文革时期研制 中国转子发动机的故事

2021-12-14 09:29:05 作者:问答叫兽
中国自己的转子汽车

说到旋转发动机,你首先想到谁?马自达,对吗?是的,马自达在转子发动机的开发上投入了比任何其他汽车公司都多得多的努力,并取得了许多成就。但是,这个世界上只有日本人能造转子发动机吗?

●中国自主转子发动机汽车

故事是这样的,上世纪查成交价|参配|优惠政策)60年代,面对转子发动机取代活塞发动机的大趋势,中国的政策制定者和“汽车人”并没有无动于衷,为了避免在技术创新上落后,决定自主研发转子发动机汽车。据报道,上世纪查成交价|参配|优惠政策)60年代末,主管经济工作的副总理李先念在天津的一次会议上提到:“中国想自己造转子发动机汽车,外国把转子发动机装在汽车上,中国把转子发动机装在卡车上。”

当时的口号是“外国没有的东西,必须由我们社会主义国家发明创造”。基于这种大无畏的革命乐观主义精神,天津开始研发回转发动机货车TJ140。发动机研制的最关键任务落在天津动力机械厂肩上,该厂于1968年建立了转子发动机车间。然而,在文革期间,中国并不像西方车企那样具备获得转子发动机发明者NSU公司授权的条件。我们的做法很简单:从国外买一台转子发动机,然后拆解研究,反向开发。

1969年,代号为2110的双转子汽油发动机研制成功。根据计划,这台120马力的发动机主要用于4-6吨卡车和公共汽车。随后,TJ140的车身在天津货车修理厂顺利完成。今年11月,配备转子发动机的TJ140正式下线。这比马自达引以为豪的首款转子发动机车型Cosmo Sport只晚了两年,现在想想也很自豪。

据参与整个制造和测试过程的老工人魏忠奇介绍,TJ140的实测最高时速达到了140公里/小时,非常不寻常,但这款车的主要问题是油耗高、噪音大。现在看来油耗高是转子发动机固有的不足,而噪音大则属于当时的装配工艺。

TJ140卡车下线后,立即进行了长途路试。当时两个工厂的工人开着装着4吨米盐的TJ140卡车从天津出发,途经Xi安、成都和灵芝,最后到达拉萨。拉萨春节过后,工人们带着一卡车当地的牛皮、鹿茸、冬虫夏草等物资返回。全程近万公里,包括极其危险的川藏公路,但TJ140经受住了考验,安全返回天津。

在计划经济时代,由国家决定生产多少工厂产品并出售给每个人。最终,天津货车修理厂仅安排生产TJ140卡车40辆,而天津动力机械厂2110转子发动机产量不足100台。如此接近世界领先水平,转子发动机的卡车被淹没在历史中。

●中国转子发动机车

故事还没有结束。上世纪70年代,我国再次启动了转子发动机汽车的研发,这就是上海SH750。只是因为这款车型还没有投入量产,所以目前能得到的信息非常少。根据有限的资料,SH750是上海汽车拖拉机研究所于1975年为上海品牌汽车开发的换代产品。两年后,两款原型车试制成功,其中一款搭载了国产转子发动机,但目前还没有这款发动机的开发者和参数的数据。

从网上曝光的车型图片可以看出,SH750是四门轿跑,直线属于70年代流行的设计,C柱和后备箱线条向下滑动,营造出属于那个时代的时尚归属感。当时上海汽车拖拉机研究所设计这款车的目的不仅仅是产品。他们的深层目的是通过SH750的研发,形成设计中心、技术中心和试制中心,建立我们自己的汽车研究体系。

因此,SH750的设计采用了从设计图到模型的正规化流程。但据说SH 760的改进型SH760a是上海汽车厂设计的,导致更先进的SH750没有投入量产。虽然这很遗憾,但SH750的设计和制造培养了一批汽车人才。后来,上海大众和上海通用泛亚设计中心的许多中国领导和骨干都来自这个研究所。

前不久,微博上有网友爆料,全球“限量生产”的两款SH750汽车甚至出现在一部电影中。这是一部1980年上映的国产科幻电影,名为《珊瑚岛上的死光》,其中SH750只展示了几个场景,但也获得了眼尖网友的认可。对了,抛开话题不谈,虽然电影上映已经30多年了,演员们的表演都带有浓重的舞台口音,但剧情还是挺吸引人的,而且今天国内大片也不多,感兴趣的朋友可以上网看看。

当你看到这个的时候,你可能会说,你说的太生动了,两辆车都没有成功!没错。事实上,即使没有十年的动荡和计划经济,这两款车也很可能无法成功,因为不仅是中国,转子发动机也像是一个诅咒,几乎所有研究它的汽车公司最终都会失败。我们来详细说说转子发动机的“心路历程”。

转子发动机的致命诱惑

●旋转发动机是怎么来的?

在讲故事之前,我们先来了解一下转子发动机是从哪里来的。众所周知,转子发动机不是日本人发明的,它的“亲爱的爸爸”是德国工程师——菲力·汪克尔。早年,汪克尔博士在纳粹德国帝国航空空部门工作,专门研究飞机和鱼雷的油封和旋转阀。战后,汪克尔被盟军关押了一段时间。获释后,他于20世纪50年代初加入NSU补给站,开始专心研究新型发动机。

这个NSU车辆段后来被大众收购,与汽车联盟合并成为现在的奥迪公司,所以NSU应该算是奥迪的第五个“圈”,但或许是为了向国际奥委会致敬,奥迪并没有将其四环LOGO改成五环。当然,这是另一个故事。

让我们继续谈论汪克尔的新研究。我不需要告诉你,你一定猜到了。他开发的新发动机就是今天的主角——转子发动机。1957年2月,汪克尔成功研制出原型DKM 54,这是世界上第一台无活塞旋转式发动机,因此这种发动机也被称为汪克尔发动机。

●旋转发动机的致命诱惑

转子有很多优点。首先,它的转子一转可以做功三次,而四冲程活塞发动机两转只能做功一次。另外,因为没有曲轴,传统的进排气门、凸轮轴等一系列零件,旋转发动机的体积可以很小,而且因为没有活塞的往复直线运动,所以振动更小,运行更平稳。最后,转子发动机的转速更容易更高,功率增加有很大的优势。NSU试制的DKM样机最高转速其实达到了17000转,简直逆天。

有这么多优点,转子发动机在当时基本上是一项黑科技。因此,1960年,当汪克尔在德国工程师学会会议上公开发表他发明的“神器”时,全世界都震惊了:这个产品简直代表了先进生产力的发展方向!当时很多人认为必然会取代活塞式发动机,于是纷纷找到NSU:“能不能跟我们分享一下技术?”

面对大家热情分享技术的要求,善良的NSU能说什么?我当然不同意!我花了很多钱在我开发的技术上,我相信我会自己使用它!因此,1960年,NSU在自己的小型汽车Prinz上安装了30马力的KKM 250转子发动机。

在对现有车型进行小规模测试后,雄心勃勃的NSU决定开发一款带有转子发动机的全新车型,这就是双座跑车NSU Spider。但是,俗话说,理想很丰满,现实很骨感。一心要用新技术生火的NSU,发现自己并不能完全解决转子发动机面临的技术难题。

由于燃烧时间短,转子发动机在油耗和排放方面存在固有的缺点。更重要的是,随着转子的转动,转子顶部三个气封的气密性会逐渐降低。此外,由于转子的气封不断与转子壳体内壁摩擦,被称为“魔鬼爪痕”的波浪形磨损更难解决。

现在NSU面临的情况有点尴尬。继续研发,没钱;放弃,但不是心甘情愿。后来,德国人想出了一个好主意——“卖和吸”!他们对全世界的工业企业说:“难道你们对我的黑科技不感兴趣吗?加油加油。我会和你分享专利!只需要一点许可费,然后和我分享结果!”

面对新技术的诱惑,几乎所有车企都坐不住,没有人能抵挡先进生产力带来的诱惑,也没有人能忍受在技术变革中掉队。然后NSU赚了很多许可费,所以才能够继续自己的研发。1964年,NSU蜘蛛模型终于问世。1967年推出的NSU Ro 80获得了当年“年度车型”等多个奖项。

转子发动机的“诅咒”

●谁在研究旋转发动机?

20世纪60年代,除了少数“木头人”玩家,全球几乎所有主流车企都投入到转子发动机车型的开发中。劳斯莱斯于1965年获得柴油转子发动机授权,研发出R系列发动机,并计划将这些发动机用于军事。

通用汽车也购买了许可证,并承诺与另一家美国汽车公司AMC出售自己的转子发动机。相对而言,法国人足够聪明,选择了风险更小的方法:雪铁龙和NSU联合成立了一家名为Comotor的公司,专门研发转子发动机,并将这家公司生产的转子发动机组装成自己的M35和GS Birotor车型。

与其他国家的车企相比,德国本土企业对转子发动机技术更感兴趣。奔驰是强大的。它绕过单转子和双转子,直接开发出代号M950F、直喷燃油的三转子汪克尔发动机。C111概念车配备了这款发动机。第二年,甚至造出了一台四转子汪克尔发动机。

除了奔驰,NSU授权的德国工业企业还包括man、保时捷、蒂森克虏伯、克罗克纳·洪堡·多伊茨、IFA、福特德国。也有类似热情的日本人,不算我们熟悉的马自达。被授权开发转子发动机的日系车企包括丰田、日产、铃木、川崎、马洋、雅马哈等。

为什么那么多成熟的车企要去研究一项不成熟的技术?当时人们普遍认为转子发动机必然会取代活塞发动机。如果不早点学习,以后的游戏恐怕没人带你玩了。就像二战后,世界航空空行业大步迈入了喷气时代,而无论你的活塞发动机有多好,都注定是死路一条。

●旋转发动机的“诅咒”

转子固有的优势深深吸引着各国的车企,但它的问题也像魔咒一样笼罩着研究人员。最早的发明者NSU,一头扎进转子发动机的研究,却没能走出来。尽管获奖无数,但Ro 80轿车在市场上被忽视了。可怕的是其他转子发动机车也差不多。后来NSU被收购的很惨,成为奥迪的第五圈,这也和它在转子发动机上的过度投入有很大关系。

此外,前面提到的劳斯莱斯R系列柴油转子发动机最终只停留在研发阶段;最终,不仅AMC没有等到通用开发的转子发动机,通用自己也没有使用。奔驰C111概念车从未走出概念阶段;其他车企的情况也差不多,研究了一段时间就放弃了。

唯一的例外是马自达。当时日本的政策是小型车企只有具备“独特技能”才能避免被兼并,所以马自达在转子发动机的研究上孤注一掷。令全世界惊讶的是,这家名不见经传的日本工厂居然把这块硬骨头啃了下来,而且相当成功。当时,几乎所有的马自达汽车都配备了转子发动机。

还记得我们谈到转子发动机的先天缺陷吗?是的,它需要油。这并不是太难接受,毕竟它有这么多优点。然而,在马自达成功地将转子发动机投入实际使用后不久,第一次石油危机爆发,油价飙升...我猜想马自达当时的内心戏一定是这样的:“不要紧,我掌握着先进生产力的发展方向,危机总会过去的,坚持住!”后来,危机真的过去了,但接下来是第二次石油危机和第三次石油危机...

幸运的是,马自达并没有完全放弃传统的活塞式发动机。随着油价的上涨,马自达逐渐缩小了转子发动机的应用范围,最终只有追求高性能的跑车还能看到。最后,日益严格的排放法规成为转子发动机的最后一根稻草。2021年,RX-8停产,转子发动机正式退出马自达产品系列。

●总结:

在过去的60年里,转子发动机似乎是一个梦想。它刚诞生的时候,被认为是活塞发动机的替代品,引起了全世界汽车公司的关注。然而,激情逐渐褪去后,却因其固有的缺陷而被冷落。当时的中国汽车工业还很弱,但也加入了这个潮流,可惜没能跳出魔咒。最近,一些增程式电动车使用微转子发动机为电池充电,但寿命很短。如今新能源汽车有取代传统燃油车的趋势,转子发动机重回历史舞台的希望更加渺茫。

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