馬自達轉子引擎作為汪克爾引擎（Wankel engine）的遺孤，被無數汽車迷津津樂道。有錢了研究轉子，沒錢了賣兩年車又來研究轉子，雖然這是調侃，但這般執著卻真感染了不少人。
相比以發明者名稱命名的叫法，轉子引擎（Rotary Engine）更能突顯轉子在這種引擎中起到的重要作用。常規發動機工作時活塞在氣缸裡做往復直線運動，為了把活塞的直線運動轉化為旋轉運動，必須使用曲柄滑塊機構，這無疑增加了發動機的複雜性。
轉子發動機則不同，連接在轉子上的輸出軸會隨著轉子本身的轉動一起轉動。取消了無用的直線運動帶來的好處有很多，以雙缸汽油轉子發動機為例，相比同等功率的6缸汽油傳統發動機，它的零件總數約少20%，體積約小30%，自重降低近一半。
既然轉子如此重要，它的設計自然備受矚目，那為什麼萊洛三角形最終被選中呢？這一切還得從萊洛三角形的特性說起。
一、什麼是萊洛三角形
萊洛三角形是除了圓形以外，最簡單易懂的勒洛多邊形，一個定寬曲線。定寬性用下圖來解釋最直接，我們會發現圓形旋轉一定角度後，它依然能與上下兩條線相切，也就是說它的寬度不會發生變化。
與圓形一樣，萊洛三角形也能達到這個效果。
關於萊洛三角形的奧妙，有這麼一個段子：
青年問禪師：“大師，在單位，他們總嫌我稜角太突出，不合群！”禪師掏出數根圓柱鋪在地上，在上面擱了一塊木板，並推動它，說：“你看，輪子合作一致才能保持所承載木板的平穩前進，你能找到稜角突出的形狀也讓木板平穩前進嗎？”青年略一沉吟，默默地掏出一把萊洛三角形。
關於定寬性的好處，最經典的例子就是窨井蓋設計了。出於安全考慮，我們希望不論怎麼放（任何方向、任何角度），井蓋都不會掉入下水道中。如果想象力不夠，我們用正方形舉例，比如當我們把正方形的井蓋立起來，它就很容易掉入下水道里，所以井蓋不能是正方形。
但萊洛三角形則不會發生這種情況，因為不論怎麼旋轉，它的寬度是不會發生變化的。正因此，萊洛三角形可以被用來鑽正方形孔，簡直是突破想象力。
瞭解了定寬性的特點，它對應到轉子發動機上就是，這能保證轉子始終能緊貼正方形內壁運動，因此不會出現漏氣的問題。
誤打誤撞的不完美
既然萊洛三角形也能起到和圓形類似的效果，那按理說它也能被用來設計窨井蓋，但事實上我們很少能見到類似的實物。
其中一個原因是萊洛三角形在運動過程中重心不穩，比如下圖這種，在運動過程中它的重心會像波浪一樣起伏。
一般窨井蓋都會很重，而且時有開啟井蓋下井工作的需求，所以除了安全安裝要求外，它還要方便移動，因此萊洛三角形重心不穩的問題被暴露出來。
▲當然這也和萊洛三角形的製造工藝要比圓形複雜有關。
雖然重心不穩的問題制約了萊洛三角形的普及，但波動的重心正好像搖動的手柄一樣，可以將保證轉子在平面旋轉運動的能量直接傳遞到輸出軸上。
也有完美的圓形做不了的事
我們總喜歡用圓滿來形容一件事很完美，雖然具體原因無從考證，但人類確實天生對圓形的東西充滿了喜愛和認同，比如中秋十五月圓時要全家團圓，從唐朝開始要吃代表團圓的月餅。
由於圓形天然的密閉性，而且並不存在像正方形拐角處那樣，有容易堆積殘渣的地方，因此將它用到發動機上是再合適不過的，所以我們會發現汽缸是圓的、活塞是圓的、氣門也是圓的......
但這並不代表圓形能夠在所有場合替代萊洛三角形，事實上正是因為圓形的完美阻礙了它與轉子結緣。我們知道轉子發動機與傳統發動機一大不同在於轉子是平面運動，而活塞則上下往復運動。
在平面運動中，我們既要通過轉子運動帶動輸出軸運動，又要保證有空間進行進氣、壓縮、作功和排氣的過程。圓形由於太過圓滿，一來氣流很難產生推力使其旋轉，再者它不能實現諸如萊洛三角形那樣，既能時刻緊貼內部又能留足空間給燃氣。
但萊洛三角形就不一樣了，正是巧妙地運用了平面上旋轉時的“漏洞”，這一切才得以運轉起來。下圖介紹了轉子發動機從吸氣到排氣的過程，可以看到燃氣正是在“漏洞”處實現了燃燒、排氣等過程。
▲雖然形狀比較特殊但轉子發動機本質上依然是4衝程發動機，而且4個衝程的定義與活塞發動機是相同的。
可以看到萊洛三角形轉子把汽缸分成三個獨立空間，三個空間各自先後完成進氣、壓縮、做功和排氣，三角轉子自轉一週，發動機點火做功三次，要知道四衝程發動機的曲軸每轉兩週發動機才做一次功。
另外，輸出軸的轉速會是轉子自轉速度的3倍，這與往復運動式發動機的活塞與曲軸1：1的配比優勢要明顯得多。這也是為什麼轉子發動機很容易做到萬轉的原因之一，比如NSU試製的DKM原型機最高轉速竟然達到了17000rpm。
成也蕭何敗也蕭何
由於萊洛三角形轉子的設定，發動機的進氣、壓縮、燃燒和排氣四個過程會在擺線形缸體中的不同位置進行，這帶來的好處是能夠較好的控制各個過程的時機，但由於燃燒不充分，導致耗油量很大。
另外，萊洛三角形轉子尖角長時間與內壁接觸，磨損現象比較嚴重，密封性受到了極大的考驗，這也是影響其壽命的主要原因之一。
為了解決這個問題，LiquidPiston發動機就採用了特殊設計的類橢圓轉子，但這卻大大增加了轉子發動機的複雜性，無疑是自廢武功。
事實上在1961年汪克爾本人所著“旋轉活塞式機械”的技術手冊裡，列出了大量他本人計算或實驗可行的轉子系統。但在考量加工難度，旋轉穩定性和效率之後，2-3方案正式成為早期汪克爾引擎的正式選型。
不得不說小而美的設計真的很容易打動到大家，萊洛三角形之於轉子發動機就是這樣的存在。雖然在機械工程領域，它的作用和使用率遠不及圓形，但恰到好處的美妙真能讓人心潮澎湃。
當然由於轉子尖角易磨損的問題，嚴重降低了使用壽命，但綜合考量加工難度、旋轉穩定性和效率之後，它又是最理想的一種設計。
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