轉子 一個傳奇的歷史

傾盡所有買來的“孩子”,他嘔心瀝血撫養它長大,他的不離不棄,完美詮釋了“日式堅持”的真諦,直至今日他是否仍然堅信“轉子不死”?這次,是馬自達和轉子發動機的故事。

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“轉子不死”是大家對馬自達最深刻的印象,雖然在售的車型中轉子發動機已經再也看不到身影,但是車迷們對其依然念念不忘。2017年12月20日日本轉子之父山本健一與世長辭,讓全球的車迷倍感沉痛,fanfan懷著敬意與追思寫了一篇《那位給了我們萬轉夢想和轉子不死信念的男人去世了》來悼念這位偉大的汽車工程師。

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日本轉子之父山本健一2017年12月20日與世長辭

轉子發動機是汽車工業的一朵“奇葩”,在90年代日本車壇的“四大天王”中,搭載13B雙轉子發動機的馬自達RX-7也有著一席之地,可見其實力之強。由於在國內真正接觸轉子發動機的車友少之又少,所以我們還是要再一次為大家簡單回顧一下這個在“神機”圈中“特立獨行者”的簡歷。

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日本90年代性能跑車“四大天王”

轉子發動機並不是日本人發明的,更不是馬自達最先使用的。1954年4月13日全世界第一臺轉子發動機由德國工程師菲加士·汪克爾(Felix Wankel)發明,並在德國NSU公司(後來被大眾收購與新汽車聯盟Auto Union公司合併成為了現在的Audi 奧迪)的幫助下研製誕生,但是直到1957年2月1日才成功完成首次點火運行,所以轉子發動機Rotary Engine又命名為汪克爾發動機Wankel Engine。

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德國工程師菲加士·汪克爾是轉子發動機的親生父親

在轉子發動機問世後立刻成為了各大廠商追捧的對象,他們紛紛向NSU購買專利使用權,並分頭開始製造自己的“轉子之車”,其中不乏車界大佬,如奔馳、保時捷、通用、阿爾法·羅密歐、福特、豐田等,在將近三十個獲得授權的企業中堅持到最後的卻只有馬自達。

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向NSU購買轉子發動機授權的企業名單(數據源自維基百科)

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奔馳在1969年製造了幾輛C111原型車採用了四轉子發動機擁有350匹馬力

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鈴木1974年推出497cc單轉子發動機的RE5摩托車,但是1976年就停產了

鮮為人知的其實中國也生產過轉子發動機。1969年在政府的支持下天津動力機廠研發的2110型雙轉子發動機裝入了TJ140型載重汽車中,由天津貨車修理廠整車製造下線,這應該是全世界第一臺也是唯一一款轉子發動機卡車,並且完成了天津到拉薩的長途路試,性能表現優,異最高時速能達到140km/h。面對那時的中國汽車工業水平這絕對是轟動性的新聞,但是轉子TJ140卡車也只是生產了40輛,隨後項目停止資料封存,到今日甚至連一輛都沒有留下來,成為了永久的記憶。

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TJ140是全世界唯一一款轉子發動機載重卡車

但是對於轉子發動機中國也沒有停止嘗試的腳步。70至80年代北汽在不斷嘗試製造中級轎車,在BJ750型轎車的基礎上改良了兩輛搭載轉子發動機的BJ751試驗原型車,但是也止步於此。在轉子發動機轎車上,上海汽車比北汽起步更早一些,1975年上汽啟動了對SH760的更新換代研發工作,新的車型被命名為SH750,但是SH750只製造了兩輛原型車其中一臺搭載的就是轉子發動機,可惜的是它沒有走到量產。關於SH750還有一個有趣的故事,在中國第一部科幻電影《珊瑚島上的死光》中SH750走上了熒幕,這對於它來說也算是另一種“永生”。

北汽以BJ750為基礎的改進試驗車型BJ751搭載了一臺轉子發動機

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上汽SH750的兩臺原型車其中有一臺搭載了轉子發動機

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中國首部科幻電影《珊瑚島上的死光》讓無法量產的SH750走上了熒幕

轉子發動機是為從最開始的“香餑餑”變成後來無人問津的“冷饅頭”?那是因為轉子發動機“骨骼精奇”且“性格迥異”。

轉子發動機與我們常見的往復活塞式發動機有本質上的區別,它是由一個截面為勒洛三角形(弧邊三角形)的轉子、偏心軸、8字型的轉子外殼組成的一個基礎結構,所有的運動部件都是旋轉運動,不像往復活塞發動機的活塞直線往復運動需要通過曲柄連桿機構來轉化成旋轉運動進而輸出給變速箱,這樣整體機構更簡潔,零件數量大幅度減少,發動機的運動機構的可靠性更高,偏心軸作為動力輸出端它的轉速是轉子轉速的3倍,轉子轉一圈則可以完成三次做功,三角轉子的三個面在旋轉一圈後都可以完成進氣、壓縮、做功、排氣這一套“操作”,而往復活塞式發動機做一次功要往復兩次,曲軸要旋轉兩圈,這也是為何很多地方轉子發動機的排量相比往復活塞發動機要在真實的排量上乘以2。轉子發動機只有旋轉運,動省去曲柄連桿的“拖累”轉速上升得更快,轉速也更高,同時重量和尺寸都更小,這讓它具備了天生的優異運動性和良好的平順性。

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起初各大車企也都是相中了轉子發動機的天生優勢,但是他們都忽略了它的天生劣勢。轉子由於永遠只向一個方向旋轉,三角形轉子尖端的氣封與轉子外殼內壁摩擦而產生偏磨,最後會在內壁上留下刮痕,大家稱之為“惡魔的爪印”,從而造成氣缸漏氣、燒機油、積碳嚴重最終就是“趴窩”。而且轉子發動機的轉速高,發熱量大,進而造成極高的油耗和駭人的廢氣排放量,就連轉子發動機的東家NSU在推出幾款車型後,在大量消費者的負面口碑下無奈停止了轉子發動機的生產。

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早期轉子發動機在轉子外殼內壁上留下的“惡魔的爪印”

馬自達的前身東洋工業那時正處於破產的邊緣,但是他們從轉子發動機上看到了希望之光,岌岌可危的情況下他們決定來一次“豪賭”,花費了2億8千萬日元(相當於馬自達8000名員工一個月的薪水)並簽訂多項“不平等條約”,他們得到了轉子發動機的使用授權,1962年12月山本健一帶隊來到德國向NSU學習轉子發動機技術,轉過年來1963年4月馬自達成立了轉子發動機研究部(RE研究部,RE是Rotary Engine的縮寫),山本健一被任命為部長。

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在山本健一的帶領下馬自達成立了RE研究部

馬自達開始研究轉子發動機後才發現“理想很美好,現實很殘忍”,由於轉子發動機磨損的問題根本無法實現大規模量產裝機,但是孤注一擲的馬自達不打算放棄,山本健一率領其他46名工程師開始專心研究如何解決轉子發動機的密封和磨損問題,這47人後來被稱為“轉子四十七士”。而真正解決這個問題卻是極為巧合的。一天山本健一已經被轉子發動機折磨得接近崩潰時,他用鉛筆在草紙上胡亂畫著,突然之間“靈光乍現”,他覺得鉛筆頭的石墨是否可以拯救買來的“孩子”,之後整個團隊開始深入研究同時聯合日本碳素公司研發出了混入碳素的鋁合金材料密封零件,最終他們成功了!

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轉子四十七士

1967年5月馬自達推出了Cosmo運動轎車,這是全球第一款可以真正實用的量產轉子發動機汽車,而且馬自達帶著這款車回到轉子發動機的故鄉德國,參加了全世界最嚴苛的紐博格林84小時馬拉松大賽,最終取得了全場第四名的優異成績,為轉子發動機摘下了“不可靠”的罪名,開啟了“轉子不死”的熱血史詩。

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馬自達Cosmo成功征服紐博格林84小時馬拉松大賽

馬自達不斷將轉子發動機發揚光大,甚至大眾認為轉子發動機就等同於馬自達,推出的機型從單轉子到四轉子有眾多型號種類,但是讓馬自達轉子發動機揚名天下的是兩款轉子神機——13B和R26B。

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R26B是馬自達轉子發動機的性能巔峰,它搭載於馬自達787B勒芒賽車之上,擁有四個轉子,自然吸氣,總排氣量為2616cc,每個轉子配三個火花塞,最大在10500轉時輸出可達到930匹馬力,但是考量其耐用性被限制於9000轉時輸出700匹馬力。1991年馬自達787B憑藉著超高的穩定性和強大的動力摘得了日本廠商在勒芒24小時耐力賽上的第一座冠軍獎盃,直至2018年和2019年豐田連續兩年獲得勒芒冠軍之前,馬自達的轉子賽車一直都是亞洲唯一一家獲此殊榮的汽車品牌,並且直至今日搭載R26B的787B仍然是唯一一款以非往復活塞式壓發動機為動力的勒芒冠軍賽車,這是轉子發動機愛好者永遠的驕傲!

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R26B是馬自達轉子發動機的性能巔峰

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馬自達787B的冠軍榮耀值得每位轉子愛好者驕傲

冠軍轉子R26B其實是由兩臺13B串聯拼接而成,相比高高在上的R26B,13B才是車迷們真正可以把玩的性能利器。13B是馬自達產量最多,生產週期超過四十年的機型,隨著時間的遷移它也不斷進化,基本設定是轉子深度80mm,排氣量為654cc × 2,總排量1308cc,從1972年的RX-4一直到2012年的RX-8,進氣系統從自然吸氣到單渦輪增壓再到序列式雙渦輪增壓,馬力從最早的125匹一路提升至280匹。但是性能最強最著名的不是RX-8上面的13B-MSP,而是末代RX-7 FD上的那臺13B-REW型雙轉子序列式雙渦輪增壓發動機。

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13B的亞型繁多不斷在進化

RX-7 FD熟悉日本性能車朋友們都知道,它也是90年代日本性能跑車 “四大天王”之一,無論是在《頭文字D》中高橋啟介的爬坡王,還是《東京漂移》裡 韓 的那輛擁有“Fortune FD”套件的RX-7 Veilside,都是轉子愛好者嚮往的目標。

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《頭文字D》高橋啟介的座駕RX-7 FD3S

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《東京漂移》中韓的座駕RX-7 Veilside

13B-REW採用兩顆日立HT-12型渦輪,低轉速時第一顆直徑51mm的小渦輪在1800轉左右就開始介入工作,從而可以減少渦輪遲滯的現象,當第一顆小渦輪接近最高工作轉速時,第二顆57mm的大渦輪開始工作,4000轉時兩顆渦輪開始全力作動,馬力全開。第三代RX-7 FD3S會在6500轉時輸出280匹馬力,雖然賬面數據並不驚人,但是轉子發動機轉速提升迅猛,質量輕體積小,讓RX-7的運動性能卓越不凡。

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RX-7 FD3S的13B-REW是13B的性能之王

隨著全球對於汽車能源消耗和排放的要求越來越嚴格,“運動健將”也只能停止步伐,2012年RX-8停產,直到現在再也沒有生產一臺搭載轉子發動機的量產汽車。但是,馬自達沒有放棄轉子發動機,馬自達的愛好者們也沒有放棄轉子。日本有一位匠人叫雨宮勇美,他在轉子的這段空檔期扛起了“轉子不死”的旗幟,不斷優化改良馬自達的轉子發動機,不斷刷新著它的性能上線。RE Amemiya 雨宮這個日本改裝廠牌獲得了全球轉子愛好者的尊重與敬仰,據說有轉子的地方就有RE雨宮的作品。這位可愛和藹的老先生用溫柔的守望打造著最強的“轉子惡魔”。希望我們還有機會再次聽見那萬轉的咆哮,灑著熱淚喊出“轉子不死”!

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RE雨宮主理人雨宮勇美不折不扣轉子戰士

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《頭文字D》中啟介的FD最終上的就是RE雨宮的套件

到此為止,《神機傳》之東瀛篇也告一段落,二十世紀90年代的日本汽車工業是人類汽車工業史上一段非常璀璨的篇章。那時的日本車企都有著一種堅持不懈的韌勁兒,儘管還有“君子協定”這樣的政策束縛,但是不斷競爭、不斷進化、不斷創新、不斷突破自我的精神樹立了日本汽車工業在國際汽車行業中的地位,並贏得了全世界汽車愛好者的認可,其中的故事有心酸、有喜悅、有遺憾,但更多是熱血的激情。那時製造出來的汽車也飽含著工程師的智慧與感情,讓冰冷的機器有了靈魂與溫度。現如今,汽車已經成為普通家庭的必需品,科技的發展讓汽車也越來越智能先進,但是我們回望歷史時,總覺得哪些逐漸消失的“老車”所給我們帶來的溫暖無可替代,現在很難再體會到,套用那句經典的話,“不是我們喜歡老車,是我們喜歡的車老了”!


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