封/ 面封 Oil Seal/ Face Seal (只是不同稱呼，都是同一個部件)

轉子上的油封分內外兩層，因為它的形狀成O形，所以亦稱O形環(O-Ring)。因為偏心軸及其頸軸需要機油潤滑，但為避免機油從轉子的側面泄漏到燃燒室，於是附上油封。

裝上了所有氣封和油封的轉子


轉子組裝圖

橡膠氣封 Rubber Seal
很多人都對轉子引擎上的氣封的集中力注意在三角凌封、角封和側封，但其實還有一組很重要的氣封，就是橡膠氣封了。橡膠氣封附於三個殼體的內壁邊緣上、也分內外兩層，它的功能也是跟氣密性有關、防止各氣體外漏到轉子室外去。

機油輸送系統
這段其實是續上面段落的，只是將它分開一下，方便說明。轉子引擎跟其他任何種類的引擎一樣，需要機油來潤滑移動部件。與其他引擎一樣，轉子引擎也是利用機油泵來令系統內的機油流動至各個部位。一般來說，轉子引擎需要潤滑的部件主要是偏心軸和渦輪(搭載渦輪的引擎)。有一點值得注意的是早期的轉子引擎是使用乾式油底蓋(Dry Sump)，這一具13B是使用濕式(Wet Sump) (可自官方Mazdaspeed訂購乾式油底蓋的改裝套件)。至於在一具13B-DEI雙轉子引擎上的機油運作流程，大家可以參考下面的圖。

13B的機油循環系統

轉子引擎的基本工作原理
由於轉子引擎也是四衝程引擎的一種，它的工作定理也是進氣、壓縮、點燃、排氣四個；跟一般汽車四衝程引擎的分別是轉子引擎用另一個方式來達成四個工作程序。以下我就不作詳細文字解釋了，因為相信動畫和圖片比文字更能解釋、更加生動有趣。

在轉子座內的轉子運動圖
※藍白色是偏心軸本體，灰色是頸軸(兩者旋轉速度一樣)
※黃、紅二色分別代表轉子的兩個工作面
※請留意藍色箭頭跟黃、紅二色的轉速分別

如果只以單轉子引擎來說，它跟四衝程周期有關的移動部件就只有兩個，分別是轉子和偏心軸(偏心軸上面還有一個軸頸)。轉子就在偏心軸上面呈橢圓形轉動，而不是原地轉動，形成橢圓形運動的主因是偏心軸上面的軸頸；這種運動造成了三個類似汽缸的獨立空間，也令三角凌封在任何角度也可以分隔開三個空間。接著下來的重要部件就是前/後靜止齒輪。因為偏心軸是不帶驅動齒的，要有效地控制轉子的轉動，就需要依靠前/後靜止齒輪、說白了它的作用就好比轉子的軌道；這也是轉子的速度不會跟偏心軸的速度一致的原因，形成所謂的內部速度。


紅色是轉子內部驅動齒，黃色是靜止齒輪

總合上面的重要事宜，我們現在就開始看轉子引擎的工作原理。首先，空氣汽油混合物會從前切口注入正在進行進氣(intake)動作的一面(設為A面)，隨住轉子繼續移動、混合氣體會受到壓縮(comprassion)，然後到達了火星塞點燃(進入動力行程)，排氣，最後回到進氣的原點。因為ABC三面都是同步進行不同的四衝程周期，因此當A面回到原點時，轉子已經原成了三次四衝程周期。看！其實轉子引擎的結構和原理都非常簡單、根本沒有一般人想像中的困難，所以就不要再聽那些無知的人說『轉子引擎維修很困難很麻煩』『轉子引擎很容易壞』之類的危言聳聽的話了！



轉子引擎的特性

高引擎轉速性能及高出力 (High Rev. Friendly & High-End Power)
轉子引擎由轉子的運動來帶動偏心軸(直接連接偏心軸的就是飛輪)；一個轉子的轉動跟偏心軸轉動的比例是1:3。換句話說，由於轉子是偏心轉動，於是轉子每轉一個圈、偏心軸就已經轉了三個圈。因為所謂的引擎轉速就是驅動軸 (轉子引擎上的是偏心軸，一般引擎是曲軸) 的轉動速度，於是就算轉子引擎的轉速是9000轉，轉子的轉速才3000轉而已。(一般引擎的活塞、曲軸比例是2:1) 也因為這個原因，轉子引擎的引擎轉速比一般汽車引擎上昇得快。

11000轉的FC3S

轉子引擎第二個高轉速友好的關鍵在於它的結構；轉子引擎沒有連桿、曲軸、進氣閥彈弓等高受壓(highly stressful)部件。特別是進氣閥，這也是限制著一般引擎提昇轉速的元兇之一。三、因為轉子在轉子室內是呈旋轉方式轉動，大家也只道圓形運動比水平直線運動(指活塞引擎)要平滑得多，因此在高轉速的時候、轉子引擎比一般引擎要暢順。加上首兩個原因，可見轉子引擎極為適宜高轉速的運作。

順帶一題，高轉速對轉子引擎其實影響不大；而真正限制了原廠轉子引擎轉速的反而是渦輪機(Turbocharger)和原廠的限速裝置。首先，渦輪機的轉速在全開的時候會高達10萬轉甚至以上，當然引擎轉速越高，渦輪的轉速也越高。可是渦輪的轉速不可能無限地上昇，轉速過快會使渦輪最終燒毀。第二、限速裝置。雖然轉子引擎的確是很能適應高轉速的工作，但畢竟在一台汽車上，單是引擎工作是不夠的、我們還得連接傳動系統，問題是傳動系統在高轉速的工作環境之下壽命不會很長。在賽車上，這個當然不是問題；可是RX-7等車是作為在道路上行駛的車輛，壽命也是一個很重要的因素，因此原廠的轉子引擎轉速是受到了封印的。

4轉子的轉子引擎，也在1萬轉以上

高暢順度及反應速度 (Smoothness and Superior Power Output)

其實第點已經在上面已經說過，不過這裡再補充一些。基於轉子的運轉路徑和形狀、加上部件較少，因此在運轉過程中，轉子的三個工作面積同時作四衝程的工作。所以轉子引擎在運作過程中，概念上是不會出現空隙；就是說動力會一直直線輸出，而且可以輸出更多動力。此外，傳統引擎每給予曲軸一次動力就需要完成一次四衝程，而且活塞要等待曲軸旋轉一周才能進入第二次四衝程周期。因此，傳統活塞引擎要做到這一點，就要增加汽缸數量了。最後，也因為轉子引擎的運轉路徑、原理和簡易的結構，轉子引擎對油門的反應是即時和非常敏感的；同時這也導致熱散失和動力流失的問題在轉子引擎上遠遠低於傳統活塞引擎。(動力流失只有不到10%)

高可靠性 (Good Reliability)


由於在轉子引擎上不存在大部份傳統活塞引擎上的活動部件。在一具雙轉子引擎中，基本上跟動力有關的活動部件就只有三個(兩個轉子和偏心軸)；而在傳統活塞引擎中、即使是最簡單的一種，同類部件就多達40件！這個差距使轉子引擎的可靠度比傳統活塞高(也是動力流失少的原因之一)。加上建造材料，一台轉子引擎可能經歷過數次過熱(Overheat)也不會報銷。相反，一台傳統活塞引擎很可能在一次過熱就會受到嚴重損毀。簡單的結構，亦令轉子引擎較容易維修和保護。

※當年馬自達在利曼24小時耐力賽取得冠軍，其中一個原因就是可靠性

引擎體積和重量 (Weight & Size!? Size does matter!!!)
說到轉子引擎，就當然不能不說它的重量了！因為引擎是一台車最重的部件，就算車身重量等東西怎樣輕量化、不減輕引擎的重量的話，效果實際上也不會很大。一台馬自達1.3L 13B淨重80 kg(排量會被計算成2.6L)；一台豐田1.6L  4A-EG的淨重79.8 kg；一台3L的V6引擎淨重約在350到400磅之間。也就是說轉子引擎的馬力/ 重量比會較其他一般引擎好。轉子引擎另外一個優勢就是它的體積，一具13B雙轉子引擎的大小就跟1.6L的直列四汽缸引擎差不多；這樣設計師可以將搭載車的大小大幅度減少，從而達到減重的目標。

容積率較差 (Less Thermodynamic Efficiency)
因為轉子引擎內的轉子是一直在循環向單一方向轉動，使燃油空氣混合物只有很短的時間可以注入，而且轉子引擎本來就沒有進氣閥及存放燃油空氣混合物的裝置。另外，轉子引擎的汽缸燃燒工作長度比一般四衝程引擎長50%。加上，轉子引擎上的三角凌封其實不能避免有少量漏氣的情況。(就是俗稱氣密的問題) 因此，轉子引擎的容積率較一般汽車引擎差，這也是轉子引擎耗油量較高的原因。雖然，對於性能要求較高的賽車和跑車來說，耗油量較高影響不會太大。(雖然對戰術來說還是有影響的)

※活塞引擎的活塞環雖然不是完美的封死，但它具有擴張的能力，所以一般汽車引擎的氣密性比早期的轉子引擎好。

低端性能較差 (Poor Low-End Power)
基本上這是轉子引擎基本上不能作為一般代步車用引擎的原因之一。(包括上面那點) 由於轉子在轉子室內是呈8字型運動，雖然在中高轉速的時候會很表現得相當平滑。但在低轉速的時候 (1,000-4,000轉)，出力卻會比較低下。

排氣污染問題 (Emission Problem)
排氣問題一直是轉子引擎的死敵，很多汽車公司也是因為這個原因、加上耗油問題才放棄轉子引擎。馬自達本身也因為轉子引擎排氣問題而導致接近破產，直至福特的入股和鳳凰計劃的成功。這是因為早期的轉子引擎不能完全燃燒注入的燃油空氣混合物的原固(特別在低轉速時)；然而排氣問題還是迫令RX-7車系停產，馬自達直至最近的13B-MSP Renesis才解決了排污的問題。

惡魔之爪痕 (Devil's Fingernails)
這個肯定也是轉子引擎的象徵之一。。。=口="
因為三角凌封在運轉時會磨擦到轉子座的內壁，在一段時間之後就會出現這個「恐怖」的惡魔之爪痕。在舊式轉子引擎上面，這個爪痕更加明顯。不過因為馬自達的改進，這些爪痕一般不會出現在轉子引擎上。

現在的轉子引擎已經沒有這個問題，雖然還可以看到很少的痕跡

低扭力、大馬力？
很多人提到轉子引擎扭力低的問題。可是扭力大小跟汽缸容積和容積率有關(特別是容積『排量』)，要比較兩具引擎的扭力、我們最好還比較相同C.C.數的引擎。就說原廠的馬自達1,962c.c.的三轉子20B吧，它的扭力有124 kg-m，而富士的2,212c.c.的EJ22G有192 kg-m(水平對卧引擎是以低轉扭力輸出著稱)。可是，這種比較在很多人的眼中是被認為不公平的。

因為轉子引擎的獨特運轉方式，很多人認為轉子引擎不應以上面這種方式計算排量。所以在世界上很多地方和賽會計算轉子引擎時，是將轉子引擎的排量X2的；這種做法是以偏心軸旋轉二周來計算，因此一個1.3L的轉子引擎會被計算成2.6L、2.0L的轉子引擎則被視為4.0L。使用這種計算方式是因為一個轉子有三面，當中兩面在進行動力行程(power stroke)。這是一般公認為計算轉子引擎功率的最佳方式，於是才出現低扭力(容積小)、大馬力(轉一圈相當三次四衝程周期)的情況出現。因為相比起部份4.0L的V8引擎，4.0L的三轉子引擎的扭力看上去會比較小(其實差不多了，BMW M3的4.0L V8引擎的最高扭力也是214 kg-m)、但配合它的高轉速性能，自然就會產生較高的馬力。當然對比起水平對卧那種扭力怪物、我們自己想像吧！

構造與零件

1.進氣埠（engine inlet）：導入混合油氣。
2.排氣埠（exhaust outlet）：排出廢氣。
3.轉子外殼（rotor housing）：以鋁合金製成，內壁施以表面硬化處理，另設置火星塞孔（spark plug insert）與排氣埠，這個部份相當於往復式活塞引擎的汽缸頭。
側邊外殼：組裝於圓筒狀的轉子外殼側面，形成密閉的燃燒室。頂面有一進氣埠，中央則有穿過偏心軸（eccentric shaft）軸承的中心齒輪。
4.燃燒室（combustion chamber）：類似三角形的轉子把此密封空間劃分成進氣壓縮、爆發膨脹、排氣三個獨立作業的空間。
5.中心齒輪（stationary gear）：與轉子內圈齒輪嚙合，控制轉子的迴旋。
6.轉子（rotor）：作用相當於往復式活塞引擎的活塞和連桿，斷面類似三角形，側面的凹槽（combustion cavity）尺寸攸關引擎壓縮比。根據迴旋的位置，進、排氣埠會隨著閉或開，因此也具有排氣門的功能。
7.轉子內圈齒輪（internal gear）：與中心齒輪嚙合，控制轉子的迴旋。
8.偏心軸（eccentric shaft）：亦稱為輸出軸，作用相當於往復式活塞引擎的曲軸。此零件的自轉對轉子軸承形成偏心作用，帶動轉子迴旋。
9.火星塞（spark plug）：產生電火花以點燃經霧化的汽油和空氣混合物，達到爆發膨脹的行程。


動作原理
    汪克爾引擎的基本結構是在一個橢圓形的空間中，放入一個三角椎狀的轉子，轉子的三個面將橢圓形空間劃分為三個獨立的燃燒室。由於轉子採偏心運轉，因此這些被分隔的獨立燃燒室在運轉過程中，容積會不斷地改變，此型引擎就是利用密閉空間變化的特質來達成四行程運轉所需要的進氣、壓縮、點火與排氣過程。
    傳統四衝程往復式活塞引擎引擎轉兩圈，各汽缸才完成一次進氣、壓縮、點火與排氣的過程。至於汪克爾引擎，轉子內圈齒輪的齒數為51、中心齒輪的齒數為34，51-34=17、17÷51=1/3。轉子的三個面同步進行不同的四衝程周期，故第一個面回到原點（也就是轉子轉一圈）便完成三次四衝程周期。


優點
    汪克爾引擎的轉子每旋轉一圈就作功三次，與一般的四衝程引擎每旋轉兩圈才作功一次相比，整個引擎只有兩個轉動部件，跟一般的四衝程往復式引擎具有二十多個活動部件相比，簡化的結構使引擎體積縮小、重量減輕，故障率也減少。另外，由於轉子引擎的軸向運轉特性，它不需要精密的曲軸平衡就能達到較高的運轉轉速，其轉速比往復式引擎上升得快，且具有高馬力容積比（引擎容積較小就能輸出較多動力）的優點。
    轉子旋轉的圓形運動比往復式活塞引擎的水平直線運動（指連桿、曲軸帶動活塞）運行得更平順，故汪克爾引擎的震動與噪音比較小。汪克爾引擎既然體積不大且運轉順暢，又沒有往復式引擎排氣門導致的局部高熱，所以排放的廢氣中少有碳氫化合物，這也是優點之一。

    再者，汪克爾引擎沒有進、排氣門為轉子進行吸、排氣埠的開闔，故不會產生因氣門結構引起的機械性損失或失誤，即使高轉數運作下也能確保正常的啟閉。因此以馬力而言，汪克爾引擎比往復式活塞引擎佔更大的優勢。

缺點
    想提升往復式活塞引擎的輸出馬力，方法非常簡單，但汪克爾引擎則不然。譬如改變往復式活塞引擎凸輪軸的角度或揚程，以變更氣門正時或加大重疊角而提升馬力；在汪克爾引擎上則可移動或擴張進、排氣埠得到同樣的效果。但是組裝往復式引擎的凸頂活塞提高壓縮比，以增加油氣混合密度且調整空燃比進而提升馬力，這種方式汪克爾引擎卻辦不到。即使加大轉子側邊的凹槽尺寸，也不能改變其空氣吸入量。換言之，想改造汪克爾引擎本體而增加馬力，便必須犧牲低轉速扭力換取高轉速馬力。
    此外，點火系統也是汪克爾引擎的弱點之一。因為它的燃燒室會移動運轉，爆炸的過程中火焰傳播的型態必定不佳，要採用複雜的雙點火系統和更強力的電火花，所以點火正時與火星塞的位置非常重要。
    因燃燒時間短暫，混合油氣的燃燒不完全，使得耗油量比往復式引擎多了約10%。汪克爾引擎在啟動與低轉速時會排出大量的碳氫化合物，是往復式引擎的二倍。但是加速提高轉速後，排出量明顯下降，所以一般對汪克爾引擎的空氣汙然問題都有疑慮。為了解決這個問題，一般會加裝熱反應器、觸媒反應器與後燃器等裝置。相對地，由於轉子引擎的三個燃燒室並非完全隔離，因此在使用一段時間之後容易因為菱封材料與缸壁磨損而造成漏氣問題，大幅增加油耗與污染。

     雖然轉子引擎具有以小排氣量、利用高轉速而產生高輸出的特性，但由於工作原理與往復式引擎不同，世界各國在制訂引擎排氣量的稅則時，皆是以轉子引擎的實際排氣量乘以二來作為與往復式引擎之間的比較基準。舉例來說，馬自達的RX-8跑車，實際排氣量雖然只有1,308C.C.，但在日本國內卻是以2,616C.C.的排氣量來作為稅級計算的基準。


有關轉子引擎主要特性的介紹就到此為止了，都是比較概括的介紹。不過在開始介紹馬自達的轉子引擎之前，就先看看世界上第一具轉子引擎。

NSU DKM54 The Grand Daddy of All

嗯，沒錯！它就是世界上第一具轉子引擎、沒有它就沒有後來的轉子引擎，於1957年由菲力‧汪克爾博士所建造。它是一具125 cc的單轉子引擎，動力只有29 hp@9000 RPM。

好了，以下就開始介紹一下馬自達所推出過的轉子引擎系列吧！

馬自達的轉子引擎

其實我們也不用多想了，在三十多年前因為馬自達買入了轉子引擎的專利權，所以現在的汽車用轉子引擎就只有馬自達製造的了。(不排除有小量是私人/ 非授權建造) 走了三十多個年頭，經歷了多個劫難，馬自達一共開發了12個轉子引擎系列，分別搭載在從房車到貨車、從跑車到賽車的各型汽車上。(由型馬自達生產過極多個型號的轉子引擎和亞型，像5A、6A、7A、X002等還有更多、那類的主要是試驗用的，所以下面只簡略介紹主要出現過的型號)

40A

這是馬自達的轉子引擎原型、是386 cc單轉子，跟NSU的KKM400差不多，馬自達後來的轉子引擎就是基於它而發展的。馬自達的工程師就是在40A上發現惡魔之爪痕和吃油的問題。40A是一個386 cc的單轉子引擎。

L8A

第一次出現在1963年的東京車展。L8A也是馬自達的試驗型轉子引擎，它的容積只有399 cc，是一具雙轉子引擎；使用經過改良的三角凌封，它解決了惡魔之爪痕問題。L8A是使用乾式油底蓋的。L8A有四種亞型，分別是單轉子的普通L8A、雙轉子的0353、三轉子的3804、四轉子的3805。其中3805的最大馬力是160 hp。


0353 雙轉子


3804 三轉子


3805 四轉子

10A

馬自達的第一代量產型轉子引擎系列，後來發展出多個亞型。10A第一次出現於1965年，也是一款雙轉子引擎，總排量為982 cc。

10A-0810
搭載在1965-1968年的Cosmo車系上，冷卻系統已經脫離NSU的星型設計而採用了軸流式。0810使用雙側面進氣口；在低速的程況下只開放一個進氣口以節省耗油量。
最大馬力：110匹@7000 RPM
峰值扭力：68 kg-m @3500 RPM

10A-0813
出現在1968-1972年的Cosmo車系上，基本結構跟0810一樣，只是進氣口位置經過改動。
最大馬力：130 hp@7000RPM
峰值扭力：73 kg-m @5000RPM

10A-0820
1968-1973年Familia/ R100的引擎，大體上與之前的10A轉子引擎一樣。但材料被降格以節省成本，排氣口也經過改良。
最大馬力：100 hp@7000RPM
峰值扭力：70 ft-lb @5000RPM

10A-0866
這是最後的10A系列，出現於1971年。這一期的10A經過進一步的改良，排氣口的位置也被改動以減少廢氣污染。
最大馬力：105匹@7000RPM
峰值扭力：71 kg-m @3500RPM

13A

這個系列的產量只有很少，是專門為前輪驅動設計的。13A的排量是1310 cc，是馬自達唯一為前輪驅動設計的轉子引擎。
最大馬力：126 hp
峰值扭力：90 kg-m

12A

12A算是10A的後繼引擎，在1970至1985年之間量產，基本上結構一樣，也是雙轉子引擎，只是材料改良了、將轉子的尺寸加大加厚了，變成1146 cc總排量。12A有三個亞型、分別是Lean-burn、6PI、Turbo。這個系列的引擎搭載在R100、RX-2、RX-3、RX-4、LUCE、COSMO和RX-7 SA數個車系上。另外，12A是第一具非美國製引擎完成美國利曼24小時耐力賽。
(RX-3的12A)
最大馬力：130 hp
峰值扭力：82 kg-m

12ATurbo
這是12A系列的最終型態，於1982年推出。12A Turbo當然新增了一具渦輪，供油系統也直接改成了燃油注射系統(當時是新科技)。
最大馬力：165 hp@6000RPM
峰值扭力：121 kg-m@4000RPM

12B
這個系列的生產時間很短，是RX-2和RX-3的專用引擎。12B與12A和10A的分別是後兩者都是採用雙配電系統，而12B的是單配電系統。

13B

13B-DEI Turbo II

13B系列是馬自達產量最高的一個系列，也是世界上最廣泛使用的轉子引擎。雖然它的系列叫13B，但實際上跟13A完成沒有關係，13B是12A的加長改良型、總排量1308 cc。因為13B系列有太多的亞型，所以我也將它們分拆開介紹吧。

13B-AP
這個亞型的概念就是高性能、低廢氣。
搭載車款：
Cosmo、Rotary Pickup、Roadpacer、RX-4、RX-5

13B-RESI
這個亞型上的進氣歧管得到了改良，也是第一次使用這種進氣歧管、RESI。RESI全寫是Rotary Engine Super Injection，是一種兩級進氣箱；RESI使這個亞型的特性看上去很像搭載了超級增壓一樣。
搭載車：HB Luce、HB Cosmo、RX-7 FB
最大馬力：135 hp
峰值扭力：95 kg-m

13B-DEI
呵呵~相信看到這兒，大家都已經非常熟悉這款13B亞型了。13B-DEI是RX-7 FC3S所搭載的引擎，設有四具電子管理的四頭燃油注射系統，有N/A自然吸氣和渦輪增壓兩種吸氣系統。當然1986到1991年間的HC Luce系也是搭載這具13B轉子引擎
(自然吸氣版本)
最大馬力：160 hp
(渦輪增壓版本)
最大馬力：200 hp

13B-REW

這肯定是大家耳熟文詳的轉子引擎。沒錯！它就是著名的RX-7 FD3S的心臟。13B-REW著名的地方是「重量輕、輸出大」，有很高的馬力/ 重量比。但13B-REW有兩個版本，分別主要在於渦輪的不同。第一個版本是1990-1995年間Eunos Cosmo搭載的引擎，雖然它也是直列雙渦輪設計，但它的雙渦輪是一大一小(HT-15和HT-10)的，最大馬力235匹。而另一個版本就是FD3S的版本，也是雙渦輪設計，但它所採用的渦輪是兩個口徑相同的HT-12，後期型號的最大馬力是280匹 (日本汽車廠的不明文規定)。

13B-REW規格：
型式：雙轉子
排量：2X 654 cc (1308 cc)
最大馬力：280 hp
峰值扭力：165 kg-m
淨重：81 kg
全重：148 kg (連渦輪、進氣冷卻器、進排氣歧管、發電機等)

13B-MPS Renesis

馬自達最新一代的13B，基本上是接近從新設計的轉子引擎。MPS是Multi Side Port的簡寫，因為這款引擎的進氣排氣口均設在轉子座的側面。13B-MPS更進一步改善了轉子引擎的排污和油耗問題，這兩個問題也是導致前代13B停產的原因。跟之前的渦輪增壓13B不同，13B-MPS是N/A自然吸氣的，但原廠最大馬力也達到250匹馬力。13B-MPS的搭載車是RX-8。

16X

16X是馬自達的全新世代轉子引擎，也是雙轉子樣式。可是現時對它已知的資料不多(沒有公佈)，只知道它的總排量是1800 cc，原則是重量更輕、出力更大。


20B

20B是由演變而成13G，13G本來是利曼24小時耐力賽用的三轉子引擎、搭載在757上。後來當757退役由767取代的時候，馬自達將13G更名為20B。20B是由三個654cc轉子組成，所以總排量是1962 cc。20B跟13G的最大分別是轉子室進氣口，13G使用的是邊緣進氣口，20B則改成側面進氣口了。20B-REW是唯一量產的三轉子引擎，唯一的搭載車是1990-1995年的Eunos Cosmo。
(20B-REW)
最大馬力：300 hp@6500RPM
峰值扭力：214 kg-m@3000RPM
(20B)
最大馬力：500 hp@9000RP

13J

13J是馬自達的第一代比賽用四轉子引擎，於1988和1989年搭載在767上。
最大馬力：630 hp@9000RPM

R26B

R26B對日本實車界來說是一個傳說，也是一個驕傲，因為它就是當年取得利曼24小時耐力賽C組冠軍的787B的心臟！其實R26B的基本設計是將兩具13B雙轉子引擎連結在一起，但它每個轉子座都附有三個火星塞以增加容積率。R26B的總排量是2,622 cc。
最大馬力：700hp@9000RPM
峰值扭力：54 kgm@7500RPM

這邊附上可以看到超細部分解下的轉子引擎構造影片

RE雨宮 GT300選手権専用「20B Peripheral Port Engine」完全拆解！！

尾聲

很多人都說轉子引擎低轉速性能很差、過低速彎不行。其實他們說對了一半，轉子引擎的低轉速性能是的確比較差，特別是改裝了周邊進氣的的轉子引擎 (雙渦輪墳補了這個問題)；因為不到6,000轉，自然吸氣的轉子引擎是不會開始發威的，到8,000轉以上才開始盡情發揮他的真正威力。某程度上來說轉子引擎跟F1的特性也差不多，轉子引擎也是一定要維持高轉速才能發揮它的最力潛力，對過彎的油門排擋控制需求較高。當然，這就引出了渦輪增壓的作用了！因為渦輪增壓可以加長轉子引擎可用的轉數，某程度上也不會因此減低轉子引擎的壽命。

感謝收看!!!!  
寫這篇文章的原因，是希望讓大家也能一睹轉子引擎的風采，看看轉子引擎的真正面貌。

文章內容來源 維基百科;汪克爾引擎&馬自達轉子引擎
                    Rotary Power!!! 轉子引擎之路

這這這...

實在是太威了~

謝謝分享084.gif

寫得太棒了
可惜我不能加分

板大真厲害

轉子引擎 真的是 太猛了

1次傳轉3次動力 ...

超專業報告XD
轉子的聲浪真的很特殊啊!084.gif

真的很特殊 介於活塞式引擎跟渦輪引擎之間的聲音 XD

它就是世界上第一具轉子引擎、沒有它就沒有後來的轉子引擎，於1957年由菲力‧汪克爾博士所建造。它是一具125 cc的單轉子引擎，動力只有29 hp@9000 RPM。

請問29HP是29匹馬力嗎...
有點傻眼...190.gif

挖嗚~~~真是太棒了!100.gif

轉子引擎的介紹，現在很多人可能都不太知道轉子引擎了呢!

話說回來，前幾年我在世貿摩托車展上好像有看到國人研發改良的轉子引擎呢!

不知道現在狀況如何?


另，這篇文章感覺像上課用的教材...............個人的感覺啦........ ..........沒有惡意，樓主別k我啊.......

[ 本文章最後由 葵花油 於 2011-9-20 00:51 編輯 ]

.沒錯是德制馬力25hp / 17,000rpm  排氣量125c.c，
轉子室空間直徑約260mm，偏心軸偏心9.5mm，三枝火星塞會隨著轉子旋轉。

小老婆精品文章又加一篇了
越來越少人分享這種超級知識文
感謝樓主!!