黑色技术转子引擎已经100多岁了,还差一点称霸世界。

06-15 00:06

你们能想像吗?


事实上,转子发动机并不是马自达的专利,而是各种强大的汽车制造商都在争相大量投资开发和量产,比如梅赛德斯奔驰,甚至期望转子发动机能够打败活塞发动机。


更有意思的是,早在 1908 2008年,转子引擎已被人工制造,但大规模生产和商业使用已有很长时间。


关于转子引擎,我们今天要说些什么,你不知道。


Author / 酷乐汽车


Source / R&T


菲利克斯 · 汪克尔(Felix Wankel)和 NSU 曾创造出一种更小、更简洁的内燃机 —— 转子式发动机。


为什么这种曾经看似未来的技术最终没能改变命运?


汪克尔转子发动机在一段时间内似乎代表着未来。


1963 德国汽车制造商2008年 NSU(后来被奥迪吸收)汪克尔推出(Wankel Spider),第一款没有活塞的内燃机量产车。


1967 年,NSU 双转子已经发布 马自达推出了Ro80, Cosmo Sport。梅赛德斯投入了大量的研究,而通用汽车甚至认为转子发动机将取代它 Vega 到 Corvette 所有活塞发动机。


但是,历史证明的情况并非如此。


马自达转子发动机R&D部门负责人、后来的企业总裁兼董事长山本健一(Kenichi Yamamoto)在 1981 年着作《Rotary Engine》中指出,转子蒸汽机可以追溯到 18 世纪。


早在 1908 2008年,许多工程师制造了转子内燃机,但真正实现大规模生产的是德国的菲利克斯。 · 汪克尔的基本设计。


山本写道:“首先,它的工作原理很好;第二,每个人都为使它正常运转付出了巨大而不懈的努力。”


在汽车发展初期,活塞发动机并不是唯一的选择。活塞发动机运动部件复杂,运动部件多,转子发动机更简单。通常只有两个三角形转子连接到没有气缸机构的凸轮轴上。


转子发动机也具有体积小的优点,可以促进各种巧妙的布局。正因为如此,不仅仅是马自达和 NSU,雪铁龙,梅赛德斯 - 奔驰,美国汽车公司(AMC)甚至通用汽车等许多企业都付出了巨大的努力。


在 20 世纪 30 时代,汪克尔讨论了活塞发动机和真正的转子发动机,其中包含旋转盘形气缸。他曾经是一个激进的纳粹分子,与党领导发生冲突,被拘留 1933 年。


戴姆勒是他的技术能力造成的 - 奔驰的关注,其首席工程师说服威廉顾问希特勒。 · 汪克尔被凯普勒释放。但美好的时光并没有持续多久,汪克尔在梅赛德斯呆了不到一年就改投了宝马。


1936 2000年,纳粹政府为他设立了自己的工作室,进一步开发了盘式气缸活塞发动机,最终用于德国战斗机和鱼雷。


战争结束后,汪克尔被释放,凯普勒被安排和安排。 NSU 合作。


汪克尔最初的转子设计包括三角形转子和旋转燃烧仓库。


1954 年,NSU 展示了一个基于这一设计的摩托车增压器。但是,NSU 的汉斯 · 迪特 · 帕施克(Hanns Dieter Paschke)我们今天所熟知的设计——在固定外壳内的凸轮轴上旋转转子,在没有汪克尔知情的情况下被开发出来。


即便如此,由于菲利克斯拥有这种发动机专利,这种发动机仍然被称为“汪克尔”发动机。


1957 2008年,第一台用于道路行驶的转子发动机原型问世,NSU 迅速将其宣传为未来的发动机。1960 年 6 月的《Road & Track》该杂志对汪克尔和其它类型的转子发动机进行了审视,语气中充满了怀疑和困惑。


杂志总结道:“已经尝试了数百种转子气缸类型,其一致性和常规性的失败促使更聪明的工程师对任何方式的转子发动机都不太乐观。


小直径转子气缸不能正常工作。 —— 一个更大的模块如何作为发动机正常运行?机会很渺茫,但在此期间,我们只能等待(并希望)看一看。 NSU 引擎是否会成为一个深刻而重要的突破,或只是另一个虚幻的希望。”


尽管有疑问,许多汽车制造商对转子发动机持乐观态度,甚至在汪克尔,(Wankel Spider)技术许可协议在发布前签署。


1961年,马自达是第一家获得许可的公司。 在生产第一辆车的一年之后,年就获得了许可。


对于马自达来说,这是一个很重要的措施。


战后,日本采取了“出口或死亡”的汽车产业政策,日本国际贸易和工业部推动各大汽车制造商整合,而马自达可能被纳入丰田、日产或50铃。


研究转子发动机,促使政府给马自达单独发展的机会。


马自达在山本健一的带领下“ 47 “战士”团队致力于研究和开发转子发动机。


根据马自达的一篇历史文章,山本告诉团队成员:“从现在开始,无论你是睡觉还是醒着,转子发动机都必须在你的脑海里。”


1963 2000年,团队中的一名工程师解决了转子发动机的一个主要问题:转子的三个顶角(或“顶点”)始终接触燃烧仓的表面,造成快速损坏。工程师开发了一种形状独特的顶密封件,由碳铝合金制成,促进了发动机的商业可行性。


1964 2008年,马自达展示了第一个双转子。 Cosmo Sport 在接下来的三年里,原型车系统地解决了各种问题,使得转子发动机准备进入市场。


1968 年,Cosmo Sport 经过一年的发布,马自达的量产车型 Familia Coupe 双转子发动机在中间引入,随后许多车型也纷纷配置该发动机。NSU 的《Wankel Rotary Engine》书中提到,到 1966 年,NSU 共签发了 15 一项技术许可协议,本身就是一项有利可图的业务。


转子式发动机的紧凑性带来了巨大的好处。


山本书中有一张插图,显示双转子发动机的高度和长度都比直列四缸和六缸发动机短。另一张图显示了双转子发动机和单凸轮轴直列六缸发动机的主要部件数量。转子发动机的部件不到三分之一,没有紧固件。


转子式发动机也具有模块化的特点——尽管四转子发动机相对较长,但你可以根据需要不断增加转子数量。


除了 NSU 而马自达,唯一一家将转子发动机投入量产的汽车制造商就是雪铁龙。


雪铁龙是一家工程实力雄厚的企业,但在发动机方面相对落后。转子发动机不仅适用于雪铁龙对独特工程的偏好,而且适用于其纵向发动机前轮驱动布局。


雪铁龙与 NSU 成立了一家企业 Comotor,负责向雪铁龙开发转子发动机。


第一个产品是单转子发动机,用于实验性发动机。 M35 车型,这款车型被租给忠实的雪铁龙用户进行首测。M35 发展最终导致了双转子发动机的出现,安装在一起 GS 车型上,GS 位于雪铁龙车型系列的中心。


标准的 GS 车型使用 Ami 四缸风冷发动机, GS Birotor 然后配置了一个 2.0 提升双转子发动机,功率超过 100 马力 —— 几乎是标准车型的两倍。


1973 年 9 月,GS Birotor 仅仅一个月后,石油危机就在不合时宜的时刻上市,席卷全球。尽管 Comotor 转子式发动机小巧而强大, GS Birotor 燃料效率低于体积更大的燃料 DS 车型。


据车道博物馆介绍,Birotor 价格也比标准车型贵。 70%,超过了 DS 基本版本价格。更糟糕的是,它的可靠性很差,经常开车。 2 发动机需要在万公里后更换。


原本希望用转子发动机代替雪铁龙 DS,但在仅卖出 847 辆 GS Birotor 之后,整个转子发动机计划不得不撤销。这样就导致了雪铁龙 1975 年度破产和美观收购的主要因素之一。


美国市场是许多汽车制造商最大的市场,所以那些汽车制造商为了满足美国日益严格的排放标准付出了巨大的努力。马自达正在满足 1970 2008年《清洁空气法》规定的排放标准遇到了很大的困难,而其他厂商则放弃尝试,甚至包括强大的梅赛德斯。 - 奔驰。


梅赛德斯 - 奔驰认为转子发动机可以作为活塞发动机的高性能替代品。奔驰非常确定 Wankel 引擎更适用于高速而非低速导出,因此不适用于豪华汽车系列。


奔驰表示,转子发动机在低速下没有提供太多动力,而梅赛德斯的首席工程师,后来的梅赛德斯赛车队老板鲁迪 · 乌伦豪特建议制造一辆适合这种发动机的小型跑车。


这辆跑车是后来著名的跑车。 C111 概念车,这是一辆实验车,在它身上, Mk2 版本中,C111 配备了引人注目的四转子发动机,导出 345 与当时的法拉利相比,匹马力 Daytona 搭载的 4.4 升 V12 发动机同样强大。


动力不是问题,可靠性和油耗没关系。真正的问题是燃油效率和排放。奔驰得出的结论是,转子发动机在基础设计上存在缺陷。转子发动机在空间和零件上可能有优势,但它们的热效率 率—— 也就是说,动力与废热能之间的比例 —— 问题很多。


根据梅赛德斯的一篇文章,梅赛德斯的一个主要工程师转子发动机 Kurt Obl ä neder 说白了,燃烧仓是内燃机发动机的核心,其首要任务是做出最好的燃烧仓,从而达到最有利的热效率,即尽可能完全燃烧燃料。


然而,转子发动机无法实现这一点。事实上,这是不可能实现的。它最初表现为高燃油消耗。后来公开证实,未燃烧的燃料氮氧化合物含量高,甚至无法满足相对宽松的乘用车排放标准。


正是这种先天性的缺陷导致它迅速退出历史舞台,不断出现的机器问题甚至不是问题。由于燃烧仓库的形式设计,转子发动机燃烧缓慢,这意味着大量燃料没有完全燃烧。在当时对燃料和排放要求较高的美国,这种情况是不可接受的。


最后,梅赛德斯放弃了转子发动机,除了马自达,所有其他制造商都放弃了。马自达在这项技术上投入了大量资金,他可能不想完全放弃。20世纪70年代和80年代,山本一直支持转子发动机。


尽管存在许多问题,但转子发动机在许多方面都取得了成功。马自达 RX-7 成为转子发动机的最佳归宿,意外地获得了销售成功。


20 世纪 80 年代末和 90 时至今日,日本经济泡沫使汽车制造商财源广进,马自达也因此向转子发动机投入了更多的资金,迎来了短暂的振兴。


第三代 RX-7 配有强大的双涡轮增压发动机,Eunos Cosmo GT 汽车系统采用了独特的三转子发动机,最著名的应属勒芒。 24 小时耐力赛的四转子 787B。到现在,787B 这仍然是唯一一辆获得这个优秀赛事的非活塞车,而且很可能会继续保留这个记录。


2003 年,马自达为 RX-8 跑车开发了一种新的转子发动机。 Renesis,尽管吸取了几十年的发展经验,这款发动机仍然存在稳定性、油耗和效率等问题,与上一代相似。


RX-8 于 2012 2008年停止工作,但马自达一直在研发转子发动机。今年早些时候,马自达推出了一款配备转子发动机的产品。 0.8 提升转子增程器 MX-30 电瓶车版本,尽管该车型并非全球销售,但表明转子发动机在某些应用中仍然具有一定的价值。


转子发动机虽然短期辉煌,但最终未能成为主流技术,主要是因为其低热效率和高排放。由于转子发动机燃烧室的形式,燃烧过程缓慢,大量燃料没有完全燃烧。在关注燃料经济性和排放的美国市场,这显然是不可行的。


由于燃烧仓库的形状,转子发动机的燃烧过程缓慢,这意味着大量燃料没有完全燃烧。在美国市场,注重燃油经济性和排放,这显然是不可行的。梅赛德斯最终放弃了汪克尔的转子发动机,其他制造商也纷纷效仿。只有马自达坚持了下来。


在这项技术上,马自达投入巨资,不愿轻易放弃,并且在七八十年代,随着山本的升迁,转子发动机的发展将继续推进。


虽然在 20 世纪 60 当时汽油便宜,空气污染严重,转子发动机似乎提供了更好的前进道路,但事实证明,世界发生了变化,往复活塞内燃机比汪克尔和其他转子发动机的支持者想象的要好。


尽管活塞发动机比较复杂,但是能够廉价、高效、清洁地满足汽车制造商、消费者和监管机构的要求。


转子式发动机最终未能成为主流技术,但其独特性和创新精神仍然值得铭记,尤其是在马自达的推动下,它已经成为一段迷人的汽车历史。


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