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ロータリーエンジン

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サイエンス

ロータリーエンジン

ろーたりーえんじん

ロータリーピストンエンジンとも。ドイツ技術者フェリクス・ヴァンケルが発明したことから、英語では一般的にWankel engineと呼ばれる*1

オットーサイクルエンジン(4サイクルガソリンエンジン)の一つ。往復運動ではなく、回転するピストンを用いており、ピストンの運動を直接回転運動として取り出せる利点を持つ。熱機関としての動作は通常のピストンエンジンと変わらない。

シリンダ側面は2ノードのエピトロコイド曲線?というまゆ型をしておりり、ピストンはこのエピトロコイド曲線に内接する3葉の内包絡線(三角のおむすび型)をしている。ピストンは遊星歯車により出力軸と結合し、ピストンの1回転で4サイクルの工程を完了する。

自動車用としてはNSUバンケルタイプが唯一実用化されており、量産に成功したのは世界で唯一マツダ*2のみで、生産を継続しているのは2005年現在も同社のみという状況が続いている。

構造がシンプルなのでコンパクトで軽量。騒音、振動が少ないという特徴を持つが、レシプロエンジンに比べて燃費が悪い。ただし、前述のように量産メーカーがマツダのみなので、 NSUバンケルタイプが構造的に持つ欠点なのか、製造や工程、あるいは品質などの改善の余地のある問題なのかが判然としない部分もある。

<歴史>

人類の移動手段において最大の発明は車輪であろう。車輪を使用した乗り物の動力は当初は人力や動物の脚であったが、産業革命蒸気機関が発明され、これが使われる様になった。

蒸気機関ピストンの往復運動をクランクで動力に換える。車の動力としては電気自動車が幅を利かせる時期もあったが、蒸気機関から派生したレシプロエンジンが主流になり、現在に至る。ただ、発明家技術者の中には往復運動を回転運動に変換するのではなく、純粋な回転によって動力を生み出す機関を考えるものもいた。近世における純粋回転(ロータリー)機関および機械の研究は400年以上にわたるが、彼らが直面した最大の問題は作動室の機密性を保つシーリングであった。

圧縮過給機*3や揚水ポンプ、流量計などの純粋回転機械は製品化されたが、動力機関としての完成はフェリックス・ヴァンケルを待たなければいけなかった。

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水素ロータリーエンジン

マツダが開発した水素内燃機関ガソリン用エンジンとは点火タイミング制御が異なるだけであるため、ガソリン水素を同一エンジンで切り替えて使用することが可能。

水素は非常に燃えやすいため、レシプロエンジンでは異常燃焼を起こしやすい。REは機構上低温の吸気室と高温の燃焼室が分離しているため、吸入行程で着火するいわゆるバックファイヤーが起こりません。

また、気体燃料である水素混合気に占める体積割合が大きいため、空気の吸入量が減って出力が上がりません。HR-X2は空気吸入後に水素を噴射する方式を採用し、出力を向上させました。REはレシプロエンジンに比べて各行程が1.5倍と長いため、空気と水素を十分取込めます。

*1:英語でrotary engineというときは、航空機用エンジンを指すことが多い

*2:当時は東洋工業

*3:ターボやスーパーチャージャーもこれにあたる

サイエンス

ロータリーエンジン

ろーたりーえんじん

初期の星型エンジンの一種。エンジン本体を固定せず、軸の回転方向と逆周りに回転するのでロータリーという。

当時のエンジンは回転数が低くシリンダーの間欠的な発火の衝撃により酷い振動が生じていたため、これを重い金属塊であるエンジン自体の回転によりフライホイール様効果を発生させ、安定させる役割を担っていた。また副次的にはエンジンの冷却効果なども期待されたという。

一方でエンジン出力の半分がエンジンの回転に割かれてしまうため効率が悪いという問題もあり、回転数の向上に伴い固定式の星型エンジンに置き換わった。