相信我,一旦你真正地接触到转子引擎(Rotary-engine)后,你便会被它所吸引——迷人的莱洛三角形(reuleaux triangle)和狂牛般怒吼的声音,恋上它有点像毒品,一边为爱痴迷地彻夜难眠,一边又被繁琐的维护苦恼得彻夜难眠,总之,你很难睡个好觉。
相比之下,小编还算是个幸运的人,仅仅几个月没有睡好觉而已。而其中还有一部分的原因是唯恐不能完成组织交给我的这个艰巨的任务——《无敌大讲堂之13B转子引擎拆解》的写作。文章可以出轨,但小编的文章不能出轨,如果所讲理论有偏差,还望能与各位读者多多交流。
作为当下十分流行的一句话,“且行且珍惜”想必不用小编再多解释。马自达RX-8于2012年停产之后,转子引擎便开始销声匿迹,令很多人感到相当惋惜。作为曾经王者——RX-7的晚辈,转子引擎虽然有着平顺的扭矩输出和更轻的重量,仅凭区区1.3L的排量就能带给驾驶者大排量跑车的驾驶感受,不过由于全球环保法规日趋严苛,天生排放污染较为严重的转子引擎逼于无奈退出了市场,而马自达最后一款使用转子引擎的车款是RX-8,其1.3升双转子引擎最强马力达到250匹,不过可惜的是它在2012年也终于停产了。
如果阁下是转子引擎的死忠粉,一定还会对《不懂这些别侃转子 转子引擎冷知识解剖》这篇文章有印象,作者曾颖卓在文中无比煽情地写到“转子引擎无疑是最具有美感的引擎之一……”,想必他的前世是一根偏心轴吧……
图:转子引擎的进气系统就这么简单,节气门-进气歧管-进气道,然后从燃烧室靠上的那个孔进入燃烧室。靠转子扫过产生的负压吸气,排气亦然。
主讲人闫旭,转子引擎技师,业内称呼“小白”,是个不多见的专(dou)家(bi)。毕业于北京联合大学机电学院,大学五年一直接受日本RE雨宫、FUJITA engineering、Knight Sports的国内市场负责人的技术培训。2011年建立自己的品牌“WORK-RRC”,这个名字看似简单,但很有深意。“WORK”英文全称“Working on real knife”,中文意思是真刀实干,体现出他们认真的工作作风。“RRC”英文全称“Rotary racing club”,中文意思是转子竞速俱乐部,很简单的表明了他的市场指向。
从知道、学习、理解,再到组装转子引擎,经历了这些过程。本期的主人公对转子引擎已经进入走火入魔的境界。法拉利、兰博基尼这些世界著名的超级跑车,在这样一个经过了转子精神洗礼的人面前,早已变得不复存在。从他开始接触转子引擎的那天,誓将转子精神延续下去,让世人了解到转子引擎真正凶悍的一面。转子引擎在他心里是个不朽的传奇。
图:左为本期主讲人小白,右为竞技车改主理人杨有伟。感谢他们给予我们的技术支持和场地支持,欢迎两位!啪啪啪啪啪啪……嗯?!鼓掌是这个声音?
图:小白在向我们展示他最近的劳动成果。再次感谢小白对我们拍摄的支持和配合,以及对小编各种白痴问题的解答,和对小编后期在写作过程中不分昼夜发问的耐心。
废话说得够多了,下面进入正题,还未等进入拆解阶段,我和我的小伙伴同事们便已经难以抑制地用各种白痴问题轰炸小白了。(自从看完了某期《暴走大事件》,小编再也无法直视“小伙伴”这个词了)
图:我为刀俎,它为鱼肉。肢解之前的最后一张“全尸”照片。这台引擎的型号为13B-MSP。13B引擎共搭载在三款不同的车型上,分别是FC时代的13BT和RX-8时代的国内版(SE17)/日本版(SE3P)的13B-MSP。
图:“灯光灯光!你一个灯光师不好好打灯光,研究上转子了!”
图:当一个老师真的很累,尤其碰上像我们这样的好学爱问、善于发现的学生。
ModiAuto:RX8前期高功率引擎和低功率引擎有什么设计上的区别?
小白:RX8前期高功率引擎最明显的特征就是有6个喷油嘴,而低功率版的引擎只有4个喷油嘴。
图:在小白的右手后面还有一只黄色的喷油嘴,由于被手遮挡所以只圈出了能看到的5只喷油嘴。
图:其次是进气道,高功率版的引擎多了一个高转辅助进气阀,这是最明显。
图:第三个区别就是机油喷射嘴,在引擎工作的时候负责密封和润滑。前期有两个,后期版的有三个。新款RX8的机油喷射嘴喷射油管使用的电子高压泵,而前期用的则是机械泵,相比之下后期的压力更稳定。
ModiAuto:转子引擎的火花塞和普通往复式引擎的火花塞有什么区别吗?
小白:从安装位置到型号都有区别的。转子引擎火花塞分为“L”和“T”,“T”字的火花塞负责在引擎启动时工作,此时“L”跟从;进入档位以后,“L”火花塞工作,“T”火花塞跟从。
图:左侧为“L”火花塞,右侧为“T”火花塞,它们的模样是不一样的。
图:“L”火花塞。
图:“T”火花塞
前期高功率版的13B引擎采用了3组进气道,以满足不同转速区间的需求。中间一组面积最小的进气道在怠速-5500转(低速)时工作,左右两侧下方面积稍大的进气道在转速5000-7300转时工作,左右上方面积最大的进气道在转速7300-9000时工作。
图:第一组进气道只在怠速-5500转(低速)时工作。
图:第二组进气道在转速5000-7300转时工作。
图:第三组进气道在转速7300-9000时工作。(图为左侧进气道,共有左右两个)
图:打开引擎之前先将机油放干净。
图:拆掉以后的油底壳。
图:引擎底部,黑色部分为机油泵在油底壳的吸油孔。
图:机油喷射柱塞的计量式压力泵。
图:同事沈翀这时在一边指着一旁的RX-8说:“这车我好像在我们家XXX附件见过。”小白:“对,我经常去那边。”
—“我以前还老看见一个红色的。”
—“对,这车贴膜之前就是红色的”
—“我以前还见过一个银色的”
—“这个车经历过4个颜色,银色只是其中的一个”
沈翀一头汗:“我说北京RX-8怎么这么多!”
—“其实就是这一辆……”小白的汗比我们都多……
图:转子式机油泵。
图:冷却液水道。
图:拿掉链条后的机油泵动力源(上面的轴)和转子式机油泵(下面的轴)。
图:这个花齿是机油泵喷射塞的油压泵的驱动齿轮。
图:像这样用来固定后端盖的穿缸螺丝一共有17根。
图:后定位齿轮。作用是给转子定位,运转的时候给后转固定轴心,前转子同样也有。
图:即便拧掉了穿缸螺丝,也很难将后端盖从缸体上拆卸下来,可见引擎的密封不是一般的好。
在进行实物拍摄之前,小编觉得很有必要将这张傻瓜图放在最前面,因为越往后面看,便会觉得自己越傻瓜。
图:角封(corner seal)。
图:边封,也叫做侧封(Side seal)。
图:拆下来的边封小白都用胶带粘在了白纸上,并做了标记,以免在安装的时候找不到原有的位置,造成密封不好的后果。
图:油封。
图:上面的开口位置,便是菱封(apex seal)的槽,一共有六条菱封。
图:菱封弹簧,安装在菱封下侧,使菱封可以在槽里上下运动,达到和缸体密封的作用。
图:如果没有这么多头疼的问题,小编还是觉得转子引擎很迷人的。
图:将转子从偏心轴上取下。
图:积碳的罪魁祸首,油品问题是逃脱不了的。
图:缸体上的水道。
图:用作密封的菱封寿命不算长,一旦打开引擎更换之后,常常因为手工不佳导致重装之后狂烧机油。转子本来就不是一款“凉快的机器”,这下导致引擎温度很容易过高。还有就是被称为“鬼爪”的刮痕,其实引擎磨损很正常,只是转子特有产生的“鬼爪”(缸体上的划痕,下文有介绍)如果长此以往,又会对菱封产生密封影响,真是环环相扣...
图:缸体上的“鬼爪”。
图:已经进入晚期。
图:13B双转子引擎全家福。
图:这根轴便是上文中说到的那根偏心轴。
图:偏心轴上的机油孔,机油由此进出,传导到转子给转子润滑。
看完了这一期的无敌大讲堂,相信有不少读者的大脑也会出现“脑仁涨、不消化”,没事,这多半是以前学到的转子引擎知识太少,再来学一点就好了。
要说这一期的大讲堂为什么会讲到冷门且保有量低的转子引擎呢?转子引擎设计如此精妙,而且驱动部件少,为什么如此难以普及呢?除了众所周知的引擎燃烧室内壁磨损大,需要频繁大修之外,转子引擎也正正因为其部件少,可以提升的空间也因而被局限了。就拿进排气效率来说,因为转子是通过旋转,改变每一个面的面积,从而完成吸气和排气的过程,进排气全部交由位于缸壁的孔,以及转子旋转产生的负压和正压来吸气和排气,这种换气方式是绝对被动的,相较之下往复活塞式引擎通过凸轮轴打开进排气门就主动得多,凸轮轴角度、凸轮轴驼峰高度、凸轮轴正时、气门大小,全都是可控的,甚至还发展出VTEC、Valvetronic、VVT等一系列的气门技术,来改良不同工况下的进排气效率。由此造成的就是转子引擎低转时换气效率不佳、燃烧效率低、低扭不足等问题。另外一点,转子引擎备受诟病的低扭不足的问题,就是转子引擎喜好高转而衍生出来的两面性。由于转子引擎的旋转部件转动惯量低,对突如其来的负载变化相当敏感,因此怠速以及起步较不平稳。所以转子引擎更适合相对比较稳态的飞行器使用。
图:莱洛三角形转子,成为转子引擎的标志,所谓心脏的心脏。它有一些有趣的几何特性,也是因此被选为转子引擎的中心转子。
除了应用在飞行器上的大部分转子引擎以外,它的这些优点还吸引了世界上不少汽车制造厂尝试生产转子引擎,甚至于卡车(马自达将转子引擎应用在各种车型,轻型卡车也不例外,另外中国二汽在七十年代曾经试制过一批转子引擎轻卡车)、摩托车(雅马哈RZ201、铃木RE5等)。当然,随着引擎制造技术的发展,往复活塞引擎的各方面表现得到长足的进步,然而转子引擎耐用性、高油耗的情况受限于其设计的先天不足,随着往复活塞引擎优势日益凸显而越来越明显,最终绝大部分曾采用过转子引擎的车厂都先后退出了转子引擎阵营。由始至终坚持,并将转子引擎的魔力发扬光大的,只剩下马自达一家。
图:NSU与奥迪关系密切,所以奥迪也曾推出过装载转子引擎的汽车,例如这辆奥迪100,留意车门上的转子引擎贴纸。不过随着后来的种种原因,转子引擎现在成了马自达的独门绝技。
在1960年,马自达与拥有汪克尔引擎(即“转子引擎”)专利的德国NSU公司草签协议,算是将这一技术的核心收入囊中。然而事情却没有那么顺利,NSU送往马自达的试验品“40A”,基本属于一台残缺品。引擎在空转时,激烈振动外加不断涌出白烟,且燃油消耗惊人。如果,当时马自达将这个完全达不到实用化要求的引擎舍弃,没有坚持对转子引擎的研发,今天这台13B也就不会出现在我们眼前。
转子引擎的转子每旋转一圈就作功一次,与一般的四冲程引擎每旋转两圈才作功一次相比,具有高马力容积,而且积较小、重量轻、低重心,是很具潜力的引擎。尽管转子引擎同时还有耐工作强度不如往复式引擎高强的缺点,在升级改装上受着多方面的制约。但是转子引擎就是转子引擎,RX就是RX,永远都是独一无二的,不可取代的。
由于转子引擎并不需要凸轮轴、气门、气门弹簧等复杂的配气机构,依靠转子本身的扫气过程就能完成换气,没有凸轮轴敲打气门摇臂的声音,略显躁狂的排气声,这让转子引擎拥有一副无论是“V”多少都不能比拟的独特的嗓音——也正是被称为“怒吼狂牛”的原因。
文章写到这里,小编总算咽了一口气松了一口气,终于写完了……不过看着他们满足的样子,小编感到很欣慰。
图:再次感谢小白给予我们的技术支持和竞技车改给我们提供的场地支持,看着你们满足的样子,我也好开心……
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