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滑落天际的流星 解读马自达转子发动机

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转子发动机的优劣

——优点

  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。

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  正是得益于转子发动机小巧的特点,故可以将其布置在车辆前轴靠后的位置,以更好的平衡车辆的整体配重。

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  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。由于偏心轴的转速始终是转子转速的3倍,所以从这一点可以看出,当转子发动机达到9000rpm时,三角转子不过才3000rpm,相比往复式活塞发动机9000rpm时,活塞每分钟要上下9000次,相当于活塞每秒钟要完成300个冲程,这也使得转子发动机可以轻易获得更高的转速。

——劣势

  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。

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  此外,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。

 

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  虽然转子发动机具有排量小、转速高的工作特性,但由于其工作原理与往复式发动机不同,所以世界各国在制订发动机排量的缴税法规时,皆是以转子发动机的实际排气量乘以2来作为其最终认定的排量,更高的税赋也意味着转子将面临更多的壁垒而无法大规模的普及开来。

马自达对转子发动机的贡献

  为了让三角转子与缸壁之间的腔室保有良好的气密性,在转子的三个顶点必须安装一种由“”(apex seal)与“角封”(corner seal)组成的立体机构,它也被称为气封。但经过日积月累的偏心旋转,菱封对缸壁造成的波状刮痕,也被戏称为“恶魔的爪痕。应该说,针对气封材质的改进是转子发动机改良与发展的重要一环。

  马自达的研究团队经过大量测试后发现,波状刮痕的间隙与菱封固有的振动频率相同,因此他们改变菱封的形状,并通过开孔的方式来改变菱封与缸壁的共振频率,同时通过材料学的开发,不断地将更加耐磨的材料用于气封上移改进和提高转子发动机的气密性和使用寿命。

  针对燃油经济性以及低速扭矩差的情况,马自达特别对进气系统进行了改进,通过增加进气孔的数量,且采用类似本田VTEC的三段式设计,再配合倾斜燃烧技术,从而大大降低了燃油消耗且弥补了发动机在低转速区间扭矩的不足。

转子的未来

  这个世界上往往存在着诸多的机缘巧合,但有些或许是冥冥之中早有注定。马自达最初正是从NSU车厂获得转子的授权许可并将其发扬光大,时光荏苒,在马自达准备停下转子的脚步之际,由NSU与汽车联盟合并而来的奥迪公司却继续扛起了转子的大旗,将其应用在自家的A1 e-tron增程式电动车上,不过它的使命不再是直接驱动车轮而是为电池组充电。

  在愈加严格的排放法规以及节能减排的全球大背景下,转子发动机与生俱来的“脾气秉性”很难融入当今的社会,特别是在商业化高度发达的今天,单靠马自达一家的力量很难有大的突破,无法商业化量产也就无力继续加大投入研发,至此陷入了一种恶性循环,最终导致其被抛弃的命运。在混合动力车型以及电动车初露锋芒的时代,转子发动机难以有大的作为,所以未来我们几乎不会看到单纯的将转子发动机作为车辆的心脏。

全文总结:

  在当时,有几十家公司都获得了转子发动机的研发授权许可,但唯有马自达坚持至今并将其发扬光大。在这几十年里的时间里,马自达不断的将最新的科技成果应用于转子发动机的改进与完善上,但即使这样也依然无法追赶上世界变化的脚步。在传统内燃机以及新能源车型的强大攻势面前,马自达与转子发动机看上去是如此形单影只,但与璀璨的星光相比,滑落天际的流星往往可以收获更多的感动与回忆。(文/编译 汽车之家 冯景毅)

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