分析：致命缺陷 轉(zhuǎn)子發(fā)動機的傷痛

   目前由于量產(chǎn)車上的發(fā)動機普遍采用四沖程活塞往復式發(fā)動機，無論是直列、V型排列、W型排列，還是對置式發(fā)動機，都是依靠燃料在燃燒室內(nèi)燃燒推動活塞進行上下或水平往復運動，再由連桿和曲軸將活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，進而帶動傳動機構(gòu)驅(qū)動車輛行駛的。而馬自達RX-7卻拋棄了這一傳統(tǒng)的發(fā)動機形式，開創(chuàng)了采用轉(zhuǎn)子發(fā)動機的先河，使得轉(zhuǎn)子發(fā)動機得以量產(chǎn)�？蓵r隔半個世紀，自從20世紀50年代，德國工程師汪克爾發(fā)明轉(zhuǎn)子發(fā)動機以來，現(xiàn)在為何只有馬自達公司在RX-7和RX-8車型上采用了這種發(fā)動機，而其他知名品牌均不采用這種發(fā)動機呢，難道是他們沒有制造轉(zhuǎn)子發(fā)動機的技術(shù)么？就算如此，為何馬自達不在其他普通民用車型（例如馬自達3、馬自達6）上配備？轉(zhuǎn)子發(fā)動機與傳統(tǒng)的活塞往復式發(fā)動機雖然具備極大優(yōu)勢，但這種巨大的優(yōu)勢依然無法掩蓋其致命的缺陷，從而導致其無法廣泛地應(yīng)用于民用車上。

    到底轉(zhuǎn)子發(fā)動機相比傳統(tǒng)的活塞往復式發(fā)動機有何優(yōu)劣呢？又是什么原因使其無法在民用車上普及呢？首先我們從轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)看起。

    轉(zhuǎn)子發(fā)動機顧名思義，其重要的組成部件是轉(zhuǎn)子，他就相當于活塞往復式發(fā)動機中的活塞，將燃料和空氣燃燒后膨脹釋放出的熱能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動車輛行駛的機械能。轉(zhuǎn)子發(fā)動機除了有轉(zhuǎn)子還有主軸、前后端蓋、氣缸體等零部件組成，它將空氣燃燒膨脹后的熱能直接裝化為推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的機械能，再由轉(zhuǎn)子帶動主軸將動力傳動給傳動機構(gòu)，驅(qū)動車輛行駛。單從其結(jié)構(gòu)上看，其零部件要比活塞往復式發(fā)動機碩大機體結(jié)構(gòu)、繁多的運動部件相對簡單了許多。也正是其運動部件少的緣故，使其具有發(fā)動機體積小重量輕的自然優(yōu)勢。

    當轉(zhuǎn)子受到混合氣燃燒膨脹的推動力時，轉(zhuǎn)子圍繞著主軸進行轉(zhuǎn)動，直接將熱能轉(zhuǎn)化為主軸旋轉(zhuǎn)的機械能，這種驅(qū)動方式大大削減了活塞往復運動中由于活塞上下運動時加速度的改變，造成對曲軸無法削減的沖擊，使得機體運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，機械振動也更小。同時由于不再像活塞往復是發(fā)動機那樣要有活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，因此相應(yīng)的運動部件也減少了很多，相對個運動部件間在運動過程中產(chǎn)生的摩擦和能量損失也更小，能更高效的將熱能轉(zhuǎn)化為機械能。

    我們知道活塞往復是發(fā)動機為了提高發(fā)動機的進氣效率，需要復雜的配器機構(gòu)，最簡單的配器機構(gòu)也需要有氣門、凸輪軸、氣門彈簧等零部件，現(xiàn)在為了進一步提高進氣效率，又出現(xiàn)了可變氣門正時和可變氣門行程等技術(shù)，這些都大大增加了配氣機構(gòu)零件數(shù)量，增加了結(jié)構(gòu)重量和零部件運動過程中產(chǎn)生的振動和噪聲，而如此多的運動部件又降低了結(jié)構(gòu)的可靠性，降低了傳動精度。而轉(zhuǎn)子發(fā)動機由于其自身機構(gòu)的優(yōu)勢，不需要又如此復雜的配器系統(tǒng)，相比之下，轉(zhuǎn)子發(fā)動機都不需要有氣門，只需要進氣口和排氣口，其運轉(zhuǎn)過程中就相當于兩沖程發(fā)動機活塞，在掃氣的過程中完成進氣和排氣，由轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)過程中分別遮擋進、排氣口實現(xiàn)了氣門的開啟和關(guān)閉。由此看來更體現(xiàn)出轉(zhuǎn)子發(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單重量輕的優(yōu)勢。

　　在轉(zhuǎn)子發(fā)動機運轉(zhuǎn)過程中，由于轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出三角形，轉(zhuǎn)子的三個表面就相當于活塞的頭部，是承受氣體燃燒的主要作用面，由此看來，轉(zhuǎn)子的三個表面可以分別處于進氣行程、壓縮和做功行程、排氣行程。這樣一來單個轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動就呈現(xiàn)出連續(xù)性，不再需要利用慣性讓活塞進入下一個工作行程。這樣也就實現(xiàn)了動力的無間斷輸出，進而提高了發(fā)動機功率，而單個轉(zhuǎn)的工作效率也就相當于3個活塞進行往復運動。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周做一次功，而活塞要上下往復4個行程才能完成一次做功，由此我們可以看出轉(zhuǎn)子發(fā)動機比活塞往復是發(fā)動機具備更大的功率。此外由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機的運動部件少，質(zhì)量輕，所以可以大幅提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，我們知道發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，向外輸出的功率也越大。由此看來，轉(zhuǎn)子發(fā)動機的功率遠遠高于傳統(tǒng)的活塞往復式發(fā)動機，甚至要高于采用諸如可變氣門正時和行程、增壓技術(shù)等各種輔助技術(shù)的活塞往復式發(fā)動機。

 
　　我們看到轉(zhuǎn)子發(fā)動機具備了如此多的好處，是活塞往復式發(fā)動機最好的替代品。然而自從轉(zhuǎn)子發(fā)動機面世至今，半個世紀過去了，可現(xiàn)在廣泛用于車輛上的發(fā)動機依然是活塞往復式發(fā)動機，為何轉(zhuǎn)子發(fā)動機遲遲不能進行廣泛的應(yīng)用，為何各大汽車業(yè)內(nèi)的巨頭不爭相開發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動機呢？能解釋這一現(xiàn)象的唯一答案就是，轉(zhuǎn)子發(fā)動機本身也存在著不可掩蓋的缺陷，其技術(shù)還遠達不到能夠廣泛應(yīng)用的程度。那么到底轉(zhuǎn)子發(fā)動機有何缺陷，不能廣泛用于民用車上呢？

　　我們還是要從轉(zhuǎn)子發(fā)動機的結(jié)構(gòu)和工作原理上進行分析。首先轉(zhuǎn)子發(fā)動機雖然是消除了活塞往復運動中的沖擊，但是由于轉(zhuǎn)子是偏心結(jié)構(gòu)，在其運轉(zhuǎn)過程中又產(chǎn)生了額外偏心振動，而為了消除這種振動又需增加與轉(zhuǎn)子反方向運動的平衡重，來緩解這種偏心振動。同時在其做功時，總是缸體一個局部區(qū)域受到巨大的沖擊，造成了發(fā)動機局部磨損劇烈，使得發(fā)動機磨損不平衡，嚴重降低的其使用壽命。為了減小其局部磨損嚴重的問題，就只有采用先進的制造工藝，采用強度和耐磨、耐沖擊性更高的材料，這無形中又大大增加了制造成本。這些其實都并不是影響轉(zhuǎn)子發(fā)動機推廣的主要原因。對其對推廣影響最大的莫過于其只能大幅提高功率，而低速扭矩卻低得令人難以接受。由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機是由轉(zhuǎn)子直接與主軸接觸，驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動的，因此由于轉(zhuǎn)子自身是在氣缸內(nèi)進行偏心轉(zhuǎn)動，其就是一個套在主軸外緣上作偏心運動的大齒輪，而主軸軸頸相對較小，因此就形成了大齒輪驅(qū)動小齒輪的驅(qū)動方式，使得其扭矩大大降低，這就是造成轉(zhuǎn)子發(fā)動機扭矩低的根本原因，也是轉(zhuǎn)子發(fā)動機不能廣泛推廣的主要原因。同時轉(zhuǎn)子發(fā)動機在結(jié)構(gòu)上又對發(fā)動機潤滑、冷卻、密封也提出了相當高的要求。此外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機能在小排量車上實現(xiàn)大功率，因此其巨大的燃油消耗往往被人們忽視了，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機自身的結(jié)構(gòu)，其排量為三角形轉(zhuǎn)子一個表面與缸體形成的最大容積與最小容積的差，而對于三角形的轉(zhuǎn)子來說，一個轉(zhuǎn)子實際上就相當于有三個活塞在工作，這就使其排量相當于3個活塞工作的排量，油耗也自然相當于3個活塞同時工作的油耗。由此看來，雖然其排量小，但油耗也相對較高。

　　我們說轉(zhuǎn)子發(fā)動機雖然具備重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、能實現(xiàn)發(fā)動機的高轉(zhuǎn)速、功率大、有助于合理分配整車前后載荷、降低車身重心、有助于提高整車操控性的天然優(yōu)勢，但其扭矩低，存在偏心振動，對發(fā)動機的材料、潤滑、冷卻和密封都提出了相當高的要求，提高了整機的制造成本。因此在目前的量產(chǎn)車中只有馬自達公司的RX-8和RX-7采用了轉(zhuǎn)子發(fā)動機。既然轉(zhuǎn)子發(fā)動機已經(jīng)可以實現(xiàn)批量生產(chǎn)并應(yīng)用于現(xiàn)在的汽車上，可對于民用車來說，其具備如此多的優(yōu)點卻為何不能普及呢？

　　我們知道，活塞往復式發(fā)動機技術(shù)已經(jīng)是十分成熟的技術(shù)，無論是設(shè)計、制造、維護都早已被人們認知。雖然其重量、體積、振動和噪聲都高于轉(zhuǎn)子發(fā)動機，但是在現(xiàn)在的民用車上與之配套的底盤、車身、傳動系統(tǒng)、發(fā)動機控制系統(tǒng)等構(gòu)成車輛的主要部件也都是成熟的技術(shù)，不需單獨開發(fā)，相應(yīng)的搭配也較為容易。而相對轉(zhuǎn)子發(fā)動機，要將其用于民用車上，就要重新開發(fā)用于搭載其的底盤、車身、傳動系統(tǒng)等關(guān)鍵部件，這都無形增加了新車的設(shè)計制造成本和難度。

　　此外由于對于轉(zhuǎn)子發(fā)動機來說，由于其大功率、低扭矩、高油耗的特點，無法滿足日常工作的需要，只是用于不注重扭矩和油耗的賽車使用。要知道駕駛車輛在城市中行駛，人們往往不會追求過大的功率，因為出于安全的考慮，城市中往往限制車輛行駛的最高車速，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機是追求高速大功率的發(fā)動機，當其在低速運轉(zhuǎn)時，沒有足夠的扭矩輸出用以推動車輛行駛。這樣就造成了為了提高發(fā)動機的扭矩就要極大程度的增大發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，這樣一來在城市里駕車就成了相當困難和痛苦的事情了。

同時，相對于眾多美國車和高檔豪華車來說，其自身重量較大，當車輛啟動時就需要充足的扭矩，而轉(zhuǎn)子發(fā)動機在低速下不能提供充足的扭矩，用于推動重量較大車輛。而其對于民用車來說，不僅需要大功率還需要低速高扭矩，這些需求轉(zhuǎn)子發(fā)動機只能滿足大功率，而無法實現(xiàn)低速高扭矩。若將轉(zhuǎn)子發(fā)動機技術(shù)用于民用車上，為了緩解期低速低扭的缺陷，又需開發(fā)全新的傳動系統(tǒng)，極大限度增大傳動比，以達到增扭的目的，這樣一來反而又降低轉(zhuǎn)子發(fā)動機高速大功率的特點。再次，由于其油耗相對同排量的活塞往復發(fā)動機的油耗要高很多，對于滿足日常需求來說，活塞往復式發(fā)動機已經(jīng)可以滿足動力的需求，同時其油耗也相對不高，人們更不會去考慮采用一臺同排量低扭矩大油耗的轉(zhuǎn)子發(fā)動機作為自己愛車動力源。最后，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機自其發(fā)明以來，其存在上述諸多不足，經(jīng)過馬自達公司買斷了轉(zhuǎn)子發(fā)動機的技術(shù)后，其他汽車公司開發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動機技術(shù)也受到了限制，導致轉(zhuǎn)子發(fā)動機技術(shù)沒能像活塞往復式發(fā)動機那樣普及，轉(zhuǎn)子發(fā)動機依然屬于汽車制造領(lǐng)域的尖端技術(shù)，沒有相對成熟汽車技術(shù)基礎(chǔ)和制造技術(shù)作為鋪墊，使轉(zhuǎn)子發(fā)動機后期維護較為困難，現(xiàn)在的活塞往復式發(fā)動機的維護網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)相當完善，而采用轉(zhuǎn)子發(fā)動機后，各汽車企業(yè)要為其改造全球龐大的維護網(wǎng)絡(luò)和配套的設(shè)施，讓維修技術(shù)人員重新了解轉(zhuǎn)子發(fā)動機并掌握其維護技術(shù)也是相當困難的，不像活塞往復式發(fā)動機已經(jīng)沒有了技術(shù)障礙。

　　總而言之，轉(zhuǎn)子發(fā)動機現(xiàn)在雖然具備諸多優(yōu)點，并有馬自達率先實現(xiàn)量產(chǎn)，但由于其自身的缺陷和技術(shù)、后期維護的障礙，使得其依然是汽車制造領(lǐng)域里的尖端技術(shù)，其技術(shù)價值遠高于其使用價值，所以轉(zhuǎn)子發(fā)動機無法像當今活塞往復式發(fā)動機那樣在民用車上普及。

來源：che168