老说转子机器,拆个13B转子引擎给你看看

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。
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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。
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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。
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图:“灯光灯光!你一个灯光师不好好打灯光,研究上转子了!”
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问:RX8前期高功率引擎和低功率引擎有什么设计上的区别?
答: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。
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图:在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。
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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。
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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。
问: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?
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。
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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。
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图:“L”火花塞。
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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。
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图:第一组进气道只在怠速-5500转(低速)时工作。
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图:第二组进气道在转速5000-7300转时工作。
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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)
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图:打开引擎之前先将机油放干净。
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图:拆掉以后的油底壳。
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图:引擎底部,黑色部分为机油泵在油底壳的吸油孔。
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图:机油喷射柱塞的计量式压力泵。
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图:转子式机油泵。
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图:冷却液水道。
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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)。
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图:这个花齿是机油泵喷射塞的油压泵的驱动齿轮。
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图:像这样用来固定后端盖的穿缸螺丝一共有17根。
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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。
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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。
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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。
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图:角封(corner seal)。
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图:边封,也叫做侧封(Side seal)。
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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。
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图:油封。
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图:上面的开口位置,便是菱封(apexseal)的槽,一共有六条菱封。
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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。
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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。
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图:将转子从偏心轴上取下。
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图:积碳的罪魁祸首,油品问题是逃脱不了的。
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图:缸体上的水道。
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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...
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图:缸体上的“鬼爪”。
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图:已经进入晚期。
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图:13B双转子引擎全家福。
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图:这根轴便是上文中说到的那根偏心轴。
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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。
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。
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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。
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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。
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