转子发动机究竟有多厉害?为什么会停止生产

文章来源:天才车先生 点击数:737 发布时间:2018-05-29
转子发动机是直接把燃烧气体膨胀转化成能量输出,没有中间商赚差价,所以在动力性上,1.3L排量的转子发动机相当于2.0T活塞发动机的动力输出,体积还小,噪音也小,震动也小。
转子发动机究竟有多厉害?为什么会停止生产

我们先来缅怀一下号称马自达“转子之父”的山本健一先生,这位和蔼可亲的老人在数月前与世长辞,享年95岁。虽然转子发动机是由汪克尔发明的,但是真正让这款发动机名扬天下的,确是这个来自东瀛的小厂,而山本健一先生,则是马自达转子发动机的灵魂与象征。

山本健一先生

山本健一先生

汽车发动机一般都是采用活塞的往复运动输出能量(自行脑补),当然就需要曲轴、连杆等零件来传递,这其实增加了发动机的负责,一部分能量就损耗了,而转子发动机是直接把燃烧气体膨胀转化成能量输出,没有中间商赚差价,所以在动力性上,1.3L排量的转子发动机相当于2.0T活塞发动机的动力输出,体积还小,噪音也小,震动也小。当年的勒芒24小时耐力赛,搭载转子发动机的马自达787B赛车虐车如切菜,一举夺魁,导致欧洲人在第二年就禁止非活塞发动机参赛,可想而知转子引擎有多牛了。

转子发动机

转子发动机

当然转子引擎也并非没有缺点,首先就是高转速,高转速带来高油耗,1.3L的转子引擎油耗应该在15L没百公里,确实不低,另外就是零件磨损,虽然现在有了很大的提高,但是依然没有解决最根本的问题,前几日看到马自达要复活转子引擎,作为转子车迷,让我们拭目以待吧。

转子发动机强在输出转速高,功率大,体积小,重量轻。

转子发动机

转子发动机

1957年第一台转子发动机的试验样机问世,它只有125cc的排量,但是输出功率能达到25马力,最高转速高达17000转/分。要知道现在株洲建设雅马哈的125发动机大约是11马力,最大功率对应转速6000转/分。

1970年,劳斯莱斯研制的柴油转子发动机项目交付检验,工作排量2.53L,最大功率350马力@4500转/分,整机重量426公斤。现在玉柴轻量化版本的350马力发动机重量为780公斤,最大转速对应转速区间1100-1700转/分。

而目前美国和德国生产的柴油转子发动机,工作转速范围是5000转/分-11000转/分。这样高的转速对于普通柴油机,已经不是飞车那么简单,早就炸裂了。下图是美国制造11.6L转子发动机,加涡轮后能达到1500马力。

马自达转子发动机

马自达转子发动机

而汽车领域最出名的是马自达转子发动机,其中的经典机型是13B发动机。它耗费了马自达30多年的心血去持续改进和生产,13B有许多和改进型,但是排量都维持在1.308L,从135马力进化到280马力(1999年)。

目前奔驰2.0T发动机高功率版245马力,而宝马2.0T发动机高功率版252马力。

当马自达把两台1.3L转子发动机拼在一起时,他们得到了700马力@9000转/分的赛车用发动机R26B,搭载它的马自达787B获得1991年勒芒24小时耐力赛总冠军。这是马自达参加这项国际顶尖赛事的第18年,也是最后一年,马自达打破了欧美厂商58年对冠军的垄断。是迄今唯一获得冠军的亚洲厂商。

值得一提的是,许多人普遍流传,就是因为马自达转子发动机太强大了,787B夺得冠军,欧美厂商看不过去,直接把转子发动机禁赛了。经过考证,这一说法最早出自汽车之家2012年的文章。

不过外国网站和资料显示,1991年开赛前,组委会就通知改规则,1991年之后的比赛转子发动机不满足参赛条件。这是在马自达夺冠之前宣布的,而之前17年马自达的成绩一般。谁知道1991年能参赛的最后一届,破釜沉舟,一鸣惊人。

 

转子发动机为什么强:

转子发动机

转子发动机

转子和输出轴的速比是1:3,转子自转一圈,主轴就要转三圈。而且,转子和主轴本身就是旋转运动。而往复活塞发动机还需要连杆和曲轴,将直线运动转换成旋转运动输出。因此相对来说,转子发动机输出的转速极高,运转也平顺。再进一步,转速高就意味着点火做功次数更多,这样一来,输出功率大,油耗也高。

另一方面,转子发动机的结构相对简单,不需要气门机构,对发动机转速和功率的发挥减少负担。

 

转子发动机强大的代价:

转子依靠缸体的轮廓来维持特定的自转和公转,转子和缸体壁面持续滑动刮擦。转子将发动机内空间分隔成三个燃烧室,这中间是长长的密封间隙,顶点和侧面。依靠又薄又长的金属片来密封。为了保证润滑和密封,需要在排气行程特意喷入润滑油,天生的烧机油好手。

转子发动机的燃烧发生在特定区域,如上图中右边两个火花塞附近。在极高的转速下,有极高的点火次数,就会使缸体产生强烈的热负荷和受热不均,这就会破坏润滑条件。常有局部过热、烧蚀、积碳(高温脱碳)。

再看上图右边火花塞附近,燃烧室空间又扁又长,非常不利于燃烧。另一方面会产生强烈的挤压气流,气流的速度甚至超过了火焰传播速度,直观地说:能把火吹灭。导致大负荷工况下失火,直接现象就是燃烧情况很差,排放的尾气很糟糕。

火花塞

火花塞

以上总的结果就是,转子发动机的零件磨损大,整机寿命不如往复活塞内燃机,排放不满足法规。

进入2000年,欧美日相继加严排放法规和油耗要求,转子发动机的日子越来越难过,2012年马自达宣布停产转子发动机,但不会永久放弃这一核心技术