● 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)劣
——優(yōu)點(diǎn)
整個(gè)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)只有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部件(偏心軸和轉(zhuǎn)子),這跟一般的四沖程往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)相比,簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的體積更小、重量更輕,故障率也大為減少。另外,由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)沒有往復(fù)式運(yùn)動(dòng),所以其不需要精密的曲軸平衡就能達(dá)到較高的轉(zhuǎn)速,而且其轉(zhuǎn)速相比往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)提升得更快。
正是得益于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)小巧的特點(diǎn),故可以將其布置在車輛前軸靠后的位置,以更好的平衡車輛的整體配重。
轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的軸向運(yùn)動(dòng)比活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的水平直線運(yùn)動(dòng)要來(lái)得更加平順,故轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的震動(dòng)與噪音都比較小。由于偏心軸的轉(zhuǎn)速始終是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的3倍,所以從這一點(diǎn)可以看出,當(dāng)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到9000rpm時(shí),三角轉(zhuǎn)子不過(guò)才3000rpm,相比往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)9000rpm時(shí),活塞每分鐘要上下9000次,相當(dāng)于活塞每秒鐘要完成300個(gè)沖程,這也使得轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)可以輕易獲得更高的轉(zhuǎn)速。
——劣勢(shì)
因燃燒時(shí)間短暫,且混合氣燃燒不完全,同時(shí)做功行程偏心軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度只有活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的一半,所以轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)式內(nèi)燃機(jī),而且轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)與低轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)排出大量的碳?xì)浠衔铮@與現(xiàn)今嚴(yán)格的排放法規(guī)可謂格格不入。
此外,點(diǎn)火系統(tǒng)也是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的弱點(diǎn)之一,因?yàn)樗娜紵以谝苿?dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),爆炸的過(guò)程中火焰?zhèn)鞑サ男蛻B(tài)并不理想,這也就對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)提出了更高的要求,不僅要提高點(diǎn)火能量,同時(shí)點(diǎn)火正時(shí)以及火花塞的位置也非常重要。
雖然轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具有排量小、轉(zhuǎn)速高的工作特性,但由于其工作原理與往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)不同,所以世界各國(guó)在制訂發(fā)動(dòng)機(jī)排量的繳稅法規(guī)時(shí),皆是以轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際排氣量乘以2來(lái)作為其最終認(rèn)定的排量,更高的稅賦也意味著轉(zhuǎn)子將面臨更多的壁壘而無(wú)法大規(guī)模的普及開來(lái)。
● 馬自達(dá)對(duì)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的貢獻(xiàn)
為了讓三角轉(zhuǎn)子與缸壁之間的腔室保有良好的氣密性,在轉(zhuǎn)子的三個(gè)頂點(diǎn)必須安裝一種由“”(apex seal)與“角封”(corner seal)組成的立體機(jī)構(gòu),它也被稱為氣封。但經(jīng)過(guò)日積月累的偏心旋轉(zhuǎn),菱封對(duì)缸壁造成的波狀刮痕,也被戲稱為“惡魔的爪痕。應(yīng)該說(shuō),針對(duì)氣封材質(zhì)的改進(jìn)是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)改良與發(fā)展的重要一環(huán)。
馬自達(dá)的研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)大量測(cè)試后發(fā)現(xiàn),波狀刮痕的間隙與菱封固有的振動(dòng)頻率相同,因此他們改變菱封的形狀,并通過(guò)開孔的方式來(lái)改變菱封與缸壁的共振頻率,同時(shí)通過(guò)材料學(xué)的開發(fā),不斷地將更加耐磨的材料用于氣封上移改進(jìn)和提高轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的氣密性和使用壽命。
針對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性以及低速扭矩差的情況,馬自達(dá)特別對(duì)進(jìn)氣系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),通過(guò)增加進(jìn)氣孔的數(shù)量,且采用類似本田VTEC的三段式設(shè)計(jì),再配合傾斜燃燒技術(shù),從而大大降低了燃油消耗且彌補(bǔ)了發(fā)動(dòng)機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)間扭矩的不足。
● 轉(zhuǎn)子的未來(lái)
這個(gè)世界上往往存在著諸多的機(jī)緣巧合,但有些或許是冥冥之中早有注定。馬自達(dá)最初正是從NSU車廠獲得轉(zhuǎn)子的授權(quán)許可并將其發(fā)揚(yáng)光大,時(shí)光荏苒,在馬自達(dá)準(zhǔn)備停下轉(zhuǎn)子的腳步之際,由NSU與汽車聯(lián)盟合并而來(lái)的奧迪公司卻繼續(xù)扛起了轉(zhuǎn)子的大旗,將其應(yīng)用在自家的A1 e-tron增程式電動(dòng)車上,不過(guò)它的使命不再是直接驅(qū)動(dòng)車輪而是為電池組充電。
在愈加嚴(yán)格的排放法規(guī)以及節(jié)能減排的全球大背景下,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)與生俱來(lái)的“脾氣秉性”很難融入當(dāng)今的社會(huì),特別是在商業(yè)化高度發(fā)達(dá)的今天,單靠馬自達(dá)一家的力量很難有大的突破,無(wú)法商業(yè)化量產(chǎn)也就無(wú)力繼續(xù)加大投入研發(fā),至此陷入了一種惡性循環(huán),最終導(dǎo)致其被拋棄的命運(yùn)。在混合動(dòng)力車型以及電動(dòng)車初露鋒芒的時(shí)代,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)難以有大的作為,所以未來(lái)我們幾乎不會(huì)看到單純的將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)作為車輛的心臟。
全文總結(jié):
在當(dāng)時(shí),有幾十家公司都獲得了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)授權(quán)許可,但唯有馬自達(dá)堅(jiān)持至今并將其發(fā)揚(yáng)光大。在這幾十年里的時(shí)間里,馬自達(dá)不斷的將最新的科技成果應(yīng)用于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)與完善上,但即使這樣也依然無(wú)法追趕上世界變化的腳步。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)以及新能源車型的強(qiáng)大攻勢(shì)面前,馬自達(dá)與轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)看上去是如此形單影只,但與璀璨的星光相比,滑落天際的流星往往可以收獲更多的感動(dòng)與回憶。(文/編譯 汽車之家 馮景毅)
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