转子发动机

转子发动机杨鹏[e-mail]转子发动机：一颗滑落的流星•2012年6月22日，最后一台转子发动机在位于广岛宇品的马自达工厂下线，它意味着这种另类却又全球唯一的发动机类型在历经半个多世纪的沧桑后，停止了自己的心跳。•作为无活塞旋转式四冲程内燃机中的一种，转子发动机似乎与生俱来就存在着一种独有的魅力羡煞旁人，也许因为它充满艰辛与荆棘的成长历程，抑或是它特殊的机械结构与运转方式。总之，作为人类历史上的一个伟大发明，它有理由被人们深刻了解与铭记。转子发动机的发展历程•发明：德国工程师菲利斯·汪克尔于1960年宣布了这个颠覆想象力的新型内燃机，包括通用、奔驰以及丰田等众多厂商签署了转子发动机的研发授权许可。•这种新型内燃机当时被广泛应用在诸如割草机、摩托车乃至船舶上，每个获得授权许可的公司根据自己的技术优势以及用途，开发出适合自家产品的转子发动机。其中劳斯莱斯汽车公司开发出柴油版的转子发动机，日本的铃木公司通过技术手段提高转子的寿命后，将其应用在自家的摩托车上。同时像雪铁龙、保时捷、雅马哈、阿尔法·罗密欧等厂商都参与了转子发动机的研发，可谓形成一种百花齐放的姿态。马自达：孤注一掷•远在东方的日本广岛市，一家名不见经传的“东洋工业有限公司”（马自达前身）最初也对这项技术垂涎三尺。公司的社长松田恒次很清楚当时的处境，并力争通过转子这最后一根稻草来挽救公司被吞并的命运，所以他不惜一切代价要为公司取得转子发动机的授权制造许可。1961年2月，马自达如愿获得了转子的研发授权许可，但是公司也付出了颇为沉重的代价•同年7月，马自达公司指派8名技术人员远赴当时位于西德的NSU车厂去接受有关转子发动机的技术培训，这其中就包括后来被任命为“转子研究部”部长的山本健一。•1963年，马自达成立“转子研究部”，并任命山本健一率领精心挑选的46名工程师针对转子发动机进行研究与改良，这47人也被称为“转子47壮士”。因为面对当初与NSU签订的“不平等条约”以及公司自身所面临的巨大竞争压力，松田恒次社长深知这是最后的豪赌，可谓不成功便成仁，并提出“技术永远是革新”的口号，以此来激发转子研究部取得胜利的决心。昙花一现：短暂的辉煌•虽然规模与财力都略显单薄，但凭借着一股“蛮劲”，马自达公司竟率先完成了转子发动机的量产，惊艳车坛的CosmoSport110S跑车在1967年5月发布，它采用一台双转子发动机，排量为0.982L（0.491L*2），最大功率110马力，最大扭矩130N·m，它的推出比“转子老祖宗”NSU的第一款转子汽车Ro80还早了四个月。•作为日系经典跑车之一的RX-7（欲详细了解请点击），从第一代起就搭载了代号为12A的双转子发动机，最大功率105马力，到了1984年推出13B发动机的版本，动力也提升至135马力。此车风阻系数为0.36，车身仅重1065公斤，并且前后重量已经达到完美的50：50。•马自达RX-8采用了代号为13B-MSPRenesis的双转子发动机，它是以第二代RX-7的13B型发动机为基础，排气量依旧为1.308L（0.654L*2），但两者主要的差异在于13B-MSP型将排气移至燃烧室的侧面，这个改变也减小了碳氢化合物的排放，同时压缩比提升至10:1，增加了在低转速时的扭矩，该款发动机荣获2004和2005两年的沃德十佳发动机的称号。昙花一现：短暂的辉煌•马自达是唯一夺得过勒芒24小时耐力赛总冠军的亚洲汽车制造商。纵观勒芒大赛历史，前58届的冠军均被欧美车手垄断。1991年的第59界比赛中，搭载马自达R26B2.6L（0.654L*4）四转子发动机的787B赛车，以领先第二名两圈的巨大优势夺得冠军。•虽然787B不是当时实力最强的勒芒赛车，但在对手的赛车纷纷出现故障时，它却以稳定的可靠性坚持到最后，而勒芒24小时耐力赛最考验的正是赛车的可靠性。通过此项赛事足以奠定马自达787B在日本赛车史上的传奇地位。转子发动机构成•相对活塞往复式的传统内燃机，转子发动机的结构要简单很多，曲柄连杆机构、配气机构统统被舍弃，因此也造就了其体积小、重量轻的特点。转子发动机主要由转子外壳、转子、侧边外壳、偏心轴、气封等部件构成。转子外壳通常由铝合金制造，它相当于传统内燃机的缸体，内部呈“8”字形，内表面有特殊的电镀涂层以增强其耐磨性，通常在外壳的一侧设计有进气口和排气口，在另一侧则安装有火花塞。转子发动机构成转子转子被设计成弧形边缘的三角形，它相当于传统内燃机中的活塞，它在外壳内做偏心旋转运动。转子的内表面上会有内齿圈，而在转子的三个面上则设计有凹槽，它的大小也直接关乎转子发动机的压缩比偏心轴•偏心轴类似于传统内燃机中的曲轴，它将动力直接输出给传动系统，转子在8字气缸内转动，产生偏心旋转运动，推动偏心轴旋转。在转子的三个顶点上布置有气封（ApexSeal），它类似于活塞环，正是通过它的密封，才将气缸分成三个独立的腔室，气封底部的弹簧可以使其始终与转子外壳的内壁紧密接触。转子发动机工作循环•转子发动机的基本结构是在一个近似“8”字型的空间中，放入一个三角锥状的转子，转子安装在偏心轴上，当偏心轴旋转时，会带动转子进行偏心旋转运动。在运动的过程中，转子的三个面恰好将内部空间划分为三个独立的腔室。被分隔出来的腔室在转子的运动过程中，其容积会不断地改变，也只有这样才可以使转子发动机利用密闭空间的变化来完成传统四冲程内燃机运转时所进行的进气、压缩、做功以及排气的过程。而这种巧妙的运动特性的产生则要归功于偏心轴以及“8”字型的空间结构的特殊设计。•传统的四冲程往复式活塞发动机中的任意一个汽缸进行一次完整的工作循环，曲轴需要旋转两周，但对于转子发动机来说，这却是另一番崭新的世界。三角转子每旋转一周，可以完成三次进气、压缩、做功、排气的过程，也就是做功三次，而偏心轴则已经旋转了三周，也就是说曲轴与三角转子的转速比为3:1。转子发动机工作循环转子发动机优势结构简单，体积小，重量轻运转平稳，输出均匀，耐久性高•转子旋转的轴向运动比活塞往复式发动机的水平直线运动要来得更加平顺，故转子发动机的震动与噪音都比较小。•偏心轴的转速始终是转子转速的3倍，当转子发动机输出轴转速达到9000rpm时，三角转子不过才3000rpm，而此时活塞发动机活塞每秒钟需要完成300个冲程•整个转子发动机在工作时只有两个转动部件（偏心轴和转子），这跟一般的四冲程往复式发动机相比，简化的结构可以使发动机的体积更小、重量更轻，故障率也大为减少。•另外，由于转子发动机没有往复式运动，所以其不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的转速，而且其转速相比往复式发动机提升得更快。转子发动机缺点易磨损，难维修油耗高，排放差•因燃烧时间短暂，且混合气燃烧不完全，同时做功行程偏心轴所转过的角度只有活塞往复式发动机的一半，所以转子发动机的耗油量要远远高于传统式内燃机，而且转子发动机在启动与低转速时会排出大量的碳氢化合物，这与现今严格的排放法规可谓格格不入。•点火系统也是转子发动机的弱点之一，因为它的燃烧室在移动运转，爆炸的过程中火焰传播的型态并不理想，这也就对点火系统提出了更高的要求，不仅要提高点火能量，同时点火正时以及火花塞的位置也非常重要。转子复兴新一代RENESIS：16X•尺寸革新加速燃烧降低冷却损失•直喷技术改善扭矩提升经济性•铝制侧转子发动机外壳轻量化氢转子发动机•灵活运用发动机自身特性，同时实现了卓越的清洁性能以及汽车本身拥有的舒适行驶性能。使用氢燃料所带来的引擎变化极小，因而实现低成本应用氢能源汽车成为可能。另外搭载可使用氢燃料或汽油的双燃料系统，可单独利用汽油行驶具有很高的实用性。