轉子發動機為什麼沒能普及?談及轉子發動機、相信很多車友都能聊上一陣子,比如大名鼎鼎的神車馬自達RX7、亦或者是勒芒冠軍車787B;轉子發動機曾在内燃機發展曆程中大放異彩,卻又在短暫的輝煌後迅速沒落,轉子發動機到底強不強、強在哪,為何它不能成為内燃機的主流?,我來為大家講解一下關于轉子發動機為什麼沒能普及?跟着小編一起來看一看吧!
轉子發動機為什麼沒能普及
談及轉子發動機、相信很多車友都能聊上一陣子,比如大名鼎鼎的神車馬自達RX7、亦或者是勒芒冠軍車787B;轉子發動機曾在内燃機發展曆程中大放異彩,卻又在短暫的輝煌後迅速沒落,轉子發動機到底強不強、強在哪,為何它不能成為内燃機的主流?
白色彗星
此文僅僅針對轉子發動機的優缺點進行合理的描述,雖然轉子發動機因馬自達而發揚光大、但轉子并不僅僅屬于馬自達,轉子發動機雖然經典、但亦存在很多缺點,且缺點造成的問題已經超過優點帶來的好處,所以轉子發動機才會逐漸凋零、沒落;依然向馬自達緻以敬意,沒有馬自達、轉子發動機就很難被世人所稱贊及懷念,工業領域也可能少了一個奇迹!
轉子發動機的起源轉子發動機的原型由德國人菲加士·汪克爾所打造(近代第一台原型機),轉子發動機與往複式活塞發動機相同點在于皆是依靠燃料燃燒産生的膨脹壓力推動零部件做功(化學能轉機械能);而差異在于燃料燃燒産生的膨脹壓力推動的方式,往複式活塞發動機燃燒燃料獲得的膨脹壓力向下方推動活塞(連杆)、連杆帶着曲軸轉!
配備轉子引擎的奔馳C111
轉子發動機燃燒燃料獲得的膨脹壓力則是推動三角轉子的一個面、使轉子開始旋轉,旋轉的轉子帶動偏心軸旋轉;最早期研發量産轉子發動機的并不僅僅是馬自達,而同時期的通用、本田、福特、奔馳4家車企也同樣從NSU處購買了轉子發動機的專利,如上圖所示配備轉子引擎的奔馳C111;隻不過相比較這幾個财大氣粗的車企,當時财力匮乏的馬自達(東洋工業)選擇轉子早已押上全部身家!
轉子發動機超強的功率密度轉子發動機與往複式活塞發動機不同,往複式活塞發動機曲軸轉2圈、完成4個沖程,隻做1次功(2沖機另當别論);如上方動圖所示,三角轉子轉1圈(360°)、可以完成點火3次(做3次功,每1次點火、就是1次做功的過程),而三角轉子每旋轉1圈、可以帶動偏心軸(相當于活塞發動機曲軸)轉3圈,那麼等同于偏心軸(曲軸)轉1圈、做功1次!
而活塞發動機曲軸轉2圈、做功1次,所以轉子發動機擁有更強的功率密度,在相同的排量下、轉子發動機的功率可以達到活塞式發動機的2倍,當然這是相對而言(假設轉速差異不大、不配備增壓系統);所以在計算轉子發動機排量時、皆是實際排量*2,比如勒芒冠軍車787B的轉子發動機排量為2.6L、但乘上系數後為5.2L,它的對手配備的機器則是5.0L V8(91年),這就是轉子發動機排量的轉換方式,無論是參賽組别、亦或者是普通消費者購車上手續皆按照實際排量*2來計算!
簡單穩定的結構
結構穩定可以輕松獲得超高轉速旺克研發原型機的時代、渦輪增壓技術還沒有普及,那個時期想提高内燃機功率無非就是增加排量、拉高轉速,功率=扭矩*轉速意味着轉速拉得越高、輸出功率越高,而轉子發動機沒有曲柄連杆部分、配氣部分、甚至與偏心軸(曲軸)呈現一體化!要知道往複式活塞發動機想要獲得高轉速,需要曲軸的平衡精密度極高、那個年代往複式活塞發動機想獲得穩定的高轉速是很難的!
而轉子發動機結構簡單,由繭型殼體(發動機缸體)、三角轉子、偏心軸所組成,且對偏心軸的精度要求很低,也就是說在那個加工技術、精度還不太理想的年代,轉子發動機才是實現更低成本(加工、物料)、更強性能的最佳解決方案,那個時期轉速就能達到13000轉,這就是轉子發動機吸引很多車企目光的原因,因為在那時它的高轉速特性太耀眼,且結構簡單、重量輕,完全是性能取向的競技機型!
體積小、重量輕轉子發動機沒有曲柄連杆、配氣結構,且小排量當大排量用(比如1.3L的RX8、2.6L的賽車787B),所以轉子發動機體積是非常小的,優點就是便于布局、不占地方,即便是小車配備個雙叉臂懸挂也不費勁,發動機體積大了、不容易配備大型懸挂,對于整車平衡、重心也有好處,這部分不多說、誰說都是那套話!
轉子發動機各個沖程
缸體受熱不均如上圖所示、轉子發動機運行時各個過程的狀态,可以看出轉子發動機進氣、噴油(圖上沒體現出來)永遠出現在繭型殼體的上半部分,而點火、做功則出現在繭型殼體中下方(用上下方、便于理解),這樣就會導緻繭型殼體左上方溫度偏低、而繭型殼體右下方則呈現高溫,長期運轉繭型殼體必然因為長期受熱不均導緻形變、以及一些密封部件失效;而活塞式發動機則不然、完成4個沖程在同一個位置!
動态式的燃燒室導緻燃燒差活塞發動機的活塞到達上止點後、氣缸内依然留有部分空間(上圖右),這個空間就是燃燒室,對于往複式活塞發動機而言、燃燒室是靜态的(相對),相對靜态的燃燒室對于燃燒有着很好的幫助;但轉子發動機則不然、這貨的燃燒室是處于動态的、也就是位置在移動(下圖左側雙火花塞),混亂的渦流使得火焰傳播變得無序,導緻燃燒變得很差、即便馬自達給上了兩顆火花塞也僅僅是做到改善、而解決不了!
這就導緻了轉子發動機的油耗、排放出奇的差,比如馬自達RX8上那台1.3L雙轉子自吸發動機被戲稱3.0L的動力、5.0L的友好;RX8上的1.3L雙轉子自吸可以提供約231匹馬力、211nm的扭矩、斷油8200轉,這個數據的确近似于買菜3.0L、但對于一些性能版本的往複式活塞機而言也并不亮眼,比如本田的2.0L自吸F20C/K20A,日産研發的2.5L自吸VQ25等,畢竟轉子1.3L=2.6L往複式活塞機的層面(都是RX8時代的産品)
2.5L的VQ25可以提供240匹馬力,本田研發的2.0L自吸K20A/F20C也能達到240匹、甚至更高的馬力,這麼一看轉子發動機的高轉高功率優勢已經很不明顯,因為這個時代加工技術、工藝大幅度提高,往複式活塞發動機同樣可以獲得超高的轉速、獲得很高的升功率,那麼轉子發動機的存在意義是什麼?日産的VQ25保養維護超簡單、使用礦物質機油即可,不燒機油、壽命長、不需要高油量啟動、不需要高轉速熄火,除了不具備轉子機的小體積、低重量特性,隻不過這些對于民用車而言、沒有什麼意義(換不來低油耗及低排放的減重毫無意義)!
所以當年的轉子發動機是真強、而當今轉子發動機對比活塞機性能優勢已經不大,也可以說是沒有;轉子發動機能獲得的性能、活塞發動機同樣可以,但在上世紀6、70年代活塞機則做不到,那個時期轉子發動機的性能碾壓活塞發動機;實際上早在上世紀80年代之後、轉子發動機的優勢已經不再明顯,要不然馬自達也不會陪跑勒芒10幾年!
不過最終787B還是奪冠了、雖然存在太多的運氣成分,但不可否認運氣也是實力的一部分;不過轉子發動機被禁用不存在任何的陰謀,馬自達787B賽車91年勒芒奪冠、而早在89年國際汽聯開始着手勒芒看齊F1所使用的3.5L活塞發動機計劃,90年敲定勒芒賽場禁用轉子發動機,在91年C1組别開始禁用轉子發動機、而C2組則給予一年的緩沖期,馬自達787B賽車恰好就是C2組的,也就是說馬自達早在奪冠之前就知道92年的勒芒賽場将不會存在轉子發動機!
所以轉子發動機被禁用的背後不存在任何的陰謀,隻是出于環保規則下的妥協而已;上文就提到那時起轉子發動機對比活塞機的優勢已經不存在了,91年787B的确領先兩圈奪冠,但勒芒賽玩的是耐力要跑3、400圈才能分勝負,往屆領先幾十圈奪冠的例子比比皆是;馬自達用轉子賽車陪跑10幾年,1987年馬自達757賽車落後冠軍35圈,88年落後冠軍56圈,89年落後冠軍23圈,90年依然落後冠軍50圈。
這實際上就是最真實的轉子發動機,它并沒有很多車友想象的那般強大;91年的787B獲得減重170公斤的特殊照顧,再加上奔馳捷豹的神助攻(雙雙故障),787B賽車就奪得了冠軍,不可否認787B的實力很強、頂級賽場的選手哪個不強?但轉子發動機被禁用以及馬自達奪冠真的沒有半點悲情,隻不過很多車友甯願相信馬自達是悲情的;轉子發動機有它性能強勢的一面、但在今天看來優勢已經不大,但劣勢依然存在如不耐用、不環保就足夠使它淘汰了!