分析：致命缺陷 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的傷痛

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

    到底轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)相比傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)看起。

    轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)顧名思義，其重要的組成部件是轉(zhuǎn)子，他就相當(dāng)于活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)車輛行駛的機(jī)械能。轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，再由轉(zhuǎn)子帶動(dòng)主軸將動(dòng)力傳動(dòng)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。單從其結(jié)構(gòu)上看，其零部件要比活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)碩大機(jī)體結(jié)構(gòu)、繁多的運(yùn)動(dòng)部件相對(duì)簡(jiǎn)單了許多。也正是其運(yùn)動(dòng)部件少的緣故，使其具有發(fā)動(dòng)機(jī)體積小重量輕的自然優(yōu)勢(shì)。

    當(dāng)轉(zhuǎn)子受到混合氣燃燒膨脹的推動(dòng)力時(shí)，轉(zhuǎn)子圍繞著主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，直接將熱能轉(zhuǎn)化為主軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，這種驅(qū)動(dòng)方式大大削減了活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)中由于活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的改變，造成對(duì)曲軸無法削減的沖擊，使得機(jī)體運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，機(jī)械振動(dòng)也更小。同時(shí)由于不再像活塞往復(fù)是發(fā)動(dòng)機(jī)那樣要有活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)部件也減少了很多，相對(duì)個(gè)運(yùn)動(dòng)部件間在運(yùn)動(dòng)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(jī)械能。

    我們知道活塞往復(fù)是發(fā)動(dòng)機(jī)為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率，需要復(fù)雜的配器機(jī)構(gòu)，最簡(jiǎn)單的配器機(jī)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(jìn)一步提高進(jìn)氣效率，又出現(xiàn)了可變氣門正時(shí)和可變氣門行程等技術(shù)，這些都大大增加了配氣機(jī)構(gòu)零件數(shù)量，增加了結(jié)構(gòu)重量和零部件運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲，而如此多的運(yùn)動(dòng)部件又降低了結(jié)構(gòu)的可靠性，降低了傳動(dòng)精度。而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)由于其自身機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，不需要又如此復(fù)雜的配器系統(tǒng)，相比之下，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)都不需要有氣門，只需要進(jìn)氣口和排氣口，其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中就相當(dāng)于兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，在掃氣的過程中完成進(jìn)氣和排氣，由轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)過程中分別遮擋進(jìn)、排氣口實(shí)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(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重量輕的優(yōu)勢(shì)。

　　在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)出三角形，轉(zhuǎn)子的三個(gè)表面就相當(dāng)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(gè)表面可以分別處于進(jìn)氣行程、壓縮和做功行程、排氣行程。這樣一來單個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)就呈現(xiàn)出連續(xù)性，不再需要利用慣性讓活塞進(jìn)入下一個(gè)工作行程。這樣也就實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的無間斷輸出，進(jìn)而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，而單個(gè)轉(zhuǎn)的工作效率也就相當(dāng)于3個(gè)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周做一次功，而活塞要上下往復(fù)4個(gè)行程才能完成一次做功，由此我們可以看出轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)比活塞往復(fù)是發(fā)動(dòng)機(jī)具備更大的功率。此外由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)部件少，質(zhì)量輕，所以可以大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，我們知道發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至要高于采用諸如可變氣門正時(shí)和行程、增壓技術(shù)等各種輔助技術(shù)的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)。

 
　　我們看到轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)具備了如此多的好處，是活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)最好的替代品。然而自從轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)面世至今，半個(gè)世紀(jì)過去了，可現(xiàn)在廣泛用于車輛上的發(fā)動(dòng)機(jī)依然是活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，為何轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)遲遲不能進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，為何各大汽車業(yè)內(nèi)的巨頭不爭(zhēng)相開發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)呢？能解釋這一現(xiàn)象的唯一答案就是，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)本身也存在著不可掩蓋的缺陷，其技術(shù)還遠(yuǎn)達(dá)不到能夠廣泛應(yīng)用的程度。那么到底轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理上進(jìn)行分析。首先轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)雖然是消除了活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的沖擊，但是由于轉(zhuǎn)子是偏心結(jié)構(gòu)，在其運(yùn)轉(zhuǎn)過程中又產(chǎn)生了額外偏心振動(dòng)，而為了消除這種振動(dòng)又需增加與轉(zhuǎn)子反方向運(yùn)動(dòng)的平衡重，來緩解這種偏心振動(dòng)。同時(shí)在其做功時(shí)，總是缸體一個(gè)局部區(qū)域受到巨大的沖擊，造成了發(fā)動(dòng)機(jī)局部磨損劇烈，使得發(fā)動(dòng)機(jī)磨損不平衡，嚴(yán)重降低的其使用壽命。為了減小其局部磨損嚴(yán)重的問題，就只有采用先進(jìn)的制造工藝，采用強(qiáng)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(shí)都并不是影響轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)推廣的主要原因。對(duì)其對(duì)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(dòng)機(jī)是由轉(zhuǎn)子直接與主軸接觸，驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此由于轉(zhuǎn)子自身是在氣缸內(nèi)進(jìn)行偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，其就是一個(gè)套在主軸外緣上作偏心運(yùn)動(dòng)的大齒輪，而主軸軸頸相對(duì)較小，因此就形成了大齒輪驅(qū)動(dòng)小齒輪的驅(qū)動(dòng)方式，使得其扭矩大大降低，這就是造成轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩低的根本原因，也是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)不能廣泛推廣的主要原因。同時(shí)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上又對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑、冷卻、密封也提出了相當(dāng)高的要求。此外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)能在小排量車上實(shí)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(dòng)機(jī)自身的結(jié)構(gòu)，其排量為三角形轉(zhuǎn)子一個(gè)表面與缸體形成的最大容積與最小容積的差，而對(duì)于三角形的轉(zhuǎn)子來說，一個(gè)轉(zhuǎn)子實(shí)際上就相當(dāng)于有三個(gè)活塞在工作，這就使其排量相當(dāng)于3個(gè)活塞工作的排量，油耗也自然相當(dāng)于3個(gè)活塞同時(shí)工作的油耗。由此看來，雖然其排量小，但油耗也相對(duì)較高。

　　我們說轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)雖然具備重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)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(shì)，但其扭矩低，存在偏心振動(dòng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的材料、潤滑、冷卻和密封都提出了相當(dāng)高的要求，提高了整機(jī)的制造成本。因此在目前的量產(chǎn)車中只有馬自達(dá)公司的RX-8和RX-7采用了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。既然轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)并應(yīng)用于現(xiàn)在的汽車上，可對(duì)于民用車來說，其具備如此多的優(yōu)點(diǎn)卻為何不能普及呢？

　　我們知道，活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已經(jīng)是十分成熟的技術(shù)，無論是設(shè)計(jì)、制造、維護(hù)都早已被人們認(rèn)知。雖然其重量、體積、振動(dòng)和噪聲都高于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，但是在現(xiàn)在的民用車上與之配套的底盤、車身、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)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(dú)開發(fā)，相應(yīng)的搭配也較為容易。而相對(duì)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，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(dòng)系統(tǒng)等關(guān)鍵部件，這都無形增加了新車的設(shè)計(jì)制造成本和難度。

　　此外由于對(duì)于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)來說，由于其大功率、低扭矩、高油耗的特點(diǎn)，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(huì)追求過大的功率，因?yàn)槌鲇诎踩�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(dòng)機(jī)是追求高速大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)其在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，沒有足夠的扭矩輸出用以推動(dòng)車輛行駛。這樣就造成了為了提高發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩就要極大程度的增大發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣一來在城市里駕車就成了相當(dāng)困難和痛苦的事情了。

同時(shí)，相對(duì)于眾多美國車和高檔豪華車來說，其自身重量較大，當(dāng)車輛啟動(dòng)時(shí)就需要充足的扭矩，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在低速下不能提供充足的扭矩，用于推動(dòng)重量較大車輛。而其對(duì)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(dòng)機(jī)只能滿足大功率，而無法實(shí)現(xiàn)低速高扭矩。若將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)系統(tǒng)，極大限度增大傳動(dòng)比，以達(dá)到增扭的目的，這樣一來反而又降低轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)高速大功率的特點(diǎn)。再次，由于其油耗相對(duì)同排量的活塞往復(fù)發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗要高很多，對(duì)于滿足日常需求來說，活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)可以滿足動(dòng)力的需求，同時(shí)其油耗也相對(duì)不高，人們更不會(huì)去考慮采用一臺(tái)同排量低扭矩大油耗的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)作為自己愛車動(dòng)力源。最后，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)自其發(fā)明以來，其存在上述諸多不足，經(jīng)過馬自達(dá)公司買斷了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)后，其他汽車公司開發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也受到了限制，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)沒能像活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)那樣普及，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)依然屬于汽車制造領(lǐng)域的尖端技術(shù)，沒有相對(duì)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(dòng)機(jī)后期維護(hù)較為困難，現(xiàn)在的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)相當(dāng)完善，而采用轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)后，各汽車企業(yè)要為其改造全球龐大的維護(hù)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(dòng)機(jī)并掌握其維護(hù)技術(shù)也是相當(dāng)困難的，不像活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)沒有了技術(shù)障礙。

　　總而言之，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在雖然具備諸多優(yōu)點(diǎn)，并有馬自達(dá)率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但由于其自身的缺陷和技術(shù)、后期維護(hù)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(jià)值遠(yuǎn)高于其使用價(jià)值，所以轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)無法像當(dāng)今活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)那樣在民用車上普及。

來源：che168