우리는 로터리 엔진의 창조를 특정 박사에게 빚지고 있습니다. 펠릭스 반켈 . 1924년 22세의 나이로 로터리 엔진 설계를 전담하는 연구소를 설립했습니다. 그의 연구에 관심이 있는 독일 항공부는 제2차 세계 대전 중 연구를 공학의 미래라고 믿고 연구에 보조금을 지급합니다. 전쟁이 끝난 후 오토바이 제조업체인 NSU는 Wankel과 파트너십을 맺습니다.
1958년에는 최초의 기능적이고 실용적인 로터리 엔진인 KKM이 탄생했습니다. 단일 로터의 경우 KKM의 총 변위는 400cm³입니다. NSU는 1959년에 공식적으로 Wankelrotary 엔진의 성공을 발표했습니다. 현재 전 세계적으로 100개 이상의 회사가 이 엔진의 기술 계획을 소유하고 있습니다. 그 중 34개가 일본 회사입니다.
여러 제조업체가 완제품을 내놓지 않고 이 개념을 개발하려고 했습니다. 이상하게도 Toyo Kogyo라는 작은 일본 회사만 연구를 계속하고 다른 회사는 포기합니다. 당시 회사 사장인 Jujiro Matsuda는 이 혁신적인 엔진의 잠재력을 확신하고 있습니다. 1961년에 그는 실행 가능한 프로토타입을 공동으로 설계하기 위해 NSU와 계약을 체결했습니다. 가장 성공적인 사업부의 성공에 따라 Toyo Kogyo는 오늘날 모두가 Mazda로 알고 있는 유명한 제조업체의 이름으로 개명되었습니다. .
1963년 Mazda는 로터리 엔진 전용 연구 부서를 엽니다. 당시 이 사업부의 책임자인 KenichiYamamoto는 47명 이상의 엔지니어를 보유하고 있습니다. 그의 임무는? 대량 생산 및 상업 판매를 목표로 로터리 엔진의 실제 사용을 찾습니다. 두 가지 주요 문제로 인해 마케팅이 지연됩니다. 내부 구성 요소의 조기 마모와 매우 높은 오일 소비입니다. 수개월의 연구와 300시간 이상의 테스트 끝에 로터리 엔진을 위해 특별히 설계된 새로운 씰과 오일이 이 두 가지 주요 문제를 해결합니다.
원래 개념과 달리 Mazda는 멀티로터 엔진을 설계하는 것을 선호합니다. NSU가 제작한 싱글 로터 프로토타입은 저속에서는 토크가 다소 부족했으며 불안정한 상태로 인해 불쾌한 진동이 발생했습니다. 1964년 12월 연구 부서는 491cc 연소실을 갖춘 3820형이라는 더블 로터 엔진을 생산했습니다. 코드명 10A로 빠르게 생산 라인에 진출했습니다.
10A는 자동차에서 판매되는 최초의 로터리 엔진입니다. 첫 등장은 1967년 5월 30일 Mazda가 세계에서 유일한 싱글 로터레이싱 카인 Cosmo Sport를 판매했을 때로 거슬러 올라갑니다. 흡기 포트와 각 로터의 점화 플러그에 측면으로 장착된 이중 4배럴 기화기가 장착된 10A는 110hp 출력을 생성합니다. 자동차의 가벼움과 당시의 기술을 고려할 때 코스모 스포츠는 자동차 언론에서 기술적인 위업으로 간주됩니다.
Mazda가 북미에 차량을 수출하기 시작한 것은 1970년이 되어서였습니다. 불행히도, 미국은 당시 가장 엄격한 배출 기준을 채택하는 과정에 있습니다. 게다가 그들은 석유 위기의 한가운데에 있습니다. 문제를 해결하기 위해 Mazda는 오염 물질을 태우는 열 원자로를 만듭니다. 제조업체는 마침내 북미 최초의 회전식 엔진 자동차인 R100을 판매할 수 있습니다. .
고강도 점화 시스템 및 반응성 배기 매니폴드와 같은 기타 혁신을 통해 Mazda는 연료 소비를 최대 40%까지 줄여 북미 로터리 엔진의 성능을 보장합니다.
오염 물질 배출과 연료 소비를 줄이는 데 성공한 결과 Mazda는 로터리 엔진의 성능을 극대화하기 위한 연구를 추진하고 있습니다. 첫 번째 개선 사항 중 하나는 12A 로터리 엔진(2개의 573cc 챔버)을 위한 6포트 흡기 설계였습니다. 각 로터에는 2단계로 개방이 제어되는 3개의 흡기 포트가 있습니다. 이 메커니즘은 고급 성능을 희생하지 않으면서 연비를 향상시킵니다. 이 엔진의 혜택을 받는 최초의 자동차 중 하나이자 확실히 가장 잘 알려진 자동차 중 하나는 1982년 3월에 태어난 RX-7의 첫 번째 버전인 FB3S입니다. 그러나 최초의 터보차저가 장착된 RX를 보기 전에 1983년까지 기다려야 합니다. -7.
터보차저와 로터리 엔진은 항상 잘 작동했습니다. 이는 주로 로터리 엔진이 기존 엔진에 비해 배기 포트에서 더 많은 에너지를 방출하는 경향이 있기 때문입니다. 이러한 특성은 로터 배출 동작과 간접적인 라인인 배기 포트가 갑자기 열리도록 하는 데 기인할 수 있습니다. 물론 배기 가스에서 더 많은 에너지가 나오므로 터보차저를 더 잘 사용할 수 있습니다.
RX-7의 2세대인 FC3S는 로터리 엔진 초보자에게 더 잘 알려져 있습니다. 당시 SE, GTU, GLX 및 Turbo II의 4가지 버전을 사용할 수 있습니다. 처음 3개는 대기 버전으로 구동되며 13B 엔진(672cc의 2개 챔버)의 전자 분사 장치가 있습니다. 1985년 1986 MY로 소개된 FC3S는 네 바퀴에 디스크 브레이크가 있는 최초의 RX-7입니다. 기본 SE 모델에는 14인치 휠과 2피스톤 프론트 캘리퍼가 장착되어 있습니다. 그룹의 스포츠 버전으로 간주되는 GTU는 알루미늄 후드, 4피스톤 캘리퍼 및 터보 II 버전의 변속기를 갖추고 있습니다. GLX에는 전기 그룹과 15인치 휠이 장착되어 있습니다. 마지막으로 Turbo II 버전은 13B-T 역학으로 가장 강력합니다. Mazda는 13B의 터보 버전이 크랭크에서 180hp를 개발하고 있다고 주장했습니다.
1988년에 FC3S는 약간의 미적 수정을 받을 자격이 있으며 성능 면에서 후면에서 좋은 성과를 거두었습니다. 13B의 기병은 145hp에서 160hp로 증가했으며 13B-T는 약 200hp를 제공합니다. 시각적인 차이는 미묘합니다. 두 세대를 구별하는 것은 1988년 모델의 새로운 후미등이 있으며 이전의 직사각형 대신 양쪽 끝이 둥글다는 것입니다.
RX-7의 마지막 버전은 코드명 FD3S로 제공됩니다. 1993년 모델로 1992년에 출시된 고성능 스포츠카입니다. 비록 자동차 자체가 오늘날에도 여전히 로터리 엔진에 대한 가장 아름다운 해석으로 간주되고 있지만, 이는 후드 아래에 숨어 있는 경이로움 덕분입니다. 13B-REW(로타리 엔진 트윈 터보의 경우 REW)라는 엔진은 순차 모드에서 2개의 터보를 사용하여 8000rpm에서 시작하는 레드존에서 꽤 괜찮은 255hp에 도달합니다!
순차 모드는 이론상 다소 간단합니다. 낮은 rpm에서는 하나의 터보만 사용됩니다. 2개보다 1개의 터보를 작동하는 것이 분명히 더 쉽습니다. 이는 저속에서 엔진의 응답성을 향상시킵니다. 첫 번째 터보에 의해 압축된 공기는 낮은 속도에서 파워 밴드를 손상시키지 않고 두 번째 터보를 구동하기에 충분한 출력을 엔진이 생성하고 고속에서는 엑스트라포니를 얻도록 합니다.
북미에서는 기본 모델인 Touring, PEP 및 R1/R2의 4가지 버전이 제공되었습니다. 럭셔리 버전인 투어링은 가죽시트, 보스 오디오 시스템, 전동 선루프, 크루즈 컨트롤 등의 옵션을 탑재했다. 투어링은 또한 자동 변속기와 함께 옵션으로 제공되는 유일한 버전입니다. PEP 또는 "Popular Equipment Package"는 그 이름에서 알 수 있듯 가장 대중적이며 선루프, 가죽 시트 및 크루즈 컨트롤이 표준으로 제공됩니다. 고성능 자동차 애호가를 위한 가장 흥미로운 버전인 R1에는 스포츠 서스펜션, 이중 오일 쿨러, 프론트 스트럿 바, 스웨이드 시트 및 리어 스포일러가 있습니다. 1994년에 R1은 R2로 대체되었습니다. 불행히도 Mazda는 미국 시장에서 FD3S도 제거하고 있습니다.
회전하는 모터를 자세히 보면 샌드위치처럼 조립된 여러 개의 플레이트로 구성되어 있음을 알 수 있습니다. 전통적인 로터리 엔진, 즉 2-로터(우리의 경우 13B)에서는 이 플레이트 중 6개가 있음을 알 수 있습니다. 표지는 예외로 하고 당분간 나머지 5개에 집중하겠습니다.
두 개의 더 큰 판을 로터 하우징이라고 합니다. 이름에서 알 수 있듯이 두 가지가 모두 포함되어 있습니다.로터. 하우징의 내부는 작업 표면 또는 원하는 경우 연소실을 나타냅니다. 이 표면은 atrochoidal 형태입니다. 즉, 끝이 세로 축에서 늘어나 길쭉한 모양이 되는 원을 상상해 보십시오. 가로축의 각 끝에 두 개의 약간 안쪽 돌기를 추가하면 트로코이드 모양이 됩니다.
하우징을 살펴보면 내부와 외부에 각각 하나씩 두 개의 봉투가 있음을 알 수 있습니다. 둘 사이에는 수십 개의 다른 모양의 통로가 있습니다. 윤곽에서 가장 작은 원은 인장 볼트용 구멍입니다. 이것이 플레이트를 연결하는 것입니다. 큰 원은 오일 내부 통로를 나타냅니다. 다양한 모양의 다른 구멍은 냉각수용 도관입니다.
하우징의 내부 표면에는 두 개의 작은 구멍이 있습니다. 점화플러그 위치입니다. 위쪽을 후행 점화 플러그, 아래쪽을 선행 점화 플러그라고 합니다. 나중에 자세히 설명하겠습니다.지금은 하우징 측면에 있는 큰 구멍을 살펴보겠습니다. 연소 과정의 잔류물을 배출하는 데 사용되는 로터의 배기구입니다. 마지막으로 중요한 요소는 내부 표면의 약간의 구멍을 통해 정점 조인트에 필요한 오일을 공급하는 데 사용되는 하우징의 왼쪽 상단에 있는 통로입니다. 피스톤 링을 사용하는 기존의 4행정 엔진과 달리 연소에 노출되지 않은 표면에서는 조인트 윤활이 불가능합니다. 실제로 에이펙스 씰은 씰링 링 역할을 하며 항상 노출됩니다. 대신 오일이 직접 주입되어 구성 요소를 윤활하므로 로터리 엔진의 과도한 오일 소비가 설명됩니다.
다른 3개의 플레이트를 측면 하우징 및 중간 측면 하우징이라고 합니다. 로터 하우징 내부의 씰링 역할 외에도 엔진의 흡기 포트도 포함합니다. 중간 플레이트의 흡기 포트, 즉 두 개의 로터 하우징 중앙에 있는 흡기 포트를 1차 포트라고 합니다. 이 포트 위에는 인젝터용 중간 플레이트에 두 개의 구멍이 있습니다. 여기서 흡기는 로터와 측면으로 배치되고 배기구와 마주하지 않는다는 점에 유의해야 합니다. 측면 플레이트에는 소위 2차 포트도 포함되어 있습니다. 1984년 이후, 논터보 13B 로터리 엔진은 측면 플레이트에 총 6개의 포트를 위한 또 다른 한 쌍의 구멍이 있습니다. 이 두 개의 추가 포트를 "보조"라고 합니다. 성능을 최대화하기 위해 고속 활성제에 의해 열리고 토크를 촉진하기 위해 저속에서 닫힙니다.
그림을 보면 이 판의 표면에 기름이 순환하고 있음을 알 수 있습니다. 실제로 로터가 회전할 때 측면 표면에 마찰이 발생하므로 내부 구성 요소의 조기 마모를 방지하기 위해 윤활해야 합니다. 또한 이러한 오일 통로는 흡기 포트의 크기를 제한한다는 점에 유의해야 합니다. 로터리 엔진을 튜닝할 때 목표는 엔진의 한계를 존중하면서 공기와 연료를 엔진에 보다 효율적으로 전달하기 위해 이러한 포트의 크기를 늘리는 독창적인 방법을 찾는 것입니다.
가장 중요한 부품은 확실히 로터와 편심 구동축입니다. 로터의 중심을 보면 들쭉날쭉한 표면과 매끄러운 표면을 볼 수 있습니다. 이 마지막 부분은 로터의 베어링을 나타냅니다. 톱니 모양 부분은 고정 기어라고 하는 다른 톱니 모양 부분과 결합됩니다. 사이드 플레이트에 부착되어 있습니다. 편심 드라이브 샤프트는 플레이트에서 로터 및 고정 기어까지 모든 요소를 통과합니다.
로터는 고정된 축에서만 회전하지 않습니다. 그들의 움직임은 두 개의 매우 뚜렷한 움직임의 합입니다. 첫 번째는 단순 회전입니다. 로터는 편심 샤프트의 두 로브와 지속적으로 접촉하는 베어링(매끄러운 표면)을 통해 이를 달성합니다. 이 로브는 샤프트 회전 축에서 오프셋되어 로터가 동일한 수준에서 회전하는 것을 방지합니다. 로브는 로터가 편심 샤프트의 회전 축을 중심으로 공전하도록 합니다. 따라서 최종 운동은 로터의 회전과 궤도의 조합입니다.
회전식 엔진이 작동하는 방식의 기본 원리를 더 잘 이해하기 위해 기존의 4행정 엔진과 함께 사용되는 용어를 사용합니다. TDC(상사점)는 피스톤이 최대 높이에 도달하여 연소실 내부의 가용 공간을 최소화하는 지점입니다. BDC(하사점)는 피스톤이 가장 낮은 지점에 있어 최대 공간을 제공하는 지점입니다. . 로터가 제공하는 최대 또는 최소 공간에 따라 TDC 및 BDC라는 용어를 사용합니다.
TDC에서 시작하여 로터의 왼쪽 상단을 잡고 시계 방향으로 돌리면 흡기 사이클이 시작됩니다. 이것은 동일한 끝이 BDC에 도달하면 끝납니다. 여기서 로터는 편심 샤프트 속도의 1/3로 시계 방향으로 회전한다는 점에 유의해야 합니다. TDC와 BDC 사이에서 편심 샤프트는 270° 회전합니다. 동일한 작업을 위한 4행정 엔진에 필요한 180°보다 90° 더 높습니다.
다시 말하지만 BDC에서 TDC까지 압축 주기를 완료하려면 270°가 필요합니다. 공기/연료 혼합물이 벽에 대해 어떻게 압축되는지 확인하십시오. 이 순간에 점화 플러그가 점화되어 연소가 발생합니다. 또 270° 더 움직이면 연소 사이클을 종료하는 BDC에 도달하게 됩니다. 그 후 로터는 로터 하우징의 배기 포트를 통해 배기 가스를 배출하고 마지막 270 °를 이동하여 시작점으로 돌아갑니다.
각각의 로터 면은 120°로 분리되어 동시에 다른 것과 다른 주기를 수행합니다. 이런 식으로 360 ° 이상에서 로터의 3면은 편심 샤프트의 1 회전에 대해 1 전원 사이클에 기여합니다. 기존의 4행정 엔진에서는 360°의 두 회전이 필요합니다. 결과적으로 로터리 엔진은 배기량의 두 배인 4행정 엔진의 기능을 갖습니다. 1.3L의 13B 엔진은 2.6L 엔진과 동일합니다. 이것이 바로 로터리 모터의 강점입니다. 초소형이지만 훨씬 더 큰 엔진의 잠재력을 가지고 있습니다.
앞에서 언급했듯이 플레이트당 두 개의 점화 플러그가 있습니다. 맨 아래에 있는 것이 선행 점화 플러그이고 위쪽에 있는 것이 트레일링 점화 플러그입니다. 프론트 로터 하우징에 숫자 1이 있고 후면 로터 하우징에 숫자 2가 있는 것을 고려하면 각 점화 플러그의 이름은 L1, L2, T1 및 T2가 됩니다. 연소실(로터 표면의 볼록한 부분)이 압축 주기 동안 TDC에 접근하면 선행 스파크 플러그가 먼저 혼합물을 점화합니다. 후행 점화 플러그는 약 10°~15° 후에 활성화됩니다. 스파크 플러그가 사이클에서 세 번째로 활성화되도록 지정하는 것이 중요합니다. 이 현상을 "폐기물"이라고 합니다. 점화 시스템을 단순화하기 위해 점화 플러그는 동일한 코일을 사용하므로 동일한 신호입니다. 그러면 점화 플러그 L1과 L2가 동시에 활성화됩니다. 최신 회전식 모터는 편심축 위치 센서와 함께 3개의 코일을 사용합니다. 하나는 두 개의 리드 플러그용이고 다른 하나는 각 트레일링 플러그용입니다.
RX-8의 르네시스 엔진은 형인 13B-REW에 비해 크게 개선된 것으로 추정된다. Renesis는 또한 더 작고 30% 더 가볍습니다. 6개의 흡기 포트의 개념은 데자뷰지만 배기 포트의 위치는 영역 혁신입니다. 이전 엔진에 비해 르네시스는 로터 하우징 주변에 배기구가 없습니다. Itrather는 두 개의 포트를 사용합니다. 하나는 중간 플레이트에 직접 연결되고 다른 하나는 측면 플레이트에 있습니다. 엔지니어들은 밸브 오버랩이 감소되어 13B-REW에 비해 공회전 시 연비가 40% 향상되었다고 말합니다. 요컨대, Renesis는 배출량이 적고 연료를 소비하지 않으며 연소가 크게 향상됩니다.
로터리 엔진의 세계에는 소수의 사람들도 알지 못하는 숨겨진 보물이 있습니다. 그러한 예 중 하나는 1990년 1월부터 1996년 3월까지 판매된 일본 자동차인 Eunos Cosmo에 제공된 바이터보 트라이 로터인 20B-REW입니다. 배기량이 1962cm³인 20B-REW는 실질적으로 동일한 기능을 가지고 있습니다. 작은 V8. 터보에서 나오는 10.29psi의 압력으로 출력은 최대 280hp에 이르며 모두 일본 법률에 의해 부과된 제한 사항으로 제한됩니다. 당신에게 아이디어를 주기 위해, 대기 모드에서 이 동일한 엔진은 적절하게 제조된다면 250hp, 320hp를 발전시킵니다. 10psi의 압력이 50hp를 더 생산한다는 사실이 믿기 어렵습니다. 사실 간단한 압력조절기로 400마력까지 쉽게 도달할 수 있다. 조금만 더 관심과 정성을 들이면 700hp에 도달하는 것이 전혀 불가능하지 않을 것입니다.
트라이 로터 엔진으로 이러한 출력을 달성할 수 있다면 4개로 무엇이 가능할지 상상해 보십시오! 이 유형의 엔진은 불행히도 경주를 제외하고는 사용할 수 없습니다. 가장 잘 알려진 것 중에는 르망 24시간 레이스에서 우승한 최초의 일본 경주용 차인 Mazda 787B가 장착된 26B가 있습니다. 관심 있는 사람들을 위해 이 엔진은 대기 모드에서 9000rpm에서 700hp, 6500rpm에서 448lb-ft의 토크를 발생시킵니다. 13B와 몇 가지 공통 부품이 있는 엔진, 일부에서는 2개의 13B를 사용하여 맞춤형 4로터 엔진을 생성할 수 있다고 말합니다.
그러한 아이디어가 확실히 흥미롭다면, 설정을 구축하는 데 얼마나 큰 예산이 필요한지 상상하기 어렵지 않습니다!
