这就是马自达粉天天吹的转子的真相 [复制链接]

转子引擎无疑是最具有美感的引擎之一，莱洛三角形：以等边三角形为基础，以每一个顶点为圆心，边长为半径画弧，三道弧相交而围成的图形就是莱洛三角形。

转子在腰豆形的外旋轮曲线（乱入：反正就是转子绕着偏心轴旋转，其中一个顶点画出来的轨迹）的定子内旋转，三角活塞的旋转运动直接转化为曲轴旋转动能的方式，也比往复活塞更加顺滑；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。

首先泼泼马自达脑残粉的冷水，转子引擎并不是马自达发明的，更不是马自达的专利。答案就在转子引擎的发展历史，具体展开请参看《转得血泪流:转子引擎的血泪史》。运转顺畅、零部件少、功率密度高，这些优点都吸引了世界上不少汽车制造厂尝试生产转子引擎，虽然应用最多的是在飞行器上，但也无妨转子引擎落户卡车（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RZ、铃木RE5等）。

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，留意车门上的转子引擎贴纸。

图：意大利旅行机车制造商MotoGuzzi也曾生产过搭载马自达10A双转子引擎的重机车，然后传动系统的布置就奇葩了，纵置变速箱加传动轴。

图：最终能坚持下来的马自达，可谓在转子引擎身上花费了大量的心力，所谓皇天不负有心人，马自达凭借转子引擎赢尽口碑。

说起转子，大部分马自达粉丝都只会起B，事实上RX-7才是真正的转子战神。初代的RX-7问世以来，转子引擎曾经风靡IMSA系列赛，年RX-7取得了它在该系列赛中单一车系的第一百场胜利，随后也在IMSA地通拿24小时耐力赛中胜出。年至年连庄IMSAGT2公升组别年度桂冠。

相比之下，另一辆被奉为神物的B，其辉煌程度就略显黯淡了。马自达在年成为首个夺得勒芒总冠*的非欧洲车厂，而且也是唯一一辆使用非往复式活塞引擎夺冠的赛车，因此一度被传为佳话。不过马自达的夺冠之路，全赖对手的“帮助”。GroupC原型车组别里当仁不让的是奔驰C11，但在年的勒芒，两台极具竞争力的C11全部掉链子，因为故障退赛，这就让马自达身披55号战袍的B冷手捡了个热馒头。但除了这一次万众瞩目的胜利之外，B在各种原型车赛事中都乏善可陈，“老四”都算发挥出色了，和B们更多的是靠着体育精神在比赛。

图：Goodwood速度节上的勒芒冠*车，醒目的橙-绿拉花来自主赞助商，制衣品牌“RENOWN”。

图：橙-绿拉花的B因夺冠而频繁曝光，其实当年马自达的主色调是右侧的这种白-蓝。RENOWN为车队提供了所有的衣物而获得了这套拉花，然后就让世人记住了将近四分之一个世纪，这个赞助太值了。

图：B的心脏是一副四转子的自然进气26B引擎，基本可以看出是由两副13B“串联”而成的，可发出匹的马力，但为了更合理的燃油效率和稳定性，正赛调低至匹左右。

图：这才是当年的转子天王，RX-7，凭借其耐用度和稳定性（当然这是在赛车界相对而言的，转子引擎机件少，故障的概率也就低些）横扫IMSA。

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，完成吸气和排气的过程，进排气全部交由位于缸壁的孔，旋转时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换气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或者作为发电机使用。

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，也是因此它被选为转子引擎的中心转子，有兴趣的读者可以自行百度百科，词条解释保准亮瞎你。

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。

转子引擎的转子-曲轴转速比：

众所周知，转子和曲轴是通过一个齿轮和偏心齿圈来啮合的，转子带动曲轴，转速比是1：3，也就是说转子转1圈，曲轴转3圈。曲轴齿轮与转子齿圈的啮合直径比例是2:3，也就是说，假设按照两者的轴心都不懂的外啮合来算，其转速比是3:2。那么转速比是怎么算出来的？秘诀就在于这两个部件是内啮合，而且转子是绕曲轴旋转的，也就是说，曲轴轴心固定，但转子的轴心时刻都在移动。如果你细心观察，再加一点想象力，不难发现转子其实是绕着啮合点来转动的，类似于绕着曲轴“公转”，而曲轴则是“自转”，也就是说转子的实际转动半径是转子齿圈的整个直径。但与此同时，曲轴的转动半径就是它本身的半径，所以齿轮与齿圈的传动比（传动半径比）就变成了32/2)=3:1，所以转速比就变成了1:3。

图：曲轴是定圆心自转的，而转子则是绕着曲轴公转，所以转子旋转的圆心应该在两者的啮合点，而啮合旋转半径就是转子齿圈的整个直径。3：1就是这么来的。

转子引擎的排量×2：

转子引擎单颗燃烧室排量cc，双转子就是cc，然后因为转子引擎的做功密度更高，转子转一圈就让每一个燃烧室都做了一次功，而往复式活塞引擎要每一个气缸都走完一次完整的四个冲程，则需要两圈，所以转子引擎的做功密度是往复式引擎的两倍。在很多国家，转子引擎在缴纳税款和计算排放量时，乃至在汽车赛事中，是在实际排量上乘以2的。所以1.3升的13B引擎，其实被计为2.6升的。这也是为什么RX-7的转子引擎可以轻易推动RB26、2JZ之类的“牛肺”才能运用自如的T04Z、T88-33D等巨型涡轮了。

图：转子引擎本身体积小，引擎舱要塞入大涡轮绰绰有余。

图：这就有点过了吧，转子引擎还不能扩缸……

排量计算的小把戏：

1.3升的转子引擎，即便实效排量相当于2.6升，但由于转子引擎的曲轴转速是三倍于转子的，所以假设曲轴是0rpm，这时转子的转速是rpm。这时问题就来了，以RX-8为例，0rpm附近输出匹马力，如果按照2.6L自然进气引擎来看，这样的输出数据看似合理。但反推到转子，凭什么一颗2.6L排量的引擎，以rpm的频率做功，能达到匹马力呢？其实是因为马自达在计算转子引擎排量的时候耍了个小把戏，马自达将三角形转子单面的排量，cc，用来代表单个燃烧室的排量。然而事实上，一个转子是有三个面的，转子旋转一圈，三个面都分别完成了一次完整的四个冲程。这也就意味着，转子旋转一圈，其实际排量应该是三个面排量的三倍！不过笔者也能帮马自达自圆其说：虽然马自达对外宣称的单个燃烧室排量是其实际排量的三分之一，但由于转子转一圈，曲轴才转三圈，也就是如果按照往复活塞引擎计算排量的周期，曲轴转两圈，转子引擎的转子才转过三分之二圈，这时单个燃烧室的排量就相当于cc×2=cc，所以双转子引擎，其总排量就是cc。

cc是怎么来的：

转子单面排量的计算，关于这一点，由于时间关系（实际上是笔者没有深究推导过程，反正照抄了也看不懂），直接摔出公式：3√3（3的立方根）×转子半径（转子中心点到顶点的距离）×转子偏心距（转子内齿啮合半径-曲轴齿轮半径）×转子厚度。13B的转子弧长10.5cm，偏心距1.5cm，厚度8cm，代入数据，得出结果.7立方厘米。

图：红箭头是转子厚度，*箭头是偏心距，蓝箭头是转子半径。

转子引擎在内燃机当中是一个特殊分子，拥有众多内燃机的多个理想化特性，只可惜它身上存在不可克服的一些局限，并不适应汽车复杂的工况需求。马自达即便多努力，本性上的硬伤，是不以人的努力为转移的。转子的确更适合工况稳定的适用场合，连马自达自己都将会使用转子发动机作为增程发电机之用而非直接驱动了。