ロータリーエンジンの作成は、特定の Dr。フェリクス・ヴァンケル 。 1924年、22歳で、彼はロータリーエンジンの設計を専門とする研究所を設立しました。彼の研究に興味を持ったドイツ航空省は、第二次世界大戦中の研究に助成金を支給し、それが工学の未来になると信じていました。戦後、オートバイメーカーのNSUがワンケルとパートナーシップを結びました。
1958年に最初の機能的で実用的なロータリーエンジン、KKMが誕生しました。シングルローターの場合、KKMの総排気量は400cm³です。 NSUは、1959年に、Wankelrotaryエンジンの成功を公式に発表しました。現在、世界中の100社以上の企業がこのエンジンの技術計画を所有しています。そのうち34社は日本人です。
いくつかのメーカーは、完成品を考え出すことなく、このコンセプトを開発しようとしました。不思議なことに、東洋工業という小さな日本の会社だけが研究を続けており、他の会社はあきらめています。当時社長だった松田重次郎は、この革新的なエンジンの可能性を確信しています。 1961年に、彼は実行可能なプロトタイプを共同で設計するためにNSUと契約を結びました。最も成功した部門の成功に続いて、東洋工業は今日誰もが知っている有名なメーカーの名前でマツダに改名されました 。
1963年、マツダはロータリーエンジン専用の研究部門を開設しました。当時この部門の責任者である山本健一氏には、47人以上のエンジニアが勤務しています。彼の使命は？大量生産と商業販売を対象とする回転エンジンの実用的な使用法を見つけてください。 2つの主要な問題がそのマーケティングを遅らせています：内部部品の早期摩耗と非常に高いオイル消費。何ヶ月にもわたる研究と300時間以上のテストの後、ロータリーエンジン用に特別に設計された新しいシールとオイルがこれらの2つの主要な問題に対処します。
元のコンセプトとは異なり、マツダはマルチローターエンジンを設計することを好みます。 NSUによって構築されたシングルロータープロトタイプは、低速ではトルクがかなり貧血であり、不安定で不快な振動を引き起こしました。1964年12月、研究部門はタイプ3820と呼ばれる491cc燃焼室を備えたダブルローターエンジンを製造しました。コードネーム10Aですぐに生産ラインに到達しました。
10Aは、自動車で販売された最初のロータリーエンジンです。その初登場は1967年5月30日、マツダが世界で唯一のシングルローターレーシングカーであるコスモスポーツを販売したことにさかのぼります。吸気ポートに横方向に取り付けられたデュアル4バレルキャブレターと各ローターのスパークプラグを装備した10Aは、110hpの出力を発生します。車の軽さと当時の技術を考えると、コスモスポーツは自動車プレスから技術的な偉業と見なされています。
マツダが北米への車両の輸出を開始したのは1970年のことでした。残念ながら、米国は当時、最も厳しい排出基準を採用する過程にあります。さらに、彼らは石油危機の真っ只中にあります。この問題に対処するために、マツダは汚染物質を燃焼させる熱中性子炉を作成しています。メーカーはついに北米で最初のロータリーエンジン車、 R100 を販売できるようになりました 。
高強度点火システムやリアクティブエキゾーストマニホールドなどの他のイノベーションにより、マツダは燃料消費量を最大40％削減し、北米のロータリーエンジンの実行可能性を確保しています。
マツダは、汚染物質の排出量と燃料消費量の削減に成功した結果、ロータリーエンジンの性能を最大化するための研究を推進しています。最初に行われた改善の1つは、12Aロータリーエンジン用の6ポートインテーク（2つの573 ccチャンバー）の設計でした。各ローターには3つの吸気ポートが装備されており、その開口部は2段階で制御されます。このメカニズムは、ハイエンドのパフォーマンスを犠牲にすることなく、燃料効率を向上させます。このエンジンの恩恵を受けた最初の車の1つ、そして確かに最もよく知られている車の1つは、1982年3月に誕生したRX-7の最初のバージョンであるFB3Sです。ただし、最初のターボチャージャー付きRXを見るには、1983年まで待つ必要があります。 -7。
ターボチャージャーとロータリーエンジンは常にうまく機能してきました。これは主に、従来のエンジンと比較して、ロータリーエンジンが排気ポートからより多くのエネルギーを放出する傾向があるためです。この特性は、ローターの排出運動と間接的に一致する排気ポートの突然の開放に起因する可能性があります。そしてもちろん、排気ガスから出てくるエネルギーが増えると、ターボチャージャーをより有効に活用できます。
RX-7の第2世代であるFC3Sは、おそらくロータリーエンジンの新人によく知られています。SE、GTU、GLX、TurboIIの4つのバージョンが同時に利用可能です。最初の3つは大気バージョンによって動力を与えられ、13Bエンジン（672ccの2つのチャンバー）の電子噴射を持っています。 1985年に1986MYとして発表されたFC3Sは、4輪すべてにディスクブレーキを搭載した最初のRX-7です。基本的なSEモデルには、14インチのホイールと2ピストンのフロントキャリパーが装備されています。グループのスポーツバージョンと見なされるGTUには、アルミニウム製のフード、4ピストンキャリパー、およびターボIIバージョンのトランスミッションがあります。 GLXには電動グループと15インチホイールが装備されています。最後に、Turbo IIバージョンは、その13B-Tメカニズムで最も強力です。マツダは、13Bのターボバージョンがクランクで180hpを開発していたと主張しました。
1988年に、FC3Sはいくつかの審美的なレタッチを受ける資格があり、パフォーマンスの面で裏側で良いキックを持っています。 13Bの騎兵隊は145hpから160hpに増加しましたが、13B-Tは約200hpを供給します。視覚的な違いは微妙です。2つの世代を区別するのは、1988年モデルの新しいリアライトで、前の年の長方形ではなく、両端が丸くなっています。
RX-7の最後のエディションは、コードネームFD3Sで提供されます。このハイキャリバースポーツカーは、1992年に1993年モデルとして発売されました。車自体は今日でも回転エンジンの最も美しい解釈であると考えられていますが、それはボンネットの下に隠れている驚異のおかげです。 13B-REW（ロータリーエンジンツインターボのREW）と呼ばれるエンジンは、シーケンシャルモードで2つのターボを使用し、8000 rpmで始まるレッドゾーンでかなりまともな255hpに達します！
シーケンシャルモードは理論的にはかなり単純です。低回転では、1つのターボのみが使用されます。 2つよりも1つのターボを操作する方が明らかに簡単です。これにより、低速でのエンジンの応答性が向上します。最初のターボテンによって加圧された空気により、エンジンは、低速でパワーバンドを傷つけることなく、高速でエクストラポニーを獲得しながら、2番目のターボを駆動するのに十分なパワーを生成できます。
北米では、ベースモデル、ツーリング、PEP、R1 / R2の4つのバージョンが提供されました。ラグジュアリーバージョンのTheTouringには、レザーシート、Boseオーディオシステム、電動サンルーフ、クルーズコントロールなどのオプションが装備されています。ツーリングは、自動ギアボックスのオプションとして提供される唯一のバージョンでもあります。 PEPまたは「人気のある機器パッケージ」は、その名前が示すように、すべての中で最も人気があり、サンルーフ、レザーシート、およびクルーズコントロールが標準装備されています。高性能車愛好家にとって最も興味深いバージョンであるR1には、スポーツサスペンション、ダブルオイルクーラー、フロントストラットバー、スエードカバーシート、リアスポイラーが装備されています。 1994年に、R1はR2に置き換えられました。残念ながら、マツダはFD3Sも米国市場から削除します。
回転モーターを注意深く見ると、サンドイッチのように組み立てられたいくつかのプレートで構成されていることがわかります。従来のロータリーエンジン、つまり2ローター（この場合は13B）では、これらのプレートが6つ存在することに気づきます。表紙を例外として、当面は他の5つに焦点を当てます。
2つの大きなプレートはローターハウジングと呼ばれます。それらの名前が示すように、それらには両方のローターが含まれています。ハウジングの内部は、作業面、または必要に応じて燃焼室を表しています。この表面はアトロコイダルの形をしています。つまり、円の端を垂直軸上に伸ばして細長い形状にすることを想像してください。水平軸の両端に2つのわずかな内側の突起を追加すると、トロコイド形状になります。
住宅を観察すると、内側と外側の2つの封筒があることに気付くでしょう。 2つの間には、さまざまな形の通路が数十あります。等高線上の最小の円は、テンションボルト用の穴です。これがプレートを接続するものです。大きな円はオイルの内部通路を表しています。さまざまな形状の他の開口部は、クーラント用の導管です。
ハウジングの内面には、2つの小さな開口部が見えます。これがスパークプラグの位置です。上の方はトレーリングスパークプラグと呼ばれ、下の方はリーディングスパークプラグと呼ばれます。これについては後で詳しく説明します。ここでは、ハウジングの側面にある大きな開口部を見てみましょう。これは、燃焼プロセスの残留物を排出するために使用されるローターの排気ポートです。重要な最後の要素は、ハウジングの左上にある通路であり、内面のわずかな開口部から必要なオイルを頂点の接合部に運ぶために使用されます。ピストンリングを使用する従来の4ストロークエンジンとは異なり、燃焼にさらされていない表面でジョイントを潤滑することは不可能です。実際、アペックスシールはシールリングとして機能し、常に露出しています。代わりに、オイルを直接注入してコンポーネントを潤滑します。これは、ロータリーエンジンの過剰なオイル消費を説明しています。
他の3つのプレートは、サイドハウジングおよび中間サイドハウジングと呼ばれます。ローターハウジング内でのシールの役割に加えて、エンジンの吸気ポートも含まれています。中間プレートの吸気ポート、つまり2つのローターハウジングの中央にある吸気ポートは、プライマリポートと呼ばれます。これらのポートの上には、インジェクター用の中間プレートの2つの開口部があります。ここで、吸気口はローターに対して横方向に配置され、排気ポートのようにローターに面していないことに注意してください。サイドプレートには、いわゆるセカンダリポートも含まれています。 1984年以降、非ターボ13Bロータリーエンジンのサイドプレートには、合計6つのポート用のもう1組の開口部があります。これらの2つの追加ポートは「補助装置」と呼ばれます。これらは、パフォーマンスを最大化するために高速アクティベーターによって開かれ、トルクを促進するために低速で閉じられます。
図を見ると、これらのプレートの表面を油が循環していることがわかります。実際、ローターが回転すると、側面に摩擦が生じます。これは、内部コンポーネントの早期摩耗を防ぐために潤滑する必要があります。これらの油路は、吸気ポートのサイズを制限することにも注意する必要があります。ロータリーエンジンを調整するときの目標は、エンジンの限界を尊重しながら、これらのポートのサイズを大きくして、空気と燃料をより効率的にエンジンに供給するための独創的な方法を見つけることです。
最も重要な部品は確かにローターと偏心ドライブシャフトです。ローターの中心を見ると、ギザギザの表面と滑らかな表面が見えます。この最後の部分は、ローターのベアリングを表しています。これらの鋸歯状の部分は、固定歯車と呼ばれる別の鋸歯状の部分と噛み合っています。これらはサイドプレートに取り付けられています。偏心ドライブシャフトは、プレートからローター、そして固定ギアまで、すべての要素をスライドします。
<図>ローターは固定軸のみを中心に回転しません。それらの動きは、2つの非常に異なる動きの合計です。 1つ目は単純な回転です。ローターは、偏心シャフトの2つのローブと常に接触しているベアリング（滑らかな表面）を介してこれを実現します。これらのローブはシャフトの回転軸からオフセットされているため、ローターが同じレベルで回転するのを防ぎます。ローブは、ローターを偏心シャフトの回転軸の周りを周回させます。したがって、最終的な動きは、ローターの回転と軌道の組み合わせです。
ロータリーエンジンがどのように機能するかの基本原理をよりよく理解するために、従来の4ストロークエンジンで使用されるいくつかの用語を使用します。 TDC（上死点）はピストンが最大の高さに達するポイントであり、燃焼室内の利用可能なスペースを最小化します。BDC（下死点）はピストンが最も低いポイントにあるポイントであり、最大のスペースを提供します。 。ローターが提供する最大または最小のスペースに応じて、TDCおよびBDCという用語を使用します。
<図>TDCから開始し、ローターの左上端を取り、時計回りに回すと、ここで吸気サイクルが開始されます。これは、同じ端がBDCに到達したときに終了します。ここで、ローターは偏心シャフトの速度の3分の1で時計回りに回転することに注意してください。 TDCとBDCの間で、偏心シャフトは270°回転します。これは、同じ操作で4ストロークエンジンに必要な180°よりも90°多くなります。
この場合も、BDCからTDCまで、圧縮サイクルを完了するには270°が必要です。空気と燃料の混合物が壁に対してどのように圧縮されているかに注目してください。この瞬間にスパークプラグが点灯して燃焼が発生します。さらに270°進むと、BDCに到達して燃焼サイクルが終了します。続いて、ローターはローターハウジングの排気ポートから排気ガスを排出し、最後の270°を移動して開始点に戻ります。
各ローター面は120°離れており、同時に他の面とは異なるサイクルを実行します。このように、360°を超えると、ローターの3つの面が、偏心シャフトの1回転に対して1つのパワーサイクルに寄与します。従来の4ストロークエンジンでは、360°の2回転が必要です。その結果、ロータリーエンジンは排気量の2倍の4ストロークエンジンの能力を備えています。 1.3Lの13Bエンジンは2.6Lエンジンに相当します。これがロータリーモーターの強みです。非常にコンパクトでありながら、はるかに大きなエンジンの可能性を秘めています。
前述のように、プレートごとに2つのスパークプラグがあります。下部にあるものが先頭にあり、上部にあるものが後続のスパークプラグです。フロントローターハウジングの番号が1で、バックのローターハウジングの番号が2であることを考慮すると、各スパークプラグの名前はL1、L2、T1、およびT2になります。圧縮サイクル中に燃焼室（ローター表面の凸部）がTDCに近づくと、先頭のスパークプラグが最初に混合気に点火します。その後、後続のスパークプラグが約10°から15°後に作動します。サイクルの3回目にスパークプラグがアクティブになるように指定することが重要です。この現象は「廃棄物公園」と呼ばれます。点火システムを簡素化するために、スパークプラグは同じコイル、つまり同じ信号を使用します。次に、スパークプラグL1とL2が同時にアクティブになります。最新のロータリーモーターは、偏心シャフト位置センサーと3つのコイルを使用します。1つはリーディングプラグ用、もう1つはトレーリングプラグ用です。
RX-8のレネシスエンジンは、その兄である13B-REWと比較して大幅に改善されていると思われます。 TheRenesisは、よりコンパクトで30％軽量です。 6つの吸気ポートの概念は既視感ですが、排気ポートの位置は地域の革新です。以前のエンジンと比較して、Renesisはローターハウジングの周辺に排気ポートを備えていません。 Itratherは2つのポートを使用します。1つは中間プレートに直接、もう1つはサイドプレートにあります。エンジニアは、バルブのオーバーラップが減少し、13B-REWと比較してアイドル時の燃料効率が40％向上したと述べています。つまり、レネシスは排出量が少なく、燃料消費量が少なく、燃焼が大幅に改善されます。
ロータリーエンジンの世界には、ほとんどの人が気付いていない隠された財宝がいくつかあります。その一例が、1990年1月から1996年3月に販売された日本車のユーノスコスモで提供されているビターボトライローターである20B-REWです。排気量1962cm³の20B-REWは、実質的に同じ機能を備えています。小さなV8。ターボからの10.29psiの圧力で、出力は最大280hpに達しますが、これはおそらく日本の法律によって課せられた制限によって制限されています。あなたにアイデアを与えるために、大気モードのこの同じエンジンは、それに応じて製造された場合、250hp、320hpを開発します。 10psiの圧力が50hp以上しか生成しないとは信じがたいです。実は、シンプルな圧力コントローラーで、400hpのマークに簡単に到達することができます。もう少し注意と献身があれば、700hpに到達することは不可能ではありません。
このようなパワーがトライローターエンジンで達成できるとしたら、4つで何ができるか想像してみてください。このタイプのエンジンは、レースを除いて、残念ながら利用できません。最もよく知られているのは、ル・マン24時間レースで優勝した最初の日本のレースカーであるマツダ787Bを搭載した26Bです。興味のある人のために、このエンジンは、すべて大気モードで、9000rpmで700hp以上と6500rpmで448lb-ftのトルクを発生します。 13Bと共通の部品がいくつかあるエンジン。2つの13Bを使用してカスタムの4ローターエンジンを作成できると言う人もいます。
そのようなアイデアが確かに興味深いと思われる場合、セットアップを構築するためにどれほど大きな予算が必要になるかを想像するのは難しいことではありません！