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          馬自達將開啟轉子發動機的“第二春”?

          行業
          2016
          05/09
          14:33
          evo0425
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          (原標題  轉子發動機要迎來“第二春”?)

          有一種發動機,沒有活塞!沒有氣門!沒有凸輪軸!

          這就是發動機里的“黑天鵝”——轉子發動機。一個上世紀50年代,人類腦洞大開的產物。

          轉子發動機是由德國人菲加士·汪克爾在1954年與德國NSU公司合作開發出來的一款新型發動機。由于菲加士·汪克爾創造了轉子發動機,因此也叫“汪克爾轉子發動機”。(用創始人名字命名,看來是各產品的“公理”了)

          菲加士•汪克爾.jpg

          當時在歐洲,有很多公司被授權研發轉子發動機,但是由于轉子發動機“弊大于利”的特性,幾乎所有公司都慢慢地放棄了轉子發動機在汽車上的量產式研發。而這時一向對新技術情有獨鐘的馬自達公司看中了轉子發動機的前景,投巨資從德國NSU車廠買下了這項技術。并于1963年成立“RE研究部”,任命山本健一率領46位工程師研究改良汪克爾發動機,此47人后來被稱為“轉子四十七壯士”。

          山本健一.jpg

          馬自達研發團隊用人類最可貴的“堅持”,獨自研究和生產轉子發動機,在克服了轉子發動機的種種缺陷后,成功地由試驗性生產過渡到商業性生產,最終將安裝了轉子發動機的RX-7型量產跑車推向了世界舞臺,令世人刮目相看。

          RX7.jpg

          圖為最新一代量產版馬自達RX7

          想必大家已經迫不及待地想認識下這讓人“又愛又恨”的轉子發動機了吧?走起!

          轉子發動機與我們通常所見的活塞式發動機有著明顯的區別。

          在結構方面,轉子發動機主要由轉子外殼、轉子、側邊外殼、偏心軸、氣封等部件構成,并沒有普通發動機的往復式活塞運動結構。

          配件.jpg

          工作方式上,轉子發動機與普通發動機一樣,有四個工作行程來實現動力的輸出,即“進氣、壓縮、作功、排氣”。不過形式上有著本質的不同,轉子發動機是由三角轉子的中心繞輸出軸中心公轉的同時,三角轉子本身在“8字形”缸體內偏心旋轉運動產生的正、負壓來完成工作的。

          工作狀態.gif

          在轉子的運動過程中,這三個工作室的容積不停地變動,在擺線形缸體內相繼完成四個行程。每個過程都是在擺線形缸體中的不同位置進行,這明顯區別于活塞往復式發動機。

          對比.jpg

          不過,轉子發動機這樣的工作方式,會導致進氣一側與排氣一側的溫度差別較大,長時間運轉后,發動機缸體的各部分溫度持續存在差異,很容易導致缸體微小的形變,從而對發動機的可靠運行產生影響。

          如果把缸體形容成牛車網的“牛小妹”,這忽冷忽熱的很容易讓發動機“感冒”。

          牛小妹.jpg

          不過馬自達公司一直堅持研發轉子發動機,那么轉子發動機就一定有其獨特的優點

          1、體積小、運轉穩定

          結構上的特點導致轉子發動機在體積上有著明顯的優勢,它為車輛節省了發動機空間,減輕了車輛自重的同時也降低了車身重心。由于不需要往復式地大幅度運動,繞著中心齒輪旋轉的方式使得轉子發動機運轉平穩,產生的震動較小。

          如果形象化的與普通發動機對比,傳統發動機工作時震動大致是這樣的:

          打氣兒.jpg

          轉子發動機工作時震動大致是這樣的:

          拉磨.jpg

          2、高轉速、轉速提升快

          由于轉子發動機的內齒圈與齒輪的齒數之比為3:2,輸出軸的轉速就是轉子自轉速度的3倍,因此轉子發動機很容易實現高轉速,這與普通往復運動式發動機的活塞與曲軸1:1的運動關系截然不同。

          形象地說,如果想要實現9000轉的高轉速輸出,轉子發動機里的轉子只需3000轉即可實現,而普通活塞往復式發動機則需要一樣的9000轉的轉速才能實現。這樣看來在轉速方面,轉子發動機則有明顯優勢。

          轉速.jpg

          同時,轉子發動機不需要精密的曲軸平衡就能達到較高的轉速,而且其轉速相比往復式發動機提升得更快,這也是為什么在漂移的時候很多人喜歡轉子發動機的原因(在漂移降檔的時候可以很輕松獲得高轉速)。

          盡管轉子發動機有著先天優勢,但是沒有被普遍推廣且隨著馬自達RX8車型逐漸的銷聲匿跡,是由于其缺點大于了它的優點。

          轉子發動機的缺點是:

          1、油耗高、不環保

          由于轉子發動機壓縮比以及燃燒室的特殊形狀以及在工作時,有些油氣混合物還沒燒完就到達了排氣口等因素,造成了轉子發動機整體熱效率較低,油耗較高。而且轉子發動機在啟動與低轉速時會排出大量的碳氫化合物,這與現今嚴格的排放法規格格不入。

          油耗.jpg

          并且馬自達1.3升排量的轉子發動機需要按照實際排量的2倍來計算稅費,無疑給消費者熱情購買時,潑了一盆冷水。

          2、磨損嚴重、壽命短

          三角轉子引擎的相鄰容腔間只有一個徑向密封片,密封片與缸體始終是線接觸,并且徑向密封片上與缸體接觸的位置始終在變化,因此三個燃燒室非完全隔離(密封),徑向密封片磨損快,且容易在缸體內形成“鬼爪”。

          密封 磨損.jpg

          而在轉子發動機工作時,由于轉子發動機直接向腔內噴射機油來實現潤滑,因此也讓轉子發動機成了“燒機油”的利器。

          不過與某些德系品牌汽車不同的是,轉子發動機的燒機油是眾所周知的“明燒”,而某些德系品牌的燒機油是官方不承認的“暗sao”。

          騷.jpg

          也正是因為“燒機油”,讓購買轉子發動機車型的車主們無奈地成為了比4S店人員業務還熟練的“加機油能手”。

          目前配備轉子發動機的車型一般使用壽命在十幾萬公里左右,如果磨損嚴重,很可能幾萬公里就需要更換零件了,這也是轉子發動機沒有廣泛普及的重要因素之一。

          3、密封性稍差

          受磨損嚴重、熱脹冷縮等因素影響,轉載發動機在使用一段時間之后容易因為密封材料(類似于活塞環)磨損而造成漏氣問題,大幅增加油耗與污染。由于轉子發動機獨特的機械結構也造成這類引擎較難維修,懂得維修的人當然也是少之又少。

          氣封.jpg

          4、熱量高、低扭差

          由于轉子發動機擁有較高轉速,也使得其產生大量熱量,尤其是在排氣端。同時由于其低速下燃燒不充分以及壓縮比等因素,使得其低扭表現不理想,這也是追求性能的用戶所倍感遺憾的地方。

          總之,由于轉子發動機的種種劣勢,使得人們在購車時,為了經濟性、實用性以及少些不必要的麻煩,仍然會選擇活塞式的發動機,而放棄轉子發動機這一“奇葩”。只有極少數人單純為了玩車,而選擇類似于馬自達RX8一樣的車作為“玩物”。

          RX8.jpg

          “夢想很豐滿,現實很骨感”,馬自達從RX8車型以后,則不得不向市場和環保法規所妥協,將轉子發動機“打入冷宮”。

          這不得不讓我想起SONY NW-E50/E70/E90的mp3故事。

          在當年SONY這款MP3擁有十分漂亮造型設計以、超大音頻儲存技術、超低能耗的節能設計以及高品質的音質輸出,可謂是當時MP3中的“勞斯萊斯”。但是擁有這么多黑科技的SONY MP3,因為SONY對版權和自己編碼格式的堅持,必須通過sonicstage軟件來實現導入與導出音樂文件,同時還需要轉碼,這就使得用戶在使用中十分繁瑣,最終SONY的這款優秀的MP3被市場所淘汰。

          索尼mp3.jpg

          因此,市場可謂是決定一項新技術或是新事物的生死判官。不滿足市場與用戶需求的事物,注定不能笑到最后。

          不過直到今日,馬自達的研發“壯士們”仍然堅信著轉子發動機的未來前景,就算沒有大多數人的支持,也始終陸續地堅持做著轉子發動機的技術革新。

          設計.jpg

          他們不去CARE豐田公司為了“剎車門”付出多少了慘痛代價。

          制造.jpg

          他們也懶得搭理安倍政府在做著什么樣的“傻事”。(以上圖片純屬娛樂)

          他們的頭腦里只有如何改進轉子發動機的缺陷,讓轉子發動機走向成熟。

          媒體曾報道,馬自達為其研發的全新轉子引擎申請了專利。新引擎沿其旋轉中心轉動180度,并采用頂置渦輪增壓器和排氣門。該引擎的轉子仍為三角形,但噴油嘴的位置被放置的離燃燒室更近,這可能進一步提升新引擎的燃油經濟性。且這臺新引擎的最大功率將有望超過300kW。

          馬自達發動機.jpg

          圖為現款馬自達轉子發動機

          由此看來,轉子發動機很可能在馬自達公司的改進下迎來它的“第二春”。不管實際情況如何,馬自達對于轉子發動機的執著與堅持值得點贊。如果有一天轉子發動機真的能夠避免它的種種缺點,那么這將是汽車史上的又一次“奇跡”,讓我們共同拭目以待吧~

          THE END
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