《神机传》东瀛篇(六)他人之子视如己出,马自达不弃,转子不死

《神机传》之东瀛篇——君子协定下的隐忍与咆哮(六)
一个诞生自德国的舶来品,却在遥远的日本生根发芽直至壮大。别人放弃的难题,却成为了这个汽车品牌的救命稻草。从一种发明,到一种车型,再到一种精神象征,这已经成为“日式坚持”的典型案例,这就是马自达的“转子发动机”。

“转子不死!”是大家对马自达这个汽车品牌最深刻的印象之一。虽然很长一段时间里,马自达在售车型中,看不到转子发动机的身影,但是车迷却从未忘却那万转的高亢轰鸣。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。笔者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。

转子发动机是汽车工业历史中的一朵“奇葩”。90年代日本车坛聚集“四大天王”,搭载13B双转子发动机的马自达RX-7正占据一席,其真正实力可见一斑。转子发动机对于国内的绝大多数车友们都是“只知其名,未见其身”传说中的“神机”,我们先回顾一下其真实的“身世”。揭秘马自达是如何与“转子发动机”结缘的。

其实转子发动机不是日本人发明的,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。这里的NSU公司后来被大众汽车收购与新汽车联盟Auto Union公司合并成为了现在的Audi 奥迪。

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。





鲜为人知,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,由天津货车修理厂整车制造下线。这应该是全世界第一款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距离路试,性能表现十分优秀,最高时速能达到140km/h。考虑到当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,到今日甚至连一辆样车都没有留下来,成为了中国汽车工业永久的记忆。

转子发动机在中国的尝试还没停止。70至80年代,北京汽车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,但最终没有走向量产。在转子发动机轿车方面,上海汽车比北汽起步更早一些,1975年上汽启动了对SH760更新换代的研发工作,新车型被命名为SH750,但是SH750只制造了两辆原型车,其中一台搭载了转子发动机,非常可惜它也没有走到量产便夭折,但是它以另一种形式留下了印记。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”。



转子发动机为何从最开始的“香饽饽”变成后来无人问津的“冷馒头”?
转子发动机与我们常见的往复活塞式发动机有本质上区别。它的基础结构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。其中所有的运动部件都是旋转运动。而往复活塞发动机的活塞进行的是直线往复运动,需要通过曲柄连杆机构来转化成旋转运动,之后才会将动力输出给变速箱。如此,转子发动机整体机构更简洁,零件数量大幅度减少,运动机构的可靠性更高。其中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、排气的完整工作循环。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。这也是为何在很多国家,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。转子发动机的运动部件只有旋转运动,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卓越运动性和良好的平顺性。

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长期摩擦,进而产生偏磨,最后会在内壁上留下刮痕,大家称之为“恶魔の爪印”,进而造成气缸漏气、烧机油、积碳严重,最终等待车主的就是“趴窝”。而且转子发动机的转速高,发热量大,如此造成了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公司在推出几款车型后,也在大量消费者的负面口碑下,无奈地停止了转子发动机的生产。


当时,马自达的前身——东洋工业于在破产边缘摇摇欲坠,转子发动机的到来仿佛就是“希望之光”。岌岌可危的情况下,他们决定抓住这颗“救命稻草”,来一次“生死豪赌”。最终,马自达花费了2亿8千万日元(相当于8000名员工一个月的薪水),并签订多项不对等的合作条款,他们得到了转子发动机的使用授权。随即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。次年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。

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”。困扰全球的技术难题,最终的解决却有些戏剧化。那一天,山本健一已经被转子发动机折磨得接近崩溃,他用铅笔在草纸上胡乱画着,突然之间“灵光乍现”,铅笔头上的石墨成为了点金之石。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!

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车型。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(没写错,是84小时),最终取得了全场第四名的惊人成绩,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。


马自达不断将转子发动机发扬光大,甚至让世人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。

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,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,转速达10500rpm时输出930ps马力,但是考量其耐用性被限制于9000转时输出700ps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!




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40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125ps一路提升至280ps。但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。


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《速度与激情: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。


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1800rpm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,4000rpm时两颗涡轮开始全力作动,马力全开。第三代RX-7 FD3S会在6500rpm时输出280ps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。


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车(今年有所变化)。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,他在马自达转子这段空档期扛起了“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限。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”!


转子后传,不死带电:
今年年初,2023年1月10日马自达官方宣布转子发动机正式回归,但它的身份定位有了重大改变,最新的转子发动机将作为增程混动系统的增程器,率先搭载于2023款Mazda MX-30 e-Skyactiv R-EV插电混动车型上,主攻欧洲市场。时隔11年之后的2023年6月22日,马自达日本广岛第一工厂重新开始了转子发动机量产,此时马自达已经累计生产了199万辆转子发动机汽车。现在,2023款Mazda MX-30 e-Skyactiv R-EV在英国已经上市起售价31250英镑,约合28.7万元人民币,预计在今年秋天开始交付。



Mazda MX-30 e-Skyactiv R-EV搭载的这款转子增程器代号8C,单转子布局,排量为830cc,4700rpm时可以输出75ps马力(55kW)的最大功率,4000rpm转速下可以提供116Nm的最大扭矩,压缩比为11.9:1,并首次将汽油直喷技术应用于量产转子发动机,燃油经济性相比之前提高了25%。




虽然马自达的转子复活了,但以这样一种方式却让不少转子迷十分失望。大家想要的是当年驰骋赛场的冠军性能,是曾经万转红区的澎湃激情,但如今它只是个发电机。曾经的“神机”,如今圣光熄灭,让人唏嘘。

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璀璨篇章。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。但我们回望历史时,总觉得哪些逐渐消失的“老车”给我们带来的温暖无可替代。“不是我们喜欢老车,是我们喜欢的车老了”!

特别说明:
此篇文章为作者原创版权作品,首次于2019年8月269日在《汽车之友》微信公众账号刊登,并发表于《汽车之友》杂志2022年03期。此次发表相比于之前刊出的版本进行了少部分文字修订与调整。若希望转载本文,请私信联系本账号。