ヴァンケルエンジン - RPD車の装置と動作原理

自動車産業の歴史を通して、多くの高度なソリューションがあり、コンポーネントとアセンブリの設計が変更されました。 30年以上前、活発な試みがピストンエンジンを横にシフトし始め、Wankelロータリーピストンエンジンに利点をもたらしました。 しかし、多くの事情により、回転モーターは生命の権利を受け取りませんでした。 以下のすべてについてお読みください。

どのように動作します

ローターは三角形の形状をしており、両側にピストンとして機能する凸状の形状があります。 ローターの両側には特別なくぼみがあり、燃料と空気の混合物のためにより多くのスペースを提供し、それによってエンジンの動作速度を上げます。 エッジの上部には、各ビートの実行を容易にする小さなシーリングバッフルが装備されています。 両側のローターには、チャンバーの壁を形成するシーリングリングが装備されています。 ローターの中央には歯があり、メカニズムが回転します。

Wankelエンジンの動作原理は、従来のエンジンとはまったく異なりますが、4つのストローク（吸気-圧縮-作業ストローク-排気）で構成される単一のプロセスによって統合されています。 燃料は最初に形成されたチャンバーに入り、XNUMX番目に圧縮され、次にローターが回転し、作動混合物がローターを回転させて排気マニホールドに出ると、圧縮された混合物がスパークプラグによって点火されます。 主な特徴的な原理は、ロータリーピストンモーターでは、作業室は静的ではなく、ローターの動きによって形成されるということです。

デバイス

デバイスを理解する前に、ロータリーピストンモーターの主要コンポーネントを知っておく必要があります。 Wankelエンジンは次のもので構成されています。

• ステータハウジング;
• ローター;
• ギアのセット。
• 偏心シャフト;
• スパークプラグ（点火および後燃え）。

回転モーターは内部燃焼ユニットです。 このモーターでは、4ストロークすべての作業が完全に発生しますが、各フェーズには、回転運動によってローターによって形成される独自のチャンバーがあります。 

イグニッションをオンにすると、スターターがフライホイールを回してエンジンが始動します。 回転すると、ローターはギアクラウンを介して偏心シャフトにトルクを伝達します（ピストンエンジンの場合、これはカムシャフトです）。 

ワンケルエンジンの働きの結果、作動混合物の圧力が形成され、ローターの回転運動が何度も繰り返され、トランスミッションにトルクが伝達されます。 

このモーターでは、シリンダー、ピストン、接続ロッド付きのクランクシャフトが、ステーターハウジング全体をローターに置き換えます。 このおかげで、エンジンのボリュームが大幅に削減され、同じボリュームのクランク機構を備えた従来のモーターの何倍ものパワーが得られます。 この設計は、摩擦損失が低いため、ギアボックスも高くなっています。

ちなみに、マツダワンケルエンジン（スポーツ競技用）は7000rpmを超えるのに対し、エンジンの動作速度は10000rpmを超えることがあります。 

デザイン

このユニットの主な利点の XNUMX つは、同じサイズの従来のエンジンと比較してコンパクトで軽量であることです。 レイアウトにより、重心を大幅に下げることができ、これはコントロールの安定性と鋭さに好影響を与えます。 小型航空機、スポーツカー、および自動車は、この利点を使用しており、現在も使用しています。 

ストーリー

ワンケルエンジンの起源と普及の歴史により、なぜそれが当時最高のエンジンであったのか、そしてなぜ今日放棄されたのかをよりよく理解することができます。

初期の開発

1951 年、ドイツの会社 NSU Motorenwerke は XNUMX つのエンジンを開発しました。XNUMX つ目は Felix Vankel による DKM の名前で、XNUMX つ目は Hans Paschke の KKM (Wankel の開発に基づく) です。 

ワンケルユニットの動作の基本は、本体とローターを別々に回転させることでした。これにより、動作回転数は17000分あたりXNUMX回転に達しました。 不便なことに、スパークプラグを交換するためにエンジンを分解する必要がありました。 しかし、KKMエンジンのボディは固定されており、その設計はメインのプロトタイプよりもはるかに単純でした。

発行されたライセンス

1960年、NSU Motorenwerkeは、アメリカの製造会社Curtiss-WrightCorporationと契約を締結しました。 契約は、ドイツのエンジニアが軽自動車用の小型ロータリーピストンエンジンの開発に集中することであり、アメリカのカーティスライトは航空機エンジンの開発に従事していました。 ドイツの機械エンジニア、マックス・ベンテレもデザイナーとして雇われました。 

シトロエン、ポルシェ、フォード、日産、GM、マツダなど、世界の自動車メーカーの大多数。 1959年、アメリカの会社はWankelエンジンの改良版を発表し、XNUMX年後、British RollsRoyceはXNUMX段式ディーゼルロータリーピストンエンジンを発表しました。

その間に、一部のヨーロッパの自動車メーカーは新しいエンジンを車に装備しようとし始めましたが、すべてがその用途を見つけたわけではありませんでした：GMは拒否し、シトロエンは航空機用のカウンターピストンを備えたエンジンの開発に固執し、メルセデスベンツはロータリーピストンエンジンを設置しました実験的なC111モデルで。 

1961年、ソビエト連邦で、NAMIは他の研究機関とともにWankelエンジンの開発を開始しました。 多くのオプションが設計されましたが、そのうちの2105つがKGB用のVAZ-XNUMX車に適用されました。 組み立てられたモーターの正確な数は不明ですが、数十を超えることはありません。 

ちなみに、数年後、自動車会社のマツダだけが、ロータリー ピストン エンジンの用途を真に見出しました。 その顕著な例が RX-8 モデルです。

オートバイの開発

英国では、オートバイメーカーのノートンモーターサイクルが自動車用のサックス空冷式ロータリーピストンエンジンを開発しました。 ヘラクレスW-2000モーターサイクルについて読むことで、開発についてさらに学ぶことができます。

スズキは脇に立っておらず、独自のモーターサイクルも発売しました。 しかし、エンジニアはモーターの設計を慎重に行い、フェロアロイを使用しました。これにより、ユニットの信頼性と耐用年数が大幅に向上しました。

車の開発

マツダとNSUの間で研究契約を結び、両社はワンケルユニットを搭載した最初の自動車の生産でチャンピオンシップを争い始めました。 その結果、1964年にNSUは最初の車であるNSUスパイダーを発表し、それに応じてマツダは2ローターエンジンと4ローターエンジンのプロトタイプを発表しました。 3年後、NSUMotorenwerkeはRo80モデルをリリースしましたが、不完全な設計を背景に多くの失敗があったため、多くの否定的なレビューを受けました。 この問題は1972年まで解決されず、7年後の会社はアウディに吸収され、ワンケルエンジンはすでに悪名高いものになりました。

日本のメーカーであるマツダは、エンジニアが上部の密閉の問題（チャンバー間の気密性）を解決したことを発表し、スポーツカーだけでなく商用車にもモーターを使用し始めました。 ちなみに、ロータリーエンジンを搭載したマツダ車の所有者は、エンジンの高いスロットルレスポンスと弾力性に注目しました。

マツダは後に高度なエンジンの大規模な導入を断念し、RX-7およびRX-8モデルにのみインストールしました。 RX-8の場合、Renesisエンジンが設計されましたが、これは多くの点で改善されています。

• ブローダウンを改善するために排気口を移動し、電力を大幅に増加させました。
• 熱歪みを防ぐためにいくつかのセラミック部品を追加しました。
• よく考えられた電子エンジン管理システム。
• XNUMXつのスパークプラグ（メインおよびアフターバーナー用）の存在。
• ウォータージャケットを追加して、出口での炭素の蓄積を排除します。

その結果、1.3リットルのコンパクトなエンジンと約231馬力の出力が得られました。

利点

ロータリーピストンエンジンの主な利点：

1. その軽量と寸法は、車の設計の基礎に直接影響します。 この要素は、重心の低いスポーツカーを設計するときに重要です。
2. 詳細が少ない。 これにより、モーターのメンテナンスコストを削減できるだけでなく、関連部品の移動や回転による電力損失を削減することもできます。 この要因が高効率に直接影響しました。
3. 従来のピストンエンジンと同じ容量で、ロータリーピストンエンジンの出力は2〜3倍高くなります。
4. 作業の滑らかさと弾力性、本体の往復運動がないため、目に見える振動がありません。
5. エンジンは低オクタンガソリンで駆動できます。
6. 動作速度範囲が広いため、ギアの短いトランスミッションが使用できるため、都市部での使用に非常に便利です。
7. トルクの「棚」は、オットーエンジンのように、XNUMX分のXNUMXではなく、XNUMXサイクルのXNUMX/XNUMXに提供されます。
8. エンジンオイルは実質的に汚染されておらず、排出間隔は何倍も広くなっています。 ここでは、ピストンモーターのようにオイルが燃焼することはなく、このプロセスはリングを介して行われます。
9. 爆発はありません。

ちなみに、このモーターは資源の危機に瀕していて、大量のオイルを消費し、低圧縮で動作していても、その出力はわずかに低下することが証明されています。 航空機にロータリーピストンエンジンを設置することに私を買収したのは、この利点でした。

印象的な利点に加えて、高度なロータリーピストンエンジンが大衆に到達するのを妨げた欠点もあります。

 制限事項

1. 燃焼プロセスは十分に効率的ではないため、燃料消費量が増加し、毒性基準が悪化します。 この問題は、作動混合物を燃焼させるXNUMX番目のスパークプラグの存在によって部分的に解決されます。
2. 高いオイル消費量。 不利な点は、Wankelエンジンが過度に潤滑されており、特定の場所では、オイルが燃え尽きる可能性があるという事実によるものです。 燃焼ゾーンに過剰なオイルがあり、炭素が蓄積します。 彼らは、熱伝達を改善し、エンジン全体の油温を均一にする「熱」パイプを設置することによって、この問題に対処しようとしました。
3. 修理が難しい。 すべてのスペシャリストがWankelエンジンの修理に専門的に取り組む準備ができているわけではありません。 構造的には、ユニットは従来のモーターほど複雑ではありませんが、微妙な違いが多く、従わないとエンジンの早期故障につながります。 これに、高額な修理費用を追加します。
4. 低リソース。 マツダRX-8の所有者にとって、80 kmの走行距離は、大規模なオーバーホールを行う時期であることを意味します。 残念ながら、このようなコンパクトさと高効率のためには、000〜80千キロメートルごとに高価で複雑な修理を支払う必要があります。

質問と回答：

ロータリーエンジンとピストンエンジンの違いは何ですか？ 回転モーターにはピストンがありません。つまり、内燃エンジンシャフトを回転させるために往復運動は使用されません。つまり、ローターはその中ですぐに回転します。

車のロータリーエンジンとは何ですか？ これはサーマルユニット（混合気の燃焼により作動します）であり、ギアボックスにつながるシャフトが固定された回転ローターのみを使用します。

なぜロータリーエンジンはそんなに悪いのですか？ 回転モーターの主な欠点は、ユニットの燃焼室間のシールが急速に摩耗するため、作業リソースが非常に小さいことです（作業角度は絶えず変化し、一定の温度低下があります）。