4.4 ロータリーエンジンとピストンエンジンを比較します。ロータリーエンジン: ヘッドとテール

1957 年、ドイツの技術者フェリックスヴァンケルとヴァルターフロイデは、初めて実用的なロータリーエンジンを実証しました。わずか 7 年後、その改良版がドイツのスポーツカー NSU スパイダーのボンネットの下に搭載されました。このようなエンジンを搭載した最初の量産車となりました。多くの人が新製品を購入しました自動車会社- メルセデスベンツ、シトロエン、ゼネラルモーターズ。 VAZ でさえ、長年にわたりヴァンケルエンジンを搭載した自動車を少量生産していました。しかし、ロータリーエンジンの大規模生産を決定し、いかなる危機にもかかわらず、長い間それを放棄しなかった唯一の企業はマツダでした。ロータリーエンジンを搭載した最初のモデルであるコスモスポーツ（110S）は1967年に登場しました。

見知らぬ人

ピストンエンジンでは燃焼エネルギーが混合気まずは往復運動に変換ピストングループ、その後初めてローテーションに入りますクランクシャフト。ロータリーエンジンでは、これは中間ステージなしで行われ、損失が少なくなります。

2 つのローター (セクション) を備えたガソリン 1.3 リッター自然吸気 13B-MSP には、標準出力 (192 馬力) と強制出力 (231 馬力) の 2 つのバージョンがあります。構造的には、これは 2 つの密閉された部屋を形成する 5 つの建物のサンドイッチ構造です。それらでは、ガスの燃焼エネルギーの影響を受けて、偏心シャフト（クランクシャフトに似たもの）に取り付けられたローターが回転します。この動きは非常に難しいです。各ローターは回転するだけでなく、チャンバーの側壁の 1 つの中央に固定された固定歯車の周りをその内部歯車を回転させます。偏心シャフトは、ハウジングと固定ギアのサンドイッチ全体を通過します。ローターは、1 回転ごとに偏心シャフトが 3 回転するように動きます。

ロータリーエンジンでは、4 ストロークピストンユニットと同じサイクル (吸気、圧縮、動力行程、排気) が実行されます。同時に、タイミングドライブ、カムシャフト、バルブなどの複雑なガス分配機構も備えていません。そのすべての機能は、側壁 (ケーシング) の入口および出口窓、および回転時に「窓」を開閉するローター自体によって実行されます。

ロータリーエンジンの動作原理を図に示します。簡単にするために、1 つのセクションを持つモーターの例を示します。2 番目のセクションは同じように機能します。ローターの各側面は、ハウジングの壁とともに独自の作業キャビティを形成します。位置 1 では、キャビティ容積は最小であり、これは吸気行程の開始に対応します。ローターが回転すると、吸気窓が開き、混合気がチャンバー (位置 2 ～ 4) に吸い込まれます。位置 5 では、作業キャビティの容積が最大になります。次に、ローターが吸気窓を閉じ、圧縮行程が始まります (位置 6 ～ 9)。位置10では、キャビティの容積が再び最小になると、ろうそくの助けを借りて混合物が点火され、作業ストロークが始まります。ガスの燃焼エネルギーによりローターが回転します。ガスの膨張は位置 13 まで発生し、作動キャビティの最大容積は位置 15 に相当します。さらに、位置 18 まではローターが排気窓を開き、排気ガスを押し出します。その後、サイクルが再び始まります。

残りの作業キャビティも同様に機能します。キャビティが 3 つあるため、ローターの 1 回転で 3 回もの作業ストロークが行われることになります。また、偏心 (クランク) シャフトがローターの 3 倍の速さで回転することを考慮すると、単一セクションモーターの場合、出力はシャフト 1 回転あたり 1 パワーストローク (有用な仕事) となります。 1 つのシリンダーを備えた 4 ストロークピストンエンジンの場合、この比率は半分になります。

出力シャフトの 1 回転あたりのパワーストローク数の比率という点では、2 セクションの 13B-MSP は従来の 4 気筒ピストンエンジンと同様です。しかし同時に、1.3リッターの排気量で、2.6リッターのピストンエンジンとほぼ同じ量のパワーとトルクを発生します。その秘密は、回転モーターの移動質量が数倍少ないことです。ローターと偏心シャフトのみが回転し、しかも一方向に回転します。ピストンエンジンの場合、有用な作業の一部は、複雑なタイミング機構と、常に方向を変えるピストンの垂直方向の動きの駆動に費やされます。ロータリーエンジンのもう 1 つの特徴は、爆発に対する耐性が高いことです。だからこそ、水素の研究がより有望なのです。ロータリーエンジンでは、作動混合気の異常燃焼による破壊的エネルギーはローターの回転方向にのみ作用します。これはその設計の結果です。しかし、ピストンエンジンでは、ピストンの動きとは逆の方向にエネルギーが向けられるため、悲惨な結果が生じます。

ヴァンケルエンジン: すべてがそれほど単純というわけではありません

ロータリーエンジンはピストンエンジンよりも要素が少ないですが、より洗練された設計ソリューションと技術を使用しています。しかし、それらの間に類似点を描くことはできます。

ローターハウジング（ステーター）は、アルミニウム合金ハウジングに特殊鋼基板を挿入する板金インサート技術を使用して作られています。このおかげで、デザインは軽くて耐久性があります。スチールの裏材にはクロムメッキが施されており、油の保持力を高めるために微細な溝が施されています。実際、そのようなステーターは、乾いたスリーブとホーンが付いているよく知られたシリンダーに似ています。

サイドハウジングは特殊鋳鉄製です。それぞれに吸気口と排気口があります。そして外側（前後）には固定ギアが取り付けられています。エンジンのところで前の世代これらの窓はステーターにありました。つまり、新しい設計では、サイズと数が増加しました。これにより、作動混合気の吸気と排気の特性が改善され、出力、つまりエンジン効率、出力、燃料効率が向上しました。ローターと組み合わされたサイドハウジングは、機能的にはピストンエンジンのタイミング機構にたとえることができます。

ローターは本質的に同じピストンであると同時にコネクティングロッドでもあります。特殊鋳鉄製で中空、可能な限り軽量です。両側にはキュベットの形をした燃焼室と、もちろんシールがあります。ローターベアリングは内部に挿入されています - 一種のコネクティングロッドベアリングクランクシャフト。

従来のピストンが 3 つのリング (圧縮 2 つとオイルスクレーパー 1 つ) だけを使用している場合、ローターにはそのような要素が数倍多くあります。したがって、アペックス (ローター上部のシール) が最初の圧縮リングの役割を果たします。これらは、ステータ壁との接触における耐摩耗性を高めるために、電子ビーム処理を施した鋳鉄で作られています。

頂点は、メインシールとコーナーの 2 つの要素で構成されます。それらはバネと遠心力によってステータ壁に押し付けられます。 2 番目の圧縮リングの役割は、サイドとコーナーのシールによって果たされます。これらはローターとサイドハウジング間の気密接触を保証します。頂点と同様に、それらはバネによってハウジングの壁に押し付けられます。サイドシールはサーメット（主荷重に耐える）、コーナーシールは特殊鋳鉄製です。絶縁シールもあります。排気ガスの一部がローターとサイドハウジングの間の隙間を通って吸気ポートに流入するのを防ぎます。ローターの両側には、オイルスクレーパーリングのようなもの、つまりオイルシールもあります。冷却のために内部空洞に供給されたオイルを保持します。

潤滑システムも洗練されています。エンジンが高負荷で動作しているときにオイルを冷却するためのラジエーターが少なくとも 1 つと、数種類のオイルノズルが備えられています。一部は偏心シャフトに組み込まれ、ローターを冷却します (本質的にピストン冷却ジェットと同様)。その他はステーターに組み込まれており、それぞれ 1 対ずつです。ノズルは斜めに配置されており、サイドハウジングの壁に向けられています。より良い潤滑ローターハウジングとサイドシール。オイルは作動キャビティに入り、混合気と混合して残りの要素に潤滑を提供し、混合気とともに燃焼します。したがって、鉱油またはメーカーが承認した特殊な半合成油のみを使用することが重要です。不適切な燃焼潤滑剤は大量の炭素堆積物を生成し、爆発、失火、圧縮低下を引き起こします。

燃料システムは、インジェクターの数と位置を除けば非常にシンプルです。吸気窓の前に 2 つ (ローターごとに 1 つ)、同じ数 - にインテークマニホールド。強制エンジンのマニホールドにはさらに 2 つのインジェクターがあります。

燃焼室は非常に長く、作動混合気の燃焼を効率的に行うためには、ローターごとに 2 つの点火プラグを使用する必要がありました。それらは長さと電極が互いに異なります。誤った取り付けを避けるために、ワイヤーと点火プラグには色付きのマークが付けられています。

実際には

13B-MSPエンジンの寿命は約10万kmです。奇妙なことに、ピストンと同じ問題に悩まされています。

最初の弱点は、高熱と高負荷にさらされるローターシールであると思われます。これは事実ですが、自然な磨耗が起こる前に、偏心シャフトベアリングとローターの爆発と磨耗によって仕上げられます。また、エンドシール（エイペックス）のみが摩耗し、サイドシールが摩耗することはほとんどありません。

爆発により頂点とその頂点が変形します。席ローターの上で。その結果、圧縮が低下するだけでなく、シールの角が脱落してステーターの表面に損傷を与え、機械加工できなくなる可能性があります。ボーリングは無駄です。第一に、必要な機器を見つけるのが難しく、第二に、サイズが大きくなったためのスペアパーツがまったくありません。ローターのエイペックスの溝が損傷した場合は修理できません。いつものように、問題の根本は燃料の品質です。正直なところ、98ガソリンはそう簡単には見つかりません。

エキセントリックシャフトのメインベアリングは最も早く摩耗します。どうやら、ローターの3倍の速さで回転するためのようです。その結果、ロータはステータ壁に対して変位を受ける。また、ローターの上部はローターから等距離にある必要があります。遅かれ早かれ、頂点の角が脱落し、ステーターの表面が持ち上がります。この不幸を予測する方法はありません。ピストンエンジンとは異なり、ロータリーエンジンはライナーが磨耗しても事実上ノッキングを起こしません。

強制過給エンジンでは、非常に希薄な混合気によりアペックスがオーバーヒートする場合があります。下のスプリングがそれを曲げます - その結果、圧縮は大幅に低下します。

2 番目の弱点は、ケースの加熱が不均一であることです。上部 (吸気および圧縮行程がここで発生します) は、下部 (燃焼および排気行程) よりも低温です。ただし、車体が変形するのは500馬力以上の強制過給エンジンのみです。

ご想像のとおり、エンジンはオイルの種類に非常に敏感です。実際に合成油を使用すると、たとえ特殊な油であっても、燃焼中に多くの炭素堆積物が形成されることがわかっています。それは頂点に蓄積し、圧縮を低下させます。使用する必要があります鉱油- ほとんど跡形もなく燃えます。サービスマンは5000kmごとに交換することを推奨しています。

ステーターのオイルノズルが故障するのは、主に内部バルブに汚れが入り込むことが原因です。大気はそこから入りますエア・フィルター、そして時期尚早の交換フィルタが問題を引き起こす可能性があります。インジェクターバルブは洗浄できません。

エンジンの冷間始動に関する問題、特に冬時間、アペックスの摩耗による圧縮の損失と、低品質のガソリンによる点火プラグの電極上の堆積物の出現によって引き起こされます。

スパークプラグの寿命は平均 15,000 ～ 20,000 km です。

一般的な考えに反して、メーカーは中速ではなく、通常どおりエンジンを切ることを推奨しています。「専門家」は、動作モードでイグニッションをオフにすると、残りの燃料がすべて燃焼し、これによりその後の冷間始動が容易になると確信しています。軍人によれば、そんなトリックは役に立たないという。しかし、エンジンにとって本当に有益なのは、動き始める前に少なくとも少し暖機運転をすることです。温かい油（50℃以上）を使用すると摩耗が少なくなります。

ロータリーエンジンの高品質なトラブルシューティングとその後の修理により、さらに 100,000 km 持続します。ほとんどの場合、ステーターとすべてのローターシールの交換が必要です。これには、少なくとも175,000ルーブルを支払う必要があります。

上記の問題にもかかわらず、他の国は言うまでもなく、ロシアには回転機械のファンがたくさんいます。マツダ自体はロータリーV8を廃止し、その後継機の生産を急いでいませんが。

マツダ RX-8: 耐久テスト

1991年、ロータリーエンジンを搭載したマツダ787Bがル・マン24時間レースで優勝しました。これは、そのようなエンジンを搭載した車の最初で唯一の勝利でした。ところで、現在、すべてのピストンエンジンが「長い」耐久レースでゴールまで生き残れるわけではありません。

ロータリーエンジンエンジンです内燃機関、その設計は従来のピストンエンジンとは根本的に異なります。
ピストンエンジンでは、吸気、圧縮、動力行程、排気という 4 つの行程が同じ容積の空間 (シリンダー) 内で実行されます。ロータリーエンジンは同じストロークを実行しますが、それらはすべてチャンバーの異なる部分で発生します。これは、ストロークごとに個別のシリンダーがあり、ピストンが 1 つのシリンダーから次のシリンダーに徐々に移動することに似ています。

ロータリーエンジンはフェリックスヴァンケル博士によって発明および開発され、ヴァンケルエンジンまたはヴァンケルロータリーエンジンと呼ばれることもあります。

この記事では、ロータリーエンジンの仕組みについて説明します。まず、その動作原理を見てみましょう。

ロータリーエンジンの動作原理

ローターとローターハウジングマツダエンジン RX-7。これらの部品は、ピストンエンジンのピストン、シリンダー、バルブ、カムシャフトを置き換えます。

ピストンエンジンと同様に、ロータリーエンジンは混合気の燃焼中に生成される圧力を利用します。ピストンエンジンでは、この圧力がシリンダー内で生成され、ピストンを駆動します。コネクティングロッドとクランクシャフトは、ピストンの往復運動を回転運動に変換し、車の車輪を回転させるために使用できます。

ロータリーエンジンでは、燃焼圧力は、ピストンの代わりに使用される三角形のローターの側面によって閉じられたハウジングの一部によって形成されたチャンバー内で生成されます。

ローターは、スパイログラフによって描かれた線に似た経路に沿って回転します。この軌道のおかげで、ローターの 3 つの頂点すべてがハウジングと接触し、3 つの分離されたガス体積を形成します。ローターが回転し、これらの各ボリュームが交互に膨張と収縮を繰り返します。これにより、空気と燃料の混合気がエンジンに入り、圧縮、役に立つ仕事ガスが膨張して排気ガスが放出されるとき。

マツダ RX-8

マツダはそのパイオニアとなった大量生産ロータリーエンジンを搭載した車。 1978年に発売されたRX-7はおそらく最も人気のあるモデルでした。成功した車ロータリーエンジン搭載。しかし、1967 年のコスモスポーツを皮切りに、多くのロータリー動力の乗用車、トラック、さらにはバスが先行しました。ただし、RX-7は1995年に生産終了しましたが、ロータリーエンジンのアイデアは死んだわけではありません。

マツダRX-8にはRENESISというロータリーエンジンが搭載されています。このエンジンの名前は最高のエンジン 2003 年。自然吸気ツインローターで 250 馬力を発生します。

ロータリーエンジンの構造

ロータリーエンジンは、ピストンエンジンで使用されるものと同様の点火システムと燃料噴射システムを備えています。ロータリーエンジンの構造はピストンエンジンとは根本的に異なります。

ローター

ローターには 3 つの凸面があり、それぞれがピストンとして機能します。ローターの各側面には凹部があり、これによりローターの回転速度が向上し、混合気のためのより多くのスペースが提供されます。

各面の上部には、空間を部屋に分割する金属プレートがあります。ローターの両側にある 2 つの金属リングがこれらのチャンバーの壁を形成します。

ローターの中心には内歯を備えたギアがあります。ボディに取り付けられたギアと噛み合います。このカップリングは、ハウジング内のローターの軌道と回転方向を設定します。

ハウジング（ステータ）

体は楕円形（正確にはエピトロコイド形）です。チャンバーの形状は、ローターの 3 つの頂点が常にチャンバー壁と接触し、3 つの独立したガス容積を生成するように設計されています。

内部燃焼プロセスの 1 つは体の各部分で発生します。ケース空間は 4 つのストロークに分割されます。

入口
圧縮
パワーストローク
リリース

入口ポートと出口ポートはハウジング内にあります。ポートにはバルブがありません。排気ポートは排気系に直結され、吸気ポートはスロットルボディに直結されます。

出力軸

出力軸（偏心カムに注意）

出力シャフトには、偏心して配置された丸いカム突起があります。中心軸に対してずれています。各ローターは、これらの突起の 1 つに関連付けられています。出力シャフトは、ピストンエンジンのクランクシャフトに似ています。ローターが回転すると、カムが押されます。カムは非対称に取り付けられているため、ローターがカムを押す力によって出力軸にトルクが発生し、回転します。

ロータリーエンジンアセンブリ

ロータリーエンジンは何層にも分かれて組み立てられています。ツインローターエンジンは、円形に配置された長いボルトによって所定の位置に保持される 5 つの層で構成されています。冷却液は構造のあらゆる部分を通過します。

最も外側の 2 つの層には、出力シャフト用のシールとベアリングが含まれています。また、ローターを収容するハウジングの 2 つの部分も絶縁します。これらの部品の内面は滑らかで、ローターの適切なシールが確保されています。供給入口ポートは各外側部分に配置される。

ローターを含むハウジングの部分 (排気ポートの位置に注意してください)

次の層には、楕円形のローターハウジングと排気ポートが含まれます。ハウジングのこの部分にローターが取り付けられています。

中央部分には 2 つの入口ポート (ローターごとに 1 つずつ) が含まれています。また、ローターを分離するので、内面は滑らかになります。

各ローターの中心には内歯を備えたギアがあり、モーターハウジングに取り付けられた小さなギアの周りを回転します。ローターの回転経路を決定します。

ロータリーモーター動力

中央部には各ローターの入口ポートがあります

のようにピストンエンジン、ロータリー内燃エンジンは 4 ストロークサイクルを使用します。しかし、ロータリーエンジンでは、このサイクルは異なる方法で実行されます。

ひとつでフルターンローター偏心軸は３回転します。

ロータリーエンジンの主要な要素はローターです。これらは、従来のピストンエンジンのピストンとして機能します。ローターは出力シャフト上の大きな丸いカムに取り付けられています。カムはシャフトの中心軸に対してオフセットされており、クランクとして機能し、ローターがシャフトを回転できるようにします。ハウジング内で回転するローターはカムを円の周りに押し、ローターが 1 回転する間にカムを 3 回回転させます。

ローターによって形成されるチャンバーのサイズは、ローターが回転するにつれて変化します。このサイズの変化によりポンプ作用が生じます。次に、ロータリーエンジンの 4 つのストロークをそれぞれ見ていきます。

入口

ローターの先端が吸気ポートを通過することで吸気行程が始まります。頂点が入口ポートを通過する瞬間、チャンバーの容積は最小値に近くなります。次に、チャンバーの容積が増加し、混合気が吸入されます。

ローターがさらに回転すると、チャンバーが隔離され、圧縮行程が始まります。

圧縮

ローターがさらに回転すると、チャンバーの容積が減少し、混合気が圧縮されます。ローターが点火プラグを通過すると、チャンバーの容積は最小値に近づきます。このとき、発火が起こります。

パワーストローク

多くのロータリーエンジンには 2 つの点火プラグがあります。燃焼室の容積はかなり大きいため、点火プラグが1本だと点火が遅くなります。混合気が点火すると圧力が発生し、ローターが動きます。

燃焼圧力によりローターが回転し、チャンバーの容積が増加します。燃焼ガスは膨張を続けてローターを回転させ、ローターの先端が排気ポートを通過するまで動力を発生させます。

リリース

ローターが排気ポートを通過すると、高圧の燃焼ガスが排気ポートに排出されます。排気システム。ローターがさらに回転すると、チャンバーの容積が減少し、残りの排気ガスが排気ポートに押し込まれます。チャンバー容積が最小に近づくまでに、ローターの先端が入口ポートを通過し、サイクルが繰り返されます。

ローターの 3 つの側面のそれぞれが常にサイクルストロークの 1 つに関与していることに注意してください。ローターが 1 回転する間に、3 回のパワーストロークが実行されます。ローターが 1 回転する間に、出力シャフトは 3 回転します。シャフトの 1 回転につき 1 ストロークがあります。

違いと問題点

ピストンエンジンと比較すると、ロータリーエンジンにはいくつかの違いがあります。

可動部品が少ない

ピストンエンジンとは異なり、ロータリーエンジンでは使用する可動部品が少なくなります。ツインローターエンジンには、2 つのローターと 1 つの出力シャフトという 3 つの可動部分があります。最も単純な 4 気筒エンジンでも、ピストン、コネクティングロッド、カムシャフト、バルブ、バルブスプリング、ロッカーアーム、タイミングベルト、クランクシャフトなど、少なくとも 40 個の可動部品があります。

可動部品の数を減らすことで、ロータリーエンジンの信頼性が向上します。このため、一部のメーカーは航空機にピストンエンジンの代わりにロータリーエンジンを使用しています。

円滑な運用

ロータリーエンジンのすべての部品は、エンジンのピストンのように常に方向を変えるのではなく、一方向に継続的に回転します。ノーマルエンジン。ロータリーエンジンは、バランスの取れた回転カウンターウェイトを使用して振動を減衰します。

電力供給もよりスムーズになります。各サイクルサイクルはローターの 90 度回転中に発生し、出力シャフトはローター 1 回転ごとに 3 回転するため、各サイクルサイクルは出力シャフトの 270 度回転中に発生します。これは、シングルローターモーターが出力シャフトの 3/4 回転で電力を供給することを意味します。単気筒ピストンエンジンでは、燃焼プロセスは 2 回転ごとに 180 度、つまり 1 回転ごとに発生します。クランクシャフト（ピストンエンジンの出力軸）の各回転の1/4。

遅い仕事

ローターは出力シャフトの 1/3 の速度で回転するため、ロータリーエンジンの主要な可動部品はピストンエンジンの可動部品よりもゆっくりと動きます。これにより信頼性も確保されます。

問題点

ロータリーエンジンには多くの問題があります。

排出基準に準拠した複雑な生産。
ロータリーエンジンの生産コストは、ピストンエンジンに比べて生産数が少ないため高くなります。
ロータリーエンジンを搭載した自動車の燃料消費量は、燃焼室の容積が大きく圧縮比が低いために熱力学的効率が低下するため、ピストンエンジンに比べて高くなります。

ガス分配システムはシリンダーの回転によって実現されます。シリンダーが回転して入口パイプと出口パイプを交互に通過し、ピストンが往復運動を行います。

英国の会社 RCV Engines は、1 つの発明を開発、テストし、最終的に市場に出すことを目的として 1997 年に設立されました。実際、これは会社名「ロータリーシリンダーバルブ」（RCV）で暗号化されています。現在まで、ウィンボーンに本拠を置く同社はテクノロジーを微調整しただけでなく、その機能性を証明してきました。新しいコンセプト。同社はすでに、模型飛行機、芝刈り機、ハンドチェーンソーなどの機器向けに、排気量9.5～50ccの小型4ストロークエンジンの連続生産ラインを確立している。しかし、2006 年 2 月 1 日、同社はスクーター用 125 cc エンジンの最初のサンプルを発表しました。これにより、多くの人々がこのあまり知られていない技術である RCV を知るきっかけとなりました。

本発明の著者らは、部品点数の減少によりエンジンのコストが（数パーセント）削減され、類似のものと比較して単位体積当たりおよび単位重量当たりの比出力が増加すると主張している。同じクラス（20パーセント）。

動作原理

したがって、私たちの前にあるのは、通常のバルブとその駆動システム全体を持たない4ストロークエンジンです。その代わりにイギリスは、RCVエンジンではその軸を中心に回転するエンジン自体の作動シリンダーを、ガス分配器として強制的に作動させた。

その後、ピストンは以前とまったく同じ動きをします。しかし、シリンダーの壁はピストンの周りを回転します (シリンダーはモーター内部の 2 つのベアリングに取り付けられています)。

シリンダーの端にはパイプが配置されており、入口または出口の窓に交互に開きます。同様の仕組みのスライドシールもありますピストンリング- シリンダーが加熱されたときにシールを失うことなく膨張することができます。

点火プラグは中心にあり、シリンダーとともに回転します。どうやら、ここでは、古い機械式点火ディストリビュータのドライバーにはよく知られている、スライド式グラファイト接点が使用されているようです。

シリンダーを回転させるギアは 3 つだけです。シリンダーに 1 つ、クランクシャフトに 1 つ、中間に 1 つです。当然、シリンダー回転速度はクランクシャフト速度の半分になります。

こちらも参照

情報源

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ロータリーシリンダーバルブエンジンの特徴を示す抜粋

敵がモスクワに近づいても、モスクワ市民の状況に対する見方は、より深刻にならなかったばかりか、それどころか、大きな危険が迫っていると考える人々にはいつもそうであるように、さらに軽薄になった。危険が近づくと、常に 2 つの声が人の魂の中で等しく強く語りかけます。1 つは非常に合理的に、人は危険の性質そのものとそれを取り除く手段を考慮すべきだと言います。ある人はさらに賢明に、危険について考えるのはあまりにも困難で苦痛であるが、すべてを予見して一般的な事態の流れから身を守ることは人間の力ではないので、困難なことから目を背けたほうがよいと言う。、それが来るまで、楽しいことを考えてください。孤独では、人は主に第一の声に身を委ねますが、社会では逆に、第二の声に身を委ねます。モスクワの住民も同様だった。今年ほどモスクワで楽しかったのは久しぶりだ。
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クラブの角部屋で、彼らはこれらのポスターを読むつもりだった、そしてカルプーシュカがキャベツで膨れる、お粥で破裂する、キャベツのスープで窒息するなどと言ってフランス人をからかったのが気に入った人もいた。彼らは全員小人で、一人の女性が彼ら3人に熊手を投げるということだった。この論調を認めず、下品で愚かだという人もいた。彼らは、ロストプチンがフランス人、さらにはすべての外国人をモスクワから追放し、その中にはナポレオンのスパイや工作員もいたと主張した。しかし、彼らがこれを話したのは主に、出発時にロストプチンが言った機知に富んだ言葉をこの機会に伝えるためでした。外国人たちははしけでニジニに送られ、ラストプチンは彼らにこう言った、「Rentrez en vous meme, entrez dans la barque et n"en faites pas une barque ne Charon」[自分からこの船に乗り込み、この船がうまくいくようにしてください。]彼らは、すでにモスクワからすべての公式の場を追放したと言い、これだけでもモスクワはナポレオンに感謝すべきだというシンシンの冗談をすぐに付け加えた。彼らは、マモノフの連隊には80万の費用がかかるだろうと言いました。ベズホフは戦士たちにさらに多くの費用を費やすだろうが、ベズホフの行動の最も優れた点は、彼自身が軍服を着て連隊の前で馬に乗り、見物する人々から何も取らないことである。彼。

» ほとんどの人はシリンダーとピストン、ガス分配システム、クランク機構。これは、大多数の車に古典的で最も人気のあるタイプのエンジンであるピストンが搭載されているためです。

今日は、優れた機能をすべて備えたヴァンケルロータリーピストンエンジンについて説明します。技術特性、そしてかつては自動車業界に新たな展望を開くはずでしたが、正当な地位を占めることができず、普及することはありませんでした。

創作の歴史

最も最初の回転式熱機関はエオリパイルであると考えられています。紀元 1 世紀に、ギリシャの機械技師、アレクサンドリアのヘロンによって作成され、説明されました。

エオリパイルのデザインは非常にシンプルです。回転するブロンズ球が、対称の中心を通る軸上に配置されています。作動流体として使用される水蒸気は、ボールの中心に対向して取り付け軸に対して垂直に取り付けられた 2 つのノズルから流れ出します。

元素の力をエネルギーとして利用する水や風車の仕組みも、古代のロータリーエンジンに起因すると考えられます。

ロータリーエンジンの分類

ロータリー内燃エンジンの作動室は、密閉することも、大気と常時接続することもできます。環境ローターインペラブレードによって分離されています。ガスタービンはこの原理に基づいて作られています。

密閉燃焼室を備えたロータリーピストンエンジンの中で、専門家はいくつかのグループを区別しています。分割は次の条件に従って行われます: 存在または不在シール要素、燃焼室の動作モード（断続脈動または連続）、作動体の回転の種類に応じて。

説明されている構造のほとんどには動作サンプルがなく、紙の上に存在することは注目に値します。
それらはロシアの技術者I.Yuによって分類されました。イサエフ自身も完璧なロータリーエンジンの開発に余念がありません。彼はロシア、アメリカ、その他の国々の特許を合計600件以上分析しました。

往復運動をするロータリー内燃機関

このようなエンジンのローターは回転しませんが、往復弧を描きます。ローターとステーターのブレードは固定されており、それらの間で膨張ストロークと圧縮ストロークが発生します。

脈動回転一方向運動付き

エンジンハウジング内には 2 つの回転ローターがあり、ブレードが互いに近づくと圧縮が発生し、離れると膨張が発生します。ブレードの回転が不均一になるため、複雑なアライメント機構の開発が必要となります。

シールフラップと往復運動付き

このスキームは空気圧モーターに使用され、回転が行われるのに成功しています。圧縮空気、のため内燃機関には根付かなかった。高圧そして気温。

シールと本体の往復運動付き

このスキームは前のスキームと似ていますが、シールフラップがローターではなくエンジンハウジングに配置されているだけです。欠点も同様で、可動性を維持しながらハウジングブレードとローターとの十分な密着性を確保できないことです。

作動要素やその他の要素が均一に動くエンジン

最も有望かつ先進的なタイプのロータリーエンジン。理論的には、最高速度を実現し、出力を向上させることができますが、これまでのところ、内燃エンジン用の単一の動作スキームを作成することはできていません。

作動要素の遊星回転運動による

後者には、エンジニアのフェリックスヴァンケルによる最も広く知られているロータリーピストンエンジン設計が含まれています。

他にも膨大な数の惑星タイプのデザインがありますが、

アンプルビー
グレイ＆ドレモンド
マーシャル
スパン
ルノー
トーマス
ウォリンダー＆スクーグ
センサンド
メイラード
フェロ

ヴァンケルの歴史

フェリックス・ハインリヒ・ヴァンケルの人生は単純なものではなく、幼い頃に孤児として残され（将来の発明家の父親は第一次世界大戦で亡くなった）、フェリックスは大学で学ぶための資金を集めることができませんでした。仕事の専門分野重度の近視のため、私にはそれができませんでした。

これにより、ヴァンケルは技術分野を独自に研究するようになり、そのおかげで 1924 年に回転する内燃室を備えたロータリーエンジンを作成するというアイデアを思いつきました。

1929 年に彼はこの発明の特許を取得し、これが有名なヴァンケル RPD の創設への第一歩となりました。 1933年、発明家は自分がヒトラーの敵対者の一員であることに気づき、6か月間刑務所で過ごした。解放後、BMW 社はロータリーエンジンの開発に興味を持ち、さらなる研究に資金を提供し始め、その作業のためにランダウの作業場を割り当てました。

戦後、それは賠償金としてフランスに渡され、発明者自身もヒトラー政権の共犯者として投獄された。 1951 年になって初めて、フェリックスハインリヒヴァンケルは NSU オートバイ製造会社に就職し、研究を続けました。

同年、彼は NSU のチーフデザイナーであるヴァルター・フロイデと協力し始めました。彼自身もレース用モーターサイクル用のロータリーピストンエンジン作成の分野で長年研究に従事していました。 1958 年に、エンジンの最初のサンプルがテストベンチで行われました。

ロータリーエンジンはどのように動作するのでしょうか?

フロイデとヴァンケルによる設計パワーユニット、ルーローの三角形の形状に作られたローターです。ローターは、固定燃焼室であるステーターの中心に取り付けられたギアの周りを遊星状に回転します。チャンバー自体はエピトロコイドの形で作られており、中央が細長く、シリンダーとして機能します。

燃焼室内を移動するローターは、吸気、圧縮、点火、排気というエンジンストロークが発生する可変容積の空洞を形成します。チャンバーはシールによって互いに気密に分離されており、その頂点は磨耗します。弱点ロータリーピストンエンジン。

燃焼室は細長い形状で容積が大きいため、混合気は 2 本の点火プラグによって同時に点火され、作動混合気の燃焼速度が遅くなります。

ロータリーエンジンでは、ピストンエンジンと同様に、進角ではなく遅角が使用されます。これは、点火が少し遅れて起こり、爆発の力でローターを目的の方向に押すために必要です。

ヴァンケル設計により、エンジンを大幅に簡素化し、多くの部品を削減することができました。別個のガス分配機構が不要になり、エンジンの重量とサイズが大幅に削減されました。

利点

前述したように、ヴァンケルロータリーエンジンはピストンエンジンほど多くの部品を必要としないため、サイズ、重量、出力密度 (重量 1 キログラムあたりの「馬」の数) が小さくなります。

クランク機構がない（クラシックバージョン）ため、重量と振動負荷を軽減できます。ピストンの往復運動がなく、可動部品の質量が軽いため、エンジンは非常に高い速度を発生して維持することができ、アクセルペダルを踏むとほぼ瞬時に反応します。

ロータリー内燃エンジンは出力シャフトの各回転の 4 分の 3 で動力を生成しますが、ピストンエンジンはわずか 4 分の 1 で動力を生成します。

欠陥

ヴァンケルエンジンには長所がある一方で、多くの欠点があるからこそ、現在もマツダだけが開発と改良を続けています。その特許はトヨタを含む数百社に買収されましたが、アルファロメオ、ゼネラルモーターズ、ダイムラーベンツ、日産など。

小さな資源

主かつ最も重大な欠点は、エンジンの耐用年数が短いことです。平均すると、ロシアの10万キロメートルに相当します。ヨーロッパ、米国、日本では、燃料の品質と適切なメンテナンスのおかげで、この数字は 2 倍になります。

最も高い負荷は、金属プレート、頂点、つまりチャンバー間のラジアルエンドシールにかかります。彼らは耐えなければなりません高温、圧力およびラジアル荷重。 RX-7 ではアペックス高さは 8.1 ミリメートル、摩耗が 6.5 に達したら交換が推奨されますが、RX-8 では工場出荷時の値が 5.3 に低減され、許容摩耗は 4.5 ミリメートル以下です。

圧縮、オイルの状態、およびエンジンチャンバーに潤滑剤を供給するオイルインジェクターを監視することが重要です。エンジンの摩耗と差し迫った兆候の主な兆候オーバーホール– 低圧縮、オイル消費、ホットスタートが困難。

環境性が低い

ロータリーピストンエンジンの潤滑システムは燃焼室内にオイルを直接噴射するため、また燃料が不完全燃焼するため、排気ガスの毒性が増加します。このため、アメリカ市場で自動車を販売するために満たさなければならない環境検査に合格することが困難になった。

この問題を解決するために、マツダのエンジニアは炭化水素を大気中に放出する前に燃焼させる熱反応器を開発しました。最初にインストールされたのは、マツダ車 R100。

マツダは他社のように生産を停止する代わりに、1972年に車高調整システムを搭載した車の販売を開始しました。有害な排出物ロータリーエンジン用 REAPS (ロータリーエンジン汚染防止システム)。

消費量が多い

ロータリーエンジンを搭載したすべての車は燃料消費量が高くなります。

マツダの他には、メルセデス C-111、コルベット XP-882 フォーローター（4 セクション、容量 4 リッター）、シトロエン M35 もありましたが、これらはほとんどが実験モデルであり、また、2006 年に勃発したオイルショックの影響で、 80年代になると生産は中止されました。

ローターのストローク長が短く、燃焼室が三日月型であるため、作動混合気が完全に燃え尽きることはありません。排気ポートは完全に燃焼する前であっても開き、ガスは圧力を完全にローターに伝達する時間がありません。したがって、温度は排ガスこれらのエンジンはとても高いです。

国内RPDの歴史

80年代初頭、ソ連もテクノロジーに関心を持ち始めた。確かに、特許は購入されず、すべてを自分たちで考え出す、つまりマツダのロータリーエンジンの動作原理と設計をコピーすることにしました。

これらの目的のために、設計局が設立され、量産のためのワークショップがトリヤッチに設立されました。 1976 年、出力 70 馬力の単一セクション VAZ-311 エンジンの最初のプロトタイプが完成しました。と。 50台の車両に搭載されています。とても短期彼らはリソースを開発しました。 REM（回転偏心機構）のバランスの悪さとエイペックスの急速な摩耗を実感しました。

しかし、エンジンの動的特性が非常に重要だった特別サービスが開発に興味を持つようになりました。リソースよりも重要なもの。 1982 年、ローター幅 70 cm、出力 120 馬力の VAZ-411 2 セクションロータリーエンジンが日の目を見ました。 s.、および80 cmおよび140 hpのローターを備えたVAZ-413。と。その後、VAZ-414 エンジンは KGB、交通警察、内務省の車両に装備されるようになりました。

1997 年以来、VAZ-415 パワーユニットが一般の自動車に搭載され、ヴォルガには 3 セクションの VAZ-425 RPD が搭載されています。現在、ロシアでは自動車にそのようなエンジンは搭載されていない。

ロータリーピストンエンジン搭載車一覧

ブランド	モデル
NSU	クモ
NSU	ロ80
マツダ	コスモスポーツ(110S)
	ファミリアロータリークーペ
	パークウェイロータリー 26
	カペラ(RX-2)
	サバンナ(RX-3)
	RX-4
	RX-7
	RX-8
	ユーノスコスモ
	ロータリーピックアップ
	ルーチェ R-130
メルセデス	C-111
XP-882 4ローター
シトロエン	M35
シトロエン	GS ビローター (GZ)
VAZ	21019 (アルカナム)
VAZ	2105-09
ガス	21
	24
	3102

マツダロータリーエンジン一覧

タイプ	説明
40A	最初のベンチコピー、ローター半径 90 mm
L8A	ドライサンプ潤滑システム、ローター半径 98 mm、容積 792 cc。 cm
10A (0810)	2セクション、982立法。 cm、パワー110リットル。 pp.、潤滑のためにオイルと燃料を混合、重量 102 kg
10A (0813)	100リットル。 pp.、体重増加は122kgまで
10A (0866)	105リットル。 pp.、REAPS 排出削減技術
13A	前輪駆動R-130用、容積1310cc。センチメートル、126リットル。秒、ローター半径 120 mm
12A	容積1146cc。 cm、ローターの材質が強化され、ステーターの寿命が延長され、シールは鋳鉄製です。
12Aターボ	半直噴、160リットル。と。
12B	シングルイグニッションディストリビュータ
13B	最も人気のあるエンジン、容積1308cc。 cm、低レベル排出量
13B-RESI	135リットル。 p.、RESI (ロータリーエンジンスーパーインジェクション) および Bosch L-Jetronic インジェクション
13B-DEI	146リットル。 p.、可変吸気、6PI および DEI システム、4 インジェクターによる噴射
13B-RE	235リットル。 pp.、大型 HT-15 タービンと小型 HT-10 タービン
13B-REW	280リットル。 p.、2連タービン日立HT-12
13B-MSP ルネシス	環境に優しく経済的、水素で走行可能
13G/20B	3 ローターモーターレーシングエンジン、1962 cc。 cm、パワー300リットル。と。
13J/R26B	4ローター、オートレース用、容積2622cc。 cm、パワー700リットル。と。
16X (レネシス 2)	300リットル。 p.、タイキのコンセプトカー

ロータリーエンジンの運転ルール

オイルは3〜5千キロごとに交換してください。 1000kmあたり1.5リットルの消費量が正常とみなされます。
オイルインジェクターの状態を監視し、平均寿命は5万です。
エアフィルターは2万回ごとに交換してください。
特別なスパークプラグのみを使用し、リソースは30〜40千キロメートルです。
タンクに AI-95 以上、できれば AI-98 のガソリンを入れてください。
オイル交換時の圧縮測定。このためには、特別な装置が使用され、圧縮は 6.5 ～ 8 気圧以内にする必要があります。

これらの値を下回る圧縮で動作する場合、標準の修理キットでは不十分な可能性があります。セクション全体、場合によってはエンジン全体を交換する必要があります。

今日の日

現在連続生産中ですマツダ車レネシスエンジン（ロータリーエンジン＋ジェネシスの略）を搭載したRX-8。

設計者はオイル消費量を半分に、燃料消費量を 40% 削減することに成功しました。環境教室ユーロ4レベルに引き上げる。排気量1.3リッターのエンジンは250馬力を発生します。と。

あらゆる成果にもかかわらず、日本人はそこで止まりません。 RPD には未来がないというほとんどの専門家の主張に反して、彼らは技術の改良を止めず、つい最近、あるコンセプトを発表しました。スポーツクーペ RX-Vision、スカイアクティブRロータリーエンジン搭載。

ロータリーエンジンのアイデアはあまりにも魅力的です。競合他社が理想から大きくかけ離れているとき、私たちは欠点を克服してエンジンではなく完璧そのものを手に入れようとしているように見えます...マツダはこれらの幻想の虜になっていました2012年に廃止されるまで最新モデルロータリーエンジンを搭載したRX-8。

ロータリーエンジン誕生の歴史

ロータリーエンジン (RPE) の 2 番目の名前は Wankel (ディーゼルエンジンの一種) です。今日、ロータリーピストンエンジンの発明者として栄誉を与えられたのはフェリックス・ヴァンケルであり、ヒトラーが目標に向かって歩み始めたのと同時に、ヴァンケルがどのようにして目標に向かって歩いたかという感動的な物語さえ語られている。

実際、すべてが少し違っていました。才能あるエンジニア、フェリックスヴァンケルが、新しい製品の開発に熱心に取り組みました。シンプルなエンジン内燃機関ですが、ローターの共同回転に基づく別のエンジンでした。

戦後、ヴァンケルは、主にオートバイの生産に携わっていたドイツの会社 NSU によって、ヴァルターフロイデの指導の下、ロータリーエンジンの開発に取り組む作業グループの 1 つに採用されました。

ヴァンケル氏の貢献は、ロータリーバルブシールに関する広範な研究でした。基本的な設計とエンジニアリングの概念はフロイトのものです。ヴァンケルは二重回転の特許を持っていましたが。

最初のエンジンには回転チャンバーと固定ローターがありました。デザインの不便さから、レイアウトを変更するというアイデアが生まれました。

最初の回転ローターエンジンは 1958 年半ばに運転を開始しました。それは私たちの時代の子孫とほとんど変わりませんでしたが、ろうそくを体に移さなければならなかった点が異なります。

すぐに同社は、新しくて非常に有望なエンジンを開発することに成功したと発表しました。ほぼ 100 社の自動車製造会社がこのエンジンを製造するライセンスを購入しています。ライセンスの 3 分の 1 は日本で取得されました。

ソ連のRPD

そしてここソビエト連邦ライセンスをまったく購入していません。独自のロータリーエンジンの開発は、それらが連合に持ち込まれ、解体されたという事実から始まりましたドイツ車 NSUが1967年に生産を開始したRo-80。

この 7 年後、VAZ 工場に設計局が登場し、独占的に開発を行うようになりました。ロータリーピストンエンジン。彼の研究により、1976 年に VAZ-311 エンジンが登場しました。しかし、最初のパンケーキはゴツゴツしていることが判明し、さらに6年間かけて改良されました。

ロータリーエンジンを搭載したソビエト初の量産車は、1982 年に発売された VAZ-21018 でした。残念ながら、すでにパイロットバッチですべての車のモーターが故障しました。彼らはさらに1年間それに取り組み、その後VAZ-411とVAZ 413が登場し、ソ連の治安部隊に採用されました。燃費やエンジンの寿命の短さなどは特に気にしていませんでしたが、外国車に負けない、速くてパワフルで目立たない車が必要でした。

西側のRPD

西側諸国ではロータリーエンジンはブームを生まず、米国と欧州でのロータリーエンジンの開発は1973年のガソリン価格高騰で燃料危機に終止符を打たれ、自動車購入者は燃料が経済的なモデルの価格を求めるようになった。消費。

ロータリーエンジンが100キロメートルあたり最大20リットルのガソリンを消費することを考えると、危機の間の売上は限界まで落ち込んだ。

東洋で信仰を失わなかった唯一の国は日本だった。しかしそこでさえ、メーカーは改良を望んでいなかったため、すぐにエンジンへの関心を失った。そして最後には、忠実なブリキの兵隊が一人だけ残った - マツダ株式会社。ソ連は燃料危機を経験しなかった。 RPD を搭載した車両の生産は連邦崩壊後も継続されました。 VAZ は 2004 年にのみ RPD の作業を停止しました。マツダは2012年にようやく合意に達した。

ロータリーモーターの特長

設計は、各面に凸面を備えた三角形のローターをベースにしています ()。ローターは、中心軸であるステーターの周りを遊星状に回転します。三角形の頂点は、エピトロコイドと呼ばれる複雑な曲線を描きます。この曲線の形状によって、ローターが回転するカプセルの形状が決まります。

ロータリーエンジンは、競合他社であるピストンエンジンと同じ 4 ストロークサイクルを備えています。

ローターの端とカプセルの壁の間にチャンバーが形成され、その形状はさまざまな三日月形であり、これがいくつかの重大な設計上の欠陥の原因となっています。チャンバーを互いに隔離するには、ラジアルプレートとエンドプレートのシールが使用されます。

比較してみるとロータリー内燃機関ピストンを使用すると、ローターが 1 回転する間に動力行程が 3 回発生し、出力軸がローター自体の 3 倍の速さで回転することが最初に目に留まります。

U RPDにはガス供給システムがありません設計が大幅に簡素化されます。ユニットの小型軽量化により高い比出力を実現します。 クランクシャフトがないため、コネクティングロッド、およびカメラ間のその他のインターフェイス。

ロータリーエンジンのメリットとデメリット

利点

ロータリーエンジンの良いところは、 はるかに少ない部品で構成されています競合他社よりも 35 ～ 40 パーセントです。

同じ出力の 2 つのエンジン (ロータリーエンジンとピストンエンジン) は、サイズが大きく異なります。 ピストンは2倍の大きさ.

ロータリーモーター あまり負荷がかかりません高速 低速ギアで 100 km/h 以上の速度まで車を加速した場合でも。

ロータリーエンジンを搭載した車はバランスが取りやすいため、 機械の安定性が向上します道路上。

最も軽いものでも、車両振動に悩まされないので、 RPD はピストンよりもはるかに振動が少ない。これは、RPD のバランスがより優れているために発生します。

欠陥

自動車運転者はそれをロータリーエンジンの主な欠点と呼ぶでしょう 小さなリソース、これはその設計の直接的な結果です。シールの作動角度は常に変化するため、シールは非常に早く摩耗します。

モーターが経験しています 温度変化ストロークごとに、これも材料の摩耗につながります。これに加えて、摩擦面にかかる圧力が加わりますが、この圧力はマニホールドにオイルを直接注入することによってのみ処理できます。

シールの磨耗チャンバー間の圧力差が大きすぎると、チャンバー間で漏れが発生します。このため、エンジン効率が低下し、環境へのダメージが増大します。

三日月 チャンバーの形状は燃料の完全燃焼には寄与しません、ローターの回転速度と作動ストロークの長さが短いことが、まだ完全に燃焼していない高温のガスを排気ガスに押し出す原因となります。ガソリンの燃焼生成物に加えて、油も存在し、それらが合わさって排気ガスを非常に有毒なものとします。ピストン - 環境への害が少ない。

異常な食欲ガソリンエンジンについてはすでに述べましたが、1000km走行するごとに最大1リットルのオイルを消費します。さらに、オイルのことを忘れると、エンジンの交換ではないにしても、大規模な修理が必要になる可能性があります。

高価- モーターの製造には高精度の設備と非常に高品質の材料が必要であるためです。

ご覧のとおり、ロータリーエンジンには欠点がたくさんありますが、ピストンエンジンも不完全なため、両者の競争は長く続きました。もう永遠に終わってしまうのか？時間が表示されます。

4.4 ロータリーエンジンとピストンエンジンを比較します。 ロータリー エンジン: ヘッドとテール