2ストロークサイクル

ロータリー(ヴァンケル)エンジン

ドイツで開発されたロータリーピストン内燃機関は、従来のレシプロピストンエンジンとは構造が根本的に異なっている。 このエンジンは、密封装置の設計を得意としたフェリックス・ヴァンケルによって考案され、1956年からドイツの会社で実験機が作られ、テストされました。 ワンケルエンジンは、シリンダーの中で上下に動くピストンの代わりに、正三角形の公転するローターを備えている。 ローターは密閉されたチャンバーの中で回転し、ローターの3つの頂点はケーシングの湾曲した内面と連続的に摺動している。 湾曲したローターは、その側面とケーシングの湾曲した壁との間に3つの三日月形の部屋を形成する。 室の容積は、ローターの位置によって変化します。 ローターの側面がケーシングの小径と平行になると各室の容積は最大となり、ローターの側面が長径と平行になると容積は最小となる。 また、ローターの側面に設けられた浅いポケットは、燃焼室の形状を制御し、エンジンの圧縮比を決定します。

Wankelロータリーエンジン
Wankelロータリーエンジン

Wankelロータリーエンジンの1サイクルで、(A)吸気、(B)点火、(C)排気の各段階を示したもの。

Encyclopædia Britannica, Inc.より

ローターは中心軸を中心に回転する際、ケーシングの幾何学的中心を中心とした円軌道を描く必要があります。 この必要な軌道回転は、ローターの中央の穴に内歯が取り付けられ、ケーシングの中心に固定された固定ピニオンと噛み合うことで達成されます。 ローターは、その中心の穴を、固定ピニオンの中心を通る出力軸に形成された偏心部に合わせることでガイドされる。 この偏心部は、燃料と空気が燃焼してローターの側面にガス圧がかかると、トルクがかかるようにローターを軸に固定します。 ギア比は3対1で、ローターが偏心器の周りを回ると、出力軸は3倍の速さで回転する。 ローターが1/4回転するごとに、膨張または圧縮が完了するため、ローター1回転で吸気、圧縮、膨張、排気が可能となる。

混合気はキャブレターから供給され、ケーシングの端板の1つに設けられた吸気ポートから燃焼室に入ります。

ローターとそのギアやベアリングは、中空のローター内を循環するオイルによって潤滑され、冷却されます。 頂部の羽根は、燃料に1対200程度の割合で添加された少量の油によって潤滑されます。

ケーシング内の冷却ジャケットには水が循環していますが、その入り口は最も温度が高くなりがちなスパークプラグに隣接しています。

頂点とローターの端面に適切なシールを施し、圧力をかけて密閉することは、設計上の大きな問題です。 ラジアルスライディングベーンは、3つのアペックスエッジのスロットに装着され、エキスパンダースプリングによってケーシングと接触しています。

ワンケルエンジンの主な利点は、省スペースで馬力あたりの重量が少ないこと、スムーズで振動のない運転ができること、静かな運転ができること、機械的にシンプルであるため製造コストが低いことです。 また、レシプロ部品からの慣性力がなく、スプリングで閉じられたポペットバルブがないため、レシプロピストンエンジンでは実用的でない高速での運転が可能です。 また、ポペットバルブに比べてポートの開閉速度が速く、ガスの流れがほぼ連続しているため、新鮮な混合燃料の導入と排気がより効果的に行われる。 ジャケットの表面が小さいため、熱伝導とそれによる冷却の必要性が低い。 また、軽量化と低重心化により、自動車での衝突時の安全性が向上する。

しかしながら、燃費の悪さや、排ガス規制に対応するための開発・製造コストの高さなどから、市販車への搭載は限られており、マツダが相当数を販売しているだけである。

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