現(xiàn)在基本所有的內(nèi)燃機(jī)都是采用的往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī),我們平時說的四缸、六缸就是汽缸和活塞的數(shù)量,而其實往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī)并不是唯一的內(nèi)燃機(jī)形式。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)就是另外一種形式,其特殊的運(yùn)轉(zhuǎn)方式和機(jī)械結(jié)構(gòu),被無數(shù)車迷津津樂道,而其充滿艱辛的發(fā)展道路,也楊全這個半車迷唏噓不已。
作為日企發(fā)動機(jī)廠混過半生的人,楊全不僅專注于往復(fù)式活塞發(fā)動機(jī),更是閑暇時候了解其余種類的發(fā)動機(jī),轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)便是其中之一。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)學(xué)名汪克爾發(fā)動機(jī),發(fā)明者是德國人菲利斯?汪克爾(Felix Wankel)。首次問世時,媒體也稱其為“連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)”。
其實在這之前,連桿和曲柄機(jī)構(gòu)的發(fā)明人沃特?詹姆斯也曾研究過轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī),但最終僅停留在概念上。直到1957年,汪克爾將其實用化。
1957年2月,汪克爾成功開發(fā)出了原型機(jī)DKM 54,這是世界上第一臺無活塞回轉(zhuǎn)型發(fā)動機(jī),因此這種發(fā)動機(jī)也被稱為汪克爾發(fā)動機(jī)。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)是將空燃混合氣燃燒產(chǎn)生,膨脹壓力直接轉(zhuǎn)化為三角形轉(zhuǎn)子和偏心軸轉(zhuǎn)動力,所以不需要設(shè)置連桿,進(jìn)氣口和排氣口依靠轉(zhuǎn)子本身運(yùn)動來打開和關(guān)閉。不再需要配氣機(jī)構(gòu),包括正時齒帶、凸輪軸、搖臂、氣門、氣門彈簧等,而這在往復(fù)式發(fā)動機(jī)中是必不可少一部分。
綜上所述,轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)組成所需要部件大幅度減少。零件減少對于世界上所有的商人來說,那就意味著成本的減少、組裝工序減少,那樣就可以更有優(yōu)勢參與競爭。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的體積就可以很小,又因為沒有了活塞的往復(fù)式直線運(yùn)動,它運(yùn)行時振動小,更平順。最后轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速也更容易做得更高,升功率方面的優(yōu)勢很大,NSU試制的DKM原型機(jī)最高轉(zhuǎn)速竟然達(dá)到了17000rpm。
其優(yōu)點(diǎn)是第一是高轉(zhuǎn)速大功率,第二是重量輕,油門響應(yīng)快。
首先,轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)比普通活塞式發(fā)動機(jī)要輕很,那么運(yùn)動慣性就小,這樣有利于提高轉(zhuǎn)速,而且油門響應(yīng)特別快。
體積也比普通活塞式發(fā)動機(jī)小,更有利于布置,能更輕松做到前后軸50:50?重量分配。而且也有利與車身前端造型,可以讓引擎蓋設(shè)計得更低,提高駕駛者視野和拓展車內(nèi)空間。
擁有這么多優(yōu)點(diǎn),轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)在當(dāng)時基本就屬于黑科技了。因此當(dāng)1960年汪克爾在德國工程師學(xué)會的會議上公開發(fā)表自己發(fā)明的“神器”時,世界是震驚的。(大家看到一片新天地,和現(xiàn)在的新能源是一樣的)
當(dāng)時很多人認(rèn)為它必然會取代活塞式發(fā)動機(jī),是未來發(fā)動機(jī)的發(fā)展方向。于是紛紛找到NSU公司希望獲得授權(quán),NSU公司拒絕并自行應(yīng)用在自家車上,想法雖好但是實際情況是NSU公司無法解決轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的技術(shù)難題。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)上的密封條在運(yùn)行中不斷摩擦轉(zhuǎn)子室內(nèi)壁,時間長了會造成密封不嚴(yán)、轉(zhuǎn)子室內(nèi)壁劃痕等問題,“惡魔的抓痕“的波狀磨損更是讓人難以解決”。因為燃燒時間短暫,轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)在油耗和排放方面都有著先天劣勢。
隨即為了獲取轉(zhuǎn)讓費(fèi)用于進(jìn)行研究,NSU公司授權(quán)了幾乎所有的車企。
代表著先進(jìn)生產(chǎn)力,所有當(dāng)時誰也無法忍受技術(shù)變革中落后于別人,大家紛紛交了學(xué)費(fèi)獲得了入場券。
包括勞斯萊斯、保時捷、雪鐵龍、阿爾法?羅密歐,還有鈴木等公司,在獲得授權(quán)后,都將其結(jié)合自身技術(shù)優(yōu)勢,開發(fā)出適合自家產(chǎn)品的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。這個時期的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī),呈現(xiàn)出百花齊放的姿態(tài)。
面對轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)取代活塞發(fā)動機(jī)的大趨勢(至少當(dāng)時的人們普遍認(rèn)為這是大趨勢),中國的決策者和“汽車人”們也沒有無動于衷。
楊全了解當(dāng)時60年代時候,國家政策就是期望就把轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)裝在貨車上,開始嘗試走與國外不一樣的道路。當(dāng)時的口號是“國外沒有的,我們紅色國家一定要發(fā)明創(chuàng)造出來”,本著這種大無畏的革命樂觀主義精神,津城開始了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)貨車TJ140的研制工作。
最關(guān)鍵的發(fā)動機(jī)研制任務(wù)落在了津城動力機(jī)廠的肩上,為此,該廠在1968年專門成立了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)車間。然而正值運(yùn)動中的我們并沒有條件像西方車企一樣從NSU取得授權(quán)。
所以做法也很簡單,和楊全現(xiàn)在處理頂桿機(jī)一樣,從國外購買一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī),然后進(jìn)行拆解研究,逆向開發(fā)。
僅用一年的時間,津城動力機(jī)廠就研制出代號2110型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
1969年,代號2110型的雙轉(zhuǎn)子汽油發(fā)動機(jī)研制成功,按照規(guī)劃,這臺120馬力的發(fā)動機(jī)主要用于4-6噸載重貨車和公交車上。隨后,TJ140的車身也在津城貨車修理廠順利完工。
這一年11月,搭載轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的TJ140正式下線。這比馬自達(dá)引以為傲的第一臺轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)車型Cosmo Sport晚了僅僅兩年時間。
TJ140貨車下線后立即進(jìn)行了長途道路測試,當(dāng)時兩家工廠的工人們駕駛滿載著4噸米和鹽的TJ140卡車從津城出發(fā),途徑蜀中、靈芝,最終到達(dá)天空之城,在天空之城過完春節(jié)后工人們又拉著一車當(dāng)?shù)氐呐Fぁ⒙谷住⑾x草等物資返回。全程近萬公里的路程中包括了極度艱險的川藏公路,然而TJ140經(jīng)受住了考驗,安全返回了津城。
然而最終的結(jié)果楊全只知道津城貨車修理廠的TJ140卡車最終僅僅被安排生產(chǎn)了40臺,而津城動力機(jī)廠的2110型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)產(chǎn)量也不足百臺。之后轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)就淹沒在了歷史塵埃之中,不過這樣也好,畢竟現(xiàn)在看來,這是個無底洞還不知道有多深。
……
世界范圍中看,只有馬自達(dá)的成績可以拿出來值得一說。
在其他車企里,轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)是錦上添花的項目,但對于當(dāng)時東洋工業(yè)來說,這是唯一的救命稻草了,如果研發(fā)失敗東洋工業(yè)將被兼并。當(dāng)時RB的政策是小型車企唯有自己擁有“芯”才能避免被兼并,
這家“東洋工業(yè)有限公司”就是后來的馬自達(dá),當(dāng)時的東洋工業(yè)運(yùn)營狀況很差,面臨被吞并的境地。時任社長松田恒決定放手一搏,死馬當(dāng)活馬醫(yī),他認(rèn)為轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)是那根可以挽回公司局面的救命稻草。
于是1961年2月,東洋工業(yè)向當(dāng)時掌握轉(zhuǎn)子技術(shù)的NSU支付了2億8千萬日元的費(fèi)用,獲得了轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的研發(fā)許可權(quán)。
自此,轉(zhuǎn)子技術(shù)跨入馬自達(dá)時代。
讓全世界瞠目的是,這家名不見經(jīng)傳的RB小廠竟然把這塊硬骨頭啃下來了,而且還相當(dāng)成功,當(dāng)時馬自達(dá)旗下幾乎所有車系都有配備轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
馬自達(dá)憑借異乎尋常的拼命三郎的精神終于將轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)帶入了實用化。
現(xiàn)在的馬自達(dá)正處于人生得意馬蹄疾的時刻,量產(chǎn)車型的轉(zhuǎn)子引擎在北美大放異彩,賽場上也是有所斬獲。但是楊全知道槍打出頭鳥,再過幾年國際汽聯(lián)在賽場上禁止轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)時候,馬自達(dá)的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)路也都走向迷茫路,最終在2012年RX-8停產(chǎn)過后正式退出馬自達(dá)的舞臺。
……
測試可以交給別人負(fù)責(zé),但是見見當(dāng)年參與津城動力機(jī)廠的2110型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)參與者,這是得親自見面。楊全拉著袁慶禮急沖沖地奔回研究組,轉(zhuǎn)了一圈也沒有看到新的面孔,眼巴巴得看著袁慶禮,等他的下文。
袁慶禮雙手一攤,學(xué)著從外國舶來的電影中聳肩說道:“我又沒說他今天上班?”
“還在家中啊?那我們?nèi)ニ依锇伞?br />
二話不說,拖著袁慶禮再次出門。研究組身靠吳家村自行車廠,現(xiàn)在交通工具自然也是單車變摩托了。
一臺女士熊貓一代排氣管嘟嘟地冒著煙沖了出去。座椅上,楊全摟著袁慶禮的腰,畫風(fēng)怪異。
袁慶禮在騎著車也察覺了情況似乎有點(diǎn)不對,轉(zhuǎn)開話題大聲喊道:“那啥,等下見到吳浩記得和他說,不要把所有的注意力都集中在女士踏板上,男同志的苦楚也得體諒一下啊”
“有道理,我一定轉(zhuǎn)達(dá)”
“那啥,我想問下,為什么我們一定在騎一輛車?明明門口還有好幾輛空著的”袁慶禮帶著頭盔回頭喊道。
“是個好問題,我也想這么問你的”
“那啥,我還想問下,我記得你要買車的,現(xiàn)在情況怎么樣了?”繼續(xù)轉(zhuǎn)移話題,這種尷尬地聊天袁慶禮真的受夠了。
說道汽車楊全突然想起來了,這都過去這么久了還沒有收到消息。豐田海獅還在排隊中,加點(diǎn)錢還能解決插隊的問題。但是大眾桑塔納卻是毫無聲息什么時候能排到隊,什么時候能拿到車誰都不知道。
“是個好問題,我也不知道如何回答你”楊全誠實地說道,話說熊貓一代設(shè)計的時候座椅就短,比較適合兩位體瘦的女同志乘坐。但是放在楊全和袁慶禮身上就略顯尷尬,雖然后面的楊全抱著人不會出現(xiàn)身體反應(yīng),但是這個擁抱地姿勢讓路邊人看起來就這么充滿了遐想呢。
楊全一路顛簸恨不得拿著繩子把倆人捆扎在一起,但是看到袁慶禮騎了二十分鐘后松開油門就知道即將到達(dá),連忙把手縮在背后反抱著后備箱。
“就是這里了,等下我來敲門”袁慶禮停車敲門。
“老李,我袁慶禮,在家嗎?”門沒關(guān),袁慶禮在門口敲門避嫌大聲喊道。
敲門視作通報,門關(guān)不關(guān)不要緊,要緊的是入室須經(jīng)主人同意。若不敲門,若不獲準(zhǔn),如何知道主人方不方便,合不合適。有的人一直被認(rèn)為“目中無人”,雖百思不得其解,其實可能就是這種失禮惹的禍。入室敲門為百禮之首,得體的舉止是通行無阻的護(hù)照。禮貌不一定總是智慧,可是不禮貌總讓人懷疑其愚蠢。
“進(jìn)來吧,袁師傅,門沒關(guān)”主人李敬賢喊道。
楊全尾隨袁慶禮手扶著木門進(jìn)入,入眼看到這家并不富裕。房間不大,室內(nèi)的光線昏暗。努力撐大吸收光線得窗戶給人一種溫暖的頹廢感。墻面被書桌上小臺燈燈光籠罩的不知是黃色還是白色。房間里沒有什么家具,一張桌上凌亂的堆放著一些書本,還有一些沒有吃完的飯菜。
“不好意思,房間有點(diǎn)亂,也很久沒有打掃了。”李敬賢看見楊全進(jìn)來手拙急忙地收拾出兩張舊凳子。李敬賢夫人和孩子在幾年前去世了,精神食糧就是這些裝滿屋子的書籍,對他來說活著不是用來吃飯的,吃飯只是為了活著。所以平日里都是隨便應(yīng)付吃兩口。
“不用忙,不用”袁慶禮看著李敬賢端起杯子要去倒水,連忙阻止道。“今天過來是介紹個朋友,他對你當(dāng)年的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)研究經(jīng)歷是特別崇拜,非要拉我過來見見你”
“你好,我是楊全,特別佩服崇拜轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的成功研究”楊全知道和書呆子交流,只要聊到他研究地東西就一下搔到軟處。
“哪值得崇拜,我當(dāng)年也是貢獻(xiàn)了一點(diǎn)點(diǎn)力量。”李敬賢撓著頭覺得害羞地說道,楊全不小心看到有幾根頭發(fā)隨著地球引力飄落在菜盤子里了。“可惜了后面因為缺陷太多,資金不足夠沒法繼續(xù)研究了。”
“什么缺陷?”
“油耗高、零件損耗快”
楊全知道由于轉(zhuǎn)子的三個頂角負(fù)責(zé)密封(頂角上也有類似活塞環(huán)一樣的密封件),并且長期處于無法良好潤滑的情況下工作,導(dǎo)致其過早的磨損。雖有很多種方案進(jìn)行了改進(jìn),例如將氣缸壁進(jìn)行瓷化(對氣缸壁表面進(jìn)行陶瓷化,可以減少摩擦,并且在無潤滑的情況下更耐高溫)但最終的結(jié)果是很多零件都是高損耗。
“還有呢?”
“發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致只能采取點(diǎn)燃式而不能采用壓燃式,即只能用汽油作為燃料而不能用柴油,這也是缺陷。要細(xì)說缺陷太多了,最重要的是政策,這個國家一切的看政策。”
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