解密為什么馬自達(dá)不放棄轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

??提到轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，很多人第一時(shí)間想到的應(yīng)該是馬自達(dá)，1991年6月23日舉行的勒芒24小時(shí)耐力賽上，搭載轉(zhuǎn)子引擎的馬自達(dá)787B賽車以領(lǐng)先第二名兩圈的巨大優(yōu)勢(shì)奪冠，讓轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)大放異彩。??

??但下一年年馬自達(dá)787B賽車便失去了參賽的資格，傳說(shuō)是因?yàn)檗D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)太過(guò)于“黑科技”而導(dǎo)致被禁賽。這好比因?yàn)椴柼負(fù)碛袕?qiáng)大優(yōu)勢(shì)奪取百米賽冠軍，就取消他的參賽資格一樣，讓人匪夷所思。??

??我個(gè)人是非常欣賞轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的，因?yàn)樗臼窃︱?qū)動(dòng)曲軸來(lái)做功。當(dāng)汪克爾1956年發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，到1964年首次搭載在車上，就被當(dāng)時(shí)各大汽車廠商瘋搶其研發(fā)、生產(chǎn)權(quán)，甚至一度被認(rèn)為會(huì)取代傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，從這一點(diǎn)來(lái)看，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)越性能是得到普遍認(rèn)可的。

??由于這是一項(xiàng)新興技術(shù)，需要大量資金投入，各大廠家權(quán)衡利弊之后，紛紛停止對(duì)其的研發(fā)，只有馬自達(dá)公司堅(jiān)持下來(lái)，并在1992年的勒芒24小時(shí)耐力賽上一舉成名。??

??為賽道而生??

??轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)得天獨(dú)厚的天賦就是為賽道而生，92年的勒芒24小時(shí)耐力賽成績(jī)足以證明。它是怎么做到的？?jī)?yōu)勢(shì)在哪里？??

??大家知道不久前東京車展上奔馳AMG Project ONE,擁有一顆F1賽車的引擎，為了達(dá)到12000轉(zhuǎn)速，1.6L做成V型6缸來(lái)克服近400G的加速度，而F1賽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞需要克服的加速度至少在600G左右，因?yàn)榍S的轉(zhuǎn)動(dòng)，是由活塞在氣缸里往復(fù)做直線運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化而來(lái)。

??這是往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的硬傷，特別是L型發(fā)動(dòng)機(jī)，燃燒膨脹壓力最大的上止點(diǎn)，連桿的傳遞力與曲軸切向基本垂直。這將是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。但是對(duì)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)而言，這些都是小兒科。??

??轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)和常規(guī)的往復(fù)式四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，也需要完成，吸氣、壓縮、做功、排氣這四個(gè)循環(huán)，不同的是，常規(guī)往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)兩周完成這四個(gè)工作循環(huán)。??

??而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周即完成這四個(gè)工作循環(huán)，工作效率提高了1倍，而且在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)這一周之內(nèi)，被轉(zhuǎn)子的頂角分成3個(gè)獨(dú)立空間的氣缸同時(shí)完成這四個(gè)工作循環(huán)，這點(diǎn)相當(dāng)完美，無(wú)間斷的推動(dòng)活塞做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這點(diǎn)正是賽車所需要的。

??根據(jù)下圖，燃燒氣體推動(dòng)轉(zhuǎn)子做偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子對(duì)偏心軸施加旋轉(zhuǎn)力矩，直接驅(qū)動(dòng)偏心軸旋轉(zhuǎn)做功。因?yàn)槭切D(zhuǎn)力矩做功，所以無(wú)需克服任何慣性力，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以極大的提高，??

??另外，三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以三角轉(zhuǎn)子中心為中心的內(nèi)齒圈與輸出軸中心為中心的固定齒輪嚙合，齒輪是固定在缸體上不轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)齒圈與齒輪的齒數(shù)比為3:2，由于兩者是內(nèi)嚙合，且內(nèi)齒圈始終都是以兩者的接觸點(diǎn)（如紅色點(diǎn)）為中心旋轉(zhuǎn)，所以旋轉(zhuǎn)半徑是內(nèi)齒輪的3倍，由于這獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，輸出軸的轉(zhuǎn)速將是轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)速度的3倍。??

??比如說(shuō)曲軸轉(zhuǎn)速達(dá)到15000轉(zhuǎn)時(shí)，三角轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)速度只需要達(dá)到5000轉(zhuǎn)即可。而往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速要達(dá)到15000轉(zhuǎn)，活塞在1分鐘之內(nèi)要上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)30000次，兩者優(yōu)勢(shì)不言而喻。??

??此外，在1W多以上的發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速下，常規(guī)往復(fù)式活塞F1賽車發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門開啟和關(guān)閉是用高壓氮?dú)鈮毫迊?lái)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槌Ｒ?guī)鋼制彈簧完全不能勝任這項(xiàng)工作，但對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，根本不是事，因?yàn)檗D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)壓根就沒(méi)有氣門、凸輪軸、搖臂、正時(shí)系統(tǒng)等這套進(jìn)氣系統(tǒng)。??

??從這一點(diǎn)還可以說(shuō)明，，由于沒(méi)有氣門、凸輪軸等運(yùn)動(dòng)噪聲，NVH相比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)優(yōu)越很多，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)非常緊湊，如轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)中，單轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)寬高只有1英尺左右，方便整車布置，相同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)至少減輕1/3的重量。

??所以轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)就是為賽道而生不是憑空而造，據(jù)說(shuō)德國(guó)Rotary Supercars 公司將推出一款八轉(zhuǎn)子四渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的超級(jí)跑車，而這款超跑從0加速到100KM/h僅耗時(shí)0.9秒。就是一眨眼的功夫，這款跑車已經(jīng)完成百公里加速度，在它面前布加迪、蘭博基尼等超跑簡(jiǎn)直是小兒科。??

??劣勢(shì)也很明顯??

??雖然轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，但也有不可忽視的缺點(diǎn)，這就是當(dāng)今沒(méi)有批量民用化的原因：??

??1：燃燒不充分，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)排氣不是氣門驅(qū)動(dòng)，是靠轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)來(lái)打開和關(guān)閉進(jìn)排氣門，就沒(méi)有正時(shí)VVT精確的控制空燃比，混合氣就燃燒就不完全，對(duì)當(dāng)前排放日趨嚴(yán)格的法規(guī)來(lái)說(shuō)是比較致命的。??

??2：油耗非常高。1.3L左右的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)搭載在車上的油耗大約有12L/百公里，這點(diǎn)我要為轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)伸冤一下，因?yàn)檗D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)三角轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)做功的過(guò)程中，即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，三個(gè)缸三次點(diǎn)火，三次噴油，但是往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)2圈才噴一次油，點(diǎn)火一次。當(dāng)然油耗比同排量的往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)高，所以很多國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的排量收稅為標(biāo)值的排量乘以2來(lái)計(jì)算。??

??3：燒機(jī)油：其實(shí)對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，燒機(jī)油是無(wú)法避免。因?yàn)槿寝D(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)需要極速降溫和潤(rùn)滑，機(jī)油就起到如此作用，在缸體上有一個(gè)小孔是專門噴射機(jī)油的，噴射機(jī)油到轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)內(nèi)壁面，靠三角轉(zhuǎn)子的頂角密封條均勻的涂抹在轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)內(nèi)壁上。當(dāng)其中一缸點(diǎn)火燃燒時(shí)，自然的就把機(jī)油燃燒了，且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周點(diǎn)火三次，所以機(jī)油就燃燒的很快。

??4：磨損嚴(yán)重，零部件壽命短：由于三角轉(zhuǎn)子引擎的相鄰容腔只有一個(gè)經(jīng)向密封片，經(jīng)向密封片與缸體始終是線接觸，并且經(jīng)向密封片與缸體饑接觸的位置始終在變化，因此三個(gè)燃燒室非完全隔離，經(jīng)向密封片磨損很快。而且缸體火花塞點(diǎn)火的位置始終時(shí)在同一處，缸體受熱不均，容易出現(xiàn)缸體輕微變形。??

??潛力依然巨大??

??但是隨著常規(guī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)潛力的不斷深挖，比如，高壓縮比，VVT,VVL 渦輪增壓，GDI EGR等等技術(shù)的運(yùn)用，常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的潛能已經(jīng)發(fā)揮到極致，熱效率已經(jīng)遇到瓶頸，所以轉(zhuǎn)子式發(fā)動(dòng)機(jī)的不斷升級(jí)，研發(fā)來(lái)解決常規(guī)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的瓶頸并不是無(wú)稽之談。??

??只要能解決轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的短板問(wèn)題，如為了解決轉(zhuǎn)子與缸體的磨損嚴(yán)重問(wèn)題，目前工程師們正在研究采用超高音速等離子噴涂碳化鎢，形成超抗磨損的工作表面來(lái)解決磨損嚴(yán)重的問(wèn)題。??

??雖然目前轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)中的“非主流”產(chǎn)品，雖然沒(méi)有往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)那樣廣為人知，但正是因?yàn)樾”娛顾哂喝萑A貴的氣質(zhì)和風(fēng)度，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)更像一個(gè)醉心技術(shù)的科學(xué)家，一直攀登技術(shù)的高峰。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研究催生了很多新興技術(shù)，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在航天上得到了比往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)更為廣泛的應(yīng)用也證明了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)潛力。相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和新材料的不斷運(yùn)用革新，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的春天將會(huì)指日可待。