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启动百慕大 关于转子发动机
2014年01月05日 老车周边 ⁄ 共 2630字 启动百慕大 关于转子发动机已关闭评论 ⁄ 被围观 8,272 views+

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转子发动机,一个车迷心中再熟悉不过的标签,虽然已不复存在,却常被人们拿来追忆往事, 汽车、摩托车、赛车、飞机、卡丁车、喷气艇、滑雪艇甚至是电锯,都曾有它的身影存在,不妨一起再来回顾一下转子发动机的种种。

转子发动机也属于内燃机的一种,同样需要进气、压缩、点火与排气四个过程,来完成动力提供,只不过它的外观样式和工作原理都与传统的活塞式引擎不同,采用 了离心转动原理,使气体通过一个椭圆容器和形如勒洛三角的转子之间的协作来完成转换,其工作方式更简单、更平顺,同时也使引擎的体积更小,效率也更高。

转子发动机的运转原理很简单,其壳体内部被三角形转子分隔成三部分,转子的中心围绕输出轴中心公转的同时,其自身也绕着中心完成自转,在这一过程中,气体通过每一部分完成转换。

转子发动机由德国工程师Felix Wankel发明,他曾于1929年获得了第一个与引擎相关的专利许可,并从1951年开始在NSU公司研发新的引擎技术,时隔六年之后,首部转子发动机 的原型机问世,随后NSU公司也开始为全球范围内的多家公司提供授予许可,这些被授权的品牌可以对这项设计加以完善和应用。

很多知名汽车品牌都曾经为这个运行平顺、噪音小同时还简单可靠的设计所吸引,像阿尔法罗密欧、美国汽车、雪铁龙、福特、通用、马自达、梅赛德斯-奔驰、日产、保时捷、劳斯莱斯、铃木以及丰田等。

而随着转子发动机的不断开发和应用,一些问题也逐步暴露出来,首先一个就是转子发动机的椭圆形内壁上,会出现被称为“恶魔爪印”的内壁划痕,问题的 根源是由于转子顶端密封垫片的共振所造成,为了解决这一问题,只能将垫片的厚度和重量同时减小,而随后一些体积更小的材料便逐步被应用。

雪铁龙在被NSU公司授权之后,便联合了引擎制造商Comotor,在其M35和GS Birotor车型上,引入了转子发动机技术。不过并非所有品牌都将之引用的如此顺利。比如,通用在后续研发过程中就发现,想研发一款性价比相同的转子发 动机取代现行发动机,并不是件容易的事情,因为转子发动机的开发成本相对较高,而且排放量也经常不能满足标准。

梅赛德斯-奔驰将转子发动机技术应用在了C111概念车身上,而这一系列的概念车基本上都是对一些新科技的大胆尝试,并非以量产为初衷。所以从这些案例也可以看到,尽管这项发明一度给当时的汽车工业带来了不小的影响,但是真正能够应用这项技术,并且制造出相当数量的量产车的品牌非常少,值得一提的也只有马自达一家。

马自达在1961年与NSU公司签署了一项联合开发转子引擎的协议,并于1964年推出了首部采用转子发动机的车型NSU Spider,尽管当时马自达的技术还处于试验阶段,但NSU还是坚持要向市场投放这项开发成果。1967年,NSU公司推出搭载转子发动机的高端车型RO80,不过技术却远没有马自达和Curtiss-Wright那么可靠和完善,严重的顶端密封垫片磨损、轴承润滑问题以及高耗油量,给NSU的后续引擎开发工作蒙上了阴影,尽管1970年代,NSU相继解决了这些问题,但仍然不能挽回销售量上的失败。

1979年,NSU联合奥迪开发了一款新的KKM 871引擎,6500 rpm可爆发出170马力动力,3500 rpm可输出220牛米扭矩,这部引擎被安装在了一台奥迪100上,并命名为奥迪200,可惜也没能实现大面积量产。

后来马自达在经过多年研究之后,进行了一项让引擎维持高速运转300小时的测试,以证明公司已经将垫片问题完全解决,并成功将转子发动机首次引入了 1967年的Cosmo 110S车型上,之后,马自达才把这项技术娴熟的应用在了众多量产车型上,其中还包括公共汽车和皮卡,而完善的技术也赢得了众多客户对转子发动机平顺和操控简便的一致好评。

可惜好景不长,为了满足日趋严苛的碳氢化合物排放标准,但又需要控制生产成本,使得耗油量增加成了不可避免的缺陷,而恰巧当时又赶上了石油价格猛增,马自达只能选择放弃在普通量产车上使用转子发动机,并将这项技术仅应用在少数的跑车上,不过RX-7最终还是在2002年8月停止了生产。

1991年,马自达将其双转子的设计加以改进,推出了搭载双涡轮三转子引擎的Eunos Cosmo跑车上。2003年,马自达再次推出了新型Renesis引擎,并将其应用在RX-8上,不过转子发动机还是无法经受住排放标准的考验,在 2012年欧5排放标准出台之后,马自达最终放弃了转子发动机的生产。

转子发动机的优点在于,转子每旋转一圈可以作功三次,而一般四冲程发动机每旋转两圈才能作功一次,这使得转子发动机可以获得更高的马力容积比,即更容易获得较高的动力输出。另外,转子发动机不需要精密的曲轴平衡,可以很容易达到较高的转速。同时,转子发动机只有两个转动部件,而普通发动机具有进、排气活门等二十多个活动部件,复杂程度和效率上的优势显而易见,发生故障的可能性也大大降低。

当然,转子发动机之所以不再生产,也是因其自身一些致命性缺点造成的。比如,由于燃烧不充分而导致的高油耗和严重的尾气排放,还有如之前所述,径向密封片仍然存在的磨损问题,导致的漏气和维修困难等问题。除此之外,各国也没有为转子发动机单独指定一套排量计税标准,价格和开发成本等等因素,也让转子发动机的发展变得异常坎坷,1991年,在马自达夺得勒芒24小时耐力赛冠军之后,次年便被国际汽联明令禁止参赛,可谓雪上加霜。

值得一提的是,我国也曾经自主研发过搭载转子发动机的车型,这就是1975年的上海SH750型中级轿车,当时上海汽车拖拉机研究所着手开发上海牌轿车的换代产品,从设计到试制共花费两年时间。1977年,上海SH750型轿车研发成功,首批共有两台不同型号车型,一部装配了国产转子发动机,另一部装配了680Q型6缸发动机,可惜由于上海汽车拖拉机研究所与上海汽车制造厂的意见不统一,这款车型并没有实现量产。

近年来,由于环境污染给全球气温变化带来的影响与日俱增,人们对于节能减排和新能源车型的关注度也在不断提升,这也让转子发动机的缺点表露无遗,不过在 2010年,奥迪还是推出过以单转子发动机搭配电动马达的A1 e-tron车型,可以在电力不足模式下,为发电机提供动力。

转子发动机其实并不算消逝,只是在这个不断追求着美好,但无暇顾及孰是孰非的世界里,无奈地被飞速变化着的生存规则屏蔽在外,不管这位异能者是否还在如饥似渴的望着我们的世界,都希望未来科技可以让它再次冲破穹顶重燃异能。

作者:Kidult猫

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