集眾多優點於一身,轉子發動機為何還是被放棄了,一文就能看懂

2020-12-17 直觀機械

說起發動機的發展歷史,我們不得不提及曾經風靡一時的轉子發動機。與活塞式往復發動機不同,轉子發動機則改變了運動形式,是以轉子做旋轉運動的發動機。因為其擁有極高的動力和速度,轉子發動機曾經風光無限。但是由於種種原因,RX-8是量產的最後一臺轉子發動機跑車,而這之後,轉子發動機便慢慢退出了歷史舞臺。

活塞式發動機與轉子發動機對比

轉子發動機的研製最早可以追溯到上世紀60年代,1960年德國人費.汪克爾發明了轉子發動機,意圖減少發動機的振動,因為費老爺子認為活塞的往復運動是發動機振動的最大來源。但費老爺子發明的轉子發動機最終沒能量產,後來被一個來自NSU的工程師改良後才得以量產,後來量產的發動機都是基於"KKM 57P"發動機改進的。

轉子發動機及馬自達時任社長 來源:馬自達中國

轉子發動機往後的發展我們則不得不提到馬自達了。當時日本國內汽車市場競爭激烈,為了提高國際競爭力,日本幾大汽車廠商試圖對沒有技術的小公司進行併購。對馬自達來說,提高技術競爭力則成為了重要的課題,同時迫於政府的壓力,馬自達不得不大力推進技術研發。動力出色又小型輕量的發動機成為了數人員的理想型發動機,為此,一向對新技術情有獨鐘的馬自達公司花巨資買下了轉子發動機技術,並特地派遣技術人員到NSU公司學習。經過馬自達技術工程師的改進,最終轉子發動機得以實用並量產,一直持續到2003年全新一代R系列跑車RX-8問世,轉子發動機從沒停止活躍,而再往後,轉子發動機由於種種原因馬自達停止了使用。

來源:馬自達中國

那麼轉子發動機為何最終沒能繼續它的輝煌呢?

我們先說說轉子發動機的工作原理

區別於傳統的發動機,轉子發動機腔體為長橢圓形。在其內部裝有一個類似萊洛三角形形狀的轉子,轉子被偏心的安裝在空腔內,通過齒輪與中間軸齒合,是轉子做偏心運動。轉子頂點與腔體內部始終接觸,將腔體分割為三個獨立的氣室。三個獨立的腔體分別負責排氣、壓縮和點火過程,從而完成類似傳統四衝程發動機的工作。

我們再說說轉子發動機的優點

由於轉子發動機取消了往復活塞發動機的直線運動,轉子發動機在空間上有更多的優勢。同樣功率下,轉子發動機尺寸更小,重量更輕,同時振動和噪聲更小,這是活塞式發動機所不能比擬的。在輸出功率上,轉子發動機動力輸出更加平順連貫,1.3L的轉子發動機輸出功率可以與現在的2.0T相比擬。這種獨特的運動方式帶來的另一個優點就是轉速很高,其輸出軸的轉速可以達到轉子自身轉速的3倍,NSU試做的原型機最高轉速竟然可以達到17000rpm。RX-8轉子發動機最高轉速可以達到9000rpm,而法拉利、奧迪RS轉速也只能達到8000rpm。

致命缺點使轉子發動機退出歷史舞臺

轉子發動機雖然優勢明顯,但是缺點同樣並存。

與往復式活塞發動機不同,轉子發動機沒有活塞發動機的高壓縮比,這樣帶來的後果就是燃燒不充分,油耗和汙染遠大於活塞式發動機。若要發動機保持長壽命,就要悉心照料它。每周必須檢查一次機油狀況,每天要清除一次積碳,火花塞要經常更換,如此一來,就大大提高了保養成本。

轉子發動機的密封由轉子上三個頂點處的密封件來保證,但是密封件由於長時間處於無良好潤滑的狀態,因此很容易磨損。長年累月,腔體內部也會出現參差不齊的摩擦痕跡,儘管工程師們嘗試了各種改進,但始終沒能有很好的突破。

以上兩點這導致了轉子發動機的故障率較高,而這類故障的維修難度又極高,全球可以拆裝此類發動機的工程師寥寥無幾。一旦發動機出現故障,維修起來極其麻煩,不僅成本高而且維修周期也很長。

從以上幾點可以看出,轉子發動機實際上並不適合民用,況且現在對環保的要求越來越高,對汽車尾氣排放要求也越來越高,轉子發動機更不適合於目前的狀況了。這也是轉子發動機為何集眾多優點於一身,但最終不得不放棄的原因。

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