その誕生後、自動車の時代が始まりました。 最も広く使用されていたエンジンは、 ピストンタイプ。 しかし同時に、内燃エンジンが作られた瞬間から、設計者は最高の効率を引き出すという課題に直面していました。 最低コスト燃料。 この問題は、既存のエンジンの技術的改良から、異なる設計のまったく新しいエンジンの作成まで、いくつかの方法で解決されました。 その一つがロータリーエンジンでした。
ロータリーエンジン
ピストンエンジンよりもはるかに遅く、30年代に登場しました。 このようなエンジンの完全に機能するモデルは 50 年代に登場しました。 ロータリーエンジンはその登場後、多くの自動車メーカーの関心を呼び起こし、各社がロータリーエンジンモデルの開発を急いだ。 発電所しかし、それらはすぐに放棄され、従来のピストンエンジンが採用されました。 フォロワーさんのうち ロータリーモーター残ったのはこのタイプのエンジンを看板にした日本企業マツダだけだった。
このモーターの特徴は、ピストンを一切含まない設計です。 一般に、これは設計の単純さに大きく影響します。
ピストン エンジンでは、燃焼した燃料のエネルギーをピストンが受け取り、その往復運動によってエネルギーをクランクシャフト クランクに伝達し、回転を与えます。
ロータリー エンジンでは、エネルギーはレシプロエンジンをバイパスして直ちにシャフトの回転に変換されます。 前進。 これは、摩擦による電力損失の低減、金属消費量の削減、設計の簡素化に影響します。 これにより、エンジン効率が大幅に向上します。
デザイン
動作原理を理解するには、設計が何であるかを理解する必要があります ロータリーエンジン。 したがって、このようなパワーユニットの燃料燃焼エネルギーは、ピストンの代わりにローターによって認識されます。 ローターは正三角形の形状をしています。 この三角形の各辺はピストンの役割を果たします。
燃焼プロセスを確実にするために、ローターは、2 つの側面ハウジングと、ステーターと呼ばれる 1 つの中央ハウジングの 3 つの要素で構成される閉じた空間に配置されます。 燃焼プロセスが行われる空間はステーター内に作られ、サイドハウジングはこの空間の気密性を確保するだけです。
ステーターの内側にはシリンダーがあり、その中にローターが配置されています。 このシリンダーの中で必要なすべてのプロセスが行われるように、側面がわずかにプレスされた楕円形に作られています。
ステーター自体の片側に吸気窓があります 混合気または空気、および排気ガスの放出。 それらの反対側には点火プラグ用の穴があります。
エンジン装置
ステーターシリンダー内のローターの動きの特徴は、ローターの上部が常にシリンダーの表面に接触していることです。その動きは偏心タイプに従って行われます。 軸の周りを回転するだけでなく、軸に対して相対的に移動します。
この目的のために、ローターに大きな穴が開けられ、この穴の片側にはギアセクターがあります。 反対側では、偏心器を備えたシャフトがローターに挿入されます。
回転を確実にするために、固定ギアがサイドハウジングに取り付けられており、ローターの歯付きセクターと噛み合い、ローターの支持点として機能します。 偏心運動中は固定歯車上にあり、噛み合いにより偏心運動が行われます。 回転運動。 回転すると、シャフトが取り付けられている偏心器とともにシャフトも確実に回転します。
動作原理
次に動作原理自体についてです。 シリンダー内のピストンが一定の仕事をすることをストロークといいます。 古典的なピストン エンジンには 4 つのストロークがあります。
- 入口 - 可燃性混合物がシリンダーに供給されます。
- 圧縮 - 体積の減少によるシリンダー内の圧力の増加。
- パワーストローク - 混合気の燃焼中に放出されるエネルギーはシャフトの回転に変換されます。
- 排気 - 排気ガスはシリンダーから除去されます。
すべてのエンジンにはこれらのサイクルがあります 内燃機関、そしてそれらはピストンの特定の動きを伴います。
ただし、実行方法は異なります。 ストロークを組み合わせた2ストロークピストンエンジンもありますが、オートバイなどではこのようなエンジンが多く使われています。 ガソリン設備、ディーゼルエンジンも以前に作成されましたが、 2ストロークエンジン。 それらでは、1 つのピストン運動には 2 つのストロークが含まれます。 ピストンが上昇すると吸気と圧縮が発生し、下降するとストロークと排気が発生します。 これらすべては、入口窓と出口窓の存在によって保証されます。
古典的な自動車のピストン エンジンは通常、各ストロークが独立した 4 ストローク エンジンです。 しかし、このためにエンジンにはガス分配機構が組み込まれており、設計が大幅に複雑になります。
ロータリー エンジンに関しては、ピストン自体が存在しないため、2 ストローク エンジンと 4 ストローク エンジンの設計上の特徴をある程度組み合わせることが可能になりました。
動作原理
ロータリー エンジンのシリンダーには入口ポートと出口ポートがあるため、ガス分配機構は必要なく、動作プロセス自体は 4 つのストロークすべてを個別に保持します。
ここで、これらすべてがステーター内でどのように起こるかを見てみましょう。 ローターの角はステーターシリンダーと常に接触しており、ローターの側面の間に密閉空間が形成されます。
ステーター シリンダーの楕円形により、シリンダー壁と隣接する 2 つのローター チップの間のスペースを変えることができます。
次に、ローターの片側のみのシリンダー内の動作を考えます。 そのため、ローターが回転すると、シリンダーの楕円形のくぼみを通過する頂点の 1 つが吸気窓を開き、可燃性混合物または空気がローターの三角形の側面とシリンダー壁の間の空洞に流れ込み始めます。 同時に動きは続き、この頂点は楕円形の高い部分に達して通過し、その後狭くなり続けます。 ローター上部の常に接触する可能性は、その偏心運動によって確保されます。
ローターの 2 番目の先端が吸気窓を塞ぐまで、空気が入ります。 このとき、最初の頂点はすでにシリンダーの楕円形の高さを超えており、それが狭くなり始めていますが、シリンダーとローターの側面の間の空間の体積は大幅に減少し始めます - 圧縮行程が発生します。
ロータ側が最大絞りを通過した瞬間に、ロータ側とシリンダ壁との間の空間に火花が供給され、絞り込まれたシリンダ壁とロータ側との間で圧縮された可燃混合物に点火する。
ロータリー エンジンの特徴は、ピストン エンジンのように、いわゆる「死点」側を通過する前ではなく、通過後に点火が行われることです。 これは、燃焼中に放出されるエネルギーが、すでに TDC (上死点) を通過したローター側面の部分に作用するように行われます。 これにより、ローターが確実に希望の方向に回転します。
点火プラグが通過した後、ローターの最初の頂点が排気窓を開き始め、2 番目の頂点が排気窓をブロックするまで徐々にガスが除去されます。
エンジンストローク
プロセス全体はローターの片側のみで実行されるように説明されていますが、すべての側面がプロセスを順番に実行することに注意してください。 つまり、ローターが 1 回転する間に 3 つのサイクルが同時に実行されます。空気または可燃性混合物がローターの片側とシリンダーの間のキャビティに発射され、このときローターのもう一方の側は TDC を通過します。 3つ目は排気ガスを放出します。
次に、ローターが取り付けられている偏心軸のシャフトの回転について説明します。 この奇行のせいで フルターンシャフトはローターの 1 回転未満で生成されます。 つまり、1 つの完全なサイクルでシャフトは 3 回転し、さらに有用なアクションをもたらします。 ピストンエンジンでは、2 回転で 1 サイクルが発生します。 クランクシャフト半回転だけが役に立ちます。 これにより、高効率の出力が保証されます。
ロータリー エンジンとピストン エンジンを比較すると、1 つのローターとステーターで構成される 1 つのセクションからの出力は 3 気筒エンジンの出力に相当します。
そして、マツダが自社の車に2セクションのロータリーエンジンを搭載したことを考えると、それらは出力において6気筒ピストンエンジンに劣るものではありません。
長所と短所
さて、ロータリーエンジンの利点についてですが、それらは非常にたくさんあります。 あるセクションの出力は 3 気筒エンジンと同等であることがわかりました。 全体寸法大幅に減りました。 これはモーター自体のコンパクトさに影響します。 これは次のように判断できます マツダ車 RX-8。 この車は優れた出力定格を持ち、ミッドシップ エンジン レイアウトを備えており、車の安定性と制御性に影響を与える軸に沿った車の正確な重量配分を実現することができました。
コンパクトな寸法に加えて、このエンジンにはガス分配機構 (GRM) がありません。これは、すべてのバルブ タイミングがローター自体によって行われるためです。 これにより、構造の金属消費量が大幅に削減され、その結果、エンジンの重量が軽減されました。
ピストンとタイミングが無駄になるため、エンジン内の可動部品の数が減り、設計の信頼性に影響します。
ピストンエンジンには存在する多方向への動きがないため、エンジン自体は動作中の振動が少なくなります。
しかし、そのようなエンジンには十分な欠点もあります。 まず、潤滑システムが 2 ストロークエンジンと同じであるという事実から始めましょう。 つまり、シリンダ表面は燃料とともに潤滑される。 しかし、石油供給の組織だけが多少異なります。 2 ストローク エンジンでは潤滑油が燃料に直接添加されますが、ロータリー エンジンでは潤滑油がノズルから供給され、燃料と混合されます。
このタイプの潤滑剤を使用すると、次のようなことが起こります。 鉱油または特殊な半合成。 同時に、作動中にオイルが燃焼し、組成に悪影響を及ぼします。 排ガス。 環境への配慮という点では、ロータリーエンジンは4ストロークピストンエンジンに比べてはるかに劣ります。
ロータリーモーターは設計がシンプルであるにもかかわらず、耐用年数が比較的短いです。 同じマツダの場合、大修理前の走行距離はわずか10万kmです。 まず第一に、頂点は「苦しみます」 - ピストンエンジンの圧縮リングの類似物です。 エイペックスはローターの上部に配置されており、エイペックスがシリンダー壁にしっかりとフィットします。
もう一つのデメリットは、復旧作業ができないことです。 ローターが磨耗している場合 席頂点 - これらの場所を復元することは不可能であるため、ローターは完全に交換されます。
ステータシリンダーにも同様のことが当てはまります。 損傷した場合、そのような作業は複雑であるため、ボーリングはほとんど不可能です。
のため 高速偏心シャフトの回転により、ライナーの摩耗がはるかに早くなります。
一般に、ロータリー エンジンは非常に単純な設計ですが、動作プロセスが複雑であるため、信頼性がピストン エンジンよりも大幅に劣ることがわかります。
しかし一般に、ロータリー エンジンは内燃エンジン開発の行き止まりの分野ではありません。 マツダはこのタイプのエンジンを常に改良しています。 例えば、RX-8に搭載されているエンジンは、ピストンエンジンと毒性がほとんど変わらない点が大きな成果です。
現在、彼らは資源を増やそうともしている。 しかし、これはエンジン要素の製造に特殊な材料を使用したり、高度な表面処理を行ったりすることによって実現される可能性が高く、修理がさらに複雑になり、コストも増加します。
自動車業界では、古典的なピストン エンジンとともに、発明者の名前にちなんでヴァンケル モーターと呼ばれるロータリー ユニットが使用されていることを知っている人はあまりいません。 これらは燃料の燃焼を内部原理とするエンジンではありますが、その構造や動作原理は全く異なります。 今日は回転モーターについて詳しく説明します。
ロータリーエンジンの構造設計
ヴァンケル エンジンの主要部品は、古典的な内燃エンジンと何の共通点もありません。
その主な部分は次のとおりです。
1. 主作業室
ロータリーユニットの本体は楕円形の金属チャンバーであり、その中で吸気モード、圧縮行程、燃料の燃焼プロセス、排気ガスの放出といった主要な作業プロセスが行われます。 カメラの形状は偶然ではありません。 ローターとの相互作用時に、その壁がすべての頂点と接触し、いくつかの閉じた輪郭を形成するように設計されています。 このようなエンジンの入口ポートと出口ポートにはバルブがありません。 これらは作業室の側面に直接配置されており、排気管と電源システムに直接接続されています。
2. ローター
ローターの形状は三角形を彷彿とさせ、そのエッジは外側に凸の曲線を持っています。 さらに、各側は少量のサンプルで作られているため、結果として得られる密閉燃焼室の容積が増加し、ローターの回転速度が増加します。 このコンポーネントの目的は、従来の内燃エンジンのピストンの機能と似ています。 作業サイクルの出現は、すでに上で述べた 3 つの娘室を作成することによって発生します。 中央部ローターには、ローターとドライブを接続する歯付き穴が装備されており、ドライブは出力シャフトに固定されています。 このリンクは、ローターが主作動室内でどの方向に、どの軌道に沿って移動するかを決定します。
3. 出力軸
ロータリー エンジンの出力シャフトの機能は、古典的なパワー ユニットのクランクシャフトの機能と似ています。 半円形の突起カムが装備されており、中心の作動軸から明確にオフセットされた非対称の配置になっています。 シャフト上にはいくつかのローターが配置されており、それぞれが動作するカム上に配置されています。 それらの非対称配置により、各ローターの力の圧力から生じるトルクを生成するための前提条件が作成されます。
ロータリー エンジンは多層構造であることはすでにおわかりかと思います。これは、複数のローターが回転する複数の作動室が作成されていることを意味します。 この作品における唯一の統合リンクは出力シャフトであり、この同期相互作用の結果として回転します。 「層」は、端に沿って配置された多数のボルトでしっかりと固定されています。 このようなエンジンは流れによって冷却されます。 これは、一般的なユニットの周囲だけでなく、各部品にも不凍液が存在することを意味します。
ヴァンケル エンジンでは、すべての作業が同じ燃焼方法を使用して行われます。 混合燃料ピストンエンジンと同様に。 ただし、静的燃焼室は提供されません。 燃料の燃焼中に生成される圧力は、ローター面によって共通の作動チャンバーから分離された、個別に形成されたチャンバー内で生成されます。
ローター自体は常にその頂点とチャンバーの壁に接触しており、その瞬間ごとに別の閉回路を作成します。 回転すると輪郭が交互に拡大・縮小します。 これらのサイクル中に、空気と燃料がチャンバーに入り、ローターの力の作用によりチャンバーが圧縮されて点火され、その膨張によってローターに別の回転衝撃が与えられます。 排気ガスは開口部から排出されます。 排気システムその後、チャンバーは燃料と空気の混合物で再び満たされます。
回転モーターのメリットとデメリット
回転モーターの使用には、否定できない多くの利点があります。
- 内部コンポーネントの削減。 4 気筒ピストン エンジンと同様に、ロータリーの「兄弟」には、共通チャンバー、一対のローター、カム シャフトの 4 つの主要部品のみが装備されています。 同様の動作サイクルを持つ従来の内燃エンジンは、少なくとも 40 個の可動部品で構成されており、それぞれが摩耗しやすいものです。
- 作品の柔らかさ。 ローターユニットの動作中、すべての可動部品が一方向にのみ回転するため、振動はほとんど発生しません。 従来のエンジンのピストンの働きは多方向であることはご存知かと思います。 前進運動と後進運動を交互に行います。
- 低いリズム。 各ローターは出力シャフトの全周の 3 分の 1 しか回転しないため、これに必要な動作は著しく遅くなり、ヴァンケル モーターの信頼性が大幅に向上します。
もちろん、ロータリーエンジンの使用におけるマイナス要因を排除することはできません。
- さまざまな国の環境規制に明確に適応できるロータリー エンジンは 1 つもありません。。 二酸化炭素の排出量は深刻で、削減は非現実的であり、環境に優しいとは言えません。
- 生産コストが高い。 ロータリー エンジンの生産は、主に生産バッチが小さいため、非常に高価です。 懸念によって生成される懸念はほとんどないため、生産中に特別なコストの最適化は必要ありません。
- 限られたリソース。 ヴァンケル回転モーターの機能的余裕は非常に限られています。 10万キロから15万キロを超えることはほとんどなく、その距離に達すると完全なオーバーホールが必要になります（ 大規模改修）または交換。
- 燃料消費量の増加. 主な理由「大食い」の増加は、圧縮比の低さです。 エンジンは、必要な出力を維持しながら、密閉室内により多くの燃料を供給することで出力を補います。
結論
要約すると、ロータリーとしましょう パワーユニットもちろん、彼らには存在する権利があります。 これらには、たとえ小さいとはいえ、それらを次のような用途に使用できるようにする否定できない「利点」が数多くあります。 自動車生産。 一方で、「短所」の深刻さも非常に目立ちます。 世界の多くの国では、既存の規制のため単に使用できません。 環境基準、そして深刻な燃料消費と限られた耐用年数により、ロータリーエンジンを搭載した車の購入はまったく利益が得られません。 私たちは、それらはまだしばらくは市場に出続けるだろうと予測していますが、間もなくそれらはハイブリッド電源システムに取って代わられるでしょう。ハイブリッド電源システムの開発は非常に速いペースで行われています。
内燃機関の発明により、自動車産業の発展は大きく前進しました。 それでも 一般的なデバイス内燃エンジンは同じままで、これらのユニットは常に改良されました。 これらのエンジンに加えて、より進歩的なロータリー式ユニットも登場しました。 しかし、なぜ普及しなかったのでしょうか? 自動車の世界? この質問に対する答えをこの記事で見ていきます。
ユニットの歴史
ロータリー エンジンは、1957 年に開発者のフェリックス ヴァンケルとヴァルター フロイデによって設計およびテストされました。 このユニットが最初に搭載されたのはスポーツカーのNSUスパイダーでした。 研究によると、エンジン出力は 57 です。 馬力 この車時速150キロメートルまで加速する能力を持っていた。 57馬力のロータリーエンジンを搭載したスパイダーカーの生産は約3年間続きました。
この後、NSU Ro-80 車両にこのタイプのエンジンが搭載されるようになりました。 その後、ロータリーエンジンはシトロエン、メルセデス、VAZ、シボレーに搭載されました。
ロータリー エンジンを搭載した最も一般的な車の 1 つは、日本のスポーツカーのマツダ モデルです。 コスモスポーツ。 日本でもRXモデルにこのエンジンを搭載し始めた。 ロータリー エンジン (マツダ RX) の動作原理は、交互の動作サイクルによるローターの一定の回転で構成されていました。 ただし、それについては少し後ほど説明します。
現在、日本の自動車メーカーはロータリーエンジンを搭載した自動車の量産には取り組んでいない。 最新モデルこのようなエンジンが搭載されたのが、スピリットRを改良したマツダRX8となった。しかし、このバージョンの車は2012年に生産中止となった。
設計と動作原理
ロータリーエンジンの動作原理は何ですか? このタイプのモーターは、古典的な内燃エンジンと同様に 4 ストローク サイクルを備えています。 ただし、動作原理は ロータリーピストンエンジン従来のピストンエンジンとは少し異なります。
何 主な特徴このモーターの？ ロータリー スターリング エンジンの設計には、2 つ、4 つ、または 8 つのピストンではなく、1 つのピストンしかありません。 ローターといいます。 この要素は特殊な形状のシリンダー内で回転します。 ローターはシャフトに取り付けられ、ギアに接続されています。 後者にはスターター付きのギアクラッチが付いています。 要素はエピトロコイド曲線に沿って回転します。 すなわち、ロータブレードは交互にシリンダ室に重なる。 後者では、燃料の燃焼が発生します。 ロータリー エンジン (マツダ コスモ スポーツを含む) の動作原理は、1 回転で機構が 3 つの硬い円の花びらを押すことです。 パーツが体内で回転すると、内部の 3 つのコンパートメントのサイズが変化します。 サイズの変化により、チャンバー内に一定の圧力が発生します。
作業フェーズ
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? このモーターの動作原理（以下のgif画像とRPD図）は次のとおりです。 エンジンの動作は、次の 4 つの繰り返しサイクルで構成されます。
- 燃料供給。これはエンジン動作の最初の段階です。 これは、ローターの上部が供給穴のレベルにある瞬間に発生します。 カメラをメインコンパートメントに開くと、その容積は最小値に近づきます。 ローターが回転して通過するとすぐに、燃料と空気の混合物がコンパートメントに入ります。 この後、カメラは再び閉じられます。
- 圧縮。 ローターが動き続けると、コンパートメント内のスペースが減少します。 したがって、空気と燃料の混合物が圧縮されます。 機構が点火プラグのあるコンパートメントを通過するとすぐに、チャンバーの容積は再び減少します。 このとき、混合物が発火します。
- 点火。 多くの場合、ロータリー エンジン (VAZ-21018 を含む) には複数の点火プラグがあります。 これは燃焼室が長いためです。 キャンドルが可燃性混合物に点火するとすぐに、内部の圧力レベルは数十倍に増加します。 これにより、ロータが再び駆動される。 さらに、チャンバー内の圧力とガスの量は増加し続けます。 このときローターが動きトルクが発生します。 これは、機構が排気コンパートメントを通過するまで続きます。
- ガスの放出。ローターがこのコンパートメントを通過すると、高圧ガスが自由に内部に移動し始めます。 排気管。 この場合、機構の動作は停止しません。 ローターは燃焼室の容積が再び最小になるまで安定して回転します。 この時点までに、残りの排気ガスはエンジンから絞り出されます。
まさにロータリーエンジンの動作原理です。 日本のマツダと同様に、RPDも搭載されたVAZ-2108は、静かなエンジン動作と高出力によって区別されました。 動特性。 しかし、 大量生産この修正は決して開始されませんでした。 そこで、ロータリーエンジンの動作原理を調べました。
短所と利点
無駄ではない このモーター多くの自動車メーカーの注目を集めています。 その特殊な動作原理と設計には、他のタイプの内燃エンジンと比較して多くの利点があります。
では、ロータリーエンジンのメリットとデメリットは何でしょうか？ 明らかな利点から始めましょう。 まず、ロータリー エンジンは最もバランスの取れた設計になっているため、実際には問題が発生しません。 高振動仕事で。 第二に、このモーターは軽量かつコンパクトであるため、その設置はスポーツカーメーカーにとって特に重要です。 さらに、ユニットが軽量であるため、設計者は車軸に沿った理想的な重量配分を実現することができました。 したがって、このエンジンを搭載した車は道路上でより安定して操作しやすくなりました。 
そしてもちろん、デザインの広々とした空間。 同じストローク数にもかかわらず、このエンジンの設計は、対応するピストンのエンジンよりもはるかに単純です。 回転モーターを作成するには、最小限の部品と機構が必要です。
しかし、このエンジンの主な利点はその質量と低振動ではなく、その高効率です。 特殊な動作原理により、回転モーターは もっと力をそして効率性。
次にデメリットについてです。 メリット以外にもたくさんありました。 メーカーがそのようなモーターの購入を拒否した主な理由は、 高流量燃料。 平均して、このようなユニットは 100 キロメートルあたり最大 20 リットルの燃料を消費します。これは、今日の基準からするとかなりの費用であることがわかります。
部品製作の難しさ
さらに、このエンジンの部品製造コストが高いことも注目に値します。これはローターの製造の複雑さによって説明されています。 するために この仕組みエピトロコイド曲線を正しく通過するには、高い幾何学的精度が必要です (シリンダーについても)。 したがって、ロータリーエンジンの製造には、専門の高価な設備と技術分野の特別な知識がなければ不可能です。 したがって、これらすべての費用は事前に車の価格に含まれています。
過熱と高負荷
また、このユニットは特殊な設計のため、過熱することがよくありました。 問題全体は燃焼室のレンズ状の形状にありました。 
対照的に、古典的な内燃エンジンは球状のチャンバー設計を採用しています。 レンズ型機構内で燃焼する燃料は熱エネルギーに変換され、その熱エネルギーは作動ストロークだけでなくシリンダー自体の加熱にも費やされます。 最終的に、ユニットの頻繁な「沸騰」は急速な摩耗と故障につながります。
リソース
重い負荷がかかるのはシリンダーだけではありません。 研究によると、ローターの動作中、負荷のかなりの部分が機構のノズル間にあるシールにかかることがわかっています。 彼らは暴露されている 絶え間ない変化プレッシャー、なぜなら 最大リソースエンジンの寿命は10万〜15万キロメートルを超えません。 
この後、エンジンは大規模な修理が必要となり、その費用は新しいユニットを購入するのと同等になる場合もあります。
オイル消費量
また、ロータリーエンジンはメンテナンスが非常に大変です。 
オイル消費量は 1,000 キロメートルあたり 500 ミリリットルを超え、4 ～ 5,000 キロメートルごとにオイルを補給する必要があります。 期限内に交換しないと、モーターが故障します。 つまり、ロータリーエンジンの整備の問題には、より責任を持って取り組む必要があり、そうでないと、ほんのわずかな間違いがユニットの高額な修理につながる可能性があります。
品種
現時点では、このタイプのユニットには次の 5 種類があります。
ロータリーエンジン（VAZ-21018-2108）
VAZ車誕生の歴史 ロータリー内燃機関 1974年に遡ります。 最初の RPD 設計局が創設されたのはこの時でした。 しかし、当社のエンジニアが開発した最初のエンジンは、輸入された NSU Ro80 セダンに搭載されていたヴァンケル エンジンと同様の設計でした。 ソビエトの類似品はVAZ-311と呼ばれていました。 これはソ連初のロータリーエンジンです。 VAZ車のこのエンジンの動作原理は、Wankel RPDと同じ動作アルゴリズムを備えています。
これらのエンジンが搭載され始めた最初の車は、VAZ 改造 21018 でした。この車は、使用される内燃エンジンを除いて、その「祖先」であるモデル 2101 と実質的に変わりませんでした。 新製品のボンネットの下には、70 馬力の能力を持つ単一セクションの RPD が搭載されていました。 しかし、50のモデルすべてのサンプルを研究した結果、多数のエンジンの故障が発見され、ヴォルシスキー工場は使用を断念せざるを得なくなりました。 このタイプの今後数年間、彼らの車にはICEが搭載されます。 
国産RPDの不具合の主な原因はシールの信頼性の低さでした。 しかし、ソビエトの設計者は、新しい2セクションロータリーエンジンVAZ-411を世界に提示することで、このプロジェクトを保存することを決定しました。 続いて、VAZ-413ブランドの内燃エンジンが開発されました。 両者の主な違いは力にあった。 最初のコピーは最大120馬力、2番目のコピーは約140馬力に達しました。しかし、これらのユニットもまたシリーズには含まれませんでした。 工場は交通警察とKGBが使用する公用車両にのみ設置することを決定した。
航空用モーター、「8」と「9」
その後数年間、開発者は国産小型航空機用のロータリーエンジンの開発を試みましたが、すべての試みは失敗に終わりました。 その結果、設計者は、8 および 9 シリーズの乗用車 (現在は前輪駆動) の VAZ 車用のエンジンの開発を再び開始しました。前任者とは異なり、新しく開発された VAZ-414 および 415 エンジンは、後輪駆動で使用できました。ヴォルガやモスクヴィッチなどの車輪駆動車のモデル。
RPD VAZ-414の特徴
このエンジンは 1992 年に初めて「ナイン」に登場しました。 「祖先」と比較して、このモーターには次の利点がありました。
- 高い比出力により、わずか8〜9秒で「数百」に到達することが可能になりました。
- 高効率。 1リットルの燃焼燃料から最大110馬力を得ることができました（これはブーストやシリンダーブロックの追加の穴あけなしで）。
- 強制される可能性が高い。 適切なチューニングを行えば、エンジン出力を数十馬力向上させることが可能です。
- 高速モーター。 このようなエンジンは 10,000 rpm でも動作することができました。 このような負荷の下で機能できるのはロータリー エンジンだけです。 古典的な内燃エンジンの動作原理では、長期間使用することはできません。 高速.
- 燃料消費量が比較的少ない。 以前のコピーが「100」あたり約 18 ～ 20 リットルの燃料を「消費」した場合、このユニットは平均動作で 14 ～ 15 リットルしか消費しません。
ヴォルシスキー自動車工場におけるRPDの現状
上記のエンジンはどれもあまり人気がなく、すぐに生産中止になりました。 将来的に、ヴォルシスキー自動車工場はロータリーエンジンの開発を再開する計画はまだない。 したがって、VAZ-414 RPDは国内の機械工学の歴史の中でしわくちゃの紙切れのままになるでしょう。
そこで、ロータリーエンジンの動作原理と設計がどのようなものかを調べました。
ロータリー エンジン (ROE) は内燃機関とみなされ、通常のピストン ユニットとはほぼ完全に異なります。 ご存知のとおり、ピストン エンジンのシリンダー内では、吸気、圧縮、動力行程、最後に排気といういくつかの行程が実行されます。
RD に関しては、すべて同じステップが実行されますが、それらはチャンバーの異なる部分で実行されます。 ピストンユニットがストロークごとに個別のシリンダーを備え、ピストンがシリンダーからシリンダーへと徐々に移動する場合にのみ、それらを比較することが可能になります。
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、設計されたため、しばしばヴァンケル エンジンと呼ばれます。
動作原理
ロータリーエンジンは混合気の燃焼時に発生する圧力を利用します。 このプレッシャーは ピストンエンジンピストンを駆動するシリンダー内で生成されます。
クランクシャフトとコンロッドによってピストンが回転し、これにより車の車輪が回転し始めます。 で このエンジン燃焼圧力は、ハウジング自体の一部によって形成され、ピストンとして機能する三角形のローターの側面の 1 つによって閉じられているチャンバー内で発生します。
このビデオでは、マツダ RX-8 のロータリー エンジンがどのように動作するかを示します。 見るのを楽しむ！
ローターの回転はスピログラフで描かれた線に似ています。 この軌道により、ローターの上部がエンジン本体に接触し、それによって互いに分離された 3 つのガス体積が形成されます。
ローターが回転すると、これらの容積が膨張と収縮を繰り返し、混合気がエンジンに流入し、排気が圧縮および放出されます。 ピストンユニットで使用されるシステムと同様の点火および燃料噴射システムを備えています。
ピストンエンジンとは設計が全く異なります。 ローターにはピストンとして機能する 3 つの凸面があります。 デバイスの両側には、ローター自体の回転速度を高める特別な凹みがあります。
これにより、混合気のためのより多くのスペースが残ります。 すべてのエッジの上には、利用可能なすべてのスペースをチャンバーに分割する金属プレートがあります。 ローターの両側には、チャンバーの壁を形成する 2 つの金属リングがあります。
装置の中央部分には歯車があり、その歯は内側を向いています。 このホイールは、エンジン ハウジングに取り付けられたギアと噛み合います。 このインターフェースは、エンジン本体の回転方向と軌道を設定します。
ロータリーエンジンの特徴
このビデオでは、エンジンの歴史とエンジンがなぜそれほど優れているのかを説明します。
モーターハウジングは楕円形で、チャンバー自体の形状はローターのすべての頂点がチャンバー壁に接触するように設計されています。
それらは互いに分離された 3 つの体積のガスを形成します。 内燃プロセスは体の中で起こります。 ハウジングの自由空間は、吸気、圧縮、動力行程、排気の 4 つの部分に分割されます。
入口ポートと出口ポートがハウジング内にあることに注意することが重要です。 ポートにはバルブがありません。 吸気ポートはスロットルボディに直結され、排気ポートは排気系に直結されます。
出力軸は偏心して配置された丸いカム突起が特徴です。 ローターは各突起に関連付けられている。 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相当し、ローターが回転するとカムの突起を押します。
それらは非対称に配置されているため、ローターは出力軸を回転させる力でそれらを押し付けます。
ロータリーエンジンは複数の層で組み立てられます。2つのローターを備えたエンジンは5層に組み立てられ、円形に配置された長いボルトで固定されます。
冷却液はすべての構造要素を通過します。 2 つの外側の層には、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、ローターを含むエンジン ハウジングの部品も断熱します。 各部品の内面は滑らかで、これによりローターの適切なシールが確保されます。
注入口は端部に存在する。 楕円形のローター ハウジングと排気ポートは次の層にあります。 ここにローターが取り付けられています。
中央部分には入口ポートがあり、各ローターにそのようなポートが 1 つ割り当てられます。
マツダ RX-8 ロータリーエンジン
中央部分はローターを互いに分離しているため、内部の表面は完全に滑らかです。
長所と短所
かつて、多くの大手自動車メーカーがロータリーエンジンに注目しました。
その設計と動作原理により、ピストン エンジンに比べて大きな利点がありました。 まず、回転ユニットのバランスが良くなり、振動が最小限に抑えられます。
さらに、そのようなエンジンは優れた動的特性によって区別されます（低速ギアでは、そのようなエンジンを搭載した車は高速で100 km / hを超えて楽に加速できます）。
このユニットはピストンエンジンに比べてはるかに軽量かつコンパクトです。 このエンジンはピストンユニットに比べて部品点数が少なく、高出力です。
ロータリーエンジンの欠点には次のようなものがあります。
- 低速での燃料消費量の増加。
- 個々の部品の製造が複雑であり、高価な高精度機器の使用が必要です。
- 燃焼室の特殊な形状により過熱する傾向があります。
- 頻繁な圧力降下によるノズル間にあるシールの摩耗。
- タイムリーかつ頻繁な変更の必要性 モーター・オイル（交換は5000kmごとに行ってください。）
ロータリーユニットの操作は、ピストンユニットのメンテナンスよりも責任を持って取り組む必要があります。
大規模な修理とメンテナンスを期限までに実行することが重要です。
マツダ車のエンジンの特長
マツダは1963年にロータリーエンジン搭載モデルの生産を開始しました。
ロータリーユニットを搭載した同社の最も成功した車は、1978年に発売されたRX-7モデルです。 確かに、それ以前にもロータリーエンジンを搭載した乗用車、バス、トラックが数多く生産されていました。 1995年に生産終了したRX-7モデルに続き、ロータリーエンジンを搭載したRX-8モデルが登場しました。
このエンジンは 2003 年に最高のユニットとみなされました。 2 つのローターを備えたこのエンジンは 250 馬力を発生しました。 しかし、同社はエンジンからの排出ガスが欧州基準を満たしていないため、2008年にマツダRX-8の欧州での販売を中止した。
しかし、同社の開発者はそこで止まらず、国際基準とヨーロッパ基準を満たす最新の Renesis 16X ロータリー エンジンを開発しました。
インジェクションシステムが大幅に再設計され、燃料消費量が大幅に削減されました。
また、エンジン本体は最新のアルミニウム合金製です。 同社は水素で稼働できる回転ユニットも発売した。 最新の開発ロータリーエンジンを搭載するメーカーは現在、プレマシーハイドロジェンREハイブリッドモデルです。
ご存知のとおり、ロータリー エンジンの動作原理は、高速回転と内燃エンジンの特徴である動作の欠如に基づいています。 これがユニットとの違いです。 RPD はヴァンケル エンジンとも呼ばれます。今日はその動作と明らかな利点を見ていきます。
ビデオでは、ゼルティシェフ ロータリー エンジンの設計と動作原理について説明しています。
驚いたことに、彼らは我が国にRPDを導入しようとしました。 このようなエンジンは、VAZ 21079 に搭載するために開発されました。 車両特別なサービスのため。 しかし、残念ながらこのプロジェクトは定着しませんでした。 いつものように、十分ではありませんでした 予算のお金奇跡的に財務省から吸い上げられた州。
しかし、日本人はそれをやり遂げた。 そして彼らはオンです 達成された結果彼らはやめたくないのです。 最新のデータによると、製造元のマツダはエンジンを改良し、まったく異なるユニットで間もなく発売する予定です。
RPD の内部を見てみましょう
ロータリーエンジンの動作パターンは、従来の内燃エンジンとはまったく異なります。 まず、私たちが知っている内燃機関の設計を忘れなければなりません。 そして第二に、新しい知識や概念を吸収するように努めます。
RPD はローター、つまり動くものにちなんで名付けられました。 この動きのおかげで、動力はクラッチとギアボックスに伝達されます。 基本的に、ローターは燃料からエネルギーを押し出し、そのエネルギーはトランスミッションを介してホイールに伝達されます。 ローター自体は合金鋼でできており、前述したように三角形の形状をしています。
ビデオでは、Zuev ロータリー ピストン エンジンの動作原理を示しています。
ローターが配置されているカプセルは一種のマトリックスであり、すべてのプロセスが行われる宇宙の中心です。 言い換えれば、この楕円形の本体では次のようなことが起こります。
- 混合物の圧縮。
- 燃料噴射。
- 酸素の供給。
- 混合物の発火；
- 燃えた要素が出口に放出されます。
一言で言えば、6 つで 1 つです。
ローター自体は特殊な機構に取り付けられており、一軸を中心に回転するのではなく、走行するようです。 したがって、楕円体の内部に互いに隔離された空洞が作成され、それぞれの内部でいずれかのプロセスが発生します。 ローターは三角形なので、キャビティは 3 つだけです。
すべてはこのように始まります。 形成された最初のキャビティでは吸引が発生します。つまり、チャンバーは空気で満たされ、ここで混合されます。
その後、ローターが回転し、この混合混合物を別のチャンバーに押し込みます。 ここでは、混合物が圧縮され、2本のキャンドルの助けを借りて点火されます。
その後、混合物は 3 番目のキャビティに入り、そこで使用済み燃料の一部が移動します。
これは RPD 動作の全サイクルです。 しかし、それはそれほど単純ではありません。 RPD スキームを片側からのみ検討しました。 そして、これらのアクションは常に行われます。 言い換えれば、ローターの 3 つの側面で同時にプロセスが行われます。 その結果、ユニットが 1 回転するだけで 3 サイクルが繰り返されます。
さらに、ロータリーエンジンの改良も可能となった。 現在、マツダのロータリー エンジンにはローターが 1 つではなく、2 つ、さらには 3 つも搭載されており、特に従来のものと比較した場合、パフォーマンスが大幅に向上しています。 従来型エンジン内部燃焼。 比較のために、2 ローター RPD は 6 気筒内燃エンジンに相当し、3 ローター RPD は 12 気筒内燃エンジンに相当します。 つまり、日本人は非常に先見の明があり、ロータリーエンジンの利点をすぐに認識したことがわかりました。
繰り返しになりますが、RPD の利点はパフォーマンスだけではありません。 彼はそれらをたくさん持っています。 上で述べたように、ロータリー エンジンは非常にコンパクトで、同じ内燃エンジンよりも使用する部品の数が 1,000 も少なくなります。 RPD にはローターとステーターの 2 つの主要部品のみがあり、これより単純なものは想像できません。
ロータリーピストンエンジンの動作原理は、かつて多くの才能ある技術者が眉をひそめて驚きました。 そして今日、才能あるエンジニアはあらゆる賞賛と承認を受けるに値します。 冗談ではありません。埋もれたように見えるエンジンの性能を信じて、第二の人生を歩むのです。なんと第二の人生です。
