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汪克尔发动机:从过去到未来的三角革命




汪克尔发动机诞生于德国工程师菲利克斯·旺克尔 (Felix Wankel) 的远见卓识,在内燃机的历史上留下了不可磨灭的印记。


菲利克斯·万克尔
菲利克斯·万克尔

菲利克斯·万克尔 (Felix Wankel):富有远见的先驱:菲利克斯·海因里希·万克尔 (Felix Heinrich Wankel) 于 1902 年 8 月 13 日出生于德国拉尔,对工程、航空和创意设计有着浓厚的兴趣。旺克尔早年的特点是对机器有着永不满足的好奇心。他对航空的兴趣促使他成为一名飞行员,但正是他对飞机发动机的参与才为革命性的汪克尔发动机奠定了基础。汪克尔在航空业的经验激发了他制造更高效、更紧凑的发动机的愿望。


革命性概念的诞生: 20 年代初,Wankel 开始探索转子发动机的想法,这种发动机可以比传统的活塞驱动设计更具优势。 1929 年,他取得了突破,当时他为后来以他的名字命名的概念申请了专利。汪克尔发动机也称为旋转发动机,其转子在外旋轮线(椭圆形)外壳中移动,无需传统的活塞和气缸。


Felix Wankel 的旅程于 1938 年继续进行,对旋转式压缩机进行研究,并在二战后发展成为实用内燃机的开发。 1964 年,NSU Wankel Spyder 成为第一辆配备 Wankel 发动机的汽车。然而,让 Wankel 发动机名声大噪的是 1968 年备受赞誉的年度汽车 NSU Ro80。凭借其双转子发动机,它的时速可达令人印象深刻的 110 英里/小时。


汪克尔转子发动机
汪克尔转子发动机

双转子实现平稳性能:与传统发动机不同,Wankel 发动机采用双转子,驱动穿过其中心的输出轴。这种创新设计不仅将往复运动转换为旋转运动,而且还提供了异常平稳的发动机运行。通过将转子设置为 180° 异相,一个转子可以抵消另一个转子产生的任何振动,确保舒适、愉快的驾驶体验。


挑战与胜利: Wankel 的创新发动机设计遭到了老牌汽车界的质疑和抵制。早期的开发阶段充满了挑战,汪克尔的想法并没有立即得到接受。尽管存在争议,汪克尔坚持完善他的概念,相信它有可能彻底改变内燃机。


1970 NSU RO80
1970 NSU RO80

与 NSU 的合作和许可协议: Wankel 的突破在 20 世纪 50 年代与 NSU Motorenwerke AG 合作时获得了关注。 1957 年,Wankel 发动机的第一台工作原型 DKM 54 点火,产生 21 马力。这次成功的演示导致与多家制造商签订了许可协议,使汪克尔发动机成为人们关注的焦点。


分道扬镳: NSU 和 Curtiss-Wright:1960 年,NSU 和 Curtiss-Wright 签订了一项协议,其中 NSU 专注于中低功率汪克尔发动机,而 Curtiss-Wright 则深入研究高功率变体,甚至适用于飞机应用。随着世界各地的制造商开始探索这项新技术的可能性,这项合作标志着汪克尔发动机历史上的一个关键时刻。


1970年马自达科斯莫
1970年马自达科斯莫

马自达的开拓精神:在早期采用者中,马自达成为开拓者,展示了其对汪克尔发动机的承诺。 1964 年,NSU 推出了第一款旋转动力汽车 NSU Spider,但马自达凭借 Cosmo 110S 和后来的标志性 RX 系列等车型取得了重大进展。马自达致力于解决密封和润滑问题,尤其是顶部密封件,帮助汪克尔发动机成为一种可行的选择。


1975 雪铁龙 GS BIROTOR
1975 雪铁龙 GS BIROTOR

1975 雪铁龙 GS BIROTOR

雪铁龙 GS Birotor:独特篇章

雪铁龙 GS Birotor 于 1973 年 9 月在法兰克福车展上首次亮相,令人惊讶地进入了汽车界。 Birotor 采用水冷双转子汪克尔发动机,拥有简单而有效的设计,具有八个关键元件。其无阀四冲程系统由次摆线、中间部分、侧面部分、旋转活塞和电机轴组成,展示了创新。由于没有振动,双转子完美平衡的设计即使在高转速范围内也能提供极低的噪音水平。


尽管其设计具有开创性,但由于市场动态的变化,特别是 1973 年底出现的能源危机,双转子发动机也面临着早期的消亡。这一时期对燃油消耗的关注在这款独特发动机的命运中发挥了关键作用。


RX-7 时代:马自达 RX-7 于 1978 年推出,标志着 Wankel 发动机传奇的新篇章。通过 RX-7 FB 以及后续的 FC 和 FD 代产品,马自达展示了发动机的强大性能,取得了性能和商业上的成功。 RX-7 的时尚设计和旋转式动力装置成为标志性的,巩固了马自达作为旋转式发动机历史上关键参与者的地位。

挑战和弹性:尽管汪克尔发动机取得了成功,但仍面临挑战,特别是在排放、油耗和耐用性方面。马自达致力于克服这些障碍,开发了 RX-8 的 Renesis 发动机,融合了创新技术以提高效率并减少对环境的影响。


Wankel 发动机的未来:有传言称马自达正在开发一种名为“16x”的新型转子发动机,这让爱好者们对这项创新技术的复兴充满希望。 LiquidPiston 是一家由 Alexey Shkolnik 创立的公司,旨在通过 X Mini 发动机等先进技术为旋转式设计注入新的活力。承诺提高效率、减轻重量和新的热力循环。


虽然细节仍处于推测阶段,但现代、更省油的转子发动机的潜力表明,汪克尔的旅程可能还没有结束。汪克尔发动机可能会在未来的交通运输中开辟出自己的道路。



资料来源:


  1. “旋转(汪克尔)发动机的工作原理。”汽车的工作原理, 链接

  2. “转子发动机及其道路应用简史。”汽车油门, 链接

  3. “马自达的汪克尔转子发动机。”大众力学, 链接

  4. “汪克尔 2.0:转子发动机的回归。” Engineering.com链接

  5. “转子发动机简史”。旋转转速, 链接

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