黑科技转子引擎一百多岁了，还差点征服世界

你能想象吗？

转子引擎其实并不是马自达专利，而是曾经的各种有实力的汽车厂商都在争先恐后的大笔投入开发与量产，比如梅赛德斯奔驰，甚至期待转子引擎能够打败活塞引擎。

更为有趣的是，早在1908年，转子引擎就已经被人造出，不过量产并商用是很久之后的事情了。

关于转子引擎，我们今天要说一些，你并不知道的事情。

Author / 酷乐汽车

Source / R&T

菲利克斯·汪克尔（Felix Wankel）和NSU曾经创造出一种更小、更简洁的内燃机 —— 转子发动机。

这个曾经看似未来的技术为何最终未能改变世界？

一段时间里，汪克尔转子发动机似乎代表了未来。

1963年，德国汽车制造商NSU（后被奥迪吸收）推出了汪克尔（Wankel Spider），这是第一款没有活塞的内燃机量产车。

1967年，NSU发布了双转子Ro80，而马自达推出了Cosmo Sport。梅赛德斯投入了大量研究，而通用汽车甚至相信转子发动机将取代从Vega到Corvette的所有活塞发动机。

然而，历史证明情况并非如此。

马自达转子发动机研发团队负责人、后来的公司总裁兼董事长山本健一（Kenichi Yamamoto）在1981年的著作《Rotary Engine》中提到，转子蒸汽机可以追溯到18世纪（参数丨图片）。

早在1908年，就有许多工程师制造出转子内燃机，但真正实现量产的是德国的菲利克斯·汪克尔的基本设计。

山本写道：“首先，它的工作原理优越；其次，人们为使其正常运转，付出了巨大而不懈的努力。”

在汽车发展的早期，活塞发动机并不是唯一的选择。活塞发动机复杂且有大量的运动部件，而转子发动机则更简单，通常只有两个三角形的转子连接到一个偏心轴上，没有气门机构。

转子发动机还具有体积小的优点，使得各种巧妙的布置成为可能。正因为如此，不仅仅是马自达和NSU，雪铁龙、梅赛德斯-奔驰、美国汽车公司（AMC）甚至通用汽车等许多公司都投入了巨大的努力。

在20世纪30年代，汪克尔研究了带有旋转盘形气门的活塞发动机和真正的转子发动机。他还曾是一个激进的纳粹分子，并与党领导发生冲突，被关押于1933年。

他的技术才能引起了戴姆勒-奔驰的注意，其首席工程师说服希特勒的顾问威廉·凯普勒释放汪克尔。但是好景不长，汪克尔在梅赛德斯待了不到一年就转投宝马。

1936年，纳粹政府为他设立了自己的工作室，进一步开发盘形气门活塞发动机，这些发动机最终被用于德军战斗机和鱼雷中。

战争结束后，汪克尔被释放，并由凯普勒安排与NSU合作。

汪克尔最初的转子设计既有三角形转子，也有旋转的燃烧室。

1954年，NSU展示了一款基于这种设计的摩托车增压器。然而，NSU的汉斯·迪特·帕施克（Hanns Dieter Paschke）在没有汪克尔知情的情况下，开发了我们今天所熟知的设计——在固定外壳内的偏心轴上旋转的转子。

尽管如此，这种发动机仍被称为“汪克尔”发动机，因为菲利克斯拥有这类发动机的专利。

1957年，首款用于道路行驶的转子发动机原型问世，NSU迅速将其宣传为未来的发动机。1960年6月的《Road & Track》杂志对汪克尔和其他类型的转子发动机进行了审视，语气带有怀疑和困惑。

杂志总结道：“数百种转子气门类型已被尝试，而它们的一致且常规的失败使得更为精明的工程师对任何形式的转子发动机感到不甚乐观。

一个小直径的转子气门都无法正常工作 —— 一个更大的单元又怎么能作为发动机正常运转呢？机会非常渺茫，但在此期间，我们只能等待（并希望）看看NSU发动机是否会成为一项深刻而重要的突破，或者只是另一个虚幻的希望。”

尽管存在疑虑，许多汽车制造商对转子发动机持乐观态度，甚至在汪克尔（Wankel Spider）发布前就签署了技术许可协议。

马自达是最早获得许可的公司之一，1961年就获得了许可，仅在其生产第一辆汽车的一年后。

对马自达来说，这是一个至关重要的举措。

在战后，日本采取了“出口或死亡”的汽车产业政策，日本国际贸易和工业部推动各大汽车制造商进行整合，而马自达可能会被并入丰田、日产或五十铃。

对转子发动机的研究使得政府给予马自达独立发展的机会。

在山本健一的带领下，马自达的“47武士”团队致力于转子发动机的开发。

据马自达的一篇历史文章记载，山本告诉团队成员：“从现在开始，无论你是睡觉还是醒着，转子发动机都必须在你的脑海中。”

1963年，团队中的一位工程师解决了转子发动机的一个主要问题：转子的三个顶角（或称“顶点”）始终与燃烧室外壁接触，导致快速磨损。这位工程师开发了一种独特形状的顶点密封件，并采用碳铝合金制造，使得发动机具有商业可行性。

1964年，马自达展示了首款双转子Cosmo Sport原型车，并在接下来的三年里系统地解决了各种问题，使转子发动机准备好进入市场。

1968年，Cosmo Sport发布一年后，马自达在量产车型Familia Coupe中引入了双转子发动机，随后许多车型也相继配备该发动机。NSU的《Wankel Rotary Engine》书中提到，到1966年，NSU共签发了15个技术许可协议，这本身就是一项有利可图的业务。

转子发动机的紧凑性带来了巨大的好处。

山本的书中有一张插图，显示了双转子发动机在高度和长度上都比直列四缸和六缸发动机更短。另一幅图展示了双转子发动机和单凸轮轴直列六缸发动机的主要部件数量，转子发动机的部件不到三分之一，且没有紧固件。

转子发动机还具有模块化的特点——你可以根据需要不断增加转子数量，尽管例如四转子发动机会相对较长。

除了NSU和马自达，唯一一家将转子发动机投入量产的汽车制造商是雪铁龙。

雪铁龙是一家工程实力雄厚的公司，但在发动机方面相对落后。转子发动机不仅适合雪铁龙对独特工程的偏好，还符合其纵置发动机前轮驱动布局。

雪铁龙与NSU成立了一个公司Comotor，负责为雪铁龙开发转子发动机。

首款产品是一台单转子发动机，用于实验性的M35车型，该车型被租赁给忠实的雪铁龙客户进行公测。M35的发展最终导致了双转子发动机的出现，安装在GS车型上，GS位于雪铁龙车型系列的中间位置。

标准的GS车型使用Ami的风冷四缸发动机，而GS Birotor则配备了一台2.0升的双转子发动机，功率超过100马力 —— 几乎是标准车型的两倍。

1973年9月，GS Birotor在不合时宜的时刻上市，仅一个月后，石油危机席卷全球。尽管Comotor的转子发动机小巧而强大，但GS Birotor的燃油效率低于体积更大的DS车型。

根据车道博物馆的说法，Birotor的价格也比标准车型贵了70%，超过了DS的基础版价格。更糟糕的是，它的可靠性差，常常在行驶2万英里后需要更换发动机。

雪铁龙原本希望用转子发动机取代DS，但在仅售出847辆GS Birotor后，不得不取消整个转子发动机计划。这是导致雪铁龙1975年破产并被标致收购的主要因素之一。

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以作为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，转子发动机并没有提供太多动力，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，其首要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，这意味着大量燃料未被充分燃烧，在当时对燃油和排放要求较高的美国，这种情况无法接受。

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。

尽管存在许多问题，转子发动机在某些方面取得了成功。马自达RX-7成为了转子发动机最好的归宿，意外地取得了销售成功。

20世纪80年代末和90年代初的日本经济泡沫让汽车制造商们财源滚滚，马自达也因此向转子发动机投入了更多资金，迎来了短暂的复兴。

第三代RX-7配备了强大的双涡轮增压发动机，Eunos Cosmo GT车系则采用了独特的三转子发动机，最著名的当属赢得勒芒24小时耐力赛的四转子787B。至今，787B仍然是唯一一辆赢得这项伟大赛事的非活塞车，且很可能将继续保持这一记录。

2003年，马自达为RX-8跑车开发了新的转子发动机Renesis，尽管吸取了几十年的开发经验，这款发动机仍然存在与前代类似的可靠性、油耗和效率问题。

RX-8于2012年停产，但马自达一直在进行转子发动机的研发。今年早些时候，马自达推出了一款搭载0.8升转子增程器的MX-30电动车版本，尽管该车型并非全球销售，但表明转子发动机仍在某些应用中具备一定价值。

尽管有过短暂的辉煌，转子发动机最终未能成为主流技术，主要原因在于其低热效率和高排放问题。由于转子发动机燃烧室的形状，其燃烧过程较慢，导致大量燃料未被完全燃烧。在关注燃油经济性和排放的美国市场，这显然行不通。

由于燃烧室形状的原因，转子发动机的燃烧过程较慢，这意味着大量燃料未能完全燃烧。在注重燃油经济性和排放的美国市场，这显然行不通。梅赛德斯最终放弃了汪克尔转子发动机，其他制造商也纷纷效仿，唯有马自达坚持了下来。

马自达在该技术上投入巨大，不愿轻易放弃，并在七八十年代间，随着山本的升迁，继续推动转子发动机的发展。

尽管在20世纪60年代，汽油便宜、空气污染严重，转子发动机似乎提供了一种更好的前进道路，但事实证明，世界发生了变化，往复式活塞内燃机比汪克尔和其他转子引擎的拥护者想象的更加优秀。

活塞发动机尽管复杂，但可以廉价、高效、清洁地满足汽车制造商、消费者和监管机构的要求。

转子发动机最终未能成为主流技术，但它的独特性和创新精神仍然值得铭记，尤其是在马自达的推动下，它成为了一段令人着迷的汽车历史。

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