转子 一个传奇的历史

倾尽所有买来的“孩子”,他呕心沥血抚养它长大,他的不离不弃,完美诠释了“日式坚持”的真谛,直至今日他是否仍然坚信“转子不死”?这次,是马自达和转子发动机的故事。

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“转子不死”是大家对马自达最深刻的印象,虽然在售的车型中转子发动机已经再也看不到身影,但是车迷们对其依然念念不忘。2017年12月20日日本转子之父山本健一与世长辞,让全球的车迷倍感沉痛,fanfan怀着敬意与追思写了一篇《那位给了我们万转梦想和转子不死信念的男人去世了》来悼念这位伟大的汽车工程师。

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日本转子之父山本健一2017年12月20日与世长辞

转子发动机是汽车工业的一朵“奇葩”,在90年代日本车坛的“四大天王”中,搭载13B双转子发动机的马自达RX-7也有着一席之地,可见其实力之强。由于在国内真正接触转子发动机的车友少之又少,所以我们还是要再一次为大家简单回顾一下这个在“神机”圈中“特立独行者”的简历。

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日本90年代性能跑车“四大天王”

转子发动机并不是日本人发明的,更不是马自达最先使用的。1954年4月13日全世界第一台转子发动机由德国工程师菲加士·汪克尔(Felix Wankel)发明,并在德国NSU公司(后来被大众收购与新汽车联盟Auto Union公司合并成为了现在的Audi 奥迪)的帮助下研制诞生,但是直到1957年2月1日才成功完成首次点火运行,所以转子发动机Rotary Engine又命名为汪克尔发动机Wankel Engine。

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德国工程师菲加士·汪克尔是转子发动机的亲生父亲

在转子发动机问世后立刻成为了各大厂商追捧的对象,他们纷纷向NSU购买专利使用权,并分头开始制造自己的“转子之车”,其中不乏车界大佬,如奔驰、保时捷、通用、阿尔法·罗密欧、福特、丰田等,在将近三十个获得授权的企业中坚持到最后的却只有马自达。

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向NSU购买转子发动机授权的企业名单(数据源自维基百科)

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奔驰在1969年制造了几辆C111原型车采用了四转子发动机拥有350匹马力

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铃木1974年推出497cc单转子发动机的RE5摩托车,但是1976年就停产了

鲜为人知的其实中国也生产过转子发动机。1969年在政府的支持下天津动力机厂研发的2110型双转子发动机装入了TJ140型载重汽车中,由天津货车修理厂整车制造下线,这应该是全世界第一台也是唯一一款转子发动机卡车,并且完成了天津到拉萨的长途路试,性能表现优,异最高时速能达到140km/h。面对那时的中国汽车工业水平这绝对是轰动性的新闻,但是转子TJ140卡车也只是生产了40辆,随后项目停止资料封存,到今日甚至连一辆都没有留下来,成为了永久的记忆。

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TJ140是全世界唯一一款转子发动机载重卡车

但是对于转子发动机中国也没有停止尝试的脚步。70至80年代北汽在不断尝试制造中级轿车,在BJ750型轿车的基础上改良了两辆搭载转子发动机的BJ751试验原型车,但是也止步于此。在转子发动机轿车上,上海汽车比北汽起步更早一些,1975年上汽启动了对SH760的更新换代研发工作,新的车型被命名为SH750,但是SH750只制造了两辆原型车其中一台搭载的就是转子发动机,可惜的是它没有走到量产。关于SH750还有一个有趣的故事,在中国第一部科幻电影《珊瑚岛上的死光》中SH750走上了荧幕,这对于它来说也算是另一种“永生”。

北汽以BJ750为基础的改进试验车型BJ751搭载了一台转子发动机

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上汽SH750的两台原型车其中有一台搭载了转子发动机

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中国首部科幻电影《珊瑚岛上的死光》让无法量产的SH750走上了荧幕

转子发动机是为从最开始的“香饽饽”变成后来无人问津的“冷馒头”?那是因为转子发动机“骨骼精奇”且“性格迥异”。

转子发动机与我们常见的往复活塞式发动机有本质上的区别,它是由一个截面为勒洛三角形(弧边三角形)的转子、偏心轴、8字型的转子外壳组成的一个基础结构,所有的运动部件都是旋转运动,不像往复活塞发动机的活塞直线往复运动需要通过曲柄连杆机构来转化成旋转运动进而输出给变速箱,这样整体机构更简洁,零件数量大幅度减少,发动机的运动机构的可靠性更高,偏心轴作为动力输出端它的转速是转子转速的3倍,转子转一圈则可以完成三次做功,三角转子的三个面在旋转一圈后都可以完成进气、压缩、做功、排气这一套“操作”,而往复活塞式发动机做一次功要往复两次,曲轴要旋转两圈,这也是为何很多地方转子发动机的排量相比往复活塞发动机要在真实的排量上乘以2。转子发动机只有旋转运,动省去曲柄连杆的“拖累”转速上升得更快,转速也更高,同时重量和尺寸都更小,这让它具备了天生的优异运动性和良好的平顺性。

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起初各大车企也都是相中了转子发动机的天生优势,但是他们都忽略了它的天生劣势。转子由于永远只向一个方向旋转,三角形转子尖端的气封与转子外壳内壁摩擦而产生偏磨,最后会在内壁上留下刮痕,大家称之为“恶魔的爪印”,从而造成气缸漏气、烧机油、积碳严重最终就是“趴窝”。而且转子发动机的转速高,发热量大,进而造成极高的油耗和骇人的废气排放量,就连转子发动机的东家NSU在推出几款车型后,在大量消费者的负面口碑下无奈停止了转子发动机的生产。

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早期转子发动机在转子外壳内壁上留下的“恶魔的爪印”

马自达的前身东洋工业那时正处于破产的边缘,但是他们从转子发动机上看到了希望之光,岌岌可危的情况下他们决定来一次“豪赌”,花费了2亿8千万日元(相当于马自达8000名员工一个月的薪水)并签订多项“不平等条约”,他们得到了转子发动机的使用授权,1962年12月山本健一带队来到德国向NSU学习转子发动机技术,转过年来1963年4月马自达成立了转子发动机研究部(RE研究部,RE是Rotary Engine的缩写),山本健一被任命为部长。

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在山本健一的带领下马自达成立了RE研究部

马自达开始研究转子发动机后才发现“理想很美好,现实很残忍”,由于转子发动机磨损的问题根本无法实现大规模量产装机,但是孤注一掷的马自达不打算放弃,山本健一率领其他46名工程师开始专心研究如何解决转子发动机的密封和磨损问题,这47人后来被称为“转子四十七士”。而真正解决这个问题却是极为巧合的。一天山本健一已经被转子发动机折磨得接近崩溃时,他用铅笔在草纸上胡乱画着,突然之间“灵光乍现”,他觉得铅笔头的石墨是否可以拯救买来的“孩子”,之后整个团队开始深入研究同时联合日本碳素公司研发出了混入碳素的铝合金材料密封零件,最终他们成功了!

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转子四十七士

1967年5月马自达推出了Cosmo运动轿车,这是全球第一款可以真正实用的量产转子发动机汽车,而且马自达带着这款车回到转子发动机的故乡德国,参加了全世界最严苛的纽博格林84小时马拉松大赛,最终取得了全场第四名的优异成绩,为转子发动机摘下了“不可靠”的罪名,开启了“转子不死”的热血史诗。

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马自达Cosmo成功征服纽博格林84小时马拉松大赛

马自达不断将转子发动机发扬光大,甚至大众认为转子发动机就等同于马自达,推出的机型从单转子到四转子有众多型号种类,但是让马自达转子发动机扬名天下的是两款转子神机——13B和R26B。

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R26B是马自达转子发动机的性能巅峰,它搭载于马自达787B勒芒赛车之上,拥有四个转子,自然吸气,总排气量为2616cc,每个转子配三个火花塞,最大在10500转时输出可达到930匹马力,但是考量其耐用性被限制于9000转时输出700匹马力。1991年马自达787B凭借着超高的稳定性和强大的动力摘得了日本厂商在勒芒24小时耐力赛上的第一座冠军奖杯,直至2018年和2019年丰田连续两年获得勒芒冠军之前,马自达的转子赛车一直都是亚洲唯一一家获此殊荣的汽车品牌,并且直至今日搭载R26B的787B仍然是唯一一款以非往复活塞式压发动机为动力的勒芒冠军赛车,这是转子发动机爱好者永远的骄傲!

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R26B是马自达转子发动机的性能巅峰

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马自达787B的冠军荣耀值得每位转子爱好者骄傲

冠军转子R26B其实是由两台13B串联拼接而成,相比高高在上的R26B,13B才是车迷们真正可以把玩的性能利器。13B是马自达产量最多,生产周期超过四十年的机型,随着时间的迁移它也不断进化,基本设定是转子深度80mm,排气量为654cc × 2,总排量1308cc,从1972年的RX-4一直到2012年的RX-8,进气系统从自然吸气到单涡轮增压再到序列式双涡轮增压,马力从最早的125匹一路提升至280匹。但是性能最强最著名的不是RX-8上面的13B-MSP,而是末代RX-7 FD上的那台13B-REW型双转子序列式双涡轮增压发动机。

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13B的亚型繁多不断在进化

RX-7 FD熟悉日本性能车朋友们都知道,它也是90年代日本性能跑车 “四大天王”之一,无论是在《头文字D》中高桥启介的爬坡王,还是《东京漂移》里 韩 的那辆拥有“Fortune FD”套件的RX-7 Veilside,都是转子爱好者向往的目标。

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《头文字D》高桥启介的座驾RX-7 FD3S

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《东京漂移》中韩的座驾RX-7 Veilside

13B-REW采用两颗日立HT-12型涡轮,低转速时第一颗直径51mm的小涡轮在1800转左右就开始介入工作,从而可以减少涡轮迟滞的现象,当第一颗小涡轮接近最高工作转速时,第二颗57mm的大涡轮开始工作,4000转时两颗涡轮开始全力作动,马力全开。第三代RX-7 FD3S会在6500转时输出280匹马力,虽然账面数据并不惊人,但是转子发动机转速提升迅猛,质量轻体积小,让RX-7的运动性能卓越不凡。

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RX-7 FD3S的13B-REW是13B的性能之王

随着全球对于汽车能源消耗和排放的要求越来越严格,“运动健将”也只能停止步伐,2012年RX-8停产,直到现在再也没有生产一台搭载转子发动机的量产汽车。但是,马自达没有放弃转子发动机,马自达的爱好者们也没有放弃转子。日本有一位匠人叫雨宫勇美,他在转子的这段空档期扛起了“转子不死”的旗帜,不断优化改良马自达的转子发动机,不断刷新着它的性能上线。RE Amemiya 雨宫这个日本改装厂牌获得了全球转子爱好者的尊重与敬仰,据说有转子的地方就有RE雨宫的作品。这位可爱和蔼的老先生用温柔的守望打造着最强的“转子恶魔”。希望我们还有机会再次听见那万转的咆哮,洒着热泪喊出“转子不死”!

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RE雨宫主理人雨宫勇美不折不扣转子战士

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《头文字D》中启介的FD最终上的就是RE雨宫的套件

到此为止,《神机传》之东瀛篇也告一段落,二十世纪90年代的日本汽车工业是人类汽车工业史上一段非常璀璨的篇章。那时的日本车企都有着一种坚持不懈的韧劲儿,尽管还有“君子协定”这样的政策束缚,但是不断竞争、不断进化、不断创新、不断突破自我的精神树立了日本汽车工业在国际汽车行业中的地位,并赢得了全世界汽车爱好者的认可,其中的故事有心酸、有喜悦、有遗憾,但更多是热血的激情。那时制造出来的汽车也饱含着工程师的智慧与感情,让冰冷的机器有了灵魂与温度。现如今,汽车已经成为普通家庭的必需品,科技的发展让汽车也越来越智能先进,但是我们回望历史时,总觉得哪些逐渐消失的“老车”所给我们带来的温暖无可替代,现在很难再体会到,套用那句经典的话,“不是我们喜欢老车,是我们喜欢的车老了”!


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