引言:馬自達將於2020年發布一款PHEV汽車,該車型將重新採用轉子發動機用於發電,同時採用電機驅動。據悉這是馬自達為了應對歐洲,中國和美國等的環境法規而推出的車型。如果轉子發動機專用於發電,則可以規避其在低旋轉/低扭矩區域中熱效率低的弱點,同時也可以充分發揮其安靜和體積小的優勢,所以搭載在小型車上的可能性很高。

據日本媒體報道,馬自達之所以開發發電用途的轉子,可以說是為了最終使轉子發動機復活於用於車輪驅動的常規引擎,而鋪下的一個墊腳石。馬自達社長丸本明傳遞出來的似乎更多是屬於技術偏執狂們的一種情懷。「製造通過轉子行駛的汽車,是馬自達的夢想。而營造這樣的經營環境是我的使命」。如果可以搭載在正在開發的FR(前置發動機/後輪驅動)車型中,將可與「Roadster」並駕齊驅,是能夠代表馬自達的一款車型(圖1)。

圖1下一代發電專用機是為了FR車型搭載轉子發動機鋪下的墊腳石

(a)2015年在東京車展上發布的配備轉子裝置的「RX-VISION」概念車。被視為FR原型。

(b)2007年發布名為「16X」的轉子原型。

專用於發電的下一代轉子分別用於3種不同的電動汽車:HEV、PHEV、EV(圖2)。基本上使用共通的轉子,但HEV配備高功率發電機與小容量電池,PHEV配備高功率發電機與中等容量電池,而EV注1)車型配備低功率發電機與大容量電池。在2020年,將在EV框架內導入PHEV車型。

注1)馬自達認為配備轉子式發動機與大容量電池的PHEV可以看作是增程式電動汽車的一種。雖然實際在技術上是PHEV的一種,但根據部分地區法規,也可屬於EV範疇。

圖2:轉子發動機體積很小

(a)用於發電的轉子發動機安裝在發動機室內的狀態。(b)明顯小於安裝雙缸往複式發動機用於發電時的情況。與2缸發動機進行比較,似乎是有意識地考慮了寶馬「i3」EV車型的續航里程延長等的情況。

此前,馬自達於2012年取消了「RX-8」的生產,自此不再銷售搭載轉子發動機的車型。主要是由於轉子發動機在實際使用中經常用到的低轉速/低轉矩範圍內熱效率低,從而無法應對日益嚴格的廢氣排放規則。但如果它專門用於發電,則可以避免轉子的低效率區域,而集中在高效率範圍內運行。而在屬於轉子弱點的低轉矩區域,可以藉助電機發力。

馬自達認為轉子發動機適用於增程式電動汽車,主要是基於這種車型基本採用EV模式行駛,偶爾才會用於發電,所以熱效率低的弱點並不顯著,反而運行安靜的特徵明顯,可以與其他公司實現差異化競爭(圖3)。例如,BMW已量產的增程式電動汽車採用的就是雙缸往複式發動機,而這種發動機很難處理振動注2)

注2)如果用於發電,減小排氣量的能力也有助於縮小與往複式發動機的熱效率差異。具有小排量的往複式發動機傾向於具有大的機械阻力,熱效率會降低。從而與轉子發動機的差距將進一步縮小。馬自達在2013年展示的發電用途轉子發動機原型排氣量為0.33升,相信2020年量產車型將接近這一數值。

圖3轉子發動機非常安靜

10 kW輸出時乘客艙發動機聲音的比較值。與雙缸往複式發動機相比,轉子發動機在乘客艙中具有更小的聲音。

馬自達此前宣佈其未來發展方針,即在2030年生產的所有車輛上搭載電動化技術。具體比例預計為配備簡單發動機的HEV和PHEV 95%,EV為5%。

而其中,將搭載轉子發動機的車型包含上述所有的HEV,PHEV和EV車型,目前對於截至2030年的比率尚不清楚。然而,據社長丸本透露,可能不會特別大量,保持在10%以內。

短期內只能小量生產的轉子發動機要為馬自達貢獻利益,還需要花費許多時間。可即便如此,馬自達依然開發了這款發電專用轉子發動機,主要是考慮到這是應對汽車行業環境法規的一張入門券。

對於馬自達來說,復活轉子發動機不是追逐「羅馬」的結果。而是因為馬自達將其視為未來開發汽車不可或缺的技術。在強調獨特性變得越來越重要的未來,世界上唯一一家成功批量生產轉子發動機的汽車廠商的標籤對馬自達來說非常重要。

當自動駕駛車輛開始投入實際使用後,從「擁有」到「使用」的流程在不斷加速。馬自達認為當來到「使用」汽車的時代,如果想讓消費者依然想要擁有一輛汽車,那它必須具備強烈的獨特性,讓消費者覺得他們想要「有意識地」擁有「。在世界汽車製造商中,馬自達製造的轉子發動機將是一種吸引身份的完美技術。對於那些執著於內燃機的汽車迷們來說,想必依然值得期待吧。

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