分析：致命缺陷 轉子發動機的傷痛

   目前由于量產車上的發動機普遍采用四沖程活塞往復式發動機，無論是直列、V型排列、W型排列，還是對置式發動機，都是依靠燃料在燃燒室內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化為曲軸的旋轉運動，進而帶動傳動機構驅動車輛行駛的。而馬自達RX-7卻拋棄了這一傳統的發動機形式，開創了采用轉子發動機的先河，使得轉子發動機得以量產。可時隔半個世紀，自從20世紀50年代，德國工程師汪克爾發明轉子發動機以來，現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動機，而其他知名品牌均不采用這種發動機呢，難道是他們沒有制造轉子發動機的技術么？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？轉子發動機與傳統的活塞往復式發動機雖然具備極大優勢，但這種巨大的優勢依然無法掩蓋其致命的缺陷，從而導致其無法廣泛地應用于民用車上。

    到底轉子發動機相比傳統的活塞往復式發動機有何優劣呢？又是什么原因使其無法在民用車上普及呢？首先我們從轉子發動機的結構看起。

    轉子發動機顧名思義，其重要的組成部件是轉子，他就相當于活塞往復式發動機中的活塞，將燃料和空氣燃燒后膨脹釋放出的熱能轉化為驅動車輛行駛的機械能。轉子發動機除了有轉子還有主軸、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子轉動的機械能，再由轉子帶動主軸將動力傳動給傳動機構，驅動車輛行駛。單從其結構上看，其零部件要比活塞往復式發動機碩大機體結構、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，使其具有發動機體積小重量輕的自然優勢。

    當轉子受到混合氣燃燒膨脹的推動力時，轉子圍繞著主軸進行轉動，直接將熱能轉化為主軸旋轉的機械能，這種驅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，使得機體運轉更加平穩，機械振動也更小。同時由于不再像活塞往復是發動機那樣要有活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動，因此相應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生的摩擦和能量損失也更小，能更高效的將熱能轉化為機械能。

    我們知道活塞往復是發動機為了提高發動機的進氣效率，需要復雜的配器機構，最簡單的配器機構也需要有氣門、凸輪軸、氣門彈簧等零部件，現在為了進一步提高進氣效率，又出現了可變氣門正時和可變氣門行程等技術，這些都大大增加了配氣機構零件數量，增加了結構重量和零部件運動過程中產生的振動和噪聲，而如此多的運動部件又降低了結構的可靠性，降低了傳動精度。而轉子發動機由于其自身機構的優勢，不需要又如此復雜的配器系統，相比之下，轉子發動機都不需要有氣門，只需要進氣口和排氣口，其運轉過程中就相當于兩沖程發動機活塞，在掃氣的過程中完成進氣和排氣，由轉子運轉過程中分別遮擋進、排氣口實現了氣門的開啟和關閉。由此看來更體現出轉子發動機結構簡單重量輕的優勢。

　　在轉子發動機運轉過程中，由于轉子呈現出三角形，轉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。這樣一來單個轉子的轉動就呈現出連續性，不再需要利用慣性讓活塞進入下一個工作行程。這樣也就實現了動力的無間斷輸出，進而提高了發動機功率，而單個轉的工作效率也就相當于3個活塞進行往復運動。轉子轉動一周做一次功，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子發動機比活塞往復是發動機具備更大的功率。此外由于轉子發動機的運動部件少，質量輕，所以可以大幅提高發動機轉速，我們知道發動機轉速越高，向外輸出的功率也越大。由此看來，轉子發動機的功率遠遠高于傳統的活塞往復式發動機，甚至要高于采用諸如可變氣門正時和行程、增壓技術等各種輔助技術的活塞往復式發動機。

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

　　我們還是要從轉子發動機的結構和工作原理上進行分析。首先轉子發動機雖然是消除了活塞往復運動中的沖擊，但是由于轉子是偏心結構，在其運轉過程中又產生了額外偏心振動，而為了消除這種振動又需增加與轉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域受到巨大的沖擊，造成了發動機局部磨損劇烈，使得發動機磨損不平衡，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子發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。由于轉子發動機是由轉子直接與主軸接觸，驅動主軸轉動的，因此由于轉子自身是在氣缸內進行偏心轉動，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動小齒輪的驅動方式，使得其扭矩大大降低，這就是造成轉子發動機扭矩低的根本原因，也是轉子發動機不能廣泛推廣的主要原因。同時轉子發動機在結構上又對發動機潤滑、冷卻、密封也提出了相當高的要求。此外，由于轉子發動機能在小排量車上實現大功率，因此其巨大的燃油消耗往往被人們忽視了，由于轉子發動機自身的結構，其排量為三角形轉子一個表面與缸體形成的最大容積與最小容積的差，而對于三角形的轉子來說，一個轉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。

　　我們說轉子發動機雖然具備重量輕、結構簡單、能實現發動機的高轉速、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勢，但其扭矩低，存在偏心振動，對發動機的材料、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。因此在目前的量產車中只有馬自達公司的RX-8和RX-7采用了轉子發動機。既然轉子發動機已經可以實現批量生產并應用于現在的汽車上，可對于民用車來說，其具備如此多的優點卻為何不能普及呢？

　　我們知道，活塞往復式發動機技術已經是十分成熟的技術，無論是設計、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子發動機，但是在現在的民用車上與之配套的底盤、車身、傳動系統、發動機控制系統等構成車輛的主要部件也都是成熟的技術，不需單獨開發，相應的搭配也較為容易。而相對轉子發動機，要將其用于民用車上，就要重新開發用于搭載其的底盤、車身、傳動系統等關鍵部件，這都無形增加了新車的設計制造成本和難度。

　　此外由于對于轉子發動機來說，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，由于轉子發動機是追求高速大功率的發動機，當其在低速運轉時，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動機的扭矩就要極大程度的增大發動機的轉速，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，而轉子發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，這些需求轉子發動機只能滿足大功率，而無法實現低速高扭矩。若將轉子發動機技術用于民用車上，為了緩解期低速低扭的缺陷，又需開發全新的傳動系統，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子發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，活塞往復式發動機已經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子發動機作為自己愛車動力源。最后，由于轉子發動機自其發明以來，其存在上述諸多不足，經過馬自達公司買斷了轉子發動機的技術后，其他汽車公司開發轉子發動機技術也受到了限制，導致轉子發動機技術沒能像活塞往復式發動機那樣普及，轉子發動機依然屬于汽車制造領域的尖端技術，沒有相對成熟汽車技術基礎和制造技術作為鋪墊，使轉子發動機后期維護較為困難，現在的活塞往復式發動機的維護網絡已經相當完善，而采用轉子發動機后，各汽車企業要為其改造全球龐大的維護網絡和配套的設施，讓維修技術人員重新了解轉子發動機并掌握其維護技術也是相當困難的，不像活塞往復式發動機已經沒有了技術障礙。

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

來源：che168