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目錄
| ? | 豐田時報成為馬自達(dá)公司認(rèn)可的媒體 |
| ? | 什么是轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī) |
| ? | “飯團(tuán)”發(fā)出的聲浪有哪些特點(diǎn)？ |
| ? | 偏專業(yè)性的階次聲相關(guān)知識講解 |
| ? | 轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)復(fù)活 |
| ? | 令人難忘的“馬自達(dá)787B” |
| ? | 馬自達(dá)追求的“好聲浪”是什么？ |
2019年，豐田時報作為宣傳企業(yè)內(nèi)部資訊的“媒體”正式成立。然而，突然出現(xiàn)的豐田時報卻未能得到世人的認(rèn)可，明明豐田時報也是一家報道汽車資訊的平臺，大眾卻并未將其當(dāng)作一般媒體來看待。
正在這時，馬自達(dá)的丸本明社長（時任）卻向Morizo，即豐田章男社長（時任）發(fā)出了邀請，希望豐田以“媒體”的身份，來參加馬自達(dá)公司舉辦的具有悠久歷史的“媒體對抗Roadster耐力賽”。
關(guān)于彼時的詳情，請參看往期時報。
在這場比賽中，Morizo車手還曾對著Roadster感嘆道：“如果可以的話，能搭載轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)就好了”。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)不僅以自身的魅力征服了Morizo，更有著眾多粉絲。之所以它會如此受歡迎，除因其具有強(qiáng)大的性能外，更是由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)能發(fā)出震撼人心的聲浪。
繼上期，時報為讀者們介紹了發(fā)動機(jī)會因結(jié)構(gòu)的不同發(fā)出迥異的聲浪后，本期將帶大家深入了解轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)與聲音特征。
轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)所發(fā)出的轉(zhuǎn)子聲浪，聽起來沒有渾濁感，穿透力極強(qiáng)。但為什么這種發(fā)動機(jī)會發(fā)出能使駕駛者情緒高漲的聲音呢？
首先，讓我們復(fù)習(xí)一下轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)是，在擁有次擺線弧度的繭形外殼中，通過形狀如飯團(tuán)般的三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生動力。
三角形的轉(zhuǎn)子頂點(diǎn)與外殼的內(nèi)腔體接觸，會形成3個空間分區(qū)，轉(zhuǎn)子在自轉(zhuǎn)的同時在內(nèi)腔中進(jìn)行公轉(zhuǎn)，由此完成吸氣、壓縮、燃燒和膨脹、排出4個過程。
在轉(zhuǎn)子做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中，位于轉(zhuǎn)子中心位置的偏心軸（輸出軸）也隨之轉(zhuǎn)動，如此將產(chǎn)生的力傳遞給輪胎，帶動汽車行駛。
為探究轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)和聲浪特點(diǎn)的關(guān)系，時報記者來到了馬自達(dá)公司。
本次為我們提供解說的是隸屬于動力總成研發(fā)本部 發(fā)動機(jī)性能研發(fā)部 第1發(fā)動機(jī)性能研發(fā)集團(tuán)的主管巖田陽明。巖田自進(jìn)入馬自達(dá)公司以來，一直從事包括柴油、汽油以及轉(zhuǎn)子等各種類型發(fā)動機(jī)NV（Noise Vibration：噪聲和震動）方面的研發(fā)工作。
巖田
由于轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)中沒有一般發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)中的活塞，也沒有打開或關(guān)閉的進(jìn)氣、排氣的氣門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。因此使用的零件數(shù)量非常少，構(gòu)造相對簡潔。也正因為零件數(shù)少，所以導(dǎo)致出現(xiàn)噪音的震動也較小，這便是轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)聲浪的特點(diǎn)之一。
另外，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)與一般汽油發(fā)動機(jī)等活塞式發(fā)動機(jī)的燃燒間隔也不同。（活塞式發(fā)動機(jī)相關(guān)介紹可參看本系列的第1期）
活塞式發(fā)動機(jī)的曲柄軸*，在旋轉(zhuǎn)2圈時完成1次燃燒（爆炸）。
＊將曲柄軸的旋轉(zhuǎn)動能傳遞到輪胎，帶動汽車行駛。
但轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的偏心軸，每旋轉(zhuǎn)1圈便可完成1次燃燒。
所以旋轉(zhuǎn)1圈也只會發(fā)出1次噪音。也就是說，活塞式發(fā)動機(jī)與轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)完成同樣次數(shù)的燃燒時，產(chǎn)生的噪音數(shù)量和間隔時間均不同。
另外，活塞式發(fā)動機(jī)在完成1次燃燒時所產(chǎn)生的噪音中，混雜著一種被稱為半階次聲的聲音，而轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的噪音中卻不存在這種聲音，這也是它們之間最大的差異。
可能接下來要說的內(nèi)容有點(diǎn)專業(yè)，但這也是為什么人們會覺得轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的聲浪與眾不同的關(guān)鍵所在，所以請耐下心來，聽我啰嗦幾句（笑）。
由于記者也是第一次聽到“階次聲”這個詞，又聽說這是聲浪聽起來不同的關(guān)鍵所在，因此請巖田繼續(xù)為大家作出了進(jìn)一步的講解。
巖田
此圖表的橫軸為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，縱軸為聲音頻率。這張圖將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上每個節(jié)點(diǎn)因震動等因素所發(fā)出的聲音分布進(jìn)行了可視化處理。與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，向右側(cè)斜上方延伸的一條條紅線被稱為階次聲。
圖表左側(cè)是活塞式直列4缸發(fā)動機(jī)，右邊是RX-8的雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。
對比可以看出，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)的階次聲直線數(shù)量更少，外觀也更清爽。
而活塞式發(fā)動機(jī)在2次、3次、4次等階次聲之間也有直線，它們被稱為半階次聲。更簡單地來說，半階次聲就是聲音中的雜音。
圖表中的“次數(shù)”代表發(fā)動機(jī)在完成“吸氣、壓縮、燃燒和膨脹、排出”一連串動作時所發(fā)出的聲音。那么為什么半階次聲的有無，會影響到發(fā)動機(jī)聲浪在聽感上的不同呢？
這里，讓我們先對聲音的原理進(jìn)行一個說明吧。
人在同時聽到不同頻率的聲音（下圖中的A、B）時，人耳還能感知到除原始頻率聲音外的第三個聲音，也就是差音*（C）。
＊差音：兩個聲音頻率之差的聲音。
聲音的頻率是指聲波每秒振動的次數(shù)，用來表示聲音的高低，單位是赫茲（Hz）。聲音頻率的數(shù)值越大代表聲音越高。
譬如，將250Hz和254Hz的聲音合成時，就會出現(xiàn)254-250＝4Hz的差音。以擬音來表現(xiàn)的話就是會發(fā)出“嗡嗡嗡嗡”的聲音，在1秒鐘內(nèi)出現(xiàn)4個周期忽強(qiáng)忽弱的差音。
而當(dāng)兩個聲音頻率差變大時，人們將無法聽清差音的周期，取而代之的是聽到連續(xù)的“嗡——”的聲音，且音調(diào)較高。
也就是說，人類基本上是將差音當(dāng)作聲音來識別的。
活塞式發(fā)動機(jī)所發(fā)出的聲音，由于人耳同時聽到了音源中的階次聲和聲音頻率相近的半階次聲，所以聽感上是“嗡嗡嗡嗡”的聲音，能聽到差音的強(qiáng)弱周期變化。
（最近的活塞式發(fā)動機(jī)，在經(jīng)過調(diào)整后能夠消除這種半階次聲。詳情敬請期待下期報道。）
相反，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)由于沒有半階次聲，所以聲音頻率差較大，人們聽到的就是持續(xù)的高音調(diào)嗡鳴差音，這種聲音聽起來比較通透、清爽。
自2012年RX-8停產(chǎn)以來，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)便一直處于停產(chǎn)狀態(tài)，但其研發(fā)工作并未就此止步。時隔近11年后，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)作為一款發(fā)電專用的發(fā)動機(jī)，重新出現(xiàn)在量產(chǎn)車型上。（馬自達(dá)官方網(wǎng)站，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)專題頁內(nèi)容）
當(dāng)被問及MX-30上搭載的8C型轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)是否也會帶來轉(zhuǎn)子聲浪時，巖田先生苦笑回應(yīng)道：“很多客戶都對此抱有期待，但遺憾的是，由于該發(fā)動機(jī)是專用發(fā)電設(shè)備，轉(zhuǎn)速不高，所以聽不到轉(zhuǎn)子特有的聲浪。”
不過反過來說，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)因其出色的靜謐性，非常適配PHEV。
那么，在追求靜謐性的PHEV身上，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)能夠再次制造出它特有的聲浪嗎？
巖田
這并不容易。轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)本身就具有出色的靜謐性結(jié)構(gòu)，此外，如果有兩個轉(zhuǎn)子，產(chǎn)生的振動就會相互抵消，但是MX-30上的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)只有一個轉(zhuǎn)子，因此我們必須處理一個轉(zhuǎn)子無從抵消振動的問題，不能讓其為車廂內(nèi)帶來噪音。
我們需要在與車身相連的零件中阻斷振動的傳遞路徑，并增加減震功能，使振動不會傳遞到車身上去，而這點(diǎn)相當(dāng)困難。
盡管如此，為了創(chuàng)造能夠貼近人們操作感覺的聲浪，我們在發(fā)動機(jī)的操控方面做了一些努力，包括加速時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上升的感覺和踩下加速踏板時駕駛者能收獲的反饋。如此前所述，這款發(fā)動機(jī)是發(fā)電專用的，而我們活用了這一點(diǎn)，以相對自由的方式研發(fā)了發(fā)動機(jī)。
馬自達(dá)787B于1991年勒芒24小時耐力賽中奪冠，它也是第一輛在該項賽事中奪冠的日本賽車。對于轉(zhuǎn)子聲浪的愛好者來說，馬自達(dá)787B發(fā)出的聲音著實(shí)令人難忘。
巖田
787B采用了外環(huán)氣埠系統(tǒng)*。為了讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速更高，產(chǎn)生更快的速度，其外殼內(nèi)設(shè)計成了易于降低排氣壓力的模式，以此在高轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生高亢的“呯呯”聲響。
＊將曲柄軸的旋轉(zhuǎn)動能傳遞到輪胎，帶動汽車行駛。
反之，在低轉(zhuǎn)速時，由于開口面積大，氣體會被一次性被排出，從而產(chǎn)生賽車特有的“嘣嘣嘣”的強(qiáng)勁聲浪。
此外，由于它是4轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘4500至7000轉(zhuǎn)的高轉(zhuǎn)速范圍時，高亢的聲音就會變得格外響亮，如同多缸活塞式發(fā)動機(jī)。
這話不是恭維，我真的也很喜歡LFA的聲音，因為它非常接近4轉(zhuǎn)子聲浪的感覺。
既然提到了LFA，我們就順勢請教了他還喜歡什么發(fā)動機(jī)的聲音。巖田先生回答說：“年輕時，我喜歡本田VTEC從轉(zhuǎn)速6000rpm開始，其進(jìn)氣閥和排氣閥不同開度時的聲音。其獨(dú)特的聲浪會被部分人視為噪音，所以這也和個人品味息息相關(guān)。
還有斯巴魯水平對置發(fā)動機(jī)的‘哆哆’聲等，我認(rèn)為保留能體現(xiàn)各公司發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的聲浪是件好事?！?/p>
最后，我們詢問他什么是“好聲浪”。
巖田
一般來說，提及“好的發(fā)動機(jī)聲浪”，人們往往會想到將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一口氣升至高轉(zhuǎn)速階段時產(chǎn)生的聲響。在這方面，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)到達(dá)高轉(zhuǎn)速時發(fā)出的美妙聲音無疑是一種“好聲浪”。
不過，從更廣泛的意義上講，我認(rèn)為“好聲浪”與駕駛場景和人們對操作方面的期望息息相關(guān)。
例如，我們在超級耐力賽中使用的是柴油發(fā)動機(jī)。與汽油發(fā)動機(jī)不同的是，柴油發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速并不高，脈動會被渦輪所抑制，因此發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的聲音很小。
然后，在賽道現(xiàn)場就會有人說：“它不夠有魄力，就不能發(fā)出更大點(diǎn)的聲音嗎？”（笑）。
歸根結(jié)底，我認(rèn)為其實(shí)好聲浪就是與人們感受相符合的聲音。
我司的目標(biāo)是創(chuàng)造“人馬一體”的汽車，而聲浪是其中不可或缺的一部分。
我們希望繼續(xù)致力于創(chuàng)造出與汽車行駛相匹配的聲浪，這種聲浪既有表現(xiàn)力又節(jié)制，與駕駛者自身的感官相協(xié)調(diào)。
我相信，無論是轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)、活塞式發(fā)動機(jī)還是柴油車，所有制造商都在為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而努力。
MX-30
盡管巖田先生在采訪中面帶苦笑地表示“這并不容易”，我們還是期待著有一天，復(fù)活后的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)能再次在高轉(zhuǎn)速下發(fā)出澄澈而悠長的美妙聲浪。
請說說您的看法：
