转子发动机是百余年来对内燃机最彻底的重新思考——但它也为此付出了代价。
要点
马自达在 1967 年推出的 Cosmo Sport 车型上首次采用了创新的汪克尔转子发动机。
旋转式发动机结构紧凑、运转平稳，但存在燃油效率低下和排放问题。
马自达在 2023 款 MX-30 R-EV 混合动力车中重新启用转子发动机作为电池发电机。
内燃机虽然机械结构精密复杂，但其运行原理仍然基于19世纪的机械理念：活塞上下运动，曲轴旋转，这种蒸汽时代的架构被重新应用于汽油和柴油燃料。从亨利·福特时代到现代的直喷和强制进气发动机，每一款发动机本质上都是这一主题的变体。因此，当一家名为马自达的日本小公司在1967年推出Cosmo Sport时，它不仅仅是一款新车，更是一种真正意义上的全新发动机，其设计理念与以往任何发动机都截然不同。
改变一切的三角形
这款发动机是汪克尔旋转式发动机，以德国工程师费利克斯·汪克尔的名字命名，他于1929年首次获得该概念的专利。与活塞往复运动的传统发动机不同，旋转式发动机使用一个在椭圆形燃烧室内旋转的三角形转子。其三角形结构使得进气、燃烧和排气都能在转子旋转一周内完成，因此比同等功率的四冲程活塞式发动机效率更高，后者每旋转两圈才能输出一次动力脉冲。与同等功率的传统发动机相比，旋转式发动机体积更小、重量更轻，而且由于没有往复运动部件，运转也更安静、更平顺。
马自达并非这一理念的发明者，但他们凭借着坚持不懈的精神和卓越的工程技术，最终将其变为现实。早期原型车饱受“魔鬼指甲”的困扰，即顶端密封件以其固有频率振动在壳体上留下的颤痕，此外还存在严重的机油消耗问题。马自达的工程师通过重新设计顶端密封件的共振频率解决了密封问题，并通过在燃油混合气中添加少量润滑油来解决机油消耗问题。在当时，这些改进确实奏效。最终，搭载于Cosmo Sport车型上的 982cc 10A 发动机在 7000 转/分时可输出 110 马力，最高时速可达 124 英里/小时（约 200 公里/小时），对于 1967 年一款排量不足 1 升的发动机而言，这些数据着实令人印象深刻。
一款性能卓越的发动机，却有一个代价极其昂贵的缺陷
故事到这里变得复杂起来。转子发动机结构简单，但也正是这些特点导致其三个转子尖端的密封性极差。而密封性差意味着一件事：未燃烧的燃油会泄漏到排气管中。为了解决转子尖端过热的问题，马自达在燃油混合气中添加了一小滴机油进行冷却，这虽然解决了热问题，却也带来了排放问题，而这个问题将伴随转子发动机的整个生命周期。
马自达对转子发动机的投入可谓不遗余力，以至于到1974年，它几乎完全停止了在其产品中使用活塞式发动机。这一决定在20世纪70年代石油危机爆发时几乎导致公司破产，因为燃油经济性突然成为人们唯一关注的指标。马自达最终挺了过来，并调整了策略，最终将转子发动机的使用范围限制在RX-7和后来的RX-8跑车上。RX-7在其生命周期内销量超过81万辆，并成为20世纪90年代最受欢迎的跑车之一。然而，RX-8的出现却标志着转子发动机时代的终结。燃油消耗和尾气排放问题始终是RX-8发动机的顽疾，最终导致这款车型在2012年停产。
扶轮社意想不到的第二幕
马自达从未真正放弃过转子发动机。在2023年布鲁塞尔车展上，该公司发布了MX-30 R-EV，这是一款串联式插电混合动力车，其转子发动机不再驱动车轮，而是作为一台紧凑、近乎无振动的发电机为电池充电。这款全新的单转子8C发动机排量为830cc，可输出74马力，采用汽油直喷技术，压缩比高达11.9:1，在WLTP测试标准下，二氧化碳排放量仅为每公里21克。在这种角色下，转子发动机无需驱动车轮，也无需在巨大的转速范围内运转，反而展现出近乎完美的特性——结构紧凑、运转平顺，并且能够以恒定高效的转速完美运行。
这并非转子发动机爱好者梦寐以求的复兴，但或许是更明智的选择。这说明转子发动机最大的优势并非在于其强劲的动力输出，而在于其精妙的工程设计，而这些设计却被巧妙地浓缩在一个手提行李箱大小的空间内。在汪克尔首次绘制出三角形转子草图一个世纪之后，马自达仍然是世界上唯一一家从未放弃对转子发动机信念的汽车制造商。
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