轉子復活?馬自達為何如此著迷轉子發動機

2020-12-24 騰訊網

前陣子,馬自達在日本發布MX-30車型,發布會上,馬自達的社長親口宣布,轉子發動機即將回歸。經過多次預告片「耍猴」/概念車「跳票」之後,馬自達的轉子復甦計劃,總算是有了個準信兒。

雖然可能要等到2022年,而且馬自達並沒有轉子發動機直接用作動力,而是當成了增程電動車的增程器……但這並不阻礙馬粉們像過節一樣開心。對於馬粉而言,馬自達跟轉子發動機是天生一對、是命中注定,馬自達賣車是賺錢,賺錢是為了搗鼓轉子。

說到轉子技術,大家能想起的幾臺名車,幾乎都是馬自達製造的,沒有別的車企什麼事。比如說《頭文字D》中高橋兄弟的兩代RX-7。這些車的年代都已經很久遠了,馬自達最「新」的一款搭載轉子發動機的車型,是RX-8跑車,它其實也已經停產8年了,沒有任何後繼者,在這8年間,馬自達也沒有再量產轉子發動機。

很多車迷知道馬自達與轉子是一對兒,但不明白為什麼只有馬自達喜歡轉子,又是什麼驅使著馬自達執著於將轉子復活。

雖然我們今天說到轉子,最先想起的是日本的馬自達,但轉子發動機最早起源於德國。1950年代初期,德國NSU公司(奧迪的前身之一)的工程師菲力斯·汪克爾,被公司調去開發新式汽車引擎,在開發路線上,汪克爾與上司出現了分歧,上司想基於非常成熟的往復式活塞發動機來製造新產品,而汪克爾希望完全推倒重來。

往復式活塞發動機,就是在氣缸內放置帶有連杆的活塞,燃油和空氣混合後在氣缸內引爆,爆炸的壓力推動活塞運動,活塞再帶動曲軸,輸出動力。這種設計,在蒸汽機時代就已經有雛形了,此後廣泛用於汽車、坦克、飛機的各種發動機,是當時最靠譜的方案。

而汪克爾青睞轉子發動機,這玩意的基本結構就是,在一個橢圓形的氣缸中,安裝一個弧三角形形狀的轉子,轉子的三個面,將氣缸劃分為三個獨立的燃燒室。在轉子的旋轉過程中,三個燃燒室的空間不斷增大-縮小-增大,以此來實現進氣、壓縮、點火、排氣的循環,也就是所謂的「四衝程」。

相比起往復式活塞發動機,轉子發動機可以以極小的排量提供非常強的動力。原因很簡單,往復式活塞發動機的「四衝程」,真正能提供動力的,只有點火這一個衝程,其餘三個衝程都是在做準備工作,正是因為如此,至少需要四個氣缸和活塞,發動機才能保證始終有一個活塞處於點火衝程,讓動力有持續性。而轉子發動機中的轉子旋轉一圈,三個燃燒室都經歷了點火衝程,提供了動力,所以比往復式活塞發動機更高效。

而且,轉子能夠實現極高的轉速。因為轉子發動機沒有連杆之類的傳動部件,轉子就直接帶動曲軸,減少了部件摩擦的阻力,轉子發動機的特性,還使得它不再需要複雜的進排氣控制系統,只要轉子在動,就能自己實現進排氣,轉速越高,進排氣也越快,不用擔心故障。所以轉子發動機的轉速有多高呢?汪克爾的初代試驗機,就飆出17000轉的高轉。

轉子發動機甚至在平順性上也能碾壓往復式活塞發動機,因為轉子的旋轉,跟曲軸、車輪是同向的,並不像活塞那樣作往復運動,產生的震動會小很多,也不需要安裝額外的設備來抵消震動。汪克爾在實驗室中,甚至直接往原型機上立硬幣來證明轉子的平順。

然而身處2020年的我們都知道,就憑轉子發動機滅絕的現狀來看,事情肯定沒有這麼簡單。在隨後的量產工作中,NSU公司以及其他獲得授權的車企都發現,轉子發動機存在嚴重的壽命問題。這種發動機的運轉,基礎條件是,弧三角形形狀的轉子每一個角,都與氣缸壁貼合,有良好的密封性,否則就會漏氣。而轉子的角不斷與氣缸壁高速摩擦,又難免會產生磨損,最終導致漏氣。

早期的轉子發動機,運轉幾十個小時後,氣缸壁上就出現了波狀刮痕,被稱為「惡魔的爪痕」。豐田、雪鐵龍、通用、奔馳等車企,都沒能很好地解決這個問題,所以相繼放棄了轉子的開發。

而我們的主角馬自達,在當年獲得授權的眾多車企中並不算強者,它卻是唯一一個走下去的。其實說穿了就一個原因,窮。

1960年,馬自達得知了轉子發動機的存在,他們知道壽命問題存在,但還是覺得這種新技術很好。於是馬自達到處託關係走後門,聯繫上NSU,最終花了2億8千萬日元的巨款,獲得轉子技術的授權,這筆錢相當於馬自達8000位員工的月工資之和。如此大的代價,對於當時還是小公司的馬自達來說是場豪賭。

而且馬自達引進轉子的同一時期,日本汽車市場對外開放已經迫在眉睫,日本政府希望將沒有獨家技術的小車企整合進大車企,來提高日本車企競爭力,共同抵禦外國進口車。馬自達如果不能將轉子實用化,就喪失了生存的權力。

1963年馬自達成立RE研究部,並任命山本健一率領46位工程師改良轉子發動機,他們就是改變了馬自達的「轉子四十七士」。最終,馬自達將缸體和轉子的三角,都改為了碳化鋁合金材質,並且將角上部件的形狀進行了略微的修改,大大延緩了惡魔爪痕出現的時間,也增加了轉子發動機的壽命。

1967年5月,馬自達正式推出了搭載雙轉子的Cosmo Sports的跑車,其發動機的穩定連續工作時間可以達到400小時。這臺總排量不到1L的跑車,有110P馬力,0至400米加速需時16.3秒,在當時已經算很強悍了。

在此之後,馬自達一路順風順水,玩轉子玩得越來越快樂。它不斷改進轉子的可靠性,並且依靠加裝渦輪、可變氣門、電噴等技術來增強動力,轉子發動機得以應用於馬自達家上至GT跑車、下至皮卡的各個車系,其中還有RX-7跑車這樣的大明星。轉子發動機,也因此成為了馬自達的金字招牌。

1991年第59屆勒芒24小時耐力賽,馬自達的三臺轉子發動機賽車,全部進入了前10名,其中第55號787b賽車更是第一個衝線,馬自達在歐洲老牌車企的主戰場捧回了一個冠軍,那叫一個臉上有光啊,轉子發動機的聲望也達到了頂峰。

然而頂峰之後就是跳崖了,進入21世紀之後,馬自達諸多的轉子車型停產了,被使用傳統往復活塞式發動機的車型取代,現在馬自達的當家車型,馬3、馬6,還有MX-5跑車,都是從未使用過轉子發動機的。

馬自達面臨的壓力,主要來自油耗和排放。由於轉子飛快地旋轉,氣缸內的每一次點火,燃燒時間都非常短,造成燃燒不完全,白白浪費了油,還增加了一些汙染物。大家可能不知道轉子的油耗有多恐怖,初代Cosmo Sports總排量不到1L,百公裡油耗卻超過了12L,高橋涼介開那個RX-7(FC),百公裡油耗竟然超過了20L,超跑看了直呼內行,你現在知道漫畫裡為什麼要把高橋兄弟設定為富家子弟了吧?馬自達的勒芒賽車,更是刷新了賽事的最高油耗記錄。

轉子發動機的高汙染,也是個頭疼的問題。實際上在Cosmo Sports上市不久後,馬自達就發現其根本無法滿足北美的排放標準,然後設計了一套複雜的廢氣再燃燒系統來改進,而當時的其他發動機,根本不需要這麼做。這就好比,人家按國I的標準設計,你得按國VI的標準設計,要一直有超越時代的能力才行,以馬自達的體量,恐怕不能永遠走在時代前列。

再加上轉子發動機壽命問題始終存在,改善來改善去還是不如傳統活塞式,而且這玩意太小眾,車主維修保養起來特別麻煩,馬自達開始覺得它不再是時代的選擇。2004年、2005年,搭載於RX-8跑車的13B-MSP轉子發動機,連續兩次入選沃德十佳發動機,這是轉子最後的輝煌。隨著2012年RX-8停產,馬自達揮別了自己的老朋友。

現在馬自達又喊著要復興轉子呢,圖什麼呢?其實沒必要從技術角度分析什麼,這就是馬自達的一種營銷手段而已,馬自達從來都不是一個巨頭級車企,他們車型往往偏科,只能討好一部分人,馬自達也沒有什麼暴富的夢,也只是想賣車給一群死忠粉而已。所以馬自達並不擔心自己的車整體實力不行,只是擔心自己的車平庸,不夠特立獨行。

轉子曾是馬自達的成名之作,有情懷!世上也沒有第二家車企願意用轉子了,夠獨特!那麼問題來了,還有比轉子更好的選擇嗎?

你以為人家是在搞什麼黑科技,其實人家是在寵粉,成也好,敗也好,都算寵粉。

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