转子引擎差点就改变了世界

  1963年，德国汽车制造商NSU（后来被奥迪收购）推出了Wankel Spider车型，这是第一款动力来源非往复式活塞内燃机汽车，1967年，NSU推出了双转子Ro80，而马自达则推出了Cosmo Sport。

  而梅赛德斯在当时则对这种发动机进行了深入的研究，而通用甚至相信Wankel转子发动机会取代往复式活塞发动机。

  在 当时看来，Wankel转子发动机代表了未来，但通过后来的经验，我们大家都知道这 并不是事实。

  Kenichi Yamamoto，“转子发动机之父”山本健一，曾领导开发了马自达的转子发动机，后来成为了马自达的总裁和董事长。他在1981年发表的著作《Rotary Engine》中写道，蒸汽转子发动机的历史可以追溯到18世纪参数图片）。

  早在1908年，工程师就制造了原始的转子发动机，而德国工程师费利克斯·汪克尔尔（Felix Wankel）将其设计成为了可实际生产的发动机。 尽管今天我们已完全接受了四冲程活塞发动机是正确的发展趋势，但书中指出，早期的情况并非如此。

  活塞发动机很复杂，有许多活动的部件； 而转子发动机要简单得多，通常只有两个三角形转子连接到离心轴上，就没有气门机构。 转子的运动能打开和关闭进气口和排气口，而汽车制造商则一直在寻求如何减少复杂性和成本，因此转子发动机具有很大的吸引力。

  此外，传统发动机中活塞上下运动会产生巨大的震动力，最好的处理方法是增加缸数。转子发动机没有一点往复运动造成的额外质量，只有转子的质量，所以即使是单转子发动机也非常平稳。转子发动机也比活塞发动机小得多，可以放在更小的空间中。

  不仅仅是由马自达和NSU，还有雪铁龙、梅赛德斯-奔驰以及通用汽车等众多汽车制造商都被转子发动机吸引。

  在20世纪30年代，Wankel正如火如荼的研究具有圆盘状阀门的活塞发动机和转子发动机的区别，而他同时还是一名纳粹党员，但是由于与党内领导发生冲突，于1933年被监禁。

  而他的技术才能引起了戴姆勒-奔驰公司的兴趣，该公司的首席工程师说服了希特勒的顾问威廉·凯普勒，释放了Wankel。但是Wankel在梅赛德斯工作不到一年就去了宝马。

  1936年，纳粹政府为他提供了工作室，以进一步让他开发活塞发动机，而这些发动机最终被用于德国空军的战斗机和鱼雷武器上。战后Wankel又被监禁，然后于1946年获释，凯普勒随后安排他与NSU公司合作。

  Wankel最初的转子发动机设计包括一个类似的三角形转子，但当时其中的燃烧室也会旋转。

  然而在1954年，NSU公司的汉斯·迪特·帕什克（在Wankel不知情的情况下）打造了我们今天所熟知的转子设计 —— 即转子在固定壳体内绕离心轴旋转 —— 但它仍然被称为Wankel转子引擎，因为Wankel拥有这种类型发动机的专利。

  1957年，一台转子引擎原型机问世，NSU很快将其吹捧为未来的发动机。而由于当时的发动机工艺水平及理论水平都没有现在的扎实，因此故障率更高，一些汽车媒体对此并不抱有乐观的态度。

  但是汽车制造商显然更为乐观，或者至少是在赌，许多汽车制造商在Wankel Spider车型推出之前就签署了可使用该技术的许可证。 马自达就是这里面之一，其于1961年获得了许可，一年后便开始生 产第 一辆转子引擎汽车。

  二战结束后，日本工业受到重创，日本国内则采取了一种“出口或灭亡”的方式来对待其汽车工业。日本国际贸易和工业部敦促该国的各汽车制造商进行合并，以实现目标，而马自达可能会被合并到丰田、日产或五十铃中的一家。

  山本于是率领一支被后来称为“47武士”的转子发动机开发团队来研究这款全新的发动机动力形式，山本甚至还跟团队说过，从现在开始，转子发动机必须要时刻在队员的脑海中，无论是在睡觉还是醒着。

  1963年，事情有了突破，由于转子的三个尖端始终与燃烧室的外壁接触，会导致快速磨损，团队的一名工程师开发了一种独特形状的尖端密封样式，并使用碳铝合金打造，使发动机进入了商业拓展模式，就应该进行量产了。

  初期的转子发动机面临严重的短命的问题，转子发动机运转时，转子以偏心圆的方式在椭圆形燃烧室空间里转动。 为了让它的三个面与缸壁之间保有一定的气密性，其三个端点必须装设一种由“菱封”（apex seal） 与“角封”（corner seal）组成的立体机构。

  菱封的作用类似活塞环，内部的弹簧片会配合菱封与缸壁间的空隙伸缩。经过日积月累的偏心圆运转，菱封会对缸壁造成波状刮伤，俗名“恶魔的爪痕”。

  1964年，马自达展示了第一台原型车，双转子Cosmo Sport，并在接下来的三年里系统地解决了很多问题，以使转子发动机可以投放市场。1968年，就在Cosmo Sport首次亮相的一年后，马自达发布新车型 —— Familia Rotary Coupe（R100 Coupe），该车代号10A，搭载1.0L双转子发动机，上限功率100匹马力，峰值扭矩125Nm。

  到1966年，NSU已经发布了15个技术许可证，这本身就让NSU赚的盆满钵满。

  转子发动机的紧凑性是其巨大的优点，双转子发动机在高度和长度方面要比直列四缸和六缸发动机短得多。

  不包括紧固件，双转子的部件数量不到单凸轮直列六缸发动机的三分之一，而且转子发动机也非常容易进行模块化设计，你能够准确的通过需要不断添加转子。当然像四转子发动机的尺寸也会相对较长。

  除了NSU和马自达之外，另一家将转子发动机投入生产的汽车制造商就是雪铁龙， 但这一举措却以失败告终。

  这家法国汽车制造商在汽车工程方面颇具实力，但在发动机研究方面落后。 转子发动机不仅适合雪铁龙独特的工程设计，还适合其倾向于发动机位于前轮前面的纵向前驱布局。

  雪铁龙和NSU成立了一家名为Comotor的公司，用于开发雪铁龙汽车的转子发动机。其首先开发的是单转子发动机，用于实验性的M35车型，该车型被租赁给雪铁龙客户进行公开测试。

  GS是雪铁龙的中级家庭轿车，定位入门级2CV及其衍生车型与豪华大型DS车型之间。虽然GS车型的标准版本使用Ami车型的空冷四缸发动机，但GS Birotor版则是旗舰版，配备了一台2.0升双转子发动机，功率超过100匹马力，几乎是标准型号的两倍动力输出。

  GS Birotor于1973年9月首次亮相，很不巧，就在石油危机出现的一个月之前，而转子发动机的低燃油效率与石油危机的加持简直就是毁灭性的打击。而 Birot o r的价格也比标准 型号高出70％， 使其价格甚至超过了基础的DS车型。

  除此之外，该车的可 靠性也不高，由于顶尖密封的故障，经常需要在行驶 2万英里后就要更换发动机，这还不是说修修就可以解决。

  雪铁龙原本希望将转子发动机用于DS的替代车型CX，但在销售了仅847辆GS Birotor后，不得不取消整个转子发动机项目。这是导致雪铁龙在1975年破产并随后被出售给标致的重要的因素之一。

  燃油效率低下和顶尖密封问题并不是雪铁龙独有的问题，NSU的Ro80车型也遇到了相同的问题，随后Ro80和NSU品牌都在1977年消失了。

  马自达在转子发动机的发展上比NSU做得更多，但在石油危机之后，其销售也受到了严重打击，1973年到1974年间下降了50％。

  在石油危机之前，马自达正在努力推出一整套转子发动机车型阵容；之后不得不重新专注于活塞发动机，仅将转子发动机限定用在为像RX系列等性能车型上。而马自达的转子发动机销量再也没有接近1973年的高峰。

  美国市场是许多汽车制造商的最大市场，因此那些汽车制造商付出很多努力来满足美国日益严格的排放标准。马自达在满足1970年《清洁空气法》规定的排放标准时遇到了很大的困难，而其他一些制造商则放弃尝试，其中甚至包括强大的梅赛德斯-奔驰。

  梅赛德斯-奔驰认为转子发动机可当作活塞发动机的高性能替代品。奔驰很肯定Wankel发动机更适合高转速而不是低中转速的输出，因此不适合其豪华汽车系列。

  奔驰表示， 在低转速下，转子发动机并没提供太多动力， 而梅赛德斯的首席工程师，后来的梅赛德斯赛车队老板鲁迪·乌伦豪特提出制造一辆小型跑车可以适合这种发动机。

  这辆跑车就是后来大名鼎鼎的C111概念车，这是一辆实验用车，在其Mk2版本中，C111搭载了一台令人瞩目的四转子发动机，输出345匹马力，与当时的法拉利Daytona搭载的4.4升V12发动机一样强大。

  动力不是问题，可靠性和油耗也都没关系，真正的问题是燃油效率和排放问题，奔驰得出的结论是，转子发动机在基础设计上就有缺陷。 转子发动机可能在空间和零部件方面具有优势，但其热效 率—— 即产生的动力与废热能量之间的比例 —— 有很多问题。

  在梅赛德斯的一篇文章中提到，梅赛德斯的一位转子发动机主要工程师Kurt Obläneder直言不讳地说，燃烧室是内燃机发动机的核心，其第一个任务是设计出最优的燃烧室，以实现最有利的热效率，即尽可能完全燃烧燃料。

  然而转子发动机未能实现这一点，事实上它不可能实现，其最初表现为高燃油消耗，后来更是被公开证实，未燃尽的燃料其碳氢化合物含量高，连相对宽松的乘用车排放标准都无法满足。

  正是这一先天缺陷，导致其迅速退出历史舞台，不断出现的机械问题甚至都不是问题。

  由于燃烧室的形状设计，转子发动机的燃烧速度较慢，这在某种程度上预示着大量燃料未被充分燃烧，在当时对燃油和排放要求比较高的美国，这样的一种情况无法接受。

  最终，梅赛德斯放弃了转子发动机，其他所有制造商也都放弃了，除了马自达。马自达在这项技术上投入了大量资金，可能不想彻底放弃它，在七十年代和八十年代，山本一直支持转子发动机。

  比如马自达RX-7，意外的销售很成功。日本的泡沫经济使得二十世纪80年代末，各家汽车制造商资金充裕，马自达将更多资金投入到了转子发动机的研发中，使其经历了一次复兴。

  这就包括第三代RX-7的强大双涡轮发动机、Eunos Cosmo GT车型的独特三转子发动机，以及最伟大的那一款，赢得勒芒24小时耐力赛搭载四转子发动机的787B。直到今天，787B仍然是唯一一辆赢得勒芒的非活塞发动机车型，这个记录很可能将永远保持。

  时间来到2003年，马自达为RX-8跑车开发了一款新的转子发动机，名为Renesis，尽管有着几十年转子发动机的开发经验，Renesis仍然受到了与以前的发动机相同的可靠性、油耗和效率问题的困扰， RX-8在2012年停产。

  马自达现如今 仍然保留了 一支专门的 转子发动机 研 发团队，而今年早一点的时候，马自达推出了一款配 备了0. 8升 转子发动机的MX-30电动增程版车型，但说复兴，谈不上。

  马自达是唯一一家具备大量制造转子发动机经验的公司，但与所有其他汽车制造商一样，马自达也必须将资源集中在大规模市场的内燃发动机和纯电动动力系统得开发上。

  总结一下，六十年代当燃油价格实惠公道而空气污染问题还没有正真获得足够重视时，转子发动机可能提供了一种更好的运行方式。只是后来世界发生了变化，往复式活塞内燃发动机被证明比转子发动机更具市场活力，也更适合这样一个世界的发展。

  往复式活塞内燃发动机虽然复杂，但是便宜、高效以及更加清洁，这种发动机可以同时满足汽车制造商、客户和监督管理的机构的需求，而转子发动机，更像是富人的玩具，不是说贵，而是说小众。

  但是我们依旧希望马自达能够继续研发转子发动机，因为如果连马自达的都放弃了，可能这项技术就真的消失了。