『ロータリーエンジン』

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『ロータリーエンジン』

2021-08-27

エンジンは人間の心臓と同じように、車の最も重要な部品であり、車の性能を決める最も重要な要素です。私たちが日常的に使用しているピストンレシプロエンジンには、2ストロークエンジンと4ストロークエンジン（以下4ストロークエンジンを例に説明します）に大別されることはご存知の方も多いと思いますが、あまり知られていないエンジンがもう一つあります。人々。ワンケルエンジンとも呼ばれるロータリーエンジンです。

私たちがよく目にするエンジンはピストンの往復運動、つまりシリンダー内でピストンが往復直線運動をし、ピストンの直線運動がクランクシャフトを介してクランクシャフトの回転に変換され、回転運動が行われます。エンジンにはこの変換プロセスはなく、ピストンを介して行われます。シリンダー内の回転はエンジンのメインシャフト（つまり、通常のエンジンのクランクシャフトです。曲がっていないため、クランクシャフトとは呼ばれなくなりました）クランクシャフト）、両者の間には大きな違いがあります。

A. 吸気行程：ピストンが上死点から下死点まで移動する行程を吸気行程（クランクシャフト回転角0～180°）といいます。この行程では、吸気バルブが開き、排気バルブが閉じ、空気室が大気と連通します。大気圧によりオイルとガスの混合物が流入し、シリンダー内の圧力は吸入端で約0.075～0.09MPaになります。
B.圧縮行程：ピストンが下死点から上死点まで移動する行程を圧縮行程といいます（クランクシャフトの回転角度は180°～360°）。この行程では吸気バルブと排気バルブが全閉となり、空気室内のオイルとガスの混合圧力が徐々に上昇します。圧縮行程終了時の空気室内の圧力は0.6～1.2MPa程度です。
C.パワーストローク：ピストンが上死点から下死点まで移動する過程をパワーストローク（クランクシャフト回転角360°～540°）といいます。この行程では吸気バルブと排気バルブが全閉し、ピストンが上死点位置にあるときに点火プラグがジャンプします。火災によりオイルとガスの混合物が点火し、シリンダー内の圧力が急激に上昇（最大3～5MPa）し、ピストンを押してクランクシャフト側に移動し、徐々に圧力が低下し、空気室の圧力は約0.3～5MPaになります。動力行程終端で0.5MPa。
D.排気行程：ピストンが下死点から上死点まで移動する過程を排気行程（クランクシャフト回転角540°～720°）といいます。この行程では、吸気バルブが閉じ、排気バルブが開き、ピストンが上昇して燃焼を推進します。排気ガスは空気室から排出され、ストロークエンドでの空気室の圧力は約0.105～0.115MPaになります。ストロークの終わりは、エンジンの動作サイクルの終わりでもあります。

下図はロータリーエンジンとレシプロエンジンの各ストロークを比較したものです（図の2つの空気穴の左側が吸気、右側が排気）。ロータリーエンジンはレシプロ４ストロークエンジンと同じです。圧縮、仕事、排気の4つの行程で構成されています。ロータリーエンジンの 4 ストローク作動原理を説明するために、三角形ロータの曲面 BC とシリンダープロファイルの間に形成される作動キャビティ (BC 作動キャビティ) を例に挙げます。

吸気行程：三角ローターの角Cが吸気穴の右端を回ると、BC作動室が空気を吸入し始めます。 aの位置では吸気穴と排気穴がつながり、吸気と排気が重なっています。これはBC作動室の最小容積であり、レシプロエンジンの上死点位置に相当します。ローターが回転し続けると、BC 作動室の容積が徐々に増加し、可燃混合気がシリンダー内に継続的に吸引されます。ローターが90°回転すると（メインシャフトは270°回転します。ロータリーエンジンにおけるローターとメインシャフトの回転数の比は1：3で、噛み合うギアによって決まります）、BCの体積であるbの位置に達します。作動室はレシプロエンジンの下部に相当する最大値に達し、死点位置で吸気行程が終了します。

圧縮行程：三角ローターが回転を続けると、角頂部Bが入口穴の左端を通過し、圧縮行程が始まり、BC作動室の容積が徐々に減少し、圧力が徐々に大きくなります。 cの位置に達すると、ローターが180°回転（主軸は540°回転）し、BC作動室容積がレシプロエンジンの上死点位置に相当する最小値に達し、圧縮行程が終了します。

作業行程: 圧縮行程の終わりに、点火プラグが点滅し、高温高圧のガスが三角形のピストンを押して回転を続け、BC 作業室の容積が徐々に増加します。コーナーCが排気孔の右端に達すると、位置dでロータが270°回転（主軸回転810°）し、BC作動室の容積が最大となり、下死点位置に相当します。レシプロエンジンが作動し、パワーストロークが終了します。
排気行程：三角ローター角度Cが排気穴の右側に回転すると排気行程が開始され、最終的に三角ローターが位置aに戻り排気行程が終了し、ローターが360°回転します（主軸は3回転します）。回)、1 つの作業でサイクルが終了します。同時に、CA 作動キャビティと AB 作動キャビティもそれぞれ作動サイクルを完了します。

●エンジン構成の比較：

ロータリーエンジン：本体群、動弁系、供給系、点火系、冷却系、潤滑系、始動系

レシプロピストンエンジン：本体セット、クランクコンロッド機構、バルブトレイン、供給システム、点火システム、冷却システム、潤滑システム、始動システム

● 2 つのエンジンの長所と短所:

◆レシプロエンジン：
アドバンテージ：
1. 製造技術は成熟しています。誕生して120年以上。さまざまな技術が継続的に改良されてきました。世界で最も広く使用されている内燃エンジンであり、メンテナンスと修理のコストが低くなります。
2.確実な作業、優れた気密性、動力伝達の信頼性。
3. 燃費が良い。
欠点:
1. 複雑な構造、大容量、重量。
2. クランクコンロッド機構におけるピストンの往復運動により生じる往復慣性力と慣性モーメントは完全には釣り合いません。この慣性力の大きさは速度の二乗に比例するため、エンジンの作動のスムーズさが損なわれ、高速エンジンの開発が制限されます。
3. 4 ストローク往復ピストンエンジンの動作モードは、4 つのストロークのうち 3 つがフライホイールの慣性回転に完全に依存しているため、最新のエンジンは多気筒と V を使用していますが、エンジンの出力とトルク出力は非常に不均一です。形のアレンジメント。この欠点を軽減することはできますが、完全に排除することは不可能です。

◆ロータリーエンジン：
アドバンテージ：
1. 小型・軽量で車両の低重心化が容易です。ロータリーエンジンはクランクコンロッド機構を持たないため、エンジン全高が大幅に低くなり、同時に車両の重心も低くなります。
2. シンプルな構造。ロータリーエンジンはレシプロピストンエンジンに比べてクランクコンロッド機構を削減し、エンジン機構を大幅に簡素化し、部品点数を削減します。
3. 均一なトルク特性。ロータリーエンジンの 1 つのシリンダーには同時に 3 つの作動室があるため、トルク出力は往復ピストンエンジンよりも均一になります。
4. ピストンローターとメインシャフトの速度比が 1:3 であるため、高速エンジンの開発に役立ちます。高いエンジン速度を達成するために高いピストン速度は必要ありません。

欠点:
1. 燃費が高く、排出ガスが基準をクリアしにくい。各シリンダーには 3 つの作動室があるため、ピストンローターの各回転は 3 回の動力行程に相当します。 3000rpmと往復ピストンエンジンと比較すると、往復ピストンエンジンは750回/分噴霧し、ロータリーエンジンは1000rpmの速度に相当しますが、3000回/分が必要です。ロータリーエンジンの燃料消費量は往復ピストンエンジンの燃料消費量よりも大幅に高いことがわかります。同時に、ロータリーエンジンの燃焼室の形状は可燃性混合気の完全燃焼に適しておらず、火炎伝播経路が長く、燃料油の消費量が多い。同時に、排気ガス中の汚染物質の含有量も高くなります。
2. エンジンの構造上、圧縮着火式ではなく点火式のみ、つまり燃料としてはディーゼルではなくガソリンのみが使用可能です。
3. ロータリーエンジンは偏心軸を使用しているため、エンジンの振動が大きくなります。
4. 動力出力軸（主軸）の位置が高く、車両全体のレイアウトに不利。
5.ロータリーエンジンの加工・製造技術は高く、コストは比較的高い。

事前:エンジンシリンダー圧力不足の故障解析

次:電子制御ディーゼルエンジンの一般的なメンテナンス方法

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