【摘 要】米勒循環(huán)發(fā)動機又稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機，它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運動來控制發(fā)動機自身的工作循環(huán)，與傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式發(fā)動機的工作形式有很大差異。這種相對的新式機器是由德國人發(fā)明（菲加士·汪克爾），在吸收總結(jié)的汽車前輩的研究成果基礎(chǔ)上，解決了關(guān)鍵技術(shù)問題，正是這樣世界上第一臺米勒循環(huán)發(fā)動機（以下簡稱轉(zhuǎn)子發(fā)動機）得以誕生。

【關(guān)鍵詞】米勒循環(huán)；三角轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子發(fā)動機

1.轉(zhuǎn)子發(fā)動機的誕生

實際上，在16世紀末期，在某些出版物上第一次出現(xiàn)了“連續(xù)運轉(zhuǎn)內(nèi)燃機”的說法。發(fā)動機的連桿、曲柄機構(gòu)的發(fā)明人沃特·詹姆斯（1736~1819），也曾經(jīng)研究過轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機，特別是在過去的150年間，許多發(fā)明家都相繼提出過很多關(guān)于轉(zhuǎn)子發(fā)動機結(jié)構(gòu)的提案。在1846年，其中有一些發(fā)明家就畫出了轉(zhuǎn)子發(fā)動機工作室的幾何形狀，這是現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機結(jié)構(gòu)的雛形，也是當(dāng)時第一臺概念發(fā)動機。但是這些概念發(fā)動機都沒能真正實用化，直到1954年德國人提出了氣密封系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子發(fā)動機方案，后來又經(jīng)過華爾特·弗勞德從運動學(xué)上經(jīng)過改良才得以突破了密封等技術(shù)的關(guān)鍵，這些結(jié)構(gòu)的相繼使用，使汪克爾型轉(zhuǎn)子發(fā)動機得以實用化。在1957年研制出汪克爾轉(zhuǎn)子發(fā)動機。

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)動機應(yīng)用到了轎車上，這引起了馬自達公司很大的興趣，因為馬自達公司一向?qū)π录夹g(shù)非常敏感而且情有獨鐘，這樣的背景下，馬自達公司投巨資從汪克爾公司買下了這項新技術(shù)，1967年，日本人將轉(zhuǎn)子發(fā)動機裝到馬自達轎車上開始進行批量生產(chǎn)。

2.轉(zhuǎn)子發(fā)動機的實際應(yīng)用

由于這是一項高新技術(shù)，在當(dāng)時懂得這項技術(shù)的人更是寥寥無幾，轉(zhuǎn)子發(fā)動機出現(xiàn)了故障很少有人會修，而且還有很多的弊端，比如油耗大等，汽車行業(yè)的很多人對這種發(fā)動機的市場前景產(chǎn)生了懷疑。20世紀70年代石油危機爆發(fā)，各國忙于應(yīng)對各方面的困難而沒有顧忌轉(zhuǎn)子發(fā)動機，只有馬自達公司仍然深信轉(zhuǎn)子發(fā)動機的潛力，獨自研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動機，并為此付出了相當(dāng)大的代價。他們漸漸克服了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的缺陷，成功的由實驗性生產(chǎn)過渡到商業(yè)性生產(chǎn)，并將裝配了RX~7型馬自達跑車打入了美國市場，令人刮目相看。

在世界環(huán)保意識日益強化，石油資源日漸枯竭的今天，以氫氣做動力源的研究已成為一大課題。當(dāng)年馬自達堅持下來的轉(zhuǎn)子發(fā)動機從結(jié)構(gòu)上講是最適合燃燒氫氣的，而且最“干凈”因為氫氣燃燒完排放出來的是水蒸氣，對環(huán)保沒有任何污染。馬自達公司改制了RX-7型跑車的轉(zhuǎn)子發(fā)動機，是它可以用氫氣做燃料。這種發(fā)動機裝配在馬自達HR-X汽車上，1立方米的燃料箱存儲了相當(dāng)43立方米的壓縮氫氣，以60km/hd的車速可以行使230km，引起了各界人士的關(guān)注。由于從生產(chǎn)裝配到維護修理，轉(zhuǎn)子發(fā)動機都與傳統(tǒng)發(fā)動機大不一樣，開發(fā)成本大。加上往復(fù)活塞發(fā)動機在功率、重量、排放、能耗等方面都比過去高出許多，轉(zhuǎn)子發(fā)動機并沒有顯示出明顯的優(yōu)勢，因此各大汽車企業(yè)都沒有積極的去開發(fā)利用，只有馬自達公司一家在苦苦支撐。

MAZDA旗下的當(dāng)家跑車RX-7絕對是日本跑車中極具代表性的一款，這是全球唯一一款搭載轉(zhuǎn)子發(fā)動機的量產(chǎn)車。

2003年馬自達發(fā)布了新版本，馬自達RX-8，該款車并不是RX-7的換代產(chǎn)品。而是一款新車型。RX-8和RX-7最大的區(qū)別是采用5門雙排座設(shè)計，RX-8是一輛轎跑車。動力方面采用自然吸氣的Renesis雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機，最大功率為231馬力，最大扭矩為211N·M。

3.轉(zhuǎn)子發(fā)動機的工作原理

轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)：

現(xiàn)代轉(zhuǎn)子發(fā)動機有繭型殼體（一個三角形轉(zhuǎn)子安置在殼體當(dāng)中）組成。

其關(guān)鍵核心構(gòu)件分別為轉(zhuǎn)子發(fā)動機的轉(zhuǎn)子和主軸。缸體內(nèi)部空間總是被轉(zhuǎn)子分成3個工作室，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動這些工作室也轉(zhuǎn)動。依次在擺線型缸體內(nèi)的不同位置完成進氣、壓縮、做功、排氣這4個工作過程。轉(zhuǎn)子和殼體之間的空間作為內(nèi)部燃燒室，通過氣體膨脹的壓力驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。和普通內(nèi)燃機一樣，轉(zhuǎn)子發(fā)動機必須在其工作室中相繼形成4個工作過程。殼體的內(nèi)側(cè)圓周被設(shè)計成旋轉(zhuǎn)線外形和安裝在偏心軸上的轉(zhuǎn)子組裝在一起，因此，每轉(zhuǎn)一圈，工作室的體積變化兩次，從而實現(xiàn)內(nèi)燃機的4個工作過程。

由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)特性決定了該發(fā)動機低速動力性較差（有很高的功率，卻不能象往復(fù)式活塞發(fā)動機那樣輸出很大的扭距），因為它的活塞（應(yīng)該叫三角轉(zhuǎn)子）行程不可能象往復(fù)式活塞發(fā)動機那樣可以有較大的改變。而且要想提高轉(zhuǎn)子發(fā)動機的壓縮比，必然會對本已苛刻的三角轉(zhuǎn)子和氣缸體的制造加工工藝提出更為嚴酷的要求。

轉(zhuǎn)子發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的作用及其組成與往復(fù)式活塞發(fā)動機大體相同。不過轉(zhuǎn)子發(fā)動機潤滑系統(tǒng)卻有兩個特點：（1）潤滑系統(tǒng)的部分機油被引入三角轉(zhuǎn)子的內(nèi)腔，用于冷卻轉(zhuǎn)子；（2）裝置機油計量泵，根據(jù)發(fā)動機負荷的大小及轉(zhuǎn)速的高低，計量泵將一定數(shù)量的機油送入進氣歧管（或化油器），機油與燃油混合后進入氣缸，潤滑氣體密封件和滑動表面。

轉(zhuǎn)子發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的特點，說明轉(zhuǎn)子發(fā)動機的三角轉(zhuǎn)子是空心的（其實不完全是空心，只是其中有許多空腔）。由于三角轉(zhuǎn)子受到高溫、高壓燃氣的直接作用，轉(zhuǎn)速又很高，這就要求轉(zhuǎn)子必須具有足夠的強度、剛度及較小的質(zhì)量。因此制造轉(zhuǎn)子的材料多為高強度合金鑄鐵（如銅鉻鉬合金鑄鐵等）。需要說明的是，由于氣缸體的形狀（近似橢圓形），三角轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)是做行星式運動的（象月亮一樣，即做自傳又繞地球公轉(zhuǎn)）。由于內(nèi)、外齒輪的齒數(shù)比為3∶2，因此，轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度與公轉(zhuǎn)速度之比為1∶3，即主軸的轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的3倍。

4.轉(zhuǎn)子發(fā)動機存在的弊端與改進措施

（1）轉(zhuǎn)子發(fā)動機轉(zhuǎn)速高，主軸每轉(zhuǎn)一圈需點火一次，因此點火頻率也高，火花塞受熱也嚴重。

（2）為了避免密封片（三角轉(zhuǎn)子）碰觸火花塞，火花塞必須縮進氣缸型面內(nèi)，通過連接孔與工作腔相同。這種情況下，火花塞得不到新鮮混合氣的冷卻，電極溫度高。另外，連通孔內(nèi)殘存較多的廢氣，不利于點火。

（3）連通孔周圍氣流速度很高，點火后火焰中心散熱快，容易滅火。

（4）由于點火頻率高，對點火系統(tǒng)也是個考驗。

鑒于上述不利，轉(zhuǎn)子發(fā)動機采用下例幾種措施改善其點火性能：

（1）采用熱值較大的冷型火花塞。

（2）安裝兩個火花塞。雙火花塞方案既能改善火花塞工作條件又有利于火焰的形成和傳播。

（3）現(xiàn)代電子科技的發(fā)展及汽油噴射系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對轉(zhuǎn)子發(fā)動機的點火性能、燃料經(jīng)濟性能和起動性有極大的促進和改善。

【參考文獻】

［１］華南理工大學(xué)廣州汽車學(xué)院首席汽車文化交流平臺．網(wǎng)站（http://qcwh.gzauto.edu.cn/）．

［２］高維，強愛民.現(xiàn)代汽車故障診斷與檢測技術(shù)項目化教程.中國海洋大學(xué)出版社，2011，(2):241-242.