汪克爾發(fā)動機(jī)是指一種活塞在氣缸內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的新型內(nèi)燃機(jī)。自18世紀(jì)70年代開始，世界上一直有不少設(shè)計師和發(fā)明家在探求取消往復(fù)活塞式發(fā)動機(jī)中的往復(fù)運(yùn)動，使之向更高速發(fā)展。目前使用最成功的是1954年由德國費(fèi)·汪克爾（FelixHeinrichWankle)發(fā)明的三角形活塞式。
結(jié)構(gòu)
汪克爾發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：氣缸是一個扁盒子，內(nèi)有形空腔，活塞皇扁平三角形，偏心地置于空腔中并滑套在主軸的偏心軸上，兩端面與缸體及缸蓋平面緊貼；活塞內(nèi)部的齒圈和與氣缸同心且固定在發(fā)動機(jī)主軸上的齒輪嚙合，偏心軸距與內(nèi)外齒輪的中心距相同，從而構(gòu)成一對齒數(shù)比為3=2的內(nèi)嚙合行星齒輪副。當(dāng)活塞在氣缸內(nèi)作行星運(yùn)動時，其三角尖端始終與氣缸內(nèi)腔表面接觸，形成三個分隔的空間，三個空間的容積隨活塞轉(zhuǎn)動作周期性的變化，活塞轉(zhuǎn)1圈偏心軸轉(zhuǎn)3圈。在缸體周邊或側(cè)端面適當(dāng)位置開有進(jìn)排氣口，另一側(cè)裝有火花塞，每個工作室隨活塞位置變動而經(jīng)歷進(jìn)氣-壓縮-燃燒膨脹-排氣四個工作過程，活塞每轉(zhuǎn)1圈三個工作室完成一次四沖程工作循環(huán)。
基本工作原理
汪克爾發(fā)動機(jī)的基本結(jié)構(gòu)是在一個橢圓形的空間中，置入一個勒洛三角形形狀的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子的三個面將橢圓形空間劃分為三個獨(dú)立的燃燒室。由于轉(zhuǎn)子采偏心運(yùn)轉(zhuǎn)，因此這些被分隔的獨(dú)立燃燒室在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，容積會不斷地改變，此型發(fā)動機(jī)就是利用密閉空間變化的特質(zhì)來達(dá)成四行程運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的進(jìn)氣、壓縮、點(diǎn)火與排氣過程。
傳統(tǒng)四沖程往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)兩圈，各汽缸才完成一次進(jìn)氣、壓縮、點(diǎn)火與排氣的過程。至于汪克爾發(fā)動機(jī)，轉(zhuǎn)子內(nèi)圈齒輪的齒數(shù)為51、中心齒輪的齒數(shù)為34，51-34=17、17÷51=1/3。轉(zhuǎn)子的三個面同步進(jìn)行不同的四沖程周期，故第一個面回到原點(diǎn)（也就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈）便完成三次四沖程周期。
優(yōu)點(diǎn)
汪克爾發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈就作功三次，與一般的四沖程發(fā)動機(jī)每旋轉(zhuǎn)兩圈才作功一次相比，整個發(fā)動機(jī)只有兩個轉(zhuǎn)動部件，跟一般的四沖程往復(fù)式發(fā)動機(jī)具有二十多個活動部件相比，簡化的結(jié)構(gòu)使發(fā)動機(jī)體積縮小、重量減輕，故障率也減少。另外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的軸向運(yùn)轉(zhuǎn)特性，它不需要精密的曲軸平衡就能達(dá)到較高的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速比往復(fù)式發(fā)動機(jī)上升得快，且具有高馬力容積比（發(fā)動機(jī)容積較小卻能輸出較多動力）的優(yōu)點(diǎn)。
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的圓形運(yùn)動比往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)的水平直線運(yùn)動（指連桿、曲軸帶動活塞）運(yùn)行得更平順，故汪克爾發(fā)動機(jī)的震動與噪音比較小。汪克爾發(fā)動機(jī)既然體積不大且運(yùn)轉(zhuǎn)順暢，又沒有往復(fù)式發(fā)動機(jī)排氣門導(dǎo)致的局部高熱，所以排放的廢氣中少有碳?xì)浠衔?，這也是優(yōu)點(diǎn)之一。
再者，汪克爾發(fā)動機(jī)沒有進(jìn)、排氣門為轉(zhuǎn)子進(jìn)行吸、排氣埠的開闔，故不會產(chǎn)生因氣門結(jié)構(gòu)引起的機(jī)械性損失或失誤，即使高轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)作下也能確保正常的啟閉。因此以馬力而言，汪克爾發(fā)動機(jī)比往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)占更大的優(yōu)勢。
缺點(diǎn)
想提升往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)的輸出馬力，方法非常簡單，但汪克爾發(fā)動機(jī)則不然。譬如改變往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)凸輪軸的角度或揚(yáng)程，以變更氣門正時或加大重疊角而提升馬力；在汪克爾發(fā)動機(jī)上則可移動或擴(kuò)張進(jìn)、排氣埠得到同樣的效果。但是組裝往復(fù)式發(fā)動機(jī)的凸頂活塞提高壓縮比，以增加油氣混合密度且調(diào)整空燃比進(jìn)而提升馬力，這種方式在汪克爾發(fā)動機(jī)上卻辦不到。即使加大轉(zhuǎn)子側(cè)邊的凹槽尺寸，也不能改變其空氣吸入量。換言之，想改造汪克爾發(fā)動機(jī)本體而增加馬力，便必須犧牲低轉(zhuǎn)速扭力換取高轉(zhuǎn)速馬力。
此外，點(diǎn)火系統(tǒng)也是汪克爾發(fā)動機(jī)的弱點(diǎn)之一。因?yàn)樗娜紵視苿舆\(yùn)轉(zhuǎn)，爆炸的過程中火焰?zhèn)鞑サ男蛻B(tài)必定不佳，要采用復(fù)雜的雙點(diǎn)火系統(tǒng)和更強(qiáng)力的電火花，所以點(diǎn)火正時與火花塞的位置非常重要。
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(fù)式發(fā)動機(jī)多了約10%。汪克爾發(fā)動機(jī)在啟動與低轉(zhuǎn)速時會排出大量的碳?xì)浠衔?，是往?fù)式發(fā)動機(jī)的二倍。但是加速提高轉(zhuǎn)速后，排出量明顯下降，所以一般對汪克爾發(fā)動機(jī)的空氣污染問題都有疑慮。為了解決這個問題，一般會加裝熱反應(yīng)器、觸媒反應(yīng)器與后燃器等裝置。相對地，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的三個燃燒室并非完全隔離，因此在使用一段時間之后容易因?yàn)榱夥獠牧吓c缸壁磨損而造成漏氣問題，大幅增加油耗與污染。
雖然轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)具有以小排氣量、利用高轉(zhuǎn)速而產(chǎn)生高輸出的特性，但由于工作原理與往復(fù)式發(fā)動機(jī)不同，世界各國在制訂發(fā)動機(jī)排氣量的稅則時，皆是以轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的實(shí)際排氣量乘以二來作為與往復(fù)式發(fā)動機(jī)之間的比較基準(zhǔn)。舉例來說，馬自達(dá)生產(chǎn)的RX-8跑車，實(shí)際排氣量雖然只有1,308c.c.，但在日本國內(nèi)卻是以2,616c.c.的排氣量來作為稅級計算的基準(zhǔn)。
應(yīng)用領(lǐng)域
摩托車發(fā)動機(jī)
1974年后的三年間，德國赫拉克勒斯公司（Hercules GmbH）大量制造了以汪克爾發(fā)動機(jī)為動力來源的赫拉克勒斯W-2000。他們的汪克爾發(fā)動機(jī)制造技術(shù)與菱封零件后來被英國諾頓摩托車公司（Norton Motorcycles（UK）Ltd）于1980年代初期打造出Commander車款。日本鈴木公司亦曾在1974年推出量產(chǎn)的汪克爾發(fā)動機(jī)機(jī)車RE-5，為了發(fā)動機(jī)散熱問題而設(shè)計的獨(dú)特散熱片、旋轉(zhuǎn)車鑰匙發(fā)動時儀表板的外罩會打開。不過因消費(fèi)者難以接受新式發(fā)動機(jī)、油耗表現(xiàn)不佳等問題，讓這輛銷售低迷的機(jī)車在1976年壽終正寢。
荷蘭的機(jī)車進(jìn)口制造商范文摩托車（Van Veen）曾使用寇摩托公司（Comotor SA）制造的汪克爾發(fā)動機(jī)，在1976年至1981年間推出OCR 1000機(jī)車。2011年購入相關(guān)設(shè)備、設(shè)計圖紙、模具等的安德里斯·威靈加（Andries Wielinga）重制了10輛，并公開銷售。
飛機(jī)發(fā)動機(jī)
世界上第一架實(shí)驗(yàn)性汪克爾發(fā)動機(jī)飛機(jī)是美國陸軍在1968年至1969年間使用的QT-2偵察機(jī)，源自洛克希德·馬丁公司（Lockheed Corporation）制造的Q-Star。它的發(fā)動機(jī)來自柯蒂斯－萊特公司RC2-60型汪克爾發(fā)動機(jī)，可輸出185hp的最大馬力。
汪克爾發(fā)動機(jī)也被應(yīng)用在軍用無人駕駛直升機(jī)上，譬如美國西科斯基飛機(jī)公司（Sikorsky Aircraft）研發(fā)的Cypher和Cypher II，使用UEL AR801型汪克爾發(fā)動機(jī)，最大馬力為50hp。Cypher II也曾是美國海軍采購無人飛行載具的候選者之一。
其他
由于汪克爾發(fā)動機(jī)體積小巧、構(gòu)造簡單，美國柏克萊加利福尼亞大學(xué)的微機(jī)電系統(tǒng)汪克爾發(fā)動機(jī)研究室已經(jīng)發(fā)展出直徑1毫米、排氣量0.1 c.c.的汪克爾發(fā)動機(jī)；組成的材質(zhì)包括硅和壓縮空氣。他們最終的目標(biāo)是開發(fā)出一具可以供應(yīng)100毫瓦特電力的內(nèi)燃機(jī)。
目前世上最大的汪克爾發(fā)動機(jī)是1975年至1985年間由美國英格索·蘭德（Ingersoll Rand）公司建造供應(yīng)，單顆轉(zhuǎn)子最大馬力550hp、雙轉(zhuǎn)子則達(dá)1100hp；其轉(zhuǎn)子直徑約一米，排氣量為41,000c.c.。它起源于柯蒂斯－萊特公司以前失敗的設(shè)計并加以改良：將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速限制成1,200rpm，且使用天然瓦斯做燃料。這個改進(jìn)方式很成功，因?yàn)檫@具世界最大的汪克爾發(fā)動機(jī)被用來驅(qū)動天然氣輸送管線的壓縮機(jī)。日本揚(yáng)馬柴油發(fā)動機(jī)公司（Yanmar Diesel Co. Ltd）則使用汪克爾發(fā)動機(jī)組裝在電鋸機(jī)或小船發(fā)動機(jī)等。
除了內(nèi)燃機(jī)的使用，最原始的汪克爾發(fā)動機(jī)原理也可應(yīng)用在氣體壓縮機(jī)和機(jī)械增壓器（supercharger）上，以作為內(nèi)燃機(jī)的輔助裝置。話說回來，假設(shè)以汪克爾式機(jī)械增壓器加諸在汪克爾發(fā)動機(jī)上，事實(shí)上只是將汪克爾發(fā)動機(jī)的規(guī)模擴(kuò)大成兩倍而已。最有趣的應(yīng)用實(shí)例是奔馳和大眾汽車將汪克爾發(fā)動機(jī)的原理使用在座位安全帶的預(yù)緊裝置（pre-tensioner system）上。在這些車款上，當(dāng)減速感應(yīng)器偵測到潛在危機(jī)時，微量的炸藥被電子裝置觸發(fā)爆開致使壓縮氣體灌入汪克爾發(fā)動機(jī)里，旋即拉緊座位安全帶，使得駕駛者和乘客在意外發(fā)生前即被固定在座位上。
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