轉子發動機對於資深車迷而言一定不會陌生,提到這種發動機也必定會想到馬自達——同樣有轉子的存在,為何使用電動機的EZ-6可以獲得一眾好評,而轉子發動機卻徹底成為過去式呢?來自讀者的提問。
是一個值得講一講的技術話題。
數十年前的馬自達RX-8搭載一台2.6L(升)的轉子發動機,實現了百公里加速7秒的成績;這個數據放在今天或許並不驚豔,但是不能以現在的視角審視過去的汽車。所以151kW的最大功率究竟是什麼水準?要知道同期的一些大於或等於3.0L的六缸發動機最大功率也只有130kW左右,由此可見這台發動機的動力水準是足夠高的。
但是它的最大扭矩是211N·m,客觀來說並不算高。
一台扭矩不夠大的發動機想要實現高功率,基礎一定是拉高轉速;因為“功率=扭矩×轉速÷常數,”常數固定不變,所以扭矩小則需要高轉速來拉升功率。
高轉速的代價是高油耗。
轉速可以理解為發動機轉子每分鐘轉動的次數。現在的燃油車使用的發動機均為活塞往複迴圈式發動機,是四衝程發動機;發動機以2000rpm的轉速運轉,為每分鐘耗油做功1000次——活塞轉動兩次做功一次。在固定的時間內做功頻率越高,耗油量自然會越大;而轉子發動機轉一圈就要做功三次,所以轉子發動機以高轉速運轉時,其單位時間內的耗油量會相當大。
柴油機為何省油?
有些汽車愛好者只認為柴油機省油是依靠柴油自身的特性,但這隻是多個因素之一;柴油機的特點是扭矩大但功率小,有些3.0T的柴油機最大功率也不過100kW左右,其水平遠不如優秀的1.5T發動機,甚至只能達到1.0T~1.2T發動機的水準。
導致其功率低的原因正是發動機的轉速被限制了。
家用車的汽油機最高轉速依然可以達到6500rpm左右,正常行駛達到3000~4000rpm是不誇張的;有些使用小排量汽油機的車輛以120km/h的速度行駛時,發動機轉速可以超過4000轉。
但是柴油機的正常行駛轉速在2000rpm左右,最大扭矩超過2500rpm就會下滑,3000rpm以上就算高轉速了;最高轉速往往4000~4500轉之間。轉速的限制讓柴油機更省油。而主流車市場使用者要的就是省油,所以大扭矩、低功率的發動機更符合市場需求;當然柴油機因為噪音大、振動大而沒有被乘用車普遍使用;但是活塞往複迴圈式的汽油機只要加上渦輪增壓技術,其同樣能做到大扭矩,功率也會超過同排量的柴油機。
轉子發動機無法提升扭矩嗎?
既然提高扭矩、控制轉速就能控制油耗,並且同樣能實現高功率,那麼為什麼不給轉子發動機用上渦輪增壓技術,或者其他提高燃效的技術呢?搞清楚這個問題的答案就不會再疑惑了。
簡而言之,轉子發動機難以提升扭矩。
首先其採用的轉子尖端容易漏氣,如果燃燒室壓力過高(壓縮比過高)的話,燃燒室就會出現漏氣的情況;所以轉子發動機的結構特點決定了只能做到“小扭矩和高轉速”的配合。並且轉子發動機的燃燒室面積過大,燃燒做功的時候存在更大面積的熱傳導,熱能損耗大,這也是影響扭矩的一個因素。加之轉子的摩擦面積大、動力磨損損耗大,轉化效率註定會很低。
講到這裡應該明白了,其實淘汰轉子發動機的根本因素不是“高轉機”特點導致轉子不夠耐用,而是發動機的小扭矩、高功率特點導致的高油耗。
其實國產汽車裡也有使用轉子發動機的車輛,只不過早已被淘汰;一汽集團試製過搭載轉子發動機的卡車,北汽也打造過用轉子發動機的卡車,甚至還有搭載過同類型發動機的BJ212越野車。其次還有天津動力機廠,金華修理廠等企業也製造過轉子發動機,但無一例外,最終都被淘汰了。
文末來講EZ-6的電動機,為何電動機有轉子卻會被接受呢?
一句話說明:
電動機的轉子和定子沒有物理接觸,不會磨損;電動機以磁場轉化機械能,不依靠熱能,所以不用考慮上述所有難題。
這就是電動機和轉子發動機的區別,完全沒有可比性;燃油車只適合用活塞式發動機。