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En wankelmotor fra Mazda

En wankelmotor (også kalt rotasjonsmotor) er en bensinmotor konstruert av den tyske ingeniøren Felix Wankel på 1950-tallet. I en vanlig stempelmotor gjør stemplene i sylinderne fire forskjellige oppgaver etter hverandre; innsug, kompresjon, forbrenning og utblåsning. I en wankelmotor skjer disse fire oppgavene samtidig ved hjelp av en roterende «trekant» i sylinderen. Rotasjonen overføres til et tannhjul som sitter på drivakselen i midten.

Wankelmotoren ble brukt av NSU i bilen NSU Wankel Spider fra 1964 - og senere i NSU Ro 80 - men på grunn av tekniske problemer ble ikke dette noen suksess. Mazda benytter fremdeles motoren i sine sportsbiler, for eksempel Mazda RX-7 og Mazda RX-8.

[rediger] Fordeler

En engelsk animasjon som viser Wankelmotorens virkesmåte.

• Wankelmotoren har bare to bevegelige deler. Derfor trenger den lite vedlikehold.
• Trekanten i en Wankelmotor beveger seg mer kontinuerlig (akselereres ikke så mye hit og dit) som stempler i stempelmotorer, noe som gjør at Wankelmotoren tåler særdeles høye turtall, ofte opp mot 13 000 omdreininger per minutt.

Effekt=dreiemoment*turtall. Altså kan Wankelmotoren gi mye effekt i forhold til slagvolumet, spesielt vekt.

[rediger] Ulemper

• Wankelmotoren kan av geometriske grunner ikke ha så høy kompresjon som er optimalt for bensinmotorer. Det gir lavere dreiemoment og følgelig lavere virkningsgrad enn andre bensinmotorer.
• Hvert hjørne av trekanten må ha kontakt med veggene for å skille de tre volumene som er mellom veggene og hver kant av trekanten. På disse kontaktflatene blir det friksjon og det er derfor montert en fjærbelastet "Apex"-metalldel som kan skiftes ut ved slitasje.

Dette var, og er fortsatt wankelmotorens største problem. På grunn av dette har wankelmotorer kortere levetid enn stempelmotorer. Vedlikeholdet er imidlertid enklere.

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool..com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Milling cutter、CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.

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ようこそＢｅｗｉｓｅ　Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は：

（１）精密ＨＳＳエンド・ミルのＲ＆Ｄ

（２）Carbide Cutting tools設計

（３）鎢鋼エンド・ミル設計

（４）航空エンド・ミル設計

（５）超高硬度エンド・ミル

（６）ダイヤモンド・エンド・ミル

（７）医療用品エンド・ミル設計

（８）自動車部品＆材料加工向けエンド・ミル設計

弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

（２）ミクロ・エンド・ミル～大型エンド・ミル供給

（３）小Ｌｏｔ生産～大量発注対応供給

（４）オートメーション整備調達

（５）スポット対応～流れ生産対応

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

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Open model van een wankelmotor

De wankelcyclus: inlaat (blauw); compressie (groen); ontsteking (rood); uitlaat (geel).

NSU Wankel_Spider

NSU Ro 80

Citroëns experimentele auto's met wankelmotor

Hercules W 2000 uit 1974

De wankelmotor, genoemd naar zijn constructeur Felix Wankel, is een type verbrandingsmotor dat niet als de normale motoren met cilinders en zuigers werkt maar met een rotor van bij benadering driehoekige doorsnee die in een trommel zit (zie diagram). In de open ruimten tussen de zijden van de driehoekige rotor en de trommel wordt een brandstof/luchtmengsel tot ontploffing gebracht waardoor de rotor een draaiende beweging krijgt omdat de vorm ervan zo is dat de verbrandingskamers groter worden bij rotatie.

Voordelen van de wankelmotor zijn de compacte bouw, de enorme acceleratie en een minimum aan bewegende onderdelen waardoor lage productiekosten mogelijk zijn. Doordat de ontbrandingsenergie meteen in een roterende (rotor) beweging wordt omgezet is dit type motor zeer trillingsarm. De conventionele verbrandingsmotor (ottomotor) zet immers de verbrandingsenergie via een lineaire beweging (zuigers) om in een roterende beweging (krukas). Nadelen van de wankelmotor zijn een hoger olieverbruik, veroorzaakt door de problematische afdichting tussen de hoeken van de rotor en de trommelwand (de motoren hebben de neiging op dit punt sterk te slijten), en een vrij hoog brandstofverbruik. Door de ongunstige vorm van de verbrandingskamer is de ontsteking problematisch, en gaat relatief veel warmte verloren in de wand van de verbrandingskamer. Zelfs bij de meest geavanceerde versie van de wankelmotor (de 'Renesis' van Mazda uit de RX-8) zijn er problemen. Bij de koude start wordt een hoeveelheid olie in de verbrandings kamers gespoten om slijtage aan de punten van de rotor te verminderen. Wanneer men veel korte stukjes rijdt en herhaaldelijk moet starten, dan komt er te veel olie op de ontsteking, die daardoor sterk vervuilt of zelfs defect kan raken.

[bewerk] Wankelmotoren in auto's

Het automerk NSU introduceerde in 1964 de eerste auto met wankelmotor, de Wankelspider. NSU verbeterde de motor verder en introduceerde in 1967 de bekendere NSU Ro 80. Het bleek een hele opgave voor een relatief kleine autofabrikant om deze weg te blijven volgen. Aanvankelijk hadden de motoren veel problemen, dit in combinatie met een garantie van vijf jaar op de motoren zorgde ervoor dat het merk in financiële problemen kwam en werd overgenomen door de Volkswagen Group.

Zeer omvangrijk is de bijdrage aan de ontwikkeling van de wankelmotor van het Japanse merk Mazda. In 1967 debuteerde Mazda's wankelmotor in de Cosmo Sport 110S, een lichtgewicht compacte sportwagen. Mazda hanteert zelf overigens de naam "rotatiemotor". Het ontwerp van deze motor stamt uit 1961, maar de ontwikkeling begon eigenlijk al in 1940, bij de verbeteringen die Ralph Miller deed aan de ottomotor. Na de Cosmo Sport bleef Mazda de wankelmotor doorontwikkelen en werden er steeds nieuwe modellen met deze motor op de markt gebracht. Na de Cosmo Sport kwam de R100, de eerste mazda die naar de Verenigde Staten geëxporteerd werd. Daarna kwam de R130, de RX-2 'Capella', de RX-3 'Savanna', de RX-4, de 'Roadpacer', de RX-5 Cosmo AP, de RX-7 en uiteindelijk de huidige RX-8 met de Renesis motor die enkele prijzen won bij zijn lancering in 2003. In de racerij behaalde Mazda in 1991 met de wankelmotor een zeer opmerkelijk resultaat door met de Mazda 787-55 de 24 uur van Le Mans te winnen.

Mercedes-Benz heeft met de wankelmotor geëxperimenteerd van 1962 tot in het begin van de jaren '70. Ze hebben zowel kleine wankelmotoren gebouwd voor hun sedans, maar ook een tweetal grotere voor een prototype genaamd de Mercedes-Benz C111. In 1969 was dat eerst een model met 3 rotors, goed voor 280 pk en in 1970 een model met 4 rotors dat een maximum leverde van meer dan 400 pk. Er is ook een wankelmotor ingebouwd in een Mercedes 350SL, welke met 320 pk ruim 120 pk meer leverde dan de standaard 3,5 liter V8, maar toch ook 60 kilo lichter was. Deze auto is cadeau gedaan aan Felix Wankel, hoewel deze nooit in het bezit is geweest van een rijbewijs.
Door de oliecrisis is er uiteindelijk nooit een Mercedes met wankelmotor in productie gegaan.

Ook het Franse merk Citroën heeft met de wankelmotor geëxperimenteerd en samen met NSU een "Comotor" opgericht in Luxemburg. Het zocht 500 trouwe klanten die bereid waren om, onder het waakzame oog van de firma en met de waarborg van optimale servicemogelijkheden, 30.000 km of meer per jaar te rijden met de vanaf 1 januari 1970 geproduceerde M 35. Het was een prototype afgeleid van het toenmalige model AMI 8, een 2+2 coupé met hydraulische ophanging zoals de DS, en uitgerust met een wankelmotor van 497,5 cm³, goed voor 49 pk bij een toerental van 5500/minuut, en een topsnelheid van 144 km/u. Uiteindelijk werden er tussen 1970 en 1971 slechts 267 van geproduceerd.
Daarna waagde Citroën een stapje verder: in 1973 kreeg het wankelexperiment een vervolg met de zogenaamde GS Birotor. De motor beschikte over twee rotors (in feite de verdubbeling van de M 35-motor) met een totale inhoud van 995 cm³: deze leverde 107 pk bij 6500 toeren per minuut, goed voor een topsnelheid van 175 km/u. De wankelmotor zorgde wel voor een supergeruisloze en snelle versie van het populaire GS-model, maar het benzineverbruik was bijzonder hoog, en dat maakte de verkoop (vanaf februari 1974, in volle oliecrisis) zeker niet tot een succes. Omdat Citroën zich realiseerde dat het project geen succes zou kennen, werd de productie van de GS birotor reeds na 847 exemplaren stopgezet in 1975, zonder dat er een nieuw koetswerk voor werd ontwikkeld, wat de oorspronkelijke bedoeling was geweest.

Ook het Oost-Duitse Wartburg experimenteerde met de Wankelmotor.

Sinds 1977 is het Japanse Mazda het enige autobedrijf ter wereld dat de wankelmotor (of rotatiemotor) nog toepast.

[bewerk] Wankelmotoren in motorfietsen

In de motorfietswereld zijn diverse motoren met wankelmotor op de markt gebracht. De bekendste is wellicht de Nederlandse Van Veen OCR 1000, een zware en exclusieve motorfiets die in 1977 op de markt kwam en die gedurende korte tijd en in kleine oplage is gefabriceerd. Maar er waren al eerder pogingen gedaan om wankelmotoren in motorfietsen te bouwen: De Duitse firma Hercules bracht al in 1974 een motorfiets met wankelmotor op de markt die een doorontwikkeling was van de NSU/Audi technologie.

Suzuki bracht in 1975 de Suzuki RE-5 op de markt, die een 500 cc enkel-schijfs wankelmotor bevatte. In 1978 werd de productie alweer gestaakt.

Het Engelse Norton concern bracht van 1983 tot 1988 een, voor de politie bedoelde, motorfiets met twee-schijfs wankelmotor van 588 cc uit. Iets eerder was er zelfs een racemotor uitgerust met dezelfde motor die korte tijd uitkwam in de 750 cc klasse. Door onduidelijkheid over de bepaling van de juiste cilinderinhoud werd deze motor al snel weer teruggetrokken. Er werd een straatversie op de markt gebracht onder het type nummer RCW 588. De motor leverde een vermogen van 69,9 kW (95 PK) bij 9500 rpm en een maximaal koppel van 77,3 Nm bij 7500 rpm.

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（３）鎢鋼エンド・ミル設計

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Suzuki bracht in 1975 de Suzuki RE-5 op de markt, die een 500 cc enkel-schijfs wankelmotor bevatte. In 1978 werd de productie alweer gestaakt.

Het Engelse Norton concern bracht van 1983 tot 1988 een, voor de politie bedoelde, motorfiets met twee-schijfs wankelmotor van 588 cc uit. Iets eerder was er zelfs een racemotor uitgerust met dezelfde motor die korte tijd uitkwam in de 750 cc klasse. Door onduidelijkheid over de bepaling van de juiste cilinderinhoud werd deze motor al snel weer teruggetrokken. Er werd een straatversie op de markt gebracht onder het type nummer RCW 588. De motor leverde een vermogen van 69,9 kW (95 PK) bij 9500 rpm en een maximaal koppel van 77,3 Nm bij 7500 rpm.

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2005年2月撮影ロータリーエンジンのローター、マツダミュージアム

ロータリーエンジン（英語ではWankel engine）は、ピストンの代わりにローター（回転子）を用いたオットーサイクルエンジンである。ドイツの技術者フェリクス・ヴァンケルが発明した。熱機関としての動作は、ピストンの部分がローターに置き換わった事を除けば、通常のピストンエンジン（レシプロエンジン）と同等である。なお、英語でrotary engineというときは、エンジン本体がプロペラとともに回転する構造の航空機用レシプロエンジン（回転式エンジン）を指すことが多い。

[編集] 形状、動作

[編集] 概要

そのシリンダ（ローターハウジング）の側面は2ノードのペリトロコイド曲線というまゆ型である。ピストン相当のものはローターと呼ばれ、シリンダに内接する3葉の内包絡線という三角おむすび型（ルーローの三角形） をしている。ローターは芯のずれた軸（エキセントリックシャフト、右図中心の白い部分で軸は回転中のB）に取り付けられ自由に回転するようになっている。 その回転を制御するため軸の回りでサイドハウジングに固定され回らない歯車（茶色）の回りをローターの内歯がかみ合うようになっている。出力は偏芯した軸 がクランクとして動作することで取り出される。ローターの1回転で4サイクルの工程が3組進行し、軸は3回転する。

なお、エンジン内のローターは、その形状からおにぎりの愛称で呼ばれる事もある。

ちなみに、ロータリーエンジンはエンジンのシステム上では2サイクルエンジンに近い仕様で、エンジン特性も4サイクルエンジンよりも2サイクルエンジンに近いものとなっている（詳細は下記の項目を参照）。

[編集] ポート（吸・排気口）形状

一般的なものから挙げる。

サイドポート

サイドハウジング（右上図断面部）に設置される。最も一般的で、低回転向きである。RX-8に搭載されるRENESISでは、吸排気ポート両方に採用されるが燃焼ガスの流動方向（＝ローターがガスを押し出す方向）と排気口の方向が異なるため熱だまりによるカーボン（すす）が発生しやすい。

ペリフェラルポート

ローターハウジングに設置される（右上図の通り）。吸排気効率に優れ高回転向きであるが、ローターの頂点がポートを通過したときにとなり合う燃焼室とつながってしまう（オーバーラップ）性質があり、結果として排ガスや燃費の悪化を招く。吸気ポートでは主にレーシングエンジンに採用され、RX-7までは排気ポートのみに採用された。

ブリッジポート

サ イドポートとアペックスシールが抜けるのを防ぐ部分の間にも穴を開ける。新規のポートとサイドポートはつながっておらず、境目の残りの部分が ポートに橋をかけたように見えるのでこう呼ばれる。ローターの頂点もポートを通るようになるので、サイド排気であるがオーバーラップが発生する。

クロスポート・コンビネーションポート

サイドポートかブリッジポートとペリフェラルポートを組み合わせる。給排気効率が非常によいが、低速トルクの悪化、オーバーラップによる著しい燃費の悪化を招く。787Bですら採用していないが、コスモスポーツのレーシング仕様エンジンで採用され、低回転でサイドポートのみ、高回転でペリフェラルポートのみが動作するシーケンシャル方式になっている。この場合両者の長所を生かせるものとなる。

オーバーラップによって、バイクの単気筒や、ボクサーエンジンのような「ベッベッベッベッ」という独特の排気音がする。オーバーラップによるものなのでこの排気音と排ガス・燃費は反比例する。

[編集] 構造上の利点と欠点

2005年2月撮影　マツダ初のロータリーエンジン、マツダミュージアム

極めてシンプルな構造のため、理論上は各部分の抵抗が少なく済み、レシプロエンジンに比べると以下のような特徴がある。

1. 動弁系が不要
2. 同出力のレシプロエンジンと比較すると、軽量かつコンパクト
3. 同排気量のレシプロエンジンと比較すると、ハイパワー
4. 低振動、低騒音（機械騒音）
5. 排気ガスの成分として、窒素酸化物(NOx)が少なく、未燃焼燃料の炭化水素(HC)が多い
6. アンチノック性能が高い（水素燃料にも優位）
7. 低オクタン燃料に強い（オイルショック時には、ガソリン:灯油=1:1で走った人もいた）

特に4は往復運動を回転運動に変換するのではなく、もともとが回転運動である本エンジンの構造に由来するものであり、当初は性能でもレシプロエンジンを大きく引き離して未来のエンジンと持て囃された。所謂、『モーターのようなフィールのエンジン』で、ロータリーエンジンの魅力のひとつである。

昭和48年（1973年）の排気ガス規制導入当初は、窒素酸化物を減らすための手段が見付かっていなかったため、マツダ以外の自動車メーカーも一斉にロータリーエンジンの実用化にむけて研究を行った。しかしながら、先に窒素酸化物の低減に有効な三元触媒が開発・実用化されたため、この優位性は消えてしまった。もっとも、マツダのREは当時サーマルリアクターで排気ガスを浄化しており燃費がさらに悪化するという事態に陥っていたため、マツダREにとっても三元触媒は燃費向上に大いに有利に働いた。

ところが、このエンジンの開発期における最大の問題点でありかつ解決されたかに思われた部分が、後に短所として再び浮き彫りになる。

1. バルブ制御で、吸排気を行うレシプロエンジンに比べ、吸排気を、ローターによるポート開閉と負圧に頼ったロータリーエンジンは、低速回転時では吸気の慣性に乏しく、吸排気効率があがらず、結果として燃費悪化、トルク不足をおこす。
2. ローターとハウジングによって形成される燃焼室は、いびつな形のうえ、広範囲を移動するため、ハウジング壁面を通して冷却水に熱を奪われやすく、熱効率面で不利。

上記の理由から、効率面（特に低速回転時）でレシプロエンジン勢に水をあけられる結果となった。低速域でのトルク不足をターボチャージャー（シーケンシャルツインターボ）で補う事も行われ、出力向上は果たせたが、実用燃費は向上しなかった。

また燃費以外に、耐久性・メンテナンス等の面でもレシプロエンジンに比べて不利である。

1. ローターのサイドとインターミディエイトプレートの接触面の潤滑のため、エンジンオイルをハウジング内へ注入している。ローターのサイドシールはレシプロエンジンのピストンリングに比べ、オイルを掻き落とす量が少なく、その為、エンジンオイルは一定の割合で確実に減っていく。
2. レシプロエンジンの寿命は、オイル管理などの日常のメンテナンスさえしっかりすればガソリンエンジンで15万km以上、ディーゼルエンジンで30万km以上耐えられるものが多いのに対し、ロータリーエンジンの場合は、オイル管理に対する許容性が低く、マーケットでの平均寿命はレシプロエンジンに劣る（REに対する理解不足、スポーツカーというハードな扱い方をされる事も原因）。

2005年2月撮影　レネシスロータリーエンジン、マツダミュージアム

マツダ13Bエンジンのキー（左）とローターアペックス（頂点）シール
写真は12万キロ走行後のもの

ロー タリーエンジンは構造が簡単であるがゆえに改良すべき部分が少なく（また開発はマツダ1社に近い状態で開発資金も乏しく改良もかなりスロー）、 さらに、長期間の信頼性・耐久性においても、枯れた技術であるレシプロエンジンに及ばなかった。（なお、ロータリーエンジンは構造がシンプルであり、十分 な知識、部品およびツールさえあれば、エンジンの分解・組み立ては個人レベルでも可能である。）

オイルショックによる石油価格高騰の影響で、NSUと提携した各社はロータリーエンジンの将来性を見限って開発から撤退、NSUを合併したフォルクスワーゲンもロータリーエンジン車生産を中止した。マツダは唯一市場に踏み止まったものの、同社でも現在では一部のスポーツカー専用のエンジンとなっている（燃費などの経済性よりも、走行性能を重視したスポーツカーが多い）。マツダの最新作RX-8のロータリエンジンでは、排気ポートをペリフェラルポートからサイドポートに変更して、従来からの燃費悪化要因のひとつであった排気と吸気のオーバーラップをなくして燃費向上をはかっている。しかしながらレシプロエンジン側でも燃費は向上しているので、依然として燃費はロータリエンジンの最大の弱点であることは変わっていない。

1990年代以降には水素ロータリーエンジンが マツダによって研究開発されている。水素燃料は再生可能エネルギーの一種であり、また燃料電池用の燃料としてのインフラ整備が課題にあがっている。その水 素燃料を容易に転用できる内燃機関のひとつとして、ロータリーエンジンは有望である。これは吸気室と燃焼室が分離しているため吸入工程で異常着火（バックファイアー） が発生しないという構造上の特徴があるためで、現時点では燃料電池車などと比べてはるかに現実的な解法であるといえる。水素は燃焼速度が速く燃焼室形状が 問題になりにくいという相性の良さも有る。また、水素以外でもガス燃料であればロータリーエンジンの方が有利であるとされる。

[編集] マツダによるロータリーエンジンの実用化

昭和34年（1959年）、西ドイツ（当時）のNSUがフェリクス・ヴァンケルと共にロータリーエンジンを試験開発したと発表した。国内では、昭和40年（1965年）の乗用車輸入自由化に向け、通産省主導による自動車業界再編が噂されていた。後発メーカーである東洋工業はその波に飲み込まれ、統合・合併の危機が迫っていた。「技術は永遠に革新である」をモットーとする当時の松田恒次社長は事態打開を目指し、昭和35年（1960年）にNSUと技術提携の仮調印を行った。契約に際してNSUから提示された条件は以下のようなものだった。

1. 10年で契約金は2億8000万円（当時の従業員8000人分の給与に相当）
2. 東洋工業が取得した特許は無条件でNSUに提供
3. ロータリーエンジン搭載車販売については、1台ごとにNSUへのロイヤリティーが発生

あまりにも一方的な内容であった。 しかもNSUから送られてきた試作エンジンは、とんでもない欠陥を残したままの未完成品ともいうべきものだった。アイドリング時の激しい振動、おびただしい白煙、オイルの過大な消費、さらにチャターマーク（ローターハウジング内壁に波状磨耗を起こす致命的なトラブル）によって40時間でエンジンが停止。ロータリーエンジンは試験開発には成功したものの、とても実用化できるレベルのものではなかったのである。

こうして東洋工業は次世代エンジンとされたロータリーエンジンの開発・実用化という社運を賭けた挑戦を行うこととなった。山本健一を筆頭とするロータリーエンジン研究部（平均年齢25歳。のちにロータリー47士と称される。）がその任にあたった。

しかし開発は困難を極めた。業界内ではロータリーエンジンに対する様々な批判・悪評が飛び交い、それは社内にすら広がった。それでも途方もない時間、労力、資金、そして情熱を費やして開発は続けられた。アペックス・シールへのクロス・ホロー加工、ゴムのオイルシール、アルミニウムカーバイド（カーボンとアルミの化合物）を材料とするアペックス・シール、ローターハウジング内面への硬質クロームメッキなどの新技術によって、連続稼動時間は200時間、400時間と増していった。

昭和38年（1963年）には第10回全日本自動車ショーに400×1ローター・400×2ローターの試作エンジンを展示。翌昭和39年（1964年）にはコスモスポーツのプロトタイプを展示した。この時、当時の松田社長が自らコスモスポーツのハンドルを握って広島から到着、帰路には各販売会社、メインバンクの住友銀行、池田勇人首相などを訪問したというエピソードも残っている。

昭 和40年（1965年）、昭和41年（1966年）と続けて展示され、その間、試作車による10万kmに及ぶ連続耐久テストを含む、総距離300 万kmにも達する走行テストが行われた。テストは各地のディーラーに委託されたコスモスポーツ60台により、1年の期間を費やして実施された。

昭和42年（1967年）5月30日、コスモスポーツは満を持してついに発売となった。昭和36年（1961年）1月のロータリーエンジン試作1号機から、6年の歳月が流れていた。

1985年までに、ロータリーエンジンの研究に携わっていた各メーカーが開発した特許件数は

• NSU - 291件
• ダイムラー・ベンツ - 299件
• フォード - 22件

これに対してマツダの開発した特許は1302件にのぼる。

（この間の詳細な経緯についてはNHK『プロジェクトX〜挑戦者たち〜』を参照されたい）

[編集] 自動車用

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いる。 その後NSUに続いて東洋工業（現・マツダ）が量産化に成功し、コスモスポーツに搭載した。他にもシトロエンなどが生産モデルに搭載しているが、1970年代以降も量産を続けたのはマツダのみである。

日産自動車も1970年代前半に開発途中であったが、東京モーターショーにロータリーエンジンを搭載したサニーを参考出品し、2代目シルビアはロータリーエンジンを搭載する事を前提に市販間近といわれていた。しかし、1973年に起きた第一次オイルショックに見舞われ、省エネルギー志向の社会情勢には燃費性能が良くないロータリーエンジンは相応しくないとの理由で、結局は市販には至らなかった。

2005年2月撮影　ユーノスコスモ用3ローターエンジン（市販車世界初のシーケンシャルツインターボ搭載）、マツダミュージアム

トヨタでは、純粋な技術研究としてロータリーエンジンを研究してはいるが、市販の計画は全く無い。

ダイムラー・ベンツ（現ダイムラー）も1960年代からロータリーエンジンの研究を開始、ミッドシップに4ローターロータリーエンジンを搭載したC111をジュネーブ・モーターショーで発表したが耐久性の面で問題が生じ、ついに市販されることはなかった。

シボレーも1973年にミッドシップに2ローター/4ローターを搭載するコルベットを発表したが、オイルショック直後だったため、市販されることはなかった。また、GMからロータリーエンジンの供給を受け、同社初のFFとなる予定であったAMCのペーサー ( en:Pacer ) は、旧来のレシプロエンジンを使ったFRレイアウトへの変更を余儀なくされた。

農業用トラクターなどで知られるジョンディアー ( en:Deere & Company ) は、米軍部のマルチフューエルエンジン化構想に応えたロータリーエンジンを完成させ、海兵隊車両に採用された。

日本における自動車税課税時の排気量区分は「単室容積×ローター数×1.5」として換算される。カーレースにおいては、レースの種類によって排気量の換算方法が異なる（F1などのように、使用を認められない場合もある）。

[編集] マツダ

マツダがフォードの傘下に入り、2002年に当時唯一のロータリーエンジン搭載市販車RX-7の排出ガス規制不適合により生産停止が決定され、これでロータリーエンジンの歴史が途切れてしまうという懸念が愛好家や関係者に広がったが、マツダはロータリーエンジン搭載車の製作存続をフォードに強く主張し、それが認められRX-8を発表した。

[編集] 今後

2007年3月22日、マツダウェブサイト内のニュースリリースにおいて、「サスティナブル”Zoom-Zoom”宣言」を発表し、2010年代初頭に性能を大幅に改善させた新型ロータリーエンジンを市場導入する計画があることを明らかにした^[1]。 また同年10月2日のニュースリリースでは第40回東京モーターショーに次世代 RENESIS (ロータリーエンジン16X)、およびこのエンジンを搭載したコンセプトカー「大気(たいき)」を展示すると発表している^[2]。

ロータリーエンジン搭載のスポーツカーは一部の人々には、根強い支持があり、年に一度LA郊外のMazda R&Dで開催されるセブンスストックと呼ばれるロータリカーユーザーのイベントには、全米から、数千人規模のユーザーが集まる。

[編集] 自動車以外の用途

[編集] オートバイ

ノートン・インターポール2 試作車

バンビーン・OCR1000

1975年 ヤマハ発動機がヤンマーと共同開発によるロータリーエンジン搭載のRZ201を試作するも量産に至らず。

1975年-76年 スズキが単独でハウジングのメッキ技術を含む開発を行い、ロータリーエンジン搭載のRE-5を販売（輸出専用車）。レシプロエンジンに比べ、排気管周りの発熱は数段大きかった。オイルショックと重なり、少数の生産のみにとどまったが、約6000台を生産した。米国からのバックオーダーは2万台であったという。型式はRE5Mが初期型で最終型はRE5A。M型はジョルジェット・ジウジアーロのデザインでつとに有名。当時、次期RE5の計画試作が始まっており、そのほか、汎用小型ロータリーエンジンもすでに試作を終えていた。

イギリスのノートンは1970年代にロータリーエンジンの開発に乗り出し、1981年の警察用インターポール2（インターポールの名を持つが、用途はいわゆる白バイである）を手始めに、一般向けのクラシック、コマンダー、F1、F1スポーツ、競技用のRC588、RCW588、NRS588などの水冷2ローターエンジン搭載のオートバイを1992年まで生産していた。

オランダのバンビーンも水冷2ローターのOCR1000を少数ながら生産していた。

[編集] 汎用動力

[編集] チェーンソー

チェーンソー用としては、ヤンマーが1970年代に開発した経緯がある。

当時の林業労働者に、チェーンソーによる振動により極度の血行不良が発生するなどの労働災害が頻発したため、振動の少ないチェーンソー用のエンジンの開発が急務とされていた。行き着いた先がロータリーエンジンである。

開発は進み搭載するメドは立ったが、持ち運びが不便なほど大型であったこと、トルクが薄かったことから次第に敬遠され、普及するに至らなかった。

[編集] スノーモビル

[編集] カート

[編集] ATV

[編集] 水上オートバイ

[編集] 航空機

自力で離陸できるモーターグライダーである、シュライハー ASH 26 ( en:Schleicher ASH 26 )用のパワープラント。左上から反時計回りに、プロペラハブ、ベルトガイド付きのマスト、ラジエター、 ( オーストリア、en:Diamond Aircraft Industriesグループの ) ダイアモンドエンジン社製バンケルロータリーエンジン、マフラー覆い。

Alexander Schleicherは自力発行可能な動力格納式モーターグライダーに、2サイクルエンジンではなくロータリーエンジンを搭載している。これはノートンによってオートバイ用に開発されたロータリーエンジンを発展させたものである。

MollerではFreedom Motorsのエンジンを使用したスカイカーを製作している。

シコルスキーでは、無人実験機・サイファーの動力にバンケルロータリーエンジンを用いている。

また、補助動力装置 ( APU ) に採用例があるが、これは、オクタン価の低い燃料でも稼動する特性を生かした好例である。

[編集] 模型飛行機

ヘリコプターをはじめとした模型飛行機用の超小型ロータリーエンジンが市販されている。 現在入手可能なものでは、日東工作所から工程体積11.97ccのモデル『NR-12H』、『NR-12P』、OSエンジンブランドで有名な小川精機株式会社が、 工程体積4.97ccのモデル『49－PI TypeII』を製造販売中である。Max18000回転/毎分 1.1馬力。初期はサイドポート吸気であったが現在はペリフェラルポート吸気に変更されている。ディープなマニアの間ではRCカーに搭載することが密かな ブームとなっている。

[編集] コジェネレーションシステム

分散型の熱電供給システムであるコジェネレーションシステムの動力源として、コンパクトで低振動という特徴からロータリーエンジンが注目されている。

2002年に広島ガス、2003年に中国電力がマツダの自動車用ロータリーエンジンを組み込んだシステムを試作、LPGガスを燃料として実証試験を行っている。

元マツダの技術者である室木巧は、層状給気燃焼方式（DISC-RE）を採用したロータリーエンジンでコージェネレーションシステムの研究をしているが、自著では自動車に使うには研究が足りないと書いている。

[編集] 超小型発電機

カ リフォルニア大学バークレー校のマイクロエレクトロメカニカルシステム（MEMS）のロータリーエンジン研究室は ローター径1mm以下、容積0.1cc未満のバンケルロータリー型発電機を開発している。ローターに組み込まれた磁石で発電するが、現在は外部からの圧縮 空気で動いている段階。目標は毎時100ミリワットを供給する内燃機関の開発という。

[編集] 空気圧縮機

外部からの動力で働くバンケルロータリー構造の圧縮機である。レシプロ式に比べ振動、騒音が低いことが特徴。

[編集] 加給器

バンケルロータリー構造を内燃機関用スーパーチャージャーに応用したもの。実験は行われたが、十分な加給効果を得るためには、ロータリーエンジンの2倍ほどの大きさのハウジングが必要となるため、実用化はされていない。

[編集] ロータリーエンジンの型式

[編集] マツダ

マ ツダは「70年代、車の主流はロータリーエンジンへ」というキャッチコピーを出すほど、意気込んでいたため、新型の登場はその頃が多い。しかし、 13A以外のものは新開発というわけではなく、10Aをベースにローターやハウジングの厚みを増して排気量を上げたものである。そのためローターの三角形 部分からの見た目は変わりない。レシプロでは考えられないが、RX-8のエンジンのベースは40年前のものである。また、型式名は合計の排気量を簡略化し たものであるが、切り上げ、切り捨てをするの基準などが曖昧である。

10A　491×2

世界初の2ローターロータリーエンジンとしてコスモスポーツに搭載された。また、ファミリアにもデチューン版が搭載されている。

12A　573×2

6PI仕様が12A-6PI、ターボ仕様が12A-T。RX-7(SA22C)等、当時のマツダ車に多数採用された。

12A-6PI　573×2

約30年後に復活する6PIを採用したもの。サーマルリアクター方式による再燃焼システム等と相まって、40％もの燃費改善を果たした。

12A-T　573×2

12A-6PIの後に登場したものであるが6PIは採用されていない。

13A　655×2

ロータ幅は10Aと同じで偏心量を増やしてある。ルーチェにのみ搭載された。

13B　654×2

ルーチェや2代目コスモで採用。自然吸気エンジン。

13B-SI　654×2

ルーチェや2代目コスモに搭載されたスーパーインジェクション仕様。

13B-T　654×2

RX-7(FC3S)等に搭載されたターボ仕様。

13B-REW　654×2

RX-7(FD3S)やユーノスコスモに搭載された、シーケンシャルツインターボを採用。

13B-MSP　654×2

吸排気共にサイドポートを採用した自然吸気エンジン。RX-8にのみ搭載されている。

13G　654×3

レース用3ローターエンジン。757に搭載された。市販版が20Bとなる。

20B-REW　654×3

20Bはユーノスコスモのみの採用であるため、20B-REWのみ。日本車初となるシーケンシャルツインターボを採用。

またRX-7(FD3S)でスーパーGTに参戦しているRE雨宮はこの20Bを自然吸気化、ペリフェラルポート化して搭載している。(厳密に言えば単純に自然吸気化したものでは無い)

13J　654×4

レース用4ローターエンジン。757Eに搭載された。

13J改　654×4

レース用4ローターエンジン。767に搭載された。

13J改2　654×4

レース用4ローターエンジン。2段切替の可変吸気システム搭載。767Bに搭載された。

R26B　654×4

ルマンで総合優勝した787Bに搭載された。3本の点火プラグや、リアルタイム可変吸気システムを備える。

3A　360×1

軽自動車の排気量が360ccだった頃に開発途中だった１ローターのエンジン。マツダミュージアムに展示されている。

15A　737×2

開発初期に作られた試作機。

16X　800×2

2007年東京モーターショーで世界初公開されたエンジン。マツダ自身が次世代RENESISと呼ぶ完全なる新開発のエンジンで、直噴化 して燃費を向上させ、排気量を12A、13Bのように厚みを増して上げたものではなく、トロコイド形状から見直し排気量を上げることで、レシプロエンジン で言うロングストローク化を果たしている。これにより、往年の欠点だった低速トルクの改善が期待されるが、当然ロータリーらしい高い最大許容回転数は下が るであろう。また、アルミ製のサイドハウジングを採用。将来を見越して、水素燃料に最適化した設計になると思われる。

R20B　654×3

コンセプトモデル風籟に搭載された3ローターの自然吸気エンジン。E100(100％エタノール)で450psを発揮する。

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Schema del motore:
1 - Ugello di iniezione
2 - Ugello di scarico
3 - Camera esterna
4 - Camera di combustione
5 - Ingranaggio centrale
6 - Rotore
7 - Ingranaggio interno
8 - Albero motore
9 - Candele di accensione
Animazione del motore

Il motore Wankel è un motore a combustione interna, inventato da Felix Wankel nel 1950, di tipo rotativo perché il pistone non si muove di moto alternato ma ruota intorno a un asse.

Il principio di funzionamento vede un pistone a tre lobi che ruota eccentricamente intorno all'albero motore, generando con il suo movimento le fasi di aspirazione - compressione - scoppio - scarico.

Le prime vetture che adottarono questo tipo di motore furono le NSU, tra cui la Ro 80. Tra il ’62 e il 1970, la Mercedes Benz realizzò quasi una decina di prototipi tra cui le famose C111 a tre e quattro rotori (realizzate tra il 1969 e il 1970) e una 350 SL Quadrirotore utilizzata normalmente da Wankel stesso. Alla Mercedes si affiancò la GM, con i prototipi Chevrolet e la American Motors, che realizzò una versione rotativa della sua Pacer. In campo motociclistico il propulsore rotativo fu utilizzato sporadicamente dalla stessa NSU, dalla Suzuki ( sul modello RE-5 ) e dalla Norton che riuscì anche ad ottenere delle vittorie in gare del campionato inglese. I principali problemi riscontrati nell'utilizzo di vetture fornite di tale motore erano relativi alla durata delle guarnizioni di tenuta che lavorano in condizioni di pressione elevata. Attualmente, grazie allo sviluppo della tecnologia dei materiali, la durata di vita di questi propulsori è notevolmente aumentata, consentendo una maggiore produzione su larga scala. La casa automobilitica Mazda ormai da quasi vent'anni porta avanti lo studio e lo sviluppo di motori rotativi ad alte prestazioni e attualmente monta sulla vettura Mazda RX-8 un birotore denominato "Renesis" di cilindrata complessiva di 1308 cc, in grado di sviluppare una potenza di 231 cv (170 KW) a 8200 giri, facendone, a tutt'oggi, l'unica vettura con motore di derivazione Wankel di serie.

Il funzionamento [modifica]

Uno dei primi motori rotativi Mazda

Il cuore del Motore Wankel è lo speciale pistone, ovvero un rotore prismatico a base triangolare equilatera con lati leggermente convessi. Il rotore è contenuto all'interno di una carcassa, lo statore, nella quale sono praticate le luci per l'aspirazione della miscela aria-carburante e per lo scarico dei gas combusti. La cavità interna dello statore ha una sezione che ricorda un'ellisse schiacciata con due rientranze (lobi) agli estremi dell'asse minore o anche una specie di 8 (propriamente la sezione forma una curva chiamata epitrocoide a due lobi); le basi dello statore sono costituite da due pareti piane, che presentano centralmente un foro per il passaggio dell'albero motore. Girando all'interno della carcassa con un particolare movimento orbitante, il rotore forma tre camere, il cui volume varia ciclicamente: nelle 3 camere si compiono contemporaneamente 3 ciclo otto a quattro tempi, sfasati tra loro di 120°. Avendo il rotore tre lati uguali, il processo avviene in modo sequenziale 3 volte a ogni giro del rotore stesso (corrispondente a 3 giri dell'albero motore), con un notevole vantaggio ai fini della potenza erogata e della regolarità di funzionamento. Al centro del rotore è calettata una ruota dentata a denti interni (corona rotorica) che ingrana con una ruota a denti esterni solidale alla piastra di chiusura dello statore (pignone statorico) e coassiale con i perni di banco dell'albero motore; la corona rotorica rotola sul pignone senza strisciare su di essa. Il rotore presenta un foro centrale dotato di una grossa bronzina anulare nel quale ruota un eccentrico cilindrico calettato sull'albero motore. Le pressioni che vengono esercitate sul rotore dai gas in espansione sono trasmesse tramite l'eccentrico sull'albero motore, che, perciò, viene trascinato in rotazione. Al pignone statorico è demandato il compito di costringere il rotore a seguire un'orbita eccentrica, tale da garantire il contatto costante degli elementi di tenuta apicali contro le pareti interne dello statore. Dall'albero motore il moto passa direttamente al gruppo frizione e quindi al cambio, da dove viene trasmesso alle ruote motrici.

Principali vantaggi [modifica]

Video di un motore Wankel Mazda 13B

Il motore Wankel presenta numerosi vantaggi rispetto ai vari tipi di motore alternativo a combustione interna grazie alla sua particolare struttura:

• Minor numero di parti e semplicità di progetto;
• Minore rumorosità e vibrazioni;
• Elevata leggerezza dovuta alle dimensioni ridotte ed elevato rapporto potenza/massa;
• Minori emissioni inquinanti (ossidi di azoto) dovuti alla minore temperatura media dei gas;
• Maggiore potenza a parità di cilindrata rispetto ad un motore a pistoni alternati;

Il motore rotativo ha un’incredibile semplicità di progettazione derivante dal suo dettaglio più importante: la presenza di solo due parti in movimento, il rotore e l’albero motore. È inoltre notevole l'assenza di masse in moto alterno (che sui motori alternativi sono bielle, pistoni e spinotti) e quindi l'assenza di forze di inerzia del secondo ordine che risultano altrimenti difficili da bilanciare; infatti queste possono essere bilanciate da opportune masse, poste in rotazione ad una velocità doppia rispetto a quella dell'albero motore. L'assenza di queste forze di inerzia nonché di una massa volanica (sostituita dal rotore stesso) consente a questo tipo di motore di avere forti accelerazioni e valori di potenza specifica più elevati rispetto ai motori alternativi grazie alla possibilità di raggiungere regimi di rotazione maggiori.

Il motore Wankel è costruttivamente molto più leggero e compatto dei normali propulsori a pistoni alternati e possiede solo due parti mobili, possiede poi cicli di aspirazione e di scarico più vantaggiosi dal momento che i fluidi hanno più tempo per entrare o uscire e quindi ha minori perdite di carico. Anche il Wankel può essere dotato di sistemi di sovralimentazione mediante turbina o compressore volumetrico. Il miglior sfruttamento della combustione durante l'espansione fornisce a parità di cilindrata una maggior potenza rispetto a un motore a moto alternato, questo perché durante l'espansione l'albero ruota di 270° anziché di 180°.

Gli svantaggi [modifica]

I problemi più conosciuti sono la scarsa durata dei suoi elementi di tenuta del rotore trocoidale, la sua difficoltà di realizzazione.

I problemi di carattere costruttivo del Wankel riguardano in particolare il rotore, che è sottoposto a brusche escursioni termiche di circa 900° e che deve essere quindi costruito in leghe estremamente resistenti e costose. Il rotore stesso inoltre per la sua stessa conformazione spigolosa subendo violenti strisciamenti contro la parete dello statore vede presto ridotta la tenuta idraulica delle guarnizioni, con una conseguente limitazione del rendimento.

Dal punto di vista tecnologico, la costruzione degli organi principali, quali il rotore e lo statore, risulta essere molto complicata: la costruzione dello statore infatti presenta serie difficoltà a causa della lavorazione superficiale trocoidale che richiede l'uso di macchine di grande precisione studiate appositamente. Inoltre le caratteristiche di resistenza all'usura delle superfici a contatto richiedono trattamenti particolari.

Altri problemi del motore Wankel dal punto di vista costruttivo riguardano inoltre la costruzione dello statore e del rotore, il disegno della camera di combustione, l'accensione, la lubrificazione, il raffreddamento del rotore, l'ingranaggio di reazione. In particolare, la configurazione del pistone non consente grossi margini di libertà per le camere di combustione, il che fa inevitabilmente sì che queste siano sviluppate soprattutto in lunghezza portandole ad essere quasi piatte. Tale configurazione non è certo ideale, soprattutto per la notevole distanza tra gli elettrodi della candela e i punti estremi della camera di combustione: per ridurre questo inconveniente, gli ingegneri giapponesi della Mazda hanno aggiunto l’utilizzo del “twin spark”, ovvero della doppia candela per ogni rotore. Nel caso particolare della Mazda RX-7 e delle auto successivamente prodotte i progettisti hanno ulteriormente perfezionato la tecnica della doppia accensione; la scintilla della seconda candela scocca infatti qualche istante dopo rispetto alla prima. Questa raffinatezza implica però due sistemi di accensione completamente indipendenti.

Un altro problema legato al sistema di aspirazione riguarda la carenza di coppia ai bassi regimi o addirittura un rigetto di miscela.

Tutto questo minò rapidamente l’avventura dei motori rotativi, che necessitavano di ricerche tecnologiche e avveniristiche che solo la Mazda ebbe il coraggio di intraprendere.

Curiosità [modifica]

• Nel 1991 la Mazda vinse la 24 ore di Le Mans con il prototipo 787B a 4 rotori da 700cv. Alla fine della stagione la Federazione Internazionale dell'Automobile vietò l'utilizzo di questo tipo di motore per queste competizioni.
• Nel 1980 vennero costruite in Russia 250 Lada "Zhiguli" monorotore da 70cv, seguite, nella seconda metà degli anni '80, da un altro lotto di Samara birotore da 130cv. Si trattava di autovetture assegnate, in via sperimentale, alla polizia e al KGB e dotate di scarsa affidabilità (a causa del basso livello qualitativo dei materiali impiegati), nonostante la relativa sofisticazione tecnica (entrambi i motori erano dotati di un particolare sistema elettronico che iniettava il liquido antigelo direttamente nel rotore).

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מנוע ונקל, הקרוי גם מנוע רוטורי - סוג של מנוע בעירה פנימית. הומצא בשנות ה-50 של המאה ה-20 על ידי המהנדס הגרמני פליקס ונקל והוצע לראשונה במכוניות של חברת NSU.

[עריכה] מבנה המנוע

מנוע ונקל

בניגוד לגלילים שבהם משתמשים במנוע שתי פעימות ובמנוע ארבע פעימות, במנוע ונקל משתמשים בבית מנוע אליפסואידי, שבתוכו מסתובב הרוטור, שצורתו כצורת משולש שדפנותיו קמורות, שכל אחת מהן פועלת כמו בוכנה. על כל צד של הרוטור ישנן טבעות מתכת שאוטמות את הצדדים של תא השריפה הזמני הנוצר בין הרוטור לדופן בית המנוע.

מטרת העיצוב היא ששלושת הלהבים של הרוטור יהיו תמיד במגע עם דפנו וזאת כדי ליצור 3 נפחים של גז כאשר כל אחד אטום, כאשר כל חלק בבית המנוע מוקדש לביצוע שלב כלשהו בתהליך הבעירה.

בניגוד למנועים אחרים, במנוע ונקל אין שסתומים, וסעפות היניקה והפליטה ממוקמות בתוך בית המנוע. סעפת הפליטה מחוברת ישירות למפלט, וסעפת היניקה מחוברת ישירות למאייד. בנוסף, מספר החלקים הנעים במנוע זה נמוכים לאין ערוך מאשר במנוע בעירה פנימית עם גלילים (3 לעומת 40).

[עריכה] גל הזיזים (Output Shaft)

בחלק זה ישנם תנוכים (אונות), המורכבים בצורת מדרגות המאונכות לו. התנוך פועל למעשה, כמו גל הארכובה (crankshaft) במנוע בוכנות רגיל, כאשר כל רוטור מרים את אחד התנוכים, תוך כדי שהוא נע במסלולו סביב בית המנוע.

בגלל שהתנוכים בנויים במאונך לגל הזיזים, כח שהרוטור מעניק להם, יוצר מומנט הגורם לגל הזיזים להסתובב.

[עריכה] שכבות המנוע

מנוע ונקל רוטרי בנוי בשכבות — בדרך כלל 5 שכבות שמוחזקות ביחד על ידי טבעת וברגים ארוכים. נוזל הקירור זורם דרך מעברים המקיפים את כל החלקים והשכבות.

2 השכבות הסופיות מכילות את האטמים ואת גלגלי השיניים המסובבים את גל הזיזים. בנוסף הן אוטמות את שני האזורים של בית המנוע, שמכילים את הרוטורים. המשטח הפנימי של שכבות אלו, חלק מאד, זאת על מנת לעזור לאטמים של הרוטור לעשות את עבודתם. סעפת היניקה ממוקמת על כל אחת מהשכבות הנ"ל.

השכבה הבאה היא למעשה בית המנוע, המכיל את סעפת הפליטה. חלק זה של בית המנוע מכיל את הרוטור.

השכבה המרכזית מכילה 2 חריצי יניקה - אחד בשביל כל רוטור. היא גם מפרידה בין 2 הרוטורים ולכן המשטח החיצוני שלה חלק מאד.

במרכזו של כל רוטור יש גיר פנימי גדול שמסתובב סביב גיר קטן יותר, שמתחבר לבית המנוע. חלק זה קובע את מסלולו של הרוטור. בנוסף הרוטור מסתובב על תנוך מעגלי גדול של גל הזיזים.

[עריכה] אופן הפעולה

אופן הפעולה של מנוע ונקל. "A" מסמל את אחד הלהבים של הרוטור. "B" מסמל את גל הזיזים.

ליבו של המנוע הוא הרוטור, שהוא החלק השקול בפעולתו לבוכנה במנוע בוכנות. הרוטור מורכב על תנוך עגול וגדול שנמצא על גל הזיזים, התנוך אשר פועל כמו גל הארכובה ונותן לרוטור את ההנפה שהוא צריך כדי לסובב את גל הזיזים. בזמן שהרוטור מסתובב בתוך בית המנוע, הוא דוחף את התנוך במעגלים דקים, שלוש פעמים לכל כיוון של הרוטור.

כאשר הרוטור זז בתוך בית המנוע, שלושת התאים שנוצרו על ידיו משנים את גודלם, שינוי הגודל הזה יוצר פעולת שאיבה.

פעימת היניקה

שלב היניקה מתחיל כאשר קצה הרוטור עובר את חריץ היניקה. באותו הרגע, כאשר חריץ היניקה חשוף לתא שנותר על ידי הרוטור, הנפח של התא הזה מינימלי. כאשר הרוטור עובר את חריץ היניקה הנפח של התא גדל, ותערובת של אוויר ודלק נכנסת לתוכו, עד אשר הוא מגיע לנפחו המקסימלי. בנקודה זו פינת הרוטור עוברת את פתח היניקה, התא נאטם ומתחיל תהליך הדחיסה.

פעימת הדחיסה

כאשר הרוטור ממשיך בתנועתו סביב בית במנוע, הנפח של התא שנוצר קטן, והתערובת הדליקה נדחסת. בזמן שפני הרוטור נעות ליד המצתים (פלאגים), הנפח של התא שנוצר הינו מינימלי.

פעימת הבעירה

לרוב מנועי הונקל יש 2 מצתים. הסיבה לכך היא שתא השריפה ארוך, לכן הלהבה תפעל לאט מדיי אם היה רק מצת אחד. כאשר המצתים מציתים את התערובת הדליקה, הלחץ שנוצר מזיז את הרוטור, בכיוון שגורם לתא שנוצר לגדול בנפחו. הגזים שנפלטים כתוצאה מתהליך השריפה ממשיכים להזיז את הרוטור וליצור כח, עד אשר הרוטור עובר את חריץ הפליטה.

פעימת הפליטה

כאשר קצה הרוטור עובר את חריץ הפליטה, הגזים שנוצרו מתהליך השריפה חופשיים לזרום החוצה לסעפת הפליטה (וממנה למפלט). כאשר הרוטור ממשיך לזוז, התא שנוצר מתחיל להתכווץ, ובכך מוציא את הגזים שנשארו לחריץ הפליטה. בו בזמן, הנפח של התא שנוצר הוא כמעט מינימלי. קצה הרוטור עובר את פתח היניקה והמעגל מתחיל מחדש.

היעילות של מנוע ונקל נובעת מכך שכל אחד משלושת הפנים של הרוטור עובד תמיד על חלק אחד מהמעגל. קרי, בסיבוב אחד של הרוטור יהיו 3 תהליכי בעירה. מאידך גיסא, גל הזיזים מסתובב אחת לכל 3 סיבובים מלאים של הרוטור, ובכך נוצר למעשה תהליך בעירה אחד לכל סיבוב של גל הזיזים; כך מתקבלת תוצאה של פעימת בעירה אחת לכל סיבוב של הרוטור, מה ששקול ליעילות של מנוע שתי פעימות וגדול פי שניים מיעילותו של מנוע ארבע פעימות. כמו כן, יעילותו היא בכך שאין צורך בהמרת פעולת המנוע מתנועה קווית (של הבוכנות במנוע בעירה פנימית) לתנועה סיבובית (של גל הארכובה).

[עריכה] היסטוריה

פליקס ונקל החל לפתח רעיונות הנוגעים למנוע רוטרי ב-1951 במסגרת עבודתו בחברת NSU. ב-1957 הציגה NSU אב טיפוס של המנוע, אך נדרשו מספר שנים נוספות כדי להביאו לרמה המתאימה לשיווק במכוניות סדרתיות. ב-1964 החלה NSU למכור את ה-'ונקל ספיידר' שהייתה המכונית הראשונה בעולם שהונעה במנוע רוטרי, וב-1967 הוצג ה-Ro80 שהיה הדגם הנודע ביותר שיוצר עם מנוע רוטרי אך בעיות האמינות שלו היו כנראה בין הסיבות לקריסת NSU.

זכויות הייצור של מנוע ונקל נמכרו במהלך שנות ה-60 של המאה ה-20 למספר חברות, ביניהן מאזדה, סיטרואן, ניסאן, סוזוקי, ימאהה ועוד. רוב החברות נטשו פיתוח כלי רכב עם מנוע זה עוד בשלב התכנון. סוזוקי הייתה הראשונה להציע אופנוע עם מנוע ונקל, ה-RE-5 ב-1965. בתחום המכוניות רק מאזדה פיתחה והציעה באופן רציף מכוניות עם מנוע ונקל מ-1967 ועד ימינו. במהלך השנים הצליחה מאזדה לשפר את המנוע הרוטרי בנוגע לאמינות וביצועים וכיום מכונית הספורט שלה, ה-RX-8 היא נושאת הדגל בתחום.

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