在新时代复活 马自达转子发动机简析

转子，光听这逼格满载的名字就能令人心潮澎湃。遥想2010年，马自达推出创驰蓝天技术，到了2012年6月22日，最后一款搭载转子发动机的RX-8宣布停产，一代传奇落幕。谁知时过境迁，三年后，马自达携创驰蓝天转子发动机（SKYACTIV-R）再度出现在人们面前。

东京车展上马自达发布的RX-VISION概念车

　　从代号可以看出，马自达创驰蓝天技术已运用到转子发动机之上。也就是说转子发动机高油耗、高磨损的硬伤已有所改变。从兴盛到衰落，再到复活，转子发动机经历的坎坷颇有一番戏剧性。

　　●夜空中最亮的···流星

　　作为无活塞旋转式四冲程内燃机的一种，转子发动机特殊的运转方式和机械结构，被无数车迷津津乐道。而其充满艰辛的发展道路，也令人唏嘘不已。

　　转子发动机学名汪克尔发动机，发明者是菲利斯·汪克尔。顾名思义，和其他发明发现一样，这是一款用发明人名字命名的发动机，和现在一些综艺节目异曲同工，比如《XXX洗洁精爷爷去哪》什么的。首次问世时，媒体也称其为“连续运转内燃机”。

　　其实在这之前，连杆和曲柄机构的发明人沃特·詹姆斯也曾研究过转子式内燃机，但最终仅停留在概念上。直到1957年，汪克尔将其实用化。

搭载转子引擎的铃木摩托车

　　上世纪五十年代初，汪克尔进入德国NSU车场工作（这家公司后来与汽车联盟共同组成了奥迪公司）。他将飞机发动机上所用的回转阀以及增压器的气密性密封机构实用在其设计中，缸体内部空间被分成三个工作室，转子转动这些工作室也在运动。依次在摆线型缸体内的不同位置完成进气、压缩、作功（燃烧）和排气四个过程。

　　这种新型内燃机六十年代被广泛运用在割草机、摩托车和船舶上。包括劳斯莱斯、保时捷、雪铁龙、阿尔法·罗密欧，还有铃木等公司，在获得授权后，都将其结合自身技术优势，开发出适合自家产品的转子发动机。这个时期的转子发动机，呈现出百花齐放的姿态。

　　但是好景不长，70年代的第一次石油危机毫无征兆的到来了。众多厂商转去发展燃油经济性更好的活塞往复式发动机，相比之下油耗更高的转子发动机被抛弃了。

　●远渡东洋再获新生

　　但就算转子发动机处于姥姥不疼舅舅不爱的尴尬局面时，一家来自遥远东方的名不见经传的小企业——东洋工业有限公司，也没有放弃它。

　　这家“东洋工业有限公司”就是马自达的前身，时任社长松田恒次希望通过转子发动机来挽救公司被吞并的命运。于是在1961年2月，秉着等死也是死，不如搏一把再死的原则，这家日本公司孤注一掷地用高昂的代价获得了转子发动机的研发许可权。为此，马自达向NSU车厂支付了2亿8千万日元的费用，这笔钱在当时相当于马自达一个员工300多年的工资。此外，马自达今后每生产一台搭载转子发动机的汽车，都要向NSU车厂支付使用费。

　　在达成了如此昂贵的协议后，马自达派遣了8名技术人员远赴西德NSU车厂取经，其中一位名叫山本建一的人，后来被任命为转子研究部部长，他可以算是马自达转子发动机之父。

　　这次与NSU车厂的转子协议可谓是松田恒次社长的豪赌，当时的马自达处在被收购的边缘，面临着巨大的压力，不成功便成仁。1963年，马自达转子研究部成立，山本建一精选了46位工程师专门研究与改良转子发动机。

　　凭借着对转子发动机的信心，加上日本人特有的韧劲儿，实力单薄的马自达终于实现了转子发动机的量产。1967年5月，搭载双转子发动机的Cosmo Sport 110S发布。它的排量为0.982L，最大功率11马力，峰值扭矩130牛·米。

　　值得所有马自达人骄傲的是，在这之后四个月，NSU车厂的第一台转子发动机车型Ro80才出世。老师被学生超越这种事，什么时候看都是喜闻乐见的。

　　1978年3月，一代名车马自达RX-7 SA22C横空出世。这也是我国车迷比较熟悉的日系经典车型，《头文字D》中高桥洋介和高桥启介兄弟驾驶的就分别是这款车的后续车型——RX-7 FC3S和RX-7 FD3S。

马自达RX-8

　　马自达最后一款转子发动机车型RX-8搭载的13B-MSP Renesis双转子发动机，是以二代RX-7发动机为基础开发而来的。它的排气量仍为1.308L，两者差别主要在RX-8的发动机将排气移至燃烧室侧面，减少了碳氢化合物排放，同时压缩比升至10:1，增加了低扭。这款发动机曾蝉联2005和2005两年的沃德十佳发动机称号。

　　转子引擎也让马自达成为历史上唯一夺得过勒芒24小时耐力赛总冠军的亚洲汽车厂商。1991年第59届勒芒，搭载2.6L R26B四转子发动机的马自达787B赛车，凭借领先第二名两圈的巨大优势一举夺魁。赛后，国际汽联将规则修改，规定今后参赛车辆必须搭载活塞往复式发动机。

　　这就好比在乒乓球比赛中的中国人，实力强到国际乒联三番四次修改规则限制，但还是阻挡不了国人夺冠的优势。只不过国际汽联规则修改的比较狠，相当于直接把球拍给收走了，那可真就没法玩了。

　　转子发动机吊的飞起，有目共睹。但为何最后落到停产的落魄境地？简单来说就是，转子引擎的发展无法跟上时代和法规的变化。

　　结构简单、做功效率高，转子发动机确实优势巨大。但要知道，这个世上任何巨大优势的背后，肯定会有一个难以逾越的劣势。转子发动机也一样，由于结构简单，造成了燃烧时间短，油气混合物燃烧不充分。体现出来的结果就是发动机燃烧效率低，油耗惊人，排放严重超标。现在排放法规日渐严格，转子发动机的势微也就不奇怪了。

●转子发动机的结构与工作原理

　　比起传统活塞往复式发动机，转子发动机构造要简单的多。没有曲柄连杆机构，舍弃了配气相位机构。这让转子发动机的体积更小、重量更轻。

　　转子发动机主要由转子外壳、转子、侧边外壳、偏心轴和气封等部件构成。转子外壳相当于传统活塞往复式发动机的缸体，内表面的电镀图层有极强的耐磨性。在外壳一侧设有进/排气口，另一侧用来安放火花塞。

　　外壳里面就是转子。转子被设计成边缘带有弧度的三角形，内表面有齿圈，与偏心轴相连。外表面开有凹槽，作用相当于传统发动机的活塞。转子在外壳中做偏心旋转运动，它的大小直接决定转子发动机的压缩比。

　　转子在外壳内运动的轨迹是一个“8”字，产生偏心旋转运动，推动偏心轴旋转。偏心轴的作用于传统发动机的曲轴相同，用于将动力传导至传动系统。

　　在三角形转子的三个顶点上各有一个气封，它类似于传统发动机活塞环的作用。气封与转子连接的位置有一个弹簧，将气封往外推，保持其始终与外壳内壁紧密接触，令外壳与转子之间的空间被气封分成三个独立的腔室。

　　工作时，连接偏心轴的三角转子会开始绕“8”字，这时它与外壳形成的三个密闭空间会不断改变大小，用来完成类似传统发动机的进气、压缩、做功和排气四个过程。

　　而转子发动机的巧妙，就在这个“8”字上。传统发动机想要完成一个工作循环，曲轴需要转动两圈；而转子发动机中的转子旋转一周，可以完成三次工作循环。这就意味着，传统发动机曲轴旋转一周的时间，转子发动机偏心轴已经转了三周，他们的转速比为1:3。

　　此外转子发动机将油气混合物的燃烧膨胀力直接转化为扭矩，而传统活塞往复式发动机将燃烧膨胀力首先转化为直线运动，再由曲轴转化为旋转运动。相比之下转子发动机减少了一个步骤，效率更高。

　　●转子发动机的优势

　　转子发动机在工作时只有偏心轴和转子两个转动部件，与传统活塞往复式发动机相比结构更简单，这让其体积更小重量更轻，故障率更低，可以将其布置在更靠近车辆中部的位置，以平衡整车配重。

　　由于没有活塞的往复运动，化学能转化动力势能的效率更高，转子发动机不需要精密的曲轴平衡就可以迅速提升转速。当发动机达到9000rpm转速时，传统发动机活塞每秒需要完成300个冲程，活塞上下运动达到9000次；而同样情况下，转子发动机的转子只有3000rpm转速。

　　由于转子发动机转子工作时是轴向旋转运动，相比传统发动机活塞的水平直线往复运动更平顺，所以转子发动机的震动和噪音都更小。

　　●转子发动机的劣势

　　这里要给那些觊觎转子发动机排量小转速高，妄图以此逃避排量税的朋友泼盆冷水。由于转子发动机的工作原理与活塞往复式发动机不同，世界各国在定制排量水时，对于转子发动机都是实际排量乘以2来作为最终排量的。这也是转子发动机没落的原因之一

　　除了排放问题，由于转子发动机燃烧时间短，造成了油气混合物燃烧不充分，没有往复式发动机的高压缩比，故油耗远高于后者。此外，转子发动机还会在启动和低转速时排出大量碳氢化合物，这在当今严格的排放法规看来，简直天理难容。

　　而转子发动机由于燃烧室始终处于运动状态，爆炸过程中火焰传播的形态很不理想，对点火系统的要求极高，制造和维修成本也高于传统往复式发动机。

　　转子发动机的角封由于一直和外壳接触，且长期处于无法良好润滑的情况之下，对外壳内壁的磨损也非常严重，大大影响了转子发动机的使用寿命。一般传统往复式发动机50万公里还在跑，但转子发动机可能在30万公里的时候就以及夭折了。

　　总结

　　在如今这个时代，活塞往复式发动机发展迅速，排放法规日益严格。马自达又将神话从尘封的记忆中捧出来续写，想必已经想到了解决之法。从上世纪六十年代至今，马自达无论发展困难与否，都未曾放弃转子发动机的研发。这在其他厂商看来，可谓冥顽不灵。可正式这股劲头，让马自达能够屹立至今。

　　马自达现任社长小饲雅道在RX-VISION概念车发布时说：“50年前，马自达挑战转子发动机的研发，并成功实现了实际应用和量产。此后，经历无数曲折苦难，虽然转子发动机车型已不再量产，但总有一天会再一次得到世人的瞩目。”

　　创驰蓝天技术的成功，让马自达获得了丰厚利润。手头儿有了些结余的马自达，将尘封的镇宅之宝再次祭出。为了符合现今的情况，马自达势必要将转子发动机高油耗、高排放、高磨损的三高病症解决。如今转子引擎加入创驰蓝天阵营，说不定，这次神话将不灭。