蒸汽机车从1820年开始在英国普及，并在1830年随着营业用蒸汽机巴士的登场，正式作为大众交通工具应用。电动汽车虽然从1870年开始与蒸汽机车一起应用到1920年，但因为电池的重量重，行驶距离仅在50km以内，因此随着内燃机汽车的发明，与蒸汽机车一同慢慢退出了历史的舞台。④发动机的转速尽可能大。奥托发动机在四个行程中仅有1个行程中做功，因此存在旋转不规则的缺点。表1-2 奥托发动机与柴油机的性能比较......
2023-06-28
三角转子发动机的演进历程
【摘要】：1957年2月1日，NSU公司研制成功第一台转子发动机原型机DKM 54，并于1958年对这种发动机展开一系列测试。在2018年10月，马自达证实，混合动力汽车中将装有作为增程器的转子发动机，准备在2020年出售。提到转子发动机的发展历史，就不能不提到日本马自达汽车公司。此后，马自达公司开发了多款车用转子发动机以提升其使用寿命，降低油耗和排放污染物。此后，市场上再无转子发动机汽车在售了。
三角转子发动机又叫汪克尔发动机（Wankel Engine），属于一种无活塞回旋式四冲程内燃机，由德国人菲利士·汪克尔（Felix Wankel）发明。菲利士·汪克尔于1902年出生在德国巴登-符腾堡州的拉尔市（Lahr）。1924年，汪克尔在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制，并于1929年获批了他在转子发动机上的第一个专利。1951年，汪克尔与德国NSU公司（全名为NSU Motorenwerke AG，1969年被大众集团收购，并与Auto Union合并成现今的奥迪汽车公司）签订了关于合作开发转子发动机的合约。1957年2月1日，NSU公司研制成功第一台转子发动机原型机DKM 54（图1.1），并于1958年对这种发动机展开一系列测试。这台DKM 54发动机的排气量为125mL，动力可达德制马力25hp（17 000r/min）。1960年1月19日汪克尔在德国工程师学会（Verein Deutscher Ingenieure）的会议上，向世人公开发表这款全新的无活塞回旋式四冲程内燃机，因此又被称作汪克尔发动机。现在，汪克尔发动机已成为无活塞回旋式四冲程内燃机的同义词。
图1.1 汪克尔设计的第一台三角转子发动机原型机DKM 54（现存于德国波恩的德意志博物馆）
1960年之后通过NSU公司与汪克尔的授权，许多公司加入了对这种新式发动机的研发，其中包括美国寇帝斯-莱特（Curtiss-Wright）飞机发动机公司、英国罗尔斯·罗伊斯（Rolls Royce）汽车公司、德国梅赛德斯-奔驰（Mercedes-Benz）、美国通用汽车（General Motors）和日本丰田（Toyota）等世界知名大公司。1963年NSU公司在法兰克福车展上推出世界上第一部搭载汪克尔发动机的新车型“NSU Spider”，并于第二年正式投产。随后，更多的汽车公司投入了对转子发动机的研究中，当时业内人士认为这种发动机的结构紧凑轻巧，运转振动噪声小，也许会取代传统的往复式活塞发动机。但经过试验发现量产实用化的难度比预期要高，主要原因是和传统往复式活塞发动机比，转子发动机使用寿命短、油耗高、排放差，因此他们纷纷打了退堂鼓。提到转子发动机的发展历史，就不能不提到日本马自达（Mazda）汽车公司。马自达公司的前身日本东洋工业公司自1961年2月27日取得制造许可后，比世界上其他任何汽车公司都投注了更大的人力物力对转子发动机进行研究和改良，终于在1967年5月推出Cosmo Sports L10A赛车，成为世界上第一部将转子发动机实用化的量产汽车。此后，马自达公司开发了多款车用转子发动机以提升其使用寿命，降低油耗和排放污染物。尽管付出了诸多努力，但转子发动机的排放还是达不到最新的欧Ⅴ排放标准，2012年后马自达公司停止了装配转子发动机的汽车的销售。此后，市场上再无转子发动机汽车在售了。
除了在汽车上的应用，转子发动机在摩托车、飞机和其他领域也有应用。比如德国摩托车制造商MZ（Motorrad-und Zweiradwerk）公司推出了第一款以转子发动机为动力装置的摩托车“IFA/MZKKM 175W”。同样由于燃油经济性差、废气排放高以及发动机寿命短的问题，目前仍未生产出由转子发动机提供动力的摩托车以供大众使用。由于质量轻，结构紧凑，几乎无振动并且具有高的功率质量比，转子发动机是轻型飞机的理想选择，第一架以转子发动机为动力装置的飞机是洛克希德公司的美国陆军侦察机QT-2的民用版Q-Star飞机，它以寇帝斯-莱特公司的RC2-60转子发动机为动力源。目前，在小型飞机和无人机的应用上，转子发动机受到越来越多的关注。由于尺寸紧凑和功率质量比高，转子发动机作为增程器被用于电动汽车上，以在电池电量低时提供补充功率。2010年奥迪公司推出了串联混合动力原型电动车A1e-tron，引入一个250mL转子发动机，可根据需要对电池进行充电。同年，FEV公司表示在其设计的原型电动版菲亚特500中，转子发动机将用作增程器。马自达公司目前还在继续开发下一代转子发动机Sky Activ-R，以解决以前的转子发动机的三个关键问题：燃油经济性、排放和可靠性。在2018年10月，马自达证实，混合动力汽车中将装有作为增程器的转子发动机，准备在2020年出售。
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