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1977年末，Honda发出了重返MOTOGP赛场的宣言。Honda的领导层为赛车的开发工作制定了三个目标：
1、 通过比赛开发创新性的技术；
2、 通过赛车研发为将来培养核心的技术人员；
3、 参赛3年内取得世界冠军；
Honda同时制定了约1.5亿美元的资金预算----这可是1977年的美元，相当于当年的12架F14“雄猫”战斗机，或现今的两架F22“猛禽”战斗机。
重返MOTOGP的计划由铃鹿工厂第一研究所一科课长柳濑宏一、首席研究员福井威夫、本田技研研究所主管川本信彦、入交昭一郎主导，新赛车的开发任务由入交昭一郎总负责。入交昭一郎毕业于东京大学航空专业，年仅26岁就主持设计了本田F1赛车的V12引擎RA273，具有丰富的引擎开发经验和天才般的创造力。而柳濑则负责为项目组筹备人力，奔忙于Honda的各大工厂、研究所，把Honda内部一流的人才抢过来。
这是一项意义重大，荣誉非凡的任务，在阔别MOTOGP赛道十年之后，世界上最大的摩托车生产厂商，Honda还能不能续写RC赛车的神话？项目组将新赛车命名为NR500，即“新型赛车500”的含义。
NR要想战胜2T引擎，就必须扬长避短，充分发挥4T引擎的优势。
2T引擎的缺点在于排气和进气同时进行，鲜风要经过曲轴箱预压后才能进入气缸，因此造成了气缸充气效率低，扫气效率低，鲜风率低的先天缺陷，同时由于引擎的进排气口直接开口在气缸壁上，导致引擎的燃气利用率低。此外2T引擎的扫气效率不高，导致废气排不净，容易爆震，因而压缩比也不高，燃烧效率不高。总而言之，2T引擎除了单转做功，功率密度大之外，几乎没有任何优点。而与之恰恰相反，4冲程引擎除了双转做功，功率密度低之外，几乎没有任何缺点。
那么剩下的问题就只有一个了，如何在同样大小的气缸里，让4T发动机能够产生出两倍于2T引擎的能量输出？这就要充分发挥4T引擎的先天优势：充气效率，燃烧效率与引擎转速。
4T引擎的气门布置在缸盖上，因此只需要增加活塞的扁平比，就可以获得更大的气门面积，更大的气门面积就意味着更高的进气效率。4T引擎扫气干净，可以使用极高的、超过13：1的压缩比，从而取得良好的燃烧效率。4T引擎的排气和进气过程是分开的，引擎转速可以更高，不过仅仅提高转速还不够，还要加快气缸内部的燃烧速度。由于混和气的燃烧传播速度是恒定的20-30mps，所以气缸越小，燃烧越快，于是8气缸设计被采纳了。
当时GP500赛场的2冲机器约有110P马力的动力输出，考虑到4T引擎比2T重的多，因此NR的动力输出设计目标确定为130P，只有130P的马力，才能够与2T的500在赛场上一较高下。
按照这样的思路，设计师们勾勒出了新赛车的引擎雏形：四冲程V8气缸，超扁平比活塞、高压缩比的高转引擎。为了符合FIM的500CC赛车气缸不得多于4个的比赛条例，设计师们以天马行空的创造力将V8引擎相邻的两个活塞合并为一个，于是椭圆活塞的神话就此诞生。按照福井的计算，4T的NR500将在23000转下产生130P的马力----这是一个超越时代的奇迹，NR500由此在摩托车的历史上写下了浓墨重彩，永垂青史的一页！
然而椭圆活塞，这条通往内燃机技术巅峰的崎岖之路上并不平坦，布满了荆棘。在内燃机的历史上从未有过“椭圆”气缸，这就意味着世界上从来没有椭圆的活塞、椭圆的活塞环，甚至连如何生产这些椭圆的部件，应该用什么样的金属材料，都没有人知道。
尽管如此，NR团队还是以闪电般的速度，在项目启动3个月后的1978年7月制造出了首台椭圆单缸、125cc、双曲拐、双连杆、双化油器、双火花塞的原型验证机，又3个月之后，为这台机器装上了8气门的缸头。
原型机的测试非常不顺利，转速超过10000转后，发动机的可靠性就严重下降。为了保持进度，项目组不得不分为两拨，一拨负责单缸原型机的测试与改进，另一拨负责4缸原型机的设计。
由于椭圆活塞的底部装有两支连杆，分别连接到两支曲拐上，因此在发动机转速极高的情况下，由于曲轴振颤的原因，两只连杆的高度会出现偏差，导致活塞歪斜，并锁死在气缸内。在原型机开发的那段日子里，设计室的办公桌上，抽屉里，摆满了爆缸的零件。故障迟迟得不到解决，外界的风颜冷语乃至对手的嘲笑、揶揄蜂拥而来，最夸张的一种说法是“NR是Never Ready（永远造不出来）的简称”。
讽刺之辛辣，真是令人心酸！
Honda的设计团队没有退缩也没有更弦易辙，埋头踏实的投入工作，要把“不可能”变为现实！R500的缸头，每只气缸配备8只气门，2只火花塞
1979年4月，首台500cc的4缸原型机制造完成，马力输出只能达到90P----相当于1977年的YAMAHA GP500两冲赛车的水平。
为了提高引擎的可靠性，降低曲轴的振颤量， Honda还成立了冶金研究小组，由本田技研第三研究所主管荻原好敏领导，开发了高强度的新型金属材料，包括碳材料、钛合金、镁合金等，极大地提高了零件的强度和耐久性。设计师还不断加大曲拐的直径，乃至于连杆大头的直径接近同级引擎的一倍！
在曲轴的设计上，设计师们也是不遗余力。直四引擎通常使用180度曲轴，原型V8引擎通常使用90度曲轴（21年后被应用到YAMAHA R1上，并且拥有了一个华丽的名字“十字曲轴”），而NR500采用了偏执狂般的0度曲轴！NR500的曲拐采用了0度间隔设计，这意味着极端激进的点火次序
由于燃烧室进气真空的原因，4T赛车有着巨大的引擎制动力，这导致赛车在入弯时后轮发生剧烈跳动，令赛车难以控制。为了减少引擎制动力，设计师们为NR500加入了滑动离合器，这项技术在3年后被应用在Honda VF750F上，又过24年之后，出现在YAMAHA R6上
NR500紧凑的滑动式离合
随着引擎开发接近尾声，车架的开发也在有条不紊的进展之中。由于NR500实际上是一台V8引擎，所以NR的引擎宽度非常可怕，加上气缸头、凸轮气门传动机构，NR的引擎相比2T引擎又宽又重。更何况还有椭圆活塞所配装的大直径的沉重曲轴，将使赛车大大超重。重量就是圈速，设计师把减重的目光投向了车架，他们要用1/4的重量，达到1倍的强度。于是在汽车上使用的承载式结构概念，被引入到NR500的车架设计中。本田朝霞研究所的神谷忠为NR500研制了“虾壳”式车架，所谓“虾壳”式车架，就是以一层薄壳包裹发动机，使发动机成为车架的一部分，从而提高强度，减轻重量。最终，NR500的车架以仅仅5公斤的重量，实现了设计目标，壳体厚度仅有1毫米。这项技术在21年之后被引入到川崎市售的超跑ZX-12R上，并且改用了一个科技含量极高的名字：单体梁车架。
注意车身包板表面固定发动机的螺丝，包板实际是车架的一部分
NR500的引擎安装螺丝
不同于其它GP500赛车的18寸轮圈，神谷忠还为NR500提出了16寸轮圈的设计，以降低重心，减少重量和风阻，这个设计最终演进为16.5寸轮圈，成为现今MOTOGP赛场的标准。至于同轴式后摇臂、倒立式前叉、等极具创造性的设计，就难以一一详述了
NR500的同轴式后摇臂设计
NR500的同轴式后摇臂设计
NR的管理层理性的认识到NR500还不是一部成熟的赛车，他们把赛事的重点从MOTOGP移到了全日本锦标赛上----这样就可以随时在本土开发中心的支持之下调整发动机。81年的NR500使用了常规设计的车架，目的是拆卸引擎方便，NR500的比赛成绩终于开始上升，从2秒开外，到第二集团，再到第一集团。
81年NR500的常规设计车架R500原型车，非常特别的前避震机构
1979年5月，NR500第一次实车路试，马力输出达到了100P，相当于1978年YAMAHA YZR500 0W35赛车的水平，1979年8月，MOTOGP英国银石站，NR500如约来到了GP500的赛场上，实践了Honda当初的诺言。
NR500象磁铁一样吸引了媒体与观众的目光，BBC电台的摄像机专门到队列末尾，围着NR500拍了一圈又一圈。为了准备这场比赛，Honda从本土空运了两万多个备件，作为NR500参赛的保障。
然而NR500并不走运。在历经练习赛、排位赛之后，正赛中NR500爆缸，不得不黯然退赛。此后NR500在法国站的排位赛中爆缸，失去了正赛资格。等到NR500第一次完赛，已经是1980年的MOTOGP意大利站。
尽管整个赛季NR500都在不断完善，不断提高输出马力，可是对手的2冲冒烟机器也没闲着。NR500的动力提升始终比RG500和YZR500慢半拍，在巨大的车重拖累之下，NR500当初“3年夺得世界冠军”的希望似乎越来越渺茫。
在当时那个2T横行的洪荒年代，NR500就像是长枪瘦马刺风车的唐吉坷德，以一己之力对抗着整个二冲世界，NR500的理念太超前了，超前甚至几个时代，然而却没有相应的材料与之匹配；NR500的新技术应用太多了，以至于造成了更多的隐患。设若钛合金能够象今天这样易于加工且价格亲民，设若设计软件能像今天一样直观、先进，NR500的命运又当如何呢？
1980年末，NR500已经非常接近设计目标：19000转下输出120P马力。81年，NR500第一次达到甚至超出了当初的动力设计：在19500转下产生了130P马力，这意味着NR500的潜力超过160P。同时这个指标也首次超越了RG500、YZR500等2T机器，具备了夺冠的可能。
