文革時(shí)期研制 中國轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的故事
說到旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),你首先想到誰?馬自達(dá),對嗎?是的,馬自達(dá)在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)上投入了比任何其他汽車公司都多得多的努力,并取得了許多成就。但是,這個(gè)世界上只有日本人能造轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)嗎?
●中國自主轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)汽車
故事是這樣的,上世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)60年代,面對轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)取代活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的大趨勢,中國的政策制定者和“汽車人”并沒有無動(dòng)于衷,為了避免在技術(shù)創(chuàng)新上落后,決定自主研發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)汽車。據(jù)報(bào)道,上世紀(jì)(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)60年代末,主管經(jīng)濟(jì)工作的副總理李先念在天津的一次會(huì)議上提到:“中國想自己造轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)汽車,外國把轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在汽車上,中國把轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在卡車上?!?/p>
當(dāng)時(shí)的口號(hào)是“外國沒有的東西,必須由我們社會(huì)主義國家發(fā)明創(chuàng)造”?;谶@種大無畏的革命樂觀主義精神,天津開始研發(fā)回轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)貨車TJ140。發(fā)動(dòng)機(jī)研制的最關(guān)鍵任務(wù)落在天津動(dòng)力機(jī)械廠肩上,該廠于1968年建立了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)車間。然而,在文革期間,中國并不像西方車企那樣具備獲得轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)明者NSU公司授權(quán)的條件。我們的做法很簡單:從國外買一臺(tái)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),然后拆解研究,反向開發(fā)。
1969年,代號(hào)為2110的雙轉(zhuǎn)子汽油發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功。根據(jù)計(jì)劃,這臺(tái)120馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于4-6噸卡車和公共汽車。隨后,TJ140的車身在天津貨車修理廠順利完成。今年11月,配備轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的TJ140正式下線。這比馬自達(dá)引以為豪的首款轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)車型Cosmo Sport只晚了兩年,現(xiàn)在想想也很自豪。
據(jù)參與整個(gè)制造和測試過程的老工人魏忠奇介紹,TJ140的實(shí)測最高時(shí)速達(dá)到了140公里/小時(shí),非常不尋常,但這款車的主要問題是油耗高、噪音大?,F(xiàn)在看來油耗高是轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)固有的不足,而噪音大則屬于當(dāng)時(shí)的裝配工藝。
TJ140卡車下線后,立即進(jìn)行了長途路試。當(dāng)時(shí)兩個(gè)工廠的工人開著裝著4噸米鹽的TJ140卡車從天津出發(fā),途經(jīng)Xi安、成都和靈芝,最后到達(dá)拉薩。拉薩春節(jié)過后,工人們帶著一卡車當(dāng)?shù)氐呐F?、鹿茸、冬蟲夏草等物資返回。全程近萬公里,包括極其危險(xiǎn)的川藏公路,但TJ140經(jīng)受住了考驗(yàn),安全返回天津。
在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代,由國家決定生產(chǎn)多少工廠產(chǎn)品并出售給每個(gè)人。最終,天津貨車修理廠僅安排生產(chǎn)TJ140卡車40輛,而天津動(dòng)力機(jī)械廠2110轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)量不足100臺(tái)。如此接近世界領(lǐng)先水平,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的卡車被淹沒在歷史中。
●中國轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)車
故事還沒有結(jié)束。上世紀(jì)70年代,我國再次啟動(dòng)了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的研發(fā),這就是上海SH750。只是因?yàn)檫@款車型還沒有投入量產(chǎn),所以目前能得到的信息非常少。根據(jù)有限的資料,SH750是上海汽車拖拉機(jī)研究所于1975年為上海品牌汽車開發(fā)的換代產(chǎn)品。兩年后,兩款原型車試制成功,其中一款搭載了國產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),但目前還沒有這款發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)者和參數(shù)的數(shù)據(jù)。
從網(wǎng)上曝光的車型圖片可以看出,SH750是四門轎跑,直線屬于70年代流行的設(shè)計(jì),C柱和后備箱線條向下滑動(dòng),營造出屬于那個(gè)時(shí)代的時(shí)尚歸屬感。當(dāng)時(shí)上海汽車拖拉機(jī)研究所設(shè)計(jì)這款車的目的不僅僅是產(chǎn)品。他們的深層目的是通過SH750的研發(fā),形成設(shè)計(jì)中心、技術(shù)中心和試制中心,建立我們自己的汽車研究體系。
因此,SH750的設(shè)計(jì)采用了從設(shè)計(jì)圖到模型的正規(guī)化流程。但據(jù)說SH 760的改進(jìn)型SH760a是上海汽車廠設(shè)計(jì)的,導(dǎo)致更先進(jìn)的SH750沒有投入量產(chǎn)。雖然這很遺憾,但SH750的設(shè)計(jì)和制造培養(yǎng)了一批汽車人才。后來,上海大眾和上海通用泛亞設(shè)計(jì)中心的許多中國領(lǐng)導(dǎo)和骨干都來自這個(gè)研究所。
前不久,微博上有網(wǎng)友爆料,全球“限量生產(chǎn)”的兩款SH750汽車甚至出現(xiàn)在一部電影中。這是一部1980年上映的國產(chǎn)科幻電影,名為《珊瑚島上的死光》,其中SH750只展示了幾個(gè)場景,但也獲得了眼尖網(wǎng)友的認(rèn)可。對了,拋開話題不談,雖然電影上映已經(jīng)30多年了,演員們的表演都帶有濃重的舞臺(tái)口音,但劇情還是挺吸引人的,而且今天國內(nèi)大片也不多,感興趣的朋友可以上網(wǎng)看看。
當(dāng)你看到這個(gè)的時(shí)候,你可能會(huì)說,你說的太生動(dòng)了,兩輛車都沒有成功!沒錯(cuò)。事實(shí)上,即使沒有十年的動(dòng)蕩和計(jì)劃經(jīng)濟(jì),這兩款車也很可能無法成功,因?yàn)椴粌H是中國,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)也像是一個(gè)詛咒,幾乎所有研究它的汽車公司最終都會(huì)失敗。我們來詳細(xì)說說轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的“心路歷程”。
轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的致命誘惑●旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)是怎么來的?
在講故事之前,我們先來了解一下轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)是從哪里來的。眾所周知,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)不是日本人發(fā)明的,它的“親愛的爸爸”是德國工程師——菲力·汪克爾。早年,汪克爾博士在納粹德國帝國航空空部門工作,專門研究飛機(jī)和魚雷的油封和旋轉(zhuǎn)閥。戰(zhàn)后,汪克爾被盟軍關(guān)押了一段時(shí)間。獲釋后,他于20世紀(jì)50年代初加入NSU補(bǔ)給站,開始專心研究新型發(fā)動(dòng)機(jī)。
這個(gè)NSU車輛段后來被大眾收購,與汽車聯(lián)盟合并成為現(xiàn)在的奧迪公司,所以NSU應(yīng)該算是奧迪的第五個(gè)“圈”,但或許是為了向國際奧委會(huì)致敬,奧迪并沒有將其四環(huán)LOGO改成五環(huán)。當(dāng)然,這是另一個(gè)故事。
讓我們繼續(xù)談?wù)撏艨藸柕男卵芯?。我不需要告訴你,你一定猜到了。他開發(fā)的新發(fā)動(dòng)機(jī)就是今天的主角——轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。1957年2月,汪克爾成功研制出原型DKM 54,這是世界上第一臺(tái)無活塞旋轉(zhuǎn)式發(fā)動(dòng)機(jī),因此這種發(fā)動(dòng)機(jī)也被稱為汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。
●旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的致命誘惑
轉(zhuǎn)子有很多優(yōu)點(diǎn)。首先,它的轉(zhuǎn)子一轉(zhuǎn)可以做功三次,而四沖程活塞發(fā)動(dòng)機(jī)兩轉(zhuǎn)只能做功一次。另外,因?yàn)闆]有曲軸,傳統(tǒng)的進(jìn)排氣門、凸輪軸等一系列零件,旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的體積可以很小,而且因?yàn)闆]有活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),所以振動(dòng)更小,運(yùn)行更平穩(wěn)。最后,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速更容易更高,功率增加有很大的優(yōu)勢。NSU試制的DKM樣機(jī)最高轉(zhuǎn)速其實(shí)達(dá)到了17000轉(zhuǎn),簡直逆天。
有這么多優(yōu)點(diǎn),轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)時(shí)基本上是一項(xiàng)黑科技。因此,1960年,當(dāng)汪克爾在德國工程師學(xué)會(huì)會(huì)議上公開發(fā)表他發(fā)明的“神器”時(shí),全世界都震驚了:這個(gè)產(chǎn)品簡直代表了先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向!當(dāng)時(shí)很多人認(rèn)為必然會(huì)取代活塞式發(fā)動(dòng)機(jī),于是紛紛找到NSU:“能不能跟我們分享一下技術(shù)?”
面對大家熱情分享技術(shù)的要求,善良的NSU能說什么?我當(dāng)然不同意!我花了很多錢在我開發(fā)的技術(shù)上,我相信我會(huì)自己使用它!因此,1960年,NSU在自己的小型汽車Prinz上安裝了30馬力的KKM 250轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。
在對現(xiàn)有車型進(jìn)行小規(guī)模測試后,雄心勃勃的NSU決定開發(fā)一款帶有轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的全新車型,這就是雙座跑車NSU Spider。但是,俗話說,理想很豐滿,現(xiàn)實(shí)很骨感。一心要用新技術(shù)生火的NSU,發(fā)現(xiàn)自己并不能完全解決轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)面臨的技術(shù)難題。
由于燃燒時(shí)間短,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在油耗和排放方面存在固有的缺點(diǎn)。更重要的是,隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)子頂部三個(gè)氣封的氣密性會(huì)逐漸降低。此外,由于轉(zhuǎn)子的氣封不斷與轉(zhuǎn)子殼體內(nèi)壁摩擦,被稱為“魔鬼爪痕”的波浪形磨損更難解決。
現(xiàn)在NSU面臨的情況有點(diǎn)尷尬。繼續(xù)研發(fā),沒錢;放棄,但不是心甘情愿。后來,德國人想出了一個(gè)好主意——“賣和吸”!他們對全世界的工業(yè)企業(yè)說:“難道你們對我的黑科技不感興趣嗎?加油加油。我會(huì)和你分享專利!只需要一點(diǎn)許可費(fèi),然后和我分享結(jié)果!”
面對新技術(shù)的誘惑,幾乎所有車企都坐不住,沒有人能抵擋先進(jìn)生產(chǎn)力帶來的誘惑,也沒有人能忍受在技術(shù)變革中掉隊(duì)。然后NSU賺了很多許可費(fèi),所以才能夠繼續(xù)自己的研發(fā)。1964年,NSU蜘蛛模型終于問世。1967年推出的NSU Ro 80獲得了當(dāng)年“年度車型”等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。
轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的“詛咒”●誰在研究旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)?
20世紀(jì)60年代,除了少數(shù)“木頭人”玩家,全球幾乎所有主流車企都投入到轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)車型的開發(fā)中。勞斯萊斯于1965年獲得柴油轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)授權(quán),研發(fā)出R系列發(fā)動(dòng)機(jī),并計(jì)劃將這些發(fā)動(dòng)機(jī)用于軍事。
通用汽車也購買了許可證,并承諾與另一家美國汽車公司AMC出售自己的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。相對而言,法國人足夠聰明,選擇了風(fēng)險(xiǎn)更小的方法:雪鐵龍和NSU聯(lián)合成立了一家名為Comotor的公司,專門研發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),并將這家公司生產(chǎn)的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)組裝成自己的M35和GS Birotor車型。
與其他國家的車企相比,德國本土企業(yè)對轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)更感興趣。奔馳是強(qiáng)大的。它繞過單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子,直接開發(fā)出代號(hào)M950F、直噴燃油的三轉(zhuǎn)子汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。C111概念車配備了這款發(fā)動(dòng)機(jī)。第二年,甚至造出了一臺(tái)四轉(zhuǎn)子汪克爾發(fā)動(dòng)機(jī)。
除了奔馳,NSU授權(quán)的德國工業(yè)企業(yè)還包括man、保時(shí)捷、蒂森克虜伯、克羅克納·洪堡·多伊茨、IFA、福特德國。也有類似熱情的日本人,不算我們熟悉的馬自達(dá)。被授權(quán)開發(fā)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的日系車企包括豐田、日產(chǎn)、鈴木、川崎、馬洋、雅馬哈等。
為什么那么多成熟的車企要去研究一項(xiàng)不成熟的技術(shù)?當(dāng)時(shí)人們普遍認(rèn)為轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)必然會(huì)取代活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。如果不早點(diǎn)學(xué)習(xí),以后的游戲恐怕沒人帶你玩了。就像二戰(zhàn)后,世界航空空行業(yè)大步邁入了噴氣時(shí)代,而無論你的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)有多好,都注定是死路一條。
●旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的“詛咒”
轉(zhuǎn)子固有的優(yōu)勢深深吸引著各國的車企,但它的問題也像魔咒一樣籠罩著研究人員。最早的發(fā)明者NSU,一頭扎進(jìn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研究,卻沒能走出來。盡管獲獎(jiǎng)無數(shù),但Ro 80轎車在市場上被忽視了??膳碌氖瞧渌D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)車也差不多。后來NSU被收購的很慘,成為奧迪的第五圈,這也和它在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)上的過度投入有很大關(guān)系。
此外,前面提到的勞斯萊斯R系列柴油轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)最終只停留在研發(fā)階段;最終,不僅AMC沒有等到通用開發(fā)的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī),通用自己也沒有使用。奔馳C111概念車從未走出概念階段;其他車企的情況也差不多,研究了一段時(shí)間就放棄了。
唯一的例外是馬自達(dá)。當(dāng)時(shí)日本的政策是小型車企只有具備“獨(dú)特技能”才能避免被兼并,所以馬自達(dá)在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研究上孤注一擲。令全世界驚訝的是,這家名不見經(jīng)傳的日本工廠居然把這塊硬骨頭啃了下來,而且相當(dāng)成功。當(dāng)時(shí),幾乎所有的馬自達(dá)汽車都配備了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。
還記得我們談到轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的先天缺陷嗎?是的,它需要油。這并不是太難接受,畢竟它有這么多優(yōu)點(diǎn)。然而,在馬自達(dá)成功地將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)投入實(shí)際使用后不久,第一次石油危機(jī)爆發(fā),油價(jià)飆升...我猜想馬自達(dá)當(dāng)時(shí)的內(nèi)心戲一定是這樣的:“不要緊,我掌握著先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展方向,危機(jī)總會(huì)過去的,堅(jiān)持??!”后來,危機(jī)真的過去了,但接下來是第二次石油危機(jī)和第三次石油危機(jī)...
幸運(yùn)的是,馬自達(dá)并沒有完全放棄傳統(tǒng)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著油價(jià)的上漲,馬自達(dá)逐漸縮小了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍,最終只有追求高性能的跑車還能看到。最后,日益嚴(yán)格的排放法規(guī)成為轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的最后一根稻草。2021年,RX-8停產(chǎn),轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)正式退出馬自達(dá)產(chǎn)品系列。
●總結(jié):
在過去的60年里,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)似乎是一個(gè)夢想。它剛誕生的時(shí)候,被認(rèn)為是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的替代品,引起了全世界汽車公司的關(guān)注。然而,激情逐漸褪去后,卻因其固有的缺陷而被冷落。當(dāng)時(shí)的中國汽車工業(yè)還很弱,但也加入了這個(gè)潮流,可惜沒能跳出魔咒。最近,一些增程式電動(dòng)車使用微轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)為電池充電,但壽命很短。如今新能源汽車有取代傳統(tǒng)燃油車的趨勢,轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)重回歷史舞臺(tái)的希望更加渺茫。
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