关于 MAZDA RX8 转子发动机 —— 您需要了解的所有内容

全文翻译自 https://www.motorverso.com/rx8-engine/

谨以本文,向日本马自达公司的那些工程师们表示敬意,如果没有你们的坚持,这世上会少了一个奇迹。

0x01. RX8发动机介绍

自从马自达成立以来,它的转子发动机一直是粉丝的最爱。它被认为是往复活塞发动机的替代品。事实上,到目前为止,它一直是唯一的其他商业合理的发动机类型。诚然,只有马自达相信这一点,因为它是唯一幸存的制造商开发和应用当代转子发动机设计。

人们喜欢转子引擎,因为它天生以爱好者为中心的风范。轻巧,简单,和快乐。

RX8 Engine 13B-MPS Doors Open

如果马自达没有转子发动机,它就不会获得这么大的粉丝群。任何想要体验转子的人都必须买一辆马自达。

Mazda Rx8

13B-MSP(multi-side ports),早在2003年RX8的生产中就已经推出了。人们喜欢这款发动机,它甚至因为其创新的设计和令人惊讶的效率而获得了多个奖项。

在RENESIS人们非常喜欢的一件大事是它的效率。由于是自然吸气式的,它的动力和扭矩都无法与前代车型媲美。然而,为了应对这种情况,马自达首先重新设计了进排气口,减少了重叠,从而提高了发动机的有效压缩比,提高了输出和效率。

RENESIS efficiency RX8 Engine Guide 13B-MSP

其次,马自达开发了一种低高度棱封来密封转子。这有助于减少摩擦,从而允许更多的功率而不燃烧太多的燃料。

这意味着,虽然转子发动机仅为1.3升,但它产生了相当大的功率。转子发动机的功率从189马力到238马力不等,扭矩为216牛米。

RX8 Engine Guide 13B-MPS Drivers Dials

当然,功率输出不是转子发动机的主要焦点。13B-MSP主要目标是解决困扰马自达现有转子发动机的排放问题。他们设法把每加仑18英里和每公里267克的二氧化碳从发动机中抽出来。它并不出色,但至少它应付了国际上日益严格的排放标准。

更重要的是,RX8发动机的改进设计实现了自然吸气设计。RX8并不是RX7的继承者,而是马自达为吸引年轻人而设计的一款新车型。自然吸气的性质使功率输出线性和可预测的。

这也有助于马自达降低RX8的重量。事实证明,这一点很重要,因为即使没有13B-REW的复杂顺序涡轮增压系统,RX8最终仍重达1.3吨。比RX7重100公斤。

Mazda Rx8

马自达克服了很多困难,使RX8保持了接近50-50的重量分布。小巧的转子发动机可以安装在前桥之前,从而实现了RX8的前中置发动机布局。对RX8的良好操控特性至关重要。

尽管如此,正是上述马自达对发动机所做的修改让车迷们忧心忡忡。由于缺乏工厂强制进气,发动机设计大不相同,这意味着必须培育一个新的改装市场。

对于大多数转子发动机爱好者来说,13B-REW是一个更容易接近和方便的性能选择。即使到了RENESIS的生命末期,它的改装市场也无法与涡轮增压13B相提并论。

Mazda Rx8

话虽如此,但这并不意着MSP没有改进。任何一个转子引擎都因其极富魅力而受到粉丝的喜爱。爱好者们总是很感兴趣地进行实验,看看他们能把发动机推多远。

0x02. MAZDA 13B-MSP (RENESIS) FACTS AND STATS

RENESIS有几十种配置。这主要取决于变速器和发动机的用途。事实上,RENESIS的灵活性令人惊讶。

2.1. 4-PORT & 6-PORT

最初,RX8提供了两种不同的功率输出。您可以选择4端口标准输出,或者6端口高输出。功率分别为189马力和237马力。前者配备5速手动和4速自动,后者仅配备6速手动。

值得注意的是,在2006年的RX8车型抛弃了4速自动档。取而代之的是,马自达为发动机设计了一款6速自动换挡拨片,提供212马力。

13B-MSP output graphs

所有的RENESIS型号都能产生216牛米的扭矩。值得注意的是,RX8在英国从未提供过自动变型。到2008年改款后,标准功率型号被完全抛弃。这些改款后的RX8被称为 RX8 后期(Series 2, S2)。

2008年的改款在技术上有了很多改进。较短的传动比,加强底盘,并修改了悬架几何结构。此外,发动机在两个壳体上都有第三个喷油口,用于向转子表面中部提供润滑油。

2.2. ELECTRIC METERING OIL PUMP (EMOP)

改款后的 RX8 使用了一个新设计的油泵。随之而来的是润滑系统压力的增加,采用了新的机油滤清器设计。马自达还借此机会开发了一款电动计量油泵(EMOP),取代了现有的机械式计量油泵。这允许更精确的控制来润滑顶点密封。

2.3. CATALYTIC CONVERTER

最关键的是,马自达安装了一个新的催化转化器。它减少了堵塞问题,这是第一代RENESIS的主要疏忽(目前几乎所有的前期 RX8 的三元都堵了)。如果你想要一个RX8的话,就必须坚持使用S2系列。

2.4. EXHAUST PORT DESIGN

马自达在RENESIS的最大变化是它的端口设计。旧的13B-REW具有外围排气口。新的13B-MSP改用侧排气口。这有效地消除了重叠。缺乏重叠改善了排放和低转扭矩。

Exhaust Ports 13B RX8

使用侧排气口意味着转子的流量小于发动机的的排气量。马自达通过在每个转子上引入两个排气侧端口来解决这个问题,从而实际上增加了排气口的面积。延迟排气口的打开延长了热膨胀周期,从而提高了热效率。端口设计还保留了一些未燃烧的气体在燃烧室内重新点燃。

RX8 Exhaust Port

2.5. INTAKE PORTS

迁移到侧端口在优化进气口方面给予了更多的自由。进气口面积比上一代增加大约30%。马自达还推迟了进气口关闭时间,以考虑更大的进气量。在4端口中,每个转子有2个进气口;在6端口中,有附加的辅助端口。

Intake Port 13b RX8

为了真正利用改进后的发动机气流,高功率RX8采用了复杂的进气系统。名为顺序动态进气系统(Sequential Dynamic Air Induction System, S-DAIS),这是一个相当复杂的进气歧管设计,以充分利用进入转子的空气。

歧管共有5个阀门,另外还有一个可变新风管(variable fresh air duct)。一个是可变动态进气(Variable Dynamic Intake, VDI)效应,另外4个分别是二次进气阀和辅助进气阀。包括了了5个阶段,如下图所示。

Sequential Dynamic Air Induction System (S-DAIS) 13B RX8

VDI阀位于四个主要进气流道之间。它仅在 WOT 7250 rpm 以上运行,以方便更快的进气压力充注。通过VDI效应加压并迫使空气进入RX8的发动机。它在4端口中以5750 rpm的转速打开。VDI本质上是延长歧管,以获得更好的中转速扭矩。

VDI RX8 13B-MSP

有趣的是,额外的可变新鲜空气管道是6端口独有的。当转速为5500转/分时,风道打开,以缩短空气行驶距离。排气侧要简单得多,但马自达设计了高流量,几乎直通式排气系统,以减少流动阻力。

2.6. FLYWHEEL WEIGHT

因为6端口的转速要高得多(8500转/分!)。马自达通过减少材料使每个转子的重量减少了5%。飞轮重量减少了15%。

13b-msp lightweight rotor

2.7. INJECTORS

对于转子发动机来说,充足、准确和迅速的供油系统是必不可少的。转子发动机共有6个喷油器,每个转子3个。它们分阶段注入,每个转子有2个主喷油器和1个二次喷油器。然而,后期RX8恢复到4喷油器设计,每个转子有1个主泵和1个次级喷油器。

RENESIS Injectors

2.8. ELECTRONIC THROTTLE BODY

电子节气门体用于调节节气门开度。以此允许ECU根据路况和驾驶员需求操纵发动机扭矩。每个转子有2个火花塞,用于更完整的燃烧过程。

以上所采取的所有措施都是为了实现更灵敏、更有价值的驾驶体验。有人说转子发动机实际上比他们预期的更适合日常驾驶。这无疑要归功于马自达对日常驾驶性能的优化。

转子发动机最令人印象深刻的方面是它相对简单,转子发动机及其所有辅助设备的重量只有112公斤,推重比还算不错。

TECHNICAL DATA (PRE-FACELIFT)

0x03. 13B-MSP RX8 ENGINE TUNING & UPGRADES

如果你不能清晰的了解后果的话,通常建议你不要试图修改你的RX8引擎。RENESIS即使在原厂的情况下也是一款性能强大的发动机,并且在可靠性和性能之间提供了一种平衡。

你可能会问为什么转子发动机不像传统的日本跑车一样,有众多的改装件。因为它的修改成本非常高,同时提供的回报也比同类产品少。

Mazda Rx8 7

在自然吸气的发动机中,马自达已经对转子发动机的动力提升中做了一个令人难以置信的工作。在改装之前,你必须彻底研究你要做的mods,我在这里只是为你提供一些可选的方案。

3.1. PERFORMANCE INTAKE

大多数人开始从进气系统开始改装自己的车。但是马自达在RX8的进气系统研发上花了很大精力,改装进气系统未必有用。

普遍认为RX8原厂的进气系统是一流的。只有AEM和Mazdaspeed的冷进气值得改装。

AEM冷进气系统约400美元(在中国零售大约2500)。它将空气入口重新定位到散热器前面的保险杠上。AEM报告说,在约7000转/分的转速下,它们的冷空气进气又增加了8马力。

导致大多数改装进气降低功率的原因是由于空气流量传感器的位置。原厂进气的前端有一个网筛,可以保证空气笔直进入 (has a straight flow into the MAF sensor with a mesh screen in front for laminar flow) ,以保证空气流量计有一个准确的度数。大多数改装的进气没有这个网筛,它会导致空气流量传感器提供低于标准的读数,因此电子控制单元提供不准确的燃油和点火正时。

另一款进气是 Racing Beat REVi。它的设计比原厂增加了很多进气的噪音。价格和AEM系统差不多。在红线附近,预期可以增加5-6马力。

改装进气一个重要的原因是增加进气噪音。此外,当你抛弃笨重的原厂进气风箱后,机舱有更大的空间方便维修。

K&N风格式过滤器与原厂过滤器相比没有什么改进,它的过滤能力可能也不如原厂过滤器。有国外的案例,KN风格会破损导致异物吸入发动机,不推荐。

3.2. PERFORMANCE EXHAUST

如果你想获得更多的动力,最简单的是改装排气管。在RX8中,主要的排气阻塞点位于排气中段(三元段)的是三元催化转化器。其它排气系统的流量足以达到预期的输出。请注意,更换中段时请不含三元催化转化器。非原厂的三元催化不能够在转子发动机使用(包括芒果三元)。如果你必须使用三元,你只能使用原厂三元催化。

如果你想得到一个排气声音,可以更换长头段。

如果你想保持原厂的供油和排气(保留三元催化),可以换一个不锈钢头段。虽然不会提升功率,但它的重量远远小于原厂头段。

对于排气后段,更多的是个人喜好,你得自己研究看哪一个更适合你的口味。

3.3. ECU TUNING

一旦你修改了进气和排气,可以适当调整ECU来或的更大的马力。

在保留原厂ECU的情况下(不使用全取代电脑),有两个软件可以调整RX8。MazdaEdit 和 VersaTuner 都适用于S1和S2 RX8。外挂电脑等试图“欺骗”ECU的方法是不够的。原厂ECU会发现问题并进行调整。

Mazda Rx8 10

COBB AcessPORT 在过去是可行的,但现在他们已经放弃支持任何自然吸气汽车。它也只适用于前期 ECU。

一定要找到会刷ECU的转子大佬,告诉他你对车子改装了哪些部分。价格取决于你的地区和你的调整方法。一般来说,您可以获得约10马力的增益,这取决于您的RX8的改装。

3.4. MISCELLANEOUS MODS

还有一些改装根本不会影响发动机输出,但可以提供更具运动感的驾驶体验。如果你想用最小的缺点来改善发动机的响应,那么轻量化的飞轮就是一个不错的选择。

改变飞轮重量时,会影响传动系的惯性平衡。转动的重量越轻,发动机就越容易转动。然而,动量也减少了。所以你的发动机转速会更快地降低。这显著地改善了发动机的驾驶感觉。

然而,在某些情况下,惯性越大越好。更大的惯性实际上可以使汽车更容易驾驶。如果飞轮变轻,陡坡的影响会更加明显,半坡起步会比较麻烦。可以通过更熟练地使用离合器来解决这些问题,但是你可能会因此而对离合器造成更大的磨损。

不太推荐减轻皮带轮的重量,转换为轻型铝皮带轮通常是无关紧要的。

由于带有偏心轴的双转子发动机的特性,主皮带轮在出厂时也非常轻。因此,没有必要更换它。

0x04. BIG POWER

这是一个庞大的话题,它本身就值得一篇文章。如果你热衷于涡轮增压套件,甚至氮气,请先仔细查阅资料。如果你想交换你的RX8引擎,我们也有一个指南。很多人选择的LS引擎交换,请详细的阅读我们的指南。

也有port转子的方法来增加引擎输出,即增加进气孔大小。即使现在port的方法大多是实验性的。Racing Beat 为引擎提供了一个port模板用于DIY。如果你想做得好,有专业的数控加工方法。此外,还可以进行bridge。

0x05. RX8 ENGINE RELIABILITY & COMMON PROBLEMS

转子发动机本身是相当可靠的。然而,它的一些主要设计疏忽,会导致一些莫名其妙的不可靠。

如果你打算跑完10万英里,准备好进行细致的预防性维护。毕竟,虽然RX8是一款经济实惠的车,但它仍然是一款跑车。跑车往往要求车主给予更多的关注。

Mazda Rx8 5

早期的RX8由于转子内注油不足而迅速声名狼藉。这加速了磨损并导致发动机过早故障。可以通过刷ECU来解决这个问题。

5.1. IGNITION COILS

早期,人们不知道RENESIS的点火线圈多久会失灵一次。4个插头有4个线圈,但是在转子发动机中,这些线圈每转都会燃烧3次。因此在转子发动机中点火线圈通常不够耐用。

5.2. COMPRESSION

但是,这些线圈故障经常被误诊,经销商往往在保修期内更换发动机。这些所谓的“死”发动机,会被重建(rebuild)成翻新发动机(remanufactured),他们通常品控很差,并且会出现问题。所以现在前期的RX8可能会收到这种有很大问题的发动机,因此他们认为转子发动机不可靠。

因此,建议在购买RX8之前,先做一个缸压测试。来快速的确定发动机的健康状况。

Mazda Rx8 9

5.3. OIL – 3,000 MILES PER CHANGE

除此之外,RENESIS只是一个需要大量维护和关注才能可靠的引擎。最重要的是,使用高质量的机油。虽然全合成是没有必要的,不过,频繁换油要重要得多,大多数车主建议每次换油行驶3000英里(约5k公里)左右。转子燃烧机油来润滑其众多的转子密封件,因此始终为发动机提供新鲜机油是至关重要的。

5.4. FUEL FLOODING

此外,RENESIS也很容易发生燃油泛滥。这通常是由于薄弱的电气部件导致发动机盘车不够快。因此,燃油迅速积聚并冲出转子。薄弱的点火元件是常见的罪魁祸首,所以每隔30000英里(约5万公里)更换一次点火线圈、缸线和火花塞。它们可能会在3万英里以内损坏,尽管这很罕见。

Starting a flooded mazda RX8 7 1000x750

5.5. COOLING

充分的冷却是绝对必要的。这是一台能产生大量热量的发动机。任何冷却系统部件故障都可能导致发动机快速故障。在发动机过热(~115C)之前,库存仪表组冷却液温度指针不会移动到中间。一种简单又便宜的方法是,买一个OBD2仪表来更准确地监测你的发动机。

Starting a flooded mazda RX8 8 1000x750

建议您使用马自达FL-22冷却液,每2年或每60000英里冲洗一次。否则,每年进行冷却液冲洗。及时冲洗冷却液可延长部件寿命。不管怎样,他们都会随着时间的推移而失效。自动调温器经常失灵,价格在70美元左右。建议调高78摄氏度的自动调温器。

5.6. CATALYTIC CONVERTER

另一个重要的故障点是三元催化转化器(cat)。糟糕的点火系统会将未燃烧的燃油喷入cat,这会很快堵塞cat。堵塞的cat导致热量向上游扩散。这可能导致氧传感器故障、转子密封老化、机油加速磨损、冷却系统工作过度。

综上所述,如果你继续保持你的RX8的维护,RENESIS可以证明是相当强大的。也就是说,您一定要通读这个部分,以便真正掌握整个RX8的使用体验。

0x06. RX8 ENGINE VS RX7 ENGINE

如果你读过这篇文章,你应该已经知道 13B-MSP(RX8) 和 13B-REW(RX7) 的区别了。事实上,尽管是在同一个家庭,这两个引擎是截然不同的。因此,将13B-REW 移植到 RX8 并不像您想象的那么简单。

首先,两种发动机的排气和进气系统有很大的不同。喷油不同。转子密封方法不同。转子外壳尺寸不同。这两台发动机的大部分零件不是共用的。

Mazda Rx8 6

一般来说,13B-REW 被认为是一个更强大,品质更好的发动机。为了保持重量最小,马自达做了很多设计的问题。首先,顶点密封件更薄更小,外壳质量最多也令人怀疑。

由于13B-REW采用涡轮增压,马自达设计的发动机能够承受更大的燃烧压力。但即使作为一个NA引擎,它的输出也与13B-REW相当。

Mazda Rx8 14

事实是,这两代人都有自己的问题,包括R3的公平份额。复杂的顺序涡轮引入了几十个真空软管,如果忽视这些软管,可能会导致涡轮相关的问题。而且13b-msp的大部分维护工作也适用于13B-REW。

如果你想要一个愉快的,线性的性能和一点改装,RENESIS是理想的。然而,如果你喜欢一个奖励的感觉,涡轮增压发动机的功率阶段,13B-REW的建议。13B-REW也更有利于大功率MOD。

0xFF. RX8 ENGINE CONCLUSION

RENESIS经常被不公平地认为是一个有缺陷的发动机,受到可靠性问题的困扰。然而,大多数可靠性问题都是由于早期的设计缺陷和无知造成的,而这些缺陷和无知给RX8带来了可悲的负面耻辱。

13B-MSP Inside

如果你对待你的RX8像一辆跑车一样提供维护,那么它是一个令人惊讶的品质优良且有充足动力的汽车。而且 RX8 价格不高,所以它是你踏入跑车圈子的第一步。