现在基本所有的内燃机都是采用的往复式活塞发动机,我们平时说的四缸、六缸就是汽缸和活塞的数量,而其实往复式活塞发动机并不是唯一的内燃机形式。
转子发动机就是另外一种形式,其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,也杨全这个半车迷唏嘘不已。
作为日企发动机厂混过半生的人,杨全不仅专注于往复式活塞发动机,更是闲暇时候了解其余种类的发动机,转子发动机便是其中之一。
转子发动机学名汪克尔发动机,发明者是德国人菲利斯?汪克尔(Felix Wankel)。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。
1957年2月,汪克尔成功开发出了原型机DKM 54,这是世界上第一台无活塞回转型发动机,因此这种发动机也被称为汪克尔发动机。
转子发动机是将空燃混合气燃烧产生,膨胀压力直接转化为三角形转子和偏心轴转动力,所以不需要设置连杆,进气口和排气口依靠转子本身运动来打开和关闭。不再需要配气机构,包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等,而这在往复式发动机中是必不可少一部分。
综上所述,转子发动机组成所需要部件大幅度减少。零件减少对于世界上所有的商人来说,那就意味着成本的减少、组装工序减少,那样就可以更有优势参与竞争。
转子发动机的体积就可以很小,又因为没有了活塞的往复式直线运动,它运行时振动小,更平顺。最后转子发动机的转速也更容易做得更高,升功率方面的优势很大,NSU试制的DKM原型机最高转速竟然达到了17000rpm。
其优点是第一是高转速大功率,第二是重量轻,油门响应快。
首先,转子发动机比普通活塞式发动机要轻很,那么运动惯性就小,这样有利于提高转速,而且油门响应特别快。
体积也比普通活塞式发动机小,更有利于布置,能更轻松做到前后轴50:50?重量分配。而且也有利与车身前端造型,可以让引擎盖设计得更低,提高驾驶者视野和拓展车内空间。
拥有这么多优点,转子发动机在当时基本就属于黑科技了。因此当1960年汪克尔在德国工程师学会的会议上公开发表自己发明的“神器”时,世界是震惊的。(大家看到一片新天地,和现在的新能源是一样的)
当时很多人认为它必然会取代活塞式发动机,是未来发动机的发展方向。于是纷纷找到NSU公司希望获得授权,NSU公司拒绝并自行应用在自家车上,想法虽好但是实际情况是NSU公司无法解决转子发动机的技术难题。
转子发动机上的密封条在运行中不断摩擦转子室内壁,时间长了会造成密封不严、转子室内壁划痕等问题,“恶魔的抓痕“的波状磨损更是让人难以解决”。因为燃烧时间短暂,转子发动机在油耗和排放方面都有着先天劣势。
随即为了获取转让费用于进行研究,NSU公司授权了几乎所有的车企。
代表着先进生产力,所有当时谁也无法忍受技术变革中落后于别人,大家纷纷交了学费获得了入场券。
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。
面对转子发动机取代活塞发动机的大趋势(至少当时的人们普遍认为这是大趋势),中国的决策者和“汽车人”们也没有无动于衷。
杨全了解当时60年代时候,国家政策就是期望就把转子发动机装在货车上,开始尝试走与国外不一样的道路。当时的口号是“国外没有的,我们红色国家一定要发明创造出来”,本着这种大无畏的革命乐观主义精神,津城开始了转子发动机货车TJ140的研制工作。
最关键的发动机研制任务落在了津城动力机厂的肩上,为此,该厂在1968年专门成立了转子发动机车间。然而正值运动中的我们并没有条件像西方车企一样从NSU取得授权。
所以做法也很简单,和杨全现在处理顶杆机一样,从国外购买一台转子发动机,然后进行拆解研究,逆向开发。
仅用一年的时间,津城动力机厂就研制出代号2110型转子发动机。
1969年,代号2110型的双转子汽油发动机研制成功,按照规划,这台120马力的发动机主要用于4-6吨载重货车和公交车上。随后,TJ140的车身也在津城货车修理厂顺利完工。
这一年11月,搭载转子发动机的TJ140正式下线。这比马自达引以为傲的第一台转子发动机车型o Sport晚了仅仅两年时间。
TJ140货车下线后立即进行了长途道路测试,当时两家工厂的工人们驾驶满载着4吨米和盐的TJ140卡车从津城出发,途径蜀中、灵芝,最终到达天空之城,在天空之城过完春节后工人们又拉着一车当地的牛皮、鹿茸、虫草等物资返回。全程近万公里的路程中包括了极度艰险的川藏公路,然而TJ140经受住了考验,安全返回了津城。
然而最终的结果杨全只知道津城货车修理厂的TJ140卡车最终仅仅被安排生产了40台,而津城动力机厂的2110型转子发动机产量也不足百台。之后转子发动机就淹没在了历史尘埃之中,不过这样也好,毕竟现在看来,这是个无底洞还不知道有多深。
……
世界范围中看,只有马自达的成绩可以拿出来值得一说。
在其他车企里,转子发动机是锦上添花的项目,但对于当时东洋工业来说,这是唯一的救命稻草了,如果研发失败东洋工业将被兼并。当时RB的政策是小型车企唯有自己拥有“芯”才能避免被兼并,
这家“东洋工业有限公司”就是后来的马自达,当时的东洋工业运营状况很差,面临被吞并的境地。时任社长松田恒决定放手一搏,死马当活马医,他认为转子发动机是那根可以挽回公司局面的救命稻草。
于是1961年2月,东洋工业向当时掌握转子技术的NSU支付了2亿8千万日元的费用,获得了转子发动机的研发许可权。