說到轉子發動機,你竟不知道NSU和Ro80?
現在一提轉子發動機,大夥就認為又是馬自達在搞事情。今天不聊馬自達,聊一輛50年前的車,NSU Ro80。
NSU,沒聽說過啊?
NSU比較沒有存在感。它出現於第二次工業革命的尾聲,主營摩托車。1969年NSU被大眾收購,成為奧迪不太為人知曉的一部分,最終消失在汽車蓬勃發展的70年代。
轉子發動機之父竟不是馬自達的人?
轉子發動機之父是NSU的傳奇人物——菲加士 汪克爾(Felix Wankel)。他參與過二戰的飛機和魚雷的開發,戰後開始潛心研究內燃機。隨後,他進入NSU,領導研發新式發動機。
1957年,他開發出代號為DKM 54的無活塞迴轉式發動機。三年後,他在德國工程師學會上向世人展示了這種新型引擎。同年,NSU將代號KKM 250的無活塞迴轉型引擎搭載在NSU Prinz上試驗。此後,汪克爾引擎成為了轉子發動機的代名詞。
1963年NSU車廠推出了世界上第一部搭載汪克爾引擎的量產車「NSU Spider」,並於翌年正式投產。
1967年8月推出的NSU Ro80,搭載的雙轉子引擎可榨出115匹馬力,引起了世界各地汽車專家的關注,並於隔年獲得德國年度風雲車的獎項。
為啥要造Ro80?
德國有錢人在上世紀60年代早期可選擇的豪華品牌不多。
- 家喻戶曉的賓士雖然獨自擁有完整的產品線,但它家的車造型十分古板。
- 寶沃雖標新立異,卻砍掉了它受歡迎的Isabella sedan和能與賓士220直接競爭的六缸P100。
- 寶馬在1966年前還在努力通過1500和2000東山再起,superb 2500和2800還沒有出現。
- 奧迪當時剛擺脫它一戰前的設計,開始採用兩衝程引擎。歷史上大賣的奧迪100影兒都沒有。
- 不是狂熱的愛國者的話,倒可以考慮法國的雪鐵龍DS,或者Humber,捷豹,路虎這些英國品牌,但總體來說選擇太少。
1963年4月,NSU成了項目組,計劃開發一輛內部代號為projekt80的優雅豪華轎車,順便秀一下體積小、馬力強的新轉子發動機KKM612。
NSU給這輛車設立了怎樣的小目標?
- 一輛高速的豪華轎車
- 具備同級別中最好的主動和被動安全套件
- 給乘客和司機提供最舒適的感受
- 必須和現有竟品不同,給消費者真正的選擇
為什麼代號是80?
- 引擎80ps(大約82-83bph)
- 目標車重800kg
- 售價8000馬克
可惜,1967年Ro80問世的時候這三項指標都沒實現。
你的轉子發動機換幾次了?
Ro80上市之後,NSU售後政策慷慨,轉子發動機出問題包換。儘管它們對經銷商的技術人員進行了培訓,但用戶和銷售對發動機出現的小問題反應過度,最終導致更換髮動機成了家常便飯。然而,超過35%的返廠發動機沒有一點問題。
當時有個段子,Ro80的車主在路上相遇的時候都會打出一個數字手勢,數字代表更換髮動機的次數。
但也有一些是真的有問題。它們主要集中在轉子的密封性,雙火花塞點火系統,冷卻和潤滑系統上。
怠速熄火,啥問題?
Ro80車主經常抱怨換檔或者打方向時會出現發動機熄火。後來NSU提升了怠速,但這隻能是短期的解決方案。這批車主還抱怨他們的車出現強烈的動力下降,這很明顯是因為轉子密封性沒做好,缸內氣體泄露了。
轉子發動機對氣密性要求非常高。NSU並不像馬自達一樣用了碳頂點密封,NSU採用了IKA材料,它雖不易在爆震下損壞,也不會在引擎高速運轉下快速磨損(比如在德國不限速的高速上),但它也很容易附著在轉子的表面,當時這種表面塗了一層特殊的添加材料。
NSU對動力下降嚴重的發動機進行了檢查。他們發現使用IKA材料的密封性縮水嚴重,這和他們最初的測試不一致。通過對車主的駕駛習慣仔細分析,他們發現這些車主主要進行短途通勤,他們的車的發動機從來沒有達到過全負荷運轉的溫度。
NSU犯了一個嚴重的錯誤,他們認為發動機低溫時密封層的磨損率和高溫的時候是一樣的,但誰能想到低溫時IKA磨損地竟然更快!
1969年1月,NSU緊急開展了四個低溫發動機測試工位來進行測試,尋找一種更合適的密封材料。在測試了100多種材料後,NSU選擇了Ferrotic材料,這讓低溫下的抗磨損率提升了15倍,高溫下提升了3倍。
所以,1970年款的Ro80 KKM 612轉子發動機採用了Ferrotic進行中心密封,IKA材料進行角密封,這樣的配置一直沿用到1975年,此後開始全面使用Ferrotic材料。
點火系統有問題?博世來救
NSU採用的雙點火系統對經銷商而言技術難度太大。造原型車時,因為工廠技工專業,沒有出什麼問題。但KKM 612引擎的點火點配合十分敏感,一旦失調就會被燒壞,從而導致點火時機不對,發動機溫度劇烈升高的情況。
1969年10月,NSU採用了博世提供的解決方案,更新了點火系統,成功解決問題。NSU還重新布置了恆溫調節器,減小了溫度點波動。這對於轉子引擎來說很重要,因為大部分的熱量都產生在點火的那一側。
潤滑也出問題?
因為軸承壞了,所以許多車主在保修期重修了發動機。這種情況讓NSU的工程師很困惑,因為他們設計的潤滑系統足夠應對發動機8000rpm運轉時的工況。唯一能得出的結論只能有兩個:車主沒有用足夠的潤滑油;或發動機超過8000rpm。或者這兩種情況都發生了。
後來NSU工程師通過重新設計潤滑油流入處的軸承提高將轉速提高到了9500rpm。同時,還添加了預警系統來避免發動機在潤滑油不足時運轉。
事實上,Ro80的KKM612發動機一直在根據車主的抱怨不斷重新設計。
除了轉子發動機,R080還有其他黑科技?
- 激進的外形
首席設計師Claus Luthe設計(後來轉到寶馬做車身設計師)的Ro80造型非常激進。Ro80的項目負責人Praxl和Luthe在斯圖加特的風洞待了很久,不斷根據空氣動力學來改進Ro80的線條,將風阻係數做到了0.355。此外,他們還將車身的風壓中心和重心做得儘可能接近來保證車輛在高速行駛時的穩定性。
相比於60年代其他同時期的汽車造型,Ro80的外形非常超前。這讓它在推出初期收到不俗的評價,為後來推出的VW K70、Audi 100帶來了深遠的影響,NSU Ro80仍是當今奧迪各設計概念的重要思源之一。
- 先進的底盤
NSU開發了一套更為先進的底盤系統,除了能夠提供優秀的濾震作用之外,前輪驅動還能保證更寬敞的車廂空間。齒輪齒條轉向加上轉向助力系統讓駕駛者除了輕鬆駕馭之外還能夠擁有精準的回饋。
- 四輪盤式剎車系統
四輪盤式剎車系統在上世紀六十年代中期並不特殊,賓士,路虎和雪鐵龍都有採用。但Ro80做了一定改良,減少了簧下質量。
- 改進後的變速箱
NSU在Ro80之前推出過一款搭載轉子發動機的車型Spider,這個車的弱點之一就是發動機低速抖動,這與Ro80的豪華定位不符。於是他們採用一種折中的設計來改進變速箱,他們稱之為「可選的自動擋」,後來稱為「3檔手動自動離合器變速箱」。理論上它能夠減輕手動擋的操作負擔,但在實際使用的過程中,這台變速箱和發動機的搭配並沒有想像中的精密,尺比方面的搭配也顯得有些過於草率。
正因為搭載了眾多黑科技,CAR雜誌在1968年三月刊中對Ro80的空間,舒適度,隔音,安全性及操控都給了很高的評價。但他們對車輛的通風不滿,Ro80空調的制熱速度非常慢。
因為這些報道,Ro80的訂單很快爆滿。但NSU的生產進度卻提升緩慢,一開始是一天10輛,慢慢提升到了20,這樣的速度簡直玷污了這條能生產100輛車的流水線的能力,並導致了嚴重的供貨問題。
儘管Ro80的耐用性引起了很多問題,但即使如此,在Autocar和Motor這兩家英國雜誌的獨立調查中,NSU的Ro80還是被讀者評選為1965-1975這十年間的代表車輛,打敗了英國本土的捷豹XJ6和路虎2000/3500。
量產十年的不斷改進
1967年,Ro80正式發布。
1971年Ro80出口到英國,澳大利亞和美國。車上用的是4個圓形的石英鹵素頭燈,隨後,表現更好的方形頭燈出現了。還降低了通風系統的出風口,改進了後門門檻處的排氣機。
1971年10月,加入轉速警告系統。
1972年,配置了有色玻璃和金屬漆。
1973年8月,座椅材質升級,加入新的加熱控制,標準合金輪圈,發動機排放也標準化了。
1975年10月,橡膠表面的前後保險杠也出現了,頭燈也增大了。
1977年,Ro80停產。
Ro80量產的那十年,車身造型沒有很大的變化,這充分顯現了設計師的前瞻性。但頭燈過窄、通風太差仍被媒體吐槽。
NSU的下一款發動機:比KKM612更厲害的KKM619?
Ro80發布後,NSU內部依舊專註轉子發動機的研發。新的KKM619是一款三轉子的轉子發動機,正在準備量產,將作為選配來滿足對動力需求更大的客戶。
負責搭載KKM619引擎原型車的工程師之一Johannes對原型車是這樣評價的:「我們造了的五輛原型車絕對是消費者夢寐以求的,619引擎具有150到160的馬力,除了提高加速性能,還足夠讓Ro80的最大時速達到225km/h。而且Ro80的空氣動力學也幾乎是完美的,我們幾乎不用做什麼改動,這車沒有量產實在是太遺憾了。」
NSU被大眾收購
KKM619引擎還不夠完美,偏心軸的製造等問題還存在。這讓研發進程推遲到了1968和1969年。
1969年,德國NSU公司被大眾併購,隨後又與汽車聯盟合併形成了今天的奧迪。NSU的轉子技術自然也到了奧迪手裡,然而所有關於KKM619引擎的研發都停止了。
70年代中葉,奧迪AG建立了自己的轉子發動機研發中心並且設計了新的家族系列轉子發動機—KKM871,奧迪管它叫EA871。很多雙轉子發動機被造出來在奧迪100和Ro80上廣泛測試。早期的這些引擎用的是化油器,後來的發動機用上了博世的燃油噴射技術。
當時也有意見要將搭載了EA871轉子發動機的奧迪100進行量產,當做選配,畢竟轉子發動機能夠顯著提升駕駛體驗和操控。但從併購的第一天起,認為轉子發動機只是公關噱頭的奧迪就沒想著將它發揚光大,所以這些建議並沒有被採納。只有一群對轉子發動機富有熱情的大眾集團的工程師儘力保證轉子發動機的研發。
尾聲
NSU這樣默默無聞的歐洲小廠,竟成為了打破規則的創新者。Ro80的市場表現無關緊要,它更大的意義是把拋開既有經驗、無所顧慮從0開始設計汽車的機會給了雖小但是極具天才的設計和工程師團隊。因此才有了被人念念不忘的轉子發動機。
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